铬革固体废弃物氨基酸多元叶面肥的研制及应用效果.docx
- 文档编号:6481010
- 上传时间:2023-01-06
- 格式:DOCX
- 页数:5
- 大小:20.94KB
铬革固体废弃物氨基酸多元叶面肥的研制及应用效果.docx
《铬革固体废弃物氨基酸多元叶面肥的研制及应用效果.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《铬革固体废弃物氨基酸多元叶面肥的研制及应用效果.docx(5页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
铬革固体废弃物氨基酸多元叶面肥的研制及应用效果
铬革固体废弃物氨基酸多元叶面肥的研制及应用效果
摘要:
铬革固体废弃物中含有80%以上的蛋白质,加工处理要比动植物废弃蛋白更加简单,通过脱铬、水解、螯合和过滤等过程,制成多元叶面肥的原液,并在油白菜上进行肥效试验。
结果表明,铬革固体废弃物氨基酸多元叶面肥,能够从单株重、叶片数、叶绿素含量、VC含量和硝态氮含量等方面对油白菜生长进行影响,在提升产量的同时可以有效提高产品质量,其最佳喷施浓度为600~800倍稀释液。
关键词:
铬革固体废弃物;氨基酸;中微量元素肥;肥效试验
中图分类号:
X705;S141.8;S506.2文献标识码:
A文章编号:
0439-8114(2015)09-2093-04
制革工业是中国出口创汇的主要产业之一,每年产生大量的含铬固体废弃物,主要为铬糅后的含铬皮边和皮屑[1]。
如果不进行妥善处理不但是对资源的浪费,还将对环境造成严重危害,将其制成肥料是治理污染的最佳方法之一。
生产出的皮革有机肥称为皮肥。
例如:
铬革固体废弃物加压水解,使胶原蛋白热凝固纤维断裂,由大分子水解成小分子,经干燥、粉碎得含铬皮肥。
这种肥料断面黑色光亮,可直接用作肥料,但含铬2%左右,对土壤有污染,不宜推广[2];铬革固体废弃物脱铬后水解,利用水解多肽和氨基酸作为原料制备脱铬皮肥。
中国近几年在这方面有了一定研究,如山东省化工研究院用皮革固体废弃物提取胶原过程中产生的废料制备有机肥;北京化工大学用皮革废弃物脱铬制备复合有机肥[3]。
氨基酸多元素肥,是氨基酸与植物生长所必需的中微量元素螫合而成。
防止了中微量元素之间的拮抗作用、化学反应和与土壤中多种离子作用,兼有氨基酸肥料与微量元素肥料二者优势的高效、无公害优质绿色肥料。
铬革固体废弃物中含有80%以上的蛋白质,加工处理要比动植物废弃蛋白更加简单,生产成本较低,产品具有很强的市场竞争力,产业化前景好[4]。
本试验选择四月慢油白菜(BrassicachinensisL.var.oleoferaMakinoetNemoto)作为供试作物,研究了铬革固体废弃物生产的氨基酸多元叶面肥对其生长的影响,以期为铬革固体废弃物农业资源化利用提供理论依据和指导。
1材料与方法
1.1材料
铬鞣蓝皮边、革屑,烟台皮革厂、森鹿皮革有限公司友情赞助;四月慢油白菜(BrassicacampestrisL.),北京普瑞威洱园艺有限公司;供试土壤为普通大田土壤,不加底肥。
试剂:
二甲酚橙指示剂、甲基红-溴甲酚绿混合指示剂、氢氧化钠、尿素、硫酸铜、硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸钼等均为分析纯;浓盐酸、浓硫酸、浓氨水、去离子水为实验室自制。
仪器:
722型分光光度计,pHS-25型pH计,恒温烘箱,分析天平,恒温磁力搅拌器,高速离心机,恒温水浴锅,恒温振荡器,全自动凯氏定氮仪,真空泵,过滤器,电炉等。
1.2方法
1.2.1叶面肥制备皮革脱铬:
酸碱联合脱铬法,即浸水→浸灰→脱灰→浸酸→水洗。
水解:
酸解法,使用6mol/L盐酸,90℃条件下水解4h,皮革水解率达到90%以上。
螯合:
影响螯合的主要因素为配体摩尔比、pH、螯合温度和螯合时间等。
