一种改性牡蛎壳粉的制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及材料改性技术和好氧制肥工艺领域，具体涉及一种改性牡蛎壳粉的制备方法和在作为堆肥添加剂中的应用，促进堆肥的方法。通过固相接枝方法将黄腐酸固定到牡蛎壳上所得改性牡蛎壳粉，在作为好氧堆肥添加剂中的应用。本发明专利技术的固定化黄腐酸不仅克服黄腐酸淋溶损失的缺点，同时多孔的牡蛎壳粉的使用，变废为宝，而且提高好氧堆肥的发酵效率并明显减少氮素损失。本发明专利技术工艺过程简单，成本低廉，具有很好的应用价值。很好的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种改性牡蛎壳粉的制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及材料改性技术和好氧制肥工艺领域，具体涉及一种改性牡蛎壳粉的制备方法和在作为堆肥添加剂中的应用，促进堆肥的方法。

技术介绍

[0002]堆肥技术是一种处理有机固体废弃物经济环保且可持续的方法，堆肥化通过微生物好氧发酵作用，将有机质进行降解，同时杀死原料中的病原菌，其产物可做优质有机肥提高作物产量。但有些有机固体废弃物，如沼渣、污泥等，由于含水率高、粘度高、透气性差、导致高温维持时间短，堆肥进程缓慢、有机质降解不完全，且过程中有大量氨气排放，不仅造成环境污染，还导致氮素损失，使产品肥效降低。因此，在堆肥过程中通常需要加入添加剂以改善以上问题。
[0003]近年来，腐植酸作为土壤调理剂、肥料增效剂、植物刺激剂等在农业方面的应用，得到长足发展。其中黄腐酸是腐植酸中分子量最小，活性最高的组分，含有碳、氢、氧、氮等元素，由稳定成聚集体的结构单元组成，如羧基、酚羟基等活性基团。可以和多种物质进行络合、螯合和表面吸附作用，如络合阳离子金属后，可以为植物提供微量营养元素，黄腐酸还能够提高有益微生物的繁殖，增加植物结瘤固氮，在促进作物增产的同时，降低尿素的用量；黄腐酸具有较大的内表面积，还具有较强的吸附能力，能快速吸附NH
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和NH3，并与其发生氨化反应，生成相对稳定的铵盐，减少铵态氮的损失，将其应用到堆肥过程中可以对产品的提质增效具有显著的效果。但由于黄腐酸水溶性的特点，在实际应用过程易淋溶流失，甚至造成二次污染。因此，提供一种成本低、效果好的固定黄腐酸的材料和方法，对于克服其自身限制，扩大应用范围，发挥潜在应用价值有重大意义。
[0004]我国牡蛎年产量1000万吨以上，占牡蛎质量70％的牡蛎壳作为废弃物被大量随意堆弃，不仅占用大量土地资源，其腐败变臭还会造成严重的环境污染。牡蛎壳是一种天然多孔生物材料，具有复杂的孔型结构，孔隙率可达52％，有一定的吸附、交换和催化的能力。无机质部分主要是CaCO3，约占总质量的95％，5％有机质包括甲壳素、糖蛋白和多种氨基酸，其表面有很多活性基团，如羟基、氨基等，使其成为固定黄腐酸的良好载体。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于提供一种改性牡蛎壳粉作为堆肥添加剂的应用和促进堆肥的方法。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供一种固定化黄腐酸的改性牡蛎壳的制备方法。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种改性牡蛎壳粉的应用，通过固相接枝方法将黄腐酸固定到牡蛎壳上所得改性牡蛎壳粉，在作为好氧堆肥添加剂中的应用。
[0009]所述在好氧堆肥起始时，向堆肥体系加入原料干重0.15-1倍质量的改性牡蛎壳粉。
[0010]以牡蛎壳和黄腐酸为原料，马来酸酐为连接单体，过氧化二苯甲酰为引发剂，二甲基甲酰胺为表面活性剂；通过固相接枝方法将黄腐酸固定到牡蛎壳上所得改性牡蛎壳粉。
[0011]一种促进堆肥催熟的方法，将所述改性牡蛎壳粉在好氧堆肥起始时与堆肥原料混合，搅拌均匀后，进行堆肥发酵，即实现催熟；其中，堆肥体系加入原料干重0.15-1倍质量的改性牡蛎壳粉。
[0012]一种改性牡蛎壳粉的制备方法，以牡蛎壳和黄腐酸为原料，马来酸酐为连接单体，过氧化二苯甲酰为引发剂，二甲基甲酰胺为表面活性剂；通过固相接枝方法将黄腐酸固定到牡蛎壳表面所得固定化黄腐酸的改性牡蛎壳粉。
[0013]具体为:
[0014]1)将牡蛎壳粉、黄腐酸按质量比为(3-10)：1混合混匀，待用；
[0015]2)将牡蛎壳粉和黄腐酸总质量0.1％-1.2％的过氧化二苯甲酰和8％的马来酸酐粉末溶于二甲基甲酰胺作为引发体系，而后在氮气保护、搅拌条件下将引发体系逐滴加入至步骤1)的固体混合物中，在60-80℃下反应2-6h，得到固定化黄腐酸。
