纳米碳酶的制备工艺及设备的制作方法

1.本发明涉及碳酶技术领域，尤其涉及纳米碳酶的制备工艺及设备。


背景技术：

2.近年来，人们为了追求农作物产量，长期大量使用化学肥料，导致土壤ph值下降，用化学除草剂灭草，用高残留高污染的化学农药进行拌种拌肥，严重破坏了土壤中的各种养分，致使土壤中酸性有毒的物质浓度急剧上升，土壤普遍酸化板结，导致农产品品质显著下降甚至伤害了作物根系，使得作物的吸肥能力减弱，大幅降低肥料的有效性，导致即使投入大量的肥料也很难被农作物吸收利用。
3.碳酶可以提高氮肥、磷元素的稳定性、有效性，防止养分流失，可以提高肥料对各种作物的适应性，提高土壤中微生物的活性，进一步的助于植物的生长。现有的碳酶存放过程中，容易发生潮解，导致碳酶的活性降低，因此我们提出了一种纳米碳酶的制备工艺。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的纳米碳酶的制备工艺及设备。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.纳米碳酶的制备工艺，包括以下步骤：
7.s1、称取原料：按重量份称取下列原料：碳酶8
‑
12份、草木灰22
‑
35份、膨润土15
‑
22份、水20
‑
30份、氮肥10
‑
18份、磷肥9
‑
15份、钾肥18
‑
25份、高分子几丁聚糖0.5
‑
2份、聚合硫酸铁2
‑
4份、蜂蜜3
‑
6份和植物油8
‑
12份；
8.s2、混合搅拌：将碳酶、草木灰、膨润土、高分子几丁聚糖、聚合硫酸铁、水、氮肥、磷肥和钾肥放入搅拌机中，混合均匀；
9.s3、冻干处理：利用压板机将混合均匀的物料压成板状，压板机的工作压力为3
‑
5mpa，保压时间为4
‑
8h，然后再利用冻干机对板状物料进行冻干处理；
10.s4、造粒处理：将冻干处理后的物料利用造粒机破碎后再挤出造粒，得到纳米碳酶胚体；
11.s5、覆膜处理：将蜂蜜与植物油充分混合，得到混合液体，然后将混合液体均匀的喷涂在纳米碳酶胚体的表面，然后进行微波处理，使得纳米碳酶胚体表面的成膜老化，得到纳米碳酶。
12.优选的，所述碳酶的粒径为200
‑
600nm。
13.优选的，所述植物油为大豆油、玉米油、菜籽油、棕榈油中的一种或者多种的混合物。
14.优选的，所述膨润土使用前经过预处理，所述预处理的步骤为：将膨润土放入稀硫酸中，85
‑
95℃，搅拌2
‑
4h，搅拌完毕后，过滤、洗涤、烘干，即得到预处理后的膨润土。
15.优选的，所述稀硫酸的浓度为0.1
‑
0.3mol/l。
16.优选的，所述s3中，压板机将物料压成0.5
‑
3cm厚的板状物。
17.优选的，所述s4中，纳米碳酶胚体的粒径为2
‑
4mm。
18.优选的，所述s5中，喷涂过程中，混合液体的温度为70
‑
90℃，微波处理过程中，处理时间为3
‑
8s。
19.优选的，所述高分子几丁聚糖的分子量为30
‑
50万，粘度为10
‑
50mpa
·
s。
20.优选的，纳米碳酶的制备设备，包括搅拌机、压板机、冻干机、造粒机、喷涂机和微波炉，所述造粒机内部设置有粉碎绞龙，粉碎绞龙用于将冻干处理后的物料进行破碎，所述喷涂机的内部设置有电热丝，电热丝用于对混合液体进行加热。
21.本发明的有益效果是：
22.1、本工艺制备的纳米碳酶，其能够有效的提高土壤肥力，可提高氮元素、磷元素的利用率，提高到50％左右，且能够提高土壤中益生菌的活性，进一步的助于植物的生长。
23.2、本工艺制备的纳米碳酶，其内部含有膨润土、草木灰和高分子几丁聚糖和聚合硫酸铁，膨润土作为载体，其表面含有丰富的微孔，能够存储纳米碳酶中的部分肥料，使得肥料能够缓慢的释放，提高肥料的利用率，草木灰能够提高土壤的疏松程度，提高土壤的透气性，且高分子几丁聚糖和聚合硫酸铁具有一定的絮凝功能，使得营养成分不易流失，避免了营养成分流失对环境造成污染，同时有效的提高肥料的缓释性能，进一步便于土壤中益生菌的繁殖，同时高分子几丁聚糖又可以作为微生物的养分，聚合硫酸铁也可以为植物生长提供铁元素。
