植物油基聚氨酯包膜肥料研究进展

缓释肥包膜材料采用的聚氨酯主要由石油基原料制备,由于石油基聚氨酯成本高、环境风险较大,近年来逐渐被生物基聚氨酯所取代。在众多的生物基材料中,植物油因价格低廉、来源广泛、无毒性、可生物降解等特点,成为缓控释肥料膜材的研究热点。本文分别综述了植物油基多元醇的制备方法,植物油基聚氨酯包膜的分类,植物油基聚氨酯包膜肥料的改性及应用。环氧开环、酯交换反应、氨解法、加氢甲酰化以及臭氧氧化还原是植物油改性制备植物油基多元醇的常用技术手段。丙烯酸酯、环氧树脂、有机硅、氟改性、纳米材料等是植物油基聚氨酯包膜材料改性的常用原料,试验证明植物油基聚氨酯包膜肥料具有减少氨挥发、氮淋溶,提高氮素利用效率的作用。如何提高植物油基聚氨酯交联密度、降低生产成本、深入揭示缓释机理以及扩大在大田试验的应用场景将是今后研究的重点。

铁改性生物炭制备及其对磷的吸附和有效性

【目的】受自身理化性质的影响,普通生物炭对磷的吸附能力较差。本研究尝试通过铁改性提升生物炭的磷吸附能力,以增强磷的固储能力,减轻土壤磷流失带来的环境风险。【方法】供试生物炭包括核桃壳炭(WSB)、水稻秸秆炭(RSB)和木质炭(WB)。将10 g生物炭浸泡于1 mol/L HCl中1 h,用蒸馏水洗涤至滤液呈中性后烘干,然后加入到1 mol/L的FeCl3溶液中,设置铁与生物炭的质量比分别为0.28、0.56、0.84,经静置、过滤、烘干、煅烧后,得到铁改性生物炭,分别记为WSB-0.28、WSB-0.56、WSB-0.84、RSB-0.28、RSB-0.56、RSB-0.84、WB-0.28、WB-0.56、WB-0.84。采用扫描电子显微镜、能谱仪、傅立叶红外光谱仪、X射线衍射仪、全自动比表面积、孔径测试仪和元素分析仪分别对改性生物炭进行表征测定,并分别以2%、4%、6%的比例(质量比)添加至土壤中进行磷的吸附解吸试验,选取磷调控能力较好的生物炭进行矮牵牛栽培试验。【结果】Fe2O3成功地负载到3种生物炭表面,改性后生物炭的吸附位点显著增多,特别是WSB-0.28对磷的吸附能力显著高于WSB。土壤对磷吸附量随铁改性生物炭添加量增加而增加,在相同添加量下,土壤磷吸附量排序为铁改性水稻秸秆炭>铁改性木质炭>铁改性核桃壳炭(WSB-0.28除外),而铁改性木质炭对土壤磷的解吸量和解吸率高于其他生物炭。盆栽试验结果表明,富磷铁改性核桃壳炭可增加矮牵牛幼苗根、叶生物量,并提升叶片叶绿素含量及开花量。【结论】铁改性可提升生物炭对磷的吸附能力,增强土壤固磷作用,提高土壤磷素供给,促进植物生长。因此,铁改性生物炭可作为一种新型炭基缓释肥料应用于城市绿地土壤中,固磷增效,减轻土壤磷流失的环境风险。

改性聚丙烯酸酯制备包膜缓释肥性能研究

为制备一种可以用于水稻种肥同播的缓控释肥料,试验以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)为主要材料,并使用少量的羧甲基纤维素(CMC)和纳米SiO_(2)改性材料,制备改性聚丙烯酸酯乳液包裹肥料以达到缓释效果。选用25℃静水溶出率法,结合红外、电子显微镜等分析技术,探索了不同的原料配比和3种包膜量(10%、15%、20%)制备的改性聚丙烯酸酯缓释肥在水中的养分释放规律。结果表明:在CMC质量占固含量(BA+MMA)的5%且包膜量为20%时缓释效果最好,其在第1和28 d的累积养分释放率分别为0.5%和63.8%,低于15%和80%的限值。使用此规格的自制缓释肥进行了盆栽试验,比较了在不同施肥量和施肥方式下盆面水中全氮、全磷的含量以及水稻生长状况的差异。研究表明,缓释肥施用量为传统施肥量的70%时,相较于传统施肥方式,分别降低56.4%和88.9%的全氮和全磷流失的同时也保证了水稻的产量。

