一种通过pH敏感性材料控释的磷肥及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201410590228.0 | 申请日 | 2014-10-29 | 公开(公告)号 | CN104387161A | 公开(公告)日 | 2015-03-04 |
| 申请人 | 成都新柯力化工科技有限公司; | 发明人 | 陈庆; 曾军堂; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种通过PH敏感性材料 控释 的磷肥，其特征是由PH敏感性材料包覆 水 溶性磷肥组成。其中PH敏感性材料是由谷朊粉与沸石在交联剂作用下交联而成，作物在缺磷后，根系分泌 有机酸 增加，使根系周围的pH值降低，在低pH值条件下，镶嵌在沸石孔道的谷朊粉通过溶胀 水解 打开孔道，水溶磷肥释放，从而达到控释的效果，而此时由于有机酸的存在，水溶磷不会被 土壤 固定，最大程度增加 农作物 对磷的高效吸收，减少磷被固定和流失。解决了现有缓释磷肥无法根据农作物生长需求控释磷从而造成农作物对磷吸收利用率低、磷易固定流失的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1. 一种通过PH敏感性材料控释的磷肥，其特征是由PH敏感性材料包覆水溶性磷肥组成，其中水溶性磷肥的重量份数为85-90份，PH敏感性材料的重量份数为10-15份；其中所述PH敏感性材料是由谷朊粉与沸石交联而成，作物在缺磷后，根系分泌有机酸增加，使根系周围的pH值降低，在低pH值条件下，镶嵌在沸石孔道的谷朊粉通过溶胀水解打开孔道，水溶磷肥释放，从而达到控释；所述的水溶性磷肥为磷酸二氢铵、磷酸一氢铵、磷酸二氢钾、聚磷酸铵、聚磷酸脲中的至少一种。 |
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| 说明书全文 | 一种通过pH敏感性材料控释的磷肥及其制备方法技术领域[0001] 本发明涉及控释磷肥领域，具体涉及一种通过pH敏感性材料控释的磷肥。 背景技术[0002] 磷是农作物生长的必需营养元素之一，农作物的整个生长周期都对磷素都有一定量的需求，但磷肥施入土壤以后，仅有少量能被作物吸收利用，大部分会被土壤固定而失效，造成磷肥损失。因此研制和施用缓释磷肥，对现代农业具有重要意义。 [0003] 目前解决磷肥缓释，提高利用率的主要方式为包膜磷肥和枸溶性磷肥。包膜磷肥主要为在磷肥表面包裹一层膜，待膜层溶解或破裂后，磷肥释放，供作物吸收。但随着膜层溶解或破裂，包膜磷肥会释放大量磷元素，尤其是一些水溶性较好的磷肥会被土壤中的金属离子固定，造成了磷肥的浪费。而溶解缓慢的枸溶性磷由于溶解条件苛刻则难以满足农作物对磷的高效吸收需求。 [0004] 中国专利公开号CN101270011公开了一种用于含磷肥料的包膜材料制备及包膜方法，该发明是将磷肥用改性后的凹凸棒进行包膜，随着包膜缓慢破裂后，磷肥释放出来，被作物吸收。该发明所得包膜磷肥前期具有缓慢释放特性，但后期膜层破裂后磷肥的释放难以控制，易造成磷肥的快速释放和流失。 [0005] 中国专利公开号CN103819278A公开了一种高强度脲醛缓释肥及其制备方法，该缓释肥是将脲醛和磷肥交联合成，通过化学合成物质的缓慢分解而释放磷素。磷肥在释放磷素的过程中，不能保证释放周期和植物生长周期同步，虽然达到使磷肥缓慢释放的目的，但是并不能明显提高磷素的有效利用率。 [0006] 中国专利公开号CN 103242084 A公开了一种缓释磷肥，由磷矿粉、生物菌缓释剂、钙镁磷肥、膨润土通过发酵、造粒而成。该发明通过发酵使得磷矿粉中不能被农作物直接吸收的磷分解，生成了易被农作物吸收的有效磷。但磷矿粉的磷溶解缓慢，难以适应农作物对磷的高效吸收需求。 [0007] 根据上述，我国目前的缓释磷肥均为包膜或采用枸溶性磷。普通包膜磷肥的膜层随着时间溶解或降解后，磷肥就大量释放出来，作物如果不能短时间吸收，容易引起磷肥被土壤固定，降低磷肥的利用率；枸溶性和化学合成类磷肥随着时间进行缓慢溶解，缓慢释放磷肥，不能根据作物对磷肥的需求做出供应。因此，现有缓释磷肥只满足了缓慢释放的要求，难以达到控释，无法满足农作物在需要磷肥时缓慢释放磷元素的控释效果。 [0008] 因此，现有缓释磷肥存在的缺陷主要表现在两点：1、水溶性较好的磷肥农作物吸收快，通过包膜后，其控释性差，一旦包膜破损会导致磷在土壤中被固定；2、通过化学合成或者枸溶性溶解缓慢的磷肥，由于磷的溶解缓慢，难以供应但在不同的生长阶段农作物的对磷的需求。 发明内容[0009] 本发明针对现有缓释磷肥无法根据农作物生长需求控释磷从而造成磷易固定、流失、农作物吸收率低的不足与缺陷，提出了一种通过pH敏感性材料控释的磷肥，其特征是由PH敏感性材料包覆水溶性磷肥组成。其中PH敏感性材料是由谷朊粉与沸石在交联剂作用下交联而成，作物在缺磷后，根系分泌有机酸增加，使根系周围的pH值降低，在低pH值条件下，镶嵌在沸石孔道的谷朊粉通过溶胀水解打开孔道，水溶磷肥释放，从而达到控释的效果，而此时由于有机酸的存在，水溶磷不会被土壤固定，最大程度增加农作物对磷的高吸收，减少磷被固定和流失。 [0010] 进一步，本发明提供了一种通过pH敏感性材料控释的磷肥的制备方法。 [0011] 本发明一种通过pH敏感性材料控释的磷肥，是采用如下技术方案实现的：一种通过pH敏感性材料控释的磷肥，其特征是由PH敏感性材料包覆水溶性磷肥组成，其中水溶性磷肥的重量份数为85-90份，PH敏感性材料的重量份数为10-15份。 [0012] 上述所述PH敏感性材料是由谷朊粉与沸石在交联剂作用下交联而成，沸石与谷朊粉按质量比20-25：1组成；谷朊粉与交联剂按质量比1∶0.02-0.05组成使用。 [0014] 上述所述的谷朊粉选用从玉米、秸秆、木薯中提取的谷朊粉，具有良好的吸水性、粘弹性、延伸性、成膜性。可以封堵沸石的微孔防止水溶磷肥提前释放，尤其是PH降低时谷朊粉持水性增加，其特有的海绵状结构被溶胀，可以持续释放水溶磷。 [0016] 上述所述的交联剂为乙酸锌、乙酸镁、乙酸钙中的至少一种。 [0017] 一种通过PH敏感性材料控释的磷肥，其特征是制备方法的具体制备步骤如下：（1）将酸解有机改性的沸石粉与谷朊粉按质量以比20-25：1在细化机中混合细化至粒径小于10微米，将谷朊粉完全镶嵌在改性沸石的孔道中； （2）将步骤（1）得到的混合微细料加入带有搅拌装置的反应器中，按照谷朊粉与交联剂以质量比1∶0.02-0.05的量称取交联剂，加入反应器，同时加入适量水，水的用量以形成浆体为准，于80-120℃恒温下搅拌反应0.5-1h，交联反应结束后形成一种膏状的PH敏感性材料； （3）将85-90重量份的水溶性磷肥置于圆盘造粒设备中，设置温度70℃，将步骤（2）得到的膏状PH敏感材料3-5重量份与水溶性磷肥通过圆盘造粒机团粒； （4）将步骤（3）得到的粒状磷肥送入转鼓机中，设置温度70℃，利用流体均质机将步骤（2）得到的膏状PH敏感材料7-10重量份喷涂到磷肥颗粒表面，同时鼓吹80℃的热风对肥料颗粒进行干燥，然后冷却至室温、分筛、包装后入库。 [0018] 上述一种通过PH敏感性材料控释的磷肥，其特征是所述制备方法步骤（1）中的细化机为涡旋气流细化机。 [0019] 上述一种通过PH敏感性材料控释的磷肥，其特征是所述制备方法步骤（2）中的反应器为密闭式反应釜，搅拌装置的搅拌速度控制在50-120rpm。 [0020] 上述一种通过PH敏感性材料控释的磷肥，其特征是所述制备方法步骤（4）中的流体均质机采用高压管式流体均质机。 [0021] 由于农作物在缺磷后的不同时间内，根系的有机酸如柠檬酸、草酸、酒石酸和苹果酸的分泌量会显著增加，其根系周围的pH值会明显降低。谷朊粉对酸环境较为敏感，pH值的降低促使镶嵌在沸石孔道内的谷朊粉溶胀水解打开通道，磷养分开始释放。此时的磷养分释放不同于传统包膜缓释磷肥，而是通过沸石粉的孔道缓慢释放，以适应农作物吸收，此时农作物缺磷，环境为酸性，可防止磷被固定或流失。因而本发明通过PH敏感性材料控释的磷肥既具有不同阶段的控释性，同时具有缓释性，最大程度的保证了农作物对磷的吸收，提高了磷的有效利用率。 [0022] 本发明一种通过PH敏感性材料控释的磷肥，在颗粒磷肥表面包覆一层PH敏感材料，敏感材料由谷朊粉与有机改性沸石交联组成，沸石的多孔通道被交联谷朊粉封堵，在土壤中酸值上升时，交联的谷朊粉溶胀并水解，磷肥通过沸石粉的通道逐渐释放，从而达到控释的目的。尤其是在农作物根部小环境，pH值直接反应农作物对磷的需求信号，使得磷释放周期和农作物缺磷周期同步，而在远离农作物根部的环境中，由于酸值较低，可以较长的保存磷的存在而不会快速释放。 [0023] 本发明一种通过PH敏感性材料控释的磷肥及其制备方法，与现有技术相比其突出特点和有益效果在于：1、本发明一种通过PH敏感性材料控释的磷肥，通过包覆在磷肥的PH敏感性材料对植物根系的pH 的变化而控制磷肥释放量，使磷肥释放和农作物需求周期准确同步，从而达到控释的目的，明显提高磷肥的有效利用率； 2、本发明一种通过PH敏感性材料控释的磷肥，PH敏感性材料由谷朊粉镶嵌在多孔道的沸石中，磷肥的释放是通过沸石粉的孔道缓慢释放，因而本发明通过PH敏感性材料控释的磷肥既具有不同阶段的控释性，同时具有缓释性，最大程度的保证了农作物对磷的吸收。 [0024] 3、本发明一种通过PH敏感性材料控释的磷肥，所用包覆材料成本低，具有吸水性、粘弹性、延伸性、成膜性，且该包覆材料为环境友好材料，不会对环境造成污染。生产工艺易控，生产过程对环境无污染，适合于规模化推广应用。 [0025] 具体实施方法以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。 [0026] 实施例1（1）将酸解有机改性的沸石粉与玉米谷朊粉按质量以比20：1在涡旋气流细化机中混合细化至粒径小于10微米，将谷朊粉完全镶嵌在改性沸石的孔道中； （2）将步骤（1）得到的混合微细料加入带有搅拌装置的反应器中，按照谷朊粉与交联剂乙酸锌以质量比1∶0.02的量称取交联剂，加入反应器，同时加入适量水，水的用量以形成浆体为准，于80-120℃恒温下搅拌反应0.5h，交联反应结束后形成一种膏状的PH敏感性材料； （3）将85重量份的磷酸二氢铵、聚磷酸铵置于圆盘造粒设备中，设置温度70℃，将步骤（2）得到的膏状PH敏感材料3重量份与水溶性磷肥通过圆盘造粒机团粒； （4）将步骤（3）得到的粒状磷肥送入转鼓机中，设置温度70℃，利用流体均质机将步骤（2）得到的膏状PH敏感材料10重量份喷涂到磷肥颗粒表面，同时鼓吹80℃的热风对肥料颗粒进行干燥，然后冷却至室温、分筛、包装后入库。 [0027] 实施例2（1）将酸解有机改性的沸石粉与秸秆谷朊粉按质量以比22：1在涡旋气流细化机中混合细化至粒径小于10微米，将谷朊粉完全镶嵌在改性沸石的孔道中； （2）将步骤（1）得到的混合微细料加入带有搅拌装置的反应器中，按照谷朊粉与交联剂乙酸镁以质量比1∶0.03的量称取交联剂，加入反应器，同时加入适量水，水的用量以形成浆体为准，于80-120℃恒温下搅拌反应1h，交联反应结束后形成一种膏状的PH敏感性材料； （3）将90重量份的磷酸二氢钾、聚磷酸脲肥置于圆盘造粒设备中，设置温度70℃，将步骤（2）得到的膏状PH敏感材料5重量份与水溶性磷肥通过圆盘造粒机团粒； （4）将步骤（3）得到的粒状磷肥送入转鼓机中，设置温度70℃，利用流体均质机将步骤（2）得到的膏状PH敏感材料8重量份喷涂到磷肥颗粒表面，同时鼓吹80℃的热风对肥料颗粒进行干燥，然后冷却至室温、分筛、包装后入库。 [0028] 实施例3（1）将酸解有机改性的沸石粉与木薯谷朊粉按质量以比25：1在涡旋气流细化机中混合细化至粒径小于10微米，将谷朊粉完全镶嵌在改性沸石的孔道中； （2）将步骤（1）得到的混合微细料加入带有搅拌装置的反应器中，按照谷朊粉与交联剂乙酸钙以质量比1∶0.05的量称取交联剂，加入反应器，同时加入适量水，水的用量以形成浆体为准，于80-120℃恒温下搅拌反应0.8h，交联反应结束后形成一种膏状的PH敏感性材料； （3）将88重量份的聚磷酸铵、聚磷酸脲磷肥置于圆盘造粒设备中，设置温度70℃，将步骤（2）得到的膏状PH敏感材料4重量份与水溶性磷肥通过圆盘造粒机团粒； （4）将步骤（3）得到的粒状磷肥送入转鼓机中，设置温度70℃，利用流体均质机将步骤（2）得到的膏状PH敏感材料10重量份喷涂到磷肥颗粒表面，同时鼓吹80℃的热风对肥料颗粒进行干燥，然后冷却至室温、分筛、包装后入库。 [0029] 实施例4（1）将酸解有机改性的沸石粉与木薯谷朊粉按质量以比24：1在涡旋气流细化机中混合细化至粒径小于10微米，将谷朊粉完全镶嵌在改性沸石的孔道中； （2）将步骤（1）得到的混合微细料加入带有搅拌装置的反应器中，按照谷朊粉与交联剂乙酸锌以质量比1∶0.04的量称取交联剂，加入反应器，同时加入适量水，水的用量以形成浆体为准，于80-120℃恒温下搅拌反应0.5h，交联反应结束后形成一种膏状的PH敏感性材料； （3）将90重量份的磷酸一氢铵、磷酸二氢钾肥置于圆盘造粒设备中，设置温度70℃，将步骤（2）得到的膏状PH敏感材料3重量份与水溶性磷肥通过圆盘造粒机团粒； （4）将步骤（3）得到的粒状磷肥送入转鼓机中，设置温度70℃，利用流体均质机将步骤（2）得到的膏状PH敏感材料9重量份喷涂到磷肥颗粒表面，同时鼓吹80℃的热风对肥料颗粒进行干燥，然后冷却至室温、分筛、包装后入库。 [0030] 实施例5（1）将酸解有机改性的沸石粉与秸秆谷朊粉按质量以比25：1在细化机中混合细化至粒径小于10微米，将谷朊粉完全镶嵌在改性沸石的孔道中； |
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