中藥渣生物有機(jī)肥的制備及檢測

肖瑛瓊，葉發(fā)兵

(1.黃岡中學(xué)，湖北 黃岡 438000；2.黃岡師范學(xué)院化工學(xué)院，湖北 黃岡 438000)

中藥渣生物有機(jī)肥的制備及檢測

肖瑛瓊1，葉發(fā)兵2

(1.黃岡中學(xué)，湖北 黃岡 438000；2.黃岡師范學(xué)院化工學(xué)院，湖北 黃岡 438000)

利用金銀花露生產(chǎn)工藝過程中廢棄的固體殘渣為原料，通過添加氧化鈣混合粉碎制備生物有機(jī)肥并分析檢測其有機(jī)物含量等重要指標(biāo)。實驗結(jié)果表明：金銀花固體殘渣中添加一定量的氧化鈣(35%)進(jìn)行混合粉碎所得的有機(jī)肥，其有機(jī)物平均含量為45.62% ，氮磷鉀平均含量為0.60%、1.60%、2.85%，總含量≥5%， pH為7.84(在5.5-8.5之間)，含水量為≤30%,各指標(biāo)均達(dá)到國家有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)(NY525-2012)。金銀花露生產(chǎn)工藝中固體殘渣采用本文生產(chǎn)工藝制備有機(jī)肥，其工藝簡單，成本低廉，可以達(dá)到增產(chǎn)、增收、環(huán)保的多重目的。

金銀花殘渣；生物有機(jī)肥；制備；檢測

近年來，在我國由于化肥的長期過量使用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中土壤退化和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降問題日益凸顯[1]。我國畜禽糞尿、中藥渣、作物秸稈有機(jī)肥資源豐富，目前對中藥渣的處理以填埋和自然囤積為主，容易對周邊環(huán)境產(chǎn)生污染，而且處理成本較高。據(jù)測算，萬噸藥渣，年處理藥渣耗資高達(dá)百萬元左右。如將萬噸藥渣綜合利用制成生物有機(jī)肥料，中藥渣經(jīng)生物活化后每噸合氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)(干基計)分別為3%, 1.5%, 2.3%和55%，以年產(chǎn)2×104kg藥渣生物肥測算，可節(jié)約氮肥1.63×105kg、磷肥0.82×105kg、鉀肥1.5×105kg，按2011年不變價核算，可創(chuàng)造1800萬元的年產(chǎn)值。不僅變廢為寶，為社會節(jié)約了資源，完全符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。

生物有機(jī)肥作為一種環(huán)境友好型資源，它的生產(chǎn)和推廣應(yīng)用是顯而易見的：原料易得；有利于土壤優(yōu)化；環(huán)保與效益顯著。發(fā)展中藥渣、秸稈、畜禽糞便等其他原料制造生物有機(jī)肥綠色可再生能源對社會發(fā)展具有重大的經(jīng)濟(jì)意義和生態(tài)意義[2]。本文通過向藥渣中加入CaO, 粉碎混勻制備生物有機(jī)肥；研究了最佳試樣和CaO用量比并分析探討了有機(jī)肥含量主要指標(biāo)等內(nèi)容。本課題的研究可為中藥渣生物有機(jī)肥的制備提供新的途徑，此法與傳統(tǒng)工藝相比，對環(huán)境污染更小、能耗更低。

1 實驗部分

1.1實驗材料

1.1.1 主要實驗藥品及原料

表1 主要實驗藥品及原料

續(xù)表

試劑規(guī)格生產(chǎn)廠家鄰啡啰啉AR國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司金銀花殘渣湖北楚天舒藥業(yè)有限公司提供

1.1.2 實驗儀器

表2 主要實驗儀器

2.2實驗方法

2.2.1 中藥渣水含量檢測[3]以金銀花露生產(chǎn)工藝過程中的廢棄自然發(fā)酵一個月后的固體殘渣為原料，取樣用粉碎機(jī)搗碎，稱量30.000g，放入燒杯中稱量，置于120℃烘箱干燥，24h后稱量，先每隔1h稱量一次，后每隔0.5h稱量一次，至質(zhì)量不變，記錄。

2.2.2 CaO用量對有機(jī)肥水含量影響實驗 以金銀花露生產(chǎn)工藝過程中的廢棄的固體殘渣為原料，分別取中藥渣100.0g放入燒杯加入強(qiáng)堿性物質(zhì)CaO攪拌、粉碎得到灰褐色粉末，加入除水劑CaO量分別是27%、35%、38%、50%、100%、162%。再分別取灰褐色粉末有機(jī)肥20.0g,每一種配比有機(jī)肥平行三組，置于小燒杯稱量，放置于120℃烘箱干燥，24h后稱量，先每隔1h稱量一次，后每隔0.5h稱量一次，至質(zhì)量不變，記錄[5]。

