一种硅藻土基复合有机硅肥及其制备方法和用途技术

本发明专利技术属于农业肥料技术领域，具体涉及一种硅藻土基复合有机硅肥及其制备方法和用途。所述复合有机硅肥为颗粒状，其包含：二氧化硅70～90wt％，有机质5～15wt％，其余物质为粘结剂和其他辅助物质。本发明专利技术通过提纯、改性、复合等方法制备出的新型硅藻土基复合有机肥。具体的：(1)通过将纳米金属氧化物如TiO2、ZrO2与硅藻土复合，利用二者的协同作用可有效的吸附了重金属，起到了土壤吸附剂的作用；(2)通过引入了硅藻来弥补硅藻土的不足，改善硅藻土的硅藻蛋白石表面原有的羟基等活性位点以及独特的生物微孔性能随沉积年限逐渐下降的问题。因此，引入了硅藻后可以提高硅肥的吸附、负载等的特性。的特性。

【技术实现步骤摘要】
一种硅藻土基复合有机硅肥及其制备方法和用途


[0001]本专利技术属于农业肥料
，具体涉及一种硅藻土基复合有机硅肥及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]硅肥被誉为继氮肥、磷肥和钾肥三大主肥之后的第四大元素肥，袁隆平院士曾说道：“硅肥的推广必将掀起我国水稻甚至所有农作物的第二次绿色革命”，由此可见硅肥的重要性。硅肥能有效改善农作物“高产不优质、优质不高产”这一现状，这是因为硅元素是细胞壁的组成成份，所以禾本科植物缺硅时，植株茎叶柔软，光合作用弱，抗病能力差，从而影响农作物的产量和品质。因此施入适量的硅肥能起到以下几个作用：它能显著增加作物抗倒伏、抗病虫害和耐旱耐寒能力，提高水稻等植物对氮肥和磷肥的利用率，补充生长过程中所需要的营养元素进而提高座果率和结实率，达到“质优、高产、安全和环保”的目的。
[0003]硅肥属于中量元素肥料，主要是指以有效硅为主要指标的肥料。它是由含二氧化硅的原料，一般以炼铁炉渣、钾长石、海矿石、赤泥、粉煤灰、硅藻土等作为主要原料，经一定工艺加工而成的以复合硅酸盐为主的复杂混合物，没有明确的分子式和相对分子质量。一般根据硅肥的特点将其分为水溶性硅肥、枸溶性硅肥、钙镁磷肥、生物硅肥和硅藻土基硅肥等。其中硅藻土基硅肥内含有丰富的有效硅，是一种质优价廉的硅源，能提供更多植物所需吸收的Si元素，从而在植物表面发生聚合作用生成聚硅酮，进一步形成有效保护层，避免害虫和细菌对植物的危害，同时硅藻土是由硅藻大规模爆发沉积形成的，自身绿色环保无污染，是一种安全的成分。因此，硅藻土基硅肥是现有硅肥中提升质量、增加产量和安全环保效果优良的硅肥之一。
[0004]近年来，随着工业、农业等各行业的快速发展，土壤中含有越来越多的重金属离子，且不能被生物降解，容易在生物体内积累，许多重金属离子是有毒或致癌的。土壤污染处理中特别关注的重金属离子包括镉、汞、砷、铅和铬元素等。目前，重金属离子的污染问题已经严重危害到水稻等植物的安全，得到了越来越多的关注。其常用的处理方法有化学沉淀、光催化、微生物去除、物理吸附等。其中，物理吸附因其去除效率高，绿色环保等优势，可以与化学吸附进行相互协同作用，促进吸附效率的提高，现已成为一种重要的去除重金属离子的方法。
[0005]硅藻土吸附重金属是一种典型的物理吸附，它是由古代单细胞硅藻经过长期地质作用形成的生物硅质岩，它的主要成分为蛋白石(SiO2·
H2O)及其变种，SiO2含量一般大于80％，此外，还含有Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等金属氧化物杂质。具有表面积大、高度有序多孔结构、极低密度、热与化学稳定性好、储量丰富、成本低廉等独特的特点。此外，硅藻土表面有大量活性基团(Si
‑
OH)，Si
‑
OH的电离会在硅藻土表面引发负电荷，有利于重金属离子的吸附。所以常用来作为重金属离子的吸附剂。
[0006]目前市面常规硅藻土基硅肥所用的硅藻土大都是天然硅藻土，含有杂质，且本征比表面积较小，限制了硅藻土基复合有机硅肥吸附能力的发挥，亟需通过提纯手段以提高
单位体积硅藻土含有量；通过改性手段以改善孔隙结构，充分提高吸附重金属污染离子的能力，起到土壤吸附剂的作用，进而响应国家双碳政策，进行美丽农村建设。
[0007]为了解决以上问题，提出本专利技术。

