[发明专利]层状粘土改性氨化木质素肥料的制备

说明书

技术领域

本发明属于一种作为氮肥的层状粘土改性氨化木质素肥料的制备方 法。

背景技术

氮元素是植物生长所必需的元素，长期以来，人们常将含氮元素的 尿素颗粒作为肥料施加到土壤中。然而，作为氮肥的尿素颗粒易被土壤 中的水份溶解，并在土壤中脲酶的作用下转化成氨态氮。土壤中过量的 氨态氮对植物的生长不利，其中还有大量未被植物吸收的氨态氮易挥发 或随雨水流失，尿素颗粒作为氮肥的有效利用率实际很低，也对生态环 境造成一些不利影响。因此研究能够向土壤缓速提供氨态氮的缓释氮肥 是一项已引起世界各国科学研究者重视的课题。目前采用有机高分子包 敷尿素是制备缓释肥料的常用方法之一，如以聚烯烃和石蜡包覆的肥料 CN03155813.5和以聚氯乙烯和矿物为包裹剂的肥料CN200810180080.8 等，然而上述的缓释氮肥采用的聚合物常不易降解，污染环境，且成本 高。

目前以木质素为原料制备缓释氮肥已引起人们的广泛关注，因为木质 素有以下特点：(1)木质素是天然产物，其在土壤中降解后，对生态环 境不会造成有害影响；(2)木质素能够抑制土壤中脲酶的活性，从而降 低了土壤中氨态氮含量，进而提高了氮肥的利用率；(3)木质素及其磺 酸盐可从造纸工业废水中提取，变废为宝，能降低肥料的生产成本。氨 化木质素是利用木质素制备缓释氮肥研究中的一项重要内容，在专利 CN1137895C中，氨化木质素的合成包括两个步骤，先氧化木质素，使得 木质素的部分有机基团被氧化生成羰基和羧基，然后再用浓氨水进行氨 化，浓氨水与已被氧化木质素中的羰基和羧基反应，产生两种形态的 氮，即缓释氮和氨态氮。缓释氮是氮原子与木质素上的碳原子形成共价 单键和双键的胺基和亚胺基，缓释氮可随着木质素本身的降解而释放进 土壤，所以缓释氮释放速度慢；而氨态氮就是氨根离子，氨根离子易自 由移动。目前，氨化木质素存在以下两个问题而限制了其作为缓释氮肥 的使用：(1)氨化木质素上的总氮含量较低，仅有约20～30％，即氨 化木质素的肥力不足；(2)氨化木质素上所含的氨根离子易从木质素 主体释放出来进入土壤，即氨化木质素上有相当一部分氨态氮并不具有 缓释性能。

技术内容

本发明的目的是针对氨化木质素存在的上述问题，提供一种层状粘土 改性氨化木质素肥料的合成方法，获得有缓释性能的层状粘土改性氨化木 质素肥料。

层状粘土改性氨化木质素缓释肥的合成步骤：

(1).以造纸黑液中提取的木质素或工业木质素磺酸盐为原料，先氧 化，再氨化，合成得氨化木质素待用；同时，将蒙脱土用10～50倍重量 的水浸泡10～24小时，制得蒙脱土悬浮液；

(2).在聚乙烯醇溶液中，按聚乙烯醇与铝元素重量比为1∶0.04～0.5 计量，加入铝溶胶或十三聚羟基铝溶液(因铝溶胶或十三聚羟基铝溶液中主 要以铝聚合离子为主，又称铝聚合物溶液)，搅拌0.5小时，然后静置24小 时，得聚乙烯醇-铝聚合物柱撑溶液；

(3).将聚乙烯醇-铝聚合物柱撑溶液加入到蒙脱土悬浮液中，柱撑溶 液按其所含的铝离子计量，即每10克蒙脱土加入10～60mmol铝离子， 搅拌0.5小时，制得含有柱撑溶液的蒙脱土悬浮液；

(4).在步骤(3)所得的悬浮液中加入尿素颗粒，尿素颗粒加入量为 悬浮液中所含蒙脱土重量的2～8倍；搅拌1小时，静置10～24小时；

(5).步骤(4)所得液中，按所含蒙脱土重量的2～8倍加入氨化木 质素，搅拌混合；用无机酸或碱调节混合溶液的pH至6.5～8.0，搅拌0.5 小时，70℃烘干，研磨粉碎，得层状粘土改性氨化木质素缓释肥。

步骤(2)所说的聚乙烯醇(下简称PVA)分子量为3500。

所说铝溶胶的分子式为Al_x(OH)_y，其中x选自2～8的整数，y选自 1～15的整数；

所说的十三聚羟基铝分子式为AlO₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O)⁷⁺₁₂。

步骤(5)中调节pH的无机酸是盐酸或硫酸，无机碱是氢氧化钠。