一種用農業廢棄生物質催化制備的功能性液體肥制造技術

本發明專利技術公開了一種用農業廢棄生物質催化水熱碳化制備功能性液體肥料，其特征在于通過采用農業廢棄生物質催化水熱碳化后產生的混合液為母液，添加氮、磷、鉀元素及腐植酸等制備功能性液體肥料。配制過程包括：（1）物料破碎、（2）反應條件控制、（3）肥料母液制備、（4）肥料配制。本發明專利技術制備功能性液體肥料過程簡單、能耗低、反應條件溫和。肥料對作物預防根腐病有明顯的效果。

Functional liquid fertilizer prepared by using agricultural waste biomass

The invention discloses a carbide preparation of functional liquid fertilizer using agricultural waste catalytic hydrothermal biomass, characterized by the mixture of agricultural waste catalytic hydrothermal biomass carbonization of the mother liquor, preparing functional liquid fertilizer added with nitrogen, phosphorus and potassium and humic acid etc.. The preparation process comprises: (1) the material is broken, (2) the reaction condition is controlled, (3) the preparation of the fertilizer mother liquid, (4) the fertilizer is prepared. The invention has the advantages of simple process, low energy consumption and mild reaction condition. The effect of fertilizer on root rot of crops was obvious.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及生物質資源利用
，具體涉及一種農業廢棄生物質催化水熱碳化制備功能性液體有機肥。
技術介紹
我國農業廢棄生物質資源豐富，主要包括小麥、水稻、玉米等各類秸稈等。目前，秸稈田間直接焚燒現象比較普遍，被有效利用的較少，沒有充分發揮出秸稈的利用價值。秸稈直接焚燒處理容易造成空氣污染，而采用催化水熱碳化處理秸稈不僅對環境影響小，而且可充分開發秸稈的經濟價值。催化水熱碳化是將生物質與水按一定的比例混合放入反應器中，在一定的溫度（180～350℃、反應時間（1～4h）和壓力（1400～27600kPa）下進行的溫和的催化水熱反應，其產物是水熱炭(炭球)和混合液體。水熱炭的高熱值，可直接替代部分焦炭作為燃料；反應后的混合液體中含有高濃度的有機質，具體成分主要為糖類、有機酸、糠醛、羥甲基糠醛等呋喃衍生物等有機物，直接排放到環境中將會造成環境污染。目前，反應后的混合液除了部分回流至下一批次反應過程，剩下的混合液體需要凈化處理后才能排放到環境中。鑒于混合液體中特有的糠醛、羥甲基糠醛等呋喃衍生物，該類物質可對引起作物發生根腐病的腐霉、鐮刀菌等微生物具有抑制殺滅作用，經加工處理和稀釋后，可作為作物育苗的功能性液體肥料。
技術實現思路
