一种纳米有机碳肥及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及肥料技术领域，具体涉及一种纳米有机碳肥及其制备方法。
【背景技术】
[0002]植物营养学理论指出，碳是植物营养中的大量元素，碳在植物体内的含量平均为45%左右，远超大中微量元素之和的数倍之多。施用化肥需要考虑各养分元素之间的平衡，这也是测土配方施肥的目标。但是，在氮磷钾施肥量大幅度增加的情况下，却没有考虑对碳元素的补充，使“碳短板”更为尖锐，平衡施肥的实际效果大打折扣。若通过施肥补碳，调整及优化植物营养平衡而消除“碳饥饿”，可以预计，现有平衡施肥的增产潜力将得到进一步大幅度提高。植物营养平衡中的碳平衡不仅是一个重大的植物营养理论问题，同时也为肥料新产品开发提供了一个新的技术制高点。因此，开发一种在满足氮磷钾需求的同时满足碳元素的供给，实现植物营养平衡中的碳平衡的有机碳肥显得尤为重要。
[0003]公开号为CN103755481A的中国发明专利申请公开了一种纳米碳有机肥料，其主要通过生物菌种发酵的方法得到有机肥料，其中的纳米碳是原料直接加入体系中，不是反应产物，该方法的制备工艺十分繁锁，难度高，时间长，并不适合在工业上推广应用。
[0004]当前，农业、工业废弃物大量被丢弃，利用这些废弃物制备生产肥料是可持续发展的重要途径。目前，已经出现利用酒精废弃液生产活性腐殖酸的技术，主要是通过沉降、氧化、添加各种有益元素等工艺得到肥料。也有利用高浓度有机废水生产高活性的液体肥料，废水主要是酒精废水、味精废水、酵母废水、造纸废水或垃圾废液，通过旋转搅拌与氨水反应得到有利于作物吸收利用的黄腐植酸。也有利用硝酸和双氧水氧化废水中的有机物使得有机分子化学键断裂得到有机物的。
[0005]以上分解废水制得可利用的有机物的方法均为化学试剂法，单纯地使用化学试剂的方法若反应不够则产生的有机物是大分子有机物，未能够达到纳米级别，如果反应过度则有机物可能被过度氧化为二氧化碳而挥发。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种纳米有机碳肥，其以有机废弃物为原料，通过酸消解和微波消解的共同作用，获得容易被作物吸收利用的纳米级有机碳，能够供给作物碳元素，平衡作物中碳含量，同时引入纳米增效剂及石粉增强大量元素氮磷钾的吸收利用。
[0007]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0008]—种纳米有机碳肥，其按质量百分数计包括以下组分:氮元素原料10?30%、磷元素原料8?30%、钾元素原料5?25%、纳米增效剂0.1?15%、纳米有机碳1?15%和辅料，所述辅料为石粉。
[0009]所述纳米有机碳肥的制备方法包括以下步骤:以有机废弃物为原料，加入酸进行消解反应，消解反应在微波照射的密闭反应釜中进行，消解后得到纳米有机碳溶液，再加入氮元素原料、磷元素原料、钾元素原料、纳米增效剂和石粉，制得纳米有机碳肥。
[0010]优选地，所述氮元素原料为尿素、硝酸铵、硝酸铵磷或硫酸铵中的一种或两种以上混合，所述磷元素原料为磷酸一铵或磷酸二铵或两种混合，所述钾元素原料为硫酸钾、硫酸钾镁或氯化钾中的一种或两种以上混合。
[0011]优选地，所述纳米增效剂为纳米二氧化娃、纳米娃藻土、纳米膨润土、纳米碳酸I丐中的一种或两种以上混合。
[0012]优选地，有机废弃物与酸溶液的体积量比为(10?1):1，酸溶液的质量浓度为0.2?12%，微波频率为300MHz?300GHz。
[0013]优选地，所述有机废弃物为有机废水或者糖蜜。
[0014]优选地，消解后的纳米有机碳溶液用滤纸过滤。滤纸优选用孔径为0.20?0.Sum
的滤纸。
[0015]为实现上述技术目的，本发明提供了如下技术方案:
[0016]—种纳米有机碳肥，原料包括以下组分:氮元素原料10?30%、磷元素原料8?30%、钾元素原料5?25%、纳米增效剂0.1?15%、纳米有机碳溶液1?15%和辅料，原料组分质量百分数总和为100%，所述辅料为石粉。
