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螯合中微量元素增效的含腐植酸水溶有机肥制备方法与流程

花匠小妙招
2025-09-17 01:55

本发明涉及有机肥制造领域，尤其涉及螯合中微量元素增效的含腐植酸水溶有机肥制备方法。

背景技术：

1、水溶有机肥料是指一类来源于植物、动物或微生物体，经过物理、化学、生物等工艺加工处理，使其主要养分成分能完全溶解于水，形成稳定溶液的有机肥料，通过有机肥料的优点与现代高效施肥技术相结合，实现有机养分的精准、高效、便捷施用，其主要用于有机农业的滴灌、喷灌、微喷灌施肥与无土栽培。

2、现有技术中，当前含腐植酸水溶肥料在盐碱地或硬水灌溉区应用时，因常规腐植酸在ph＞7.5环境中易絮凝聚沉，导致中微量元素生物有效性显著降低。同时铁、锌等关键元素在复合螯合体系中因竞争结合位点产生强烈拮抗，造成作物养分失衡，此外，传统配方因缺乏缓释设计，在灌溉条件下48小时内淋溶，导致有效成分流失，尤以砂质土壤为甚，现有技术虽尝试采用合成螯合剂或物理包膜改善性能，却面临新问题：螯合剂在硬水中与钙镁离子结合失效，导致其稳定性下降，且难生物降解。

3、因此，根据上述中的相关技术，亟需研发螯合中微量元素增效的含腐植酸水溶有机肥制备方。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出螯合中微量元素增效的含腐植酸水溶有机肥制备方法，以解决现有技术中腐植酸环境适应性差、元素拮抗严重与元素拮抗严重的问题。

2、基于上述目的，本发明提供了螯合中微量元素增效的含腐植酸水溶有机肥制备方法。

3、螯合中微量元素增效的含腐植酸水溶有机肥制备方法，其特征在于，所述制备步骤如下：

4、步骤s1：将改性腐植酸加入去离子水中，升温至40-50℃，搅拌25-35min，加入水合硫酸亚铁，通入压缩空气，搅拌反应30-50min，得螯合液；

5、步骤s2：将改性螯合剂与柠檬酸加入螯合液中，升温至40-50℃，搅拌8-12min，加入水合硫酸锌、水合硫酸锰与硼酸，搅拌15-20min，加入10%氨水溶液，调节ph至5-6，搅拌反应50-70min，转速250-350rpm，得复合螯合液；

6、步骤s3：将尿素加入复合螯合液中，升温至30-40℃，搅拌10-20min，加入磷酸二氢钾与硫酸钾，搅拌18-22min，转速250-350rpm，继续搅拌10-20min，得养分螯合母液；

7、步骤s4：将养分螯合母液加入浓缩罐中，降压至-0.08mpa，升温至40-50℃，压缩50-70min，加入纳米二氧化硅与改性淀粉，搅拌8-12min，加入高压均质机中，处理5-7min，压力23-27mpa，过滤，干燥，冷却，过80目振动筛，得水溶有机肥；

8、因为fe3+在ph＞4时极易水解为胶体沉淀，而在ph2.5-3.5的酸性环境下，腐植酸的羧基和酚羟基可以优先与fe3+形成稳定的五元环螯合物，从而阻止其向沉淀转化，同时随着ph提高，zn2+/mn2+与改性螯合剂的邻羟基苯乙酸基团结合，实现分布螯合与元素协同防拮抗

9、优选的，步骤s1中所述改性腐植酸与水合硫酸亚铁的质量比为2.7-2.8:1；

10、步骤s2中所述改性螯合剂、柠檬酸、螯合液、水合硫酸锌、水合硫酸锰与硼酸质量比为0.016-0.018:0.008-0.009:1:0.008-0.009:0.0045-0.0055:0.003-0.004。

11、优选的，骤s3中所述尿素、复合螯合液、磷酸二氢钾与硫酸钾质量比为0.05-0.052:1:0.032-0.034:0.024-0.026。

12、优选的，步骤s4中所述养分螯合母液、纳米二氧化硅与改性淀粉质量比为1:0.008-0.012:0.028-0.032。

13、优选的，所述改性腐植酸的制备步骤如下：

14、步骤a1：将风化煤粉加入1.5%的氢氧化钾溶液中，升温至60-80℃，搅拌80-100min，离心10-20min，转速3000-5000rpm，得活化腐植酸液；

