中药渣生物有机肥的制备及检测

肖瑛琼，叶发兵

(1.黄冈中学，湖北 黄冈 438000；2.黄冈师范学院化工学院，湖北 黄冈 438000)

中药渣生物有机肥的制备及检测

肖瑛琼1，叶发兵2

(1.黄冈中学，湖北 黄冈 438000；2.黄冈师范学院化工学院，湖北 黄冈 438000)

利用金银花露生产工艺过程中废弃的固体残渣为原料，通过添加氧化钙混合粉碎制备生物有机肥并分析检测其有机物含量等重要指标。实验结果表明：金银花固体残渣中添加一定量的氧化钙(35%)进行混合粉碎所得的有机肥，其有机物平均含量为45.62% ，氮磷钾平均含量为0.60%、1.60%、2.85%，总含量≥5%， pH为7.84(在5.5-8.5之间)，含水量为≤30%,各指标均达到国家有机肥料标准(NY525-2012)。金银花露生产工艺中固体残渣采用本文生产工艺制备有机肥，其工艺简单，成本低廉，可以达到增产、增收、环保的多重目的。

金银花残渣；生物有机肥；制备；检测

近年来，在我国由于化肥的长期过量使用，农业生产中土壤退化和农产品品质下降问题日益凸显[1]。我国畜禽粪尿、中药渣、作物秸秆有机肥资源丰富，目前对中药渣的处理以填埋和自然囤积为主，容易对周边环境产生污染，而且处理成本较高。据测算，万吨药渣，年处理药渣耗资高达百万元左右。如将万吨药渣综合利用制成生物有机肥料，中药渣经生物活化后每吨合氮、磷、钾、有机质(干基计)分别为3%, 1.5%, 2.3%和55%，以年产2×104kg药渣生物肥测算，可节约氮肥1.63×105kg、磷肥0.82×105kg、钾肥1.5×105kg，按2011年不变价核算，可创造1800万元的年产值。不仅变废为宝，为社会节约了资源，完全符合循环经济发展的要求。

生物有机肥作为一种环境友好型资源，它的生产和推广应用是显而易见的：原料易得；有利于土壤优化；环保与效益显著。发展中药渣、秸秆、畜禽粪便等其他原料制造生物有机肥绿色可再生能源对社会发展具有重大的经济意义和生态意义[2]。本文通过向药渣中加入CaO, 粉碎混匀制备生物有机肥；研究了最佳试样和CaO用量比并分析探讨了有机肥含量主要指标等内容。本课题的研究可为中药渣生物有机肥的制备提供新的途径，此法与传统工艺相比，对环境污染更小、能耗更低。

1 实验部分

1.1实验材料

1.1.1 主要实验药品及原料

表1 主要实验药品及原料

续表

试剂规格生产厂家邻啡啰啉AR国药集团化学试剂有限公司金银花残渣湖北楚天舒药业有限公司提供

1.1.2 实验仪器

表2 主要实验仪器

2.2实验方法

2.2.1 中药渣水含量检测[3]以金银花露生产工艺过程中的废弃自然发酵一个月后的固体残渣为原料，取样用粉碎机捣碎，称量30.000g，放入烧杯中称量，置于120℃烘箱干燥，24h后称量，先每隔1h称量一次，后每隔0.5h称量一次，至质量不变，记录。

2.2.2 CaO用量对有机肥水含量影响实验 以金银花露生产工艺过程中的废弃的固体残渣为原料，分别取中药渣100.0g放入烧杯加入强碱性物质CaO搅拌、粉碎得到灰褐色粉末，加入除水剂CaO量分别是27%、35%、38%、50%、100%、162%。再分别取灰褐色粉末有机肥20.0g,每一种配比有机肥平行三组，置于小烧杯称量，放置于120℃烘箱干燥，24h后称量，先每隔1h称量一次，后每隔0.5h称量一次，至质量不变，记录[5]。

2.2.3 有机肥有机质含量的测定[4,5]用定量的重铬酸钾—硫酸溶液，在加热条件下，使有机肥料中的有机碳氧化，多余的重铬酸钾用硫酸亚铁溶液滴定，同时以二氧化硅为添加物作空白试验。根据氧化前后氧化剂消耗量，计算有机碳含量，乘以系数1.724，为有机质含量。

在分析天平上准确称取通过0．25mm筛孔的风干试样0.1195g，放入硬质试管中，加入1moL/L重铬酸钾20.0mL，浓硫酸20mL缓缓摇动1min，加一弯颈小漏斗，置于沸水中保温30min，每隔约5min摇动一次。取出冷却至室温，用水冲洗小漏斗，洗液承接于三角瓶中。取下三角瓶，将反应物无损转入250mL容量瓶中，定容，吸取50mL溶液于250mL三角瓶内，加水约100mL，加2～3滴邻啡啰啉指示剂，用0.2mol/L硫酸亚铁标准溶液[8]，滴定接近终点时，溶液由绿色变成暗绿色，再逐滴加入硫酸亚铁标准溶液直至生成砖红色为止[6]。同时称取0.2g(精确至0.001g)二氧化硅代替试样，按照相同分析步骤，使用同样的试剂，进行空白试验。如果滴定试样所用硫酸亚铁标准溶液的用量不到空白试验所用硫酸亚铁标准溶液用量的三分之一时，则应减少称样量，重新测定[8,9]。

