一种镁改性生物炭包膜尿素肥料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种镁改性生物炭包膜尿素肥料的制备方法，属于农业肥料技术领域。本发明专利技术镁改性生物炭包膜尿素肥料的制备方法，包括以下步骤：制备生物炭；制备镁改性生物炭；制备镁改性生物炭包膜材料；制备镁改性生物炭包膜尿素肥料。本发明专利技术通过以氯化镁溶液改性生物炭，添加聚乙烯醇配置包膜材料，最后制备得到包膜尿素，以解决目前包膜肥料存在物理性能差、缓释性能不高等问题，延长肥料的缓释周期，提高肥料利用效率和减少环境污染，保证农业可持续健康发展。持续健康发展。持续健康发展。

【技术实现步骤摘要】
一种镁改性生物炭包膜尿素肥料的制备方法


[0001]本专利技术涉及农业肥料
，特别涉及一种镁改性生物炭包膜尿素肥料的制备方法。

技术介绍

[0002]当前农业实践中的主要挑战是需要通过更可持续和环境友好的方式提高生产力。后绿色革命时期的农业实践为了确保得到更高的生产率而不断增加对化肥的依赖。化肥确实提高了土壤生产力，但同时也会造成重大的生态失衡，如生物多样性的丧失、全球变暖、重金属在生物体内的残留等，危害了环境的可持续性。首先，全球气候急剧变化、快速的城镇化和农用化学品的大量使用共同影响了世界范围内的作物生产，并为粮食安全造成了危机；其次，肥沃土地的减少进一步危及全球粮食安全；另外大量农业废弃物的产生加重了农业实践的额外负担。因此，解决农业实践所面临的多方面挑战的可能解决方法之一是在不损害环境可持续性的情况下提高农业生产率。
[0003]作物单产的提高对粮食增产所起的作用不可忽视，化肥已经被广泛使用于各类作物的生产过程中并在提高作物单产中起关键作用。但是，我国肥料利用率不高，氮肥和钾肥的利用率仅为30％～40％，农业发达国家的氮肥和钾肥的利用率为50％～60％。化肥的不合理施用导致了耕地土壤质量下降，水体富营养化等问题，流失的氮素在硝化与反硝化的作用下生成温室气体。缓/控释包膜肥料的出现有效缓解了这些环境问题，是农业生产中的环保肥料。因此具有肥效利用率高，肥料施用量低，环境友好等特点的缓/控释包膜肥料已成为我国肥料行业发展主要方向。
[0004]对生物炭进行改性，特别是使用化学改性(酸或碱)方法，可以改善生物炭的表面性能。生物炭的酸改性会在生物炭表面产生大量的含氧官能团，而碱改性会在表面产生较高的芳香性官能团和C/N。纳米材料浸渍的生物炭得到的生物炭，对有机和无机污染物的吸附能力都有所增强，但经过改性的生物炭孔隙体积会减小。因此利用改性生物炭制备包膜肥料相比于有机高分子聚合物包膜肥料具有环境友好的优势，与未改性生物炭相比，改性生物炭为中性，对酸碱土壤的适应性更佳。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种镁改性生物炭包膜尿素肥料的制备方法。本专利技术通过以氯化镁溶液改性生物炭，添加聚乙烯醇配置包膜材料，最后制备得到包膜尿素，以解决目前包膜肥料存在物理性能差、缓释性能不高等问题，延长肥料的缓释周期，提高肥料利用效率和减少环境污染，保证农业可持续健康发展。。
[0006]本专利技术提供了一种镁改性生物炭包膜尿素肥料的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将农业废弃物依次粉碎，过筛，炭化裂解，得到生物炭；
[0008](2)将所述生物炭研磨，得到生物炭粉末，然后与氯化镁溶液混合，搅拌、过滤、洗涤、烘干，得到镁改性生物炭；
[0009](3)将所述镁改性生物炭研磨，得到镁改性生物炭粉末，然后与聚乙烯醇溶液、增塑剂、催化剂混匀，得到镁改性生物炭包膜材料；
[0010](4)将所述镁改性生物炭包膜材料与尿素进行包膜处理，得到所述镁改性生物炭包膜尿素肥料。
[0011]优选地，所述农业废弃物包括作物秸秆、壳和枝条中的一种或多种。
[0012]优选地，所述炭化裂解的温度为300～700℃，时间为1～3h。
[0013]优选地，所述生物炭粉末与氯化镁溶液的混合比例为1g：50mL。
[0014]优选地，所述氯化镁溶液的浓度为0.01mol/L。
[0015]优选地，所述镁改性生物炭与聚乙烯醇的重量比为3～9:100。
[0016]优选地，所述聚乙烯醇溶液、增塑剂、催化剂的体积比为100:1～2:5～6。
[0017]优选地，所述增塑剂包括戊二醛，所述催化剂包括乙酸，所述消泡剂包括1
‑
辛醇。