蓖麻油基聚氨酯包膜缓释肥的制备及控释性能研究

以天然植物油多元醇蓖麻油为基础,合成的聚氨酯制备肥料包膜材料,可以在一定程度上缓解使用石油基产品造成的环境污染和能源匮乏问题。本研究探讨了异氰酸酯种类以及蓖麻油羟基与异氰酸酯基团摩尔比对聚氨酯包膜材料力学性能、交联密度和水接触角的影响;采用转鼓式包衣机构建植物油基聚氨酯缓控释肥料,分析其缓控性能和耐受性能,揭示其水分触发式缓控释对应规律及调控机理。结果表明,以多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PMDI)为原料,且蓖麻油羟基与异氰酸酯基团摩尔比为1.0∶1.2时,所得聚氨酯交联密度、刚性、疏水性和抵抗水渗透能力较强,养分初期释放率不足1.5%,养分释放期长达140 d,缓释效果较好。

控释复合肥料的养分释放特性及其对不同花卉生长的影响

为探讨包膜质量分数分别为3%、4%、5%、6%的聚氨酯包膜控释复合肥料的养分释放特性和对花卉生长的影响,以市售的控释复合肥料为对照(CK)处理,开展了养分释放特征试验和以鸡冠花、鼠尾草为试验对象的盆栽试验及淋溶试验。结果表明:随着包膜量的增加,聚氨酯包膜控释复合肥料的养分释放率减小,有效延长了肥料的养分释放期;与CK处理相比,包膜量为4%、5%的聚氨酯包膜控释复合肥料分别显著提高了鸡冠花和鼠尾草的植株鲜质量;CK处理的淋溶液电导率(EC值)随时间延长不断减小,而聚氨酯包膜控释复合肥料淋溶液的EC值呈先上升后下降的变化趋势,可有效延缓土壤养分的流失。包膜量为4%~5%的聚氨酯包膜控释复合肥料可促进供试花卉的生长,有效提高肥料利用率,减轻对环境的污染。

降解包膜缓释化肥的制备及性能研究

目的促进化肥减量增效及发展绿色农业。方法采用全生物降解材料聚碳酸亚丙酯(PPC)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)作为包膜材料,以SBA–15分子筛负载尿素颗粒为芯材,制备缓释肥料。通过对复合膜的力学性能、润湿性、透气透湿性、吸水性进行测定,以及采用水溶出法和土壤溶出法评价尿素的氮累积释放率,对包膜肥料进行综合评定。结果实验表明,复合包膜具有良好的力学性能、保水性、透气性、耐雨冲刷等,可赋予包膜极佳的耐冲击和储水性能。另外,第28天该包膜缓释化肥在水溶出实验和土壤溶出实验得出,尿素的氮含量累积释放率分别为61.5%和55.5%,满足≤80%的国家标准。结论所制备的可降解塑料包膜缓释化肥具有缓慢释放、成本低廉、环境友好等特点,在缓释肥料的工业化应用方面具有巨大潜力。

浅析中微量元素水溶肥料的特点及发展前景

中微量元素水溶肥以其富含钙镁锌等中微量元素,能够促进农作物的光合作用和各种养分的互补、平衡及协调功能,促进根系发育,防止落花落果,可大幅度减少作物缺素症状,提高农产品的产量和品质。尤其在设施农业上与微喷灌、滴灌等结合运用,可有效实现水肥一体化,达到省水、省肥、省工的效果。

木质素基双层包膜氮肥的制备及其性能研究

为了提高氮肥利用率,以木质素、海藻酸钠复合材料为内层包膜,以酶解木质素作为外层包膜,以颗粒尿素为肥芯制备了木质素基双层包膜氮肥,并对制备的包膜氮肥进行了包膜性能和缓释性能测定。结果表明:聚乙二醇的加入能使木质素基复合薄膜材料变得柔软,拉伸应变显著提高;木质素基双层包膜氮肥包膜的厚度在0.236~0.275 mm之间,木质素基双层包膜相互渗透,形成了致密的包膜层;与化肥相比,包膜氮肥的氮素释放时间从24 h延长至168 h,缓释性能显著增加。

包膜控释肥养分释放特性评价方法的研究进展

控释肥已成为国内外肥料研究的热点 ,但是评价控释肥养分释放特性的方法研究相对滞后 ,至今没有较为完善的方法和统一的测试标准。本文综述了包膜控释肥养分释放特性的现有评价方法 :水中 (或溶液 )溶出率法、土壤溶出率法、扩散率法、渗透率法、电超滤法和同位素示踪法等 ;评述了各种方法的优缺点及改进途径 ;