2.2.4 NPK含量检测

2.2.4.1试样的制备[6,7]称取过φ0.25mm筛的风干试样0.5g(精确至0.0001g)，置于开氏烧瓶底部，用少量水冲洗沾附在瓶壁上的试样，加5.0mL硫酸(ρ1.84)和1.5mL过氧化氢( 30%)，小心摇匀，瓶口放一弯颈小漏斗，放置过夜。在可调电炉上缓慢升温至硫酸冒烟，取下，稍冷后逐滴加一定量过氧化氢，摇动开氏烧瓶，加热10min，取下，稍冷后分次再滴加一定量过氧化氢并分次消煮，直至溶液呈无色或淡黄色清液后，继续加热10min，除尽剩余的过氧化氢。取下稍冷，小心加水至20～30mL，加热至沸。取下冷却，用少量水冲洗小漏斗，洗液收入原开氏烧瓶中。将消煮液移入100mL容量瓶中，加水定容，静置澄清或用无磷滤纸过滤到具塞三角瓶中，备用。空白试验：除不加试样外，试剂用量和操作同上。

2.2.4.2 有机肥氮含量的测定[8,9]有机肥料中的有机氮经硫酸 -过氧化氢消煮，转化为铵态氮。碱化后蒸馏出来的氨用硼酸溶液吸收，以标准酸溶液滴定，计算样品中全氮含量。

蒸馏前检查蒸馏装置是否漏气，并进行空蒸馏清洗管道。 吸取消煮清液50.0mL于蒸馏瓶内，加入200mL水。于250mL三角瓶中加入10mL硼酸溶液(2%)和5滴定氮混合指示剂承接于冷凝管下端，管口插入硼酸液面中。由筒型漏斗向蒸馏瓶内缓慢加入15mL氢氧化钠溶液(40%)，关好活塞。加热蒸馏，待馏出液体积约100mL，即可停止蒸馏。

用硫酸标准溶液(c(1/2H2SO4)=0.05mol/L)滴定馏出液，由蓝色刚变至紫红色为终点。记录消耗酸标准溶液的体积(mL)。空白测定所消耗酸标准溶液的体积不得超过0.1mL.

2.2.4.3 有机肥磷含量的测定[10]有机肥料试样采用硫酸和过氧化氢消煮，在一定酸度下，待测液中的磷酸根离子与偏钒酸和钼酸反应形成黄色三元杂多酸。在一定浓度范围[1mg/L-20mg/L：磷(P)]内，黄色溶液的吸光度与含磷量呈正比例关系，用分光光度法定量磷。

吸取5.00～10.00mL试样溶液(2.2.4)(含磷0.05～1.0mg)于50mL容量瓶中，加水至30mL左右，与标准溶液系列同条件显色、比色，读取吸光度。

2.2.4.4 有机肥钾含量的测定[11,12]有机肥料试样经硫酸和过氧化氢消煮，稀释后用火焰光度法测定。在一定浓度范围内，溶液中钾浓度与发光强度呈正比例关系。

吸取1.00mL试样溶液于 50mL容量瓶中，用水定容。与标准溶液系列同条件在火焰光度计上测定，记录仪器示值。每测量5个样品后须用钾标准溶液校正仪器。

2.2.5 有机肥pH的测定 称取试样 5.0g于 100mL烧杯中，加 50mL水(经煮沸驱除二氧化碳)，搅动 15min，静置30min，用 pH酸度计测定。取平行分析结果的算术平均值为最终分析结果，保留一位小数。平行分析结果的绝对差值不大于 0.2pH单位。

3 结果与讨论

3.1中药有机肥含水量的实验结果

金银花残渣经过120℃烘箱干燥，质量至不变测得残渣中水含量为52.43%，往残渣中添加CaO为0%、27%、35%、38%、50%、100%、162%，混合粉碎制备成有机肥，依据真空烘箱方法检测其游离含水量，其实验结果如表5.

表3 CaO/残渣与水含量

由表3可知当除水剂/残渣用量为35%时制备的有机肥的含水量可至30%以下。增加除水剂CaO的用量有机肥中的含水量减少，产生的碱性物质会更多，不利于生物有机肥中微生物的生存[13]，有机肥中氮磷钾总含量降低。依据国家有机肥料标准(NY525-2012)中氮磷钾总含量≥5%，含水量≤30%，所以除水剂CaO的用量比保持在35～38%较好。

3.2有机肥有机质含量测定结果

按照实验方法，测定六种0%、27%、35%、38%、50%、100%CaO/残渣制备成有机肥料样品中的有机质含量，每种样品平行测定3次，结果见表6.

