專利名稱：納米級磺化木質(zhì)素混聚物肥料包膜膠結(jié)劑生產(chǎn)技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種肥料包膜膠結(jié)劑的生產(chǎn)技術(shù)，屬農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域。
本發(fā)明涉及一種肥料包膜膠結(jié)劑的生產(chǎn)技術(shù)，即本發(fā)明是將污染環(huán)境的造紙黑液變?yōu)榧{米級木質(zhì)素混聚物肥料包膜膠結(jié)劑。所謂造紙黑液，是指在造紙工藝流程采用硫酸鹽法和堿法制漿過程中，大約有50％左右的纖維素和幾乎全部木質(zhì)素原料物質(zhì)溶解于蒸煮液中，成為黑色溶液。造紙黑液中總固體物含量為55～220g/L，有機(jī)物含量45～145g/L，無機(jī)物含35％左右。有機(jī)物包括木質(zhì)素、纖維素、蠟質(zhì)化合物、多糖、樹脂類物質(zhì)、脂肪酸、塔羅油、瀝青等，其中木質(zhì)素含量最高，在造紙黑液中的濃度為20波美度(Be’)時木質(zhì)素含量為21％～29.2％。造紙黑液排入江河湖泊中，嚴(yán)重污染水體，毒害魚類，也影響城鎮(zhèn)飲用水和生態(tài)環(huán)境。目前造紙污水處理利用有以下途徑(1)堿回收通過燃料爐，回收黑液中的堿；(2)石油鉆井泥漿分散劑在泥漿中添加一定比例的造紙黑液，分散粘土，用于石油鉆井；(3)農(nóng)藥乳化劑在農(nóng)藥中添加一定比例的造紙黑液，制備成農(nóng)藥乳液，造紙黑液有使農(nóng)藥乳化、分散和在植物葉片上鋪展的作用；(4)提取二甲基亞砜；(5)提取木質(zhì)素；(6)利用造紙黑液生產(chǎn)銨化木質(zhì)素、白地霉和堿熔磷肥，這是本發(fā)明人之一張夫道1971～1973年研制的造紙黑液綜合利用工藝。
本發(fā)明的目的是尋找廉價的肥料用包膜膠結(jié)劑，即利用造紙黑液中的木質(zhì)素、纖維素、多糖等的粘結(jié)性能和樹脂類物質(zhì)的膠結(jié)強(qiáng)化作用，采用氧化、磺化和高剪切技術(shù)，添加分散劑，制備納米級磺化木質(zhì)素混聚物水溶液，用于緩/控釋肥料包膜膠結(jié)劑，有機(jī)-無機(jī)復(fù)混肥料造粒粘結(jié)劑，南方酸性土壤旱季保水劑，荒漠化土壤固沙保水劑等。本發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明的原理是在濃造紙黑液中加入硫酸以調(diào)節(jié)pH和生成磺化木質(zhì)素后加入分散劑分散，通過高剪切，使磺化木質(zhì)素由微米級變成納米級，從而提高磺化木質(zhì)素混聚物的應(yīng)用效果。主要工藝路線1.濃造紙黑液的提取使用螺旋壓榨機(jī)、雙輥溝紋擠漿機(jī)、六輥壓濾機(jī)均可，將蒸煮球(或噴放鍋)漿料中的造紙黑液提取出來，取第一次擠壓出來的濃造紙黑液(固形物含量可達(dá)50％以上)。
2.黑液的氧化最簡單的方法是氧化槽間隙氧化法，氧化槽容積大小視造紙黑液量而定，根據(jù)我們的經(jīng)驗，以2～5m3為宜，大于5m3，氧化不完全，小于2m3，處理量太小。用空氣壓縮機(jī)將空氣從氧化槽底部送入。在氧化槽底部安裝一個多孔旋轉(zhuǎn)園盤，在園盤上開有不同朝向的空氣噴嘴，工作時多孔園盤轉(zhuǎn)動，通過空氣噴嘴噴出壓縮空氣，空氣不斷改變方向，使氧化槽中的黑液形成湍流液，可提高氧化率(多孔旋轉(zhuǎn)園盤是醫(yī)藥包膜用流化空氣床的重要部件——參見梁治齊編著。微膠囊技術(shù)及其應(yīng)用，中國輕工業(yè)出版社，1999.4，北京。