[發明專利]一種氮肥水凝膠的制備方法

有效

• 申請號: 201410840744.4
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104557345A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 劉其星;高欣;張恒
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C05G5/00
• 分類號: C05G5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

????本發明涉及一種環境友好型氮肥水凝膠的制備方法，利用豆制品制造業的固體廢棄物---豆渣為營養源，承載于改性纖維素凝膠中，制備出既能用于土壤保水又可緩釋氮肥的水凝膠，屬于天然高分子改性技術領域。

背景技術

纖維素是地球上來源最廣泛、含量最豐富、廉價的可再生資源，其高分子具有聚合度大、結構穩定、可生物降解、良好的生物相容性及可衍生化等優良性質，廣泛應用于紡織、輕工、化工、國防、石油、醫藥、環境保護和能源等部門。近年來石油資源日益減少，原油價格不斷上漲，使得傳統合成高分子工業的發展受到制約。再加之，合成高分子材料很難生物降解，造成的環境污染日益嚴重^[1]。因此，可替代傳統材料的環境友好型高分子的開發和利用日益受到人們的極大關注，尤其是農工業中的天然高分子廢棄物如何在新技術、新材料和新能源領域中能夠得到有效應用，已成為國內外科學家競相開展的研究課題。

豆渣是利用大豆在生產大豆制品時所產生的剩余物質，常被視作飼料或廢棄物。我國作為大豆原產國，擁有悠久的種植歷史，但每年龐大的需求量都需通過進口來填補。較2000年大豆進口量1042萬相比，之后的7年間年均保持增長16.7%，更在2008年時增幅達到21.5%，創下我國大豆進口量的歷史最高記錄^[2]。按每加工一噸大豆產生2噸濕豆渣計算，目前國內大豆食品行業每年約生產2千萬噸濕豆渣^[3]，其中含水量約在80～90%左右。但因豆渣中含過多的水分，導致運輸困難，且極易腐敗變質，通常用作飼料或直接丟棄。又因其極易腐敗的特性，必須及時加工成食品或干豆渣方能保存與運輸，然而干燥后的原料沒有良好的銷路等因素制約了豆渣的綜合利用，造成了大量資源的浪費。

通過對豆渣成分的分析，發現豆渣中各種營養成分非常豐富，是一個尚未充分利用的寶貴資源。豆渣成分分析研究結果見表1與表2^[4、5]。

表1?豆渣中礦物質和維生素（mg/100g干樣）

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表2?豆渣樣本特征

表1、2表明，豆渣中含有大量對植物必須的營養元素，如N、P、K、Ca、Mg等，且含量豐富，完全可以將其加工后作為新型肥料使用。

眾所周知，為了多、快、好的得到所需的農作物，需向作物中施加肥料，然而，傳統化肥的不合理施用將對土壤產生一系列嚴重的影響^[6]：①由于化學肥料中不同程度的含有Zn、Cu、Cr等重金屬元素，且這些重金屬與毒害元素進入土壤后難以被作物吸收或轉化，使得重金屬元素富集，造成土壤污染；②傳統化肥皆為酸性肥料，長期施用同一種化肥，將加快土壤酸化。土壤酸化會導致有毒物質增加，使得土壤貧瘠；③單一化肥的過量使用，會導致土壤板結，破壞了土壤肥力結構，且降低了肥效；④同種化肥長期施用，將造成土壤中其他元素含量降低，導致土壤中元素失衡。在對土壤破壞的同時，不合理的施用化肥，不僅會對農產品品質造成相當惡劣的影響，還會污染當地的環境，甚至將帶來一系列連鎖問題。因此，如何開發出一種對環境友好的化肥是本發明需要解決的一個關鍵問題。

另一方面，化肥作用的體現離不開水的溶解，雖然土壤水分的含量可以通過灌溉或降水來調節，但對于我國淡水資源僅占全球水資源6%，且農業用水量約占用水總量80%的缺水國家來說，水資源將可能是制約我國農業發展的一個重大因素，因此，大力發展節水農業，是我國農業走可持續發展道路的必然選擇。保水劑是近年來應用于農業生產的一項新型節水技術，它能夠吸收自身質量數百倍至千倍以上水分的高分子聚合物，含有較強的吸水和保水能力，具有改善土壤物理性質、加快植物生長、減少灌溉次數以及提高肥料利用率等功效^[7]。

基于保水劑的特性，結合化肥一起施用，是近年來節水、高效利用化肥的新方法，可由于保水劑產品類型主要是丙烯酰胺---丙烯酸鹽共聚交聯物，不易降解，且傳統化肥的一系列弊端，迫使研究工作者不得不轉向研發符合大自然自身利益的可降解材料，如何保證對作物有效供肥的同時又不對土壤產生危害是本發明重點研究和突破的內容。

參考文獻