试验通过正交试验来考察不同pH、螯合比、螯合时间和螯合温度对水解氨基酸与微量元素铜和锌螯合率的影响。
螯合条件最终设定在30℃条件下调节水解液pH至6左右,加入与氨基酸摩尔比为1∶2的金属离子,螯合2h。
1.2.2田间试验于2013年5月10月间进行,试验地点为中国农业大学烟台校区试验田温室。
实验按照单一变量随机试验原理,共设6组处理,分设氨基酸稀释倍数为200倍、600倍、800倍和1000倍四组,1%尿素溶液一组和清水喷施组一组,每组试验3次重复。
泡沫塑料箱(470mm×370mm×325mm)装入试验土壤,不加施底肥。
土壤理化指标:
黄褐色,偏沙性;有机质含量9.3g/kg,速效氮40.5mg/kg,速效磷85.6mg/kg,速效钾110.7mg/kg,pH6.22。
油白菜条播,长出子叶后每周两次喷施叶面肥,长到3个叶时,每隔5~8cm定植,长到5-6片叶时,收获并测量单株叶片数、株高、株重、叶绿素含量、VC含量和硝态氮含量。
1.2.3指标测定
对采收油白菜的相关指标测定,在采收当天一次性完成。
其中,对采收来的新鲜油白菜根据所测指标需要的样本数和重复次数进行分组。
对于农学性状株重、株高等进行迅速测量,减少由于水分蒸发对试验结果的影响。
对于理化指标叶绿素含量、VC含量等指标进行测定时,首先对测量植株清洗,等水分晾干后再进行取样、称量、研磨、稀释等工作。
氨基酸成分分析:
食物中氨基酸的测定方法(GB/T14965―1994);铬含量分析:
水质六价铬的测定二苯羰酰二肼分光光度法(GB/T7467―87);水解氨基酸分析:
含氨基酸叶面肥料(GB/T17419―1998);叶面肥分析:
微量元素叶面肥料(GB/T17420―1998);VC含量的测定:
DNP比色法。
硝态氮含量的测定:
酚二磺酸比色法;叶绿素含量测定:
丙酮法。
2结果与分析
2.1氨基酸多元叶面肥制备结果
2.1.1最佳螯合条件的确定表1是硫酸铜和硫酸锌与自制氨基酸水解液螯合反应因素与水平,表2为在不同条件下螯合反应的结果。
其中铜离子与氨基酸水解液螯合为深蓝色溶液,这种溶液在乙醇沉淀滴定过程中,显色剂颜色变化不显著,试验难度大,所测量的螯合率精确度较低;锌离子与氨基酸水解液螯合为无色,用甲基红-溴甲酚绿混合指示剂显色红色鲜亮,滴定过程中颜色变化明显,所测量的螯合率精确度较高。
从表2可以看出,铜离子和锌离子与氨基酸水解液的螯合率都较高,铜离子最大能超过95%,锌离子最高能超过99%。
极差分析发现温度对铜离子和锌离子与氨基酸水解液螯合的影响最小,也就是说螯合可以在低温下很好进行。
对铜离子螯合影响较大的是pH和物料比;对锌螯合影响较大的是螯合时间。
铜离子螯合最佳工艺为:
与氨基酸物料比1∶2、30℃、pH7的中性溶液中螯合2h;锌离子螯合最佳工艺为:
氨基酸物料比1∶1、30℃、pH6的弱酸性溶液中螯合2h。
综合各方面因素选取了氨基酸与金属元素螯合的适宜条件为:
在30℃条件下调节水解液pH至6左右,加入与氨基酸摩尔比为1∶2的金属离子,螯合2h。
用硫酸铜做适宜条件验证,螯合率达到95.5%,用硫酸锌做验证,螯合率达到99.1%。
2.1.2多元叶面肥指标分析为较好地进行除铬,采用酸碱联合五步脱铬法,即:
浸水→浸灰→脱灰→浸酸→水洗。
具体为水洗脱铬、碱脱铬、酸脱铬,脱铬过程都在常温下进行,总脱铬率超过95%。
胶原纤维采用酸法水解,用6mol/L的盐酸在90℃条件下水解4h,水解率超过90%。
水解氨基酸溶液各项指标均符合国家标准。
具体指标见表3。
结合叶菜类生长特性,采取以下方式进行肥料的制备。
1kg脱铬的胶原蛋白放入1L烧瓶中,加入浓度为6mol/L盐酸500mL,用10g尿素做催化剂,加热90~100℃水解3h,冷凝管水浴冷却回收蒸出的盐酸。
当水解液挥发至原体积1/3时及时补水。
水解液冷却后加浓氨水调节pH至6,加入10gVC、200gZnSO4?
