鸟粪石包膜缓释肥及其制备方法技术

本发明专利技术公开了鸟粪石包膜缓释肥及其制备方法，其中方法包括：(1)将尿液进行水解，然后调整水解液pH至9～9.5后进行过滤，以便得到过滤后液和含有磷酸钙的固体杂质；(2)将所述过滤后液与氯化镁混合，然后对得到鸟粪石沉淀进行干燥和研磨，以便得到鸟粪石粉末；(3)将所述鸟粪石粉末与粘结剂和尿素供给至圆盘造粒机进行混合，以便得到外层包覆包膜材料的包膜尿素；(4)在所述外层包覆包膜材料的包膜尿素外层依次喷涂树脂层和石蜡层，以便得到鸟粪石包膜缓释肥。采用该方法不仅实现了尿液的资源化利用，而且得到了适应于高磷区土壤的缓释肥，并且所用材料均为可降解材料，不会对环境产生二次污染。二次污染。二次污染。

【技术实现步骤摘要】
鸟粪石包膜缓释肥及其制备方法


[0001]本专利技术属于肥料领域，具体涉及一种鸟粪石包膜缓释肥及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，人口激增、耕地不断减少，粮食供需问题日益突出，使得农业生产对肥料的依赖性不断增加，这一切都凸显了化肥在农业生产中的重要地位。然而，从80年代到现在的近20年时间，我国化肥施用量不断增加，但粮食产量并没有相应的增长。这是由于目前我国使用的化肥大多数是速效肥，如氮肥、磷肥、钾肥等，造成养分进入土壤后，极易流失、分解或被固定，作物没有有效利用。目前我国化肥的当季利用率中，氮约为30～35％，磷约为10～25％，钾为35～50％，远低于世界发达国家水平。因此，开展控释肥料研制以解决中国农业持续发展的肥料问题意义重大。
[0003]缓控释肥料可以分为缓释肥料和控释肥料，缓释肥料(Slow Release Fertilizers,简称SRFs)是指肥料施入土壤后转变为植物有效态养分的释放速率远远小于速溶肥料，在土壤中能缓慢放出养分，对作物具有缓效性或长效性。控释肥料(Controlled Release Fertilizers,简称CRFs)是以颗粒肥料(单质或复合肥)为核心，表面涂覆一层低水溶性的无机物质或有机聚合物，或者应用化学方法将肥料均匀地融入分解在聚合物中，形成多孔网络体系，并根据聚合物的降解情况而促进或延缓养分的释放，使养分的供应能力与作物生长发育的需肥要求相一致协调的一种新型肥料。我国开展缓/控释肥料研究自80年代以来取得了一些很好的成果。但是现有的缓/控施肥还存在下列问题：(1)缓/控释肥料目前仍然是以氮肥为主。由于其营养元素单一，满足不了肥效期内作物对于其他养分的需求，使得作物对一次基肥的吸收效果较差；(2)缓/控释肥料的包膜材料种类繁多，但是高昂的材料价格成本使得其实际生产和应用较少；(3)部分包膜材料在实际应用中仍然存在难以降解的风险，长此以往，会增加环境破坏的风险系数，造成环境的进一步恶化，违背了可持续发展的生态观念；(4)我国水质污染问题严重，尿液等粪污回收利用技术应用效果差。
[0004]因此，现有的缓/控施肥有待进一步探究。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种鸟粪石包膜缓释肥及其制备方法，采用该方法不仅实现了尿液的资源化利用，而且得到了适应于高磷区土壤的缓释肥，并且所用材料均为可降解材料，不会对环境产生二次污染。
[0006]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备鸟粪石包膜缓释肥的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：
[0007](1)将尿液进行水解，然后调整水解液pH至9～9.5后进行过滤，以便得到过滤后液和含有磷酸钙的固体杂质；
[0008](2)将所述过滤后液与氯化镁混合，然后对得到鸟粪石沉淀进行干燥和研磨，以便得到鸟粪石粉末；
[0009](3)将所述鸟粪石粉末与粘结剂和尿素供给至圆盘造粒机进行混合，以便得到外层包覆包膜材料的包膜尿素；
[0010](4)在所述外层包覆包膜材料的包膜材料外层依次喷涂树脂层和石蜡层，以便得到鸟粪石包膜缓释肥。
[0011]根据本专利技术实施例的制备鸟粪石缓释肥的方法，以尿液为原料进行水解，然后调整pH后进行过滤，并将得到的过滤后液与氯化镁混合制备鸟粪石粉末，即以尿液为原料制备鸟粪石，不仅实现了尿液的资源化利用，而且降低了鸟粪石生产成本，然后以该尿素为内芯在其表面依次包覆含有鸟粪石包膜材料的包覆层、树脂层和石蜡层，即可得到缓释效果良好的鸟粪石包膜缓释肥，并且该鸟粪石包膜缓释肥可以提高作物的氮磷利用率，从而提高作物产量，同时所用材料均为可降解材料，不会对环境产生二次污染。
[0012]另外，根据本专利技术上述实施例的制备鸟粪石缓释肥的方法还可以具有如下附加的技术特征：
