高分子包膜缓控释肥料快速淋洗仪及检测方法

摘要

一种高分子包膜缓控释肥料快速淋洗仪及检测方法，属于肥料技术领域。为了加快检测大批量高分子包膜缓控释肥料样品，缩短浸提时间，减少手工操作步骤，降低实验误差，所述淋洗仪包括水槽、电加热管、搅拌机和温度控制器，水槽的内部覆设电加热管，水槽的上部安装有搅拌机，水槽的侧面装有温度控制器，水槽的正面安装有出水阀门。本发明的分子包膜缓控释肥料快速淋洗仪主要用于高分子包膜缓控释肥料的快速检测，具有调温、自动定量淋洗等功能，是包膜高分子包膜缓控释肥料快速检测中不可或缺的设备。

说明书

技术领域

本发明属于肥料技术领域，涉及一种用于高分子包膜缓控释肥料 快速检测的装置及利用该装置快速检测高分子包膜缓控释肥料的方 法。

背景技术

高分子包膜缓控释肥料是那些对生物和化学作用等因素不敏感 的包膜(coated)或胶囊包裹(encapsulated)的肥料，通常被称为高 分子包膜缓控释肥或控释肥(CRFs)，其养分释放速率能与作物需肥 规律相一致(或基本一致)。

高分子包膜缓控释肥料可以提高化肥料利用率，降低损失，减少 环境污染，可以一次施入，配比恰当则可以不必追肥。高分子包膜缓 控释肥料可以按照设定的模式进行释放，可以控制肥料养分释放速 度，一季作物只需施肥一次，即可满足作物生长发育的需要，省工省 时。高分子包膜缓控释肥料被誉为肥料工业的一次革命，并被称为是 “21世纪的肥料”。

随着包膜技术的日益成熟和推广，越来越多的研究院所和企业都 可以研发和生产以各种材料为膜材的包膜控释肥料，品种增加，产量 增大，商品化包膜控释肥料将很快大量出现在市场，但肥效期不尽一 致，养分释放率也不相同，这样就造成了控释肥料生产严重混乱和施 用效果的极不稳定，质量和肥效难以控制，鱼目混珠，给农户造成损 害。

在高分子包膜缓控释肥料的生产中，每生产一个批次的高分子包 膜缓控释肥料必须及时取样检测，检验所生产的包膜高分子包膜缓控 释肥料是否达到设计要求，并及时反馈信息，为下一个批次的高分子 包膜缓控释肥料生产提供建议，及时修正生产工艺参数。生产出的高 分子包膜缓控释肥料成品也必须通过质量检测，然后才能够出厂销 售。因此，高分子包膜缓控释肥料生产中快速检测尤为重要，直接影 响到生产的高分子包膜缓控释肥料的质量，也影响到生产企业的信 誉。

高分子包膜缓控释肥料由聚合物树脂包膜，肥料施用后吸水膨胀 并缓慢扩散到膜外。养分扩散的驱动力是温度和膜内外的浓度梯度， 当温度升高时，植物生长加快，高分子包膜缓控释肥释放速率也随之 加快；当温度降低时，植物生长变缓或休眠时，高分子包膜缓控释肥 也随之变慢或停止释放。

欧洲标准委员会(CEN)缓释肥料标准：在25℃、24h释放不大 于15％，28天释放不超过75％和规定时间内至少75％被释放。

1997年Trenkel提出了作为缓释/高分子包膜缓释肥应具备的几个 具体标准，即在温度25℃时：

(1)24h内养分释放率不大于15％；

(2)在28d内的养分释放率不超过75％；

(3)在规定时间内，养分释放率不低于75％。

(4)专用高分子包膜缓控释肥料的养分释放曲线与相应的作物 的养分吸收曲线相吻合。

美国Scotts公司、Puresell工业公司、以色列Haifa化学公司以肥 料养分在水中(25℃)释放80％作为聚合物包膜肥料Osmocote、 Polyon、Multicote的评价标准；日本Chisso-Asahi肥料公司则以释放 75％(25℃)作为聚合物包膜肥料Nutricote、Meister的评价标准。

2009年我国发行了《缓释肥料》国家标准，适用于高分子包膜的 缓控释肥料。国标采用25℃静水溶出法测定养分释放率，即将10克 待测肥料样品放入200ml水中，在25℃的生化恒温培养箱中，取样时 间为24h，3d，5d，7d，10d，14d，28d，42d，56d，以后取样 的时间间隔为28d，直至累积养分溶出率达80％以上为止。取样后， 分别测定溶出液中的养分含量。如此操作耗时太长，极不适合缓控释 肥料的快速检测要求。因此，急需一种方法加快检测，缩短检测时间。

发明内容

为了加快检测大批量高分子包膜缓控释肥料样品，缩短浸提时 间，减少手工操作步骤，降低实验误差，本发明提供了一种高分子包 膜缓控释肥料快速淋洗仪及检测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高分子包膜缓控释肥料快速淋洗仪，包括水槽、电加热管、 搅拌机和温度控制器，水槽的内部覆设电加热管，用于加热使水槽中 的水升温；水槽的上部安装有搅拌机，用于使水温上下均匀；水槽的 侧面装有温度控制器，用于调节和控制温度；水槽的正面安装有出水 阀门，用于调节流量。