24.3、本工艺制备的纳米碳酶，其表面涂覆有蜂蜜和植物油，植物油与蜂蜜相结合，能够起到一定的疏水作用，使得碳酶不易变质，且植物油与蜂蜜降解后能够进一步的增强土壤的肥力，不会对土壤造成污染。
25.4、本工艺制备的纳米碳酶，其制备过程中采用了冻干处理工艺，冻干处理制备得到的纳米碳酶，其内部具有一定的疏松度，便于后期肥料的释放，且冻干处理碳酶不易失活，保证了产品的品质不受影响，其制备过程中还采用了微波处理工艺，短暂的微波处理能够使得植物油和蜂蜜固化成膜，同时微波处理后，能够使得高分子几丁聚糖表面发生熔化，高分子几丁聚糖与其他组分粘结更加紧密，进一步提高肥料的缓释性能。
附图说明
26.图1为本发明提出的纳米碳酶的制备设备的流程结构示意图。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
28.参照图1，纳米碳酶的制备设备，包括搅拌机、压板机、冻干机、造粒机、喷涂机和微波炉，所述造粒机内部设置有粉碎绞龙，粉碎绞龙用于将冻干处理后的物料进行破碎，所述喷涂机的内部设置有电热丝，电热丝用于对混合液体进行加热。
29.实施例1中，纳米碳酶的制备工艺，包括以下步骤：
30.s1、称取原料：按重量份称取下列原料：碳酶8份、草木灰22份、膨润土15份、水20份、氮肥10份、磷肥9份、钾肥18份、高分子几丁聚糖0.5份、聚合硫酸铁2份、蜂蜜3份、植物油
8份；
31.s2、混合搅拌：将碳酶、草木灰、膨润土、高分子几丁聚糖、聚合硫酸铁、水、氮肥、磷肥和钾肥放入搅拌机中，混合均匀；
32.s3、冻干处理：利用压板机将混合均匀的物料压成板状，压板机的工作压力为3mpa，保压时间为4h，然后再利用冻干机对板状物料进行冻干处理；
33.s4、造粒处理：将冻干处理后的物料利用造粒机破碎后再挤出造粒，得到纳米碳酶胚体；
34.s5、覆膜处理：将蜂蜜与植物油充分混合，得到混合液体，然后将混合液体均匀的喷涂在纳米碳酶胚体的表面，然后进行微波处理，使得纳米碳酶胚体表面的成膜老化，得到纳米碳酶。
35.进一步的，纳米碳酶的粒径为200
‑
600nm。
36.进一步的，植物油为大豆油、玉米油、菜籽油、棕榈油中的一种或者多种的混合物。
37.进一步的，膨润土使用前经过预处理，所述预处理的步骤为：将膨润土放入稀硫酸中，85℃，搅拌2h，搅拌完毕后，过滤、洗涤、烘干，即得到预处理后的膨润土。
38.进一步的，稀硫酸的浓度为0.1mol/l。
39.进一步的，s3中，压板机将物料压成0.5cm厚的板状物。
40.进一步的，s4中，纳米碳酶胚体的粒径为2
‑
4mm。
41.进一步的，s5中，喷涂过程中，混合液体的温度为70℃，微波处理过程中，处理时间为3s。
42.进一步的，高分子几丁聚糖的分子量为30
‑
50万，粘度为10
‑
50mpa
·
s。
43.实施例2中，纳米碳酶的制备工艺，包括以下步骤：
44.s1、称取原料：按重量份称取下列原料：碳酶12份、草木灰35份、膨润土22份、水30份、氮肥18份、磷肥15份、钾肥25份、高分子几丁聚糖2份、聚合硫酸铁4份、蜂蜜6份、植物油份12份；
45.s2、混合搅拌：将碳酶、草木灰、膨润土、高分子几丁聚糖、聚合硫酸铁、水、氮肥、磷肥和钾肥放入搅拌机中，混合均匀；
46.s3、冻干处理：利用压板机将混合均匀的物料压成板状，压板机的工作压力为5mpa，保压时间为8h，然后再利用冻干机对板状物料进行冻干处理；
47.s4、造粒处理：将冻干处理后的物料利用造粒机破碎后再挤出造粒，得到纳米碳酶胚体；
48.s5、覆膜处理：将蜂蜜与植物油充分混合，得到混合液体，然后将混合液体均匀的喷涂在纳米碳酶胚体的表面，然后进行微波处理，使得纳米碳酶胚体表面的成膜老化，得到纳米碳酶。
49.进一步的，纳米碳酶的粒径为200
