一种纳米碳溶胶及其制备方法和有机-无机混合肥技术

本发明专利技术提供了一种纳米碳溶胶，纳米碳溶胶带负电荷，能够改变土壤电泳现象，活化土壤板结，缓释并提高土壤营养，保存并激活微生物菌的活性，提高肥料的利用率。本发明专利技术还提供了一种有机‑无机混合肥，采用纳米碳溶胶直接与粪便、草炭等有机物质进行有机的、微生物反应的生化鳌合，再与化肥进行物理的混合，得到有机‑无机混合肥，本发明专利技术利用纳米碳溶胶带负电荷、范德华力、小分子效应等功效，克服了有机肥见效慢、肥力不足的缺点，对肥料起到了缓释、长效、高效的作用，满足了植物生长不同阶段的营养供给，在节肥30％左右的条件下粮食作物可增产10％以上，蔬菜、水果等可增产20‑30％。

Nano carbon sol and its preparation method and organic inorganic mixed fertilizer

The invention provides a nano-carbon sol with negative charge, which can change soil electrophoresis phenomenon, activate soil compaction, slow-release and improve soil nutrition, preserve and activate the activity of microbial bacteria, and improve the utilization rate of fertilizer. The invention also provides an organic-inorganic mixed fertilizer, which uses nano-carbon sol to react directly with organic matter such as manure, peat and other organic matter, and then physically mixes with chemical fertilizer to obtain organic-inorganic mixed fertilizer. Molecular effects overcome the shortcomings of slow-acting organic fertilizers and insufficient fertility, and play a slow-releasing, long-acting, and efficient role in fertilizers, meeting the nutrient supply at different stages of plant growth. Under the condition of saving about 30% fertilizer, grain crops can increase by more than 10%, and vegetables and fruits can increase by 20_30%.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米碳溶胶及其制备方法和有机-无机混合肥
本专利技术涉及肥料
，尤其涉及一种纳米碳溶胶及其制备方法和有机-无机混合肥。
技术介绍
有机-无机混合肥是一种既含有机质又含适量化肥的复混肥。它是对粪便、草炭等有机物料，通过微生物发酵进行无害化和有效化处理，最后添加符合国家有机-无机肥标准的化肥、腐殖酸、氨基酸或有益微生物菌，经过造粒或直接掺混而制得的商品肥料。然而，现有的有机-无机混合肥存在以下缺点：1)生物菌有一个复活和繁殖的过程，然后再去分解有机质，肥效发挥的慢，不能及时充分地满足植物生长过程中对营养的需求；2)生物菌肥利用率低：菌是活体，对环境有要求，如果不能保护好菌，菌群的死亡率很高，不能很好的发挥菌群作用；3)单纯的化肥：植物吸收营养缺失，产品品质差。