聚合物包膜肥膜孔结构与养分扩散机理研究

摘要

目前，对包膜控释肥的研究主要集中于生产工艺及农业应用方面，对控释机理的研究较少，因此，本文采用水浸泡法、饱和盐溶液蒸汽压法和土壤培养法，探讨不同种类包膜控释肥料的释放特性；采用扫描电镜及红外光谱，分析包膜层的微观结构及化学成分组成；以泡点法为基础，建立测定膜层最大孔径的试验装置；利用压汞法测定膜层的孔径分布及影响养分释放的孔隙结构，研究结果如下：
　　1、温度对聚合物包膜控释肥具有重要影响，温度升高，养分释放速率加快，释放期变短，聚烯烃包膜控释肥在水中的释放多为倒“L”型，聚氨酯包膜肥料的释放曲线为“S”型；聚合物包膜控释肥在饱和盐溶液中释放速率表现为H2O>KH2PO4饱和溶液>KCI饱和溶液，养分释放是由膜层内外的饱和蒸汽压差所引起的，蒸汽压差越大，养分释放率越大，反之则越小；在相同培养时间，土壤含水量是影响养分释放的另一重要因素，肥料的养分释放速率随土壤含水量的增加而增加。
　　2、利用扫描电镜对控释肥料膜层观察结果表明，不同膜材的包膜控释肥膜层结构不同，聚烯烃包膜控释肥表面局部存在微小孔隙及颗粒突起，其它部位比较平整，无孔隙存在，而聚氨酯包膜控释肥膜层表面光滑、平整，不存在颗粒突起和孔隙结构。从断面照片可以看出，聚烯烃包膜肥料膜层厚度均匀，大约在80nm左右，膜层断面无可观测的孔隙结构。
　　3、建立测定膜层最大孔隙结构的泡点装置，确定泡点法测定控释膜层最大孔径的最适条件，以采用塑料管端封装浸泡10天的膜层，Q-16作为浸润剂，在室温下浸润5min的条件为测定膜层最大孔隙结构最佳条件。利用泡点法测定释放期为46、105、150、199天的包膜肥料的膜层平均孔径分别为1.93μm、0.58μm、0.45μm、0.41μm，释放期随孔径增大而减小，微分溶出率随孔径增大而升高。
　　4、利用压汞法对膜层孔隙结构进行测定，POCF1、POCF2、POCF3、POCF4四种聚烯烃包膜肥料孔径分布范围为2000nm~100nm，2000nm~100nm，肥料孔体积分别占总孔隙的60％、66%、63%、20%，2000nm以上孔隙分别为总孔隙的21%、24%、19%、55%。而聚氨酯包膜肥料膜层表面基本不存在微孔，与扫描电镜照片相吻合。肥料释放期与膜层孔隙存在相关关系，同时也与膜层的性质有关。

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1引言

1.1研究的目的和意义

1.2缓控释肥料

1.3缓控释肥料控释机理

1.4缓控释肥料养分释放模型

1.5论文工作提出及研究内容

2材料与方法

2.1聚合物包膜控释肥养分释放特性研究

2.2包膜控释肥膜层结构特征试验

2.3膜层孔隙结构测定试验

2.4聚合物包膜肥水蒸气渗透系数的测定试验

2.5数据统计分析

3结果与分析

3.1包膜控释肥料养分释放特性

3.2聚合物包膜控释肥微观结构特征

3.3聚合物包膜控释肥红外光谱特征

3.4膜层孔隙结构测定试验

3.5聚合物膜层渗透性能测定

4讨论

4.1养分溶出影响因素

4.2包膜控释肥的微观结构

4.3包膜控释肥膜层孔隙结构

4.4包膜控释肥养分释放机理

5结论

参考文献

致谢

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