本發(fā)明涉及肥料領(lǐng)域，具體涉及一種改性聚乙烯醇膜包覆的生物質(zhì)炭基緩釋肥料，及其制備工藝。

背景技術(shù)：

我國(guó)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，由此而產(chǎn)生大量的農(nóng)作物秸稈，直接焚燒會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，如水土流失、荒漠化等。而將農(nóng)作物秸稈在一定條件下，經(jīng)熱解得到生物質(zhì)炭固體產(chǎn)物，利用農(nóng)作物秸稈廢棄物制備成的生物質(zhì)炭在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中可以實(shí)現(xiàn)廣泛的應(yīng)用。

張偉在其碩士學(xué)位論文《水稻秸稈炭基緩釋肥的制備及性能研究》一文中，以水稻秸稈為原材料，通過(guò)連續(xù)熱解裝置制備生物質(zhì)炭，通過(guò)圓盤造粒制備生物質(zhì)炭基肥料。水稻秸稈經(jīng)40℃烘干至恒重，粉碎，投入熱解裝置中，加熱至400-600℃熱解，冷卻至室溫，制得水稻秸稈生物質(zhì)炭。將生物質(zhì)炭和尿素分別經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后過(guò)40目篩，與高嶺土混合后置于圓盤造粒機(jī)中，啟動(dòng)圓盤造粒機(jī)，將轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速調(diào)至30r/min，轉(zhuǎn)盤傾角為45o，待肥料充分混勻后，用噴霧器將蒸餾水（15-20%）噴入混合，待成型后停止造粒，將制備的生物質(zhì)炭基尿素肥料從圓盤造粒機(jī)中取出，置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中，在40℃下供干至恒重，制得粒狀炭基緩釋肥料。但是存在吸水保水能力不足。

本發(fā)明以硝酸鈰銨為引發(fā)劑，以N,N^，-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，衣康酸與丙烯酰胺接枝共聚制備了一種復(fù)合高吸水樹(shù)脂，具有良好的保水能力，凹凸棒土的加入改善了高吸水樹(shù)脂的抗鹽性。膨潤(rùn)土能改善土壤的結(jié)構(gòu)，提高土壤的保水抗旱、保肥增肥能力；同時(shí)，膨潤(rùn)土的加入也提高了高吸水樹(shù)脂的吸水率、保水性能及熱穩(wěn)定性；將其與腐殖酸、沸石、芽孢桿菌復(fù)合制備得到一種土壤改良劑，可用于調(diào)節(jié)土壤酸堿度、緩沖土壤值，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種改性聚乙烯醇膜包覆的生物質(zhì)炭基緩釋肥料及其制備工藝，依照該工藝制備的肥料具有良好的緩釋性能、耐水性能好、高吸水性高保水性。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

水稻秸稈30-43，尿素11-22，高嶺土6-13，衣康酸4-9，丙烯酰胺5-8，硝酸鈰銨2-5，凹凸棒土4-7，N,N^，-亞甲基雙丙烯酰胺2-4，膨潤(rùn)土5-7，腐殖酸6-9，沸石3-6，芽孢桿菌4-8，聚乙烯醇5-10，環(huán)氧樹(shù)脂2-5，NaOH溶液、蒸餾水適量。

一種改性聚乙烯醇膜包覆的生物質(zhì)炭基緩釋肥料的制備方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行：

a. 將水稻秸稈經(jīng)40-60℃烘干至恒重，用切割機(jī)進(jìn)行切割處理長(zhǎng)度為5-10cm，投入連續(xù)熱解裝置中，升溫至400-600℃加熱炭化3-5h，過(guò)40-100目篩，冷卻至室溫，制得水稻秸稈生物質(zhì)炭；

b. 向衣康酸中1:2-5:20-30加入NaOH溶液、蒸餾水，攪拌均勻，加入丙烯酰胺、硝酸鈰銨，攪拌10-30min后，加入凹凸棒土，在30-40℃下超聲1-2h，通入氮?dú)猓尤隢,N^，-亞甲基雙丙烯酰胺，持續(xù)攪拌，水浴加熱至60-70℃反應(yīng)3-5h，將所得樣品于70-80℃干燥，研磨粉碎，待用；

c. 將膨潤(rùn)土與腐殖酸混合，1:5-10加入蒸餾水，攪拌均勻，調(diào)pH為8-9，加入沸石、芽孢桿菌，在25-45℃下超聲振蕩3-5h，冷凍干燥，研磨粉碎，過(guò)100-200目篩，待用；