‑
600nm。
50.进一步的，植物油为大豆油、玉米油、菜籽油、棕榈油中的一种或者多种的混合物。
51.进一步的，膨润土使用前经过预处理，所述预处理的步骤为：将膨润土放入稀硫酸中，95℃，搅拌4h，搅拌完毕后，过滤、洗涤、烘干，即得到预处理后的膨润土。
52.进一步的，稀硫酸的浓度为0.3mol/l。
53.进一步的，s3中，压板机将物料压成3cm厚的板状物。
54.进一步的，s4中，纳米碳酶胚体的粒径为2
‑
4mm。
55.进一步的，s5中，喷涂过程中，混合液体的温度为90℃，微波处理过程中，处理时间为8s。
56.进一步的，高分子几丁聚糖的分子量为30
‑
50万，粘度为10
‑
50mpa
·
s。
57.实施例3中，纳米碳酶的制备工艺，包括以下步骤：
58.s1、称取原料：按重量份称取下列原料：碳酶10份、草木灰28份、膨润土19份、水25份、氮肥14份、磷肥12份、钾肥22份、高分子几丁聚糖1份、聚合硫酸铁3份、蜂蜜4份、植物油份10份；
59.s2、混合搅拌：将碳酶、草木灰、膨润土、高分子几丁聚糖、聚合硫酸铁、水、氮肥、磷肥和钾肥放入搅拌机中，混合均匀；
60.s3、冻干处理：利用压板机将混合均匀的物料压成板状，压板机的工作压力为4mpa，保压时间为6h，然后再利用冻干机对板状物料进行冻干处理；
61.s4、造粒处理：将冻干处理后的物料利用造粒机破碎后再挤出造粒，得到纳米碳酶胚体；
62.s5、覆膜处理：将蜂蜜与植物油充分混合，得到混合液体，然后将混合液体均匀的喷涂在纳米碳酶胚体的表面，然后进行微波处理，使得纳米碳酶胚体表面的成膜老化，得到纳米碳酶。
63.进一步的，纳米碳酶的粒径为200
‑
600nm。
64.进一步的，植物油为大豆油、玉米油、菜籽油、棕榈油中的一种或者多种的混合物。
65.进一步的，膨润土使用前经过预处理，所述预处理的步骤为：将膨润土放入稀硫酸中，90℃，搅拌3h，搅拌完毕后，过滤、洗涤、烘干，即得到预处理后的膨润土。
66.进一步的，稀硫酸的浓度为0.2mol/l。
67.进一步的，s3中，压板机将物料压成2cm厚的板状物。
68.进一步的，s4中，纳米碳酶胚体的粒径为2
‑
4mm。
69.进一步的，s5中，喷涂过程中，混合液体的温度为80℃，微波处理过程中，处理时间为5s。
70.进一步的，高分子几丁聚糖的分子量为30
‑
50万，粘度为10
‑
50mpa
·
s。
71.对比例1中，s1、称取原料：按重量份称取下列原料：碳酶10份、草木灰28份、膨润土19份、水25份、氮肥14份、磷肥12份、钾肥22份、聚合硫酸铁3份、蜂蜜4份、植物油份10份；
72.s2、混合搅拌：将碳酶、草木灰、膨润土、聚合硫酸铁、水、氮肥、磷肥和钾肥放入搅拌机中，混合均匀；
73.s3、冻干处理：利用压板机将混合均匀的物料压成板状，压板机的工作压力为4mpa，保压时间为6h，然后再利用冻干机对板状物料进行冻干处理；
74.s4、造粒处理：将冻干处理后的物料利用造粒机破碎后再挤出造粒，得到纳米碳酶胚体；
75.s5、覆膜处理：将蜂蜜与植物油充分混合，得到混合液体，然后将混合液体均匀的喷涂在纳米碳酶胚体的表面，然后进行微波处理，使得纳米碳酶胚体表面的成膜老化，得到纳米碳酶。
76.进一步的，纳米碳酶的粒径为200
‑
600nm。
77.进一步的，植物油为大豆油、玉米油、菜籽油、棕榈油中的一种或者多种的混合物。
78.进一步的，膨润土使用前经过预处理，所述预处理的步骤为：将膨润土放入稀硫酸中，90℃，搅拌3h，搅拌完毕后，过滤、洗涤、烘干，即得到预处理后的膨润土。
79.进一步的，稀硫酸的浓度为0.2mol/l。
80.进一步的，s3中，压板机将物料压成2cm厚的板状物。
81.进一步的，s4中，纳米碳酶胚体的粒径为2
‑
4mm。
82.进一步的，s5中，喷涂过程中，混合液体的温度为80℃，微波处理过程中，处理时间为5s。