本專利技術的目的在于為充分開發農業廢棄生物質催化水熱碳化后產生的混合液，提出用該類混合液為母液，添加氮、磷、鉀元素及腐植酸等制備功能性液體肥料。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案如下。一種用生物質催化水熱碳化制備功能性液體肥料的方法，所述方法包括以下制備步驟：將破碎后生物質原料與水混合均勻得到生物質水溶液，然后將其加入到高壓反應器中，用氮氣置換反應器內空氣，升溫至250～300℃，在攪拌條件下進行恒溫催化水熱碳化反應，反應產物經過濾處理，所得清澈的混合液體經添加氮磷鉀及腐植酸后作為功能性液體肥料，固相干燥后制備生物燃料。作為優選，所述的農業廢棄生物質原料選小麥、水稻、玉米秸稈。作為優選，所述生物質水溶液中生物質原料的質量濃度為20％～30％。作為優選，所述生物質水溶液的體積為高壓反應器體積的2/5～3/5。作為優選，所述攪拌的速度為100～1000轉/分鐘。作為優選，所述催化水熱水熱碳化反應的時間為2～4h。作為優選，所述功能性液體肥料的配方為：催化反應后混合液體60～80份，蜜糖發酵液10～20份、氫氧化鉀2份、磷酸二氫鉀1份、磷酸氫二鉀2份、磷酸二氫銨2份、磷酸氫二銨1份、聚磷酸銨5份、氮溶液5份和硝酸鈣3份。一種功能性液體肥料，通過上述方法制備得到。本專利技術的原理為：農業廢棄生物質在密閉的反應器中，高溫高壓的條件下，通過添加專用高效催化劑，可高效進行脫水脫羧反應，進行有機質脫水碳化，其反應后的混合液體產物中富含糖類、有機酸、糠醛、羥甲基糠醛等呋喃衍生物等有機物。本專利技術利用糠醛、羥甲基糠醛等呋喃衍生物等有機物的抑制殺滅腐霉、鐮刀菌等微生物特性，通過對反應產生的混合液體進行過濾凈化和添加植物營養元素，配制出一種功能性液體肥料。本專利技術具有如下優點及有益效果。(1)本專利技術采用催化水熱碳化方法，反應后混合液體中富含殺菌力很強的糠醛、羥甲基糠醛等呋喃衍生物等，添加植物營養元素后，配制出一種功能性液體肥料。反應后獲得的水熱碳熱值高，可直接作為生物質燃料；(2)本專利技術通過采用高效專用催化劑，最大限度提高了水熱碳化反應效率，而且反應過程液相中含有較高濃度的糠醛、羥甲基糠醛等呋喃衍生物等；(3)采用本專利技術制備功能性液體肥料過程簡單、能耗低、反應條件溫和、肥料對作物預防根腐病有明顯的效果。具體實施方式下面，結合實施例對本專利技術做進一步的說明，但不以任何方式對本專利技術加以限制，對于本領域的技術人員來說，本專利技術可以有各種更改和變化。凡在本專利技術的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本專利技術的保護之中。實施例1。將玉米秸稈破碎至12到16目，取20kg與水100L混合均勻得到生物質水溶液，采用自動進料泵將其注入到500L高壓反應器中，關閉進料口，用氮氣對反應釜中空氣進行置換3次。然后，打開反應器的加熱器，設定反應溫度225℃、攪拌速度200轉/分鐘。當升溫至225℃后，恒溫3小時。反應終止，打開出氣孔，放氣至反應器中氣壓與大氣一致后，打開出料口，使得反應物料冷卻至常溫。取出反應所產生的固體焦炭及富含酚類等穩定組分的混合液體，用用固液分離器進行過濾分離，固體烘干壓實造粒成為生物燃料，過濾獲得的混合液體可作為配置功能性液體肥料的母液。取過濾后的混合液體60份，與添蜜糖發酵液20份，氫氧化鉀2份、磷酸二氫鉀1份、磷酸氫二鉀2份、磷酸二氫銨2份、磷酸氫二銨1份、聚磷酸銨5份、氮溶液5份和硝酸鈣3份混合，配置成可預防根腐病的功能性液體肥料。實施例2。將玉米秸稈破碎至12到16目，取20kg與水100L混合均勻得到生物質水溶液，采用自動進料泵將其注入到500L高壓反應器中，關閉進料口，用氮氣對反應釜中空氣進行置換3次。然后，打開反應器的加熱器，設定反應溫度250℃、攪拌速度600轉/分鐘。