一种零价铁复合无土栽培基质及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201710741760.1 | 申请日 | 2017-08-25 | 公开(公告)号 | CN107517832A | 公开(公告)日 | 2017-12-29 |
| 申请人 | 安徽优科生态农业有限公司; | 发明人 | 刘胜强; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种零价 铁 复合 无土栽培 基质及其制备方法，由锯末、壳聚糖、珍珠岩粉末、透辉石、氯化铁等原料制成，本发明无土栽培基质解决了基质制备过度依赖 泥炭 、基质生产成本居高不下的问题，同时制备方法简单，所得基质的理化性能指标接近甚至优于常规泥炭基质，对无土栽培种植领域的发展有较大的促进作用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种零价铁复合无土栽培基质，其特征在于通过以下方法制备： |
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| 说明书全文 | 一种零价铁复合无土栽培基质及其制备方法技术领域[0001] 本发明涉及无土栽培技术领域，尤其涉及一种零价铁复合无土栽培基质及其制备方法。 背景技术[0002] 无土栽培是一种先进的栽培方式，其栽培基质已广泛应用于花卉苗木育苗栽培、草坪培育、土壤改良以及有机肥制造等生产过程中，并且随着经济的发展，现代园林产业的规模也迅速扩大，从而导致对无土栽培基质的依赖和需求也与日俱增。目前我国相关行业对栽培基质的年需求总量极大，由于泥炭等常见基质材料不可再生而濒临枯竭，因此市场上开始大量使用农林有机废弃物和矿产资源作为替代材料。 [0003] 农林有机废弃物和矿产资源的化学组成比较复杂，仅仅经过堆肥、煅烧等简单工艺处理得到的材料，其中仍可留存大量毒害物质，例如镉、铅等重金属残留以及农林材料上的有机农药残留，这对于基质栽培的植物有着极大的不良影响，因此，利用高效的污染吸附去除材料加入到基质制备中，结合农林有机废弃物和矿产资源的数量巨大、廉价易得，既能变废为宝，又避免了基质污染对植株的影响，具有巨大的经济开发价值。 [0004] 在众多吸附材料中，纳米零价铁因具有强还原性而被用来去除多种污染物，在处理基质有机材料中表现出高效性。纳米零价铁不仅具有零价铁的性质，其优点在于比普通零价铁具有更大的比表面积，更高的反应活性以及更好的吸附性能。然而，纳米零价铁颗粒的表面能较高，其颗粒为了更稳定的存在而易于发生团聚，形成亚微米级或者是微米级的较大颗粒，导致零价铁比表面积和氧化还原电势增加，从而降低污染物去除效率，失去其作为纳米材料的优势。这就限制了零价纳米铁在栽培基质污染吸附方面的应用。 发明内容[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的：一种零价铁复合无土栽培基质，通过以下方法制备： （1）将锯末送入热解炉中，升温至180-200℃，处理15-20分钟后再升温至300-320℃，处理10-15分钟，完成后待自然冷却至室温，收集热解固体产物，并将其用清水过滤冲洗后烘干备用； （2）将步骤1所得物料与珍珠岩粉末按质量比20-25：1混合，并将壳聚糖加水配制成质量浓度为10-15%的壳聚糖水溶液，将壳聚糖水溶液雾化喷涂至混合料中，得到基质主料； （3）将透辉石送入球磨机中研磨过200-220目筛，将筛下的透辉石粉末与碳酸钙等质量混合后加水搅拌均匀，将混合均匀的混合物在100-110℃下烘干，再将其送入焙烧炉中，以 