一种改性玉米秸秆纤维素凝胶缓释肥的制备方法技术

一种改性玉米秸秆纤维素凝胶缓释肥的制备方法，它涉及一种缓释肥的制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种改性玉米秸秆纤维素凝胶缓释肥的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种缓释肥的制备方法
。

技术介绍

[0002]化肥是农业生产过程中很重要的要素，为农作物的产量做出了巨大的贡献
。
但是，现在常用的化学肥料多数为可溶性的盐，这导致化肥中约有
40
％～
70
％％的氮，以及
80
％～
90
％的磷不能被利用起来，大多数会随着水流失到周围的环境中
。
尤其中国作为农业大国，每年使用化肥量约为
5800
万吨，却只有月
35
％的化肥被利用起来
。
而每年生产出的玉米秸秆约有8亿吨，有7亿吨左右的秸秆会被再利用
。
但这其中的大部分被焚烧最为肥料使用，这样会使得秸秆没有被充分利用，同时对大气环境产生污染
。
[0003]缓释肥是提高化肥的利用率的一种有效的手段
。
缓释肥是通过各种方法减缓肥料的释放，延长农作物对养分吸收的时间，从而减少因肥料在水中的溶解造成的浪费
。
但现在一些缓释肥的制备过程中会以一些合成聚合物为载体，这些聚合物不能被作物吸收，同时在环境中也无法被降解，这样会对环境造成二次污染
。
[0004]凝胶是一种极为亲水的高分子三维网络结构凝胶，它在水中可以吸水迅速膨胀并在此溶胀状态可以保持吸附大量体积的水而不溶解
。
因此可以将凝胶做成缓
//>控释肥是很多学者研究的方向
。
但是很多合成高分子材料在环境中无法自然降解，限制了凝胶在农业中的应用
。
而纤维素作为一种天然高分子化合物，因其在自然界中存在广泛，在一定条件下可以进行降解而被逐渐应用于农业方面
。
但是纤维素中的羟基之间形成分子内氢键，导致其在水中的溶解度，以及制成凝胶后的吸水性降低，所以会使得纯纤维素凝胶在农业中的应用受到限制
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是要解决尿素及其它可溶性肥料的利用率低，玉米秸秆的浪费以及常规纤维素凝胶的吸水性不高的问题，而提供一种改性玉米秸秆纤维素凝胶缓释肥的制备方法
。
[0006]一种改性玉米秸秆纤维素凝胶缓释肥的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
[0007]一
、
玉米秸秆提取纤维素：
[0008]①
、
将断切的玉米秸秆进行干燥，去除玉米秸秆中的水分，得到干燥后的玉米秸秆；
[0009]②
、
将干燥后的玉米秸秆进行粉碎，得到粉碎后的玉米秸秆粉末；
[0010]③
、
将粉碎后的玉米秸秆粉末与氢氧化钠溶液混合，在水浴中反应，待溶液冷却后，将混合溶液进行水洗抽滤，得到去除半纤维素后的秸秆固体；
[0011]④
、
将秸秆固体与冰醋酸和亚氯酸钠混合溶液进行混合，在水浴中反应，待溶液冷却后，进行水洗抽滤，干燥，得到纤维素固体；
[0012]二
、
柠檬酸改性纤维素酯：
[0013]①
、
将纤维素固体加入到蒸馏水中，室温下搅拌，得到纤维素水分散体系；
[0014]②
、
在上述纤维素水分散体系中加入柠檬酸，室温下搅拌，得到柠檬酸与纤维素的混合分散体系；
[0015]③
、
将柠檬酸与纤维素的混合分散体系转移到聚四氟乙烯内衬的反应釜中，密封后，进行酯化反应，得到酯化粗产品；
[0016]④
、
依次使用去离子水和无水乙醇对酯化粗产品进行洗涤，再真空干燥，研磨，得到柠檬酸改性纤维素酯；
[0017]三
、
制备柠檬酸纤维素酯保水缓释肥：
[0018]①
、
在柠檬酸改性纤维素酯中加入氢氧化钠和尿素的混合水溶液，室温下搅拌，得到混合溶液Ⅰ；
[0019]②
、
将混合溶液Ⅰ放入冰箱中冷冻；
[0020]③
、
将冷冻后的混合溶液Ⅰ进行解冻，并在室温下搅拌，然后加入环氧氯丙烷，搅拌均匀，得到混合溶液Ⅱ；
[0021]④
、
在混合溶液Ⅱ中加入磷酸盐，搅拌，得到混合溶液Ⅲ；
[0022]⑤
、
将混合溶液Ⅲ倒入模具中进行交联，交联完成后，放入烘箱中进行干燥，得到改性玉米秸秆纤维素凝胶缓释肥
。
[0023]本专利技术的原理及优点：
[0024]一
、
本专利技术使用纤维素来自废弃玉米秸秆，进行提取后获得的，可以提高玉米秸秆的利用率，减少玉米秸秆的浪费，实现资源的综合利用；
[0025]二
、
本专利技术利用玉米秸秆纤维素制备柠檬酸改性纤维素凝胶，利用水热法制备，不需要复杂的仪器和操作流程，为其可以大量制备提供的基础条件，同时改性纤维素凝胶大大提高了吸水能力，使得其在保水缓释中起到关键的作用；
[0026]三
、
