一种用农业废弃生物质催化制备的功能性液体肥技术领域
本发明涉及生物质资源利用技术领域，具体涉及一种农业废弃生物质催化水热碳
化制备功能性液体有机肥。
背景技术
我国农业废弃生物质资源丰富，主要包括小麦、水稻、玉米等各类秸秆等。目前，秸
秆田间直接焚烧现象比较普遍，被有效利用的较少，没有充分发挥出秸秆的利用价值。秸秆
直接焚烧处理容易造成空气污染，而采用催化水热碳化处理秸秆不仅对环境影响小，而且
可充分开发秸秆的经济价值。
催化水热碳化是将生物质与水按一定的比例混合放入反应器中，在一定的温度
（180～350℃、反应时间（1～4h）和压力（1400～27600kPa）下进行的温和的催化水热反应，
其产物是水热炭(炭球)和混合液体。水热炭的高热值，可直接替代部分焦炭作为燃料；反应
后的混合液体中含有高浓度的有机质，具体成分主要为糖类、有机酸、糠醛、羟甲基糠醛等
呋喃衍生物等有机物，直接排放到环境中将会造成环境污染。目前，反应后的混合液除了部
分回流至下一批次反应过程，剩下的混合液体需要净化处理后才能排放到环境中。鉴于混
合液体中特有的糠醛、羟甲基糠醛等呋喃衍生物，该类物质可对引起作物发生根腐病的腐
霉、镰刀菌等微生物具有抑制杀灭作用，经加工处理和稀释后，可作为作物育苗的功能性液
体肥料。
发明内容
本发明的目的在于为充分开发农业废弃生物质催化水热碳化后产生的混合液，提
出用该类混合液为母液，添加氮、磷、钾元素及腐植酸等制备功能性液体肥料。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下。
一种用生物质催化水热碳化制备功能性液体肥料的方法，所述方法包括以下制备
步骤：
将破碎后生物质原料与水混合均匀得到生物质水溶液，然后将其加入到高压反应器
中， 用氮气置换反应器内空气，升温至250～300℃，在搅拌条件下进行恒温催化水热碳化
反应，反应产物经过滤处理，所得清澈的混合液体经添加氮磷钾及腐植酸后作为功能性液
体肥料，固相干燥后制备生物燃料。
作为优选，所述的农业废弃生物质原料选小麦、水稻、玉米秸秆。
作为优选，所述生物质水溶液中生物质原料的质量浓度为20％～30％。
作为优选，所述生物质水溶液的体积为高压反应器体积的2/5～3/5。
作为优选，所述搅拌的速度为100～1000转/分钟。
作为优选，所述催化水热水热碳化反应的时间为2～4h。
作为优选，所述功能性液体肥料的配方为：催化反应后混合液体60～80份，蜜糖发
酵液10～20份、氢氧化钾2份、磷酸二氢钾1份、磷酸氢二钾2份、磷酸二氢铵2份、磷酸氢二铵
1份、聚磷酸铵5份、氮溶液5份和硝酸钙3份。
一种功能性液体肥料，通过上述方法制备得到。
本发明的原理为：农业废弃生物质在密闭的反应器中，高温高压的条件下，通过添
加专用高效催化剂，可高效进行脱水脱羧反应，进行有机质脱水碳化，其反应后的混合液体
产物中富含糖类、有机酸、糠醛、羟甲基糠醛等呋喃衍生物等有机物。本发明利用糠醛、羟甲
基糠醛等呋喃衍生物等有机物的抑制杀灭腐霉、镰刀菌等微生物特性，通过对反应产生的
混合液体进行过滤净化和添加植物营养元素，配制出一种功能性液体肥料。
本发明具有如下优点及有益效果。
(1)本发明采用催化水热碳化方法，反应后混合液体中富含杀菌力很强的糠醛、羟
甲基糠醛等呋喃衍生物等，添加植物营养元素后，配制出一种功能性液体肥料。反应后获得
的水热碳热值高，可直接作为生物质燃料；
(2)本发明通过采用高效专用催化剂，最大限度提高了水热碳化反应效率，而且反应过
程液相中含有较高浓度的糠醛、羟甲基糠醛等呋喃衍生物等；
(3)采用本发明制备功能性液体肥料过程简单、能耗低、反应条件温和、肥料对作物预
防根腐病有明显的效果。
具体实施方式
下面，结合实施例对本发明做进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，
对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之
内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护之中。
实施例1。
将玉米秸秆破碎至12到16目，取20kg与水100L混合均匀得到生物质水溶液，采用
自动进料泵将其注入到500L高压反应器中，关闭进料口，用氮气对反应釜中空气进行置换3