技术实现思路

[0008]本专利技术结合多级孔道结构状的天然硅藻土的理化特性以及硅藻、有机物等物质的复合添加作用，再通过造粒、烧结等过程制备了该硅藻土基复合有机硅肥，解决了重金属污染严重和土壤板结现象严重等一系列土壤问题。
[0009]本专利技术第一方面提供一种硅藻土基复合有机硅肥，所述复合有机硅肥为颗粒状，其包含：二氧化硅70～90wt％，有机质5～15wt％，粘结剂。
[0010]本专利技术第二方面提高第一方面所述的硅藻土基复合有机硅肥的制备方法如下：
[0011]将85～92质量份硅藻土负载纳米金属氧化物复合颗粒、8～13质量份有机肥、0.5～1.5质量份硅藻、0.2～0.3质量份羧甲基粘结剂和0.2～0.3质量份膨润土破碎、混合、造粒，得到硅肥初颗粒；
[0012]然后将所述硅肥初颗粒经过煅烧、冷却、筛分、包膜得到所述复合有机硅肥。
[0013]优选地，所述煅烧条件为煅烧温度为150～200℃，煅烧时间为0.5～1h。
[0014]优选地，所述硅藻土负载TiO2复合颗粒的制备方法如下：
[0015]步骤A、在冰水浴条件下，400～600g硅藻土配以2～3L的蒸馏水，放入反应釜中，搅拌同时加入50～100mL浓度为30～35wt％的浓盐酸，随后加入50～100mL浓度为2.5～3.5mol/L的TiCl4溶液，12～15min后，得到混合物；
[0016]步骤B、将1.2～1.6mol/L硫酸铵溶液和浓盐酸按10：1的体积比配成混合溶液，然后加入到上述步骤A得到的混合物中，得到混合物B；
[0017]步骤C、混合搅拌一段时间后，将步骤B得到的混合物B升温至30～35℃并保温1～1.5h，滴入1.8～2.2mol/L碳酸铵溶液，调节pH值在4.5～5，反应1～1.5h后过滤、洗涤，得到混合物C；
[0018]步骤D、将步骤C得到的混合物C在100～110℃下干燥3～4h，在640～660℃煅烧，保温4～5h，即得到硅藻土负载TiO2复合材料。
[0019]优选地，所述有机肥制备方法如下：将1000质量份粪便加入200～300质量份辅料和0.3～0.5质量份发酵剂，充分发酵后，制成有机肥；其中，所述辅料选自秸秆、稻草或草木灰中的一种或几种。
[0020]优选地，所述硅肥初颗粒的粒径为1～5mm。
[0021]本专利技术第三方面提供第一方面所述的硅藻土基复合有机硅肥用于提高农作物产量、降低病虫害、降低土壤中有毒金属离子含量的用途。
[0022]具体的，上述硅藻土基复合有机硅肥的制备方法如下：
[0023](1)选取来自吉林、云南或者四川的硅藻土，优选地选取来自吉林长白山地区(临江市和长白县)或者云南腾冲的优质硅藻土，其主要特征为颜色主要为白色或者灰白色，硅藻含量约90％以上，粘土矿物约5％，少量碎屑矿物及磁铁矿物，有时可见植物化石。生物结构，微层状或块状构造，单层厚1～5mm，质轻，疏松细腻，湿润时似豆渣状，干燥时似白土状。特别地，也可以选取含有机质含量高的黑色硅藻土，更有利于解决土壤板结问题。
[0024](2)利用沉降法或者离心法去除硅藻土矿中的石英和沙子，石英是一种坚硬难溶的固体，不利于植物对硅肥的保水保肥作用，沙子则是属于杂质，会降低硅藻土的纯度。沉降法具体步骤为：利用碱性溶液，如NaOH溶液、KOH溶液、氨水等，溶解硅藻土，沉降石英和沙子，再加入酸调节pH值，进行过滤、干燥和煅烧；离心法具体步骤为：利用离心机分离出石英和沙子，其原理就是根据物质的沉降系数或浮力密度的不同，利用离心力将硅藻土分离纯化。特别地，纯度极高(硅藻含量在95％以上)的硅藻土可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅藻土基复合有机硅肥，其特征在于，所述复合有机硅肥为颗粒状，其包含：二氧化硅70～90wt％，有机质5～15wt％，粘结剂。2.根据权利要求1所述的硅藻土基复合有机硅肥的制备方法如下：将85～92质量份硅藻土负载纳米金属氧化物复合颗粒、8～13质量份有机肥、0.5～1.5质量份硅藻、0.2～0.3质量份羧甲基粘结剂和0.2～0.3质量份膨润土破碎、混合、造粒，得到硅肥初颗粒；然后将所述硅肥初颗粒经过煅烧、冷却、筛分、包膜得到所述复合有机硅肥。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧条件为煅烧温度为150～200℃，煅烧时间为0.5～1h。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述硅藻土负载纳米金属氧化物复合颗粒为硅藻土负载TiO2复合颗粒，其制备方法如下：步骤A、在冰水浴条件下，硅藻土配以蒸馏水，放入反应釜中，搅拌同时加入浓度为30～35wt％的浓盐酸，随后加入浓度为2.5～3.5mol/L的TiCl4溶液，12～15min后，得到混合物A；步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁杰航，袁飞，鄢文磊，吴雨峻，饶劲松，张育新，代楠，戴兴健，唐露，蒋洁，徐素宇，付白斗，李博，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：