一种可缓释营养的骨粉基多功能保水剂的制备方法 |
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| 申请号 | CN201710793946.1 | 申请日 | 2017-09-06 | 公开(公告)号 | CN107522812A | 公开(公告)日 | 2017-12-29 |
| 申请人 | 河北工程大学; | 发明人 | 韩帅; 张丽姣; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种可缓释营养的骨粉基多功能保 水 剂及其制备方法，其特征是利用动物骨粉为基质，在添加引发剂与交联剂的条件下，与乙烯类 单体 发生接枝共聚反应，而制备成分子结构上有交联的高分子 复合材料 。同时，在原料中原位添加多种营养成份，使最终的产品具有缓释营养的功能。其中，所述乙烯类单体选用 丙烯酸 、丙烯酰胺中的至少一种；营养成份选用 腐殖酸 类物质、无机微肥中的至少一种。乙烯类单体的总用量与骨粉用量与添加的营养成分与引发剂与交联剂的用量比例为40％-80％：15％-40％：6％-25％：0.8％-4％：0.8％-4％。该产品原料来源丰富，成本较低。实验证明，所制备的产品同时具备吸水保水与缓释营养的功能。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种可缓释营养的骨粉基多功能保水剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种可缓释营养的骨粉基多功能保水剂的制备方法技术领域： [0002] 干旱缺水是世界性的重要难题，这使我们必须积极应对水资源危机的挑战。针对该问题，施用保水剂是一种较佳的解决方案。保水剂，是一种具有极强吸水和保水功能的树脂材料，能够改善植物根系或种子周围土壤水分性状，减少土壤水分散失，被誉为“植物微型水库”，在作物保苗增产、园林绿化、沙漠治理等方面具有广泛的意义。 [0003] 目前，从生产原料的角度对保水剂进行分类，主要包括化合物合成聚合类(包括聚丙烯酸盐类、聚谷氨酸类、聚丙烯酰胺类、以及丙烯酰胺与丙烯盐复合类等)、天然有机高分子-合成高分子复合类(包括淀粉基、纤维素基、生物炭基等)、有机无机复合类(包括膨润土基、凹凸棒土基等)三大类。如专利“一种炭基吸水剂及其制备方法”(公开号：CN103601832A)，提供了一种生物炭基保水剂制备方法，另如专利“一种保水剂的制备方法”(公开号：CN102002234A)，该专利利用粗制聚谷氨酸在催化剂条件下与交联剂进行反应而得到保水剂产品。这些保水剂在我国的农林及环保领域发挥了良好的效果，不过，仍面临有营养成分含量偏低、功能单一等问题，这在一定程度上限制了保水剂的未来发展空间。 [0004] 另外，随着及人民生活水平的提高，动物源类食品在人民生活中的摄食比例逐渐增多。其中，骨粉是以食品加工行业的禽、畜或鱼骨等副产品为原料，经过炼油、干燥和粉碎而制成的粉状产品。骨粉的主要成分为羟基磷灰石，含有丰富的N、P等营养元素，是一种优质的生物有机材料。骨粉一般被加工成饲料、肥料，附加值较低，而将骨粉进行有效的加工处理，如加工制备新型功能材料，具有巨大的现实意义与经济价值。发明内容： [0005] 本发明的目的是，针对现有技术存在的问题，提供一种同时能够吸水保水与缓释营养的多功能保水剂。 [0006] 为实现上述目的，本发明所采用的的技术解决方案是：一种可缓释营养的骨粉基多功能保水剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： [0008] (2)将步骤(1)骨粉、营养物质、乙烯类单体加入水中，充分搅拌分散，并对混合物的pH调至6-8； [0010] (4)将步骤(3)中交联复合体切片、干燥、粉碎，制得成品。 [0011] 进一步的技术特征在于：所述的骨粉是指以家禽、家畜或鱼骨为原料制成的粉状产品；所述的营养成份选用腐殖酸类物质、无机微肥、氨基酸类物质中的其中一种或多种；所述乙烯类单体选用丙烯酸、丙烯酰胺中的其中一种或多种。 [0012] 进一步的技术特征在于：所述引发剂为过硫酸盐，所述交联剂为 N,N-亚甲基双丙烯酰胺。 [0015] 骨粉的主要成分为羟基磷灰石，含有丰富的N、P等营养元素，是一种优质的生物有机材料，同时能够有效的吸附多种离子，如Zn2+、 Mg2+；腐殖酸类物质，是一种能够被植物体吸收的营养物质，含有羧基、酚羟基等多种官能团，有较强的离子交换和吸附能力，同时还能够与硼酸等分子形成氢键结构；另外，利用乙烯类单体所构建的交联高分子结构，在产品内部形成立体的网格，内部伴随有络合、氢键、吸附等多种作用力，而实现了对营养物质的缓释效果。 [0016] 本发明与现有的技术相比具有很多优点和积极效果： [0017] 1.本发明以生物质资源骨粉为基质原料，为动物骨粉的高附加值利用开拓了新的空间。同时，所制备的保水剂绿色环保、无毒无害，能在自然条件下彻底分解。 [0018] 2.本发明针对植物的生理特点，添加多种营养物质，同时具有缓释营养的功能。 [0019] 采用本发明制备的保水剂主要技术指标： [0022] 图2多功能保水剂的扫描电镜图； [0023] 图3多功能保水剂吸水前的状态图； [0024] 图4多功能保水剂吸水后的状态对比图； [0025] 图5保水剂产品的营养成分缓释曲线。具体实施方式： [0026] 下面结合附图与具体实施方式进行详细说明。 [0027] 根据图1所示的工艺流程，现详细说明该多功能保水剂的制备方法：按下述重量百分比配置原料：乙烯类单体40％-80％；粒度为50-200目的骨粉15％-40％；营养成分6％-25％；引发剂0.8％-4％；交联剂0.8％-4％。将骨粉、营养物质、乙烯类单体加入水中，充分搅拌分散制成浆液(混合物)，其中，是在搅拌的同时，加入乙烯基类单体；并对混合物利用KOH或氨水将pH调至6-8；加入引发剂与交联剂，在温度为30℃～70℃的条件下搅拌发生共聚反应完全，形成交联复合体；发生的交联反应；将交联复合体切片、干燥、粉碎，过筛分级，制得成品。 [0028] 在生产过程中，可根据不同地区、土质、用户的要求，调节反应物料的配比。加工时，经粉碎过筛分级，分成不同粒径的产品，得到多种型号的保水剂材料。 [0029] 本发明的营养缓释功能采用淋溶法测定，即将产品与土壤均匀混合后装入淋溶柱，用水淋溶，并测定淋溶出的养分含量，绘制缓释曲线。而本发明的吸水率按照下式进行计算： [0030] Aw＝(吸水后凝胶质量-0.600)/0.600×100％ [0031] 其中，所述的骨粉是指以家禽、家畜或鱼骨为原料制成的粉状产品；所述的营养成份选用腐殖酸类物质、无机微肥、氨基酸类物质中的其中一种或多种；所述乙烯类单体选用丙烯酸、丙烯酰胺中的其中一种或多种。 [0032] 所述引发剂为过硫酸盐，所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。 [0033] 所述的腐殖酸类物质是指腐殖酸及其衍生物；所述的无机微肥是可提供植物所需微量元素的铜肥、硼肥、钼肥、锰肥、铁肥和锌肥； [0034] 所述过硫酸盐是指过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的其中一种或多种。 [0035] 实施例1： [0036] 按照质量百分比，分别取鸡骨粉24％，硝基腐殖酸5％，丙烯酸 40％，丙烯酰胺22％，硫酸镁2％，硼酸钠2％，引发剂过硫酸铵 3.5％和交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺 1.5％。将骨粉研磨至120目，与硝基腐殖酸混合，再与蒸馏水配制成总固体含量36％的浆液，将丙烯酸与丙烯酰胺加入该混合体系中，用浓度20％的氨水调节pH至 6.0，充分搅拌分散。加入引发剂和交联剂，升温至60℃，反应3小时，形成交联复合体，切片，50℃条件下真空干燥，粉碎，过10目筛，得到可缓释硝基腐殖酸、元素镁等养分的多功能保水剂。 [0037] 附图2为保水剂产品的扫描电镜图，可以看到表面具有丰富的褶皱或微孔结构，该微观结构有利于保水剂的吸水保水性能。经测定，该产品吸水率230g·g-1(吸水前后的对比，可参见附图2与附图3)；另外，养分缓释实验表明，30天内硝基腐殖酸的释放率为55.0％，营养元素镁的释放率为70.5％，营养元素硼的释放率为68.0％，达到了国家缓释肥料的相关标准，相关营养成分缓释曲线见附图5。 [0038] 实施例2： [0039] 按照质量百分比，分别取鱼骨粉35％，黄腐酸5％，丙烯酸53％，硫酸锌3％，引发剂过硫酸铵2.5％和交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺 1.5％。将骨粉研磨至80目，与黄腐酸混合，再与水配制成总固体含量35％的浆液，将丙烯酸加入该混合体系中，用浓度20％的氢氧化钾溶液调节pH至6.5，充分搅拌分散。依次加入引发剂和交联剂，升温至45℃，交联反应3小时，形成交联复合体。将交联复合体在50℃条件下干燥，粉碎，过12目筛，得到可缓释黄腐酸、元素锌等养分的多功能保水剂。经测定，该产品吸水率220g·g-1，30天内黄腐酸的释放率为65.0％，锌肥的释放率70.0％，达到了国家缓释肥料的相关标准。 [0040] 实施例3： [0041] 按照质量百分比，分别取牛骨粉18％，腐植酸8％，丙烯酸50％，丙烯酰胺20％，硼酸钠2％，过硫酸铵0.8％和N,N-亚甲基双丙烯酰胺1.2％。将骨粉粉碎至100目，与腐植酸混合，再与蒸馏水配制成总固体含量40％的混合液，将丙烯酸加入该混合体系中，用12％的氨水溶液调节pH至6.0，再将丙烯酰胺加入混合液中，充分搅拌分散。依次加入引发剂和交联剂，升温至45℃，交联反应3小时，形成交联复合体。将交联复合体切片，在50℃条件下真空干燥，粉碎，过16目筛，得到可缓释腐殖酸、元素硼等养分的多功能保水剂。经测定，该产品吸水率280g·g-1，30天内腐殖酸的释放率为57.0％，硼肥的释放率为68.0％，达到国家缓释肥料的相关标准。 [0042] 实施例4： [0043] 按照质量百分比，分别取骨粉25％，腐植酸铵8％，丙烯酸40％，丙烯酰胺25％，引发剂过硫酸铵1％和交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺1％。将骨粉研磨至90目，与腐植酸铵混合，再与蒸馏水配成固含量35％的浆液，将丙烯酸与丙烯酰胺加入该混合体系，用浓度20％的氢氧化钾调节pH至6.0，搅拌分散，再加入引发剂和交联剂，升温至60℃，聚合反应3小时，形成交联复合体。将交联复合体切片，，在55℃条件下干燥，粉碎，过6目筛，得到可缓释腐植酸铵的多功能保水剂，经测定，该产品吸水率360g·g-1，30天内腐植酸铵的释放率为65.0％。 [0044] 另外，上述说明并非是对本发明的限制，在本发明的实质范围内，做出的变换、改型与替换，均属于该发明的保护范围。 |
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