CN118146050A - 一种以黄水为原料的肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种以黄水为原料的肥料及其制备方法，所述制备方法包括：对待处理黄水进行浓缩，获得黄水浓缩液，所述黄水浓缩液的固形物含量为50％；将所述黄水浓缩液加热至预设温度，所述预设温度为60‑65℃；基于所述黄水浓缩液的有机酸摩尔浓度和/或氨基酸摩尔浓度，对所述黄水浓缩液进行络合，获得微量元素产品；将所述微量元素产品冷却至室温，作为肥料。本公开不仅可以解决环境污染难题，还可以把黄水转化为农业生产上优质肥料，减少化学肥料用量，实现农业节本增效。

Description

一种以黄水为原料的肥料及其制备方法

技术领域

本申请涉及肥料技术领域，尤其涉及一种以黄水为原料的肥料及其制备方法。

背景技术

黄水是白酒发酵过程中渗漏至发酵池底部的液体，全国每年产生的数量在300～400万吨，一般都作为污水进行处理，投入了大量的人力物力财力，而且在废水处理过程中，由于黄水COD(化学需氧量)高，是生活污水的近100倍，治理难度大，费用高。

黄水其固形物含量约5％，主要成分为有机酸，以乳酸含量最为丰富。因此，如何充分和有效利用黄水，是当前亟待解决的问题。本说明书实施例提供一种以黄水为原料的肥料及其制备方法。

发明内容

本申请实施例提供一种以黄水为原料的肥料及其制备方法，用以解决如下问题：黄水的使用价值有限，一般作为废水处理。但是在废水处理过程中，由于黄水COD(化学需氧量)高，是生活污水的近100倍，治理难度大，费用高。该项技术不仅可以解决黄水的处理问题，节约大量的处理成本，还可以变废为宝，为国家节约和创造更多的财富。

具体的，一种以黄水为原料的肥料的制备方法，包括以下步骤：

对待处理黄水进行浓缩，获得黄水浓缩液，所述黄水浓缩液的固形物含量为50％；

将所述黄水浓缩液加热至预设温度，所述预设温度为60-65℃；

基于所述黄水浓缩液的有机酸摩尔浓度和/或氨基酸摩尔浓度，对所述黄水浓缩液进行络合，获得微量元素产品；

将所述微量元素产品冷却至室温，作为肥料。

本申请实施例还提供一种以黄水为原料的肥料。

具体的，一种以黄水为原料的肥料，所述肥料包括：

所述肥料是由本说明书权利要求任一项所述的制备方法制备得到。

本申请实施例提供的技术方案，至少具有如下有益效果：对待处理黄水进行浓缩，获得黄水浓缩液，所述黄水浓缩液的固形物含量为50％；将所述黄水浓缩液加热至预设温度，所述预设温度为60-65℃；基于所述黄水浓缩液的有机酸摩尔浓度和/或氨基酸摩尔浓度，对所述黄水浓缩液进行络合，获得微量元素产品；将所述微量元素产品冷却至室温，作为肥料，能够获得价格低廉的优质的有机微量元素肥料，同时，可以实现黄水的合理利用，不必要花费高额的处理费用解决黄水处理问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本说明书实施例提供的一种以黄水为原料的肥料的制备方法；

图2为本说明书实施例提供的又一种以黄水为原料的肥料的制备方法；

图3为本说明书实施例提供的又一种以黄水为原料的肥料的制备方法；

图4为本说明书实施例提供的以黄水为原料的肥料的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

农作物上使用的微量元素最初的形态是盐，如硫酸铁、硫酸锌、硫酸铜、硫酸锰等，其进入土壤后，与磷酸盐等能形成沉淀，不易为植物吸收利用。为此，生产上常使用EDTA、氨基酸、有机酸等与微量元素进行螯合或络合，以提高微量元素使用率。但是，微量元素螯合或络合使用的EDTA、氨基酸、有机酸等成本高，吨成本高达几千元甚至上万元，高价格限制了微量元素螯合、络合物的应用。

