一种基于富里酸和/或胡敏酸改性的木质粗纤维及其制备方法和应用

文档序号:759268 发布日期:2021-04-06 浏览:45次 >En<

阅读说明:本技术 一种基于富里酸和/或胡敏酸改性的木质粗纤维及其制备方法和应用 (Wood crude fiber modified based on fulvic acid and/or humic acid and preparation method and application thereof ) 是由 戚智勇 刘瑜 于 2020-11-24 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种基于富里酸和/或胡敏酸改性的木质粗纤维及其制备方法和应用,所述制备方法为将木材切片成木片屑,然后将木片屑与含富里酸和/或胡敏酸的溶液混合获得浆液,对浆液破碎处理即得木质粗纤维,本发明通过在木片屑爆破(破碎)处理成木纤维的爆破处理工序中进行添加含富里酸和/或胡敏酸的溶液,从而获得的含富里酸和/或胡敏酸的木质粗纤维。富里酸和胡敏酸具有化学衰减能力可以调节pH值,从而可以避免用作土壤改良材料时的酸性影响。还有,富里酸和胡敏酸的凝集效果可以长期的促进土壤团粒化,能提高土壤的渗透性。本发明所得富里酸和/或胡敏酸改性的木质粗纤维用于土壤改良材料时可以大幅改善土壤的性能,适合推广应用。(The invention discloses a wood crude fiber modified based on fulvic acid and/or humic acid and a preparation method and application thereof. Fulvic acid and humic acid have chemical attenuation ability to adjust pH, thereby avoiding acidic influence when used as soil improvement materials. In addition, the aggregation effect of fulvic acid and humic acid can promote the soil agglomeration for a long time and improve the soil permeability. When the fulvic acid and/or humic acid modified wood crude fiber is used for a soil improvement material, the performance of soil can be greatly improved, and the method is suitable for popularization and application.)

一种基于富里酸和/或胡敏酸改性的木质粗纤维及其制备方 法和应用

技术领域

本发明涉及一种基于富里酸和/或胡敏酸改性的木质粗纤维及其制备方法和应用,属于土壤改良剂制备技术领域。

背景技术

一直以来,通过爆破处理木材废弃物形成的木质粗纤维作为土壤改良材料再利用。但是木屑在爆破处理时候生成醋酸等有机酸成分,这些有机酸成分降低木质粗纤维的pH值,这样的木质粗纤维作为土壤改良材料用时因为酸性的影响,微生物生存困难,引起其作为土壤改良材料的性能下降的问题。

因此在现有技术中,均需对木质粗纤维的pH值进行中和后,方能应用于土壤改良材料,如通过蒸煮的方式得到木质粗纤维,在蒸煮破碎处理过程中添加碳酸钙等的碱性材料,来中和醋酸等有机酸成分来调整pH值,从面为微生物的增生提供中性的环境,然而虽然采用碳酸钙可以中和木纤维中的有机酸,但是碳酸钙这些材料的混合物并不能够为土壤改良做贡献,也不能直接促进植物的生长。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明的第一个目的在于提供一种基于富里酸和/或胡敏酸改性的木质粗纤维的制备方法;

本发明的第二个目的在于提供上述制备方法所制备的基于富里酸和/或胡敏酸改性的木质粗纤维;

本发明的第三个目的在于提供上述制备方法所制备的基于富里酸和/或胡敏酸改性的木质粗纤维应用于土壤改良材料。

为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

本发明一种基于富里酸和/或胡敏酸改性的木质粗纤维的制备方法,将木材切片成木片屑,然后将木片屑与含富里酸和/或胡敏酸的溶液混合,对混合物进行爆破处理即得木质粗纤维。

在本发明中,使用的木材可以是林业上面发生的间伐木材、林地剩余木材,建设业,木材·木制品制造业,家具的制造业,纸浆制造业,进口木材的批发业及木材贸易业产生的木材片,锯屑等的产业木材废弃物,也可以是其他园林花木的修剪枝等这样的作为一般废弃物等的木材废弃物。不限于特定树种,但是比如光叶榉树,杉,柳,栎,丝柏,赤松等。