复合型缓释肥包衣剂理化性质及缓释特性研究

为了探明复合型缓释肥包衣剂的理化性质及其缓释特性,对复合型缓释肥包衣剂的粘度、成膜性、成膜时间、膜韧性、包衣脱落率、包衣肥的养分初期溶出率、养分微分溶出率、养分累积释放曲线等进行了测定。理化性质测试结果显示:缓释肥包衣剂的粘度为44.5MPa/s、成膜性良好、成膜时间7min、包衣膜拉长倍数达2.8倍,包衣脱落率<5%。缓释特性测试结果显示:包衣肥养分N、P、K初期溶解率<15%、微分溶解率<2%,符合中国缓释肥料标准GB/T23348—2009。其中P的初期溶解率小于N、K的初期溶解率,而N、P、K微分溶解率相差不大。养分累积释放曲线大致呈"S"型,与作物生长需肥规律一致。表明复合型缓释肥包衣剂的理化性质良好,能有效控制普通复合肥养分的缓释。

用聚合物乳液为包膜剂制备缓释尿素

介绍了采用聚合物乳液作为包膜剂制备包膜缓释尿素,具有工艺简洁和包膜过程绿色的特点,能够根本解决现有包膜过程中毒性有机溶剂的污染和回收问题。实验考察了聚合物乳液包膜剂平板成膜时的渗透系数,表明聚合物乳液是良好的缓释包膜剂。实验采用转鼓流化床工艺制备包膜尿素,测定了包膜尿素在水中的释放特性。通过扫描电镜检测包膜尿素和膜层的形貌特征。结果表明,采用聚合物乳液直接对尿素颗粒包膜时,在颗粒表面形成的高湿性环境容易导致尿素表面溶解,水分蒸发后形成针状尿素结晶,复合在聚合物膜层中,包膜尿素进入水中时,针状尿素快速溶出,造成膜层多孔性渗漏,降低了包膜尿素的缓释性能。在聚合物乳液包膜前,先在尿素颗粒表面包覆一层硫磺阻隔层或石蜡疏水层,能有效抑制尿素在包膜时的溶出过程。

吸附性矿物膨润土对肥料的控释作用初探

利用吸附性矿物膨润土来制备控释肥料是当前农业生产和环境保护领域的重要课题.采用钠基膨润土作为包裹剂,以正硅酸乙酯(TEOS)黏结保护层,将氮、磷、钾肥在不同分散剂中进行包裹处理,通过滴淋实验测试了控(缓)释性能及作用特征.结果显示,钠基膨润土对氮、钾肥等易溶肥有良好的缓释效果,且土样的含量越高效果越明显;而对磷肥等难溶肥有促释效果.红外光谱分析结果,初步表明包裹过程是对肥料的物理性质上的调整与改善,并未破坏肥料的有效成分.

缓控释肥的研究进展及展望

缓控释肥因其具备高效、节能与环保等优势在化肥用量零增长与现代农业绿色发展中发挥着重要作用。本文阐述了缓控释肥分类、研究进展及存在的问题,并展望了未来缓控释肥发展方向。

粒径膜厚与控释肥料的氮素养分释放特性

利用专利技术,以芬兰长之道Uki厂生产的粒径分别为2 5～3 0、3 0～4 0、4 0～5 0mm的氮磷钾复合肥制造控释肥料。在25℃和40℃恒温条件下培养0、1、2、3、4、5、6、7、14、21、28、35、42d后测定氮素释放率,以探讨粒径、包膜厚度(膜材用量)、交联剂等对氮素释放率的影响。结果表明,常温和高温下,包膜厚度相同时,氮素释放率随着肥料粒径的增加而明显增加;但氮素释放率随粒径增长的幅度在膜材用量增大的情况下减小。无论是小粒还是大粒控释肥料,其氮素释放的速率随膜材用量的增多而减小。包膜材料添加交联剂可以明显增加氮素释放率,交联剂S的用量对氮素释放率的影响小于交联剂P。同一包膜厚度和单位质量下,用大粒径核心肥料制造的控释肥料可明显减少包膜材料的用量;但要改进大粒径控释肥料的氮素释放率,应利用表面平滑的核心肥料制造包膜控释肥料。

木粉对缓释化肥包膜透过能力的调控

采用48μm和150μm木粉为填料制备了聚苯乙烯/木粉复合膜,考察了木粉含量、复合膜厚、木粉粒径对复合膜透过性能的影响。结果表明,木粉可以很有效地调控聚苯乙烯膜对尿素的透过能力,复合膜对尿素的透过速度明显大于纯聚苯乙烯膜的透过速度;随着木粉含量的增加,复合膜对尿素的透过速度增加。光学显微镜观察发现,木粉中纤维状结构明显,复合膜在水中浸泡后其中木粉吸水溶胀,成为复合膜中尿素透过快速通道。

