【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及肥料生产，尤其涉及基于生物炭的缓释肥及其制备方法。
技术介绍
1、生物炭具有高碳含量和多孔性特点，能够在土壤中改良土壤质地，增加土壤肥力，改善土壤的物理、化学性质和微生物活性，从而提高作物产量和品质，增强作物的抗逆性。此外，生物炭还可以作为肥料的缓释载体，提高肥料利用效率，减少环境污染。
2、如公开号为“cn117510276a”的中国专利，其公开了一种“基于生物炭的缓释肥及其制备方法”，其技术方案为：“其包括重量比为2:8的缓释材料和农用肥料；其中，缓释材料包括等重量的凹凸棒土、生物炭，凹凸棒土包括经过了热改性预处理的第一凹凸棒土，酸改性预处理的第二凹凸棒土，依次经过热改性、酸改性预处理的第三凹凸棒土；所用生物炭包括了酸改性预处理的第一生物炭，磷改性预处理的第二生物炭，依次经过酸改性、磷改性预处理的第三生物炭。本专利技术通过将凹凸棒土-生物炭复合物的缓释材料与农用肥复配得到缓释性能好、负载量高的新型-生物炭基缓释肥，可提高肥料利用率，提高土壤养分，进而达到缩短农作物生长发育期，提高农作物产量的有益效果”。
3、在现有技术中，生物炭缓释肥因工艺粗糙导致缓释效率低，上述方案虽通过改性提升吸附性，却未能兼顾微生物活性保护与动态释肥需求。
技术实现思路
1、针对以上缺陷，本专利技术的目的是提供基于生物炭的缓释肥及其制备方法，旨在解决现有技术中生物炭缓释肥未能兼顾微生物活性保护与动态释肥的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术
3、基于生物炭的缓释肥，包括由内向外依次设置的核芯、载体层、生物层以及保护层，按质量份数计，所述核芯由40-65份大量元素，10-35份微量元素，5-20份硝化抑制剂组成；所述载体层由30-42份石墨烯量子点改性生物炭粉，18-28份壳聚糖，6-12份甘油，10-16份环糊精接枝淀粉组成；所述生物层由35-40份复合微生物菌剂，12-20份磁性fe3o4@腐殖酸纳米颗粒，10-15份海藻酸寡糖，8-12份硅藻土组成；所述保护层由18-25份聚乳酸-聚己内酯嵌段共聚物，25-28份丙酮，15-22份木质素磺酸钙，5-10份动态共价交联剂，3-5份明胶，6-10份纳米纤维素以及8-10份防结块剂组成。
4、其中，所述大量元素由氮肥、钾肥、磷肥组成，氮肥为尿素，钾肥为硫酸钾，磷肥为磷酸氢钙；按质量份数计，所述氮肥为25-45份，所述磷肥为20-35份，所述钾肥为12-20份。
5、其中，按质量份数计，所述微量元素由10-20份氯化锌、10-20份硫酸镁、10-20份硫酸亚铁、10-15份硝酸钙、4-5份氧化锰以及15-20份草木灰组成。
6、其中，按质量份数计，所述硝化抑制剂由85-90份dmpp、5-8份硫代磷酸三苯酯与5-7份环糊精包埋肌醇肽混合组成。
7、其中，按质量份数计，所述防结块剂由20-30份硅藻土，10-20份硅铝酸钠，10-15份二氧化硅以及30-35份去离子水组成。
8、其中，一种基于生物炭缓释肥的制备方法，包括如下步骤：
9、步骤一，制备核芯；
10、将尿素、硫酸钾、磷酸氢钙置于熔融槽中，加热至160-180℃熔融；加入破碎至100目的微量元素及硝化抑制剂，搅拌速率300 rpm，混合时间30分钟；采用双螺杆挤压造粒机造粒，核芯粒径为0.8-2.5 mm，烘干温度80℃，烘干时间1.5-3h；
11、步骤二，喷涂载体层；
12、将石墨烯量子点改性生物炭粉、壳聚糖、甘油及环糊精接枝淀粉超声波分散形成胶体溶液，采用电喷雾法在核芯表面形成多孔载体层，喷涂温度50-60℃，喷涂压力5-8mpa；
13、步骤三，喷涂生物层；
14、将海藻酸寡糖、硅藻土去离子水配比为浆料，将复合微生物菌剂与磁性fe3o4@腐殖酸纳米颗粒通过磁场定向组装于载体层表面，然后喷涂浆料，喷涂完成后低温干燥，喷涂温度为25-35℃，喷涂压力2-3mpa，低温干燥温度为20-25℃；