优选的方案,所述含富里酸和/或胡敏酸的溶液的添加量为1-3L/Kg木屑。

优选的方案,所述木材中的树皮的体积分数≤80%。

发明人发现,需要控制木材中树皮的含量,如果树皮份超过体积80%以上,破碎处理时会出现不能压缩的情况

优选的方案,所述木材的中水分的质量分数≥30%。

发明人发现,若干燥木材的水份含有率低于30%以下,破碎处理时会有蒸汽爆炸发生的问题。但如果,在干燥状态下如果木材的水分含有率低于30%以下的情况时候,可以就在木材投入时是加水一起破碎。

优选的方案,所述木片屑的直径≤100mm。

进一步的优选的,所述木片屑的直径为2mm~70mm。

更进一步的优选,所述木片屑的直径为5mm~40mm。

优选的方案,将木片屑与含富里酸和胡敏酸的溶液混合。

发明人发现,当富里酸和胡敏酸同时使用时,所得木质粗纤维应用于土壤改良材料效果更佳。

优选的方案,所述含富里酸和/或胡敏酸的溶液中,按体积比计,水:富里酸和/或胡敏酸≥100。

进一步的优选,所述含富里酸和/或胡敏酸的溶液中,按体积比计,水:富里酸和/或胡敏酸为100~500。

更进一步的优选,所述含富里酸和/或胡敏酸的溶液中,按体积比计,水:富里酸和/或胡敏酸为300~500。

在本发明中,木片加工可以采用双轴螺旋挤压机那样的连续式的破碎膨化装置进行破碎处理。把木材切片投入到破碎装置的投入口,木材切片由于旋转的螺丝之间被拥夹挤压粉碎·,经初步压缩后进一步送到高压压缩部,就能得到充分地压缩,此后经模板挤压喷出,瞬间失压膨化成松软的木质粗纤维。

另外,还可以采用蒸汽爆破反应装置,如一般的分批压力反应釜装置。

优选的方案,在蒸煮式破碎装置中进行破碎处理,所述破碎处理时的温度为180℃~250℃,压力为1MPa~2MPa,时间为5~10min。

经爆破处理后,所得木质粗纤维中被注入含富里酸或胡敏酸的溶液.

优选的方案,所述含富里酸和/或胡敏酸的溶液中,还含有微生物。

在本发明中,含富里酸和/或胡敏酸的溶液中的微生物,是在提取富里酸和/或胡敏酸时未经分离的副产物,微生物的存在可以进一步提升本发明中所得木质粗纤维用作土壤改良材料时对土壤改良的效果。

在本发明中富里酸或和胡敏酸可以通过以下几种方式获得:

1、树木、草,蔬菜尾菜、枯枝落叶等未分解的有机物在制造炭的过程中产生的强酸性的木醋酸、竹醋液等有机酸,进行适当的腌制加上长期养护制造出的产物。该产物主要含有富里酸和胡敏酸以及微生物,他与表面处理的木质纤维能够很好的结合。

2、从腐植土中提取的产物,具有一定的微生物含量。

3、从水域的底部堆积土中提取。

优选的方案,所述木醋液或竹醋液中水分的质量分数≤50%。

在发明中,木醋液是由木材头烧成木炭的过程中冒出的烟气自然冷却液化而得到的,竹醋液是竹醋液是用竹材烧炭的过程中,收集竹材在高温分解中产生的气体,并将这种气体在常温下冷却得到的液体物质。

在本发明中,有机废弃物是指树木、竹、草,蔬菜尾菜、枯枝落叶等未分解的有机物。

本发明一种基于富里酸和/或胡敏酸改性的木质粗纤维由上述制备方法所制备。

本发明一种基于富里酸和/或胡敏酸改性的木质粗纤维的应用,将上述制备方法所制备的木质粗纤维用于土壤改良材料。

在本发明中,可以直接将木质粗纤维用于土壤改良材料,添加至土壤中即可,也可以把含有富里酸或胡敏酸的木质粗纤维进行干燥,再添加其他的各种物质,得到不同种类的土壤改良材料。