當升溫至250℃后，恒溫2小時。反應終止，打開出氣孔，放氣至反應器中氣壓與大氣一致后，打開出料口，使得反應物料冷卻至常溫。取出反應所產生的固體焦炭及富含酚類等穩定組分的混合液體，用用固液分離器進行過濾分離，固體烘干壓實造粒成為生物燃料，過濾獲得的混合液體可作為配置功能性液體肥料的母液。取過濾后的混合液體80份，與添蜜糖發酵液10份，氫氧化鉀2份、磷酸二氫鉀1份、磷酸氫二鉀2份、磷酸二氫銨2份、磷酸氫二銨1份、聚磷酸銨5份、氮溶液5份和硝酸鈣3份混合，配置成可預防根腐病的功能性液體肥料。實施例3。將水稻秸稈破碎至12到16目，取20kg與水100L混合均勻得到生物質水溶液，采用自動進料泵將其注入到500L高壓反應器中，關閉進料口，用氮氣對反應釜中空氣進行置換3次。然后，打開反應器的加熱器，設定反應溫度225℃、攪拌速度200轉/分鐘。當升溫至225℃后，恒溫3小時。反應終止，打開出氣孔，放氣至反應器中氣壓與大氣一致后，打開出料口，使得反應物料冷卻至常溫。取出反應所產生的固體焦炭及富含酚類等穩定組分的混合液體，用用固液分離器進行過濾分離，固體烘干壓實造粒成為生物燃料，過濾獲得的混合液體可作為配置功能性液體肥料的母液。取過濾后的混合液體60份，與添蜜糖發酵液20份，氫氧化鉀2份、磷酸二氫鉀1份、磷酸氫二鉀2份、磷酸二氫銨2份、磷酸氫二銨1份、聚磷酸銨5份、氮溶液5份和硝酸鈣3份混合，配置成可預防根腐病的功能性液體肥料。實施例4。將水稻秸稈破碎至12到16目，取20kg與水100L混合均勻得到生物質水溶液，采用自動進料泵將其注入到500L高壓反應器中，關閉進料口，用氮氣對反應釜中空氣進行置換3次。然后，打開反應器的加熱器，設定反應溫度250℃、攪拌速度600轉/分鐘。當升溫至250℃后，恒溫2小時。反應終止，打開出氣孔，放氣至反應器中氣壓與大氣一致后，打開出料口，使得反應物料冷卻至常溫。取出反應所產生的固體焦炭及富含酚類等穩定組分的混合液體，用用固液分離器進行過濾分離，固體烘干壓實造粒成為生物燃料，過濾獲得的混合液體可作為配置功能性液體肥料的母液。取過濾后的混合液體80份，與添蜜糖發酵液10份，氫氧化鉀本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用農業廢棄生物質催化水熱碳化制備功能性液體肥料，其特征在于，包括以下步驟：（1）物料破碎：將破碎后生物質原料與水混合均勻得到生物質水溶液，然后將其加入到高壓反應器中；（2）反應條件控制：添加專用催化劑，用氮氣置換反應器內空氣，升溫至250～300℃，在攪拌條件下進行恒溫催化水熱碳化反應；（3）肥料母液制備：反應產物經過濾處理，所得清澈的混合液體可作為配制肥料的母液；（4）肥料配制：將步驟3所得的清澈的混合液體經添加氮磷鉀營養元素及腐植酸后，可作為功能性液體肥料。

【技術特征摘要】
1.一種用農業廢棄生物質催化水熱碳化制備功能性液體肥料，其特征在于，包括以下步驟：（1）物料破碎：將破碎后生物質原料與水混合均勻得到生物質水溶液，然后將其加入到高壓反應器中；（2）反應條件控制：添加專用催化劑，用氮氣置換反應器內空氣，升溫至250～300℃，在攪拌條件下進行恒溫催化水熱碳化反應；（3）肥料母液制備：反應產物經過濾處理，所得清澈的混合液體可作為配制肥料的母液；（4）肥料配制：將步驟3所得的清澈的混合液體經添加氮磷鉀營養元素及腐植酸后，可作為功能性液體肥料。2.根據權利要求1所述的生物質原料優選小麥、水稻...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭燕鋒，王磊，孫玉紅，
申請(專利權)人：青島漾花湖農業科技有限公司，
類型：發明
國別省市：山東;37