[發(fā)明專利]廢舊磷酸鐵鋰電池制備耐酸性超吸水緩釋肥的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110557465.7
• 申請(qǐng)日: 2021-05-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113354467B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張付申;岳曉輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心
• 主分類號(hào): C05G3/00
• 分類號(hào): C05G3/00;C05G3/40;C05G3/80;C05G3/90;H01M10/0525;H01M10/54
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本發(fā)明涉及一種廢舊磷酸鐵鋰電池制備耐酸性超吸水緩釋肥的方法，屬于環(huán)境保護(hù)與資源綜合利用的固體廢棄物資源化利用新技術(shù)。利用廢舊磷酸鐵鋰電池，得到具有特定比例的磷酸氫鹽混合溶液，該過(guò)程降低了體系縮合反應(yīng)的活化能，促進(jìn)產(chǎn)物生成多孔凸起和光滑緊密的三維結(jié)構(gòu)，同時(shí)磷酸氫鹽混合物通過(guò)和羧基形成氫鍵嫁接到分子鏈上，其pH緩沖作用可有助于產(chǎn)物在酸性條件下保持高的吸水能力和低的肥料釋放速率。本發(fā)明制備的耐酸性超吸水聚合物具有優(yōu)異的耐酸性和穩(wěn)定性，在酸性條件下依然具有高吸水率，低氮磷鉀肥料釋放率。本發(fā)明與現(xiàn)有專利相比工藝簡(jiǎn)單，原料種類簡(jiǎn)單，成本低，產(chǎn)物耐酸性能優(yōu)異，可同時(shí)滿足植物對(duì)水和肥的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種廢舊磷酸鐵鋰電池高附加值資源循環(huán)利用新方法，特別涉及一種利用廢舊磷酸鐵鋰電池制備具有優(yōu)異耐酸性、高吸水率和低肥料緩釋率的緩釋肥，尤其適合于各種含磷廢料的高附加值再生循環(huán)利用，屬于環(huán)境保護(hù)與資源綜合利用的固體廢棄物資源化利用新技術(shù)。

背景技術(shù)

磷酸鐵鋰電池具有環(huán)保、安全、成本低廉的特點(diǎn)，其市場(chǎng)占有份額逐年攀升，是報(bào)廢動(dòng)力電池的主要類型之一。磷酸鐵鋰電池中含有鐵和磷，是植物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)成分，具有較高的農(nóng)林牧經(jīng)濟(jì)價(jià)值。雖然磷酸鐵鋰電池占據(jù)了全球的重要市場(chǎng)，但由于廢舊磷酸鐵鋰電池中的鋰等貴金屬元素含量低(2％)，并且不含有鎳，鈷，錳和其他高價(jià)值元素，與其他類型的鋰電池相比，回收廢舊磷酸鐵鋰電池幾乎無(wú)利可圖。因此，若能從廢舊磷酸鐵鋰電池中回收磷資源，不僅可以增加回收廢舊磷酸鐵鋰電池的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，促進(jìn)相關(guān)回收企業(yè)的發(fā)展。根據(jù)廢舊磷酸鐵鋰電池中磷的賦存特點(diǎn)，可以回收磷酸氫鹽混合物，調(diào)控合適的磷酸氫鹽與磷酸二氫鹽的比例。磷酸氫鹽混合溶液是出色的pH緩沖劑，有利于保持穩(wěn)定的pH值，對(duì)于合成耐酸性的超吸水緩釋肥具有重要作用。

另一方面，水資源短缺問(wèn)題是21世紀(jì)的全球首要問(wèn)題，中國(guó)是13個(gè)貧水國(guó)家之一，面臨著嚴(yán)峻的水資源供需問(wèn)題。水資源短缺問(wèn)題也嚴(yán)重限制了作物的生長(zhǎng)。除此之外，肥料也是限制作物生長(zhǎng)的重要影響因素。肥料是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)之一，可以顯著的促進(jìn)作物生長(zhǎng)，在糧食增產(chǎn)中的作用占40％～50％。合理的施加肥料可以改善土壤性質(zhì)、提高土壤肥力水平。但傳統(tǒng)的肥料面臨著利用率低(30％左右)，失效快的問(wèn)題，大多數(shù)肥料通過(guò)浸出和徑流被沖刷到水中，不僅造成了大量肥料的浪費(fèi)，還造成了環(huán)境污染和水體污染。因此開(kāi)發(fā)出一種水肥一體的超吸水緩釋肥料是非常緊迫和有必要的。

據(jù)報(bào)道，基于丙烯酸或丙烯酰胺的超吸水緩釋肥可以解決上述問(wèn)題并減少養(yǎng)分流失，通過(guò)緩慢釋放肥料提高肥料的利用率，同時(shí)該超吸水緩釋肥還可以吸收大量的水分，減少干旱對(duì)植物的危害。但超吸水緩釋肥對(duì)pH非常敏感，低pH條件下，大多數(shù)羧酸鹽質(zhì)子化，靜電排斥力降低，這導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)收縮，從而嚴(yán)重影響緩釋肥的釋放速度，因此低pH下，超吸水緩釋肥無(wú)法表現(xiàn)出優(yōu)異性能，從而導(dǎo)致肥料的浪費(fèi)，同時(shí)引起環(huán)境污染。而中國(guó)有大量的土壤處于酸性環(huán)境下，例如湖南省約有50％的稻田土壤pH值低于5.5，因此開(kāi)發(fā)出一種耐酸性的超吸水緩釋肥至關(guān)重要。

現(xiàn)有技術(shù)如，中國(guó)發(fā)明授權(quán)專利文獻(xiàn)，授權(quán)公告號(hào)CN 103467197 B，該專利公開(kāi)了一種耐酸、保水林業(yè)專用化肥及助劑，其特征在于，將凹凸棒土、電廠秸稈灰、六偏磷酸鈉和半胱氨酸混合制備成懸濁液后，加入丙烯酰胺、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺和雙氧水，經(jīng)過(guò)伽馬射線后得到粉末產(chǎn)物，將其與聚丙烯酰胺混合后即得林業(yè)專用化肥助劑，還需要將所述助劑加入到普通化肥中進(jìn)行造粒，才能得到林業(yè)專用化肥。其有益效果在于：肥料釋放更加適應(yīng)林業(yè)的生產(chǎn)周期，同時(shí)能起到保水和改良酸性土壤的效果。但是該林業(yè)專用肥原料種類多，生產(chǎn)流程繁瑣，生產(chǎn)成本高，并且只能適用于林業(yè)方面。