一種細菌纖維素/凹凸棒復合生物質保水肥料及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種細菌纖維素/凹凸棒復合生物質保水肥料及其制備方法。所述的復合生物質保水肥料由細菌纖維素和凹凸棒組成，細菌纖維素包裹生長在凹凸棒的表面，細菌纖維素和凹凸棒的質量比為5:1～1:5。本發明專利技術通過將凹凸棒土分散并浸泡在生物發酵液中，培養發酵，使其與細菌纖維素復合，分離純化發酵產物制得細菌纖維素/凹凸棒復合生物質保水肥料。本發明專利技術的生物質保水肥料無污染，無殘留，綠色環保，使用方便，可以起到良好的儲水釋水，防止土壤板結，促進微生物生長等作用，制備工藝簡單，條件溫和，易于大規模規范化生產和應用。

【技術實現步驟摘要】
一種細菌纖維素/凹凸棒復合生物質保水肥料及其制備方法
本專利技術屬于生物復合材料領域，涉及一種細菌纖維素/凹凸棒復合生物質保水肥料及其制備方法。
技術介紹
環保型高效保水肥料是針對農業、園林、園藝等領域需求大量使用保水、節水材料，而研制的一直新型多功能復合材料，由于其獨特的吸水保水持肥等性能，在沙漠治理和農田抗旱等方面得到了廣泛的應用。凹凸棒土為一種晶質水合鎂鋁硅酸鹽礦物，具有獨特的層鏈狀結構特征，晶體呈針狀，纖維狀或纖維集合狀，其理想的化學分子式為：Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4·4H2O。凹凸棒石粘土具有特殊的孔道結構、界面性質以及較大的比表面積。中國專利CN105174278A公開了一種改性凹凸棒的制備方法及以改性凹凸棒為主要原料制備生物質保水肥料的方法。凹凸棒土具有較好的陽離子代換性、吸附性、吸水性、黏結性等特點，可以改良土壤的物化性狀，改善土壤的水熱條件。同時，凹凸棒土含有較高的礦質營養元素，能夠提供微量元素。凹凸棒雖然具有良好的吸水性質，然而其堆積密度大難以形成腐質層，保水功能不行，本身不是肥料。細菌纖維素在化學組成和分子結構上與普通植物纖維素相近，均是由β-1,4葡萄糖連接而成的直連大分子。細菌纖維素高純度、高聚合度，還具有良好的吸釋控水功能，同時纖維素本身可作為土壤的有機養料形成具有良好透氣性的保水腐殖層。
技術實現思路
本專利技術提供了一種細菌纖維素/凹凸棒復合生物質保水肥料，將凹凸棒與細菌纖維素復合制成生物質保水肥料，能夠改良土壤，使其保水透氣，防止土壤板結，并提供農作物生長所需要的有機及部分無機養料。本專利技術的技術方案如下：一種細菌纖維素/凹凸棒復合生物質保水肥料，由細菌纖維素和凹凸棒組成，所述的細菌纖維素包裹生長在凹凸棒的表面，所述的細菌纖維素和凹凸棒的質量比為5:1～1:5。優選地，所述的細菌纖維素和凹凸棒的質量比為3:1～1:1。本專利技術還提供上述細菌纖維素/凹凸棒復合生物質保水肥料的制備方法，通過將凹凸棒土加入到細菌纖維素的發酵培養基中制得，包括以下步驟：步驟1，將凹凸棒石含量不小于98％的凹凸棒石黏土原礦粉碎，過100～300目篩，得到凹凸棒粉末，將凹凸棒粉末浸泡在鹽酸中；步驟2，按5％～10％的接種量，將木醋桿菌種子液接種到發酵培養基中，然后加入與木醋桿菌種子液的質量體積比為1:1～4:1的凹凸棒粉末，發酵培養得到細菌纖維素/凹凸棒復合物；步驟3，將細菌纖維素/凹凸棒復合物清洗后，120℃下滅菌處理，浸泡在4％的氫氧化鈉和0.1％的過氧化氫混合溶液中，100℃下保持8～12h，加入醋酸-醋酸鈉緩沖溶液中和過量的氫氧化鈉，水洗至pH至中性，干燥即得細菌纖維素/凹凸棒復合生物質保水肥料。優選地，步驟2中，所述的木醋桿菌為AcetobacterxylinumNUST4菌。優選地，步驟2中，木醋桿菌種子液的接種量為7％。優選地，步驟2中，凹凸棒粉末與木醋桿菌種子液的質量體積比為2:1。優選地，所述的發酵培養基為：葡萄糖4～7％，蔗糖1～3％，玉米漿1.5～3.5％，硫酸銨0.2～0.4％，磷酸二氫鉀0.1～0.3％，硫酸鎂0.02～0.04％，乳酸鈣0.01～0.03％，初始pH6.0。本專利技術的生物質保水肥料具有良好的保水性能，能吸收其自身重量幾十倍乃至上千倍的水，不僅可以提高土壤水分含量，防止水土流失。同時，本專利技術的生物質保水肥料能夠促進土壤團聚體的形成，增強土壤通透性，降低植物死亡率，提高土壤保肥能力，使其保水透氣，防止板結，并提供農作物生長所需要的有機及部分無機養料。細菌纖維素/凹凸棒復合生物質保水肥料使用三年左右，凹凸棒土成為土壤土質部分，而細菌纖維素也可作為土壤養分被自然降解形成腐殖層，有效預防土壤板結并提供肥力，是一種無污染的、能夠改良土壤的生物質保水肥料。本專利技術的制備方法綠色環保，通過微生物手段制備的生物質保水肥料工藝簡單，條件溫和，易于大規模規范化生產和應用。附圖說明圖1為細菌纖維素(a)和細菌纖維素/凹凸棒復合生物質保水肥料(b)的TEM圖。