[发明专利]纳米肥料以及其他类型的固体和液体有机-无机复混肥料和缓释农药的生产方法和设备

说明书

本发明涉及通过纳米反应技术和活性氧(reactive oxygen species,简称ROS)氧化技术由天然有机材料产生氧化纤维素纳米材料(NMs)的方法和设备，以用于植物营养物的配制形成有缓释效果的有机‑无机纳米复混肥料以及纳米农药。以及通过水解反应，及ROS氧化和产品精制过程从有机固体废料中生产氧化纤维素材料以制造有缓释效果的有机‑无机纳米复混肥料。

技术领域

本发明属于有机-无机纳米复混肥料以及纳米农药的生产领域。本发明涉及产生纳米材料(nanomaterials,简称NMs)和活性氧(reactive oxygen species,简称ROS)反应过程的技术工艺和设备，以产生氧化纤维素NMs，以蝥合植物肥分，和农药，从而由天然有机材料或有机废料生产高质量的有机-无机纳米复混肥料和纳米农药。

背景技术

公开文献中广泛报道了纳米肥料可以通过提高种子发芽率，幼苗生长，光合作用，氮代谢以及碳水化合物和蛋白质合成的速率来显着提高作物的生产力(例如下列引用的文献：Nanotechnology in agri-food production:an overview,Nanotech Sci Appl:2014,7:31-53；Nanotechnology in food and agriculture,Springer,2015,Chap 4:81-102；Applying nanotechnology to fertilizer,Institute for agriculturetrade policy,2017；and Nano-fertilizers:a novel way for enhancing nutrient use efficiencyand crop productivity,International J.of Current Microbiology and AppliedSciences,2018,7(2):3325-3335)。纳米肥料的使用还具有减少氮以硝酸盐的形式渗入地下水和地表水中,或以氮的氧化气体形式挥发到空气中(注：一氧化二氮的温室效应约为二氧化碳的300倍，即大气中若含有0.34％的一氧化二氮便可能超过二氧化碳的温室效应)。故使用纳米肥料的好处在农业和环境领域都是有利的。

纳米肥料发展中的最新创新方法主要基于有效利用化肥营养物质和农药。在纳米肥料的制造和应用中，通常以五种方式处理植物营养物或农药成为纳米颗粒(nanoparticles,简称NPs)：(1)包裹在多孔纳米材料(NMs)内，(2)吸附在NMs上，(3)应用螯合剂络合在NMs，(4)在NMs上涂上一层聚合物薄膜，或(5)以NPs或纳米级乳液形式提供应用。在上述五种情况下，选定的纳米肥料的NMs和NPs尺寸通常在0.2至100nm(纳米)的范围内。

当前为NMs而选择的用于产生纳米肥料的材料实际上是无机的或有机的。无机NMs的例子是纳米粘土(如改性蒙脱土纳米化合物)，碳纳米管，生物炭，纳米二氧化硅，氧化铝硅酸盐NPs和纳米多孔沸石。有机NMs的例子是聚丙烯酰胺，淀粉，纤维素，聚己内酯和聚乳酸，它们都是有机聚合物材料。过去报道的用于纳米肥料的NMs生产的处理方法包括溶剂蒸发，溶胶凝胶处理，水热处理，化学沉淀，喷雾蒸发，常规加热，湿式氧化和阳极氧化的例子。

美国专利第8,911,526号公开了一种在纳米级合成多孔白云石的发明，用纳米白云石作为NMs代替聚合物肥料和沸石，用于缓释氮肥。此发明采用水热法在阴离子表面活性剂(十二烷基硫酸钠)中生成NMs。使用表面活性剂来增加纳米白沸石的孔隙率。通过将盐(主要是硝酸钙铵)塞入孔中，可以增加NMs的阳离子交换能力(cation exchangecapacity,简称CEC)。此发明要求的该生产方法可以生产比沸石和聚合物纳米肥料便宜和省时的纳米肥料。