基于此，本说明书实施例提供一种以黄水为原料的肥料的制备方法。

图1为本说明书实施例提供的一种以黄水为原料的肥料的制备方法。如图1所示，一种以黄水为原料的肥料的制备方法，该制备方法包括：

步骤S101：对待处理黄水进行浓缩，获得黄水浓缩液，所述黄水浓缩液的固形物含量为50％。

由于黄水中有机酸的浓度较低，为了节约运输成本，因此，在使用前，需要将黄水先进行浓缩。

在本说明书实施例中，所述对待处理黄水进行浓缩，获得黄水浓缩液，具体包括：

对所述待处理黄水，通过低温减压的方法进行浓缩，获得所述黄水浓缩液。

在本说明书实施例中，所述对待处理黄水进行浓缩，黄水浓缩液，进一步包括：

调节所述黄水浓缩液pH至5.5-6.6。当pH值过低，比如pH值为4.5时，为酸性，这对植物可能产生负面影响，导致土壤酸化并抑制植物的生长和发育。相反，如果pH值过高，超过8.0时这可能会导致肥料中的营养元素的有效性减低，从而造成植物营养缺乏的问题。因此，为了确保肥料中的营养元素可以被植物充分吸收并利用，以及避免对土壤和植物产生不良影响，通常会调整氨基酸水溶肥的pH值至大约为6的水平。

在具体实施例中，黄水浓缩液pH优选为6。

步骤S103：将所述黄水浓缩液加热至预设温度，所述预设温度为60-65℃。

在本说明书实施例中，所述预设温度优选为60℃。

在氨基酸水溶肥的生产过程中，温度是一个关键因素，它可以直接影响到酶的活性、反应速率以及产品的质量和性能。首先，生产过程中的温度可以影响酶解的效率和氨基酸的产率。酶解是生产氨基酸肥料的重要步骤，需要在一定的温度下进行以保持酶的活性。如果温度过高或过低，都可能影响酶的活性，从而影响到氨基酸的产率和分子量分布。

其次，在浓缩和干燥过程中，控制温度同样十分重要。浓缩过程中需要保持恒定的温度、压力和蒸发速率，以提高浓缩效率并降低物料的热应力。同时，冷却过程也是保证产品稳定性的关键步骤。而在干燥过程中，不仅要控制温度，还要管理好风量和物料的水分含量，以保持产品的颜色、味道和形态的稳定性。

然而，如果温度过高，可能会导致部分氨基酸分解或发生副反应，影响产品的质量和效果。反之，如果温度过低，可能会降低生产效率，同时也可能导致某些化学反应不完全。因此，严格控制生产过程中的温度对于保证氨基酸水溶肥的质量至关重要。

步骤S105：基于所述黄水浓缩液的有机酸摩尔浓度和/或氨基酸摩尔浓度，对所述黄水浓缩液进行络合，获得微量元素产品。

在本说明书实施例中，所述黄水浓缩液的有机酸摩尔浓度是以乳酸为标准，以所述黄水浓缩液的有机酸含量计算获得的；

所述黄水浓缩液的氨基酸摩尔浓度是以氨基酸为标准，以所述黄水浓缩液的氨基酸含量计算获得的。

在本说明书实施例中，黄水中总酸包括有机酸和氨基酸。

有机酸和氨基酸的测定方法均为现有技术，在此不再赘述。

在本说明书实施例中，所述基于所述黄水浓缩液的有机酸摩尔浓度和/或氨基酸摩尔浓度，对所述黄水浓缩液进行络合，获得微量元素产品，具体包括：

以所述有机酸摩尔浓度与所述氨基酸摩尔浓度作为摩尔浓度之和；

将待添加微量元素与所述摩尔浓度之和以等比例进行络合，获得所述微量元素产品。

在本说明书实施例中，所述基于所述黄水浓缩液的有机酸摩尔浓度和/或氨基酸摩尔浓度，对所述黄水浓缩液进行络合，获得微量元素产品，进一步包括：

基于所述微量元素产品，按照预设的络合原则进行络合反应，获得复合微量元素产品。

氨基酸的氨基和羧基与金属微量元素离子螯合，是以氧和氮作配位原子，配位体2个配位原子之间相隔2个或3个以上原子与中心金属离子共同形成螯合环。这个螯合环的形成使得螯合离子在水溶液中的稳定性得到提高。

在实际工艺中，氨基酸与金属盐可以通过水体系合成法进行螯合。以L-天门冬氨基酸溶于蒸馏水中，加入硫酸锌为例，60℃下搅拌反应1小时后，加入无黄水将螯合物沉淀出来，经过一系列的后处理步骤，可以得到L-天门冬氨基酸螯合锌。

