二氧化硅包裹磷酸二铵制备缓释肥的研究

发布时间：2020-05-23 00:36

【摘要】：本文利用湿法磷酸制备氟化钾时的副产物二氧化硅制备具有一定吸水保水功能的复合包膜缓释材料,并用其对磷酸二铵颗粒肥料进行包裹制备了包膜缓释肥料。主要研究内容及方法为:首先,探究合适的二氧化硅/玉米淀粉/聚乙烯醇复合包膜材料和二氧化硅/聚乙二醇/VAE乳液复合包膜材料制备工艺;然后,对制得包膜缓释材料中各组分添加量对于薄膜的成膜性、吸水性、保水性和溶胀性的影响进行研究,确定最优配方,并采用傅立叶红外光谱仪和扫描电子显微镜对其进行相关表征。最后,使用制得复合包膜材料对磷酸二铵颗粒肥料进行包裹,制得不同包覆率下的包膜缓释肥料,并对其缓释性能、在土壤中的保水性能、抗压性能进行了测试。同时,对于包膜所产生的原材料价格变化进行了初步的计算。主要得到以下结论:(1)对于二氧化硅/玉米淀粉/聚乙烯醇复合包膜材料,从其吸水保水性方面考虑,最优配方为:它们之间的质量比为,水200份,玉米淀粉20份,聚乙烯醇5份,二氧化硅5份,丙三醇3-5份,乙二醛添加量占玉米淀粉质量的2.5%。(2)二氧化硅/玉米淀粉/聚乙烯醇复合包膜材料的FT-IR表征显示,SiO_2和CST/PVA之间有新的氢键形成,从侧面说明SiO_2对膜相关性能有着一定的影响。从SEM扫描电镜照片中可以看出,该材料结构致密,对水分有一定的阻隔性。(3)对于二氧化硅/聚乙二醇/VAE乳液复合包膜材料仅从成膜性方面考虑,其最优配方为:它们之间的质量比为,水200份,聚乙二醇5-15份,醋酸乙烯-乙烯共聚乳液5-15份,二氧化硅15-25份,羧甲基纤维素钠盐1-3份,磷酸铝0.5-1.5份,丙三醇2-4份。(4)两种复合包膜材料均有一定的吸水保水性能,同时,可以通过调节复合包膜材料中各组分的含量来控制膜的吸水保水性能的强弱。另外,用这两种复合包膜材料制备的包膜缓释肥料在土壤中均有一定的保水作用,对节约农业用水及提高水的利用率具有一定意义。(5)利用电导率法可以快速准确的测定出包膜缓释肥料的养分溶出率。包膜缓释肥料的缓释性能随着包覆率的增加而增强。使用文中提及的两种复合包膜材料均能制备出符合缓释肥料国家标准GB/T 23348-2009的产品。(6)在相同的包覆率情况下,二氧化硅/玉米淀粉/聚乙烯醇复合包膜肥料与二氧化硅/聚乙二醇/VAE乳液复合包膜肥料相比,前者在土壤中保水性更强,成本更低。
【图文】：

a. 转鼓喷涂法：转鼓喷涂工艺是 20 世纪 60 年代到 70 年代美国 TVA 开发的一套包膜工艺，，该工艺至今仍被大部分企业使用[64]。主要流程是将需要被包覆的颗粒肥料放入转鼓中，将的包膜液经过高压喷枪雾化喷涂到颗粒肥料表面，使二者充，并辅以干燥设备使溶剂挥发，使得包膜材料在颗粒肥料表面膜层，即可得到包膜缓释肥料。b. 流化床喷涂法：1987 年，日本窒素公司腾田利雄[65]在中关于一种带可分解涂层的颗粒肥料及其制备方法的专利，该专用流化床装置将包膜材料对颗粒肥料进行喷涂包膜。该方法主过高速流动的热空气将颗粒肥料流化，然后使用安装在流化床底部的喷嘴将包膜液雾化喷涂；包膜液在与颗粒肥料的接触，由于热空气的作用，包膜材料中的溶剂被蒸发带走，使得包在颗粒肥料表面干燥成膜，反复操作，直至得到合格的产品为主要装置图如图 1.1 所示。

a-包膜缓释肥料肥芯 b-水分渗透过程 c-肥芯溶解 d-养分释放图 1.2 缓释肥的扩散机制Fig.1.2 Diffusion mechanism of slow-release fertilizer1.3 包膜缓释肥料的评价方法通常将制备好的包膜缓释肥料置于水中，以肥料养分在水中的出率来对其进行评价。具体标准见表 1.2。表 1.2 缓释肥料的要求Table1.2 Requirements for slow-release fertilizer标准 初期养分释放率/% 28 天累积养分释放率/%欧洲标准[72]≤15 ≤75GB/T 23348-2009[73]≤15 ≤80HG/T 4215-2011[74]≤12 ≤75但是，缓/控释肥料种类繁多，其制造工艺、缓释机理各不相同
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ440.1

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本文编号：2676857