2.2.3 有機(jī)肥有機(jī)質(zhì)含量的測定[4,5]用定量的重鉻酸鉀—硫酸溶液，在加熱條件下，使有機(jī)肥料中的有機(jī)碳氧化，多余的重鉻酸鉀用硫酸亞鐵溶液滴定，同時以二氧化硅為添加物作空白試驗。根據(jù)氧化前后氧化劑消耗量，計算有機(jī)碳含量，乘以系數(shù)1.724，為有機(jī)質(zhì)含量。

在分析天平上準(zhǔn)確稱取通過0．25mm篩孔的風(fēng)干試樣0.1195g，放入硬質(zhì)試管中，加入1moL/L重鉻酸鉀20.0mL，濃硫酸20mL緩緩搖動1min，加一彎頸小漏斗，置于沸水中保溫30min，每隔約5min搖動一次。取出冷卻至室溫，用水沖洗小漏斗，洗液承接于三角瓶中。取下三角瓶，將反應(yīng)物無損轉(zhuǎn)入250mL容量瓶中，定容，吸取50mL溶液于250mL三角瓶內(nèi)，加水約100mL，加2～3滴鄰啡啰啉指示劑，用0.2mol/L硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液[8]，滴定接近終點時，溶液由綠色變成暗綠色，再逐滴加入硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液直至生成磚紅色為止[6]。同時稱取0.2g(精確至0.001g)二氧化硅代替試樣，按照相同分析步驟，使用同樣的試劑，進(jìn)行空白試驗。如果滴定試樣所用硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量不到空白試驗所用硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液用量的三分之一時，則應(yīng)減少稱樣量，重新測定[8,9]。

2.2.4 NPK含量檢測

2.2.4.1試樣的制備[6,7]稱取過φ0.25mm篩的風(fēng)干試樣0.5g(精確至0.0001g)，置于開氏燒瓶底部，用少量水沖洗沾附在瓶壁上的試樣，加5.0mL硫酸(ρ1.84)和1.5mL過氧化氫( 30%)，小心搖勻，瓶口放一彎頸小漏斗，放置過夜。在可調(diào)電爐上緩慢升溫至硫酸冒煙，取下，稍冷后逐滴加一定量過氧化氫，搖動開氏燒瓶，加熱10min，取下，稍冷后分次再滴加一定量過氧化氫并分次消煮，直至溶液呈無色或淡黃色清液后，繼續(xù)加熱10min，除盡剩余的過氧化氫。取下稍冷，小心加水至20～30mL，加熱至沸。取下冷卻，用少量水沖洗小漏斗，洗液收入原開氏燒瓶中。將消煮液移入100mL容量瓶中，加水定容，靜置澄清或用無磷濾紙過濾到具塞三角瓶中，備用?？瞻自囼灒撼患釉嚇油?，試劑用量和操作同上。

2.2.4.2 有機(jī)肥氮含量的測定[8,9]有機(jī)肥料中的有機(jī)氮經(jīng)硫酸 -過氧化氫消煮，轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮。堿化后蒸餾出來的氨用硼酸溶液吸收，以標(biāo)準(zhǔn)酸溶液滴定，計算樣品中全氮含量。

蒸餾前檢查蒸餾裝置是否漏氣，并進(jìn)行空蒸餾清洗管道。 吸取消煮清液50.0mL于蒸餾瓶內(nèi)，加入200mL水。于250mL三角瓶中加入10mL硼酸溶液(2%)和5滴定氮混合指示劑承接于冷凝管下端，管口插入硼酸液面中。由筒型漏斗向蒸餾瓶內(nèi)緩慢加入15mL氫氧化鈉溶液(40%)，關(guān)好活塞。加熱蒸餾，待餾出液體積約100mL，即可停止蒸餾。

用硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液(c(1/2H2SO4)=0.05mol/L)滴定餾出液，由藍(lán)色剛變至紫紅色為終點。記錄消耗酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積(mL)。空白測定所消耗酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積不得超過0.1mL.

