本發(fā)明涉及化工技術領域，尤其是一種具有土壤改良功能的水溶肥及制備方法。
背景技術：
我國土壤重金屬污染形式嚴峻，近年來，我國土壤重金屬事件頻頻發(fā)生，不僅對根底與農(nóng)場品質(zhì)量構(gòu)成威脅，還直接損害了民眾的健康，其主要原因為礦產(chǎn)開采、金屬冶煉、化工、煤燃燒、汽車尾氣排放、污泥使用、污水灌溉、農(nóng)藥和化肥的施用等等，使土壤中Cd、As、Pb、Zn、Cu、Cr、Hg等常見元素超標，導致農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì)下降，甚至還會引發(fā)地下水污染，并通過食物鏈途徑在植物、動物和人體內(nèi)累積，因此開展土壤重金屬污染的防控和修復工作，保證生態(tài)環(huán)境和食物安全，已成為國家重點解決的問題。
目前，土壤重金屬污染的傳統(tǒng)修復方法是物理或者化學方法，如土壤更換、土壤稀釋、淋洗、電化學、離子沉淀等方法，其修復原理是通過減少土壤表層重金屬濃度或者增加重金屬離子的穩(wěn)定性，降低遷移性、擴散性和生物有效性，從而減少其被植物吸收，這些方法的缺點是應用不廣，只能小規(guī)模使用，土壤更換的成本和工程量都大，難以實現(xiàn)，如化學淋洗需要添加化學溶劑，成本很高，如離子沉淀的方式只是治標不治本，重金屬離子只是暫時固定下來，并不能清除掉，再次污染的可能性很大，對重金屬污染的植物修復技術則是通過植物吸收、轉(zhuǎn)運并積累從而除去土壤或水體中的有害重金屬，一般的植物修復技術是指植物提取技術，利用高生物量的植物使重金屬從土壤轉(zhuǎn)移并富集在植物的地上部分，再利用傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)作業(yè)方式收集植物集中處理或回收重金屬，這種方法適用性廣泛，成本低廉，對環(huán)境友好，但是目前的方法也有缺陷，主要表現(xiàn)在超累積植物的種類少、生物量小、生長緩慢、周期長，同時土壤污染的程度對植物生長有一定的抑制作用，從而導致修復效果不夠理想；現(xiàn)有技術通過施用硅肥來提高植作物對錳、鎘、鋁、鋁等重金屬毒害的抗性，降低作物對這些重金屬的吸收積累，但由于硅肥的溶解性較差，易被土壤膠體吸附，從而導致效果降低，易造成二次污染。
技術實現(xiàn)要素：
為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種具有土壤改良功能的水溶肥，原料以重量份計為：尿素200～250份、硫酸鉀300～450份、磷酸脲300～350份、聚丙烯酸鈉10～15份、水楊酸鈉5～8份、微量元素化合物8～13份、中量元素化合物30～45份；
進一步優(yōu)化，原料以重量份計為：尿素210～230份、硫酸鉀380～400份、磷酸脲330～350份、聚丙烯酸鈉11～13份、水楊酸鈉6～7份、微量元素化合物9～11份、中量元素化合物35～40份；
具體是通過以下技術方案得以實現(xiàn)的：
將尿素在160～180℃下熔融，送入反應釜待用，然后再將硫酸鉀、磷酸脲、聚丙烯酸鈉、水楊酸鈉、微量元素化合物、中量元素化合物送入攪拌器混合，加熱至115～135℃，攪拌速度100～120r/min，送入反應釜，制成粘稠狀物料，過濾掉顆粒雜質(zhì)，經(jīng)過噴霧干燥，即可得到水溶肥。
其中所述微量元素化合物為含硼量≥17％的硼酸、含鋅量≥30％硫酸鋅、含銅量≥20％和含硫量≥10的五水硫酸銅，含鉬量≥32％四水鉬酸銨的組合。
其中所述所述中量元素化合物含鈣量≥35％的氯化鈣、含鎂量≥26％和含硫量≥29％的無水硫酸鎂、含硫量≥24％和含氮量≥20％硫酸銨的組合。
其中所述噴霧干燥，噴霧塔空氣溫度170～220℃，出塔空氣溫度60～90℃，由于噴霧干燥溫度影響最總產(chǎn)品的游離水含量，溫度過低會造成噴霧后的產(chǎn)品游離水過多，為泥漿物質(zhì)，溫度過高造成產(chǎn)品分解變質(zhì)，本發(fā)明合理的控制干燥溫度，得到高品質(zhì)的水溶肥。