[0013]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述过滤后液与所述氯化镁按照Mg与P摩尔比为1.25：(1～1.35)。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(3)中，所述粘结剂为改性玉米淀粉，所述改性玉米淀粉采用下列步骤制备得到：(a)将玉米淀粉与氢氧化钠混合发生溶胀糊化；(b)将步骤(a)得到的溶胀糊化淀粉与双氧水和硫酸铜混合进行氧化；(c)将步骤(b)得到的氧化淀粉与甲醇混合进行交联，以便得到所述改性玉米淀粉。由此，不仅可以提高包膜材料与尿素的粘合力，而且可以提高鸟粪石包膜缓释肥的耐水性。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(a)中，所述玉米淀粉与所述氢氧化钠的混合质量为8:1-12:1。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(a)中，所述溶胀糊化的温度为55～65摄氏度，时间为30-120分钟。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(b)中，所述双氧水的加入量占所述玉米淀粉干基质量的0.8-3％，所述硫酸铜的加入量占所述玉米淀粉干基质量的万分之一到万分之二。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(b)中，所述氧化温度为55～65摄氏度，时间为80～100分钟。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(c)中，所述甲醇的加入量为所述玉米淀粉干基重量的1％～2％。由此，可以提高鸟粪石包膜缓释肥的耐水性。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(c)中，所述交联温度为55～65摄氏度，时间为80～100分钟。由此，可以提高鸟粪石包膜缓释肥的耐水性。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(3)中，基于所述包膜缓释肥的总质量，所述粘结剂的质量占比为1～10％，所述鸟粪石粉末的质量占比为10～30％。由此，可得到缓释效果良好的鸟粪石包膜缓释肥。
[0022]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(3)中，将所述鸟粪石粉末与粘结剂、其他包膜材料和尿素供给至圆盘造粒机进行混合。由此，可得到缓释效果良好的鸟粪石包膜缓释肥。
[0023]在本专利技术的一些实施例中，基于所述包膜缓释肥的总质量，所述鸟粪石粉末与所
述其他包膜材料的总质量占比为10～30％。由此，可得到缓释效果良好的鸟粪石包膜缓释肥。
[0024]在本专利技术的一些实施例中，所述鸟粪石粉末与所述其他包膜材料的质量比为1：(0.2～2)。由此，可得到缓释效果良好的鸟粪石包膜缓释肥。
[0025]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(3)中，所述其他包膜材料选自生物炭、木质素和膨润土中的至少之一。
[0026]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(3)中，所述圆盘造粒机的转速为60～80r/min。
[0027]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(4)中，所述树脂层中包括聚氨酯、醇酸树脂、聚乙烯醇、丙烯酰胺和丙烯酸中的至少之一。
[0028]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(4)中，所述树脂层的厚度为0.05～0.5mm。
[0029]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(4)中，所述石蜡层的厚度为0.05～0.5mm。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备鸟粪石包膜缓释肥的方法，其特征在于，包括：(1)将尿液进行水解，然后调整水解液pH至9～9.5后进行过滤，以便得到过滤后液和含有磷酸钙的固体杂质；(2)将所述过滤后液与氯化镁混合，然后对得到鸟粪石沉淀进行干燥和研磨，以便得到鸟粪石粉末；(3)将所述鸟粪石粉末与粘结剂和尿素供给至圆盘造粒机进行混合，以便得到外层包覆包膜材料的包膜尿素；(4)在所述外层包覆膜材料的包膜尿素外层依次喷涂树脂层和石蜡层，以便得到鸟粪石包膜缓释肥。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述过滤后液与所述氯化镁按照Mg与P摩尔比为1.25：(1～1.35)。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述粘结剂为改性玉米淀粉，所述改性玉米淀粉采用下列步骤制备得到：(a)将玉米淀粉与氢氧化钠混合发生溶胀糊化；(b)将步骤(a)得到的溶胀糊化淀粉与双氧水和硫酸铜混合进行氧化；(c)将步骤(b)得到的氧化淀粉与甲醇混合进行交联，以便得到所述改性玉米淀粉。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述玉米淀粉与所述氢氧化钠的混合质量为8:1～12:1；任选地，在步骤(a)中，所述溶胀糊化的温度为55～65摄氏度，时间为30～120分钟。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述双氧水的加入量占所述玉米淀粉干基质量的0.8％～3％，所述硫酸铜的加入量占所述玉米淀粉干基质量的万分之一到万分之二；任选地，在步骤(b)中，所述氧化温度为5...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡正义，唐司尘，贾懿曼，杨肖松，谢自建，
申请(专利权)人：中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：