一种利用上述淋洗仪快速检测高分子包膜缓控释肥料的方法，包 括如下步骤：

一、清洗淋洗仪，并用蒸馏水冲洗；

二、称取供试包膜颗粒肥料10.00g放入小袋中，然后放入梨形 分液漏斗中，下面用250ml容量瓶承接淋洗液；

三、加装蒸馏水，调节温度控制器的旋钮至40℃或100℃，打开 电源开关，开始加热，至水温恒定时即可开始淋洗；

四、通过出水阀门和梨形分液漏斗阀门控制淋洗液流速为每小时 250ml，每250ml为一个取样点，取样时间为1h，3h，5h，7h， 10h，24h，以后取样的时间间隔为6h，直至累积养分溶出率达80％ 以上为止，然后分别测定溶出液氮、钾养分释放量用。

本发明的分子包膜缓控释肥料快速淋洗仪主要用于高分子包膜 缓控释肥料的快速检测，具有调温、自动定量淋洗等功能，是包膜高 分子包膜缓控释肥料快速检测中不可或缺的设备。

附图说明

图1为高分子包膜缓控释肥料快速淋洗仪的结构示意图，1-搅拌 机，2-水槽，3-电源开关及温度控制器，4-底座，5-出水阀门。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限 于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发 明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

本发明提供了一种高分子包膜缓控释肥料快速淋洗仪，具体包括 以下内容：

1、工作原理及组成

本装置加热原理与恒温水浴相似，即通过电加热管使水升温，搅 拌机使水温均匀，温度控制器控制加热温度，使水温恒定在预设温度。 出水阀门的出水流速可以手动调节，也可以加装多通道数字蠕动泵， 自动精确控制出水流速。

如图1所示，本装置的主体是一个不锈钢内胆的可加热水槽，内 部覆设电加热管，电源为220V，功率为2kw，功能是加热，使水槽 中的水升温。水槽上部安装有一台小型搅拌机，边加热边搅动，使水 温上下均匀。装置的侧面装有开关和温度控制器(水温0～100℃)， 用于调节和控制温度。装置的正面有出水阀门，可以手动调节流量。 水槽下部有一个高50cm的底座，主要是便于操作和加装附件如蠕动 泵等。

2、功能

该装置主要用于包膜控释肥料的快速检测，可以控制温度，控制 出水流速，1台装置能同时检测2个批次的控释肥料样品(3次重复)， 并能够加装多通道数字蠕动泵，可以与电脑联机，设定流速，增加检 测肥料样品的数量。

3、设计参数

该装置主要设计参数如下：

(1)水槽长60cm，宽为35cm，高为40cm，容积为50升，不 锈钢内胆；

(2)加装自动控温装置，1000～2000W电加热管；

(3)2个可调节出水量的阀门(直径￠10mm左右)，各附带1 个3通(内径￠3mm)；

(4)水箱底座支架高50cm；

(5)加装1个搅拌器；

(6)加装1个BT100-1L型蠕动泵，并与电脑联机。

4、快速淋洗仪的使用方法

首先清洗装置的容器，并用蒸馏水冲洗。加装蒸馏水至要求的刻 度，调节温度控制器的旋钮至要求温度，打开电源开关，开始加热。 同时，调节出水流量阀门，使出水流速达到实验要求。至温度恒定时 即可开始淋洗。

在装置的使用中，最关键的是出水流速的调节。由于本装置是通 过手动调节出水流速，流速控制并不能达到非常精确，必须具有熟练 的操作技术，否则可能造成较大的偶然误差。因此，为使出水流速的 调节能够达到更加精确，减小实验误差，可以对出水阀门进行改进。 例如，在出水阀门上安装多通道数字蠕动泵，可通过外控接口与电脑 联机，进行自动控制，进行数字化的定量控制流速，这样就会达到极 高的精确度。现有多种型号的数字蠕动泵可供选择，例如，中美合资 保定兰格(Longer)恒流泵有限公司生产的BT100-1L型蠕动泵或进 口的L220907ISMATEC数字高精度分配泵即可与本装置配套使用， 达到精确定量控制出水流速的要求。

国标GB/T23348-2009规定了包膜控释肥料养分释放率的测定， 可以采用25℃常规静水溶出法测定，也推荐了40℃和100℃高温模拟 快速测定方法，后者可以大大加快检测速度，缩短检测时间，而且不 需要使用高温培养箱。本发明的淋洗仪就是配合高温快速方法而设计 的。

采用快速淋洗仪在40℃和100℃高温快速测定方法如下：

根据国标GB/T23348-2009，称取供试包膜颗粒肥料10.00g，放 入100目的尼龙(40℃)或不锈钢(100℃)纱网做成的小袋中，然 后放入梨形分液漏斗中，下面用250ml容量瓶承接淋洗液，各肥料 重复3次。通过淋洗仪出水阀门和梨形分液漏斗阀门控制淋洗液流速 为每小时250ml，每250ml为一个取样点，取样时间为1h，3h，5 h，7h，10h，24h，以后取样的时间间隔为6h，直至累积养分溶出 率达80％以上为止，然后分别测定溶出液氮、钾养分释放量用。