7H2O、160gFeSO4?
7H2O、50gCuSO4?
5H2O、硼砂6g、氧化钼3g,30℃搅拌溶解螯合2h,冷却过滤。
通过脱铬、水解、螯合和过滤,便制成多元叶面肥的原液。
检测数据见表4,其中各项标准符合氨基酸叶面肥国家标准GB/T17419-1998要求。
2.2肥效试验结果
2.2.1农学性状将叶面肥稀释200、600、800、1000倍在油白菜叶面喷施,统计油白菜基本性状如表5所示。
由表5可以看出,油白菜喷施叶面肥有明显的增产作用,其中稀释600倍喷施效果较好,单株叶片数增长33.33%,株高增长0.83%。
稀释200倍喷施浓度过高,有烧苗现象出现。
另外试验使用1%尿素溶液喷施对照,发现施用尿素的效果也很好。
2.2.2理化指标选取了叶面肥稀释200、600、800、1000倍液和1%尿素液喷施油白菜叶片,进行叶绿素含量的测定,以喷施清水做空白对照,结果如表6所示。
稀释600倍叶面喷施叶绿素含量增长34.2%,用1%尿素喷施叶绿素增长13.85%,由于稀释200倍组发生烧苗,其对应的叶绿素含量也较低(表6)。
由叶绿素含量的变化可以看出通过合理喷施多元叶面肥能够有效促进油白菜叶片中叶绿素的含量。
与同样作为氮源的尿素相比,1%的尿素含氮量同稀释600倍的叶面肥的含氮量接近,但是在促进叶片生成叶绿素的效果来看,尿素的效果不如同水平含氮量的多元叶面肥。
蔬菜中硝态氮含量和VC含量的高低已经成为一种衡量蔬菜品质的重要指标,为了进一步探究该叶面肥对于油白菜品质的影响,对相关数据进行了测定,结果见图1和图2。
由图1可知,有外来氮源的情况下,油白菜叶片内硝态氮的含量会降低。
但是,外来氮源的种类和含量不同对油白菜叶片内硝态氮含量的影响程度也不同。
其中,1%尿素、稀释600倍叶面肥和稀释800倍叶面肥组相对于空白组的硝态氮含量降低效果较为明显,其中600倍组降幅最大,最大降幅为38mg/kg。
叶面肥组和尿素组相比较表明,稀释600倍组和稀释800倍组效果优于1%尿素组。
但是,稀释1000倍组和稀释200倍组效果不及1%尿素组,表明多元叶面肥在施用过程中存在浓度限制,过高或过低都会影响到油白菜叶片内硝态氮含量,影响蔬菜品质。
VC是一种人体必需的微量元素,在人类的饮食结构中VC的主要来源是果蔬,因此VC含量很大程度上影响着蔬菜的品质。
通过图2可以看出,同空白对照组比较,外加合适的氮源可以增加油白菜叶片中VC的含量。
其中,除稀释200倍叶面肥组出现烧苗VC含量相对空白组出现降低外,其他叶面肥组相对于空白组都能较明显提升油白菜叶片中VC含量,并且稀释600~800倍之间效果最好。
同1%尿素组比较,稀释600倍和稀释800倍叶面肥组在促进油白菜叶片VC含量上有优势,稀释600倍叶面肥组优势较明显。
表明合适的多元叶面肥喷施浓度有助于提高油白菜叶片中VC含量。
3小结与讨论
试验结果表明,铬革固体废弃物氨基酸多元叶面肥,能够从单株重、叶片数、叶绿素含量、VC含量和硝态氮含量等方面对小油菜生长进行影响,在提升产量的同时可以有效提高产品质量,其最佳喷施浓度为稀释600~800倍。
通过数据分析,尿素在作为叶面喷施肥料时其增产效果同样显著,一些方面甚至优于多元叶面肥。
但是,其对油白菜叶绿素含量、叶片中VC含量和硝态氮含量的影响上,效果不如叶面肥明显。
