[發(fā)明專利]一種聚丙烯酸接枝堿木質素復合肥的制備方法

在審

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• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN104649790A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發(fā)明（設計）人: 馬艷麗;孫亞杰;方桂珍;李大奇
• 申請（專利權）人: 東北林業(yè)大學;馬艷麗;孫亞杰
• 主分類號: C05G3/00
• 分類號: C05G3/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發(fā)明涉及一種聚丙烯酸接枝堿木質素固定負載氮、錳、鐵復合肥制備方法，屬于肥料制備領域。

背景技術

發(fā)達國家以木材為造紙主要原料，其工業(yè)木質素主要成分為木質素磺酸鹽和木質素硫酸鹽，可用于混凝土減水、油田處理、染料分散、木材粘結劑等，因此木質素利用率可以達到50%以上。我國因木材資源缺乏，造紙工業(yè)原料約86%為農(nóng)作物秸稈和草類，因而草類造紙產(chǎn)生的堿木質素是我國工業(yè)木質素的主要成分。相對于天然木質素，堿木質素苯基丙烷結構單元內甲氧基和單元間的C-O-C、C-C鏈接數(shù)量增加，羥基含量降低，導致堿木質素化學改性困難。因此我國堿木質素的工業(yè)化應用很難直接借鑒國外木質素利用技術。

目前，我國每年只有約6%的工業(yè)木質素（主要是木質素磺酸鹽）得到了高值利用。超過90%的制漿廢液堿木質素只能作為廢棄物處理，濃縮后燒掉或直接排入江河，黑液濃縮后燃燒的方式雖然能回收蒸煮液中的氫氧化鈉并利用熱值，但秸稈木質素熱值低，含硅量高、粘度大，不利于回收過程；同時毀滅了具有潛在應用價值的有機組分，是一種低值利用可再生植物資源的方式。因此，開拓堿木質素在新技術、新材料、新能源中的應用已引起廣泛關注。

土壤的水分蒸發(fā)是農(nóng)田土壤水分損失的主要原因，聚丙烯酸保水劑施放在土壤后，其作用不僅僅是起到保水、保土的作用還能起到保肥的作用。土壤在施入肥料后，由于聚丙烯酸保水劑的吸收和儲蓄水分的作用可以使溶于水中的化肥固定在保水劑里面，從而一定程度上減少了養(yǎng)分的淋溶損失提高水肥的利用率。此外，聚丙烯酸在施入土壤后將會吸水膨脹，能夠把分散的土粒黏結成團塊狀，使土壤的粒度增大，土壤的孔隙發(fā)生明顯變化，使土壤向有利于作物生長的方向發(fā)展。但聚丙烯酸具有價格昂貴、生物降解困難和耐鹽性差的缺點，難以在農(nóng)業(yè)保水和肥料緩、控釋領域得到廣泛應用。20世紀80年代Pandurange等發(fā)現(xiàn)將高吸水樹脂與其他材料復合可以有效地改善其耐鹽性、凝膠強度、熱穩(wěn)定性和保水性等性能。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種聚丙烯酸接枝堿木質素復合肥的制備方法，本發(fā)明的技術方案是以微波輔助堿木質素與聚丙烯酸接枝共聚并負載氮、錳、鐵制成聚丙烯酸接枝堿木質素復合肥。

氮、磷、鉀和微量元素是許多農(nóng)作物的生長不可缺少肥料。微肥是提供植物微量元素的肥料，例錳肥、鐵肥和鋅肥等都稱為微肥。但簡單向土壤中添加無機化合物對于結合緊密、含鹽和被腐蝕的土壤（例如，鹽堿地）效果不佳。

本發(fā)明提供的聚丙烯酸接枝堿木質素復合肥，采用具有無定形結構的堿木質素與預聚丙烯酸接枝共聚，目的是改變聚丙烯酸結構中封閉空腔的結構，以無定形結構搭建的緩釋通道，提高鐵元素的累積釋放率；并將聚丙烯酸對微量元素肥的Higuchi型緩釋曲線改為適應植物生長S型的釋放曲線。此外，堿木質素的加入賦予聚丙烯酸接枝堿木質素保水樹脂可生物降解的性能并降低聚丙烯酸樹脂的應用成本。該制備工藝簡單，價格低廉。

本發(fā)明涉及的聚丙烯酸接枝堿木質素復合肥包括聚丙烯酸接枝堿木質素的制備、尿素、磷、鉀和微肥的固定化和復合肥造粒三個步驟，其特征在于：

1）將適量堿木質素溶解于氫氧化鈉溶液中，于60℃-90℃加入引發(fā)劑微波反應20min，加入2-3g聚丙烯酸預聚體。將聚丙烯酸預聚物和引發(fā)的堿木質混合，加入適量過硫酸鉀（KPS）微波接枝反應10-20min，制備聚丙烯酸接枝堿木質素。

2）用2%-10%HCl溶液調節(jié)pH至5，然后加入一定量的氮肥、磷肥、鉀肥和微肥，繼續(xù)在30℃-90℃恒溫水浴中反應2h，使聚丙烯酸接枝堿木質素充分與氮肥、磷肥、鉀肥和微量元素發(fā)生反應，于45℃真空干燥制備聚丙烯酸接枝堿木質素干膠固定負載氮肥、磷肥、鉀肥和微量元素復合物。

3）以一定比例分別將聚丙烯酸接枝堿木質素固定負載氮、磷、鉀和微量元素復合物、輔料、粘結助劑在攪拌機中混勻，采用造粒機將上述混合物擠出造粒，制備聚丙烯酸接枝堿木質素復合肥。

上述堿木質素可以是來源于造紙黑液的堿木質素或由秸稈、麥草中分離制備的堿木質素。上述氮肥可以是碳酸氫銨、硝酸鈉、硝酸鈣、硝酸銨、硝酸銨鈣和尿素等；上述微量元素可以是錳肥、鐵肥和鋅肥。錳肥可以是硫酸錳、碳酸錳、氯化錳、氧化錳等；鐵肥可以是硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、氧化鐵、氧化亞鐵、磷酸亞鐵銨、硫酸銨鐵等。上述粘結助劑可以是污泥、廢棄植物為原料制備的淀粉、羧甲基纖維素鈉等。附圖說明

圖1堿木質素和聚丙烯酸接枝堿木質素紅外譜圖

具體實施方式

實施例1