污泥-淀粉復(fù)合型包膜緩釋肥料的制備及緩釋性能研究

1、0 污泥-淀粉復(fù)合型包膜緩釋肥料的制備及緩釋性能研究污泥-淀粉復(fù)合型包膜緩釋肥料的制備及其緩釋性能研究【摘要】 目前我國化肥的當(dāng)季利用率：氮肥為 30 % 40 %, 磷肥為 10 % 25 %, 鉀肥為 35 % 50 %。肥料的利用率相對較低，并且化肥的大面積使用，造成生態(tài)嚴(yán)重受損，而環(huán)境的自我修復(fù)能力較弱。對傳統(tǒng)肥料進(jìn)行改進(jìn)或探索新型肥料迫在眉睫。本文嘗試?yán)梦勰?、淀粉作為材料，包裹尿素制成緩釋肥，使肥料緩慢釋放，使肥效長久。主要利用淀粉和污泥制成復(fù)合型肥料，污泥有效成分能被植物體利用，同時污泥里的有害部分能緩慢被生物降解。淀粉的加入不僅能調(diào)理污泥結(jié)構(gòu)，使包膜結(jié)構(gòu)緊密，不易被迅速水解，同

2、時促進(jìn)微生物生長，利用和降解包膜材料殘殼。本試驗結(jié)果表明在用淀粉包膜制成的包膜尿素，在水中能有很好的水溶性，間接說明CFSSCU在自然環(huán)境中，能自然降解。在種植實驗中，莧菜種子能正常發(fā)芽，對環(huán)境沒有明顯傷害作用。土柱淋洗結(jié)果表明，用污泥制成的復(fù)合肥料有一定的緩釋性能?！娟P(guān)鍵詞】 污泥 淀粉 包膜材料 自然降解 緩釋肥料 有機(jī)肥符號及縮略說明縮略詞或簡稱英文名中文名SRFSlow Release Fertilizers緩釋肥料CRFControlled Release Fertilizers控釋肥料CGUConventional granular urea常規(guī)顆粒尿素CUCoated urea包

3、膜尿素CFSSCUCompound fertilizer of sludge and starch by coated urea 污泥-淀粉包膜尿素復(fù)合型肥料CMCoating materials包膜材料OUOrdinary urea普通尿素目錄第1章 緒論 1.1 研究背景 .1 1.2 污泥的研究概況 1.2.1 污泥的概念 .11.2.2 污泥的處理 .11.2.3 污泥的有害物質(zhì)處理對策及問題.1 1.3 緩/控釋肥料的定義 .2 1.4 國內(nèi)外緩/控釋肥的研究概況 1.4.1 國外緩/控釋肥.2 1.4.2 國內(nèi)緩/控釋肥.2 1.5 緩/控釋肥的分類.2 1.6緩/控釋肥的料的制造

4、工藝 1.6.1 硫包膜肥料.21.6.2 聚合物包膜肥料.2 1.7 緩/控釋肥包膜材料的成膜機(jī)理及肥料的釋放機(jī)理 1.7.1 緩/控釋包膜材料的成膜機(jī)理.2 1.7.2 緩/控釋肥的釋放機(jī)理.2 1.8 緩/控釋肥料測試評價方法.3-4 1.9 本研究的目的及其意義.4第2章 污泥-淀粉復(fù)合型包膜控釋肥料的制備及性能測試 2.1 材料與儀器2.1.1 實驗材料.42.1.2 實驗儀器.4 2.2 污泥-淀粉復(fù)合型包膜控釋肥料的制備2.2.1 包膜材料的制備方法.52.2.2 包膜尿素顆粒的制備.52.2.3 污泥-淀粉包膜尿素復(fù)合型肥料制備 2.3 測定成品參數(shù)及方法2.3.1 包膜材料水

5、中溶解狀況.52.3.2 包膜尿素成粒率的測定.52.3.3 包膜尿素潮解測試.5-62.3.4 土柱淋洗測定溶出率.62.3.5 包膜材料對環(huán)境的評價討論.6 2.4結(jié)果與分析2.4.1包膜材料性能研究 淀粉用量的確定.6-7 淀粉糊化對包膜材料的影響.7-8 包膜材料水溶性觀察.82.4.2包膜尿素性能研究 .CU成粒率測定.8-9 包膜尿素潮解性實驗.92.4.3污泥-淀粉包膜尿素控釋復(fù)合肥 包膜材料液用量的確定.9-10 污泥-淀粉包膜尿素控釋復(fù)合肥土柱淋洗 .1空白值的主要