次。然后，打开反应器的加热器，设定反应温度225℃、搅拌速度200转/分钟。当升温至225℃
后，恒温3小时。反应终止，打开出气孔，放气至反应器中气压与大气一致后，打开出料口，使
得反应物料冷却至常温。取出反应所产生的固体焦炭及富含酚类等稳定组分的混合液体，
用用固液分离器进行过滤分离，固体烘干压实造粒成为生物燃料，过滤获得的混合液体可
作为配置功能性液体肥料的母液。取过滤后的混合液体60份，与添蜜糖发酵液20份，氢氧化
钾2份、磷酸二氢钾1份、磷酸氢二钾2份、磷酸二氢铵2份、磷酸氢二铵1份、聚磷酸铵5份、氮
溶液5份和硝酸钙3份混合，配置成可预防根腐病的功能性液体肥料。
实施例2。
将玉米秸秆破碎至12到16目，取20kg与水100L混合均匀得到生物质水溶液，采用
自动进料泵将其注入到500L高压反应器中，关闭进料口，用氮气对反应釜中空气进行置换3
次。然后，打开反应器的加热器，设定反应温度250℃、搅拌速度600转/分钟。当升温至250℃
后，恒温2小时。反应终止，打开出气孔，放气至反应器中气压与大气一致后，打开出料口，使
得反应物料冷却至常温。取出反应所产生的固体焦炭及富含酚类等稳定组分的混合液体，
用用固液分离器进行过滤分离，固体烘干压实造粒成为生物燃料，过滤获得的混合液体可
作为配置功能性液体肥料的母液。取过滤后的混合液体80份，与添蜜糖发酵液10份，氢氧化
钾2份、磷酸二氢钾1份、磷酸氢二钾2份、磷酸二氢铵2份、磷酸氢二铵1份、聚磷酸铵5份、氮
溶液5份和硝酸钙3份混合，配置成可预防根腐病的功能性液体肥料。
实施例3。
将水稻秸秆破碎至12到16目，取20kg与水100L混合均匀得到生物质水溶液，采用
自动进料泵将其注入到500L高压反应器中，关闭进料口，用氮气对反应釜中空气进行置换3
次。然后，打开反应器的加热器，设定反应温度225℃、搅拌速度200转/分钟。当升温至225℃
后，恒温3小时。反应终止，打开出气孔，放气至反应器中气压与大气一致后，打开出料口，使
得反应物料冷却至常温。取出反应所产生的固体焦炭及富含酚类等稳定组分的混合液体，
用用固液分离器进行过滤分离，固体烘干压实造粒成为生物燃料，过滤获得的混合液体可
作为配置功能性液体肥料的母液。取过滤后的混合液体60份，与添蜜糖发酵液20份，氢氧化
钾2份、磷酸二氢钾1份、磷酸氢二钾2份、磷酸二氢铵2份、磷酸氢二铵1份、聚磷酸铵5份、氮
溶液5份和硝酸钙3份混合，配置成可预防根腐病的功能性液体肥料。
实施例4。
将水稻秸秆破碎至12到16目，取20kg与水100L混合均匀得到生物质水溶液，采用
自动进料泵将其注入到500L高压反应器中，关闭进料口，用氮气对反应釜中空气进行置换3
次。然后，打开反应器的加热器，设定反应温度250℃、搅拌速度600转/分钟。当升温至250℃
后，恒温2小时。反应终止，打开出气孔，放气至反应器中气压与大气一致后，打开出料口，使
得反应物料冷却至常温。取出反应所产生的固体焦炭及富含酚类等稳定组分的混合液体，
用用固液分离器进行过滤分离，固体烘干压实造粒成为生物燃料，过滤获得的混合液体可
作为配置功能性液体肥料的母液。取过滤后的混合液体80份，与添蜜糖发酵液10份，氢氧化
钾2份、磷酸二氢钾1份、磷酸氢二钾2份、磷酸二氢铵2份、磷酸氢二铵1份、聚磷酸铵5份、氮
溶液5份和硝酸钙3份混合，配置成可预防根腐病的功能性液体肥料。
应用实例1。
在青岛平度市明村镇育苗大棚中，在1.5m×20m育苗床划分4块小区，各播种西红
柿种子200颗，10天后开始施例1制备的功能性液体肥0、2、4、6kg作为根施肥，稀释500倍后，
分别在第10、第15、第25和第30天平均喷洒施入，按常规要求进行管理，在施肥量1、2、4kg的
条件下，30天后的收获健康无小西红柿苗比例分别较对照的高8.1％、10.6％和11.5％。
应用实例2。
在青岛平度市明村镇育苗大棚中，在1.5m×20m育苗床划分4块小区，各播种西红
柿种子200颗，10天后开始施例3制备的功能性液体肥0、2、4、6kg作为根施肥，稀释500倍后，
分别在第10、第15、第25和第30天平均喷洒施入，按常规要求进行管理，在施肥量1、2、4kg的
条件下，30天后的收获健康小西红柿苗比例分别较对照的高7.5％、9.1％和12.7％。