83.对比例2中，s1、称取原料：按重量份称取下列原料：碳酶10份、草木灰28份、膨润土19份、水25份、氮肥14份、磷肥12份、钾肥22份、高分子几丁聚糖1份、蜂蜜4份、植物油份10份；
84.s2、混合搅拌：将碳酶、草木灰、膨润土、高分子几丁聚糖、水、氮肥、磷肥和钾肥放入搅拌机中，混合均匀；
85.s3、冻干处理：利用压板机将混合均匀的物料压成板状，压板机的工作压力为4mpa，保压时间为6h，然后再利用冻干机对板状物料进行冻干处理；
86.s4、造粒处理：将冻干处理后的物料利用造粒机破碎后再挤出造粒，得到纳米碳酶胚体；
87.s5、覆膜处理：将蜂蜜与植物油充分混合，得到混合液体，然后将混合液体均匀的喷涂在纳米碳酶胚体的表面，然后进行微波处理，使得纳米碳酶胚体表面的成膜老化，得到纳米碳酶。
88.进一步的，纳米碳酶的粒径为200
‑
600nm。
89.进一步的，植物油为大豆油、玉米油、菜籽油、棕榈油中的一种或者多种的混合物。
90.进一步的，膨润土使用前经过预处理，所述预处理的步骤为：将膨润土放入稀硫酸中，90℃，搅拌3h，搅拌完毕后，过滤、洗涤、烘干，即得到预处理后的膨润土。
91.进一步的，稀硫酸的浓度为0.2mol/l。
92.进一步的，s3中，压板机将物料压成2cm厚的板状物。
93.进一步的，s4中，纳米碳酶胚体的粒径为2
‑
4mm。
94.进一步的，s5中，喷涂过程中，混合液体的温度为80℃，微波处理过程中，处理时间为5s。
95.进一步的，高分子几丁聚糖的分子量为30
‑
50万，粘度为10
‑
50mpa
·
s。
96.对比例3中，s1、称取原料：按重量份称取下列原料：碳酶10份、草木灰28份、膨润土19份、水25份、氮肥14份、磷肥12份、钾肥22份、高分子几丁聚糖1份、聚合硫酸铁3份；
97.s2、混合搅拌：将碳酶、草木灰、膨润土、高分子几丁聚糖、聚合硫酸铁、水、氮肥、磷肥和钾肥放入搅拌机中，混合均匀；
98.s3、冻干处理：利用压板机将混合均匀的物料压成板状，压板机的工作压力为4mpa，保压时间为6h，然后再利用冻干机对板状物料进行冻干处理；
99.s4、造粒处理：将冻干处理后的物料利用造粒机破碎后再挤出造粒，得到纳米碳酶胚体；
100.s5、将纳米碳酶胚体进行微波处理，得到纳米碳酶。
101.进一步的，纳米碳酶的粒径为200
‑
600nm。
102.进一步的，膨润土使用前经过预处理，所述预处理的步骤为：将膨润土放入稀硫酸中，90℃，搅拌3h，搅拌完毕后，过滤、洗涤、烘干，即得到预处理后的膨润土。
103.进一步的，稀硫酸的浓度为0.2mol/l。
104.进一步的，s3中，压板机将物料压成2cm厚的板状物。
105.进一步的，s4中，纳米碳酶胚体的粒径为2
‑
4mm。
106.进一步的，微波处理过程中，处理时间为5s。
107.进一步的，高分子几丁聚糖的分子量为30
‑
50万，粘度为10
‑
50mpa
·
s。
108.对比例4中，s1、称取原料：按重量份称取下列原料：碳酶10份、草木灰28份、膨润土19份、水25份、氮肥14份、磷肥12份、钾肥22份、高分子几丁聚糖1份、聚合硫酸铁3份、蜂蜜4份、植物油份10份；
109.s2、混合搅拌：将碳酶、草木灰、膨润土、高分子几丁聚糖、聚合硫酸铁、水、氮肥、磷肥和钾肥放入搅拌机中，混合均匀；
110.s3、造粒处理：烘干处理，烘干处理温度为80℃，然后将烘干处理后的物料利用造粒机破碎后再挤出造粒，得到纳米碳酶胚体；
111.s4、覆膜处理：将蜂蜜与植物油充分混合，得到混合液体，然后将混合液体均匀的喷涂在纳米碳酶胚体的表面，然后进行微波处理，使得纳米碳酶胚体表面的成膜老化，得到纳米碳酶。
112.进一步的，纳米碳酶的粒径为200
‑
600nm。
113.进一步的，植物油为大豆油、玉米油、菜籽油、棕榈油中的一种或者多种的混合物。
