制革废弃牛毛角蛋白基缓释肥包膜材料的研究

摘要

本课题采用巯基乙醇还原法水解制革废弃牛毛，旨在获得分子量较高的角蛋白溶液，并分别做了单因素和正交实验探讨还原剂用量、温度、时间等与水解液分子量及水解程度的关系;选用制革过程中的废弃牛毛制备的角蛋白溶液，然后加以交联剂、增塑剂等制备新型可生物降解缓释肥料包膜，并考察了不同组分用量对包膜的吸水率、透水性和透光性等的影响，采用红外光谱和热重分析等手段表征包膜的结构，研究了牛毛角蛋白的成膜特性;最后对硫酸钾复合肥进行包膜实验，用静态水溶出法和土柱淋浴法探讨了包膜硫酸钾复合肥的缓释特性，结果表明缓释肥包膜材料具有良好的缓释效果，为新型肥料包膜应用于农业领域提供了基础数据。
　　 制革废弃牛毛溶解试验表明:巯基乙醇还原法能够较好的溶解牛毛纤维，得到角蛋白高分子溶液。其中温度是影响其溶解率最显著地一个因素，但这种影响却是以高浓度的尿素为条件的，究其实质是牛毛角蛋白质在高温、碱性的条件下发生了水解。正交实验结果表明在温度为80℃，时间为12h，巯基乙醇用量为5g，尿素浓度为5mol/L，SDS用量为1g的条件下，牛毛溶解率和大分子降解程度之间的关系较均衡，总体分子量能达到约20000～25000。
　　 缓释肥包膜的制备及表征结果表明制膜的最佳工艺，其中淀粉与聚乙烯醇质量比为1.4，丙三醇为2.5g、甲醛2g、硼砂0.1g。缓释膜的生物降解性测试结果表明包膜在土壤中掩埋60天以后，缓释膜逐渐在土壤中降解，且失重率接近50％，红外分析及热失重分析结果表明在交联剂甲醛和增塑剂甘油的存在下，体系中原料高分子之间发生了交联作用，同时还存在着氢键等相互作用，形成了一个稳定的复合体。在一定温度的范围内其热失重率比单一聚合物要小，说明此包膜聚合物具有较好的热稳定性，存在潜在的应用价值。
　　 选用土壤淋浴法和静水溶出法来测定制革废弃牛毛角蛋白基包膜材料对硫酸钾复合肥包膜的缓释性能，以电导率法来评价在25℃和40℃下包膜缓释复合肥的养分释放特性，随着温度的升高，肥料养分释放速率会加快，肥料缓释周期会相应的缩短。采用静水溶出法，包膜肥在在第33天的时候累积养分释放率达到79.66％，而未包膜肥的累积释放率在第21天就已经达到83.78％;采用土柱淋浴法，未包膜肥的释放周期在40～50天，累计释放率在第24天就达到了80.92％，而包膜肥在第42天累计释放率达到80.23％，释放周期在60天。

目录

摘要

符号说明

1 绪论

1．1 缓释包膜肥的研究进展

1．1．1 国外缓释包膜肥料的研究进展

1．1．2 国内缓释包膜肥料的研究进展

1．2 包膜缓释肥料

1．2．1 包膜缓释肥的基本状况

1．2．2 缓释肥评判标准

1．2．3 包膜缓释肥的研究及发展方向

1．3 废弃毛发的开发和利用

1．3．1 提取胱氨酸的研究

1．3．2 在医学领域的研究

1．3．3 在包装膜材料方面的研究

1．3．4 在吸附材料方面的研究

1．3．5 作为肥料的研究

1．4 课题的提出以及研究内容

1．4．1 课题的提出

1．4．2 本课题的主要研究内容

1．4．3 本课题的主要创新点

2 巯基乙醇还原法水解制革废弃牛毛的研究

2．1 实验部分

2．1．1 实验材料及仪器

2．1．2 巯基乙醇还原法水解牛毛机理

2．1．3 牛毛水解工艺

2．1．4 牛毛水解液性能表征

2．2 实验结果与讨论

2．2．1 温度对牛毛水解的影响

2．2．2 反应时间对牛毛水解的影响

2．2．3 巯基乙醇浓度对牛毛水解的影响

2．2．4 尿素用量对牛毛水解的影响

2．2．5 牛毛水解正交优化结果及分析

2．3 本章小结

3 缓释膜的制备及表征

3．1 实验部分

3．1．1 实验材料及仪器

3．1．2 牛毛角蛋白溶液的制备

3．1．3 缓释膜的制备

3．1．4 影响包膜性能因素的试验

3．2 检测实验

3．2．1 包膜的透水性能测试

3．2．2 包膜的耐水性能测试

3．2．3 包膜的相容性测定

3．2．4 包膜的结构表征

3．2．5 包膜的热稳定性分析

3．2．6 包膜的生物降解性研究

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 淀粉与PVA的质量比对缓释膜性能的影响

3．3．2 丙三醇用量对缓释膜性能的影响

3．3．3 甲醛用量对缓释膜性能的影响

3．3．4 缓释膜的生物降解性测试结果

3．3．5 缓释膜的结构表征

3．3．6 缓释膜的热稳定性分析

3．4 本章小结

4 包膜缓释复合肥的缓释性能研究

4．1 实验材料及仪器

4．2 缓释包膜肥的制备

4．3 包膜肥料缓释性评价

4．3．1 土壤淋浴法

4．3．2 静水溶出法

4．3．3 缓释肥料养分释放期的累积释放率

4．3．4 缓释肥养分释放期

4．4．4 电导率分析测定法

4．5 结果与分析

4．5．1 硫酸钾复合肥溶液浓度与电导率值的回归关系

4．5．2 静水溶出法测定的电导率变化

4．5．3 土柱淋浴法测定的电导率变化

4．6 本章小结

5 结论

致谢

参考文献

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