2.2.4.3 有機(jī)肥磷含量的測定[10]有機(jī)肥料試樣采用硫酸和過氧化氫消煮，在一定酸度下，待測液中的磷酸根離子與偏釩酸和鉬酸反應(yīng)形成黃色三元雜多酸。在一定濃度范圍[1mg/L-20mg/L：磷(P)]內(nèi)，黃色溶液的吸光度與含磷量呈正比例關(guān)系，用分光光度法定量磷。

吸取5.00～10.00mL試樣溶液(2.2.4)(含磷0.05～1.0mg)于50mL容量瓶中，加水至30mL左右，與標(biāo)準(zhǔn)溶液系列同條件顯色、比色，讀取吸光度。

2.2.4.4 有機(jī)肥鉀含量的測定[11,12]有機(jī)肥料試樣經(jīng)硫酸和過氧化氫消煮，稀釋后用火焰光度法測定。在一定濃度范圍內(nèi)，溶液中鉀濃度與發(fā)光強(qiáng)度呈正比例關(guān)系。

吸取1.00mL試樣溶液于 50mL容量瓶中，用水定容。與標(biāo)準(zhǔn)溶液系列同條件在火焰光度計上測定，記錄儀器示值。每測量5個樣品后須用鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液校正儀器。

2.2.5 有機(jī)肥pH的測定 稱取試樣 5.0g于 100mL燒杯中，加 50mL水(經(jīng)煮沸驅(qū)除二氧化碳)，攪動 15min，靜置30min，用 pH酸度計測定。取平行分析結(jié)果的算術(shù)平均值為最終分析結(jié)果，保留一位小數(shù)。平行分析結(jié)果的絕對差值不大于 0.2pH單位。

3 結(jié)果與討論

3.1中藥有機(jī)肥含水量的實驗結(jié)果

金銀花殘渣經(jīng)過120℃烘箱干燥，質(zhì)量至不變測得殘渣中水含量為52.43%，往殘渣中添加CaO為0%、27%、35%、38%、50%、100%、162%，混合粉碎制備成有機(jī)肥，依據(jù)真空烘箱方法檢測其游離含水量，其實驗結(jié)果如表5.

表3 CaO/殘渣與水含量

由表3可知當(dāng)除水劑/殘渣用量為35%時制備的有機(jī)肥的含水量可至30%以下。增加除水劑CaO的用量有機(jī)肥中的含水量減少，產(chǎn)生的堿性物質(zhì)會更多，不利于生物有機(jī)肥中微生物的生存[13]，有機(jī)肥中氮磷鉀總含量降低。依據(jù)國家有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)(NY525-2012)中氮磷鉀總含量≥5%，含水量≤30%，所以除水劑CaO的用量比保持在35～38%較好。

3.2有機(jī)肥有機(jī)質(zhì)含量測定結(jié)果

按照實驗方法，測定六種0%、27%、35%、38%、50%、100%CaO/殘渣制備成有機(jī)肥料樣品中的有機(jī)質(zhì)含量，每種樣品平行測定3次，結(jié)果見表6.

表4 不同有機(jī)肥中有機(jī)質(zhì)含量

注：1～6號有機(jī)肥分別對應(yīng)的氧化鈣用量為0%、27%、35%、38%、50%、100%

由表4可知當(dāng)CaO量為35%時制備的有機(jī)肥有機(jī)質(zhì)含量在45%以上，增加CaO用量有機(jī)肥中有機(jī)質(zhì)含量降低。依據(jù)國家有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)(NY525-2012)中有機(jī)肥中有機(jī)質(zhì)含量≥45%，所以CaO用量保持在38%以下最好。

3.3氮磷鉀含量測定結(jié)果

3.3.1 有機(jī)肥氮含量測定結(jié)果

按照實驗方法，測定六種0%、27%、35%、38%、50%、100%CaO/殘渣制備成的有機(jī)肥料樣品中的氮含量，每種樣品平行測定3次，測量結(jié)果見表7.

表5 不同有機(jī)肥中氮含量

注：1～6號有機(jī)肥分別對應(yīng)的氧化鈣用量為0%、27%、35%、38%、50%、100%

由表5可知，增加CaO用量有機(jī)肥氮含量降低，依據(jù)國家有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)(NY525-2012)中氮磷鉀總含量≥5%，所以CaO用量需考慮到對有機(jī)肥中氮磷鉀含量得影響，不宜太高。

3.2.2 有機(jī)肥磷含量測定結(jié)果

按照實驗方法，測定六種0%、27%、35%、38%、50%、100%CaO/殘渣制備成的有機(jī)肥料樣品中的磷含量，每種樣品平行測定3次，測量結(jié)果見表6.

表6 不同有機(jī)肥中磷含量(%)

注：1～6號有機(jī)肥分別對應(yīng)的氧化鈣用量為0%、27%、35%、38%、50%、100%

由表6可知，增加CaO用量有機(jī)肥磷含量降低，依據(jù)國家有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)(NY525-2012)中磷含量以五氧化二磷干基計算，氮磷鉀總含量≥5%，所以CaO用量需考慮到對有機(jī)肥中氮磷鉀含量得影響，不宜太高。

3.2.3 有機(jī)肥鉀含量測定結(jié)果

按照實驗方法，測定六種0%、27%、35%、38%、50%、100%CaO/樣有機(jī)肥料樣品中鉀的含量，每種樣品平行測定3次，結(jié)果見表7.

