一种利用玉米秸秆制备腐殖酸钾的方法及应用技术

本发明专利技术公开一种利用玉米秸秆制备腐殖酸钾的方法及应用，利用氧化铈催化氧化农林废弃物玉米秸秆生成大量的腐殖酸钾，催化剂还可以重复利用，将腐殖酸钾联合大宗工业固废赤泥、磷石膏进行土壤化应用，能消耗大量酸性固废磷石膏，降低赤泥的碱性，使其团聚性增强，同时也能增加赤泥土壤中有机物的含量，使赤泥土壤具备生长作物的条件，使大宗固废达到减量化、资源化、无害化的同时产生高附加值肥料，本发明专利技术方法简单、成本低廉、原料来源广泛，工程量较小，易于在实际工程中应用，为固废资源化利用提供了新途径。提供了新途径。

【技术实现步骤摘要】
一种利用玉米秸秆制备腐殖酸钾的方法及应用


[0001]本专利技术属于固废资源化利用
，具体涉及一种利用玉米秸秆制备腐殖酸钾的方法及应用。

技术介绍

[0002]玉米秸秆是一种大宗农林废弃物。其可用于生产燃料乙醇、纤维素和木质素等产品。但近年从这些农林废弃物中探索这些更高价值的生物聚合物材料和应用的研究有限。传统处理玉米秸秆的方法主要为就地焚烧。就地焚烧则会产生大量浓烟，不但污染大气环境，而且严重影响航道交通运输，引发雾霾天气等。玉米秸秆在腐解过程时会导致各种含碳有机物质矿化、木质素分解，这些分解产生的中间产物会在微生物和酶的作用下形成腐殖物质包括腐殖酸、富里酸。腐殖酸表面有大量官能团，其是土壤的重要组成部分，能阻止土壤迁移，达到土壤化的目的。钾元素是植物生长不可缺少的必要元素，其能增强植物的代谢能力，增强植物抗性将腐殖酸和钾有机结合就能得到腐殖酸钾肥料，工业合成的腐殖酸钾售价高昂，而人工合成的成本较低、效果较好，但产量不加，因此在制备过程中加入少量催化剂以促进提高腐殖酸钾的产率，因氧化铈氧化催化性较强，且在本方法中用量较少、且可以重复使用，因此选择氧化铈作为催化剂。
[0003]赤泥是氧化铝工业中产生的一种强碱性、褐色、粉泥状的副产品。根据氧化铝提炼方式的不同将赤泥分为烧结法赤泥、拜耳法赤泥及联合法赤泥，其主要区别为是否经过焙烧，不同种类的赤泥成分与含量均不同。在我国，每产生1t氧化铝就会产生2.0～3.0t赤泥，世界赤泥堆存量目前已接近60亿t，我国目前拥有20亿t赤泥，且以2亿t的速度增长。
>[0004]赤泥碱性较强，其pH值约为12～14，其会释放碱性阴离子对环境产生严重危害，其资源化利用较为困难，会产生较高的环境风险，严重制约了氧化铝行业的发展。目前处理用于处理赤泥的方法主要为堆存，堆存分为干法堆存和湿法堆存，干法堆存会占用大量土地，同时也容易形成扬尘对大气环境及人体健康产生危害。湿法堆存容易随着地表水渗入周边及地下，会污染土壤及水体，对环境产生严重危害。
[0005]磷石膏的主要成分是CaSO4·
2H2O，含量约为80％～90％，与天然石膏成分类似，但同时也含有少量未分解的磷矿和生产硫酸过程中未洗涤干净的磷酸及多种杂质，包括可溶性磷、可溶性氟化物等，研究发现，磷石膏中杂质的浓度取决于磷矿类型及湿法处理的效率及生产过程中的效率。磷石膏的物理化学及机械特性与天然硫酸钙相似。磷石膏是一种可再生资源，其用途广泛，处理方式繁多。目前世界约85％的磷石膏生产出来后处理的方式以露天堆存为主，剩下约15％的磷石膏会以肥料、建筑材料等形式进行回收。磷石膏中富含大量的磷、硫、钙，可以作为化肥、调理剂改善土地环境。如果没有得到利用，这也是对资源的浪费。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种利用玉米秸秆制备腐殖酸钾的方法及应用，其主要是利用少量的
氧化铈催化剂催化氧化农林废弃物玉米秸秆生成大量的腐殖酸钾，得到的催化剂还可以重复利用，将其联合大宗工业固废赤泥、磷石膏进行土壤化应用。
[0007]本专利技术采取的技术方案如下：
[0008]一种利用玉米秸秆制备腐殖酸钾的方法及应用，具体步骤如下：
[0009](1)将玉米秸秆锯成段状并将其在烘箱中烘干至恒重，得到干燥玉米秸秆；并将其放入至破碎机中破碎并研磨过100目筛得到玉米秸秆粉末，将制备好的玉米秸秆粉末放入真空干燥皿中备用；
[0010](2)将20～40mL的KOH溶液加入至20～40mL的硝酸铈溶液中，恒温水浴搅拌后一定体积的水热釜中，再加入20～40mL的KOH溶液、20～40mL的去离子水及1g玉米秸秆粉末，混匀后进行水热反应，反应结束后冷却至室温，混合物过滤，滤液真空干燥至恒重，研磨过筛得到腐殖酸钾粉末，滤渣为氧化铈催化剂可重复利用。
