一种纳米腐植酸螯合铁肥的生产方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种纳米腐植酸螯合铁肥的生产方法，属于肥料制造技术领域，具体涉及到的是以腐植酸、硫酸亚铁为原料制造纳米腐植酸螯合铁肥的技术方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]铁是植物生长必需的微量元素之一，是植物体内酶的重要组分和活化剂，是形成叶绿素必需的元素，对作物的新陈代谢、生物固氮、光合作用和碳水化合物的形成起着重要作用。近年来，由于农户施肥重大化肥、轻有机肥，重大量元素肥料，轻中微量元素肥料，导致土壤有机质及微量元素缺乏再加上北方石灰性土壤自身碱性反应及氧化作用，使铁形成难溶性化合物而失去活性，导致植物缺铁黄化病、白叶病、黑穗病、腐烂病等连年发生，严重影响作物的产量和品质，更为严重的是影响人体健康，如缺铁营养病、缺铁性贫血病等。合理施用铁肥有助于提高植物性产品的铁含量，改善人类的铁营养。
[0004]铁肥可分为无机铁肥、有机铁肥和生物铁肥三类。硫酸亚铁和硫酸铁是常用的无机铁肥。有机铁肥包括乙二胺四乙酸铁(EDTAFe)、二乙酰三胺五醋酸铁(DTPAFe)JSZSZ二胺三乙酸铁(HEEDTAFe)等铁肥;羟基羧酸盐铁肥如柠檬酸、葡萄糖酸铁等;复合有机铁肥如木质素磺酸铁、铁代聚黄酮类化合物、铁代甲氧苯基丙烷、腐植酸螯合铁肥和氨基酸螯合铁肥等;生物铁肥是一些生物分泌物质包括植物根系分泌物和土壤中微生物分泌物质，它们能提高土壤难溶铁的溶解性，从而提高铁的有效性。
[0005]目前我国市场上销售的铁肥仍以价格低廉的无机铁肥为主。有机铁肥主要制成含铁制剂在销售，如EDDHA、HEETA、EDDHMA类铁肥等，效果虽好，但大都依靠进口，价格极高;而复合有机铁肥成本虽低，但以目前的技术难以达到所需肥效;生物铁肥正在研究，尚未进入商业化生产销售。
[0006]纳米肥料是用纳米材料技术构建、用医药微胶囊技术和化工微乳化技术改性而成的全新肥料，纳米肥料所含的纳米材料具有表面效应和小尺寸效应，有效增强肥料的吸附性能，提高肥料利用率;还可充分吸附结合在植物根系表面，促进植物对养分的吸收，此外，还能改善土壤理化性质，增强土壤蓄肥保肥能力。目前，采用现代超低温、超微粉碎、超滤处理等技术对腐植酸进行纳米改性制备纳米腐植酸已有报道，然而，纳米腐植酸螯合铁肥的生产方法及其作为微量元素肥料用于农业生产还未见报道。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于，提供一种纳米腐植酸螯合铁肥的生产方法，为达到目的，本发明采用以下技术方案:
(I)硝基腐植酸的制备:将腐植酸粉碎至通过80目筛，称取一定质量的腐植酸放入反应釜A中，加入40被%硝酸溶液，腐植酸与硝酸溶液质量比为1: (0.3?0.5)，进行氧化和硝化反应，反应时间为15?30min，反应结束后，过滤，用水将不溶物洗涤至中性； (2)硝基腐植酸溶于碱溶液:将不溶物转移至反应釜B，加入4wt%NaOH溶液，腐植酸与氢氧化钠溶液的质量比为1:10?15，搅拌速度为300?50(^/11^11，搅拌20?401^11;
(3)螯合铁制备及喷雾干燥过程:用lmol/L硫酸溶液调节(2)所得溶液pH为5?6，加入表面活性剂，在超声波作用下高速搅拌，搅拌速度为3000?5000r/min，超声波频率为80kHz，用栗均勾加入10wt%硫酸亚铁溶液，腐植酸与硫酸亚铁的质量比为1.5?5:1，30min加入完毕，反应釜内溶液温度范围为70?100 °C，高速搅拌I?4h，得到含有纳米腐植酸铁的悬浮液;在超声波作用下进行喷雾干燥，超声波频率为80kHz，进风温度为180?200°C，出风温度为80?100°C，得到纳米腐植酸螯合铁粉末。
[0008]所述表面活性剂为:聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯，乙氧基化脂肪酸甲酯磺酸钠，脂肪醇醚硫酸钠，十四烷基苯磺酸钠，十二烷基聚氧乙烯醚中的一种或几种按比例进行复配。