15、步骤四，喷涂保护层；
16、聚乳酸-聚己内酯嵌段共聚物溶于丙酮，与动态共价交联剂溶液按体积比3:1混合，雾化喷涂至生物层，喷涂压力4-5 mpa，喷涂温度25-35℃，形成厚度20-30μm的自修复膜层，最后喷洒防结块剂，低温干燥完成后制得肥料成品，低温干燥温度为20-25℃。
17、其中，步骤二中，石墨烯量子点改性生物炭粉的制备方法为：将比表面积为350-450m2/g的生物炭浸渍于石墨烯量子点分散液中，所述石墨烯量子点分散液的浓度为0.8-1.5mg/ml，超声处理1-2h，烘干后获得改性生物炭。
18、其中，在步骤二中，电喷雾的工作电压为17-19 kv，喷嘴直径为0.3 -0.4mm，载气流速为0.35-0.6 l/min，形成多孔载体层的孔隙率≥60%。
19、其中，在步骤三中，将fecl2·4h2o与fecl3·6h2o按照摩尔比1:2溶于去离子水，然后加入腐殖酸，获得粒径为50-100 nm的磁性fe3o4@腐殖酸纳米颗粒；在78-82℃下滴加氨水至ph为9.5-10，磁分离后洗涤干燥，随后采用频率50 hz，强度0.5 t的交变磁场，使磁性fe3o4@腐殖酸纳米颗粒均匀分布于载体层表面；浆料的固含量为12-16%，饱和磁化强度≥45emu/g。
20、其中，所述动态共价交联剂的制备方法为：由分子量为2000da的苯甲醛封端peg与取代度≥80%的酰肼化壳聚糖按1:1.5摩尔比混合，随后添加ph为4.8-5.2的缓冲液，反应后得到具有可逆酰腙键的动态共价交联剂。
21、采用了上述技术方案后，本专利技术的有益效果是：
22、一是缓释肥料由核芯、载体层、生物层以及保护层构成，这极大地减缓了肥效释放速度。二是载体层创新性的引入石墨烯量子点改性生物炭，显著增强载体层的吸附性，并且载体层中包含营养物质，可以为前期生物菌孵化、繁殖提供营养物质。三是生物层添加新型耐盐碱菌株及磁性纳米腐殖酸复合物，提升微生物活性与养分缓释协同效应。四是保护层采用基于聚乳酸-聚己内酯（pla-pcl）嵌段共聚物与动态共价网络交联剂，赋予其自修复特性。本专利技术通过多层级协同作用，不仅显著提高肥料利用效率与作物适应性（增产率23-27%），还具备土壤修复（有机质增幅18-21%）与抗逆功能（盐碱地ph降低0.6-0.9），为现代农业可持续发展提供了创新解决方案。
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1.基于生物炭的缓释肥，其特征在于，包括由内向外依次设置的核芯、载体层、生物层以及保护层，按质量份数计，所述核芯由40-65份大量元素，10-35份微量元素，5-20份硝化抑制剂组成；所述载体层由30-42份石墨烯量子点改性生物炭粉，18-28份壳聚糖，6-12份甘油，10-16份环糊精接枝淀粉组成；所述生物层由35-40份复合微生物菌剂，12-20份磁性Fe3O4@腐殖酸纳米颗粒，10-15份海藻酸寡糖，8-12份硅藻土组成；所述保护层由18-25份聚乳酸-聚己内酯嵌段共聚物，25-28份丙酮，15-22份木质素磺酸钙，5-10份动态共价交联剂，3-5份明胶，6-10份纳米纤维素以及8-10份防结块剂组成。
2.根据权利要求1所述基于生物炭的缓释肥，其特征在于，所述大量元素由氮肥、钾肥、磷肥组成，氮肥为尿素，钾肥为硫酸钾，磷肥为磷酸氢钙；按质量份数计，所述氮肥为25-45份，所述磷肥为20-35份，所述钾肥为12-20份。
3.根据权利要求1所述基于生物炭的缓释肥，其特征在于，按质量份数计，所述微量元素由10-20份氯化锌、10-20份硫酸镁、10-20
4.根据权利要求1所述基于生物炭的缓释肥，其特征在于，按质量份数计，所述硝化抑制剂由85-90份DMPP、5-8份硫代磷酸三苯酯与5-7份环糊精包埋肌醇肽混合组成。
