新型保水剂和保水型控释肥的研制及对土壤持水性状改良的机制
发布时间：2021-04-06 15:05
干旱和肥料利用率低是农业发展中的两个关键制约因素,保水剂和控释肥是改善干旱和提高肥料利用率的两个有效措施。以保水剂性能研究着手,采用市售保水剂进行了月季试验,发现实际使用中市售保水剂易受土壤溶液中盐浓度的影响,由此通过提高保水剂在盐溶液中的吸水性和施用控释肥降低土壤溶液盐浓度两个角度开展研究,合成了新型改性淀粉保水剂并在模拟和实际施用中配施控释肥进行了作用机理的探讨,并研究了新型复合包膜保水控释肥一体化施用以探索保水剂未来发展。首先,采用土柱模拟和盆栽月季试验,研究普通复合肥与包膜型控释复合肥搭配0、0.25‰和0.5‰土壤质量比的市售保水剂（Commercial superabsorbent polymer,CSAP）对土壤水、氮、钾淋失率及月季生长生理性状的影响。第二,采用溶液聚合法制备酸改性淀粉基保水剂（Modified starch superabsorbent polymer,MSSP）,扫描电镜、红外光谱等进行结构表征,通过单因素逐步优化法进行工艺优化,测定保水剂的吸水规律;然后与CSAP、普通淀粉保水剂（Starch-grafted superabsorbent poly...
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：104 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
丙烯酸型保水剂的基本合成过程
2.2 酸改性淀粉基吸水性聚合物的制备与工艺优化 采用氨基磺酸制备酸变性淀粉、酸变性淀粉接枝丙烯酸生成改性淀粉保水剂的过程和提高盐溶液中吸水性的机理如图 2 所示，在氨基磺酸存在时，长链淀粉部分酸解变为短链，添加了磺酸基，支化度降低，凝胶性增强；在保水剂合成中降低了温度要求，并使接枝反应更加充分；在产物的吸水溶胀过程中，引入的磺酸基起到传递水分子的作用，在盐溶液里，进入保水剂内部的水分子比例高于盐离子，对保水剂结构的破坏作用减弱，同时磺酸基是强极性基团，可以与水分子形成氢键，在去离子水和盐溶液中均能提高吸水性（图 2）。
新型保水剂和保水型控释肥的研制及对土壤持水性状改良的机制20末，使冗余异氰酸基和MSSP中的羟基反应，使MSSP粉末堆积在包膜尿素表面成膜。吸水后，聚氨酯膜层不会发生变化，但MSSP层会吸水膨胀，分子链伸展容纳水分，宏观表现为体积膨胀（图3）。图3复合包膜型保水控释尿素的试验流程Fig.3Experimentalflowofcompositecoatedsuperabsorbentpolyurethaneurea2.4.1试验材料和仪器尿素颗粒（粒径3~5mm，氮含量46.4%，山东华鲁恒升化工，中国），聚芳基多亚甲基异氰酸酯（Polyarylpolymethyleneisocyanate，PAPI，烟台万华聚氨酯有限公司，中国），蓖麻油（Castoroil，CO，黄河油脂有限公司，中国），2.2中方法制备的酸改性淀粉接枝丙烯酸保水剂（MSSP,SRdw：1085.3g/g，SRns=145g/g，采用球磨仪预处理至300目）。树脂包膜尿素（粒径2~5mm，N-P2O5-K2O：42-0-0），树脂包膜磷酸二铵（粒径2~5mm，N-P2O5-K2O：17.3-43.8-0），树脂包膜氯化钾（粒径2~5mm，N-P2O5-K2O：0-0-53）等，供试土壤与2.3.1相同。转鼓式包膜机等。2.4.2试验设计2.4.2.1肥料的制备和工艺优化方法制备步骤：称取1kg尿素颗粒于转鼓包衣机中，在80±2℃下预热10分钟。所有尿素颗粒均匀加热后，倒入由10.0gPAPI和蓖麻油（重量比2：3）组成的聚氨酯乳液进行反应，时间为5~10min，即在尿素颗粒的表面上形成聚氨酯膜层，每加入10.0g聚氨