114.进一步的，膨润土使用前经过预处理，所述预处理的步骤为：将膨润土放入稀硫酸中，90℃，搅拌3h，搅拌完毕后，过滤、洗涤、烘干，即得到预处理后的膨润土。
115.进一步的，稀硫酸的浓度为0.2mol/l。
116.进一步的，s3中，纳米碳酶胚体的粒径为2
‑
4mm。
117.进一步的，s4中，喷涂过程中，混合液体的温度为80℃，微波处理过程中，处理时间为5s。
118.进一步的，高分子几丁聚糖的分子量为30
‑
50万，粘度为10
‑
50mpa
·
s。
119.对比例5中，s1、称取原料：按重量份称取下列原料：碳酶10份、草木灰28份、膨润土19份、水25份、氮肥14份、磷肥12份、钾肥22份、高分子几丁聚糖1份、聚合硫酸铁3份、蜂蜜4份、植物油份10份；
120.s2、混合搅拌：将碳酶、草木灰、膨润土、高分子几丁聚糖、聚合硫酸铁、水、氮肥、磷肥和钾肥放入搅拌机中，混合均匀；
121.s3、冻干处理：利用压板机将混合均匀的物料压成板状，压板机的工作压力为4mpa，保压时间为6h，然后再利用冻干机对板状物料进行冻干处理；
122.s4、造粒处理：将冻干处理后的物料利用造粒机破碎后再挤出造粒，得到纳米碳酶胚体；
123.s5、覆膜处理：将蜂蜜与植物油充分混合，得到混合液体，然后将混合液体均匀的喷涂在纳米碳酶胚体的表面，得到纳米碳酶。
124.进一步的，纳米碳酶的粒径为200
‑
600nm。
125.进一步的，植物油为大豆油、玉米油、菜籽油、棕榈油中的一种或者多种的混合物。
126.进一步的，膨润土使用前经过预处理，所述预处理的步骤为：将膨润土放入稀硫酸中，90℃，搅拌3h，搅拌完毕后，过滤、洗涤、烘干，即得到预处理后的膨润土。
127.进一步的，稀硫酸的浓度为0.2mol/l。
128.进一步的，s3中，压板机将物料压成2cm厚的板状物。
129.进一步的，s4中，纳米碳酶胚体的粒径为2
‑
4mm。
130.进一步的，s5中，喷涂过程中，混合液体的温度为80℃。
131.进一步的，高分子几丁聚糖的分子量为30
‑
50万，粘度为10
‑
50mpa
·
s。
132.下面对实施例1
‑
3以及对比例1
‑
5制备的纳米碳酶进行检测：
133.检测内容包括堆密度和敞口放置48h后的含水率，同时选取试验田，使用实施例1
‑
3以及对比例1
‑
5制备的纳米碳酶，进行大豆种植，大豆种植第一年，种植时使用纳米碳酶2kg/亩，出苗1个月左右使用纳米碳酶25kg/亩(纳米碳酶使用前预先放置了6个月)，大豆种植第二年不使用纳米碳酶，统计第一年和第二年大豆的产量，最终结果见表1。
134.表1
[0135][0136]
从表1中可以看出，实施例1
‑
3中，其堆密度较低，纳米碳酶相对蓬松，有利于提高土壤的疏松度，其敞口放置48h后含水率也保持一个较低的范围，对比例1中未添加高分子几丁聚糖，对比例2中未添加聚合硫酸铁，对比例1
‑
2的堆密度与实施例1
‑
3相差不大，对比例3中，未添加蜂蜜和植物油，其敞口放置48h后含水率明显上升，对比例4中，未采用冻干处理工序，纳米碳酶比较紧实，堆密度相对较高，对比例5中，未采用微波处理工序，堆密度有所降低。
[0137]
实际种植时，对于第一年，实施例1
‑
3中，亩产大于259kg，对比例1中未添加高分子几丁聚糖，对比例2中未添加聚合硫酸铁，两者的产量略小于实施例1
‑
3；对比例3中，未添加蜂蜜和植物油，产量明显小于实施例1
‑
3；对比例4中，未采用冻干处理工序，对比例5中，未采用微波处理工序，两者的产量略小于实施例1
‑
3，但是优于对比例1
‑
2；对于第二年，相比于第一年，实施例1
‑
3中，亩产量降低小于37％，对比例1中，亩产量降低约50％，对比例2中，
亩产量降低约51％，对比例3中，亩产量降低约60％，比例4中，亩产量降低约44％，比例5中，亩产量降低约42％。
[0138]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。