又如甘氨酸与硫酸锌的反应。甘氨酸溶于水中后，加硫酸锌，65℃下搅拌反应12小时。然后趁热过滤，滤液于水浴上缓慢加热浓缩至晶膜出现，冷却后析出大量白色晶体，这些就是甘氨酸锌的螯合物。

需要特别说明的是，利用黄水有机酸进行微量元素络合时，需要根据微量元素中的金属离子的价数确定黄水浓缩液的添加量。例如：加入微量元素质量根据黄水中乳酸摩尔浓度，进行换算后求得，当金属离子为一价时，添加金属元素浓度与乳酸摩尔浓度相同，当当金属离子为二价时，添加金属元素浓度为乳酸摩尔浓度的二分之一，如此类推。

以硫酸亚铁为例，已知硫酸亚铁摩尔质量为278.03g/mol，若黄水乳酸摩尔浓度为1.0mol/L，加入的硫酸亚铁质量为1×278.03÷2＝139.02g。

如硫酸亚铁与甘氨酸反应：

FeSO₄+H₂NCH₂COOH→Fe(C₅H₉O₄N)↓+H₂SO₄

在这个反应中，硫酸亚铁与甘氨酸反应生成一种配合物，并生成硫酸。

硫酸亚铁与天冬氨酸反应：

FeSO₄+H₂NCH₂(CO₂H)CONH₂+H₂O→Fe(C₄H₇O₄N)↓+H₂SO₄

在这个反应中，硫酸亚铁与天冬氨酸反应生成另一种配合物，并生成硫酸。

在本说明书实施例中，所述微量元素包括：氧化锌、氧化镁、氧化钙、氧化铁、氧化铜、硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸镁、硫酸锌中的一种或几种。

在本说明书实施例中，所述预设的络合原则是指按照待添加的微量元素的分子量的大小，依次添加微量元素。具体地，黄水浓缩液一次仅络合一种原色，获得单一络合物后，再根据需要络合第二种、第三种微量元素。

在制造微量元素肥料时，氨基酸与微量元素进行化学反应来确保微量元素的有效供应。这个过程需要考虑多种因素，包括植物对微量元素的需求量和不同的微量元素的需求量与络合量是否满足要求。

首先，植物对微量元素的需求量是一个重要因素。不同的作物对微量元素的需求量不同，甚至同一种作物在不同的生长阶段对微量元素的需求量也会发生变化。例如，小麦对铁元素的需求量最大，其次是锰、锌和硼；水稻对铁、锌、锰和硼的需求量大大致相同；玉米对锌的需求最大，其次是铁、锰和硼；柑橘对锌的需求量大，其次是铁、锰和硼；番茄对锌的需求量大，其次是铁和硼；芒果对硼的需求最大，其次是铁、锰和锌；叶菜对铁的需求最大，其次是锰、锌和硼。因此，在制造微量元素肥料时，需要根据植物的种类和生长阶段来确定添加哪些微量元素。

其次，不同的微量元素的需求量与络合量也是需要考虑的因素。微量元素虽然在作物体内的含量很少，但是它们同常量元素一样，对作物的生长和发育是同等重要的。因此，需要通过科学的配比和工艺来确保微量元素的有效供应。

所述预设的络合原则是指按照待添加的微量元素的分子量的大小，依次添加微量元素时，一般需要在一种微量元素完全溶解后，再添加另外一种微量元素。

在络合过程中，为了检验络合效果，可以采用凝胶层析柱的方法进行分析。

氨基酸与微量元素络合后，其络合效果的检验通常采用凝胶层析柱的方法进行分析。该方法利用凝胶过滤原理，将样品加在充满凝胶的柱中，流动相通过柱时，大分子的络合物由于体积大而被排阻，先流出层析柱；而小分子的游离状态微量元素离子则因体积小而后流出。

具体判断络合量是否达标，主要是根据流出物质中游离微量元素离子的含量。如果游离微量元素离子的含量低于某一设定标准，那么可以认为络合量达到了要求。需要注意的是，具体的判断标准可能会因为不同的实验目的和要求而有所不同。

步骤S107：将所述微量元素产品冷却至室温，作为肥料。

在本说明书实施例中，将黄水发酵后作为优质的肥料使用，每吨黄水为原料的肥料可以使用300亩，如国内黄水全部利用后，可使用面积10亿亩左右。同时该肥料可提高化学肥料的利用率，亩节省尿素5-8公斤，国家每年可节省化学肥料约600万吨，减少碳排放2000万吨。对促进绿色环保低碳产业发展具有重大的意义。