[0017]优选的，所述氮元素原料为尿素、硝酸铵、硝酸铵磷或硫酸铵中的一种或两种以上混合，所述磷元素原料为磷酸一铵或磷酸二铵或两种混合，所述钾元素原料为硫酸钾、硫酸钾镁或氯化钾中的一种或两种以上混合。
[0018]优选的，所述纳米增效剂为纳米二氧化娃、纳米娃藻土、纳米膨润土、纳米碳酸I丐中的一种或两种以上混合。
[0019]优选的，有机废弃物与酸液的质量比为(10?1):1，酸溶液的质量浓度为0.2?12%,微波频率为300MHz?300GHz。
[0020]优选的，所述有机废弃物为有机废水。
[0021]优选的，消解后的纳米有机碳溶液用滤纸过滤。
[0022]本发明所述的纳米有机碳，是指有机含碳小分子的重量百分比占5-85%，其中有机含碳小分子是指分子量小于1000，可以包含烷烃类、脂肪类、糖类、酸类、醛类等成分，该有机碳肥可以通过含有机碳的高分子物质经过处理得到，有机碳的高分子混合物包含腐殖酸类、生产酒精废水、生产酵母废水、生产氨基酸废水等有机废水，处理方式可以为酸消解、微波消解、微生物发酵、碱解、光解、酶解等，该有机碳肥的形态可以为液体和固体，有机碳在使用过程中可以稀释或者浓缩以达到肥料产品所需的功能。
[0023]优选地，本发明使用如下方法制备的有机碳与其他成分组合形成所述纳米有机碳月巴，包括如下步骤:以有机废弃物为原料，加入酸进行消解反应，消解反应在微波照射的密闭反应釜中进行，消解后得到纳米有机碳溶液，再加入氮元素原料、磷元素原料、钾元素原料、纳米增效剂和石粉，制得纳米有机碳肥，所述微波频率为300MHz?300GHz。
[0024]优选的，有机废弃物与酸液的质量比为(10?1):1，酸溶液的质量浓度为0.2?12%。
[0025]优选的，所述有机废弃物为有机废水或者糖蜜，消解后的纳米有机碳溶液用滤纸过滤。
[0026]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0027]1、本发明利用微波消解的优点，在酸用量少的情况下能够高效地处理有机废水，生产纳米有机碳做为肥料的碳源，碳源是小分子有机化合物，容易被作物吸收利用，变废为宝，在此基础上引入了氮磷钾，并添加纳米增效剂促进氮磷钾元素原料的吸收利用，满足了植物对氮磷钾元素原料的需求，又能供给碳元素、满足碳平衡。
[0028]2、本发明引入的纳米增效剂的表面积大、表面活性原子多，不饱和的原子具有很大的结合能，对氮磷钾的吸附能力增强，在提高肥料利用率的同时有利于减少施肥的次数及用量，节省劳动力。
[0029]3、本发明利用废弃物加工成纳米有机碳肥，废物的资源化利用，节能减排保护环境，提高碳及其他中微量元素，满足作物的生长需要，收获高品质的农产品的同时对土壤有很好的修复和改良作用。
【具体实施方式】
[0030]下面通过【具体实施方式】对本发明作进一步详细介绍，以便清楚理解本发明所要保护的技术方案。
[0031]实施例1
[0032]—种纳米有机碳肥，其按质量百分数计包括以下组分:
[0033]等质量尿素、硝酸铵、硝酸铵磷、硫酸铵作为氮元素原料共30kg，
[0034]等质量磷酸一铵、磷酸二铵作为磷元素原料共30kg，
[0035]等质量硫酸钾、硫酸钾镁、氯化钾作为钾元素原料20kg，
[0036]等质量纳米二氧化娃、纳米娃藻土、纳米膨润土、纳米碳酸妈作为纳米增效剂14kg,
[0037]纳米有机碳5kg,
[0038]其余为石粉1kg。
[0039]制备方法:
[0040]以糖蜜为原料，加入酸进行消解反应，消解反应在微波照射的密闭反应釜中进行，消解后得到纳米有机碳溶液，用孔径为0.Sum的滤纸过滤，最后加入氮元素原料、磷元素原料、钾元素原料、纳米增效剂和石粉，制得纳米有机碳肥。有机废水与酸溶液的体积量分别为10L和1L，酸溶液的质量浓度为12%，微波频率为300GHz。
[0041]实施例2
[0042]—种纳米有机碳肥，其按质量百分数计包括以下组分:
[0043]等质量尿素、硝酸铵、硝酸铵磷作为氮元素