5.根据权利要求1所述基于生物炭的缓释肥，其特征在于，按质量份数计，所述防结块剂由20-30份硅藻土，10-20份硅铝酸钠，10-15份二氧化硅以及30-35份去离子水组成。
6.一种如权利要求1所述的基于生物炭缓释肥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述基于生物炭缓释肥的制备方法，其特征在于，步骤二中，石墨烯量子点改性生物炭粉的制备方法为：将比表面积为350-450m2/g的生物炭浸渍于石墨烯量子点分散液中，所述石墨烯量子点分散液的浓度为0.8-1.5mg/ml，超声处理1-2h，烘干后获得改性生物炭。
8.根据权利要求6所述基于生物炭缓释肥的制备方法，其特征在于，在步骤二中，电喷雾的工作电压为17-19 kV，喷嘴直径为0.3 -0.4mm，载气流速为0.35-0.6 L/min，形成多孔载体层的孔隙率≥60%。
9.根据权利要求6所述基于生物炭缓释肥的制备方法，其特征在于，在步骤三中，将FeCl2·4H2O与FeCl3·6H2O按照摩尔比1:2溶于去离子水，然后加入腐殖酸，获得粒径为50-100 nm的磁性Fe3O4@腐殖酸纳米颗粒；在78-82℃下滴加氨水至pH为9.5-10，磁分离后洗涤干燥，随后采用频率50 Hz，强度0.5 T的交变磁场，使磁性Fe3O4@腐殖酸纳米颗粒均匀分布于载体层表面；浆料的固含量为12-16%，饱和磁化强度≥45 emu/g。
10.根据权利要求6所述基于生物炭缓释肥的制备方法，其特征在于，所述动态共价交联剂的制备方法为：由分子量为2000Da的苯甲醛封端PEG与取代度≥80%的酰肼化壳聚糖按1:1.5摩尔比混合，随后添加pH为4.8-5.2的缓冲液，反应后得到具有可逆酰腙键的动态共价交联剂。
...【技术特征摘要】
1.基于生物炭的缓释肥，其特征在于，包括由内向外依次设置的核芯、载体层、生物层以及保护层，按质量份数计，所述核芯由40-65份大量元素，10-35份微量元素，5-20份硝化抑制剂组成；所述载体层由30-42份石墨烯量子点改性生物炭粉，18-28份壳聚糖，6-12份甘油，10-16份环糊精接枝淀粉组成；所述生物层由35-40份复合微生物菌剂，12-20份磁性fe3o4@腐殖酸纳米颗粒，10-15份海藻酸寡糖，8-12份硅藻土组成；所述保护层由18-25份聚乳酸-聚己内酯嵌段共聚物，25-28份丙酮，15-22份木质素磺酸钙，5-10份动态共价交联剂，3-5份明胶，6-10份纳米纤维素以及8-10份防结块剂组成。
2.根据权利要求1所述基于生物炭的缓释肥，其特征在于，所述大量元素由氮肥、钾肥、磷肥组成，氮肥为尿素，钾肥为硫酸钾，磷肥为磷酸氢钙；按质量份数计，所述氮肥为25-45份，所述磷肥为20-35份，所述钾肥为12-20份。
3.根据权利要求1所述基于生物炭的缓释肥，其特征在于，按质量份数计，所述微量元素由10-20份氯化锌、10-20份硫酸镁、10-20份硫酸亚铁、10-15份硝酸钙、4-5份氧化锰以及15-20份草木灰组成。
4.根据权利要求1所述基于生物炭的缓释肥，其特征在于，按质量份数计，所述硝化抑制剂由85-90份dmpp、5-8份硫代磷酸三苯酯与5-7份环糊精包埋肌醇肽混合组成。
5.根据权利要求1所述基于生物炭的缓释肥，其特征在于，按质量份数计，所述防结块剂由20-30份硅藻土，10-20份硅铝酸钠，10-15份二氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵永雷，刘慧敏，王领弟，
申请(专利权)人：滋育源山东生态科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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