专利名称：一种磷酸氢二铵缓释肥的制备方法
技术领域：
本发明属于缓释肥料技术领域，尤其是涉及一种磷酸氢二铵缓释肥的制备方法。
背景技术：
联合国粮农组织(FAO)的统计表明，20世纪世界粮食增产的40% 60%来自于肥料的贡献(张毓钟，1987)。我国是农业大国，肥料使用量巨大，但肥料的利用率却很低。统计表明，我国氮肥利用率平均为30 % 40 %，磷肥为10 % 25 %，钾肥为35 % 60 %。其中氮的损失特别严重，不仅造成直接的经济损失，而且部分地区因过度施肥引起环境污染， 出现地表富营养化、地下水和素菜中硝态氮含量超标、氧化亚氮排放量增加等问题。缓释肥的出现在一定程度上提高了肥料的利用率，减轻了施肥对环境的破坏。缓释肥料是采用一定工艺条件，使肥料的养分释放速率慢于常规肥料的一种新型肥料。缓释肥料可分为下列四类(1)微溶于水的合成有机氮化合物，如尿素与甲醛反应生成的脲醛肥料(UF)、异丁烯叉二脲(IBDU)、丁烯叉二脲(CDU)等。⑵微溶或难溶性无机肥料，如磷酸氢钙、部分酸化磷矿粉、钙镁磷肥、二价金属磷酸按钾盐等。( 加工过的天然有机肥料，如氨化腐植酸肥料、动(植)物加工过程中的副产品、干燥的活性污泥等农业废弃物加工的肥料属于此类。(4)包膜(包裹)型肥料，包括硫包膜尿素(SCU)、热固性聚合物包膜肥料、热塑性聚合物包膜肥料，“肥包肥”型的包裹肥料。此外，天然矿物吸附肥料养分得到的肥料也被认为是缓释肥料，如沸石、斜发沸石、钙十字沸石等。缓释肥有其自身的优点， 但也存在诸多缺点，如包膜肥料的成本较高；包膜材料基本以树脂为主，树脂材料进入土壤很难降解，降解周期30 50年，连年施用将对土壤造成污染；硫包膜肥料的施用会增加土壤酸度等。最近一些可降解的包膜缓释肥料也被广泛研究，如中国发明专利CN101244966A、 CN101062878A, CN101033160A、CN101759498A等公开了生物可降解型的缓释肥料及其制备方法，但这些材料与技术依然没有解决成本高、土壤酸化、土壤板结、土壤污染等问题。生物质的资源化利用是目前国内外的研究热点。利用生物质水热液化技术可以得到一系列的产品，其中生物碳的产率大概占原料的1/5 1/3，因此开发不同的生物碳产品，扩大其用途具有重要意义。研究表明生物碳具有改善土壤结构、保持土壤营养物等作用。中国专利CN101818067A公布了一种“生物碳土壤改良剂及其制备方法”，制备的生物碳具有改良土壤理化性质，提高有机质含量的作用，除此之外，生物碳还具有极强的吸附性能，能作为吸附基质使用。因此，生物碳是制备缓释肥优良的材料。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种工艺流程简单， 易于工业化生产，单位重量生物碳磷酸氢二铵吸附量高的磷酸氢二铵缓释肥的制备方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种磷酸氢二铵缓释肥的制备方法，其特征在于，首先通过水热法制备生物碳，然后用生物碳吸附磷酸氢二铵，最后在生物碳上形成海藻酸钙膜，得到磷酸氢二铵缓释肥。