本發(fā)明將該部件移置造紙黑液的氧化工藝過程中)。在造紙黑液氧化時產(chǎn)生大量泡沫，可以機(jī)械去除，也可加入食用豆油或松節(jié)油去除，或者二者結(jié)合去除。造紙黑液的氧化率比較高，可達(dá)90％～100％。每立方米濃黑液需80～120m3空氣，氧化溫度70℃左右，低于這個溫度可能產(chǎn)生部分元素硫，在堿性條件下轉(zhuǎn)化為Na2S，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為H2S和NaOH。氧化條件下將生成Na2S2O3，減少硫的損失。造紙黑液氧化的主要反應(yīng)
3.納米級磺化木質(zhì)素混聚物的制備加入10％～20％硫酸將造紙黑液酸化至pH7.0左右，一方面是調(diào)節(jié)pH，同時磺化木質(zhì)素呈淡棕黃色析出，此時該液稱為磺化木質(zhì)素混合溶液。對此混合溶液有兩種處理辦法(1)提取磺化木質(zhì)素并生產(chǎn)納米級磺化木質(zhì)素混聚物將上述磺化木質(zhì)素混合溶液用板框過濾機(jī)過濾，并用水沖洗除去硫酸鈉，獲得磺化木質(zhì)素濾餅，經(jīng)破碎后，加入5～10倍自來水中，邊加邊攪拌，制備成木質(zhì)素懸浮液，加入十二烷基苯磺酸鈉溶液，攪拌分散(1萬r/min)10～15min，再送入高剪切機(jī)中(本發(fā)明人2002年7月2日提交的02123522.8號發(fā)明專利申請書)經(jīng)3萬r/min高剪切5～10min，形成納米級磺化木質(zhì)素混聚物溶液。該工藝適合于石灰性土壤。十二烷基苯磺酸鈉加入量為木質(zhì)素量的5％～10％。
(2)制備納米級磺化木質(zhì)素混聚物膠團(tuán)溶液在上述磺化木質(zhì)素混合溶液中，加入木質(zhì)素量5％～10％的十二烷基苯磺酸鈉，溶解后，攪拌分散(1萬r/min)10～15min，再送入高剪切機(jī)(3萬r/min)高剪切5～10min，即生成納米級磺化木質(zhì)素混聚物膠團(tuán)溶液。該工藝所得產(chǎn)品適合于在酸性土壤使用。
4.磺化木質(zhì)素混聚物應(yīng)用實例(1)有機(jī)-無機(jī)復(fù)混肥料造粒粘結(jié)劑在攪拌條件下，將納米級磺化木質(zhì)素混聚物用水稀釋至含有機(jī)物0.1％～0.5％，在有機(jī)發(fā)酵物料與氮、磷、鉀化肥混合時加入，加入量為物料重量(干重計)10％～15％，視園盤造粒機(jī)和轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)而定，攪拌均勻后用皮帶輸送機(jī)送至園盤或轉(zhuǎn)鼓中造粒。其它工序與有機(jī)復(fù)混肥相同，見本發(fā)明人2002年7月2日提交的02123522.8發(fā)明專利申請書。
(2)緩/控釋肥料包膜膠結(jié)劑在攪拌條件下，將納米級木質(zhì)素混聚物用水稀釋至含有機(jī)物2％～5％，在園盤造粒機(jī)或轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)上將園顆粒氮、磷、鉀復(fù)混肥或有機(jī)-無機(jī)復(fù)混肥包膜，園盤或轉(zhuǎn)鼓邊旋轉(zhuǎn)，一邊高壓噴霧(大于0.4Mpa)包裹，用量為肥料重量的1％～5％。然后用滑石粉(過300目篩孔，篩孔直徑相當(dāng)于0.044～0.053mm)撲粉，熱風(fēng)干燥。