[0018]优选地，所述镁改性生物炭包膜材料与尿素的重量比为1～5:100。
[0019]优选地，所述包膜处理中镁改性生物炭包膜材料的喷液量50mL～90mL，包膜温度为30～50℃。
[0020]本专利技术的有益技术效果：
[0021](1)本专利技术克服了原有生物炭包膜肥料研磨过粗，膜液包裹肥料表面后不均匀的缺点，提高了氮素的缓释效果；
[0022](2)本专利技术提高了包膜材料的物理性质，尤其在抗拉强度与断裂伸长率上性能得到显著提升，利于肥料的运输和贮存，克服了以往包膜氮素由于膜破碎导致缓释性能降低的缺点；
[0023](3)本专利技术在土壤中淋溶试验证实氮素的缓释效果优于普通生物炭包膜尿素和市面上常见的包膜氮素肥料，提高了氮肥利用率，减轻了氮素向大气和水体流入的数量，环境友好性能更优。
附图说明
[0024]图1为生物炭与镁改性生物炭电镜图；其中a、c分别为200倍、3000倍下生物炭电镜图；b、d分别为200倍、3000倍下镁改性生物炭电镜图；
[0025]图2为镁改性生物炭的傅里叶红外光谱分析(FT
‑
IR)图；
[0026]图3为包膜材料抗拉强度图；
[0027]图4为包膜肥料断裂伸长率图；
[0028]图5为不同配方包膜材料的铵离子渗透率图；
[0029]图6为累积释放速率曲线图。
具体实施方式
[0030]本专利技术提供了一种镁改性生物炭包膜尿素肥料的制备方法，包括以下步骤：
[0031](1)将农业废弃物依次粉碎，过筛，炭化裂解，得到生物炭；
[0032](2)将所述生物炭研磨，得到生物炭粉末，然后与氯化镁溶液混合，搅拌、过滤、洗涤、烘干，得到镁改性生物炭；
[0033](3)将所述镁改性生物炭研磨，得到镁改性生物炭粉末，然后与聚乙烯醇溶液、增
塑剂、催化剂混匀，得到镁改性生物炭包膜材料；
[0034](4)将所述镁改性生物炭包膜材料与尿素进行包膜处理，得到所述镁改性生物炭包膜尿素肥料。
[0035]本专利技术将农业废弃物依次粉碎，过筛，炭化裂解，得到生物炭。
[0036]在本专利技术中，所述农业废弃物优选包括作物秸秆、壳和枝条中的一种或多种，所述作物秸秆优选包括玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆和大豆秸秆中的一种或多种，所述壳优选包括花生壳，所述枝条优选包括果树枝条。
[0037]本专利技术优选将农业废弃物粉碎成粉末后过5目直径筛。
[0038]在本专利技术中，所述炭化裂解优选在无氧条件下进行，所述炭化裂解的温度优选为300～700℃，时间优选为1～3h，炭化裂解得到生物炭后，所述生物炭中碳含量优选高于30％，更优选为30～60％。
[0039]得到生物炭后，本专利技术将所述生物炭研磨，得到生物炭粉末，然后与氯化镁溶液混合，搅拌、过滤、洗涤、烘干，得到镁改性生物炭。
[0040]在本专利技术中，优选将研磨后的生物炭过200目筛，得到生物炭粉末。
[0041]在本专利技术中，所述生物炭粉末与氯化镁溶液的混合比例优选为1g：50mL，所述氯化镁溶液的浓度优选为0.01mol/L，所述氯化镁优选为MgCl2·
6H2O，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁改性生物炭包膜尿素肥料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将农业废弃物依次粉碎，过筛，炭化裂解，得到生物炭；(2)将所述生物炭研磨，得到生物炭粉末，然后与氯化镁溶液混合，搅拌、过滤、洗涤、烘干，得到镁改性生物炭；(3)将所述镁改性生物炭研磨，得到镁改性生物炭粉末，然后与聚乙烯醇溶液、增塑剂、催化剂混匀，得到镁改性生物炭包膜材料；(4)将所述镁改性生物炭包膜材料与尿素进行包膜处理，得到所述镁改性生物炭包膜尿素肥料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述农业废弃物包括作物秸秆、壳和枝条中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述炭化裂解的温度为300～700℃，时间为1～3h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨劲峰，刘明琪，韩晓日，崔红光，王国庆，刘宁，李娜，罗培宇，刘侯俊，马宇鑫，王海婷，李双廷，崔涵，孙月，冯馨雨，李天娇，杨崇文，王梓宁，汪昊莹，
申请(专利权)人：沈阳农业大学，
类型：发明
国别省市：