一種具有節(jié)水保水和微肥緩釋功能的腐植酸高吸水性樹脂的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有節(jié)水保水和微肥緩釋功能的腐植酸多功能高吸水性樹脂的制備方法及其應(yīng)用。它的工藝過程是將硼砂、硫酸鋅、硫酸錳、鉬酸銨、硫酸鐵等先與螯合劑螯合后，按腐植酸鈉（或鉀）溶液：丙烯酸：交聯(lián)劑：微肥=300～400：80～100：1～3：6～10的原料重量配比，加入引發(fā)劑后進行反應(yīng)制得。樹脂既具有節(jié)水保水功能，又具有微肥緩釋功能，能夠更好滿足作物生長發(fā)育需要，可在農(nóng)業(yè)、林業(yè)和園藝等行業(yè)進行應(yīng)用，達到增產(chǎn)增收的目的。
【專利說明】一種具有節(jié)水保水和微肥緩釋功能的腐植酸高吸水性樹脂
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種具有節(jié)水保水和微肥緩釋功能的腐植酸高吸水性樹脂，屬于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，干旱缺水現(xiàn)象頻繁發(fā)生，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)構(gòu)成了嚴重威脅，實現(xiàn)水資源的高效利用和糧食安全是國家的戰(zhàn)略需要。研發(fā)具有節(jié)水、保水和土壤改良功能的高吸水性樹脂是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)對干旱缺水現(xiàn)象的一項重要措施。
[0003]傳統(tǒng)的高吸水性樹脂可以分為淀粉系、纖維素系和合成樹脂系。近年來腐植酸高吸水性樹脂的研究近年來引起了人們的濃厚興趣，被認為是最有發(fā)展前途的一種高吸水性樹脂。腐植酸是自然界中廣泛存在的一種有機大分子化合物，是肥沃土壤中腐殖質(zhì)的主要成分，在煤炭、沼澤、池塘、溝渠淤泥中大量存在。由于腐植酸具有良好的化學(xué)和生物活性，將其作為原料制備腐植酸高吸水性樹脂，既能發(fā)揮腐植酸刺激植物生長發(fā)育、增加作物的抗逆性、改善植物營養(yǎng)的功效，又能提高土壤的保水保肥能力，同時還可大幅度降低生產(chǎn)成本。但目前的研究都集中在合成功能單一的純有機腐植酸高吸水性樹脂，多功能特性有待進一步開發(fā)。
[0004]作物的生長發(fā)育離不開水分和肥料。人們已熟知的肥料是含氮、磷、鉀等大量元素的化肥，但對微肥(如硼、鑰、鋅、錳、鐵等)的作用還缺乏重視。實際上，農(nóng)作物盡管對微肥需求量甚低，但缺乏時卻會對作物的正常生長發(fā)育造成嚴重影響，連作作物產(chǎn)量會大大降低的一個重要原因就是某些微肥不能得到及時補充。微量元素是多種酶的有效成份，參與碳素同化、碳水化合物轉(zhuǎn) 運、氮素代謝和氧化還原過程等。一般根據(jù)土壤肥料缺乏程度和植物需求，在施用氮、磷、鉀肥的基礎(chǔ)上，適時適量增施微肥是獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的有效措施。當(dāng)前，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中，由于微肥用量甚少，微肥類產(chǎn)品一般都是做葉面肥噴施使用，但由于重視程度不夠，微肥的生產(chǎn)和銷售狀況十分不理想。
[0005]如果在腐植酸高吸水性樹脂中引入植物生長所需的微量元素，這樣所獲得的腐植酸多功能高吸水性樹脂可以既具有節(jié)水、保水等基本功能，又具有緩釋微肥的新功能，實現(xiàn)植物生長所需水分和微肥的持續(xù)釋放，同時腐植酸高吸水性樹脂在降解后又可以轉(zhuǎn)化為促進植物生長的肥料和改良土壤，目前尚未見這方面的研究和應(yīng)用報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種具有節(jié)水保水和微肥緩釋功能的腐植酸多功能高吸水性樹脂。
[0007]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
(1)將風(fēng)化煤、或褐煤、或泥煤、或草炭或其它劣質(zhì)煤，精選去雜后粉碎成80-400目的粉末；
