一种利用葡萄汁蒸馏残液制备的碱性土壤改良剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及碱土改良技术领域，具体公开一种利用葡萄汁蒸馏残液制备的碱性土壤改良剂及其制备方法。其中，所述碱性土壤改良剂包括释酸内核、隔离层和外壳层；其中：所述释酸内核包括多孔碳基体以及吸附在该基体中的酸性组分，所述酸性组分来自发酵葡萄汁蒸馏后的残留液；所述隔离层包覆在释酸内核的表面，且该隔离层为纤维素在所述酸性组分中金属离子作用下交联形成的固化膜；所述外壳层是由水泥和沸石粉粘结形成的包覆在隔离层表面的多孔壳层。本发明专利技术的上述碱性土壤改良剂利用发酵葡萄汁蒸馏制取葡萄酒后的残留液不仅有效降低了土壤碱性，而且能够降低土壤中交换性钠的含量，有效缓解了土壤再次返碱的问题。有效缓解了土壤再次返碱的问题。有效缓解了土壤再次返碱的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种利用葡萄汁蒸馏残液制备的碱性土壤改良剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及碱土改良
，具体涉及一种利用葡萄汁蒸馏残液制备的碱性土壤改良剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]碱性土壤是指土壤溶液中的OH
‑
浓度大于H
+
浓度的土壤，实际一般指pH值大于7.3的土壤，pH值越大，土壤的碱性越强。常见的碱性土壤主要有盐土和碱土。北方的成土母质多是蒙脱石等，而且土中多含碳酸钠，再加上气候因素等方面原因，随着土壤中碳酸钠等盐分的大量积累，导致土壤胶体中吸附着大量的交换性钠，这些交换性钠很容易被土壤溶液中的钙、镁离子等从土壤胶体上置换下来进入土壤溶液中形成碳酸盐，而这些碳酸盐水解后成碱性，从而导致土壤盐碱化。当植物在这种土壤中生存时，容易引起植物细胞脱水，会严重影响植物的健康生长，严重时还会造成植物死亡，因此，对这类土壤进行降碱改良成为了重要的农业措施，如传统的增施有机肥、水利灌溉、施加化学制剂、施加微生物菌剂等。然而，这些传统的方法普遍存在工艺成本高、效果不理想，而且容易返碱的问题。

技术实现思路

[0003]针对上述的问题，本专利技术提供一种利用葡萄汁蒸馏残液制备的碱性土壤改良剂及其制备方法，该改良剂利用发酵葡萄汁蒸馏制取葡萄酒后的残留液不仅有效降低了土壤碱性，而且能够降低土壤中交换性钠的含量，缓解了土壤再次返碱的问题。具体地，本专利技术公开如下的技术方案。
[0004]第一，本专利技术公开一种利用葡萄汁蒸馏残液制备的碱性土壤改良剂，其包括释酸内核、隔离层和外壳层。其中：所述释酸内核包括多孔碳基体以及吸附在该基体中的酸性组分，所述酸性组分来自发酵葡萄汁蒸馏后的残留液。所述隔离层包覆在释酸内核的表面，且该隔离层为纤维素在所述酸性组分中金属离子作用下交联形成的固化膜。所述外壳层是由水泥和沸石粉粘结形成的包覆在隔离层表面的多孔壳层。
[0005]进一步地，所述残留液中的溶质至少包括：乳酸、酒石酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸、葡萄糖、果糖、蔗糖等。本专利技术发现，发酵后的葡萄汁经过蒸馏提取了其中的酒精成分后剩余的残留液含有大量有机酸、糖分和矿物质元素，是一种良好的碱性土壤改良剂。
[0006]第二，本专利技术公开一种利用葡萄汁蒸馏残液制备碱性土壤改良剂的方法，包括如下步骤：
[0007](I)将多孔碳基体与发酵葡萄汁蒸馏后的残留液混合均匀，然后在密闭和保护气氛条件下加热保温，以对多孔碳基体进行改性处理，完成后得到改性基料。
[0008](II)将所述改性基料粉碎后再次与发酵葡萄汁蒸馏后的残留液混合，然后进行造粒、干燥，即得释酸内核。
[0009](III)将纤维素与水形成的浆液施加到所述释酸内核表面，然后静置一定时间，完
成后加热固化成膜，即可在释酸内核外表包覆隔离层，得到隔离释酸内核。
[0010](IV)将沸石粉和水泥形成的浆料包覆在所述隔离释酸内核的表面，然后进行养护，完成后得到包覆有外壳层的碱性土壤改良剂。
[0011]在进一步的方案中，步骤(I)中，所述多孔碳基体为农业生物质经过热解碳化后得到的多孔碳。农业生物质的产量大，来源丰富，成本低廉，将其作为多孔碳的来源不仅成本低廉，而且还可达到废物再利用的目的。
[0012]在进一步的方案中，步骤(I)中，所述多孔碳基体与残留液的比例为1g：10～18ml。多孔碳基体具有优异的吸附能力，可将残留液充分吸附在其中对多孔碳基体进行浸润。
[0013]在进一步的方案中，步骤(I)中，所述保护气氛为氮气或惰性气体，以使加热保温过程在隔氧环境下进行。
[0014]在进一步的方案中，步骤(I)中，所述加热温度为80～90℃，时间为1～2小时。通过对浸润了含有大量有机酸的残留液的多孔碳基体进行高温高压热处理改性，可在多孔碳基体表面负载大量的有机官能团，提高多孔碳基体吸附土壤中交换钠的能力。