20-25℃/分升温至1000-1100℃并保持1小时以上，之后将焙烧好的产品自然冷却至室温，充分磨细后备用； （4）将步骤3所得焙烧粉末与氯化铁按质量比6：（4-5）共同投入3-4倍质量的30%乙醇溶液中，不断搅拌10-12小时，再向混合液中加入2-2.5倍体积的0.8mol/L的硼氢化钠溶液，在氮气保护下继续搅拌30-40分钟，完成后真空抽滤，将所得固体先用水洗涤2-3次，再用无水乙醇洗涤一次，将洗净的固体置于75-85℃环境下干燥12-16小时，磨细后得到改性透辉石-纳米零价铁复合粉料备用； （5）将步骤2所得基质主料和步骤4所得复合粉料按质量比16-18：1混合均匀，即得本发明无土栽培基质。 [0007] 所述步骤1中热解炉中氧气含量不超过5%。 [0008] 所述步骤2中壳聚糖水溶液的喷涂量为混合料最大含水量的30-40%。 [0009] 所述步骤3中透辉石使用前沉浸在1mol/L硝酸溶液中，在室温下振荡18-24小时，以除去可溶性杂质，之后用清水洗净，干燥后使用。 [0010] 所述步骤4中在氮气保护下搅拌速率控制在180-220转/分。 [0011] 本发明的优点是：本发明使用锯末和珍珠岩作为泥炭代替材料，结合壳聚糖的使用丰富平衡基质的营养元素比例构成，满足植株生长需求，经过高温改性后的透辉石有羟基基团进入分子结构中，颗粒呈不规则状，分散较开，同时颗粒表面有很多小孔和条纹，提高了比表面积，增加了吸附强度，与纳米零价铁结合后增加了分散度，减少了纳米零价铁的团聚，使其比表面积增加，因而活性位点数目增加，透辉石-纳米零价铁复合颗粒的存在使其可以对重金属高价离子以及有机氯农药残留等同时进行吸附和还原沉淀，其中的铁氧和氢氧化物与基质中含有的氢氧基团通过表面络合作用将高价金属离子和有机污染物吸附在材料表面，从而实现基质替代原料中污染物的高效去除，本发明无土栽培基质解决了基质制备过度依赖泥炭、基质生产成本居高不下的问题，同时制备方法简单，所得基质的理化性能指标接近甚至优于常规泥炭基质，对无土栽培种植领域的发展有较大的促进作用。 具体实施方式[0012] 一种零价铁复合无土栽培基质，通过以下方法制备：（1）将锯末送入氧气含量不超过5%的热解炉中，升温至180℃，处理15分钟后再升温至 300℃，处理10分钟，完成后待自然冷却至室温，收集热解固体产物，并将其用清水过滤冲洗后烘干备用； （2）将步骤1所得物料与珍珠岩粉末按质量比20：1混合，并将壳聚糖加水配制成质量浓度为10%的壳聚糖水溶液，将壳聚糖水溶液雾化喷涂至混合料中，喷涂量为混合料最大含水量的30%，得到基质主料； （3）将透辉石沉浸在1mol/L硝酸溶液中，在室温下振荡18小时，以除去可溶性杂质，之后用清水洗净，干燥后送入球磨机中研磨过200目筛，将筛下的透辉石粉末与碳酸钙等质量混合后加水搅拌均匀，将混合均匀的混合物在100℃下烘干，再将其送入焙烧炉中，以20℃/分升温至1000℃并保持1小时以上，之后将焙烧好的产品自然冷却至室温，充分磨细后备用； （4）将步骤3所得焙烧粉末与氯化铁按质量比6：5共同投入3倍质量的30%乙醇溶液中，不断搅拌10小时，再向混合液中加入2倍体积的0.8mol/L的硼氢化钠溶液，在氮气保护下以 200转/分继续搅拌30分钟，完成后真空抽滤，将所得固体先用水洗涤2次，再用无水乙醇洗涤一次，将洗净的固体置于75℃环境下干燥12小时，磨细后得到改性透辉石纳米零价铁复合粉料备用； （5）将步骤2所得基质主料和步骤4所得复合粉料按质量比16：1混合均匀，即得本发明无土栽培基质。 |
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