[0009]本发明中表面活性剂的使用量为产品质量的0.2?1.0%。
[0010]本发明中纳米腐植酸螯合铁的铁含量在2?15wt%之间。
[0011 ]本发明工艺技术具有以下优点:
1、本发明找到一种生产纳米腐植酸螯合铁的新方法，利用该工艺生产纳米腐植酸螯合铁并作为微量元素肥料用于农业生产未见报道。
[0012]2、本发明生产的纳米腐植酸螯合铁，由于对腐植酸进行纳米改性，与普通腐植酸碱金属盐相比较，其活性基团和活性位点更充分地裸露在水溶液中，能有效增加腐植酸与亚铁离子的接触频率，螯合性能大大提高。
[0013]3、与普通腐植酸螯合铁肥相比较，本发明生产的纳米腐植酸螯合铁，尺寸小，活性高，可以直接被植物根系吸收，从而提高了肥料利用率;还促进植物体内叶绿素的合成和碳水化合物的运转，刺激植物生长，提高作物产量。
[0014]4、本发明工艺具有生产工艺简单、操作方便、生产成本低的优点。因此本发明在生产工艺和经济上均有较大优势。
[0015]纳米腐植酸螯合铁肥的使用应根据土壤特性、作物对铁的需求、营养元素之间的平衡关系合理地施用。宜作底肥在耕层施用，还可与氮磷钾肥料配合施用。
[0016]土壤条件与铁肥施用:一般将有效铁含量作为诊断土壤供铁能力的主要指标，土壤中有效铁含量小于2.5mg/kg为极低水平，含量2.5mg/kg-4.5mg/kg为低，4.5mg/kg-10mg/kg为中等，10mg/kg-20mg/kg为丰富，大于20mg/kg为很丰富。在缺铁的土壤中施用铁肥，一般作物都有很好的增产效果。
作底肥施用时，纳米腐植酸螯合铁每年施用量为0.75-1.5kg/亩。
【具体实施方式】
[0017]通过以下实例，对本发明的工艺方法进行描述。但是，实例不是对本发明的限制。
[0018]实例I。
[0019](I)硝基腐植酸的制备:将腐植酸粉碎至通过80目筛，称取1kg腐植酸放入反应釜A中，加入3.3kg 40wt%硝酸溶液，进行氧化和硝化反应，反应时间为20min，反应结束后，过滤，用水将不溶物洗涤至中性；
(2)硝基腐植酸溶于碱溶液:将不溶物转移至反应釜B，加入120kg 4wt% NaOH溶液，搅拌速度为350r/min,搅拌25min ；
(3 )螯合铁制备及喷雾干燥过程:用I m ο I / L硫酸溶液调节(2 )所得溶液p H为5，加入17.98聚氧乙稀失水山梨醇单油酸酯，在超声波作用下高速搅拌，搅拌速度为350017/111；[11，超声波频率为80kHz，用栗均匀加入23.89kg 10wt%硫酸亚铁溶液，该溶液由七水硫酸亚铁和水配置而成，30min加入完毕，反应釜内溶液温度范围为75 V，高速搅拌1.5h，得到含有纳米腐植酸铁的悬浮液;在超声波作用下进行喷雾干燥，超声波频率为80kHz，进风温度为1800C，出风温度为85°C，得到7.16kg纳米腐植酸螯合铁粉末，铁含量为5wt%。
[0020]实例2。
[0021 ] (I)硝基腐植酸的制备:将腐植酸粉碎至通过80目筛，称取20kg腐植酸放入反应釜A中，加入7.2kg 40wt%硝酸溶液，进行氧化和硝化反应，反应时间为25min，反应结束后，过滤，用水将不溶物洗涤至中性；
(2)硝基腐植酸溶于碱溶液:将不溶物转移至反应釜B，加入260kg4wt% NaOH溶液，搅拌速度为400r/min,搅拌30min ；
(3)螯合铁制备及喷雾干燥过程:用lmol/L硫酸溶液调节(2)所得溶液pH为5.5，表面活性剂为乙氧基化脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪醇醚硫酸钠、十四烷基苯磺酸钠的混合物，加入量为60.88g，乙氧基化脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪醇醚硫酸钠、十四烷基苯磺酸钠质量比为1:1:1，在超声波作用下高速搅拌，搅拌速度为4000r/min，超声波频率为80kHz，用栗均匀加入72.8kg 10wt%硫酸亚铁溶液，该溶液由一水硫酸亚铁和水配置而成，30min加入完毕，反应釜内溶液温度范围为80°C，高速搅拌2h，得到含有纳米腐植酸铁的悬浮液;在超声波作用下进行喷雾干燥，超声波频率为80kHz，进风温度为190°C，出风温度为100°(:，得到15.221^纳米腐植酸螯合铁粉末，铁含量为8wt%。