【参考文献】：
期刊论文
[1]有机肥配施保水剂对紫色土水分入渗及氮素淋溶的影响[J]. 蒋美佳,刘晓林,冯钰梅,李凡,何秀琴,邓晓悦,李玉义,孔凡磊. 水土保持学报. 2019(05)
[2]冲洪积平原土壤低吸力阶段水分特征曲线影响因素研究[J]. 秦文静,樊贵盛. 节水灌溉. 2019(10)
[3]膨润土纳米片水凝胶的制备及其吸附性能研究[J]. 刘相廷,李俊锋,李培雅,何峰,彭伟军. 矿产保护与利用. 2019(04)
[4]保水处理对橡胶树叶片生理特性及胶乳产量的影响初探[J]. 原慧芳,黄菁,岳海,田耀华. 热带作物学报. 2019(11)
[5]镁改性蒙脱土/纤维素复合凝胶的制备及对磷酸盐的吸附性能[J]. 王佳员,王运,杜保保,王吟,张晓东. 材料导报. 2019(12)
[6]保水剂构件的保水保肥效果研究[J]. 雷锋文,符颖怡,廖宗文,卫尤明,毛小云. 水土保持通报. 2019(03)
[7]高分子保水剂在水土保持中的应用研究综述[J]. 李芳然,赵名彦,霍惠玉,赵亚锋,张占会. 甘肃农业科技. 2019(05)
[8]新型淀粉基水凝胶对Cu2+、Pb2+吸附性能的研究[J]. 王青云,蒋文伟,龙杨励夫,吴小园. 中国胶粘剂. 2019(04)
[9]控释氮肥一次性基施提高谷子产量和氮素利用率[J]. 关瑞,张民,诸葛玉平,娄燕宏,王会,潘红,韩飞,何伟. 植物营养与肥料学报. 2019(04)
[10]生物炭与脲酶抑制剂及保水剂配施对贵州辣椒的影响[J]. 张萌,赵欢,肖厚军,魏全全,芶久兰,王丽希. 核农学报. 2019(06)
博士论文
[1]提高养分、水分吸收的根系形态和生理调控[D]. 占爱.西北农林科技大学 2015
[2]保水剂对黄绵土、褐土及沙土物理特性影响研究[D]. 杨浩.北京林业大学 2011
硕士论文
[1]水分与磷肥对土壤重金属有效态及红蛋植物累积重金属的影响研究[D]. 姚胜勋.广西大学 2015
本文编号：3121652
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：104 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
丙烯酸型保水剂的基本合成过程
2.2 酸改性淀粉基吸水性聚合物的制备与工艺优化 采用氨基磺酸制备酸变性淀粉、酸变性淀粉接枝丙烯酸生成改性淀粉保水剂的过程和提高盐溶液中吸水性的机理如图 2 所示，在氨基磺酸存在时，长链淀粉部分酸解变为短链，添加了磺酸基，支化度降低，凝胶性增强；在保水剂合成中降低了温度要求，并使接枝反应更加充分；在产物的吸水溶胀过程中，引入的磺酸基起到传递水分子的作用，在盐溶液里，进入保水剂内部的水分子比例高于盐离子，对保水剂结构的破坏作用减弱，同时磺酸基是强极性基团，可以与水分子形成氢键，在去离子水和盐溶液中均能提高吸水性（图 2）。
