一種沙化土壤用改性水稻秸稈土壤改質劑的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種沙化土壤用改性水稻秸稈土壤改質劑，由下列重量份的原料制成：魔芋粉24?25、瓜爾豆膠粉5?7、硅藻土28?30、羧甲基纖維素3?4、檸檬酸鐵2?3、硫酸硅2.0?2.4、磷酸二氫鉀6?7、水稻秸稈45?4一氯乙酸1.6?1.8、高嶺土15?16、鈣基膨潤土6?7、水適量；本發明土壤改質劑針對沙化土壤結構，通過瓜爾豆膠粉、熟化硅藻土等的使用提高了沙化土壤顆粒之間的粘附性，并加入保水材料以增強沙化土的持水能力，改良并鞏固了沙化土壤土質結構，應用簡單，適合于改良沙化土的規模性推廣。
【專利說明】
一種沙化土壤用改性水稻秸稈土壤改質劑
技術領域
[0001]本發明涉及土壤改良技術領域，尤其涉及一種沙化土壤用改性水稻秸桿土壤改質劑。
【背景技術】
[0002]我國的農業較為發達，是歷史悠久的農業大國，每年有數量龐大的農業固廢產生，例如甘庶渣、稻米殼、水稻和小麥秸桿等。這些農業固廢往往得不到及時的綜合利用，被肆意堆棄焚燒，對環境造成了巨大的污染。利用低品質農業固廢作為土質改良的原料成為固廢高質化利用及環境修復領域的研究熱點。通過對這些固廢進行簡單的物理或化學處理，來提高其對土壤重金屬和有機污染物的吸附性能，并改良土壤理化結構，提高土壤綜合性能，使之成為廉價、環境友好的新型土壤改質劑，具有很好的發展前景。
[0003]水稻秸桿主要是由纖維素、半纖維素及木質素等有機成分組成，其中纖維素是秸桿的主要成分，為了更充分地利用秸桿中的纖維素，可以對其進行改性處理。纖維素改性是指通過一定的加工處理改變纖維素固有的物化性質，提高纖維素的吸附性能，包括物理方法、化學方法和生物方法，其中化學方法最為常見高效。化學方法是通過纖維素結構上的羥基發生化學反應，使其斷裂并生成新鍵，來實現對纖維素的改性。由于纖維素鏈的葡萄糖結構單元中含有三個羥基，包含第六碳原子上的伯羥基、第二和第三碳原子上的仲羥基，通過與這三個羥基發生取代、氧化、酯化、醚化等化學反應，引入具有特定吸附性質的官能團，可以實現對纖維素分子的改性，使得纖維素的吸附特性得以顯著提升，從而提高改性秸桿對重金屬離子及有機污染物的去除效果和土壤團聚體含量的提高及穩定作用。
[0004]而目前常見土壤改質改性材料效果單一，對改性材料的性能挖掘較少，穩定性、吸附性、環保性等方面都有較多的提升空間。沙化土由于含沙較多，土壤的保水保肥能力較差，導致無法對其高效利用，因此針對沙化土的改良是土壤改質劑配制的一個重要發展方向。

【發明內容】

[0005]本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種沙化土壤用改性水稻秸桿土壤改質劑。
[0006]本發明是通過以下技術方案實現的:
一種沙化土壤用改性水稻秸桿土壤改質劑，由下列重量份的原料制成:魔芋粉24-25、瓜爾豆膠粉5-7、硅藻土 28-30、羧甲基纖維素3-4、檸檬酸鐵2-3、硫酸硅2.0-2.4、磷酸二氫鉀6-7、水稻秸桿45-4—氯乙酸1.6-1.8、高嶺土15_16、鈣基膨潤土6_7、水適量。
[0007]所述的沙化土壤用改性水稻秸桿土壤改質劑制備方法的具體步驟如下:
(I)將硅藻土置于火爐中烘烤20-30分鐘，取出后冷卻并與魔芋粉、瓜爾豆膠粉混合投入發酵池中，并加水至發酵堆含水量在30-40%，發酵2-3周后，補充水分至發酵堆最大含水量的70-80%，繼續發酵12-15天，發酵完成后用雙層紗布過濾得到酵渣和酵液備用； (2)將水稻秸桿烘干后粉碎，浸沒在1%HC1溶液中煮沸30-35分鐘，抽濾后烘干并與等質量的氫氧化鈉混合，再按固液比I: 8-10g/mL加入75%乙醇溶液，混勻后在25_30°C下反應1_
1.5小時，之后再加入一氯乙酸，將溫度升高至65-70°C，反應30-40分鐘降至室溫，并將溶液PH調節至中性，洗滌抽濾后烘干得初步改性水稻秸桿備用；
(3)將高嶺土和鈣基膨潤土混合后在550-600°C下煅燒2-3小時，降溫后取出與步驟I所得改性秸桿混合，按固液比1:15-16g/mL加入水，并將溶液加熱至60-62°C，保溫3小時，期間不斷進行攪拌，之后將混合的固液體系用水過濾洗滌，將洗滌后物料置于105-110°C下烘干，并過100-120目篩，得改性秸桿材料備用；
(4)將步驟I所得酵液與羧甲基纖維素混合并加熱至65-70°C，之后依次向其中加入檸檬酸鐵、硫酸硅、磷酸二氫鉀，期間不斷攪拌，待物料加完后保溫40-60分鐘，之后自然降至室溫，將所得料液抽濾后烘干得粉末備用；
(5)將步驟I所得酵渣烘干粉碎過50-60目篩，再與步驟3所得改性秸桿材料、步驟4所得粉末以及其他剩余原料混合造粒，即得本發明土壤改質劑。
[0008]本發明土壤改質劑的使用方法為按照每畝50_60kg的量均勻施加在土壤表層或翻耕后均勻埋在土壤淺層。
[0009]本發明的優點是:
本發明通過水稻秸桿的改性一方面增大了稻草秸桿纖維素的無序度，使其能夠提供更多的活性羥基，另一方面在處理材料上引入了功能化官能團，多羥基的利用能夠提供孤對電子與金屬離子進行螯合反應，兩方面共同作用提高了改性秸桿的吸附性能，使之能夠實現土壤團聚體的增加。同時充分利用高嶺土的層狀結構，對其進行高溫煅燒預處理，增加其與改性秸桿結合的活性點位以及復合材料的孔隙率和比表面積，并通過插層作用提高了高嶺土的層間距，增加了復合改性材料處理土壤污染物的活性點位，使其表現出良好的改土效果。同時本發明土壤改質劑針對沙化土壤結構，通過瓜爾豆膠粉、熟化硅藻土等的使用提高了沙化土壤顆粒之間的粘附性，并加入保水材料以增強沙化土的持水能力，改良并鞏固了沙化土壤土質結構，應用簡單，適合于改良沙化土的規模性推廣。
【具體實施方式】
[0010]一種沙化土壤用改性水稻秸桿土壤改質劑，由下列重量份(kg)的原料制成:魔芋粉24、瓜爾豆膠粉5、硅藻土 28、羧甲基纖維素3、檸檬酸鐵2、硫酸硅2.0、磷酸二氫鉀6、水稻秸桿45—氯乙酸1.6、高嶺土15、鈣基膨潤土6、水適量。
[0011 ]所述的沙化土壤用改性水稻秸桿土壤改質劑制備方法的具體步驟如下:
(1)將硅藻土置于火爐中烘烤20分鐘，取出后冷卻并與魔芋粉、瓜爾豆膠粉混合投入發酵池中，并加水至發酵堆含水量在30%，發酵2周后，補充水分至發酵堆最大含水量的70%，繼續發酵12天，發酵完成后用雙層紗布過濾得到酵渣和酵液備用；
(2)將水稻秸桿烘干后粉碎，浸沒在1%HC1溶液中煮沸30分鐘，抽濾后烘干并與等質量的氫氧化鈉混合，再按固液比I: 8g/mL加入75%乙醇溶液，混勻后在25°C下反應I小時，之后再加入一氯乙酸，將溫度升高至65°C，反應30分鐘降至室溫，并將溶液PH調節至中性，洗滌抽濾后烘干得初步改性水稻秸桿備用；