d. 向聚乙烯醇中1:5-10加入蒸餾水，開(kāi)動(dòng)攪拌器，升溫至80-90℃，保溫1-2h，降溫至60-70℃，向其中加入環(huán)氧樹(shù)脂，保溫反應(yīng)2-3h，得改性聚乙烯醇溶液；

e. 將尿素經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后過(guò)40-100目篩，與a中所得生物質(zhì)炭、高嶺土及b、c中所得物料混合后置于圓盤造粒機(jī)中，將轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速調(diào)至30-40r/min，轉(zhuǎn)盤傾角為40-50o，待肥料充分混勻后，用噴霧器將10-20%的蒸餾水及d中所得物料噴入混合，待成型后停止造粒，取出置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中，于40-50℃烘干至恒重，得到一種生物質(zhì)炭基緩釋肥料。

本發(fā)明的反應(yīng)機(jī)理如下：

（1）本發(fā)明以硝酸鈰銨為引發(fā)劑，以N,N^，-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，衣康酸與丙烯酰胺接枝共聚制備了一種復(fù)合高吸水樹(shù)脂，具有良好的保水能力，凹凸棒土的加入改善了高吸水樹(shù)脂的抗鹽性。

（2）膨潤(rùn)土能改善土壤的結(jié)構(gòu)，提高土壤的保水抗旱、保肥增肥能力；同時(shí)，膨潤(rùn)土的加入也提高了高吸水樹(shù)脂的吸水率、保水性能及熱穩(wěn)定性；將其與腐殖酸、沸石、芽孢桿菌復(fù)合制備得到一種土壤改良劑，可用于調(diào)節(jié)土壤酸堿度、緩沖土壤值，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

實(shí)施例

一種改性聚乙烯醇膜包覆的生物質(zhì)炭基緩釋肥料，由下述重量份(g)的原料制得：

水稻秸稈43，尿素22，高嶺土13，衣康酸9，丙烯酰胺8，硝酸鈰銨5，凹凸棒土7，N,N^，-亞甲基雙丙烯酰胺4，膨潤(rùn)土7，腐殖酸9，沸石6，芽孢桿菌8，聚乙烯醇10，環(huán)氧樹(shù)脂5，NaOH溶液、蒸餾水適量。

一種改性聚乙烯醇膜包覆的生物質(zhì)炭基緩釋肥料的制備方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行：

a. 將水稻秸稈經(jīng)50-60℃烘干至恒重，用切割機(jī)進(jìn)行切割處理長(zhǎng)度為5-10cm，投入連續(xù)熱解裝置中，升溫至550-600℃加熱炭化3h，過(guò)100目篩，冷卻至室溫，制得水稻秸稈生物質(zhì)炭；

b. 向衣康酸中1:5:30加入NaOH溶液、蒸餾水，攪拌均勻，加入丙烯酰胺、硝酸鈰銨，攪拌30min后，加入凹凸棒土，在30-40℃下超聲2h，通入氮?dú)猓尤隢,N^，-亞甲基雙丙烯酰胺，持續(xù)攪拌，水浴加熱至60-70℃反應(yīng)3h，將所得樣品于70-80℃干燥，研磨粉碎，待用；

c. 將膨潤(rùn)土與腐殖酸混合，1:10加入蒸餾水，攪拌均勻，調(diào)pH為8-9，加入沸石、芽孢桿菌，在35-45℃下超聲振蕩3h，冷凍干燥，研磨粉碎，過(guò)100目篩，待用；

d. 向聚乙烯醇中1:10加入蒸餾水，開(kāi)動(dòng)攪拌器，升溫至80-90℃，保溫1h，降溫至60-70℃，向其中加入環(huán)氧樹(shù)脂，保溫反應(yīng)2h，得改性聚乙烯醇溶液；

e. 將尿素經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后過(guò)100目篩，與a中所得生物質(zhì)炭、高嶺土及b、c中所得物料混合后置于圓盤造粒機(jī)中，將轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速調(diào)至30-40r/min，轉(zhuǎn)盤傾角為40-50o，待肥料充分混勻后，用噴霧器將15%的蒸餾水及d中所得物料噴入混合，待成型后停止造粒，取出置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中，于40-50℃烘干至恒重，得到一種生物質(zhì)炭基緩釋肥料。

上述實(shí)施例制備的一種改性聚乙烯醇膜包覆的生物質(zhì)炭基緩釋肥料的性能檢測(cè)結(jié)果如下所示：

該肥料中的氮素在埋入土壤中1、5和30天后釋放率分別為11%、26%和61%；吸水倍率達(dá)到433g/g，10d后保水率仍≥50%。