本发明专利技术公开了一种新型控制化肥养分在环境中迁移的方法，具体是将辐照和化学改性的凹凸棒土制成高性能化肥助剂，添加到化肥中，即可控制养分迁移和流失。具体改性原理为，辐照的溅射、库伦和热效应将团聚的棒晶解离，再通过化学改性增加其表面的羟基数量并修饰阴离子，以提高其表面负电性，从而大幅度提高凹凸棒土对化肥养分的固定能力。本技术可以有效减少化肥养分流失，对提高化肥利用率和保护环境具有潜在意义。
【技术实现步骤摘要】
本方法涉及，属于化肥
技术介绍
我国是化肥生产和消费大国。目前，我国的化肥利用率很低，氮、磷、钾肥分别为25 %至30 %、10 %至25 %、35 %至50 %。目前我国每公顷化肥使用量达240公斤，单位面积施肥量是世界平均量的1.6倍。我国化肥利用率大大低于发达国家水平，且化肥的使用效率呈下降的趋势。全国每 年因施肥造成氮流失达1650万吨，经济损失近千亿元，重要的是带来从空中到地下的严重的环境立体污染。对大气，化肥对大气的污染主要表现在施用化月巴、化肥生产或贮运时排放的氨气、温室气体等造成的直接污染。对土壤，土壤中的化肥在水的浙滤作用下发生迁移从而流入江河、湖泊或进入地下水，构成水体富营养化的主要面污染源。对农产品，化肥最令人担忧的是硝酸盐的积累问题。生长在施用化肥土壤上的植物，可以通过根系吸收土壤中的硝酸盐。若过度施肥，会导致大量的硝酸盐积累于叶、茎和根中，危害取食的人类和牲畜。对土壤，化肥对土壤的污染，一方面大量施肥易引起土壤板结；另一方面大量施肥可能造成土壤中敏感生物种的减少和消灭，破坏农田生态平衡，影响生物多样性。缓释、控释、复合高效和环境友好是肥料发展的总趋势，研制并应用全营养控释肥料是肥料科学的最终目标之一。自从1942年脲醛肥料取得专利以来，缓释肥料已有长足进步，近几年又发展到控释肥而且有一部分已经在农业生产中实际应用。特别是70年代以后，国外进行了大量研究，现在市场上以商业产品销售的缓释/控释肥料已达数十种。美国、日本及西欧各国，正致力于应用现代技术发展缓释、控释肥料。自20世纪60年代末，中国开始缓控释肥料的研发，并取得了阶段性成果，陆续推出新型缓控释肥料，从原理上大体可分为包膜型和尿酶抑制型。包膜型肥料的主要研发单位有，中国科学院南京土壤研究所、上海化工研究院、湖南、福建、山东、浙江等省农科院、郑州工业大学等。尿酶抑制型研发单位主要为沈阳应用生态研究所。近期，中科院合肥物质科学研究院研发出一种新型缓控释肥料一控失肥料，其原理不同于包膜和尿酶抑制，而是利用天然纳米黏土材料自组装形成的微纳网络结构，将化肥养分固定，控制养分的流失。由于其成本较低，目前已经大面积推广，占领国内缓控释肥料行业10%左右市场。但是其主要原材料凹凸棒土存在天然团聚性，棒晶之间易抱团，且表面羟基数量有限，不利于性能发挥，导致添加量较高。针对这个问题，本专利提供一种棒晶解离和增加表面羟基数量的方法，以提高凹凸棒土分散性和对肥料的结合能力，研发一种新型的化肥助剂，实现更好控制化肥养分迁移的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，通过对凹凸棒土进行物理改性和化学修饰，增加其分散性能和表面羟基数量，从而将化肥养分更好地结合在凹凸棒土“柴堆状”微纳结构中，同时通过弱相互作用将氮素与该网络结合，从而放大氮素离子或分子的空间尺寸，使它在土壤滤层中迁移速率降低，达到氮肥固定在耕作层的目的。具体原理为:首先利用水溶液沉降法将凹凸棒土提纯，然后通过酸洗去除凹凸棒土内部无机杂质并将表面活化，接着利用高能电子束和钴60辐照可以通过溅射效应、库伦效应和热效应将聚集在一起的棒晶解离，再通过彭氢化纳处理，增加棒晶表面的羟基数量，最后利用六偏磷酸钠和海藻酸钠将阴离子基团(六偏磷酸根以及草酸根离子)修饰在棒晶表面上，以提高其表面负电位(绝对值)，增强分散性能。改性后的凹凸棒土可以作为助剂添加到化肥中，即具有高效控制化肥养分迁移和流失的目的。本专利技术技术方案如下: ，包括以下步骤: (1)将100-800目胶体级凹凸棒土加入到自来水中配成浓度为20-100g/L的悬浊液，5000-10000rpm搅拌5_10分钟，静置10-30分钟，弃下层1/5-1/4体积的泥浆，保留其余悬浊液； (2)往余下悬浊液中加入盐酸，保持盐酸浓度为0.5-3 M, 1000-3000 rpm搅拌反应20-40分钟，静置10-30分钟，弃上清，然后加自来水，使其达到原来的浓度，然后静置去上清，将余下泥浆于60-10(TC烘干，粉碎成200-400目； (3)利用能量为1-5MeV和剂量为5-50 kGy的伽马射线辐照5-30分钟； (4)再利用能量为5-10MeV和剂量为10-50 kGy的高能电子束辐照5_10分钟； (5)将辐照过的凹凸棒土与硼氢化钠按照质量比90-95:5-10混合均匀，加入到自来水中配置成浓度为20-100g/L的悬浊液，40-50°C下1000-5000 rpm搅拌5_10分钟，静置10-30分钟，弃上清，然后加自来水，使其达到原来的浓度，然后静置去上清，将余下泥浆于60-100°C烘干，粉碎成200-400目； (6)将步骤(5)中得到的凹凸棒土 与200-400目六偏磷酸钠和200-400目海藻酸钠按照85-90:5-8:2-10的质量比混合均匀，即得化肥助剂。