在应用过程中,发明人发现,本发明所制备的木质粗纤维混合到土壤中可以把硬质土壤改变成软质土壤,同时还可以土壤中可以改变透水性低的土壤的渗透性,增加土壤的保水性,另外还可以促进土壤的团粒结构的形成,为植物容易生育创造出良好的环境。

原理与优势

本发明通过在木片屑爆破(破碎)处理成木纤维的爆破处理工序中进行添加含富里酸和/或胡敏酸的溶液,从而获得的含富里酸和/或胡敏酸的木质粗纤维。富里酸和胡敏酸具有化学衰减能力可以调节pH值,从而可以避免用作土壤改良材料时的酸性影响。还有,富里酸和胡敏酸的凝集效果可以长期的促进土壤团粒化,能提高土壤的渗透性。另外,在本发明的优选方案中,本发明在富里酸和胡敏酸的提取时保留的微生物,相当于用作土壤改良材料时,还为土壤提供了大量的微生物。这样,作为土壤改良材料的木质粗纤维的功能就能得到飞跃提高。

不过发明人发现,富里酸和胡敏酸对木质粗纤维的pH调节功能,以及渗透性、透气性的提高,只有是通过本发明的方法,在爆破破碎过程中添加富里酸和/胡敏酸才能产生上述的应用效果,发明人通过对本发明的木质纤维进行微观结构检测,发现木质粗纤维表面发生量大量变化,撕裂状缝隙中存在大量的断裂和凹凸,说明富里酸和/或胡敏酸发生了化学反应。

本发明的制备方法简单、工艺可控,所得富里酸和/或胡敏酸改性的木质粗纤维用于土壤改良材料时可以大幅改善土壤的性能,适合推广应用。

附图说明

图1本发明的工艺流程图。

图2本发明实施例1所得木质粗纤维的宏观图。

图3本发明实施例1中所得木质粗纤维的SEM图,从图3中可以看到木质粗纤维表面发生量大量变化,撕裂状缝隙中存在大量的断裂和凹凸,可以明细看出富里酸和胡敏酸的反应痕迹。

具体实施方式

实施例1

将木板材切片成5X70mm的木材切片(木片屑)。将富里酸采用300倍的水稀释获得含富里酸的溶液,然后将木材切片5Kg与10L含富里酸的溶液混合后投入到双轴螺旋挤压机中进行混合破碎即得富里酸改性的木质粗纤维,干燥破碎后的木质粗纤维作为土壤改良材料。

应用效果1

在长沙县内的小学,用山中式的土壤硬度计测量的土壤硬度是25mm,在对植物的根伸长有障碍的300m2的运动场中深度7cm的土壤里,混合20%实施例1中的木质粗纤维的土壤改良材料,然后翻压平整了土地。通过这个方法土壤硬度改善为14mm。还有同时,同样的土壤湿度成分中,比较改良前是8%的话改良后变成二倍16%。

在改良过的运动场场地上种植了提夫顿草,过1个月后植被率达到了100%。

应用效果2

在浏阳市的堆土场的回填土上进行透水性试验,在每1小时24mm的低水位硅藻土回填土方,把实施例1中的土壤改良材料3%混合入土中,能够实现每1小时60mm的水位下降功能改善。也就是说每1小时有30mm以上的透水性能,所以作为栽植基础是可行的。

应用效果3

在宁乡市的山地斜面上,植被垫子上用容量换算装入10%实施例1中的土壤改良材料和没有装入的进行比较,各种植了10m2,然后确认了植被的生长状况。结果,装入实施例1的土壤改良材料的植被垫子2周过去后植物就能够发芽、·生长。而没装入实施例1的土壤改良材料的植被垫子1个月过去时确认了植物的发芽、·生长。