[0022]实例3。
[0023](I)硝基腐植酸的制备:将腐植酸粉碎至通过80目筛，称取50kg腐植酸放入反应釜A中，加入22.5kg 40wt%硝酸溶液，进行氧化和硝化反应，反应时间为30min，反应结束后，过滤，用水将不溶物洗涤至中性；
(2)硝基腐植酸溶于碱溶液:将不溶物转移至反应釜B，加入700kg 4wt% NaOH溶液，搅拌速度为450r/min,搅拌35min ；
(3 )螯合铁制备及喷雾干燥过程:用I m ο I / L硫酸溶液调节(2 )所得溶液P H为6，加入261.2g十二烷基聚氧乙烯醚和聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯的混合物，两者质量比为1:2，在超声波作用下高速搅拌，搅拌速度为4500r/min，超声波频率为80kHz，用栗均匀加入281.7kg 10wt%硫酸亚铁溶液，该溶液由七水硫酸亚铁和水配置而成，30min加入完毕，反应釜内溶液温度范围为85°C，高速搅拌3h，得到含有纳米腐植酸铁的悬浮液;在超声波作用下进行喷雾干燥，超声波频率为80kHz，进风温度为190°C，出风温度为90°C，得到43.53kg纳米腐植酸螯合铁粉末，铁含量为15wt%。
【主权项】
1.一种纳米腐植酸螯合铁肥的生产方法，其特征在于其制备步骤为: (1)硝基腐植酸的制备:将腐植酸粉碎至通过80目筛，称取一定质量的腐植酸放入反应釜A中，加入40被%硝酸溶液，腐植酸与硝酸溶液质量比为1: (0.3?0.5)，进行氧化和硝化反应，反应时间为15?30min，反应结束后，过滤，用水将不溶物洗涤至中性； (2)硝基腐植酸溶于碱溶液:将不溶物转移至反应釜B，加入4wt%NaOH溶液，腐植酸与氢氧化钠溶液的质量比为1:10?15，搅拌速度为300?50(^/11^11，搅拌20?401^11; (3)螯合铁制备及喷雾干燥过程:用lmol/L硫酸溶液调节(2)所得溶液pH为5?6，加入表面活性剂，在超声波作用下高速搅拌，搅拌速度为3000?5000r/min，超声波频率为80kHz，用栗均勾加入10wt%硫酸亚铁溶液，腐植酸与硫酸亚铁的质量比为1.5?5:1，30min加入完毕，反应釜内溶液温度范围为70?100 °C，高速搅拌I?4h，得到含有纳米腐植酸铁的悬浮液;在超声波作用下进行喷雾干燥，超声波频率为80kHz，进风温度为180?200°C，出风温度为80?100°C，得到纳米腐植酸螯合铁粉末，铁含量在2?15wt%之间可调； 所述表面活性剂为:聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯，乙氧基化脂肪酸甲酯磺酸钠，脂肪醇醚硫酸钠，十四烷基苯磺酸钠，十二烷基聚氧乙烯醚中的一种或几种按比例进行复配。2.—种如权利要求1所述的纳米腐植酸螯合铁肥的生产方法，所述表面活性剂的使用量为产品质量的0.2?1.0%。
【专利摘要】本发明涉及一种纳米腐植酸螯合铁肥的生产方法，属于肥料制造技术领域。该方法通过加入表面活性剂联合使用高速搅拌以及超声技术对腐植酸进行纳米改性，与普通腐植酸碱金属盐溶液相比，纳米腐植酸的活性基团和活性位点更充分地裸露在水溶液中，能有效增加腐植酸与亚铁离子的接触频率，螯合性能大大提高；此外，纳米腐植酸螯合铁肥可以直接被植物根系吸收，从而提高了肥料利用率；还能提高植物性产品的铁含量，改善人类的铁营养。该方法具有生产工艺简单、操作灵活、生产成本低等优点，因此本发明在生产工艺和经济上均有较大优势。
【IPC分类】C05G1/00
【公开号】CN105646038
【申请号】
【发明人】张文辉, 梅丹丹, 万亚珍, 谷守玉
【申请人】河南力浮科技有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月10日