基于膨润土的保水型缓释氮肥的制备及其性能研究

发布时间：2018-04-10 08:51

  本文选题：膨润土　切入点：缓释肥料　出处：《石河子大学》2017年硕士论文

【摘要】：针对现代农业中肥料利用率低和水资源短缺严重制约我国农业可持续发展的问题,本文以无机矿物膨润土为基质,尿素、氯化铵为肥源,海藻酸钠、丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、聚乙烯吡咯烷酮以及生物质棉花秸秆等为原料,采用反相悬浮聚合法和微波辅助一步合成法制备了四种具有吸水保水和养分缓释功能的保水型缓释氮肥,对产品的结构进行了表征,并对产品的吸水保水和缓释性能以及对棉花的促生效果进行了系统研究。主要研究结果如下:1、以丙烯酸、丙烯酰胺、膨润土、尿素为原料,采用反相悬浮聚合法合成了一种含氮量为14.98%的聚(丙烯酸-co-丙烯酰胺)/膨润土/尿素(p(AA-co-AM)/Bent/urea)保水型缓释氮肥。产品在蒸馏水中的吸水量高达1527.8 g/g,在0.05~0.25 mol/L不同盐溶液中(NaCl、MgCl_2、CaCl_2、BaCl_2、FeCl_3)的吸水率范围高达62~205.6 g/g,具有很好的吸水性及耐盐性;产品的吸水率随着盐溶液浓度、离子电荷数以及离子半径的增大而减小,随着温度、pH的升高先增大后减小;产品在不同环境下的28 d累积释放率均低于80%,具有较好的缓释性能;产品释放速率随着离子浓度、离子电荷数、离子半径的增大而减小,随着温度、pH的升高而增大。2、以海藻酸钠、丙烯酸、丙烯酰胺、膨润土、尿素为原料,微波辅助一步合成了一种含氮量为13.55%的海藻酸钠-g-聚(丙烯酸-co-丙烯酰胺)/膨润土/尿素(NaAlg-g-p(AA-co-AM)/Bent/urea)保水型缓释氮肥。该产品具有较好的吸水性能及耐盐性,产品在蒸馏水中的吸水量高达1220 g/g,在0.05~0.25 mol/L不同盐溶液中(NaCl、KCl、NH4Cl、MgCl_2、CaCl_2、AlCl_3、Fe Cl_3、Na2SO4、Na3PO4)的吸水率范围高达22.3~287 g/g;产品加入土壤后可以显著提高土壤的保水性;产品具有很好的缓释性能,在土壤中的30 d累积释放率为56.1%;用本产品处理棉花种子可以使其发芽率提高18.32%以上。3、以棉花秸秆、丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、膨润土、尿素为原料,微波辅助一步合成了一种含氮量为18.11%且具有半互穿网络结构的棉花秸秆-g-聚丙烯酸/膨润土/聚乙烯吡咯烷酮/尿素(CS-g-PAA/Bent/PVP/urea)保水型缓释氮肥。此产品在蒸馏水中的吸水率高达1018.4 g/g,具有很好的吸水性及耐盐性;产品加入土壤后可以显著提高土壤的保水性能;产品在土壤中的30 d累积释放率为60.8%,具有较好的缓释性能;产品在土壤中通过淋溶损失的氮含量仅为10.3%,表明该产品可以有效减少营养元素的流失;用本产品处理棉花种子可以使其发芽率、株高、根长、鲜重和干重分别提高22.04%、25.23%、29.47%、40.22%和53.33%。4、以棉花秸秆、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、膨润土、负载NH_4~+的生物炭为原料,微波辅助一步合成了一种含氮量为5.6%且具有保水性的棉花秸秆-g聚(丙烯酸-co-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)/膨润土/负载NH_4~+的生物炭(CS-g-p(AA-co-AMPS)/Bent/N-BC)生物炭基缓释氮肥。产品加入土壤后可以显著提高土壤的保水性能;该产品在土壤中的30 d累积释放率为69.8%,通过淋溶损失的氮含量为10.3%,迁移到土壤表面而损失的氮含量为7.4%;用本产品处理棉花种子可以使其发芽率、株高、根长、鲜重和干重分别提高10.00%、42.65%、25.78%、68.94%和50.00%,且产品的总氮利用率为64.27%。综合比较以上四种保水型缓释氮肥的平衡吸水率、样品在土壤中30 d后的保水率、样品在土壤中30 d的累积释放率、含氮量、成本及生物降解性等因素发现,CS-g-PAA/Bent/PVP/urea的综合性能最好,CS-g-PAA/Bent/PVP/urea具有潜在的应用价值,有望被广泛应用于现代农业中。此外,微波辅助合成法是一种具有前景的制备保水型缓释氮肥的方法。
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本文编号：1730520