[发明专利]一种人粪水热炭基包膜尿素肥及其制备方法

说明书

本发明公开了一种人粪水热炭基包膜尿素肥的制备方法，按照如下步骤制备：1)取三格化粪池第一池底部粪渣，自然风干后粉碎过筛，然后投加至水热反应釜中，设置升温速率为8‑12℃/min，进行水热反应得到水热炭；2)将制备的水热炭分散于乙二醇中，然后加入FeCl₃·6H₂O溶解，再加入无水乙酸钠，搅拌使其充分混合，超声分散后转移至反应釜中，密封反应，反应完后取出，冷却，磁分离出Fe₃O₄/水热炭，洗涤，冷冻干燥，研磨得到Fe₃O₄/水热炭，3)称取r‑聚谷氨酸溶解至冰乙酸的水溶液中得到粘接剂，将尿素经粉碎机粉碎后过筛，随后，称取尿素置于造粒机中，启动造粒机，转动过程中喷洒粘结剂，同时缓慢撒入Fe₃O₄/水热炭得到产品。

技术领域

本发明涉及一种人粪水热炭基包膜尿素肥及其制备方法，属于缓释肥技术领域。

背景技术

人粪中含有大量的有机物质和氮、磷等营养元素，若直接排放会造成严重的水体和土壤污染，影响整体生态环境。当前，我国农村仍存在粪污无害化处理缺乏、易产生交叉感染，污水处理设施建设中消杀设施缺乏等问题。

据统计，2019年我国粮食作物小麦、水稻和玉米的化肥利用率远低于欧美等国家的利用率，仅为39.2％。为了满足作物的营养需求，化肥农药过量施用，这不仅导致了土壤板结、酸化加剧、盐碱化严重，而且导致肥料利用率极低，浪费严重，大量未被作物吸收的化肥随地表径流和淋溶水流失，引起水体富营养化。同时造成农产品品质下降，农民种地效益低。近年来，利用高分子聚合材料包膜氮肥取得了较好的缓释效果，但高分子聚合物存在制备成本高，难降解，而且易产生二次污染。因此，寻找低耗高效，环境友好的缓释膜材料具有重要意义。与此同时，当前部分地区土壤铬污染较为严重，尤其是Cr(VI)，毒害程度为Cr(III)的100倍，是我国土壤环境质量评价的8个重金属控制指标之一。炭基肥如若在实现尿素缓释的同时实现铬污染土壤的修复，将极大的促进该肥料在农业生产和土壤修复领域的运用。

水热炭是一种以人畜粪便、秸秆、污泥、餐厨垃圾等为原料，以水为溶剂和反应介质，在150-375℃和自生压力下，经水热反应得到的以碳为主体的黑色固体产物。与传统高温热解相比，微波辅助加热技术具有高效、高产、清洁等特点，依靠偶极极化和离子导电两大功能使制备的样品具有更高的纯度、更宽的粒径分布和更均一的形貌，富含含氧官能团，对NH₄⁺、NO₃^-具有较强的吸附能力，能够减少土壤养分淋失，是一种制备缓释肥良好材料。而目前基于水热炭制备缓释肥的研究较少。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的第一目的在于提供一种人粪水热炭基包膜尿素肥的制备方法，第二目的在于提供由此得到的人粪水热炭基包膜尿素肥。抗压强度高，耐磨性能好，提高肥料的利用率，能实现对铬污染土壤的修复。

为了实现上述第一目的，本发明提供了一种人粪水热炭基包膜尿素肥的制备方法，其特征在于，按照如下步骤制备：

1)制备水热炭，取三格化粪池第一池底部粪渣，自然风干后粉碎过筛，然后投加至水热反应釜中，设置升温速率为8-12℃/min，进行水热反应，反应完后倒掉上清液，用去离子水洗涤至中性，冷冻干燥，研磨得到水热炭；

2)Fe₃O₄/水热炭制备，将制备的水热炭分散于乙二醇中，然后加入 FeCl₃·6H₂O溶解，再加入无水乙酸钠，搅拌使其充分混合，超声分散后转移至反应釜中，密封反应，反应完后取出，冷却，磁分离出Fe₃O₄/水热炭，洗涤，冷冻干燥，研磨得到Fe₃O₄/水热炭，Fe₃O₄的质量分数为10％-25％；