为了提高现有肥料的功效，技术人员将纳米碳粉应用于无机肥中，取得了较好的效果，但该方案中，纳米碳粉以固体形式进行物理混合，存在混合不均现象，而且单纯的物理混合不能使得纳米碳粉与化肥进行有效的鳌合，会影响肥料的效果。此外，该方法仅适用于无机肥，相对于有机-无机混合肥而言，无机肥的利用率较低。因此，急需寻求新的有机-无机混合肥，进一步增强肥料的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种纳米碳溶胶及复合有机-无机混合肥，提高肥料的利用率。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种纳米碳溶胶的制备方法，包括以下步骤：将NaCl、Ca(OH)2、Ca(NO3)2和水混合，得到电解质溶液；所述电解质溶液中NaCl的质量浓度为0.2-0.4％，Ca(OH)2的质量浓度为0.12-0.15％，Ca(NO3)2的质量浓度为0.12-0.15％；将石墨电极放入所述电解质溶液中，在直流脉冲电流的作用下进行电解、蒸发浓缩，得到纳米碳溶胶。优选的，所述电解过程中所采用的电压为36V。优选的，所述直流脉冲电流的最大输出电流为33-37A。优选的，所述电解的时间为6～7d。本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的纳米碳溶胶，所述纳米碳溶胶中纳米碳颗粒的粒径为10-100nm，所述纳米碳颗粒带负电荷；所述纳米碳溶胶中碳纳米颗粒的重量浓度为3-5％。本专利技术提供了一种有机-无机混合肥，由包括以下质量分数的组分制备而成：纳米碳溶胶4-6％，有机质55-65％，尿素13-16％，磷酸二铵5-7％，氯化钾6-8％，腐植酸4-6％，金属元素1-3％，纳米二氧化硅2-5％；所述纳米碳溶胶为上述技术方案所述纳米碳溶胶。优选的，所述有机-无机混合肥由包括以下质量分数的组分制备而成：纳米碳溶胶5％，有机质55％，尿素15％，磷酸二铵6％，氯化钾7％，腐植酸5％，金属元素2％，纳米二氧化硅5％。优选的，所述有机质为粪便和草炭，所述粪便和草炭的质量比为1；2。优选的，所述金属元素为锌、铜和锰，所述锌、铜和锰的摩尔比为0.5:1:0.3。本专利技术提供了一种纳米碳溶胶的制备方法，本专利技术采用电解法制备纳米碳溶胶，通过控制电解质溶液的组成，使制备得到的纳米碳溶胶中碳纳米颗粒的粒径为10-100nm，呈球状分散体，具有极大的比表面积(一个碳粒所展开的表面积约0.3m2)；本专利技术的纳米碳溶胶的表面层上带有大量不稳定的活跃电子，形成了极大的物质反应场所，从而导致这些围聚的活跃易变迁电子可吸附阳离子，在阳离子外层再吸附阴离子，从而能够携带大量的阴阳离子。因此，本专利技术的纳米碳溶胶具有极高的比表面能、表面选择吸附性和优异的导电性。此外，本专利技术的纳米碳溶胶还具有量子尺寸效应和宏观量子遂道效应；具有优良的环境稳定性，在高温条件下仍具有高强、高韧等特性；亲水性极强，在水中的分散性极好，在常温常压下存放三年不发生团聚。本专利技术的纳米碳溶胶带负电荷，肥料养分中的阳离子(K+等)，通过静电吸附在纳米碳溶胶的周围，其他阴离子(HPO42-等)通过离子键吸附在阳离子的外层，纳米碳溶胶的这种特殊结构能够改变土壤电泳现象，活化土壤板结，缓释并提高土壤营养，保存并激活微生物菌的活性，提高肥料的利用率。本专利技术提供了一种有机-无机混合肥，本专利技术采用纳米碳溶胶直接与粪便、草炭等有机物质进行有机的、微生物反应的生化鳌合，再与化肥进行物理的混合，得到有机-无机混合肥，本专利技术利用纳米碳溶胶带负电荷、范德华力、小分子效应等功效，克服了有机肥见效慢、肥力不足的缺点，同时解决了化肥施用过量而造成的土壤板结、水土污染的问题，对肥料起到了缓释、长效、高效的作用，满足了植物生长不同阶段的营养供给，在节肥30％左右的条件下粮食作物可增产10％以上。此外，本专利技术的有机-无机混合肥还可以提高肥料的缓释能力，减少养分损失，提高肥料利用率；减少肥料用量；促进微生物活性。附图说明图1为本专利技术的纳米碳溶胶形成原理示意图；图2为实施例7中经过不同浓度纳米碳溶胶处理后烟草根系的形态变化图；图3为实施例7中经过纳米碳溶胶处理后植物细胞线粒体的变化图；图4为实施例7中经过纳米碳溶胶处理后植物细胞叶绿体的变化图。