本说明书实施例还提供了一种以黄水为原料的肥料的制备方法。图2为本说明书实施例提供的又一种以黄水为原料的肥料的制备方法，如图2所示，该制备方法包括：

步骤S201：对待处理黄水进行浓缩，获得黄水浓缩液，所述黄水浓缩液的固形物含量为50％；

步骤S203：调节所述黄水浓缩液pH至5.5-6.6

步骤S205：将所述黄水浓缩液加热至预设温度，所述预设温度为60-65℃；

步骤S207：基于所述黄水浓缩液的有机酸摩尔浓度和/或氨基酸摩尔浓度，对所述黄水浓缩液进行络合，获得微量元素产品；

步骤S209：将所述微量元素产品冷却至室温，作为肥料。

氨基酸与微量元素进行络合反应时，需要先调节溶液的pH,以便形成合适的络合条件。以下是两个实施例：

例一：将氨基乙酸(Glu)与锰(Mn)在酸性条件下(pH＝3)进行络合反应，生成锰氨基乙酸配合物。随着pH的升高，络合反应逐渐向碱性方向发展，当pH＝9时，生成了更稳定的锰氨基乙酸四羧酸配合物。这种络合反应可以在酸性条件下进行，但随着pH的升高，络合物变得更加稳定。因此，通过调节溶液的pH,可以控制络合反应的条件，从而提高氨基酸微量元素肥料的稳定性和效果。

例二：将精氨酸(Arg)与锌(Zn)在碱性条件下(pH＝8)进行络合反应，生成锌精氨酸配合物。随着pH的降低，络合反应逐渐向酸性方向发展，当pH＝4时，生成了更稳定的锌精氨酸三甲胺配合物。这种络合反应可以在碱性条件下进行，但随着pH的降低，络合物变得更加稳定。因此，通过调节溶液的pH,可以控制络合反应的条件，从而提高氨基酸微量元素肥料的稳定性和效果。

本说明书实施例还提供了一种以黄水为原料的肥料的制备方法。图3为本说明书实施例提供的又一种以黄水为原料的肥料的制备方法，如图3所示，该制备方法包括：

步骤S301：对待处理黄水进行浓缩，获得黄水浓缩液，所述黄水浓缩液的固形物含量为50％；

步骤S303：调节所述黄水浓缩液pH至5.5-6.6

步骤S305：将所述黄水浓缩液加热至预设温度，所述预设温度为60-65℃；

步骤S307：基于所述黄水浓缩液的有机酸摩尔浓度和/或氨基酸摩尔浓度，对所述黄水浓缩液进行络合，获得微量元素产品；

步骤S309：基于所述微量元素产品，按照预设的络合原则进行络合反应，获得复合微量元素产品。

步骤S311：将所述复合微量元素产品冷却至室温，作为肥料。

氨基酸与微量元素进行复合络合后，产品的稳定性和生物利用率都会显著提高。复合络合可以对反应物摩尔比、反应的pH值及时间等条件进行严格控制，从而确保产品的化学结构及性能稳定。此外，氨基酸微量元素螯合物不仅具有高化学稳定性，而且具有较高的生物利用率，抗干扰能力强，毒性小，吸收率高，增重效果明显。

为了进一步理解本说明书实施例提供的以黄水为原料的肥料的制备方法，图4为本说明书实施例提供的以黄水为原料的肥料的制备方法的流程示意图，如图4所示，黄水经浓缩后，获得黄水浓缩液；黄水浓缩液经加热至固定温度后，进行络合、冷却，即可获得肥料，该肥料为有机微量元素肥料。

本说明书实施例提供的以黄水为原料的肥料的制备方法，对待处理黄水进行浓缩，获得黄水浓缩液，所述黄水浓缩液的固形物含量为50％；将所述黄水浓缩液加热至预设温度；基于所述黄水浓缩液的有机酸摩尔浓度和/或氨基酸摩尔浓度，对所述黄水浓缩液进行络合，获得微量元素产品；将所述微量元素产品冷却至室温，作为肥料，能够获得价格低廉的优质的有机微量元素肥料，同时，可以实现黄水的合理利用，不必要花费高额的处理费用解决黄水处理问题。