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所述的方法具体包括以下步骤1)生物碳的制备将生物质与水按照(5-60) 100的重量比放入高压反应釜，密闭，然后加热到200-400°C，保持5-60min，然后快速降温，得到生物碳；2)磷酸氢二铵的吸附常温下配制磷酸氢二铵的饱和水溶液，将生物碳放入磷酸氢二铵的饱和水溶液中，吸附l_4h，过滤，生物碳的加入量为(0. 05-0. 5) g生物碳/Iml磷酸氢二铵的饱和水溶液；3)生物碳包膜将吸附了磷酸氢二铵的生物碳加入到海藻酸钠水溶液中，充分搅拌，所得混合物通过喷嘴喷入氯化钙溶液中，即可得到球状的颗粒，所述的生物碳与海藻酸钠溶液、氯化钙溶液的质量比为1 20 20;4)干燥将步骤(3)所得颗粒放入80°C的烘箱中干燥5h，即制得生物碳吸附的缓释肥。步骤(1)所述的生物质包括秸秆、木屑、稻壳或松枝等植物废弃物。步骤⑴所述的快速降温是指将高压反应釜的温度从200_400°C在5-30min降至 25 °C。步骤(3)所述的海藻酸钠水溶液的浓度为-3wt%，氯化钙溶液的浓度为 5wt%。所述的水热法是指用具有一定温度一定压力的水液化水解生物质原料，制备得到液体燃料的一种方法，生物碳是其副产品。与现有技术相比，本发明采用生物质水热法制备生物燃油时的副产物生物碳为基质，经混合吸附后，加入到海藻酸钠溶液中，再将此混合物通过喷嘴喷入到氯化钙溶液中， 过滤即可得到球状的颗粒，最后将颗粒在一定温度下干燥即可制得生物碳吸附的缓释肥。 所用的基质材料来自生物质水热法液化得到的生物碳，生物碳不仅具有成本低、吸附性能强等特点，而且生物碳还具有改善土壤结构、防止水土流失的作用。海藻酸钠包膜材料是一种天然多糖类物质，在自然环境中可以降解。此缓释肥可用于农业领域，工艺简单，符合环保要求，适于工业化生产。
图1为制备磷酸氢二铵缓释肥的流程示意图。
具体实施例方式以下通过具体的实施例对本发明的技术方案及其达到的效果作进一步描述。实施例1 如图1所示，称取IOg木屑加入到150ml的反应釜中，加入50ml去离子水，加热升温至320°C，反应20min，快速冷凝反应器，得到生物碳2. 3g。在常温下配制磷酸氢二铵的饱和水溶液40ml，将2. 3g生物碳放入磷酸氢二铵的饱和水溶液中，搅拌，放置4h，过滤。然后将生物碳加入到的海藻酸钠中，充分搅拌，然后通过喷嘴将此混合物喷入5%的氯化钙溶液中，得到球状颗粒。最后将颗粒放入80°C的烘箱中干燥5h，即可制得缓释肥。实施例2 称取IOg粉碎后的玉米秸秆加入到150ml的反应釜中，加入50ml去离子水，加热升温至350°C，反应15min，快速冷凝反应器，产品经分离可得到生物碳2. 9g。在常温下配制磷酸氢二铵的饱和水溶液50ml，将2. 9g生物碳放入磷酸氢二铵的饱和水溶液中，放置3h， 过滤。然后将生物碳加入到1.5%的海藻酸钠中，充分搅拌，然后用喷嘴将此混合物喷入 5%的氯化钙溶液中，得到球状颗粒。最后将颗粒放入80°C的烘箱中干燥5h，即可制得缓释肥。实施例3 称取IOg松枝加入到150ml的反应釜中，加入50ml去离子水，加热升温至340°C， 反应lOmin，快速冷凝反应器，得到生物碳1. 9g。在常温下配制磷酸氢二铵的饱和水溶液 40ml，将1. 9g生物碳放入磷酸氢二铵的饱和水溶液中，放置池，过滤。然后将生物碳加入到 2 %的海藻酸钠中，充分搅拌，然后用喷嘴将此混合物喷入5 %的氯化钙溶液中，得到球状颗粒。最后将颗粒放入80°C的烘箱中干燥5h，即可制得缓释肥。实施例4 一种磷酸氢二铵缓释肥的制备方法，具体包括以下步骤1)生物碳的制备将生物质稻壳与水按照5 100的重量比放入高压反应釜，密闭，然后加热到200°C，保持5min，然后快速降温即在5min降至30°C，得到生物碳；2)磷酸氢二铵的吸附常温下配制磷酸氢二铵的饱和水溶液，将生物碳放入磷酸氢二铵的饱和水溶液中，吸附lh，过滤，生物碳的加入量为0. 