一种叶面硅肥的制备方法及其使用方法技术

本发明专利技术属于环保领域，公开了一种叶面硅肥的制备方法，它是以偏硅酸为原料制备高浓度、高纯度纳米二氧化硅溶胶的方法，其主要通过对活性硅溶液制的碱性和酸性粗硅溶胶，然后通过重金属螯合技术、渗析工艺去除对于农作物有害的重金属和钠离子，获得高浓度、高纯度的纳米二氧化硅溶胶。本发明专利技术制得的二氧化硅溶胶重金属含量大大降低，且含盐量小，对于蔬菜、水稻的重金属污染具有显著抑制作用；发明专利技术制备工艺简便、生产成本较低、生产周期较短，产品性能优越，粒径小，稳定性强，易于储存和施用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环保领域，涉及一种叶面硅肥的制备方法。
技术介绍
二氧化硅溶胶一经发现就引起关注，纳米二氧化硅作为一种新兴的材料，它已经 在宇航技术、电子、冶金、化学、生物和医学等领域广泛应用。而利用环境材料与生物纳米材 料提高农作物抗病能力、抗逆性及其病虫害防治上的研究，正在形成独特的研究领域；并尝 试在农业环境保护与植物保护上直接应用。近年来研究表明，硅可以提高植物对重金属毒 害的抗性，利用方便且廉价，已引起人们的高度重视。施硅可明显缓解水稻重金属毒害，在 镉污染土壤上施用富含硅的高炉渣对水稻的生物学产量和稻米产量并无显著影响，但稻米 中镉的含量显著下降。硅作为植物有益元素可以缓解植物铝毒在高粱、大麦和大豆等作物 上也已得到证实。而将稀土掺杂纳米二氧化硅直接喷施于农作物叶面，来提高农作物抗重 金属性能、减少对重金属的吸收提高农产品品质还是一个全新的应用领域。然而，目前市场上的硅溶胶主要针对建筑、电子、冶金、化学等领域，因此主要 注重硅溶胶的粒径、年度、透光性能等指标，而对于其杂质尤其是重金属的含量没有引 起足够重视，而硅溶胶一旦要应用到农作物及绿色食品领域，其杂质尤其是重金属含量 就需要严格控制，以免造成二次污染。目前报道的多个硅溶胶专利，如CN96100907. 1、 CN200410014611. 8.CN200410077963. 8 和 CN200410091123. 7 等，虽然从不同方法上改进了 硅溶胶的制备工艺，但是通过这些现有的方法所制备得到的硅溶胶，其重金属的含量仍较 尚o尽管在化工领域已有一些去除重金属的方法，如去除水中、有机化合物中、硅酸盐 中重金属的方法。但是在硅溶胶中，由于重金属自身易于碱性条件下形成沉淀，因此分离重 金属离子就存在较大难度。目前还没有很好的方法纯化含有重金属的二氧化硅溶胶。采用 何种方法来有效降低硅溶胶中的重金属含量，仍是一个未被解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高浓度、高纯度的叶面硅肥的 制备方法。本专利技术的另一个目的在于提供通过该方法制备所得的叶面硅肥，其重金属含量甚 微。本专利技术的又一个目的在于提供该叶面硅肥的使用方法。本专利技术上述目的通过以下技术方案予以实现本专利技术所涉及到的偏硅酸为原料制备的高浓度、高纯度纳米二氧化硅溶胶，其主 要通过对活性硅溶液制的碱性和酸性粗硅溶胶，然后通过重金属螯合技术、渗析工艺去除 对于农作物有害的重金属和钠离子，获得的纳米二氧化硅溶胶，即为高浓度高纯度叶面硅 肥。通过不同的具体操作方法，本专利技术可以制备出高浓度高纯度的碱性二氧化硅溶 胶、或高浓度高纯度的酸性二氧化硅溶胶。通过以下方法，可以获得高浓度高纯度的碱性二氧化硅溶胶(1)以偏硅酸为原料，加入碱溶液，加热制成高浓度偏硅酸盐溶液，再进行酸化处 理得到pH值在2 4之间的活性硅酸溶液；(2)将上述活性硅酸溶液滴加到浓度0. 1 5M的碱溶液中混合，溶液直到pH为 8 11，在30°C 90°C下搅拌反应，获得高浓度碱性二氧化硅溶胶；(3)在上述高浓度碱性二氧化硅溶胶中加入人工螯合剂或天然螯合剂，其加入量 超过其与重金属螯合反应所需量的120% ；30 60°C加热搅拌反应，再进行2次以上渗析， 直至无显著量重金属离子(小于0. 05mg/kg)检出为止，获得高浓度高纯度碱性硅溶胶。通过以下方法，可以获得高浓度高纯度的酸性二氧化硅溶胶(1)以偏硅酸为原料，加入碱溶液，加热制成高浓度偏硅酸盐溶液，再进行酸化处 理得到pH值在2 4之间的活性硅酸溶液；(2)将上述活性硅酸溶液滴加到碱溶液中混合，溶液直到pH为8 11，在30°C 90°C下搅拌反应2 24小时，获得高浓度碱性二氧化硅溶胶后，进一步进行离子交换处理， 再加入酸溶液进行酸化，得到pH介于2 4之间的酸性二氧化硅溶胶。