聚乙烯包膜肥料膜层结构与养分释放途径研究

发布时间：2020-06-04 23:57

【摘要】：控释肥料的膜层孔隙结构是影响养分渗透扩散行为和释放速度的决定性因素。目前对于膜层本身的性能,孔隙结构以及渗透系数等因素与养分释放性能之间的关系研究较少。本研究以聚乙烯包膜控释尿素为研究对象,对聚乙烯控释膜层的渗透系数进行了测定,分析其养分释放途径;通过扫描电镜法、压汞法表征聚乙烯控释膜层的结构特征,确定其结构模型;改进泡压法测定控释膜层最大孔径的方法;利用改进的泡压法测定了聚乙烯控释膜层的最大孔径、探究了膜孔与养分释放性能之间的关系。主要的研究结果如下:(1)尿素透过聚乙烯控释膜层恒定释放,渗透系数基本保持稳定;释放期为1-4个月的聚乙烯控释尿素膜层渗透系数处于7.17~18.7 E-15m~2/s的范围内,渗透量与时间符合养分释放模型中的反比例关系,测定值和模型理论值相近;聚乙烯致密膜尿素渗透系数约为7.1 1E-18m~2/s,约为聚乙烯控释膜层尿素渗透系数的1000-2600倍,高分子材料自身渗透性能在养分释放过程中的贡献可以忽略不计,因此可推论聚乙烯控释膜是多孔膜而非致密膜,膜层上的孔隙结构决定养分释放。(2)扫描电镜对聚乙烯控释膜层的观察结果表明,聚乙烯控释膜层的表面整体上呈现为连续光滑、基本无大孔的形貌,但在局部存在少量孔隙结构;膜层内表面比较粗燥、局部也有少量孔隙;控释膜层总孔体积在0.4686~1.2260 ml/g之间,平均孔径在25.1nm~86.8nm,孔隙率在33.0%~50.6%之间,存在较多的孔隙,结构疏松,10nm以下的小孔占了总孔面积的80%以上,2000nm~50nm的范围内分布有少量的大孔,这些大孔对养分释放的贡献最大,是养分溶出的主要通道。(3)改进后的泡压法装置整个升压过程稳定,压力以约0.25kpa/s的频率上升;采用本装置测定聚乙烯控释膜层孔径的最小检出极限为0.13μm;采用浸泡3天确定最大孔位置的膜层,25℃下,GQ16作为浸润剂,泡点检出率达到89%以上,检测精密度在0.12%~0.38%之间。改进后的泡压法缩短了样品前处理的时间,简化了方法,测定数据精确。(4)浸泡处理对聚乙烯控释膜层的形变和最大孔径影响较小,可以采取预浸泡进行样品前处理;释放期为29天、59天、75天、95天、116天、137天的聚乙烯控释肥料膜层最大孔径分别为1.69μm、0.73μm、0.70μm、0.59μm、0.48μm、0.42μm,随着释放期的延长聚烯烃膜层的最大孔径呈减小的趋势,最大孔径和养分释放性能之间存在相关关系;释放期与最大孔径的平方呈线性关系,相关系数为R为0.985,达到极显著性相关水平,满足Hagen-Poisseuille理论方程。
【图文】：

图 3.1 聚乙烯控释尿素膜层渗透系数装置图和实物图asuring the urea permeability coefficient of PE controlled-releas渗透系数测定装置参照文献自制[103]，如图 3，每个容积为 60ml，一个作为饱和尿素溶液接管相连，圆管长 5cm，，内径为 3cm，聚乙封圈，拧紧连接螺母保证连接处的密封性。1.连通管 2.过饱和尿素溶液 3.连通装置 4.膜材 5.去离子水

图 3.1 聚乙烯控释尿素膜层渗透系数装置图和实物图ring the urea permeability coefficient of PE controlled-release fi透系数测定装置参照文献自制[103]，如图 3.2每个容积为 60ml，一个作为饱和尿素溶液池管相连，圆管长 5cm，内径为 3cm，聚乙烯圈，拧紧连接螺母保证连接处的密封性。1.连通管 2.过饱和尿素溶液 3.连通装置 4.膜材 5.去离子水
【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S145.6

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本文编号：2697169