(3)荒漠化土地固沙保水劑在攪拌條件下，將納米級木質(zhì)素混聚物水溶液稀釋至含有機(jī)物物0.1％～0.2％，噴灑于土壤，下滲深度10cm左右，撒播牧草種子，再復(fù)土1～2cm，出苗率比噴灑等量清水對照高30％～50％。本發(fā)明的特點造紙污水污染江河、湖泊、水庫，世人皆知。本項技術(shù)利用造紙濃黑液生產(chǎn)納米級木質(zhì)素混聚物肥料包膜膠結(jié)劑，肥料養(yǎng)分緩釋時間50～100天(釋放時間長短與包膜膠結(jié)劑濃度和用量有關(guān))，變廢物為有使用價值的材料，不僅減少了環(huán)境污染，還有一定的經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種混聚物肥料包膜膠粘劑——納米級磺化木質(zhì)素混聚物水溶液的生產(chǎn)方法，其特征是將污染環(huán)境的造紙黑液變?yōu)榧{米級木質(zhì)素混聚物肥料包膜膠結(jié)劑，其生產(chǎn)技術(shù)由以下過程組成濃造紙黑液的提取，造紙黑液的氧化，磺化木質(zhì)素的生成，分散和高剪切技術(shù)，制備為納米級磺化木質(zhì)素混聚物水溶液，用于緩/控釋肥料包膜膠結(jié)劑，有機(jī)-無機(jī)復(fù)混肥料造粒粘結(jié)劑，酸性旱地土壤旱季保水劑，荒漠化土地固沙保水劑。
2.按照權(quán)利1所述納米級磺化木質(zhì)素混聚物水溶液的生產(chǎn)方法，其特征為將濃造紙黑液氧化，壓縮空氣從氧化槽底部送入，在氧化槽底部安裝一個多孔的旋轉(zhuǎn)園盤，在園盤上開有不同朝向的空氣噴嘴，工作時多孔園盤轉(zhuǎn)動，通過空氣噴嘴噴出壓縮空氣，空氣不斷改變方向，使氧化槽中黑液形成湍流液，提高氧化率。
3.按照權(quán)利1所述納米級磺化木質(zhì)素混聚物水溶液生產(chǎn)方法，其特征是在氧化后的造紙黑液中加入10％～20％的硫酸將造紙黑液酸化至pH7.0左右，磺化木質(zhì)素析出，將上述磺化木質(zhì)素混合溶液用板框過濾機(jī)過濾，并用水沖洗除掉硫酸鈉，獲得磺化木質(zhì)素濾餅，經(jīng)破碎后，加入5～10倍自來水中，邊加邊攪拌，制備成木質(zhì)素懸浮液，加入木質(zhì)素量5％～10％的十二烷基苯磺酸鈉溶液，以1萬r/min的速度攪拌分散10～15min后，再送入本發(fā)明人2002年7月2日提交的02123522.8號發(fā)明見專利申請案提及的高剪切機(jī)中，經(jīng)3萬r/min高剪切5～10min，生成納米級磺化木質(zhì)素混聚物溶液，用于石灰性土壤。
4.按照權(quán)利1所述納米級磺化木質(zhì)素混聚物水溶液生產(chǎn)方法，其特征是在氧化后的造紙黑液中加入10％～20％的硫酸將造紙黑液酸化至pH7.0左右，磺化木質(zhì)素析出，加入木質(zhì)素量的5％～10％十二烷基苯磺酸納，以1萬r/min的速度攪拌分散后10～15min，再送入本發(fā)明人2002年7月2日提交的02123522.8號發(fā)明見專利申請案提及的高剪切機(jī)中，經(jīng)3萬r/min高剪切5～10min，生成納米級磺化木質(zhì)素混聚物溶液，用于酸性土壤。
全文摘要
以造紙黑液為原料，采用氧化、磺化、分散和高剪切技術(shù)，制備納米級磺化木質(zhì)素混聚物水溶液，用于緩/控釋肥料包膜膠結(jié)劑，有機(jī)－無機(jī)復(fù)混肥料造粒粘結(jié)劑，南方酸性旱地土壤旱季保水劑，荒漠化土地固沙保水劑。
文檔編號B01J2/28GK1417173SQ0214924
公開日2003年5月14日 申請日期2002年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月11日
發(fā)明者張夫道, 史春余, 趙秉強(qiáng), 張駿, 何緒生, 張樹清, 張建峰 申請人:張夫道