具体实施方式本专利技术提供了一种纳米碳溶胶的制备方法，包括以下步骤：将NaCl、Ca(OH)2、Ca(NO3)2和水混合，得到电解质溶液；所述电解质溶液中NaCl的质量浓度为0.2-0.4％，Ca(OH)2的质量浓度为0.12-0.15％，Ca(NO3)2的质量浓度为0.12-0.15％；将石墨电极放入所述电解质溶液中，在直流脉冲电流的作用下进行电解、蒸发浓缩，得到纳米碳溶胶。本专利技术将NaCl、Ca(OH)2、Ca(NO3)2和水混合，得到电解质溶液；所述电解质溶液中NaCl的质量浓度为0.2-0.4％，Ca(OH)2的质量浓度为0.12-0.15％，Ca(NO3)2的质量浓度为0.12-0.15％。在本专利技术中，所述电解质溶液中NaCl的质量浓度优选为0.3％，所述Ca(OH)2的质量浓度优选为0.14％，所述Ca(NO3)2的质量浓度优选为0.14％。本专利技术对所述混合的方式没有特殊的限制，选用本领域技术人员熟知的方式进行混合即可。本专利技术利用Ca(OH)2和Ca(NO3)2作为电解质，能够阻止带电荷碳纳米颗粒团聚，保证纳米碳溶胶的带负电荷效果。得到电解质溶液后，本专利技术将石墨电极放入所述电解质溶液中，在直流脉冲电流的作用下进行电解、蒸发浓缩，得到纳米碳溶胶。在本专利技术中，所述蒸发浓缩优选是将电解后反应产物浓缩至原体积的10-15％。在本专利技术中，所述石墨电极优选使用高纯石墨板制备而成。在本专利技术的实施例中，具体是将16块石墨电极放入电解质溶液中进行电解反应，其中，所述16块石墨电极包括8块正极和8块负极，4块石墨电极作为一组反应单元，分为4组反应单元，电源的功率为200W。在本专利技术中，所述电解优选在玻璃钢反应箱中进行，所述玻璃钢反应箱的尺寸优选为800cm×1400cm×600cm。在本专利技术中，所述电解过程中所采用的电压优选为36V；所述直流脉冲电流的最大输出电流优选为33-37A，更优选为35A；所述电解的时间优选为6～7d。在本专利技术中，在电解过程中，在脉冲电流的作用下，碳原子在电极上获得能量，当碳原子获得的能量超过化学键力，并同时获得具有形成纳米碳尺度范围碳颗粒所需要的表面能量时，这部分碳原子会从石墨电极主体中脱落到电解质溶液中，使电解质溶液中纳米碳颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米碳溶胶的制备方法，包括以下步骤：将NaCl、Ca(OH)2、Ca(NO3)2和水混合，得到电解质溶液；所述电解质溶液中NaCl的质量浓度为0.2‑0.4％，Ca(OH)2的质量浓度为0.12‑0.15％，Ca(NO3)2的质量浓度为0.12‑0.15％；将石墨电极放入所述电解质溶液中，在直流脉冲电流的作用下进行电解、蒸发浓缩，得到纳米碳溶胶。

【技术特征摘要】
1.一种纳米碳溶胶的制备方法，包括以下步骤：将NaCl、Ca(OH)2、Ca(NO3)2和水混合，得到电解质溶液；所述电解质溶液中NaCl的质量浓度为0.2-0.4％，Ca(OH)2的质量浓度为0.12-0.15％，Ca(NO3)2的质量浓度为0.12-0.15％；将石墨电极放入所述电解质溶液中，在直流脉冲电流的作用下进行电解、蒸发浓缩，得到纳米碳溶胶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电解过程中所采用的电压为36V。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述直流脉冲电流的最大输出电流为33-37A。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电解的时间为6～7d。5.权利要求1～4任一项所述制备方法制备得到的纳米碳溶胶，所述纳米碳溶胶中碳纳米颗粒的粒径为10-100nm，所述碳纳米颗粒带负电荷；所述纳米碳溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩志全，郑万喜，
申请(专利权)人：沈阳美华农业有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21