淀粉基高分子材料肥料缓释性能研究

发布时间：2017-05-09 14:51

  本文关键词：淀粉基高分子材料肥料缓释性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：淀粉是植物经光合作用而形成的一种天然高分子有机化合物,是一种原料易得、价格低廉,绿色环保的可再生资源。淀粉中含有较多的碳链及羟基结构,并易通过官能团转化进行修饰改性。尽管淀粉及其衍生物在生物制药业、污水处理以及快速消费品等诸多领域已被广泛的研究和推广,但在缓、控释肥料中的应用较少。随着人类对环境、健康及自然资源可持续利用等的日益关注,对性能优良、工艺简单、绿色环保、成本低廉的多功能缓、控释肥料的研究已成为化肥工业的热点和发展方向。本论文以淀粉及其衍生物、海藻酸钠、聚乳酸等环境友好型高分子材料为辅料或包膜材料,以尿素、磷酸二氢钾等常规肥料作为营养成分,经物理交联和相转移技术等方法,制备了三种新型缓释肥料,采用元素分析、原子吸收、红外光谱和扫描电镜等手段对肥料的组成及形貌进行了表征,并通过水溶出率试验、土壤培养试验分别对肥料的养分缓释性能进行了考察,为缓释肥料领域的应用提供了理论依据。主要研究成果如下:1.以淀粉为原料,通过L-半胱氨酸、双醛淀粉缩合反应制得双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂并实现了对Cu2+的吸附,经海藻酸钠包埋造粒,制备了环境友好的新型双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂基缓释铜肥。该肥料中C、H、N、S、Cu的含量分别为:28.61%、4.81%、3.03%、6.06%、1.40%,在土壤中包埋28天后,铜释放率仅为17.66%,具有较好的缓释效果。该双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂基缓释铜肥中与半胱氨酸接枝淀粉基对Cu2+的螯合作用有效控制了缓释效果。此外,淀粉的有效降解避免了对环境造成的污染。2.以双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂基缓释铜肥作为内层包膜材料,以聚乳酸作为外层包膜材料,将尿素、磷酸二氢钾、氯化钾包裹在尿素颗粒表面为肥料的内核,成功制备了一种含N、P、K、Cu多元素型淀粉基缓释复合肥。所制备得的肥料中N、P、K、Cu含量分别为:15.43%、15.85%、9.83%、0.16%,在土壤中包埋30天后,N、P、K、Cu含量分别为:69.79%、59.64%、48.67%、16.82%,具有明显的缓释特性。将淀粉衍生物以及聚乳酸高分子材料引入到淀粉基NPK-Cu缓释复合肥的制备中,既减少了成本、在土壤中可完全降解,又显著地控制了各营养成分在土壤中的释放率。3.以海藻酸钠为基质,将硫酸锌与磷酸氢二铵反应合成的一种微溶性磷酸锌铵包埋于交联的海藻酸钠溶液中,制得了一种工艺简单、绿色环保的新型海藻酸钠包覆的缓释锌肥。该肥料中锌含量为29.79%,在土壤中包埋60天后,锌释放率仅为19.01%,呈现出优异的缓释效果。该肥料中锌的释放与ZnNH4PO4的溶解速率有关,海藻酸钠包覆的缓释锌肥中海藻酸钠的存在有助于肥料成型,并在改善环境方面也起到了显著的效果。
【关键词】：淀粉基质 双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂 缓释肥料 缓释性能
【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ449.1
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-5
• 缩略词5-8
• 文献综述8-19
• 1 研究背景与意义8-9
• 2 缓、控释肥料的研究概况9-12
• 2.1 缓、控释肥料的定义9
• 2.2 缓、控释肥料的分类9-10
• 2.3 缓、控释肥料营养成分释放的评价方法10-12
• 2.3.1 水溶液浸泡法10
• 2.3.2 土壤培养法10-11
• 2.3.3 电导率法11
• 2.3.4 扩散和渗透法11
• 2.3.5 微生物学方法11-12
• 3 缓、控释肥料的研究进展12-17
• 3.1 国外研究进展12-14
• 3.2 国内研究进展14-17
• 4 缓、控释肥料现存的主要问题及发展方向17
• 4.1 生产成本高，，应用范围小17
• 4.2 制备工艺复杂，环保性能低17
• 4.3 缓、控释机制研究匮乏17
• 5 本论文研究内容17-19
• 1 前言19-20
• 2 材料与方法20-25
• 2.1 材料与仪器20-21
• 2.1.1 试验材料20
• 2.1.2 主要试验仪器20-21
• 2.2 双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂基缓释铜肥的制备方法21
• 2.2.1 双醛淀粉（DAS）的制备21
• 2.2.2 双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂（DAS-Cys）的制备21
• 2.2.3 双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂基缓释铜肥的制备21
• 2.3 淀粉基氮磷钾铜（NPK-Cu）缓释复合肥的制备方法21-22
• 2.3.1 淀粉基NPK-Cu缓释复合肥内核的构筑21
• 2.3.2 淀粉基NPK-Cu缓释复合肥的制备21-22
• 2.4 海藻酸钠包覆的缓释锌肥的制备方法22
• 2.4.1 磷酸锌铵（ZnNH4PO4）的制备22
• 2.4.2 海藻酸钠包覆的缓释锌肥的制备22
• 2.5 缓释肥料物理特性测定22-23
• 2.5.1 缓释肥料粒径测定22
• 2.5.2 缓释肥料红外光谱22
• 2.5.3 缓释肥料微观形貌22
• 2.5.4 缓释肥料成分含量测定22-23
• 2.5.5 缓释肥料包膜层厚度测定23
• 2.6 缓释肥料缓释性能测定23-24
• 2.6.1 水溶出率法23
• 2.6.2 土壤培养法23-24
• 2.7 数据处理24-25
• 3 结果与分析25-42
• 3.1 双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂基缓释铜肥的表征与缓释性能分析25-31
• 3.1.1 双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂基缓释铜肥的整体形貌和组成25
• 3.1.2 双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂基缓释铜肥的红外表征25-27
• 3.1.3 双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂基缓释铜肥的形貌表征27
• 3.1.4 双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂基缓释铜肥的缓释特性27-31
• 3.2 淀粉基NPK-Cu缓释复合肥的表征与缓释性能分析31-36
• 3.2.1 淀粉基NPK-Cu缓释复合肥的整体形貌和组成31
• 3.2.2 淀粉基NPK-Cu缓释复合肥的红外表征31-33
• 3.2.3 淀粉基NPK-Cu缓释复合肥的形貌特征33
• 3.2.4 淀粉基NPK-Cu缓释复合肥的缓释特性33-36
• 3.3 海藻酸钠包覆的缓释锌肥的表征与缓释性能分析36-42
• 3.3.1 海藻酸钠包覆的缓释锌肥的整体形貌和组成36-37
• 3.3.2 海藻酸钠包覆的缓释锌肥的红外表征37-39
• 3.3.3 海藻酸钠包覆的缓释锌肥的表面微观特征39
• 3.3.4 海藻酸钠包覆的缓释锌肥的缓释特性39-42
• 4 讨论42-46
• 4.1 双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂基缓释铜肥42-43
• 4.2 淀粉基NPK-Cu缓释复合肥43-44
• 4.3 海藻酸钠包覆的缓释锌肥44-45
• 4.4 缓释肥料缓释性能综合分析45-46
• 5 结论46-48
• 参考文献48-56
• 致谢56-57
• 个人简介57-58
• 导师简介58-59

【参考文献】

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本文编号：352678