表7 不同有機(jī)肥鉀含量

由表7可知，增加CaO用量有機(jī)肥鉀含量降低，依據(jù)國家有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)(NY525-2012)中鉀含量以氧化鉀干基計算，氮磷鉀總含量≥5%，所以CaO用量不宜太高。

3.2.4 有機(jī)肥pH測定結(jié)果

按照實驗方法測定六種0%、27%、35%、38%、50%、100%CaO/樣有機(jī)肥料樣品中pH值，每種樣品平行測定3次，測量結(jié)果見表8。

表8 不同有機(jī)肥pH值

注：1～6號有機(jī)肥分別對應(yīng)的氧化鈣用量為0%、27%、35%、38%、50%、100%

由表8可知，金銀花殘渣呈酸性，除水劑氧化鈣與水反應(yīng)產(chǎn)物氫氧化鈣為常用改良酸性土壤用的堿，同時除水劑能夠中和金銀花殘渣中酸性物質(zhì)。當(dāng)加入CaO量為35%制備成的有機(jī)肥pH為7.84，符合國家有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)(NY525-2012)，pH(在5.5-8.5之間)，所以CaO用量保持在38%以下最好。

3.3討論

本實驗通過向金銀花廢棄的固體殘渣中加入一定量的氧化鈣制備成有機(jī)肥，金銀花殘渣中主要成分為不溶性多糖，其為極弱酸，向其中加入強(qiáng)堿性物質(zhì)CaO后，與殘渣中的水反應(yīng)生成改良酸性土壤的生物堿Ca(OH)2，不溶性多糖含有多個羥基，可能與多糖形成鈣配合物在Ca(OH)2表面呈高度分散狀態(tài)，產(chǎn)品透氣性良好，利于生物有機(jī)肥中微生物生存。實驗表明增加CaO用量，有機(jī)肥含水量減少，堿性物質(zhì)增加，但含水量少、堿性強(qiáng)的條件下不利于生物有機(jī)肥中的微生物生存[13]，所以加入氧化鈣控制水含量同時需要控制有機(jī)肥酸堿性，適宜生物有機(jī)肥中微生物的生存和發(fā)展。當(dāng)加入一定量的氧化鈣導(dǎo)致有機(jī)肥中有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀等含量偏低時，可以通過加入已發(fā)酵腐熟的動植物殘體或含氮磷鉀等元素的無機(jī)肥(例如KNO3)，增加有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀等含量，制備成生物無機(jī)有機(jī)復(fù)合型肥料。

4 結(jié)論

本文利用金銀花露生產(chǎn)工藝過程中的廢棄的固體殘渣為原料，通過添加氧化鈣混合粉碎制備生物有機(jī)肥。金銀花固體殘渣中添加一定量的氧化鈣進(jìn)行混合粉碎所得的有機(jī)肥，氧化鈣為殘渣量的35%～38%，其有機(jī)物平均含量為45.62% ，氮磷鉀平均含量為0.6%、1.6%、2.85%，總含量≥5%， pH為7.84(在5.5～8.5之間)，含水量為≤30%,各指標(biāo)均符合國家有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)(NY525-2012)。該生物堿除水劑利用金銀花露生產(chǎn)工藝過程中的廢棄固體殘渣為原料，有效地利用了資源，減少了污染，并且制備方法簡單，是一種綠色環(huán)保廢物利用的生產(chǎn)工藝，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。

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Abstract: Bio-organic fertilizer was prepared with the waste honeysuckle solid residues in the production of honeysuckle flower distillate, and the content of the organic matter, water, NPK etc was analyzed in the organic fertilizer. Experimental results show that after organic fertilizer was prepared with the honeysuckle waste solid residue being added a certain amount of calcium oxide, the average content of the organic matter is 45.62%, the average content of nitrogen, phosphorus and potassium is 0.6%, 1.6%, 2.85% respectively, pH of organic fertilizer is 7.84, the water content of them is 30%， which confirm to national organic fertilizer standard NY525-2012. Organic fertilizer was prepared with the waste solid honeysuckle residue in the production of honeysuckle flower distillate, which has the advantages of simple being produced, low cost, increasing income, to environment friendly, etc.

Keywords: honeysuckle residue; bio-organic fertilizer; preparation; analysis

PreparationandanalysisofbiologicalorganicfertilizerwiththeresideofChinesemedicine

XIAO Ying-qiong1, YE Fa-bing2

(1.Huanggang High school, Huanggang 438000,Hubei, China; 2.School of Chemical Engineering, Huanggang Normal University, Huanggang 438000, Hubei, China;)

Q595

A

2096-3149(2017)03- 0037-06

10.3969/j.issn.2096-3149.2017.03.007

2017—04—08

肖瑛瓊(2000— )，女，湖北英山人.