[发明专利]一种生物废弃物制备土壤改良剂的方法

说明书

本发明涉及一种生物废弃物制备土壤改良剂的方法，属于土壤改良技术领域，解决了现有生物废弃物预处理不完全的问题。采用的技术方案是：一种生物废弃物制备土壤改良剂的方法，包括以生物废弃物甜菜渣或土豆渣为原料的机械化学法研磨预处理、蒸汽爆破预处理及生物废弃物与丙烯酸、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸的三元接枝共聚，最终制得生物废弃物土壤改良剂；本发明利用机械化学法和蒸汽爆破联合对生物废弃物甜菜渣或土豆渣进行预处理，使其化学反应活性增大、接枝效率提高，降低了生产工艺中丙烯酸单体用量，有效地降低了成本。本发明为生物废弃物甜菜渣和土豆渣开辟了一种新的应用途径。

技术领域

本发明属于土壤改良技术领域，具体涉及一种生物废弃物制备土壤改良剂的方法。

背景技术

土壤改良剂不仅能提高土壤保水保肥能力，改善土壤结构，增加土壤活性及含水量，还可以改变土壤的酸碱度及化学性质，增强微生物活性，也可以直接增加土壤中的微量元素含量。土壤改良剂有效地改善了土壤养分状况，提高了退化土壤的生产力,使其更适宜植物生长。

甜菜渣为甜菜榨糖后的副产物、土豆渣为土豆淀粉加工和土豆蒸煮过程中产生的副产物，均属于生物废弃物。目前，此类废弃物的利用方向主要为饲料，少部分作土壤肥料直接还田使用，但大量的生物废弃物被作为垃圾丢弃。目前却未见有将此类生物废弃物进行改性制备土壤改良剂的报道。

对于农林材料研究的主要障碍在于生物复杂的化学结构，这种复杂的化学结构使其活性基团被包覆起来，导致基团的化学反应活性降低，难以进行充分的化学改性。目前通过对生物材料进行合适预处理来破坏部分木质素、半纤维素和纤维素之间的结合，从而降解木质素的网状结构，以及降低蔗渣纤维素的结晶度，提高生物材料的化学反应活性。目前常见预处理方式均为单一预处理技术，难以对原料进行全面改性。

发明内容

本发明目的是提供一种生物废弃物制备土壤改良剂的方法，该方法以生物废弃物甜菜渣和土豆渣作为原料制备土壤改良剂，解决了现有生物预处理不完全的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种生物废弃物制备土壤改良剂的方法，包括以下步骤：

步骤1：将生物废弃物经清洗、干燥、粉碎后过60目筛得生物废弃物粉原料，所述生物废弃物为甜菜渣或土豆渣；

步骤2：将生物废弃物粉原料放入带有研磨球的研磨罐中，球料比为5～10：1；同时向研磨罐中加入质量为生物废弃物粉原料质量0.1～5％的活化剂和质量为生物废弃物粉原料质量0.5～5％的碱试剂，在设定200～400rpm转速下进行研磨，研磨时间为0.5～2h，研磨后过200目筛分离，得预处理生物废弃物粉备用；

步骤3：取上述预处理生物废弃物粉倒入汽爆罐反应室内，通入温度为180～220℃的水蒸汽，使反应室内压强达到设定压强0.5～2.0MPa，维持10～180s时间后瞬间解除高压，收集汽爆渣粉浆样品，将其水洗抽滤后，在烘箱60℃真空干燥，制得汽爆渣粉；

步骤4：称取步骤3制得的汽爆渣粉20～40份与水按照1:10～20的比例放入反应釜中，搅拌均匀升温至90℃糊化30min后，冷却至室温，通氮气驱氧，加入由丙烯酸50份制成的中和度为70％～90％的丙烯酸钠水溶，以及2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸10份、引发剂0.2份和交联剂0.01～0.2份，升温至60～70℃反应2～3h，终止反应，将反应产物取出，用去离子水和乙醇洗涤数次后，在70～80℃下减压干燥24h，然后粉碎为粉末，得土壤改良剂。

进一步地，步骤2中所述活化剂为过碳酰胺或过氧化脲。

进一步地，步骤2中所述碱试剂为氢氧化钾或氢氧化钠。

进一步地，步骤4中所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠。

进一步地，步骤4中所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酸铵或聚乙二醇二丙烯酸酯。