(3)將高嶺土和鈣基膨潤土混合后在550°C下煅燒2小時，降溫后取出與步驟I所得改性秸桿混合，按固液比1:15g/mL加入水，并將溶液加熱至60°C，保溫3小時，期間不斷進行攪拌，之后將混合的固液體系用水過濾洗滌，將洗滌后物料置于105°C下烘干，并過100目篩，得改性秸桿材料備用；
(4)將步驟I所得酵液與羧甲基纖維素混合并加熱至65°C，之后依次向其中加入檸檬酸鐵、硫酸硅、磷酸二氫鉀，期間不斷攪拌，待物料加完后保溫40分鐘，之后自然降至室溫，將所得料液抽濾后烘干得粉末備用；
(5)將步驟I所得酵渣烘干粉碎過50目篩，再與步驟3所得改性秸桿材料、步驟4所得粉末以及其他剩余原料混合造粒，即得本發明土壤改質劑。
[0012]為了進一步說明本發明的應用價值，發明人選取一塊沙化土壤并平均劃分為兩塊，其中一塊作為對照組，另一塊使用本發明土壤改質劑作為實驗組，90天后對兩塊土壤質地進行檢測，實驗組土壤較對照組粘著性有顯著提高，土壤顆粒密度增大，同時重金屬及有機污染物均大幅降低，土壤有機質含量和陽離子交換量都得到提升，土壤質量較對照組得到明顯改良。
【主權項】
1.一種沙化土壤用改性水稻秸桿土壤改質劑，其特征在于，由下列重量份的原料制成:魔芋粉24-25、瓜爾豆膠粉5-7、硅藻土 28-30、羧甲基纖維素3-4、檸檬酸鐵2-3、硫酸硅2.0-2.4、磷酸二氫鉀6-7、水稻秸桿45-47、一氯乙酸1.6_1.8、高嶺土15_16、鈣基膨潤土6_7、水適量。2.根據權利要求書I所述的沙化土壤用改性水稻秸桿土壤改質劑，其特征在于，制備方法的具體步驟如下: (1)將硅藻土置于火爐中烘烤20-30分鐘，取出后冷卻并與魔芋粉、瓜爾豆膠粉混合投入發酵池中，并加水至發酵堆含水量在30-40%，發酵2-3周后，補充水分至發酵堆最大含水量的70-80%，繼續發酵12-15天，發酵完成后用雙層紗布過濾得到酵渣和酵液備用； (2)將水稻秸桿烘干后粉碎，浸沒在1%HC1溶液中煮沸30-35分鐘，抽濾后烘干并與等質量的氫氧化鈉混合，再按固液比I: 8-10g/mL加入75%乙醇溶液，混勻后在25_30°C下反應1-1.5小時，之后再加入一氯乙酸，將溫度升高至65-70°C，反應30-40分鐘降至室溫，并將溶液PH調節至中性，洗滌抽濾后烘干得初步改性水稻秸桿備用； (3)將高嶺土和鈣基膨潤土混合后在550-600°C下煅燒2-3小時，降溫后取出與步驟I所得改性秸桿混合，按固液比1:15_16g/mL加入水，并將溶液加熱至60-62°C，保溫3小時，期間不斷進行攪拌，之后將混合的固液體系用水過濾洗滌，將洗滌后物料置于105-110°C下烘干，并過100-120目篩，得改性秸桿材料備用； (4)將步驟I所得酵液與羧甲基纖維素混合并加熱至65-70°C，之后依次向其中加入檸檬酸鐵、硫酸硅、磷酸二氫鉀，期間不斷攪拌，待物料加完后保溫40-60分鐘，之后自然降至室溫，將所得料液抽濾后烘干得粉末備用； (5)將步驟I所得酵渣烘干粉碎過50-60目篩，再與步驟3所得改性秸桿材料、步驟4所得粉末以及其他剩余原料混合造粒，即得本發明土壤改質劑。
【文檔編號】C09K105/00GK105950161SQ201610167359
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月23日
【發明人】章云, 張貝尼
【申請人】績溪袁稻農業產業科技有限公司