表4 不同有机肥中有机质含量

注：1～6号有机肥分别对应的氧化钙用量为0%、27%、35%、38%、50%、100%

由表4可知当CaO量为35%时制备的有机肥有机质含量在45%以上，增加CaO用量有机肥中有机质含量降低。依据国家有机肥料标准(NY525-2012)中有机肥中有机质含量≥45%，所以CaO用量保持在38%以下最好。

3.3氮磷钾含量测定结果

3.3.1 有机肥氮含量测定结果

按照实验方法，测定六种0%、27%、35%、38%、50%、100%CaO/残渣制备成的有机肥料样品中的氮含量，每种样品平行测定3次，测量结果见表7.

表5 不同有机肥中氮含量

注：1～6号有机肥分别对应的氧化钙用量为0%、27%、35%、38%、50%、100%

由表5可知，增加CaO用量有机肥氮含量降低，依据国家有机肥料标准(NY525-2012)中氮磷钾总含量≥5%，所以CaO用量需考虑到对有机肥中氮磷钾含量得影响，不宜太高。

3.2.2 有机肥磷含量测定结果

按照实验方法，测定六种0%、27%、35%、38%、50%、100%CaO/残渣制备成的有机肥料样品中的磷含量，每种样品平行测定3次，测量结果见表6.

表6 不同有机肥中磷含量(%)

注：1～6号有机肥分别对应的氧化钙用量为0%、27%、35%、38%、50%、100%

由表6可知，增加CaO用量有机肥磷含量降低，依据国家有机肥料标准(NY525-2012)中磷含量以五氧化二磷干基计算，氮磷钾总含量≥5%，所以CaO用量需考虑到对有机肥中氮磷钾含量得影响，不宜太高。

3.2.3 有机肥钾含量测定结果

按照实验方法，测定六种0%、27%、35%、38%、50%、100%CaO/样有机肥料样品中钾的含量，每种样品平行测定3次，结果见表7.

表7 不同有机肥钾含量

由表7可知，增加CaO用量有机肥钾含量降低，依据国家有机肥料标准(NY525-2012)中钾含量以氧化钾干基计算，氮磷钾总含量≥5%，所以CaO用量不宜太高。

3.2.4 有机肥pH测定结果

按照实验方法测定六种0%、27%、35%、38%、50%、100%CaO/样有机肥料样品中pH值，每种样品平行测定3次，测量结果见表8。

表8 不同有机肥pH值

注：1～6号有机肥分别对应的氧化钙用量为0%、27%、35%、38%、50%、100%

由表8可知，金银花残渣呈酸性，除水剂氧化钙与水反应产物氢氧化钙为常用改良酸性土壤用的碱，同时除水剂能够中和金银花残渣中酸性物质。当加入CaO量为35%制备成的有机肥pH为7.84，符合国家有机肥料标准(NY525-2012)，pH(在5.5-8.5之间)，所以CaO用量保持在38%以下最好。

3.3讨论

本实验通过向金银花废弃的固体残渣中加入一定量的氧化钙制备成有机肥，金银花残渣中主要成分为不溶性多糖，其为极弱酸，向其中加入强碱性物质CaO后，与残渣中的水反应生成改良酸性土壤的生物碱Ca(OH)2，不溶性多糖含有多个羟基，可能与多糖形成钙配合物在Ca(OH)2表面呈高度分散状态，产品透气性良好，利于生物有机肥中微生物生存。实验表明增加CaO用量，有机肥含水量减少，碱性物质增加，但含水量少、碱性强的条件下不利于生物有机肥中的微生物生存[13]，所以加入氧化钙控制水含量同时需要控制有机肥酸碱性，适宜生物有机肥中微生物的生存和发展。当加入一定量的氧化钙导致有机肥中有机质、氮磷钾等含量偏低时，可以通过加入已发酵腐熟的动植物残体或含氮磷钾等元素的无机肥(例如KNO3)，增加有机质、氮磷钾等含量，制备成生物无机有机复合型肥料。

4 结论

本文利用金银花露生产工艺过程中的废弃的固体残渣为原料，通过添加氧化钙混合粉碎制备生物有机肥。金银花固体残渣中添加一定量的氧化钙进行混合粉碎所得的有机肥，氧化钙为残渣量的35%～38%，其有机物平均含量为45.62% ，氮磷钾平均含量为0.6%、1.6%、2.85%，总含量≥5%， pH为7.84(在5.5～8.5之间)，含水量为≤30%,各指标均符合国家有机肥料标准(NY525-2012)。该生物碱除水剂利用金银花露生产工艺过程中的废弃固体残渣为原料，有效地利用了资源，减少了污染，并且制备方法简单，是一种绿色环保废物利用的生产工艺，有利于工业化生产。

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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

肖瑛琼(2000— )，女，湖北英山人.