实施例2

将木板材切片成5X40mm的木材切片(木片屑)。将富里酸和胡敏酸采用500倍的水稀释获得含富里酸和胡敏酸的溶液,其中含富里酸和胡敏酸的溶液中,按体积比计,富里酸:胡敏酸=1:1。

然后将木材切片5Kg与5L含富里酸和胡敏酸的溶液混合后投入到蒸汽爆破装置中爆破处理,即得富里酸和/或胡敏酸改性的木质粗纤维,所述蒸汽爆破处理时的温度为220℃,压力为1.5MPa,时间为7.5min。干燥破碎后的木质粗纤维作为土壤改良材料。

应用效果1

在长沙县内的小学,用山中式的土壤硬度计测量的土壤硬度是25mm,在对植物的根伸长有障碍的300m2的运动场中深度7cm的土壤里,混合20%实施例2中的木质粗纤维的土壤改良材料,然后翻压平整了土地。通过这个方法土壤硬度改善为16mm。还有同时,同样的土壤湿度成分中,比较改良前是8%的话改良后变成20%。

在改良过的运动场场地上种植了提夫顿草,过1个月后植被率达到了100%。

应用效果2

在浏阳市的堆土场的回填土上进行透水性试验,在每1小时24mm的低水位硅藻土回填土方,把实施例1中的土壤改良材料3%混合入土中,能够实现每1小时80mm的水位下降功能改善。

实施例3

将木板材切片成5X20mm的木材切片(木片屑)。)。将胡敏酸采用300倍的水稀释获得含胡敏酸的溶液,然后将木材切片5Kg与15L含胡敏酸的溶液混合后投入到蒸汽爆破装置中爆破处理,即得富里酸和/或胡敏酸改性的木质粗纤维,所述破碎处理时的温度为220℃,压力为1.5MPa,时间为7.5min。

干燥破碎后的木质粗纤维作为土壤改良材料。

应用效果1

在长沙县内的小学,用山中式的土壤硬度计测量的土壤硬度是25mm,在对植物的根伸长有障碍的300m2的运动场中深度7cm的土壤里,混合20%实施例1中的木质粗纤维的土壤改良材料,然后翻压平整了土地。通过这个方法土壤硬度改善为13mm。还有同时,同样的土壤湿度成分中,比较改良前是8%的话改良后变成15%。

在改良过的运动场场地上种植了提夫顿草,过1个月后植被率达到了100%。

应用效果2

在浏阳市的堆土场的回填土上进行透水性试验,在每1小时24mm的低水位硅藻土回填土方,把实施例1中的土壤改良材料3%混合入土中,能够实现每1小时55mm的水位下降功能改善。

对比例1

其他条件与实施例2相同,仅是在破碎过程中不加入富里酸和胡敏酸,获得木质粗纤维。

应用效果1

其他操作也实施例2中的应用效果1相同,仅是将爆破处理后的木质粗纤维与富里酸和胡敏酸混合作为改性木质粗纤维,其中木质粗纤维与富里酸和胡敏酸的配比量与实施2中制作浆料时相同。

在长沙县内的小学,用山中式的土壤硬度计测量的土壤硬度是25mm,在对植物的根伸长有障碍的300m2的运动场中深度7cm的土壤里,混合20%对比例1中的改性木质粗纤维,然后翻压平整了土地。通过这个方法土壤硬度改善为2mm。还有同时,同样的土壤湿度成分中,比较改良前是8%的话改良后变成9%。

应用效果2

在浏阳市的堆土场的回填土上进行透水性试验,在每1小时24mm的低水位硅藻土回填土方,把实施例1中的土壤改良材料3%混合入土中,实现每1小时25mm的水位下降功能改善。

对比例1与实施例2所得木质粗纤维应用效果对比表

土壤改良材料 土壤透气性能 植物养分吸收情况 微生物含量
实施例2
对比例1 一般 一般

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