[0016]所述步骤2)反应后冷凝处理，冷凝后将产物烘干，用去离子水索氏提取24h，再次干燥后磨成粉末，得到固定化黄腐酸。
[0017]所述步骤1)中，黄腐酸的含量≥90％。
[0018]所述步骤2)引发剂体系中有机溶剂二甲基甲酰胺的质量为牡蛎壳粉和黄腐酸总质量的5-15％。
[0019]本专利技术的反应原理：
[0020]本专利技术采用的固相接枝方法以马来酸酐为连接单体，由于其兼具极性基团醛基和烯烃非极性链段，在高温或螺杆剪切的作用下，能够与极性基团(如-NH2、-OH等)发生广义的脱水反应并形成化学键，从而与不同物质进行化学偶联。黄腐酸活性基团较多，有丰富的羟基、酚羟基等，可与马来酸酐进行结合反应；而牡蛎壳有机质部分的甲壳素氨基酸等含有少量氨基、羟基等极性基团。通过马来酸酐连接，将黄腐酸固定化在牡蛎壳表面。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]本专利技术通过固相接枝方法，将黄腐酸固定在牡蛎壳表面，与传统液相法，熔融法相比，反应温度低、反应装置的通用性大、后处理简单，降低了生产成本；本专利技术采用牡蛎壳作为固定黄腐酸的材料，因其廉价易得，同时材料强度高，作为良好的固定化载体，扩展牡蛎壳的应用范围；本专利技术将黄腐酸固定后，解决了其单独使用时因溶解性造成易流失的缺点。
[0023]本专利技术将固定化黄腐酸应用到好氧堆肥工艺中，发挥牡蛎壳作为多孔材料的有益效果，其孔隙结构和高比表面积为微生物和营养物质提供大量附着位点；其轻质疏松的性质可调节堆肥体系的孔隙度、提高堆体气质交换能力，维持好氧环境。这有利于充分提高微生物的活性和丰度，提高堆肥效率；还能兼顾黄腐酸对NH
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的吸附作用以及对其他微量元素的螯合能力，有利于减少氮营养素的损失并提升堆肥产品品质，而且，其施用于土壤后，对于土壤有改良效果，具有非常诱人的应用前景。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例提供的固定化黄腐酸(FOS)、牡蛎壳(OS)和黄腐酸(FA)的红外谱图。
[0025]图2为本专利技术实施例提供的固定化黄腐酸(FOS)、牡蛎壳(OS)和黄腐酸(FA)的热重分析图。
[0026]图3为本专利技术实施例提供的固定化黄腐酸应用到堆肥过程中的水溶性铵态氮变化结果图。
[0027]图4为本专利技术实施例提供的固定化黄腐酸应用到堆肥过程中的水溶性硝态氮变化结果图。
[0028]图5为本专利技术实施例提供的固定化黄腐酸应用到堆肥过程中的NH3挥发量变化结果图。
具体实施方式：
[0029]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样属于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0030]本专利技术将新鲜牡蛎壳浸泡于去离子水中两天，清洗其表面的污垢、粘土等杂质，然后用去离子水冲洗三遍，置于105℃烘箱内烘干。取出后用粉碎机研磨成粉末，经网筛过滤分离出所需粒径的牡蛎壳粉。
[0031]本专利技术以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性牡蛎壳粉的应用，其特征在于：通过固相接枝方法将黄腐酸固定到牡蛎壳上所得改性牡蛎壳粉，在作为好氧堆肥添加剂中的应用。2.按权利要求1所述的改性牡蛎壳粉的应用，其特征在于：所述在好氧堆肥起始时，向堆肥体系加入原料干重0.15-1倍质量的改性牡蛎壳粉。3.按权利要求1或2所述的改性牡蛎壳粉的应用，其特征在于：以牡蛎壳和黄腐酸为原料，马来酸酐为连接单体，过氧化二苯甲酰为引发剂，二甲基甲酰胺为表面活性剂；通过固相接枝方法将黄腐酸固定到牡蛎壳上所得改性牡蛎壳粉。4.一种促进堆肥催熟的方法，其特征在于：将权利要求1所述改性牡蛎壳粉在好氧堆肥起始时与堆肥原料混合，搅拌均匀后，进行堆肥发酵，即实现催熟；其中，堆肥体系加入原料干重0.15-1倍质量的改性牡蛎壳粉。5.一种改性牡蛎壳粉的制备方法，其特征在于：以牡蛎壳和黄腐酸为原料，马来酸酐为连接单体，过氧化二苯甲酰为引发剂，二甲基甲酰胺为表面活性剂；通过固相接枝方法将黄腐...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭荣波，路明艺，师晓爽，杨智满，许晓晖，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：