具體實施方式下面結合實施例和附圖對本專利技術作進一步詳述。實施例1一種細菌纖維素/凹凸棒復合生物質保水肥料的制備方法，步驟如下：步驟1，凹凸棒粉末制備：選擇凹凸棒石含量為99％的凹凸棒石黏土原礦粉碎成通過200目篩，將所得的凹凸棒粉末浸泡在1％的鹽酸溶液1h，并用去離子水洗滌，經過121℃滅菌20min后備用。步驟2，種子培養：配置種子培養基50mL：葡萄糖5％，玉米漿0.6％，硫酸銨0.3％，磷酸氫二鉀0.5％，硫酸鎂0.05％，蛋白胨0.5％，羧甲基纖維素鈉0.05％，pH5.2，121℃滅菌20min。將1gAcetobacterxylinumNUST4菌種放入種子培養基進行培養，29℃震蕩培養24h，搖床轉速為180r/min。步驟3，發酵培養：配置發酵培養基500mL：葡萄糖3％，蔗糖2.5％，玉米漿2％，硫酸銨0.3％，磷酸二氫鉀0.2％，硫酸鎂0.05％，乳酸鈣0.02％，初始pH6.0，121℃滅菌20min。種子液以5％的接種量(25mL)接入，并加入與種子液質量體積比為2：1的凹凸棒粉末(5g)，搖勻，在29℃恒溫條件下培養5天，使細菌纖維素在凹凸棒上成功長出，得到細菌纖維素/凹凸棒復合物。步驟4，分離純化：將細菌纖維素/凹凸棒復合物水洗數次，在120℃的滅菌鍋里進行殺菌處理。再用4％的氫氧化鈉和0.1％的氫氧化氫混合溶液浸泡處理后，水浴加熱到100℃，保持10h。用醋酸-醋酸鈉緩沖溶液中和過量的氫氧化鈉，水洗至pH為中性，自然干燥后，得到細菌纖維素/凹凸棒復合生物質保水肥料，稱重為10.5g。實施例2一種細菌纖維素/凹凸棒復合生物質保水肥料的制備方法，步驟如下：步驟1，凹凸棒粉末制備：選擇凹凸棒石含量為98％的凹凸棒石黏土原礦粉碎成通過100目篩，將所得的凹凸棒粉末浸泡在1％的鹽酸溶液1h，并用去離子水洗滌，經過121℃滅菌20min后備用。步驟2，種子培養：配置種子培養基50mL：葡萄糖5％，玉米漿0.6％，硫酸銨0.3％，磷酸氫二鉀0.5％，硫酸鎂0.05％，蛋白胨0.5％，羧甲基纖維素鈉0.05％，pH5.2，121℃滅菌20min。將1gAcetobacterxylinumNUST4菌種放入種子培養基進行培養，29℃震蕩培養24h，搖床轉速為180r/min。步驟3，發酵培養：配置發酵培養基500mL：葡萄糖3％，蔗糖2.5％，玉米漿2％，硫酸銨0.3％，磷酸二氫鉀0.2％，硫酸鎂0.05％，乳酸鈣0.02％，初始pH6.0，121℃滅菌20min。種子液以7％的接種量(35mL)接入，并加入與種子液質量體積比為1：1的凹凸棒粉末(35g)，搖勻，在29℃恒溫條件下培養5天，使細菌纖維素在凹凸棒上成功長出，得到細菌纖維素/凹凸棒復合物。步驟4，分離純化：將細菌纖維素/凹凸棒復合物水洗數次，在120℃的滅菌鍋里進行殺菌處理。再用4％的氫氧化鈉和0.1％的氫氧化氫混合溶液浸泡處理后，水浴加熱到100℃，保持8h。用醋酸-醋酸鈉緩沖溶液中和過量的氫氧化鈉，水洗至pH為中性，自然干燥后，得到細菌纖維素/凹凸棒復合生物質保水肥料，稱重為40.1g。實施例3一種細菌纖維素/凹凸棒復合生物質保水肥料的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種細菌纖維素/凹凸棒復合生物質保水肥料，其特征在于，由細菌纖維素和凹凸棒組成，所述的細菌纖維素包裹生長在凹凸棒的表面，所述的細菌纖維素和凹凸棒的質量比為5:1～1:5。

【技術特征摘要】
1.一種細菌纖維素/凹凸棒復合生物質保水肥料，其特征在于，由細菌纖維素和凹凸棒組成，所述的細菌纖維素包裹生長在凹凸棒的表面，所述的細菌纖維素和凹凸棒的質量比為5:1～1:5。2.根據權利要求1所述的細菌纖維素/凹凸棒復合生物質保水肥料，其特征在于，所述的細菌纖維素和凹凸棒的質量比為3:1～1:1。3.根據權利要求1或2所述的細菌纖維素/凹凸棒復合生物質保水肥料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1，將凹凸棒石含量不小于98％的凹凸棒石黏土原礦粉碎，過100～300目篩，得到凹凸棒粉末，將凹凸棒粉末浸泡在鹽酸中；步驟2，按5％～10％的接種量，將木醋桿菌種子液接種到發酵培養基中，然后加入與木醋桿菌種子液的質量體積比為1:1～4:1的凹凸棒粉末，發酵培養得到細菌纖維素/凹凸棒復合物；步驟3，將細菌纖維素/凹凸棒復合物清洗后，120℃下滅...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊加志，曾干敏，劉曉慧，李錦坤，夏慶成，韓靜，孫東平，
申請(專利權)人：南京理工大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32