(7)将上述化肥助剂按照2-10%质量分数添加到化肥中，造粒即可。本专利技术有益效果: (1)本专利技术可以有效实现棒晶解离，提高凹凸棒土分散性和比表面积； (2)本专利技术可以有效增加凹凸棒土表面羟基数量，提高其与化肥养分的结合能力； (3)本专利技术可以有效将氮肥固定在耕作层，减少其在土壤中向下迁移速率和量，提高氮素利用率，减少施肥量和次数。具体实施方式实施例1 (1)将50kg 400目胶体级凹凸棒土加入到自来水中配成浓度为30 g/L的悬池液，5000rpm搅拌10分钟，静置20分钟，弃下层1/5体积的泥浆，保留其余悬浊液； (2)往余下悬浊液中加入盐酸，保持盐酸浓度为IM，3000rpm搅拌反应20分钟，静置30分钟，弃上清，然后加自来水，使其达到原来的浓度，然后静置去上清，将余下泥浆于90°C烘干，粉碎成400目；(3)利用能量为5MeV和剂量为40 kGy伽马射线辐照10分钟； (4)再利用能量为10MeV和剂量为45kGy高能电子束辐照5分钟； (5)将辐照过的凹凸棒土与硼氢化钠按照质量比90:10混合均匀，加入到自来水中配置成浓度为40g/L的悬浊液，50°C下3000 rpm搅拌10分钟，静置30分钟，弃上清，然后加自来水，使其达到原来的浓度，然后静置去上清，将余下泥浆于80°C烘干，粉碎成300目； (6)将步骤(5)中得到的凹凸棒土与300目六偏磷酸钠和300目)海藻酸钠按照85:8:7的质量比混合均匀，即得化肥助剂。(7)将上述化肥助剂按照5%质量分数添加到氯化铵中，造粒即可。实施例2 (1)将IOOkg300目胶体级凹凸棒土加入到自来水中配成浓度为40 g/L的悬池液，6000 rpm搅拌20分钟，静置30分钟，弃下层1/4体积的泥浆，保留其余悬浊液； (2)往余下悬浊液中加入盐酸，保持盐酸浓度为1.5M，3000 rpm搅拌反应30分钟，静置30分钟，弃上清，然后加自来水，使其达到原来的浓度，然后静置去上清，将余下泥浆于100°C烘干，粉碎成300目； (3)利用能量为5MeV和剂量为40 kGy的伽马射线辐照10分钟； (4)再利用能量为10MeV和剂量为400 kGy的高能电子束辐照5分钟； (5)将辐照过的凹凸棒土与硼氢化钠按照质量比85:15混合均匀，加入到自来水中配置成浓度为30g/L的悬浊液，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型高效控制化肥养分在环境中迁移的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将100?800目胶体级凹凸棒土加入到自来水中配成浓度为20?100g/L的悬浊液，5000?10000rpm搅拌5?10分钟，静置10?30分钟，弃下层1/5?1/4体积的泥浆，保留其余悬浊液；（2）往余下悬浊液中加入盐酸，保持盐酸浓度为0.5?3?M，1000?3000?rpm搅拌反应20?40分钟，静置10?30分钟，弃上清，然后加自来水，使其达到原来的浓度，然后静置去上清，将余下泥浆于60?100℃烘干，粉碎成200?400目；（3）利用能量为1?5?MeV和剂量为5?50?kGy的伽马射线辐照5?30?分钟；（4）再利用能量为5?10?MeV和剂量为10?50?kGy的高能电子束辐照5?10分钟；（5）将辐照过的凹凸棒土与硼氢化钠按照质量比90?95:5?10混合均匀，加入到自来水中配置成浓度为20?100g/L的悬浊液，40?50℃下1000?5000?rpm搅拌5?10分钟，静置10?30分钟，弃上清，然后加自来水，使其达到原来的浓度，然后静置去上清，将余下泥浆于60?100℃烘干，粉碎成200?400目；（6）将步骤（5）中得到的凹凸棒土与200?400目六偏磷酸钠和200?400目海藻酸钠按照85?90:5?8:2?10的质量比混合均匀，即得化肥助剂；（7）将上述化肥助剂按照2?10%质量分数添加到化肥中，造粒即可。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡冬清，吴正岩，余增亮，张静，张桂龙，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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