其中所述性蒙脫土，制備方法為將蒙脫土置于500～600℃焙燒1h，待冷卻后加入相當于蒙脫土量4～6倍水，過濾除去雜質(zhì)，濾液倒入分散劑中，在70～100℃下高速攪拌形成懸浮體系，除去沉淀物，并干燥粉碎成細粉，浸漬與磷酸溶液中，水浴加熱并攪拌，抽濾洗滌至中性，將濾渣置于150℃下干燥并粉碎，即得粉末狀改性蒙脫土。
其中所述聚丙烯酸鈉，制備方法為用50％氫氧化鈉溶液中和丙烯酸至中和度為65％，抽入攪拌裝置中，并加入已粉碎改性蒙脫土、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸鈉以及聚乙二醇雙丙烯酸酯，攪拌混勻，并通入N2持續(xù)10～30min，攪拌速度為100～150r/min，加入過硫酸銨，保持溫度持續(xù)在50～60℃，反應3～5h，得中間體，置于去離子水中浸泡5～10天，出去殘留單體和可溶性聚合物成分，噴霧干燥，研細，得到聚丙烯酸鈉。
其中所述蒙脫土經(jīng)過改性后，使得蒙脫土產(chǎn)生許多的小孔，由于經(jīng)過磷酸的處理，小半徑的H+交換Ca+或Na+形成孔道，溶解鋁氧八面體結(jié)構(gòu)中部分Na+、K+、Al3+、Fe2+或Mg2+等離子，使晶體兩端的孔道角度增加，比表面積增大，直徑增大，且改性后的蒙脫土隨著八面體中的陽離子的帶出引起如固體酸作用一樣的裸露表面，并通過氫鍵來連接，削弱原來層間的結(jié)合力，使層間晶格裂開，層間距擴大，吸附能力提高；由于蒙脫土鋁氧八面體結(jié)構(gòu)的改變，使得原本晶層之間的結(jié)合力減小，聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂引入蒙脫土后，在交聯(lián)劑的作用下，形成以蒙脫土土粒子為主要網(wǎng)格點得交聯(lián)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格點大大增加，交聯(lián)點之間的網(wǎng)格變短，從而提高凝膠的強度，提升了穩(wěn)定性，進而吸附土壤重金屬能力得到極大的改善。
本發(fā)明采用尿素、硫酸鉀、磷酸脲、聚丙烯酸鈉、水楊酸鈉微量元素化合物、中量元素化合物為原料，通過合理的配伍，使得肥效得到有效的提高，其中聚丙烯酸鈉制作工藝中添加改良的蒙脫土，使得其吸附能力以及穩(wěn)定性得到有效的提高；當肥料溶于水中時，一方面，由于具有親水和疏水基團，溶解時形成凝膠，同時溶解于水的其它有效成分，進入凝膠的空間結(jié)構(gòu)，有效成分的穩(wěn)定性得以加強，從而肥效顯著提高，另一方面，水溶肥顆粒被吸附于聚丙烯酸鈉結(jié)構(gòu)表面，增大體表面積，吸附能力得到有效的提高，將重金屬吸附后，使其在原來土壤中位置向下移動，減少作物對重金屬的吸收。
具體實施方式
下面結(jié)合具體的實施方式來對本發(fā)明的技術方案做進一步的限定，但要求保護的范圍不僅局限于所作的描述。
實施例1
配方為：尿素210kg、硫酸鉀380kg、磷酸脲330kg、聚丙烯酸鈉11kg、水楊酸鈉6kg、微量元素化合物9kg、中量元素化合物35kg；
制備方法：將尿素在160℃下熔融，送入反應釜待用，然后再將硫酸鉀、磷酸脲、聚丙烯酸鈉、水楊酸鈉、微量元素化合物、中量元素化合物送入攪拌器混合，加熱至115～117℃，攪拌速度100～120r/min，送入反應釜，制成粘稠狀物料，過濾掉顆粒雜質(zhì)，經(jīng)過噴霧干燥，噴霧塔空氣溫度170～180℃，出塔空氣溫度60～65℃，即可得到水溶肥。
實施例2
配方：尿素230kg、硫酸鉀400kg、磷酸脲350kg、聚丙烯酸鈉13kg、水楊酸鈉7kg、微量元素化合物11kg、中量元素化合物40kg；