制备柠檬酸纤维素酯保水缓释肥；本专利技术中的改性玉米秸秆纤维素凝胶缓释肥，在凝胶的空隙中添加肥料，并随着水的流失而进行释放，能够延长尿素释放时间，改善尿素利用率低对环境的污染和资源浪费，并且改性纤维素在自然环境中经过一段时间会进行降解，不会对环境造成影响
。
本专利技术可以获得一种改性玉米秸秆纤维素凝胶缓释肥
。
附图说明
[0027]图1为红外光谱图，图中
(a)
为实施例一步骤一获得的玉米秸秆纤维素的红外光谱，图中
(b)
为实施例一步骤二获得的柠檬酸改性纤维素酯的红外谱图；
[0028]图2为溶胀图，图中
(1)
为实施例六制备的玉米秸秆纤维素凝胶的溶胀，图中
(2)
为实施例七制备的改性玉米秸秆纤维素凝胶的溶胀；
[0029]图3为尿素在水中的释放曲线，图中
(a)
为普通尿素在水中释放曲线，图中
(b)
为实施例一制备的改性玉米秸秆纤维素凝胶缓释肥在水中释放曲线；
[0030]图4为尿素在土壤中的释放曲线，图中
(a)
为普通尿素在土壤中的释放曲线，图中
(b)
为实施例一制备的改性玉米秸秆纤维素凝胶缓释肥在土壤中释放曲线；
[0031]图5为对照组
、
施用肥料后不同时期植物株高图，图中
(b)
为施用实施例一制备的改性玉米秸秆纤维素凝胶缓释肥的株高，
(a)
为施用普通尿素对照组的株高
。
具体实施方式
[0032]具体实施方式一：本实施方式一种改性玉米秸秆纤维素凝胶缓释肥的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
[0033]一
、
玉米秸秆提取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种改性玉米秸秆纤维素凝胶缓释肥的制备方法，其特征在于该制备方法具体是按以下步骤完成的：一
、
玉米秸秆提取纤维素：
①
、
将断切的玉米秸秆进行干燥，去除玉米秸秆中的水分，得到干燥后的玉米秸秆；
②
、
将干燥后的玉米秸秆进行粉碎，得到粉碎后的玉米秸秆粉末；
③
、
将粉碎后的玉米秸秆粉末与氢氧化钠溶液混合，在水浴中反应，待溶液冷却后，将混合溶液进行水洗抽滤，得到去除半纤维素后的秸秆固体；
④
、
将秸秆固体与冰醋酸和亚氯酸钠混合溶液进行混合，在水浴中反应，待溶液冷却后，进行水洗抽滤，干燥，得到纤维素粉末；二
、
柠檬酸改性纤维素酯：
①
、
将纤维素粉末加入到蒸馏水中，室温下搅拌，得到纤维素水分散体系；
②
、
在上述纤维素水分散体系中加入柠檬酸，室温下搅拌，得到柠檬酸与纤维素的混合分散体系；
③
、
将柠檬酸与纤维素的混合分散体系转移到聚四氟乙烯内衬的反应釜中，密封后，进行酯化反应，得到酯化粗产品；
④
、
依次使用去离子水和无水乙醇对酯化粗产品进行洗涤，再真空干燥，研磨，得到柠檬酸改性纤维素酯；三
、
制备柠檬酸纤维素酯保水缓释肥：
①
、
在柠檬酸改性纤维素酯中加入氢氧化钠和尿素的混合水溶液，室温下搅拌，得到混合溶液Ⅰ；
②
、
将混合溶液Ⅰ放入冰箱中冷冻；
③
、
将冷冻后的混合溶液Ⅰ进行解冻，并在室温下搅拌，然后加入环氧氯丙烷，搅拌均匀，得到混合溶液Ⅱ；
④
、
在混合溶液Ⅱ中加入磷酸盐，搅拌，得到混合溶液Ⅲ；
⑤
、
将混合溶液Ⅲ倒入模具中进行交联，交联完成后，放入烘箱中进行干燥，得到改性玉米秸秆纤维素凝胶缓释肥
。2.
根据权利要求1所述的一种改性玉米秸秆纤维素凝胶缓释肥的制备方法，其特征在于步骤一
①
中将断切的玉米秸秆放入
60℃
～
80℃
的烘箱中干燥
20h
～
24h
，去除玉米秸秆中的水分，得到干燥后的玉米秸秆
。3.
根据权利要求1所述的一种改性玉米秸秆纤维素凝胶缓释肥的制备方法，其特征在于步骤一
③
中在水浴中反应的时间为
1h
～
2h
，在水浴中反应的温度为
60℃
～
70℃
；步骤一
③
中所述的氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量与去离子水的体积比为
(4.5g
～
22.5g):(50mL
～
250mL)
；步骤一
③
中所述的玉米秸秆粉末的质量与氢氧化钠溶液的体积比为
(1g
～
5g):(20mL
～
100mL)。4.
根据权利要求1所述的一种改性玉米秸秆纤维素凝胶缓释肥的制备方法，其特征在于步骤一
④
中所述的冰醋酸和亚氯酸钠混合溶液中亚氯酸钠
、
冰醋酸与水的质量体积比为
(0.55g
～
2.75g):(5mL
～
25mL):(50mL
～
250mL)
；步骤一
④
中所述的秸秆固体的质量与冰醋酸和亚氯酸钠混合溶液的体积比为
(1g
～
5g):(20mL
～
100mL)。5.
根据权利要求1所述的一种改性玉米秸秆纤维素凝胶缓释肥的制备方法，其特征在
于步骤一
④
中在水浴中反应的时间为
1h
～
2h
，在水浴中反应的温度为
70℃
～
80℃
；步骤一...

【专利技术属性】
技术研发人员：董国华，谭笑笑，吕君，张文治，张转芳，赵明，时志春，王鹏，吕启航，
申请(专利权)人：齐齐哈尔大学，
类型：发明
国别省市：