15、步骤a2：在氮气气氛下，将氨基磺酸与37%甲醛溶液加入活化腐植酸液中，加入10%氢氧化钠溶液，调节ph至9.0-10.0，升温至80-90℃，搅拌反应100-140min，反应完成，降温至40-60℃，加入10%盐酸溶液，调节ph至2.0-3.0，静置沉淀，离心洗涤，干燥，得改性腐植酸；

16、通过氨基磺酸-甲醛缩合反应在腐植酸分子中引入磺酸基，磺酸基团为强酸基团，在ph0-14范围内可以完全电离为-so3-，形成永久亲水层，从而使分子表面负电荷密度提升，静电斥力阻止聚集沉淀，同时磺酸基与原有羧基形成双齿螯合结构，可以增加螯合位点。

17、优选的，步骤a1中所述风化煤粉与1.5%的氢氧化钾溶液的质量比为1:7.8-8.2；

18、步骤a2中所述氨基磺酸、37%甲醛溶液与活化腐植酸液质量比为0.026-0.028:0.0065-0.007:1。

19、优选的，所述改性螯合剂制备步骤如下：

20、将乙二胺二邻羟基苯乙酸与聚天冬氨酸钠加入去离子水中，升温至43-47℃，搅拌30-40min，加入催化剂碳二亚胺盐酸盐，加入0.1mol/l盐酸溶液，调节ph至5.8-6.2，升温至48-52℃，搅拌反应2-4h，转速200-300rpm，反应完成，降温至20-30℃，纯化，冷冻干燥，粉碎过筛，得改性螯合剂；

21、聚天冬氨酸钠分子链上含密集羧基，其在硬水中可以与ca2+/mg2+形成可溶性复合物，消耗干扰离子，减少其他离子对乙二胺二邻羟基苯乙酸干扰，同时乙二胺二邻羟基苯乙酸铁遇到ca2+时，聚天冬氨酸钠-ca2+复合物通过熵驱动置换抢先结合游离ca2+，阻断其竞争乙二胺二邻羟基苯乙酸配位点，同时乙二胺二邻羟基苯乙酸的邻位酚羟基-o-与羧基-coo-构成刚性八面体配位腔，与fe3+的电荷/半径比完美匹配，从而减小fe3+的解离度，此外，聚天冬氨酸钠长链接枝于乙二胺二邻羟基苯乙酸苯环外侧，其疏水碳链物理阻隔ca2+靠近乙二胺二邻羟基苯乙酸铁活性中心。

22、优选的，所述乙二胺二邻羟基苯乙酸、聚天冬氨酸钠与催化剂质量比为1:1.4-1.6:0.18-0.22。

23、优选的，所述改性淀粉的制备步骤如下：

24、将木薯淀粉加入去离子水中，升温至20-30℃，搅拌10-20min，加入3%氢氧化钠溶液，调节ph至8-9，升温至33-37℃，加入辛烯基琥珀酸酐，反应160-200min，反应完成，加入10%盐酸溶液，调节ph至6.3-6.7，降温静置，离心洗涤，干燥粉碎，得改性淀粉；

25、通过辛烯基长链的定向排列，可以使辛烯基疏水链锚定于淀粉分子骨架上，形成致密疏水层，从而水分子渗透速率下降，延迟内部养分溶出，同时改性淀粉遇水后，亲水区适度吸水膨胀，但疏水链网络限制无限溶胀，避免囊壁破裂，且溶胀形成的纳米级毛细管通过表面张力束缚养分，使其缓慢释放，此外，羧基在碱性土壤中电离，静电斥力扩大毛细孔径，加速释放；酸性条件下孔径收缩，实现智能响应。

26、优选的，所述木薯淀粉与辛烯基琥珀酸酐质量比为1:0.07-0.09。

27、本发明的有益效果：

28、本发明提供了螯合中微量元素增效的含腐植酸水溶有机肥制备方法，本发明通过分子结构修饰提升腐植酸环境适应性、构建复合螯合体系增强元素稳定性、优化多级螯合序列防止离子拮抗、创新物理屏障实现智能控释的核心工艺路径，与现有技术相比，有效突破了传统肥料在复杂农业生态系统中的功能性局限，显著提升养分利用效率与农艺可持续性，具备在土壤修复、精准农业及资源节约型种植体系中的广阔应用前景。