一种缓释复合包膜材料以及复合控释肥制造技术

本发明专利技术提供了一种缓释复合包膜材料，所述缓释复合包膜材料包括改性沼渣和改性油脂，所述改性沼渣是通过偶联剂对沼渣进行表面处理后得到的。本发明专利技术筛选采用适量酸酯类偶联剂对沼渣进行表面处理，增强沼渣中纤维和腐殖酸的偶联性能，减少沼渣中纤维和腐殖酸结构中的羟基数，增强表面亲油性，从而提高与改性油脂结合紧密度。本发明专利技术提供了一种复合控释肥，目前市售包膜肥，其包膜原材料价格达1万元/吨以上，本发明专利技术利用沼气废渣制备缓释复合包膜材料，既解决了废弃物的出路问题，环境二次污染问题，又可实现生物质废弃物的循环利用、高附加值利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种包膜材料，具体涉及一种缓释复合包膜材料和复合控释肥。
技术介绍
国际上从20世纪50年开始发展缓释肥料。1957年美国开始研究硫包尿素(SCU)，1978年建成10t/h的示范生产厂。美国1967年研制出醇酸树脂包膜肥料Osmocote，成为当今世界著名控释肥料品牌；日本20世纪70年代研制热塑性树脂聚烯烃包膜肥料，简称POCF工艺。目前美国的Scotts公司、Puresell工业公司、Vigoro工业公司、LESCO公司；法国的AgrEvo公司；加拿大的Chisso-Asahi肥料公司、中央硝子公司等世界知名的控释肥供应商均主要生产聚合物包膜控释肥。世界著名品牌有Osmocote、Nutricote、Mutricote等。美国、日本目前控释肥消费平均年增长率约为4％-5％，其中聚合物包膜控释肥的消费年增长率为9％-10％。2000年，世界缓/控释肥料年消费总量约100万吨，其中美国、加拿大约60万吨，日本20万吨，西欧和以色列15万吨，其它国家约5万吨。主要产品类型包括树脂包衣缓释肥料、硫包衣缓释肥料、合成型微溶态脲醛类缓释肥料和填加生化抑制剂的稳定性肥料等。我国是农业大国，化肥用量大，在占全球9％的耕地面积上，消耗了全球30％的化肥,但我国化肥的利用率只有约20～30％，浪费很大，每年由于肥料流失造成经济损失高达约400亿元；同时，流失的肥料又造成环境污染，以及土壤理化性质改变，加之化肥含有的营养元素单一。基于此，2015年3月，国务院将减少化肥用量列为实现农业可持续发展的方法之一，要求全国到2020年，化肥施用量零增长。达成此目标的有效办法是把有机肥和化肥结合施用，互相取长补短，充分发挥肥效，以提高土壤有机质与土壤肥力。同时，通过控释技术减少肥料流失。因此，研制成本低环境友好的复合缓/控肥是解决以上问题的有效途径。目前，缓/控释肥在应用过程中发现存在一系列问题。制备控释肥的关键是控释材料。从控释材料来看，当前，主要的控释肥有硫包膜尿素、热塑性树脂包膜肥料、热固性树脂包膜肥料等。硫包膜容易使土壤酸化，且对肥料颗粒的封闭型比较差，膜层表面容易形成一些较大尺度的孔隙，肥料养分容易快速溶出，膜层存在储存或者运输过程中容易脱落，影响它们的控释性质。热塑性和热固性树脂包膜薄而均匀，韧性、弹性好，其产品也适于机械化施肥，但是，当前，这类包膜材料主要是以石油为原料制备的，石油为一次性能源，不可再生，造成其价格普遍偏高，还将越来越高。同时，这些材料在制备与使用过程中需要有毒有机溶剂，成本高，污染环境严重，更为重要的是，它们在土壤中难以降解，直接污染土壤。加之，由于控释肥生产工艺复杂、控释材料昂贵，导致其生产成本高，销售价格是同类普通化肥的3-5倍。这些因素严重阻碍了控释肥料的推广应用。提高肥料利用率、减轻或免除肥料污染，发展持续、高效农业是世界各国共同关注的问题。针对以上问题，本专利专利技术人经过多年的探索，利用天然废弃物如废弃油脂、酱渣、秸秆的改性制备肥料包膜材料方面做了大量研究工作：(1)成功地对地沟油进行共轭改性提高了油脂的成膜性能和粘结能力，以其代替成本高且难降解的包膜粘结剂；(2)对秸秆的疏水性能改性提高了秸秆和油脂的相容性从而使复合膜材料的力学和耐水性能获得较大提高(已申请专利)。沼渣是作物秸秆、青草和畜禽粪尿等在沼气池中经微生物发酵制取沼气后的残留物。在发酵中，氮、磷、钾损失少，氮素回收率达95％、钾在90％以上；有机质含量达40％以上，腐殖酸达20％以上；含有多种有利于土壤的生物酶和微量元素、维生素和多稀类抗生素，对植物的生长和防治病虫害有较好的效果；环保性好，能提高土壤和植物的抗旱能力，提高土壤缓冲酸碱变化的能力，还能提高土壤保肥能力，减少化学肥料对环境的污染。因此，它是一种优质的环保型有机肥源。大中型沼气工程产生大量的沼渣，如随意排放将造成二次污染。由于政府过多地强调沼气的能源效益，对沼渣在环境领域的研究和推广应用普遍没有足够重视。