[发明专利]一种鸡毛交联纤维素多功能锌肥的制备方法

说明书

本发明公开了一种鸡毛交联纤维素多功能锌肥的制备方法，本发明以鸡毛和纸浆为原料，氢氧化钾/水/尿素体系作为复合溶剂，探讨了复合溶剂体系的配比及实验条件对鸡毛水解率和纤维素溶解率的影响，结果表明，每毫升复合溶剂在75℃条件下反应120min可水解0.1g鸡毛；鸡毛水解液预冷至‑12℃，每毫升鸡毛水解液加入0.06g纤维素可形成凝胶化的混合物,最后将凝胶制备成含氮150.6mg/g、钾136.7mg/g、锌13.9mg/g并同时含有硫、多肽和氨基酸等营养元素的鸡毛交联纤维素凝胶。土壤培养实验和玉米盆栽实验结果表明，Cell‑CF生物有效性高，可作为一种长效锌肥。

技术领域

本发明属于农业技术领域，具体地说，涉及一种鸡毛交联纤维素多功能锌肥的制备方法。

背景技术

纤维素是自然界第一大生物质资源，并被广泛的应用在造纸、纺织、新材料等多个领域。羽毛作为一种天然蛋白质资源，其蛋白质含量为85-99％，每年全球的羽毛产量可达85亿吨，另外大量的毛发及动物的蹄角等天然蛋白质资源没有被很好的利用，造成了严重的资源浪费和环境污染。由于分子间及分子内氢键强烈，纤维素的溶解性较差，另外溶剂及反应物难以进入纤维素的结晶区，反应可及度低限制了纤维素的开发与利用。羽毛角蛋白是一种硬性蛋白，其结构通过分子间二硫键，氢键，盐式键和其他交联作用而具有很高的稳定性，水溶性和生物降解性差。因此开发优良的纤维素及羽毛角蛋白的溶解剂是提高这两大自然资源开发与利用价值的前提与基础。近年来张俐娜课题组开发的碱/尿素体系的新一类纤维素复合溶剂，有着价格低廉绿色环保的优点。较多的研究表明，羽毛水解后产生的多肽及氨基酸等小分子物质官能团暴露出来具有较好的亲水性和金属离子络合能力并且生物有效性得到提高。无机微肥例如铁、锌等施入土壤后容易受到pH以及土壤矿物质和环境的影响而快速转化为无效态养分，与有机物螯合可以提高微肥在土壤的有效性。另外利用亲水高分子之间的穿插交联可以制成性能优良的水凝胶，可以吸持大量的水分并在肥料缓释方面具有广阔的应用前景。例如利用羧甲基纤维素与金属离子的交联作用制成的凝胶肥料，可以显著的提高肥料利用率。

目前，现有技术中急需一种成本低廉、环境友好的鸡毛交联纤维素多功能锌肥的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低廉、环境友好的鸡毛交联纤维素多功能锌肥的制备方法。利用氢氧化钾/水/尿素(KOH/H₂O/CO(NH₂)₂)复合溶剂，对羽毛进行水解，然后加入纸浆纤维素，用稀硫酸调节pH为6.5，加入硫酸锌，制备了一种多肽交联纤维素的凝胶缓释锌肥(Cell-CF)，研究了该凝胶肥料的结构、吸水性能、缓释性能及锌肥的生物有效性。

其具体技术方案为：

一种鸡毛交联纤维素多功能锌肥的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、羽毛经过KOH/H₂O/CO(NH₂)₂复合溶剂的水解，其过程破坏维系角蛋白空间结构的氢键，断开二硫键和水解肽键，使得羽毛角蛋白变成分子量小，水溶性好的蛋白肽以及氨基酸，得到鸡毛水解液；

步骤2、向鸡毛水解液中加入纤维素，此过程纤维素因吸收鸡毛水解液而溶胀，同时纤维素的结晶区与非结晶区的氢键被破坏，结晶度下降，反应可及度提高，这一过程纤维素链和蛋白肽链进行高度的穿插折叠，形成复合凝胶；

步骤3、用稀硫酸将复合凝胶的pH调节为弱酸性6.5，硫酸中和了复合凝胶肥料的碱性，碱对纤维素的溶胀效应消失，蛋白肽链和纤维素链间形成大量氢键，从而两者紧紧的束缚在一起，纤维素链被改性成为亲水性及金属离子络合能力更强的纤维素多肽复合链，并且链与链间轻度交联折叠构成三维网状结构；

步骤4、向复合凝胶中加入金属微量元素，利用凝胶中的官能团与金属离子进行络合，

向凝胶中加入七水合硫酸锌，继续搅拌1h，将凝胶肥料倒入模具于60℃干燥箱中烘干成型。