研究表明,作物喷施各种营养元素能提高它们在体内的含量;当氮素配合微量元素共同施用于时,植物可以对氮素和微量元素进行积累[5]。
其中,表5中不同处理之间叶绿素含量的变化,就是螯合物中的微量元素已经进入植物体,并且已经产生作用的表现[6,7]。
从植物对营养吸收利用的方式考虑,尿素作为小分子物质可以比较容易的进入植物叶片,并能够被植物迅速利用,表现为植物长势好,产量高。
相对于尿素的小分子类型,多元叶面肥的有效成分为氨基酸螯合物,分子体积相对较大,吸收转化不及尿素分子。
但是,同为有机分子,尿素功能相对单一,无法在提供养分的同时向叶片提供多种微量元素。
并且尿素在叶片上的附着性低,容易形成浪费污染环境。
相反,多元叶面肥通过新工艺加工后,特有的氨基酸螯合物使其营养更全面,附着性更好。
但是,肥效释放较为缓慢,速效性不及尿素。
从生产的角度上来说,讲究优质并且高产。
多元叶面肥在提升油白菜品质和产量方面表现较好,尤其在提升油白菜品质上较为突出。
考虑到叶菜类生产一般周期比较短,为进一步优化叶面肥的施用效果作以下讨论:
①叶面肥以一定比例结合尿素混合使用,做到缓效速效相结合。
②结合植物生长特性,调节喷施周期,优化微量元素配比,使其能够更好地被植物吸收利用。
参考文献:
[1]KOLOMAZNIKK,ADAMEKM,ANDELI,etal.Leatherwaste―potentialthreattohumanhealth,andanewtechnologyofitstreatment[J].JHazardMater,2008,160:
514-520.
[2]WIONCZYKB,APOSTOLUKW.Recoveryofchromium(III)fromwastesofuncoloredchromiumleathers.Part1.Kineticstudiesonalkalinehydrolyticdecompositionofthewastes[J].SeparationandPurificationTechnology,2011,81:
223-236.
[3]穆杰,徐阳春,沈其荣.复合氨基酸微量元素螯合肥制备工艺研究[J].植物营养与肥料学报,2006,12(6):
896-901.
[4]林炜,穆畅道,张铭让.皮革固体废弃物资源化(III)铬革废弃物在皮革化工中的应用[J].中国皮革,2002,31(13):
37-41.
[5]彭勇,彭福田,周鹏,等.冬枣对不同形态氮素的吸收与利用[J].应用生态学报,2007,18(6):
1265-1269.
[6]CHENGL,GAOXR,ZHANGXB.Effectofpartialreplacementofnitratebyaminoacidandureaonnitratecontentofnon-headingChinesecabbageandlettuceinhydroponiccondition[J].AgriculturalScienceinChina,2002,4
(1):
444-449.
[7]吴良欢,陶勤南.水稻氨基酸态氮营养效应及其机理研究[J].土壤学报,2000,37(4):
464-473.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 固体 废弃物 氨基酸 多元 叶面 研制 应用 效果