(3)将上述酸性二氧化硅溶胶进行2次以上渗析，直至无显著量重金属离子检出 为止，获得高浓度高纯度酸性硅溶胶。具体可以通过以下的操作方法获得高浓度高纯度碱性硅溶胶和高浓度高纯度酸 性硅溶胶1.高浓度二氧化硅粗溶胶的制备1.1活性硅酸的制备选取偏硅酸作为原料，加入浓度为1M以上碱溶液并50°C以上加热超过5小时即可 溶解形成硅酸盐溶液，盐配成浓度为5%至饱和的溶液，以确保制得高浓度溶胶；所获得的 前驱溶液要进行酸化处理，以制得活性硅酸溶液。首先采用阳离子交换树脂，直接将硅酸盐 溶液通过多级树脂交换柱进行过滤，同时加入少量酸溶液进行酸化，即可得到pH值在2 4之间的活性硅酸溶液。1. 2碱性硅溶胶的制备配制浓度为0. 1 5M的碱溶液，在剧烈搅拌情况下逐滴加入步骤1. 1中获得的活 性硅酸溶液，直至PH达到8 11之间时，停止滴加，然后不断搅拌条件下采用水浴加热到 30°C 90°C，维持2 24小时，即可得到一种稳定透明的高浓度碱性二氧化硅溶胶。1. 3酸性硅溶胶的制备采用阳离子交换树脂对步骤1. 2制备的碱性二氧化硅溶胶进行离子交换处理，然 后滴加少量酸溶液进行酸化，即可得到pH介于2 4之间的酸性二氧化硅溶胶。上述步骤中所采用的酸溶液，可以是无机酸主要是硫酸、盐酸、硝酸、磷酸溶液等， 或有机酸如甲酸、乙酸、草酸溶液等；所采用的碱溶液可为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水溶液寸。2. 二氧化硅粗溶胶的纯化2. 1碱性硅溶胶的纯化针对步骤1. 2制备的碱性二氧化硅溶胶可能残留的部分重金属，加入比重金属总 量过量20%以上的螯合剂，包括人工螯合剂和天然螯合剂(人工螯合剂可以为乙二胺四乙 酸(EDTA)、羟乙基替乙二胺三乙酸(HEDTA)、二乙基三胺五乙酸(DTPA)、乙二醇双四乙酸 (EGTA)、氨基三乙酸(NTA)、乙二胺二乙酸(EDDHA)、环己烷二胺四乙酸(⑶TA)等；天然螯合 剂可以为柠檬酸、苹果酸、丙二酸、乙酸组氨酸等)，加入螯合剂后充分搅拌，并40度以下加 热30分钟以上，即可将残留重金属螯合，然后采用渗析的方法将残留金属离子及其螯合物 进行2次以上渗析，直至无显著量重金属离子检出为止。即可获得不含重金属、适宜于农作 物叶面喷施的高浓度高纯度碱性硅溶胶。2. 2酸性硅溶胶的纯化针对步骤1.3制备的碱性二氧化硅溶胶可能残留的部分重金属，由于此pH下重金 属都以离子形式存在，直接采用渗析的方法将残留金属离子进行2次以上渗析，直至无显 著量重金属离子检出为止。即可获得不含重金属、适宜于农作物叶面喷施的高浓度高纯度 酸性硅溶胶。通过上述这些方法制得的叶面硅肥，二氧化硅溶胶的各种重金属含量为0. 05mg/ kg以下，钠含量为120mg/kg以下。其使用方法方便，先将该高浓度高纯度叶面硅肥用水稀 释20 2000倍得到稀释液，每亩农作物喷施稀释液4 400kg。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果(1)通过本专利技术方法所制得的硅溶胶，固含量一般高于10%，且重金属含量远远 小于现有硅溶胶，且含盐量小，不会造成二次污染；溶胶胶体粒径小，一般小于lOnm，且粒 径单一，比表面积大，透光性好。(2)通过本专利技术方法所制得的硅溶胶成中性且稳定性好，浓度高，均一透亮，长期 放置或用水稀释后不会出现絮状沉淀，比表面积也不会出现明显下降。(3)本专利技术的制备过程在较低的温度和常压下进行，条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种叶面硅肥的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（１）以偏硅酸为原料，加入碱溶液，加热制成高浓度偏硅酸盐溶液，再进行酸化处理得到ｐＨ值在２～４之间的活性硅酸溶液；（２）将上述活性硅酸溶液滴加到浓度０．１～５Ｍ的碱溶液中混合，溶液直到ｐＨ为８～１１，在３０℃～９０℃下搅拌反应，获得高浓度碱性二氧化硅溶胶；（３）在上述高浓度碱性二氧化硅溶胶中加入人工螯合剂或天然螯合剂，其加入量超过其与重金属螯合反应所需量的１２０％；３０～６０℃以下加热搅拌反应，再进行２次以上渗析，获得叶面硅肥。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李晴，刘同旭，刘传平，李芳柏，
申请(专利权)人：广东省生态环境与土壤研究所，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]