[0015]在进一步的方案中，步骤(II)中，所述改性基料与残留液的比例为1g：6～9ml。残留液中除含有大量有机酸可用于碱性土壤的中和之外，还含有的大量糖分使残留液具有良好的粘接性能，便于改性基料造粒成型。
[0016]在进一步的方案中，步骤(II)中，所述干燥的温度为50～55℃，时间为2～3小时。可选地，所述释酸内核的粒径保持在5～20mm之间。
[0017]在进一步的方案中，步骤(III)中，所述纤维素与水形成的浆液的固含量为25～33％(质量分数)。可选地，所述纤维素包括羟甲基纤维素、羟乙基羧甲基纤维素、羧甲基羟丙基纤维素等中的至少一种。
[0018]在进一步的方案中，步骤(III)中，所述静置的时间为8～15min，以便所述浆液中的水分进入释酸内核表层使其中的金属离子扩散到浆液中参与交联反应。
[0019]在进一步的方案中，步骤(III)中，所述加热温度为50～55℃，时间为20～40min。所述释酸内核中的残留液中的部分金属离子扩散进纤维素隔离层中参与其交联，不仅加速隔离层的成型，而且增加隔离层的密度和强度，防止后续形成的外壳在养护过程中生成的碱性产物进入释酸内核中。
[0020]在进一步的方案中，步骤(IV)中，所述沸石粉和水泥形成的浆料的固含量为30～40％(质量分数)，且所述沸石粉和水泥的重量份比为1份：0.28～0.35份。沸石粉微粒中含有大量的微孔，所述水泥作为粘结剂可将沸石粉粘结在一起，经过养护后形成硬质的多孔外壳，便于释酸内核中酸性组分的排出。
[0021]在进一步的方案中，步骤(IV)中，所述养护为自然养护，时间为5～7天，通过养护是水泥进行水化反应，最终与沸石粉形成硬质的所述外壳层。
[0022]在进一步的方案中，步骤(IV)中，所述外壳层厚度控制在3～5mm之间。所述外壳层可有效保护其中的释酸内核，并在其释放酸性组分完成后长期保持稳定状态，作为土壤中交换性钠的吸附体，防止土壤二次返碱。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下方面的有益效果：
[0024]本专利技术的碱性土壤改良剂利用发酵葡萄汁蒸馏制取葡萄酒后的残留液不仅有效降低了土壤碱性，而且能够降低土壤中交换性钠的含量，缓解了土壤再次返碱的问题。其原
因在于：
[0025]首先，本专利技术利用所述残留液中含有大量有机酸的特点，利用所述有机酸对多孔碳的内外表面进行改性，从而使多孔碳的表面负载大量的有机官能团，有效提高多孔碳对土壤中交换性钠等的吸附能力，从而降低土壤中交换性钠的含量，缓解土壤再次返碱的问题。而且经过该残留液改性的多孔碳用于再次存储残留液时，多孔碳表面的所述有机官能团可稳定存在，即通过同源机制避免了对机官能团的降解。另外，通过上述过程还有助于将多孔碳中的磷酸盐等不溶性的灰分转换成可溶性的有机盐，在改良剂施加到土壤中后这些有机盐随水分释放土壤中，为土壤提供磷、钙、镁、铁等矿物质营养元素。
[0026]其次，本专利技术将经过上述改性后得到的改性基料再次和所述残留液配合制备成释酸内核，从利用所述多孔碳丰富的孔隙将残留液中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用葡萄汁蒸馏残液制备的碱性土壤改良剂，其特征在于，包括释酸内核、隔离层和外壳层；其中：所述释酸内核包括多孔碳基体以及吸附在该基体中的酸性组分，所述酸性组分来自发酵葡萄汁蒸馏后的残留液；所述隔离层包覆在释酸内核的表面，且该隔离层为纤维素在所述酸性组分中金属离子作用下交联形成的固化膜；所述外壳层是由水泥和沸石粉粘结形成的包覆在隔离层表面的多孔壳层。2.根据权利要求1所述的利用葡萄汁蒸馏残液制备的碱性土壤改良剂，其特征在于，所述残留液中的溶质至少包括：乳酸、酒石酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸、葡萄糖、果糖、蔗糖。3.一种利用葡萄汁蒸馏残液制备碱性土壤改良剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：(I)将多孔碳基体与发酵葡萄汁蒸馏后的残留液混合均匀，然后在密闭和保护气氛条件下加热保温，以对多孔碳基体进行改性处理，完成后得到改性基料；(II)将所述改性基料粉碎后再次与发酵葡萄汁蒸馏后的残留液混合，然后进行造粒、干燥，即得释酸内核；(III)将纤维素与水形成的浆液施加到所述释酸内核表面，然后静置，完成后加热固化成膜，即可在释酸内核外表包覆隔离层，得隔离释酸内核；(IV)将沸石粉和水泥形成的浆料包覆在所述隔离释酸内核的表面，然后进行养护，完成后得到包覆有外壳层的碱性土壤改良剂。4.根据权利要求3所述的利用葡萄汁蒸馏残液制备碱性土壤改良剂的方法，其特征在于，步骤(I)中，所述多孔碳基体与残留液的比例为1g：10～18ml；优选地，步骤(I)中，所述多孔碳基体为农业生物质经过热解碳化后得到的多孔碳。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨阳，高文潭，孙玉霞，韩晓梅，管雪强，
申请(专利权)人：山东省葡萄研究院，
类型：发明
国别省市：