新型保水剂和保水型控释肥的研制及对土壤持水性状改良的机制20末，使冗余异氰酸基和MSSP中的羟基反应，使MSSP粉末堆积在包膜尿素表面成膜。吸水后，聚氨酯膜层不会发生变化，但MSSP层会吸水膨胀，分子链伸展容纳水分，宏观表现为体积膨胀（图3）。图3复合包膜型保水控释尿素的试验流程Fig.3Experimentalflowofcompositecoatedsuperabsorbentpolyurethaneurea2.4.1试验材料和仪器尿素颗粒（粒径3~5mm，氮含量46.4%，山东华鲁恒升化工，中国），聚芳基多亚甲基异氰酸酯（Polyarylpolymethyleneisocyanate，PAPI，烟台万华聚氨酯有限公司，中国），蓖麻油（Castoroil，CO，黄河油脂有限公司，中国），2.2中方法制备的酸改性淀粉接枝丙烯酸保水剂（MSSP,SRdw：1085.3g/g，SRns=145g/g，采用球磨仪预处理至300目）。树脂包膜尿素（粒径2~5mm，N-P2O5-K2O：42-0-0），树脂包膜磷酸二铵（粒径2~5mm，N-P2O5-K2O：17.3-43.8-0），树脂包膜氯化钾（粒径2~5mm，N-P2O5-K2O：0-0-53）等，供试土壤与2.3.1相同。转鼓式包膜机等。2.4.2试验设计2.4.2.1肥料的制备和工艺优化方法制备步骤：称取1kg尿素颗粒于转鼓包衣机中，在80±2℃下预热10分钟。所有尿素颗粒均匀加热后，倒入由10.0gPAPI和蓖麻油（重量比2：3）组成的聚氨酯乳液进行反应，时间为5~10min，即在尿素颗粒的表面上形成聚氨酯膜层，每加入10.0g聚氨
【参考文献】：
期刊论文
[1]有机肥配施保水剂对紫色土水分入渗及氮素淋溶的影响[J]. 蒋美佳,刘晓林,冯钰梅,李凡,何秀琴,邓晓悦,李玉义,孔凡磊. 水土保持学报. 2019(05)
[2]冲洪积平原土壤低吸力阶段水分特征曲线影响因素研究[J]. 秦文静,樊贵盛. 节水灌溉. 2019(10)
[3]膨润土纳米片水凝胶的制备及其吸附性能研究[J]. 刘相廷,李俊锋,李培雅,何峰,彭伟军. 矿产保护与利用. 2019(04)
[4]保水处理对橡胶树叶片生理特性及胶乳产量的影响初探[J]. 原慧芳,黄菁,岳海,田耀华. 热带作物学报. 2019(11)
[5]镁改性蒙脱土/纤维素复合凝胶的制备及对磷酸盐的吸附性能[J]. 王佳员,王运,杜保保,王吟,张晓东. 材料导报. 2019(12)
[6]保水剂构件的保水保肥效果研究[J]. 雷锋文,符颖怡,廖宗文,卫尤明,毛小云. 水土保持通报. 2019(03)
[7]高分子保水剂在水土保持中的应用研究综述[J]. 李芳然,赵名彦,霍惠玉,赵亚锋,张占会. 甘肃农业科技. 2019(05)
[8]新型淀粉基水凝胶对Cu2+、Pb2+吸附性能的研究[J]. 王青云,蒋文伟,龙杨励夫,吴小园. 中国胶粘剂. 2019(04)
[9]控释氮肥一次性基施提高谷子产量和氮素利用率[J]. 关瑞,张民,诸葛玉平,娄燕宏,王会,潘红,韩飞,何伟. 植物营养与肥料学报. 2019(04)
[10]生物炭与脲酶抑制剂及保水剂配施对贵州辣椒的影响[J]. 张萌,赵欢,肖厚军,魏全全,芶久兰,王丽希. 核农学报. 2019(06)
博士论文
[1]提高养分、水分吸收的根系形态和生理调控[D]. 占爱.西北农林科技大学 2015
[2]保水剂对黄绵土、褐土及沙土物理特性影响研究[D]. 杨浩.北京林业大学 2011
硕士论文
[1]水分与磷肥对土壤重金属有效态及红蛋植物累积重金属的影响研究[D]. 姚胜勋.广西大学 2015
本文编号：3121652
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