(2)按上述粉末:氫氧化鈉:乙二胺四乙酸鈉:水=10~30:0.5~3:0.1~0.5:80~300的重量比進行混合，攪拌均勻，加熱至70~90°C反應(yīng)0.5-2小時，降至室溫后取上清液，濃縮得含水量為30~50%的腐植酸鈉溶液；
(3)按腐植酸鈉溶液:丙烯酸:交聯(lián)劑:微肥=300~400:80~100:1~3:6~10的重量比進行充分混合后，30~40°C攪拌反應(yīng)10~20分鐘，加入5~15重量份的引發(fā)劑，并升溫至70~90°C反應(yīng)0.5~I小時，降溫后過濾，取濾渣于60~80°C干燥，粉碎即為成品O
[0008]所用丙烯酸需進行部分中和，中和度為50~80%，使得成品pH值在6.5-7.5之間； 所用的交聯(lián)劑可以是N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、丙烯酰胺、尿素、甲醛中的一種或幾種；
所用的微肥為含硼砂、硫酸鋅、硫酸錳、鑰酸銨、硫酸亞鐵中的全部或幾種，比例可以根據(jù)需要進行調(diào)配，并且硼砂、硫酸鋅、硫酸錳、鑰酸銨、硫酸亞鐵事先經(jīng)螯合劑乙二胺四乙酸鈉、檸檬酸、草酸中的一種或幾種進行螯合預(yù)處理；
所用的引發(fā)劑可以為過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀中的一種或幾種；
步驟(2)中的氫氧化鈉也可用氫氧化鉀代替；
使用時可直接將樹脂埋于作物根部，也可以按1:10~20的比例與細干土混勻后均勻撒施在種植溝內(nèi)，覆土并澆透水，然后進行種植。
[0009]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
1.制備的腐植酸多功能高吸水性樹脂既具有節(jié)水保水功能，又具有微肥緩釋功能，能夠更好滿足作物生長發(fā)育需要；
2.樹脂在農(nóng)業(yè)上可用作土壤的改良劑和保水劑，可以提高種子的發(fā)芽率、防止根部干燥等，可以直接作用于作物根部，蓄水而不爛根；
3.添加的微肥可以根據(jù)不同土壤環(huán)境和作物生長發(fā)育需要進行調(diào)整；
4.樹脂應(yīng)用于林業(yè)，可以用于育苗造林、沙漠改造等；
5.樹脂應(yīng)用于在園藝領(lǐng)域，可以用作苗木移植的保水劑，提高移植過程植物的成活率。
【具體實施方式】
[0010]實施例1:
1)將風(fēng)化煤去除石子、鐵絲等雜物后，用粉碎機粉碎成200目左右的粉末；
2)取上述粉末10公斤，加入氫氧化鈉I公斤，乙二胺四乙酸鈉0.2公斤，水100公斤，攪拌均勻，加熱至90°C反應(yīng)2小時，降溫后離心分離取上清液濃縮成30%左右的腐植酸鈉溶液；
3)配制微肥的重量比為:乙二胺四乙酸鈉=Na2B4O7IOH2O:ZnS047H20: FeS047H20:MnSO4H2O: (NH4)2Mo04=15:7: 2: 3: 2: 0.5，事先加少量水?dāng)嚢杈鶆?，使其能穩(wěn)定存在。
[0011]4)按腐植酸鈉溶液:丙烯酸(中和度為65%):N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺:微肥=300:100:2:6的原料重量比進行充分混合，30°C攪拌反應(yīng)20分鐘，加入過硫酸鉀12份，并升溫至80°C反應(yīng)I小時，降溫后過濾、70°C干燥，粉碎得成品。
[0012]實施例2:
1)將褐煤去除石子、鐵絲等雜物后，用粉碎機粉碎成300目左右的粉末；
2)取上述粉末10公斤，加入氫氧化鈉1.5公斤，乙二胺四乙酸鈉0.4公斤，水150公斤，攪拌均勻，加熱至90°C反應(yīng)2小時，降溫后離心分離取上清液濃縮成40%左右的腐植酸鈉溶液；
3)配制微肥的重量比為:乙二胺四乙酸鈉:檸檬酸=Na2B4O7IOH2O: ZnSOJH2O:MnS04H20=10:6:8: 2:1，事先加少量水?dāng)嚢杈鶆颍蛊淠芊€(wěn)定存在。
[0013]4)按腐植酸鈉溶液:丙烯酸(中和度為50%):N，N'_亞甲基雙丙烯酰胺:丙烯酰胺:微肥=300:90:2:1:6的原料重量比進行充分混合，40°C攪拌反應(yīng)20分鐘，加入過硫酸銨15份，并升溫至90°C反應(yīng)0.5小時，降溫后過濾、70°C干燥，粉碎得成品。
[0014]實施例3:
1)將草炭去除石子、鐵絲等雜物后，用粉碎機粉碎成200目左右的粉末；