6、影響因素.10-11 .2標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制.11-12 .3淋洗液總氮測定.12-142.4.4污泥-淀粉包膜尿素復(fù)合肥對環(huán)境的影響評價.14第3章 結(jié)論及問題討論 3.1結(jié)論. 3.2問題討論. 3.3展望.16 污泥-淀粉復(fù)合型包膜緩釋肥料的制備及緩釋性能研究第1章 緒論1.1研究背景目前全球生態(tài)環(huán)境面臨著嚴(yán)重挑戰(zhàn)，全球氣候變暖已讓更多國家警醒。我國經(jīng)過三十年的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，環(huán)境換來的GDP讓我們付出了巨大代價，環(huán)保部發(fā)布2014全年P(guān)M2.5監(jiān)測城市達(dá)190個，污染城市較重的仍然占絕大多數(shù)。根據(jù)聯(lián)合國最新的預(yù)測，世界人口2025 年將突破

7、80 億達(dá)到 80.1153 億，2050 年達(dá)到 91.4998 億【1】，與此同時人類對糧食的需求是十分巨大的，所面臨的糧食問題也更加嚴(yán)峻。此外,世界人均耕地為0.4公頃,我國人均耕地為0.1公頃【2】。生態(tài)環(huán)境的破壞，水質(zhì)遭到污染，可耕農(nóng)用土地愈來愈少，大量化學(xué)肥料使用，造成土壤板結(jié)，流失于江河，重金屬含量嚴(yán)重超標(biāo)，如何減少化肥的使用，這些現(xiàn)實問題急需政府主導(dǎo)解決。隨著中國城鎮(zhèn)化的加快，城市圈逐漸擴(kuò)大，城市污泥也逐年增加，污泥的資源化處理也是如今亟待解決的問題，將污泥應(yīng)用到化肥領(lǐng)域是一個資源再利用，保護(hù)環(huán)境的新舉措。1.2污泥的研究概況1.2.1 污泥的概念美國國家研究委員會(USNRC

8、,UnitedStateSNationalResearehCouneil)(2002)將“生物固體”的定義重新修訂為:經(jīng)過處理過的、符合503號文件中土地利用標(biāo)準(zhǔn)或其他類似標(biāo)準(zhǔn)的污泥。污泥由污水處理后所得到的,是一種由有機(jī)物、細(xì)菌、無機(jī)物、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體。污泥的主要特性是含水率高(可高達(dá)99%以上)，含有豐富氮、磷等無機(jī)物和木質(zhì)素、纖維素、腐殖酸等有機(jī)物，易腐化發(fā)臭，并且顆粒較細(xì)，比重較小，呈膠狀液態(tài)，它是介于液體和固體之間的濃稠物,屬于膠狀結(jié)構(gòu)的親水性物質(zhì)，可以用泵運(yùn)輸,但它很難通過沉降進(jìn)行固液分離。懸浮物濃度一般在 1% 10%, 低于此濃度常常稱為泥漿3】。 1.2.2

9、污泥的處理 國內(nèi)污泥的處理方法主要有如下幾種：a.土地填埋 b.焚燒處理 c.制成堆肥 d.制成環(huán)保磚e.制成粘結(jié)劑。主要的處理方法還是以土地填埋為主，制成堆肥也占了一部分，但是其處理技術(shù)還是相對落后，處理成本較高。1.2.3污泥的有害物質(zhì)處理對策及問題城市污泥中含有大量重金屬、病原物、有毒有機(jī)物（單環(huán)芳烴、多環(huán)芳烴等),因而處理起來較復(fù)雜，目前常見的處理方法有:a.淋洗法b.熱處理c.電解法d.微生物治理e.吸附法f.沉淀法g.植物治理 。以上處理對策相對來說，還未形成規(guī)模，一般污泥都被進(jìn)行了土地填埋，因而找到合理解決污泥處理問題方案是迫不及待的。1.3 緩/控釋肥料的定義 緩/控釋肥料的英