控释肥料的环境效应研究进展

综述了控释/缓释肥料在降低氨挥发、减少肥料养分淋溶、降低温室气体排放和改善土壤结构等方面的作用,并对今后开展控释肥料环境效应的研究进行了展望。

肥料和农药缓释/控释技术研究

缓释/控释技术作为一项新兴技术越来越受到重视,它可以有效地解决活性制剂释放速度快、有效时间短等问题。针对目前肥料和农药利用效率低、环境污染严重等现实问题,主要从加工工艺和缓释材料两方面,简要介绍了缓释技术的基本原理、类型和途径,综述了它在肥料和农药方面的应用进展,并且讨论了其发展特点及趋势。

聚乙烯包膜肥料控释膜层结构特征研究

【目的】包膜肥料控释膜层结构和孔隙性质直接影响其养分释放速率。研究包膜肥料膜层结构特征,可以明确膜层结构参数与养分释放速率的关系,揭示包膜肥料控释机制,为建立养分释放数理模型提供理论依据。【方法】以聚乙烯包膜肥料控释膜层作为研究对象,量化研究了聚乙烯喷涂控释膜层的结构特征参数。利用扫描电镜,观测了在不同放大倍数下,采用喷涂工艺制备的聚乙烯包膜肥料膜层的外表层、横断面和内表层特征;以压汞仪测定了膜上孔隙的大小和分布;采用泡点法研究了大孔隙的最大孔径。【结果】不同放大倍数下的扫描电镜观测结果表明,喷涂法制备的包膜肥料控释膜层外表面整体上光滑、平整、均匀、疏松,但局部存在少量孔隙,孔径主要分布在1000~50 nm的范围内;在放大倍数很高的情况下,整体上膜层无细微孔隙结构。控释膜层厚度约为60~100μm,断面形貌疏松无孔。膜层内表面粗糙,高低起伏不平、犬牙交错。膜壳材料堆密度为0.4~0.8 g/mL,低于聚乙烯密度,属于疏松结构。孔隙结构分析结果表明,聚乙烯控释膜层的中值孔径为4.5~5.3 nm,与对比的聚乙烯薄膜基本一致,说明两种膜分子链间的细微结构没有差异;但是聚乙烯控释膜层中存在占比18%的直径约为1000~50 nm的较大孔,孔径小于10 nm的间隙占82%,进一步说明占比少的大孔影响控释膜层释放性能。喷涂控释膜层总孔体积在0.4686~1.2260 mL/g,平均孔径在25.1~86.8 nm范围内,孔隙率为33.0%~50.6%,显著高于拉伸工艺制备的聚乙烯薄膜。释放期在1~6个月的包膜控释肥料,最大孔径在990~480 nm的范围,随包膜肥料释放期的增加,膜孔直径逐步减小,说明包膜控释肥料养分释放速率与其最大孔径存在内在联系。【结论】综合3种方法的测定结果,聚乙烯控释膜层可以看作是膜层均匀致密且局部有孔隙,膜壳直径3 mm,膜层厚度约为50μm,最大孔径为1μm,平均孔径为50 nm的密闭球形壳体。最大孔是水分和养分进出膜层的主要通道,决定了包膜肥料养分释放速率的快慢。

温度对壳聚糖包膜尿素氮素释放特性的影响

通过壳聚糖包膜尿素(CCU)在15℃、25℃、35℃、45℃水中的释放实验,描述了其养分释放特性,探讨了温度对CCU养分释放特性的影响。结果表明,壳聚糖包膜尿素与其他包膜尿素的释放情况有很大不同,不存在明显的滞后阶段。温度改变了包膜的通透性,CCU养分释放速率随着温度的增加而增大,温度每提高10℃,养分释放速率提高约1.5倍,但不同温度下养分累积释放曲线的变化具有相似性和规律性。在不同温度下,随着浸泡时间的延长,养分释放速率都是先线性降低,然后保持不变,直到尿素完全溶解,释放速率再次下降,直至为零。不同温度下CCU的水分透入率变化曲线与尿素累积释放量变化曲线相似,养分累积释放量和水分透入率呈线性关系。

缓/控释肥料的研究现状及发展趋势

介绍了缓/控释肥料的定义和类型;阐述了国内外缓/控释肥料的发展历程和研究进展;展望了缓/控释肥料的发展趋势。