基于改性天然粘土制备保水保肥剂的研究

摘要

氮肥容易通过径流、淋溶、蒸发而流失到环境中，造成资源浪费和环境污染。本学位论文以天然粘土矿物凹凸棒土为主要原材料，经不同剂量高能电子束辐照将其改性后，再与P和M两种有机高分子材料进行复配，通过实验摸索出最佳配方，成功制备了高效保水保肥剂；又以常用的氮肥如尿素、氯化铵等为肥源，添加保水保肥剂，成功制备了既具有保水功能，又具备肥料养分控失能力的高效肥料；通过保水实验、肥料表面迁移实验和淋溶控失实验，研究了保水控失肥料的吸水保水性能和肥料控失能力；用红外光谱、X射线衍射光谱、扫描电镜和透射电镜等方法对样品进行了表征，并研究了保水保肥剂和保水控失肥料之间的相互作用机理；还通过盆栽实验考察了样品对玉米生长的影响。得到的主要结果如下：
　　1、通过高能电子束辐照改性凹凸棒土，当辐照剂量为30kGy时，凹凸棒土具有最高的分散度和比表面积。从保水剂的模拟实验也可以看出， HA30的保水率为16.35％，要明显高于其他辐照剂量下改性凹凸棒土的保水率；
　　2、以HA30、P和M为主要原料，成功制备了具有高保水率（51.1%）的保水保肥剂（ WNLCA），并且通过保水实验成功摸索到了保水报保肥剂的最佳配方为HA30:P:A=9:1.0:0.4；
　　3、以常用的氮肥如尿素、氯化铵等为肥源，添加保水保肥剂，成功制备了既具有保水功能，又具备肥料养分控失能力的高效肥料：保水控失尿素（WNLCU）和保水控失氯化铵（WNLCN）；通过保水实验、肥料表面迁移实验和淋溶控失实验，研究了保水控失肥料的吸水保水性能和肥料控失能力；通过保水实验、肥料迁移实验、淋溶实验，得知当WNLCA与肥料的质量比为9:1.2时，WNLCU的保水率、表面迁移控失率、淋溶控失率分别为：43.3%、61.7%和65.87%；WNLCN的保水率、表面迁移控失率、淋溶控失率分别为：31.53%、38.95%和89.96%；
　　4、通过红外光谱、X射线衍射光谱、扫描电镜和透射电镜等方法对样品进行了表征，并研究了保水保肥剂和保水控失肥料之间的相互作用机理，发现 WNLCA体系中存在两种网络结构：一个是凹凸棒土自组装的形成的3D微纳网络结构，另外一个就是高分子有机物P-M之间形成的分子互穿网络结构。这两种网络能赋予WNLCA多孔、较大的比表面积和亲水性，能同时将养分和水分吸附到网络结构中，减少它们的流失，提高肥料和水分的利用率；
　　5、通过盆钵实验，发现WNLCF能提高玉米组织中N的含量，并且WNLCU能控制住养分和水分的流失，持续为作物的生长供给营养物质和水资源。
　　本论文的研究工作结合了天然粘土材料的高能电子束改性技术与高分子有机物的保水、吸附架桥性能，同时兼备实用价值和理论指导意义，合成的保水保肥剂负载肥料后能有效促进农作物的生长、提高农业生产。

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附表清单

1 文献综述

1.1 概述

1.2 控/缓释肥料研究概况

1.3保水肥料中常用的聚合物及其研究概况

1.4控/缓释肥料养分释放评价方法

1.5凹凸棒土的结构和性质

1.6凹凸棒土的改性

1.7凹凸棒土的应用

2 引言

2.1 选题依据

2.2 研究内容和方法

3实验材料与方法

3.1 实验材料

3.2 仪器设备

3.3 实验方法

3.4样品的表征和分析

4 结果与讨论

4.1高能电子束改性凹凸棒土的形貌分析

4.2 不同辐照剂量对凹凸棒土保水率的影响

4.3 P用量对WNLCA保水率的影响

4.4 M用量对WNLCA保水率的影响

4.5 WNLCA用量对WNLCF保水率的影响

4.6 WNLCA用量对WNLCF向上迁移控失率的影响

4.7 WNLCA用量对WNLCF淋溶控失率的影响

4.8样品SEM分析

4.9样品TEM分析

4.10样品FTIR分析

4.11样品XRD分析

4.12盆栽实验

5 结论

参考文献

致谢

作者简介

硕士期间发表的论文情况