沼渣中的纤维、腐殖酸等亲水性强，而改性餐饮废油为疏水性物质，两者的界面结合力小，相容性不强。基于此，本专利技术通过偶联剂对沼渣进行改性，再加入成膜性强的改性废弃油脂，制成了一种环境友好、强度大、成本低的材料。并以此作为包膜材料开发出了复合控释肥。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供了一种缓释复合包膜材料和复合控释肥。本专利技术对沼渣进行改性，对尿素颗粒进行包膜，制备缓/控释肥，既解决沼渣出路与环境二次污染问题，又实现废弃生物质“返田”，解决有机碳缺乏问题，同时减少化肥使用量。为实现上述目的，所采取的技术方案：一种缓释复合包膜材料，所述缓释复合包膜材料包括改性沼渣和改性餐饮废油，所述改性沼渣是通过偶联剂对沼渣进行表面处理后得到的。沼渣是作物秸秆、青草和畜禽粪尿等在沼气池中经微生物发酵制取沼气后的残留物。沼气制备过程：将猪粪和秸秆以重量比约为2：1进行混合，厌氧发酵约15天，得到沼气、沼渣和沼液。沼渣的主要成分有30-50％的纤维素，10-20％的腐殖酸和一定含量的氮、磷、钾。沼渣是一种很好的土壤调节剂。由于沼渣中的纤维、腐殖酸等各物质含有极性羟基和酚羟基，表现出一定的亲水性，而具有成膜和粘结性能的改性餐饮废油为疏水性物质，制备包膜材料时会出现两者的界面结合力小，相容性不强等问题。此外，这些极性基团还因易形成氢键而聚集成团，造成沼渣在具有成膜和粘结性能的改性餐饮废油表面分散不均匀，影响复合材料的相容性和力学性能。因此，改善沼渣与改性餐饮废油间的界面相容性和沼渣在改性餐饮废油表面的分散性，是制备沼渣-改性餐饮废油缓释复合包膜材料的技术关键。偶联剂具有两种不同性质的基团，亲无机物基团可与无机物表面的化学基团反应，形成强固的化学键合；亲有机物基团可与有机物分子反应或物理缠绕，从而使有机与无机材料的界面实现化学键接，大幅度提高粘接强度。本专利技术控制条件将牲畜沼渣和一定比例的秸秆粉等进行堆放发酵后干燥，有效消除腐臭味并消灭绝大部分病虫卵，同时体系中木质纤维结构变得松散。在此基础上，筛选适量酸酯类偶联剂与之均匀混合，对沼渣进行表面处理，减少沼渣中各物质羟基的数目,提高沼渣与改性餐饮废油的相容性及在油脂中的分散性。从而达到制备缓释复合包膜的目的。优选地，所述改性沼渣和改性餐饮废油的重量比为22.5:20～30.5:11。优选地，所述偶联剂为酸酯类偶联剂。优选地，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂和硼酸酯偶联剂中的至少一种，所述偶联剂的用量为所述缓释复合包膜材料总重量的0.1～0.5％。优选地，所述改性餐饮废油是共轭改性后的餐饮废油。优选地，所述共轭改性所用的催化剂为碘单质，所述共轭改性所用的催化剂的用量为所述餐饮废油重量的0.5％。优选地，所述共轭改性温度为160℃，共轭改性时间为3小时。本专利技术所述改性餐饮废油是采用以下方法制备而成：将餐饮废油真空脱水至水分含量小于1％，加入碘单质作为所述餐饮废油共轭的催化剂，碘单质用量占所述餐饮废油重量的0.5％，在温度为160℃条件下催化3小时，得到改性餐饮废油。共轭改性后的餐饮废油具有良好的疏水性能和成膜固化性能，利于制备缓释复合包膜材料。本专利技术提供了一种复合控释肥，所述复合控释肥包括位于内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种缓释复合包膜材料，其特征在于，所述缓释复合包膜材料包括改性沼渣和改性餐饮废油，所述改性沼渣是通过偶联剂对沼渣进行表面处理后得到的。

【技术特征摘要】
1.一种缓释复合包膜材料，其特征在于，所述缓释复合包膜材料包括改性沼渣和改性餐饮废油，所述改性沼渣是通过偶联剂对沼渣进行表面处理后得到的。2.根据权利要求1所述的缓释复合包膜材料，其特征在于，所述改性沼渣和改性餐饮废油的重量比为22.5:20～30.5:11。3.根据权利要求1所述的缓释复合包括材料，其特征在于，所述偶联剂为酸酯类偶联剂。4.根据权利要求1所述的缓释复合包括材料，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂和硼酸酯偶联剂中的至少一种，所述偶联剂的用量为所述缓释复合包膜材料总重量的0.1～0.5％。5.根据权利要求1所述的缓释复合包膜材料，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：林海琳，阎杰，李镇周，
申请(专利权)人：仲恺农业工程学院，广州市中科铂津仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44