制備方法：將尿素在180℃下熔融，送入反應釜待用，然后再將硫酸鉀、磷酸脲、聚丙烯酸鈉、水楊酸鈉、微量元素化合物、中量元素化合物送入攪拌器混合，加熱至133～135℃，攪拌速度120r/min，送入反應釜，制成粘稠狀物料，過濾掉顆粒雜質(zhì)，經(jīng)過噴霧干燥，噴霧塔空氣溫度210～220℃，出塔空氣溫度85～90℃即可得到水溶肥。
實施例3
配方：尿素220kg、硫酸鉀390kg、磷酸脲340kg、聚丙烯酸鈉12kg、水楊酸鈉6.5kg、微量元素化合物10kg、中量元素化合物38kg；
制備方法：將尿素在170℃下熔融，送入反應釜待用，然后再將硫酸鉀、磷酸脲、聚丙烯酸鈉、水楊酸鈉、微量元素化合物、中量元素化合物送入攪拌器混合，加熱至122～124℃，攪拌速度110r/min，送入反應釜，制成粘稠狀物料，過濾掉顆粒雜質(zhì)，經(jīng)過噴霧干燥，噴霧塔空氣溫度185～195℃，出塔空氣溫度75～80℃即可得到水溶肥。
實施例4
配方：尿素230kg、硫酸鉀380kg、磷酸脲350kg、聚丙烯酸鈉11.5kg、水楊酸鈉6.7kg、微量元素化合物10.5kg、中量元素化合物39kg；
制備方法：將尿素在175℃下熔融，送入反應釜待用，然后再將硫酸鉀、磷酸脲、聚丙烯酸鈉、水楊酸鈉、微量元素化合物、中量元素化合物送入攪拌器混合，加熱至118～120℃，攪拌速度110r/min，送入反應釜，制成粘稠狀物料，過濾掉顆粒雜質(zhì)，經(jīng)過噴霧干燥，噴霧塔空氣溫度180～190℃，出塔空氣溫度70～75℃即可得到水溶肥。
實施例5
配方：尿素210kg、硫酸鉀400kg、磷酸脲330kg、聚丙烯酸鈉12.5kg、水楊酸鈉6.3kg、微量元素化合物9.5kg、中量元素化合物36kg；
制備方法：將尿素在165℃下熔融，送入反應釜待用，然后再將硫酸鉀、磷酸脲、聚丙烯酸鈉、水楊酸鈉、微量元素化合物、中量元素化合物送入攪拌器混合，加熱至116～118℃，攪拌速度120r/min，送入反應釜，制成粘稠狀物料，過濾掉顆粒雜質(zhì)，經(jīng)過噴霧干燥，噴霧塔空氣溫度190～200℃，出塔空氣溫度60～65℃，即可得到水溶肥。
實施例6
配方：尿素215kg、硫酸鉀390kg、磷酸脲345kg、聚丙烯酸鈉12kg、水楊酸鈉6.2kg、微量元素化合物10.7kg、中量元素化合物37.5kg；
制備方法：將尿素在168℃下熔融，送入反應釜待用，然后再將硫酸鉀、磷酸脲、聚丙烯酸鈉、水楊酸鈉、微量元素化合物、中量元素化合物送入攪拌器混合，加熱至121～123℃，攪拌速度120r/min，送入反應釜，制成粘稠狀物料，過濾掉顆粒雜質(zhì)，經(jīng)過噴霧干燥，噴霧塔空氣溫度200～210℃，出塔空氣溫度80～85℃，即可得到水溶肥。
實施例7
配方：尿素225kg、硫酸鉀385kg、磷酸脲340kg、聚丙烯酸鈉11kg、水楊酸鈉6.9kg、微量元素化合物9.8kg、中量元素化合物38.5kg；
制備方法：將尿素在173℃下熔融，送入反應釜待用，然后再將硫酸鉀、磷酸脲、聚丙烯酸鈉、水楊酸鈉、微量元素化合物、中量元素化合物送入攪拌器混合，加熱至130～132℃，攪拌速度100r/min，送入反應釜，制成粘稠狀物料，過濾掉顆粒雜質(zhì)，經(jīng)過噴霧干燥，噴霧塔空氣溫度175～185℃，出塔空氣溫度75～80℃，即可得到水溶肥。
實驗例1
實驗組：采用本發(fā)明水溶肥；
空白組：傳統(tǒng)肥料；
取某一種植地區(qū)土壤進行試驗，實驗組施用本發(fā)明水溶肥，6個月后檢測其土樣進行觀察，對照組不施用任何肥料，利用原子熒光光譜法檢測重金屬含量，檢測結(jié)果以每kg土壤為基準。
試驗結(jié)果表明，本發(fā)明水溶肥對番茄果實重金屬含量具有明顯的降低效果，且經(jīng)過施肥后，相比空白組，Pb含量下降43.9％，Cd含量下降47％，Cr下降26.2％，As含量下降46.4％，Hg含量下降38.9％。