酿酒黄水制作的微量元素肥料与其他类型肥料比较，具有其独特的优点和好处。首先，微量元素肥料中含有多种植物所需的微量元素，如硼、锌、锰、钼、铜和铁等，这些元素对于植物的生长发育至关重要。其次，使用酿酒黄水作为原料的微量元素肥料在提供植物所需营养的同时，还可以提高土壤肥力和改善土壤结构。

而酿酒黄水本身又是固态酿造白酒过程中的副产物，是一种环保且可再生的原料。同时，黄水中所含的有机物质和微生物可以进一步提高肥料的效果。此外，微量元素肥料的使用需要根据不同植物的需求来选择适合的微量元素种类和用量，这也使得酿酒黄水微量元素肥料具有更高的适用性和针对性。

本说明书实施例还提供一种以黄水为原料的肥料，所述肥料包括：

所述肥料是由本说明书权利要求任一项所述的制备方法制备得到。

为了验证本说明书实施例中提供的肥料的效果，将该肥料应用到小麦上予以验证。

具体地，以本说明书实施例提供的肥料与市售磷酸二氢钾作对比，同时以清水作为对照，小麦品种选择淮麦33，实验用土壤为淤泥土，土壤肥力中上等。

在实验前，取土样进行土壤测定，测定结果如表1所示。

表1供试土壤理化性状表

在进行实验时，设计为两次叶面喷施，喷施时间为：小麦苗期(6.5叶)和抽穗期。

进行实验后，对小麦产量进行了统计，统计结果如表2所示。

表2不用处理小麦产量结果及容量对比

其中：处理1为本申请实施例提供的肥料，处理2为市售磷酸二氢钾，处理3为等量清水处理。

实验表明，本申请实施例提供的肥料，对对比肥料相比，增产量更高。且能够促进幼苗生长，植株生长健壮，有利于提高分蘖成穗率，增加小麦穗数，能够提高功能叶的光合效率，提高小麦结实率，从而有利于提高小麦的产量。

此外，本申请实施例提供的肥料，能够增强小麦的抗倒伏能力，降低倒伏比例，有利于小麦灌浆结实，提高籽粒品质。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种以黄水为原料的肥料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

对待处理黄水进行浓缩，获得黄水浓缩液，所述黄水浓缩液的固形物含量为50％；

将所述黄水浓缩液加热至预设温度，所述预设温度为60-65℃；

基于所述黄水浓缩液的有机酸摩尔浓度和/或氨基酸摩尔浓度，对所述黄水浓缩液进行络合，获得微量元素产品；

将所述微量元素产品冷却至室温，作为肥料。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对待处理黄水进行浓缩，获得黄水浓缩液，具体包括：

对所述待处理黄水，通过低温减压的方法进行浓缩，获得所述黄水浓缩液。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对待处理黄水进行浓缩，黄水浓缩液，进一步包括：

调节所述黄水浓缩液pH至5.5-6.6。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述黄水浓缩液的有机酸摩尔浓度是以乳酸为标准，以所述黄水浓缩液的有机酸含量计算获得的；

所述黄水浓缩液的氨基酸摩尔浓度是以氨基酸为标准，以所述黄水浓缩液的氨基酸含量计算获得的。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基于所述黄水浓缩液的有机酸摩尔浓度和/或氨基酸摩尔浓度，对所述黄水浓缩液进行络合，获得微量元素产品，进一步包括：

基于所述微量元素产品，按照预设的络合原则进行络合反应，获得复合微量元素产品。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述预设的络合原则是指按照待添加的微量元素的分子量的大小，依次添加微量元素。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预设温度优选为60℃。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微量元素包括：氧化锌、氧化镁、氧化钙、氧化铁、氧化铜、硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸镁、硫酸锌中的一种或几种。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基于所述黄水浓缩液的有机酸摩尔浓度和/或氨基酸摩尔浓度，对所述黄水浓缩液进行络合，获得微量元素产品，具体包括：

以所述有机酸摩尔浓度与所述氨基酸摩尔浓度作为摩尔浓度之和；

将待添加微量元素与所述摩尔浓度之和以等比例进行络合，获得所述微量元素产品。

10.一种以黄水为原料的肥料，其特征在于，所述肥料是由权利要求1～9任一项所述的制备方法制备得到。