05g生物碳/lml磷酸氢二铵的饱和水溶液；3)生物碳包膜将吸附了磷酸氢二铵的生物碳加入到浓度为的海藻酸钠水溶液中，充分搅拌，所得混合物通过喷嘴喷入浓度为5wt%的氯化钙溶液中，即可得到球状的颗粒，所述的生物碳与海藻酸钠溶液、氯化钙溶液的质量比为1 20 20;4)干燥将步骤C3)所得颗粒放入80°C的烘箱中干燥5h，即制得生物碳吸附的缓释肥。实施例5 一种磷酸氢二铵缓释肥的制备方法，具体包括以下步骤1)生物碳的制备将生物质稻壳与水按照60 100的重量比放入高压反应釜，密闭，然后加热到400°C，保持60min，然后快速降温，即在30min降至25°C，，得到生物碳；2)磷酸氢二铵的吸附常温下配制磷酸氢二铵的饱和水溶液，将生物碳放入磷酸氢二铵的饱和水溶液中，吸附4h，过滤，生物碳的加入量为0. 5g生物碳/lml磷酸氢二铵的饱和水溶液；3)生物碳包膜将吸附了磷酸氢二铵的生物碳加入到浓度为3wt%的海藻酸钠水溶液中，充分搅拌，所得混合物通过喷嘴喷入浓度为5wt%的氯化钙溶液中，即可得到球状的颗粒，所述的生物碳与海藻酸钠溶液、氯化钙溶液的质量比为生物碳海藻酸钠溶液 氯化钙溶液=1 20 20；4)干燥将步骤C3)所得颗粒放入80°C的烘箱中干燥5h，即制得生物碳吸附的缓释肥。
权利要求
1.一种磷酸氢二铵缓释肥的制备方法，其特征在于，首先通过水热法制备生物碳，然后用生物碳吸附磷酸氢二铵，最后在生物碳上形成海藻酸钙膜，得到磷酸氢二铵缓释肥。
2.根据权利要求1所述的一种磷酸氢二铵缓释肥的制备方法，其特征在于，所述的方法具体包括以下步骤1)生物碳的制备将生物质与水按照(5-60) 100的重量比放入高压反应釜，密闭， 然后加热到200-400°C，保持5-60min，然后快速降温，得到生物碳；2)磷酸氢二铵的吸附常温下配制磷酸氢二铵的饱和水溶液，将生物碳放入磷酸氢二铵的饱和水溶液中，吸附l_4h，过滤，生物碳的加入量为(0. 05-0. 5) g生物碳/Iml磷酸氢二铵的饱和水溶液；3)生物碳包膜将吸附了磷酸氢二铵的生物碳加入到1-3%的海藻酸钠水溶液中，充分搅拌，所得混合物通过喷嘴喷入5%的氯化钙溶液中，即可得到球状的颗粒，所述的生物碳与海藻酸钠溶液、氯化钙溶液的质量比为1 20 20 ；4)干燥将步骤C3)所得颗粒放入80°C的烘箱中干燥证，即制得生物碳吸附的缓释肥。
3.根据权利要求2所述的一种磷酸氢二铵缓释肥的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的生物质包括秸秆、木屑、稻壳或松枝。
4.根据权利要求2所述的一种磷酸氢二铵缓释肥的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的快速降温是指将高压反应釜的温度从200-400°C在5-30min降至25°C。
5.根据权利要求2所述的一种磷酸氢二铵缓释肥的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的海藻酸钠水溶液的浓度为lwt% -3wt%，氯化钙溶液的浓度为5wt%。
全文摘要
本发明涉及一种磷酸氢二铵缓释肥的制备方法，首先通过水热法制备生物碳，然后用生物碳吸附磷酸氢二铵，最后在生物碳上形成海藻酸钙膜，得到磷酸氢二铵缓释肥。与现有技术相比，本发明具有工艺简单，符合环保要求，适于工业化生产等优点。
文档编号C05G3/04GK102503721SQ20111031371
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月17日 优先权日2011年10月17日
发明者石文, 赵亚平 申请人:上海交通大学