2)取上述粉末10公斤，加入氫氧化鉀2公斤，乙二胺四乙酸鈉0.5公斤，水200公斤，攪拌均勻，加熱至80°C反應(yīng)I小時，降溫后離心分離取上清液濃縮成35%左右的腐植酸鉀溶液；
3)配制微肥的重量比為:乙二胺四乙酸鈉:草酸=Na2B4O7IOH2O:ZnS047H20: FeS047H20:MnS04H20=9:8:8: 5:1:2，事先加少量水?dāng)嚢杈鶆?，使其能穩(wěn)定存在；
4)按腐植酸鉀溶液:丙烯酸(中和度為77%):N, N'-亞甲基雙丙烯酰胺:微肥=300:90:2:7的原料重量比進行充分混合，35°C攪拌反應(yīng)10分鐘，加入過硫酸銨15份，并升溫至90°C反應(yīng)0.5小時，降溫后過濾、70°C干燥，粉碎得成品。
[0015]一種具有節(jié)水保水和微肥緩釋功能的腐植酸多功能高吸水性樹脂的應(yīng)用實例:
1.將自制的腐植酸多功能高吸水性樹脂按1:20比例與細干土混勻后均勻撒施在種植溝內(nèi)，覆土并澆透水，然后進行種植大蒜，在相同的田間管理條件下，比沒有使用腐植酸多功能高吸水性樹脂的土地增產(chǎn)20.92% ；
2.將自制的腐植酸多功能高吸水性樹脂應(yīng)用于種植黃豆時，直接將自制的腐植酸多功能高吸水性樹脂與黃豆種子埋在一起，每株種子處埋3g左右干樹脂，覆土并澆透水，在相同的田間管理條件下，比沒有使用腐植酸多功能高吸水性樹脂的土地增產(chǎn)18.27%。
【權(quán)利要求】
1.一種具有節(jié)水保水和微肥緩釋功能的腐植酸高吸水性樹脂的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)將風(fēng)化煤、或褐煤、或泥煤、或草炭或其它劣質(zhì)煤，精選去雜后粉碎成80-400目的粉末； (2)按上述粉末:氫氧化鈉:乙二胺四乙酸鈉:水=10~30:0.5~3:0.1~0.5:80~300的重量比進行混合，攪拌均勻，加熱至70~90°C反應(yīng)0.5-2小時，降至室溫后取上清液，濃縮得含水量為30~50%的腐植酸鈉溶液； (3)按腐植酸鈉溶液:丙烯酸:交聯(lián)劑:微肥=300~400:80~100:1~3:6~10的重量比進行充分混合后，30~40°C攪拌反應(yīng)10~20分鐘，加入5~15重量份的引發(fā)劑，并升溫至70~90°C反應(yīng)0.5~I小時，降溫后過濾，取濾渣于60~80°C干燥，粉碎即為成品O
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有節(jié)水保水和微肥緩釋功能的腐植酸高吸水性樹脂的制備方法，其特征在于:所用的丙烯酸需進行部分中和，中和度為50~80%，使得成品pH值在6.5-7.5之間。
3.如權(quán)利要求1所述的一種具有節(jié)水保水和微肥緩釋功能的腐植酸高吸水性樹脂的制備方法，其特征在于:所用的交聯(lián)劑可以是N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、丙烯酰胺、尿素、甲醛中的一種或幾種。
4.如權(quán)利要求1所述的一種具有節(jié)水保水和微肥緩釋功能的腐植酸高吸水性樹脂的制備方法，其特征在于:所用的微肥為含硼砂、硫酸鋅、硫酸錳、鑰酸銨、硫酸亞鐵中的全部或幾種，比例可以根據(jù)需 要進行調(diào)配，并且硼砂、硫酸鋅、硫酸錳、鑰酸銨、硫酸亞鐵事先經(jīng)螯合劑乙二胺四乙酸鈉、檸檬酸、草酸中的一種或幾種進行螯合預(yù)處理。
5.如權(quán)利要求1所述的一種具有節(jié)水保水和微肥緩釋功能的腐植酸高吸水性樹脂的制備方法，其特征在于:所用的引發(fā)劑可以為過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀中的一種或幾種。
6.如權(quán)利要求1所述的一種具有節(jié)水保水和微肥緩釋功能的腐植酸高吸水性樹脂的制備方法，其特征在于:步驟(2)中的氫氧化鈉也可用氫氧化鉀代替。
7.一種具有節(jié)水保水和微肥緩釋功能的腐植酸高吸水性樹脂，其特征在于:其是通過權(quán)利要求1-7所述的任一制備方法得到的。
【文檔編號】C08H99/00GK103865002SQ201410120234
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】隋巖, 胡榮華, 羅志剛, 鐘龍金, 林海燕, 張喜如 申請人:井岡山大學(xué), 江西雙佳科技發(fā)展有限公司