[0011]步骤(1)中，烘干至恒重的温度为100～110℃。
[0012]步骤(2)中，硝酸铈溶液的浓度范围为0.1～2.0mol/L。
[0013]步骤(2)中，两次加入的KOH溶液的浓度范围为0.1～2.0mol/L。
[0014]步骤(2)中，以70～80℃在恒温水浴锅中以500rpm～700rpm搅拌10～60min后，转移至100～200mL水热釜中。
[0015]步骤(2)中，水热反应温度为120～220℃，时间为3～5h。
[0016]步骤(2)中，将得到的固液混合物过滤后滤液置于真空干燥箱中以40～60℃干燥至恒重，后研磨过100目筛得到腐殖酸钾粉。
[0017]本专利技术还提供所述利用玉米秸秆制备的腐殖酸钾联合工业固废进行土壤化的应用，将腐殖酸钾粉末、赤泥、磷石膏以0.1～0.5:1.0～3.0:0.5～2.5质量比混合均匀得到混合物，按照腐殖酸钾粉末与水的质量比为1:140～160的比例，混合物加水熟化24～48h后加入土壤表层，与表层5～20cm土壤翻拌均匀后达到土壤化的目的。
[0018]本专利技术选择农林废弃物中的玉米秸秆制备腐殖酸钾，并通过一步水热法制备氧化铈催化剂的同时催化玉米秸秆生成更多的腐殖酸钾，提高腐殖酸钾产量，同时得到的氧化铈催化剂还能多次重复利用，生成的腐殖酸钾和赤泥、磷石膏混合土壤化应用。本专利技术能生成大量高附加值的腐殖酸钾，并能消耗大量的酸性固废磷石膏，同时磷石膏和腐殖酸钾能降低赤泥碱性，中和赤泥碱性、延缓土壤退化、钝化赤泥中重金属，使赤泥团聚并增强其团聚体的稳定性，同时磷石膏中富含磷元素，能为土壤增强土壤肥力，其中富含有机质能为植物生长提高营养元素，腐殖酸钾中富含大量钾元素促进植物生长发育，使土壤具备生长作物的条件。
[0019]本专利技术利用氧化铈催化氧化玉米秸秆提高腐殖酸钾有机肥的产量。
[0020]本专利技术将工业大宗固废磷石膏、赤泥进行土壤化应用，达到“以废治废、变废为宝、综合利用”目的，同时也能减轻其大量堆存的问题，为其减量化、资源化、无害化利用提供一条新思路。
[0021]本专利技术磷石膏、赤泥土壤化还可以吸收大量CO2，基于其碳捕集性能还可以助力“碳减排、碳中和”战略，全方位、多视角的应用研究将为解决以磷石膏为代表的“三磷”问题提供新思路。
附图说明
[0022]图1玉米秸秆样品热重图；
[0023]图2为本专利技术的流程图；
[0024]图3为不同实施例腐殖酸钾产率图；
[0025]图4氧化铈催化剂重复利用催化效果图。
具体实施方式
[0026]以下通过实施例对本专利技术做进一步详细说明，但不应该将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本专利技术上述内容实现的技术均属于本专利技术的范围。
[0027]实施例1
[0028]将来源于云南省昆明某县某村产生的玉米秸秆锯成段状并在烘箱中以100～110℃烘干至恒重，得到干燥玉米秸秆；放入至破碎机中破碎并研磨过100目筛得到玉米秸秆粉末，将制备好的玉米秸秆粉末放入真空干燥皿中备用。
[0029]取制备好的玉米秸秆粉末进行热重分析，确定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用玉米秸秆制备腐殖酸钾的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将玉米秸秆锯成段状并烘干至恒重，破碎并研磨过100目筛，得到玉米秸秆粉末；(2)将20～40mL的KOH溶液加入至20～40mL的硝酸铈溶液中，恒温水浴搅拌后再加入20～40mL的KOH溶液、20～40mL的去离子水及1g玉米秸秆粉末，混匀后进行水热反应，反应结束后冷却至室温，混合物过滤，滤液真空干燥至恒重，研磨过筛得到腐殖酸钾粉末，滤渣为氧化铈催化剂可重复利用。2.根据权利要求1所述利用玉米秸秆制备腐殖酸钾的方法，其特征在于，步骤(1)中，烘干至恒重的温度为100～110℃。3.根据权利要求1所述利用玉米秸秆制备腐殖酸钾的方法，其特征在于，步骤(2)中，硝酸铈溶液的浓度范围为0.1～2.0mol/L。4.根据权利要求1所述利用玉米秸秆制备腐殖酸钾的方法，其特征在于，步骤(2)中，两次加入的KOH溶液的浓度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彬，齐佳敏，宁平，郭俊江，王紫嫙，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：