[發(fā)明專利]一種有機質緩釋氮肥及其制備方法

有效

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• 申請日: 2016-09-09
• 公開（公告）號: CN106631630B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設計）人: 劉玉;劉宇;侯寶霞;邵英朝;楊桂花;陳嘉川
• 申請（專利權）人: 齊魯工業(yè)大學
• 主分類號: C05G3/40
• 分類號: C05G3/40;C05G3/80;C05C9/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭華清

技術領域

本發(fā)明屬于有機質緩釋氮肥制備領域，特別涉及一種有機質緩釋氮肥及其制備方法。

背景技術

傳統(tǒng)的氮肥，如尿素、碳酸銨等由于淋溶和反硝化等途徑會導致氮素的嚴重損失，損失量達55％，如此氮素的利用率很低。同時過多的使用無機肥料也會導致土壤中碳的缺失以及硝酸鹽的淋溶損失導致地下水體被污染。

為了提高肥料的利用率和減少對環(huán)境的影響，緩釋肥料得到企業(yè)和科研人員的青睞。目前國內市場上比較流行的緩釋氮肥主要是包膜尿素，包膜的材料主要包括酚醛、脲醛、聚乙烯等材料，這類緩釋肥料的優(yōu)點是釋放時間長但是包膜材料在土壤中難以被降解，即便是采用可降解樹脂，其降解時間的縮短也是有限的，而且不可能被完全降解，因此限制了這類肥料的推廣應用。生物質材料如木質素不僅具有較高的孔隙結構增強土壤的透氣性和保水能力，最重要的這類材料在土壤中可以被完全降解。同時木質素具有較高的生物學穩(wěn)定性，較強的抵抗微生物分解的能力，如果將木素作為緩釋材料的載體，不僅能減緩肥料養(yǎng)分的釋放速度，提高肥料的利用率，還能帶來良好的生態(tài)環(huán)境效益。

發(fā)明內容

為了克服上述不足，本發(fā)明提供了一種綠色環(huán)保的有機質緩釋尿素及其制備方法。相較于目前市場中以難降解材料作為包膜制備的緩釋肥料，本發(fā)明的有機質緩釋氮肥，不僅能提高尿素的利用率，還可以被完全降解不會給生態(tài)環(huán)境帶來危害。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種有機質緩釋尿素的制備方法，包括：

在過氧乙酸和氧化銅存在條件下，以尿素和木質素磺酸鈉為原料進行改性反應；

反應結束后，將反應產物進行濃縮、干燥、去除未反應的尿素，即得有機質緩釋尿素。

工業(yè)木質素磺酸鈉和尿素為原料進行改性反應，可將尿素中的部分氮轉化為于木質素以化學鍵結合的氮，然后通過木質素的生物降解過程將氮緩慢釋放。過氧乙酸的加入可以使木質素磺酸鈉的苯環(huán)結構被破壞、氧化部分磺酸基團，有效提高木質素與尿素的結合活性。氧化銅能夠大幅降低木質素與尿素反應的活化能，促進木質素氧化降解為小分子，從而暴露出更多的羧基，增加木質素與氮元素的結合位點，提高氮的負載量。

優(yōu)選的，所述木質素磺酸鈉與尿素的質量比為8～10：4～7。

優(yōu)選的，所述過氧乙酸和氧化銅的質量比為100～120：1～3。研究發(fā)現(xiàn)：當過氧乙酸和氧化銅的質量比小于40：1時，尿素轉化率低，反應速率慢，產率低，銨態(tài)氮含量下降明顯。當過氧乙酸和氧化銅的質量比大于100：1時，緩釋氮肥的含氮量不高，副反應增多，反應產物純度下降。

優(yōu)選的，所述改性條件為：于60～100℃下反應2～6h。

優(yōu)選的，所述木質素磺酸鈉采用以下原料制備，所述原料包括：針葉木、闊葉木或草本植物。

優(yōu)選的，所述改性反應的pH值為3.0-5.0。

優(yōu)選的，所述過氧乙酸可替換為過氧化氫。

本發(fā)明還提供了一種較優(yōu)的有機質緩釋尿素的制備方法，具體包括如下步驟：

(1)稱取所述木質素磺酸鈉、尿素和水，混合均勻后，調節(jié)pH至3.0-5.0，得混合液；

(2)向步驟(1)的混合液中加入質量分數為混合液總質量5％-20％的過氧乙酸和質量分數為混合液總質量0.05～0.08％的氧化銅，加熱到60～100℃，反應2～6h；

(3)反應結束后，將反應液濃縮、冷凍干燥，得到干粉；干粉用無水乙醇抽提3-5次以除去未反應的尿素，即得。

本發(fā)明中任一項上述的方法制備的有機質緩釋尿素。

本發(fā)明中任一項上述的方法制備的有機質緩釋尿素皆可用于生物種植或肥料制造，獲得了較優(yōu)的效果，達到了相關國家和國際標準的要求。

本發(fā)明的有益效果

(1)本發(fā)明的有機質緩釋尿素。相較于目前市場中以難降解材料作為包膜制備的緩釋肥料，本發(fā)明的有機質緩釋氮肥，不僅能提高尿素的利用率，還可以被完全降解不會給生態(tài)環(huán)境帶來危害。

(2)本發(fā)明的有機質緩釋尿素(或有機質緩釋氮肥)使用木質素磺酸鈉作為作原料。制漿造紙行業(yè)每年產生巨量的工業(yè)木質素，目前木質素的高質化利用率還很低，很多企業(yè)直接將黑液進行燃燒處理，一些小的公司甚至直接將黑液排放，這不僅會嚴重的污染環(huán)境同時也造成了資源的極大浪費。本發(fā)明以木質素作為主要原料不僅實現(xiàn)木質素的高質化利用，也保護了環(huán)境。

(3)市場上工業(yè)木質素的價格非常低，因此本發(fā)明提供的有機質緩釋肥的制備成本較低且合理。