[发明专利]一种改性木质素螯合肥料及其制备方法

说明书

本发明提供一种改性木质素螯合肥料及其制备方法，该方法以木质素为原料，利用双氧水对木质素进行氧化，氧化后木质素的分子量降低，大大提高了木质素中羟基和羧基的含量，之后进一步醚化，羟基与羧基含量增加利于木质素的醚化，进而提高醚化效率，增加木质素羧基含量，提升木质素螯合能力，然后利用螯合力强的改性木质素和中微量元素的协同作用，制备出螯合肥料。本发明制备的螯合肥料更利于肥料复配，能够显著增加作物吸收能力。本发明的木质素氧化过程平和、稳定，氧化过程中不产生有毒有害物质，而且本发明的制备工艺操作简单、成本低、更易于工业化大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种改性木质素螯合肥料及其制备方法，属于螯合肥料制备技术领域。

背景技术

对植物来说，常见的微量元素主要有铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)、铜(Cu)、钼(Mo)、硼(B)、氯(Cl)，中量元素主要是指硅(Si)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)，这些元素是多种酶的成份或活化剂，参与碳素同化、碳水化合物转运、氮素代谢和氧化还原等过程；它们能促进植物生长和繁殖器官形成、发育，增强抗生。但随着氮磷钾高浓度而不含中微量元素化肥的大量施用，以及有机肥施用量的减少，在一些土壤上表现出作物缺乏中微量元素的现象，因此要有针对性地施用和补充中微量元素的肥料。

现代农业生产中，比较常用的中微量元素肥料从原料上区分，主要分为无机态、有机态两种，其中有机态主要以螯合物的形式存在。无机态中微量元素因为元素之间的拮抗作用，在复配时很难相容，而有机态中微量元素以金属离子状态存在，具有稳定性能好，与各种元素均有很好的相容性，稳定性，利于作物吸收等优点。目前在我国应用较多的是以EDTA、腐植酸为螯合剂的微肥，但是EDTA螯合肥料价格昂贵，并且主要市场被外国厂商占据。腐植酸微肥存在螯合能力差、螯合物不稳定，不易被作物吸收等问题。

木质素是结构复杂的芳香族天然高分子聚合物，具有三维网状空间结构，含有多种功能基，具有较强的螯合能力，木质素结构单元之间的联接方式较多且位置不同，是一种环境友好的生物质可再生资源。在农业中可以作为植物生长刺激剂、肥料、土壤改良剂等，木质素可以作为螯合剂通过螯合中微量元素，制备螯合肥。但未经改性的木质素螯合能力弱、水溶性差，制备的螯合肥料不易被作物吸收，不适合作为螯合剂使用，所以木质素必须经过化学修饰，对其进行改性。

中国专利文件CN103396244A(申请号：201310322940.8)公开了一种改性碱木质素螯合锌肥及其制备方法。该制备方法首先将碱木质素粉末加入水中，调节pH值，溶成质量百分比浓度为30％～40％的水溶液；加入氨基酸，滴加环氧氯丙烷，然后升温到75～95℃后反应2～3h；pH值调节到10～12，滴加溴乙酸，在70～90℃下反应1～2h；最后用稀盐酸溶液将体系pH值调节到5～7，加入硫酸锌，在50～70℃下进行螯合反应0.5～2h，反应结束后得到改性碱木质素螯合锌肥。但该发明所制备的木质素经多步修饰后，分子量增大，制备的改性碱木质素螯合肥不利于作物的后期吸收。中国专利文件CN101935255A(申请号：201010267997.1)提供一种木质素金属螯合肥的制造方法，该方法包括下列顺序进行的步骤：(1)工业木质素盐在溶解槽中配制成一定浓度的水溶液；(2)将配制好的工业木质素水溶液转移至反应容器中，采用pH调节剂调节溶液的pH值；(3)加入氧化剂和引发剂，启动反应容器的搅拌装置，充分混合均匀后加入含中微量元素的无机盐；(4)加热至一定温度后反应至规定时间。该发明仅仅使用过氧化氢对工业木质素进行氧化，没有进一步的羧基化，氧化后的木质素作为螯合剂，螯合能力有限，螯合稳定性较差。

发明内容

针对现有技术的不足，尤其是现有技术中木质素对中微量元素螯合能力有限、螯合稳定性差以及木质素螯合肥料不易被作物后期吸收的不足，本发明提供了一种改性木质素螯合肥料及其制备方法。本发明的方法通过利用双氧水对木质素进行氧化，并且进一步醚化，提高木质素中羟基和羧基的含量，提高螯合能力，然后利用螯合力强的改性的木质素和中微量元素的协同作用，制备出螯合肥料。本发明制备的螯合肥料更利于肥料复配，能够显著增加作物吸收能力。本发明的制备工艺操作简单、成本低、更易于工业化大规模生产。