10、文名稱一般為Slow Release Fertilizers(SRFs),Controlled Release Fertilizers(CRFs),Controlled Avilability Fertilizers(CAFs),Controlled Response Fertilizers(CRFs),一般說來，專業(yè)術(shù)語緩釋肥料(Slow Release Fertilizers)和控釋肥料(Controlled Release Fertilizers)是并存使用的,國內(nèi)一些緩釋和控釋肥料產(chǎn)品也被投入到農(nóng)用中，可是從專業(yè)角度來看，緩釋肥料和控釋肥料是不同的概念。緩釋肥料在最開始的時候，是將普通

11、水溶性速效肥料進(jìn)行改性，使其水溶性逐漸降低，從而減緩肥效的釋放的一種肥料。而控釋肥料是在緩釋的基礎(chǔ)上，將普通水溶性肥料進(jìn)行包膜或者膠囊工藝，調(diào)節(jié)包膜的通透性和水溶性，使得肥料的養(yǎng)分隨植物生長需要而逐漸釋放，一般俗稱智能肥料，目前，如何更準(zhǔn)確地使農(nóng)作物養(yǎng)分的吸收模式與肥料養(yǎng)分的釋放模式相匹配是控釋肥料的最新研究方向【4-6】。1.4 國內(nèi)外緩/控釋肥的研究概況1.4.1 國外緩/控釋肥【7-9】國外對普通化肥進(jìn)行改性的研究較早，大約上世紀(jì)三十年代便開始了，當(dāng)時實驗室便開始嘗試尿素與甲醛縮合成緩釋有機(jī)體。美國在四十年代中期便完成了實驗室的整個工藝流程，直到五十年代，脲甲醛被制成肥料成功投入市場。隨

12、后上世紀(jì)九十年代，英、美、法等國申請了丁烯醛與尿素縮合物的制備工藝的發(fā)明專利。美國是較早研究緩/控釋肥料的國家，日本是研究和應(yīng)用控釋肥料技術(shù)較先進(jìn)的國家,以高分子包膜肥料為主。歐洲各國側(cè)重于微溶性含氮化合物緩釋肥料的研究。1.4.2 國內(nèi)緩/控釋肥我國緩/控釋肥料的研制起步較晚，我國于1971年成功研制出脲甲醛緩釋肥料( UF) ； 在1973 年又成功研制出了鈣鎂磷肥包膜的碳酸氫銨；八十年代， 南京土壤研究所和鄭州工業(yè)大學(xué)合作開發(fā)出了一類以復(fù)合肥包裹肥料的緩釋肥磷酸鹽包膜尿素;九十年代, 鄭州工業(yè)大學(xué)在研究包裹型復(fù)合肥料的基礎(chǔ)上, 成功開發(fā)了緩效多營養(yǎng)包硫尿素,并且在美國建立了生產(chǎn)基地，實驗

13、表明在用肥量比普通施肥減少 1/3 的情況下,在小麥上施用可得到 57.2%的氮利用率，水稻的產(chǎn)量基本保持不變【10】。 1.5 緩/控釋肥的分類 shaviv(1993)將緩/控釋肥料按其控制溶解性的方式分成如下四種。(l)利用物理因素控制的水溶性肥料,這類主要以包膜或者膠結(jié)等方式的控釋肥料，且這類肥料在控釋肥料中占較大比例。(2)利用微溶的無機(jī)物質(zhì)制成的,如熔融硅酸鉀、亞硒酸鈉、金屬磷酸銨、鋁氧化物結(jié)合的磷肥等，這類主要是緩釋肥料。(3)利用化學(xué)或生物降解微溶有機(jī)物質(zhì)制成的,如脲醛縮合物、異丁烯叉二脲等，這類也主要是緩釋肥料。(4)利用在土壤逐漸被分解的物質(zhì)制成的,如烷基化尿素(alky

14、lated urea-AU)、胍基尿素(guanayl urea-GU)等，這些也主要是緩釋肥料?！?1】1.6緩/控釋肥的料的制造工藝1.6.1硫包膜肥料 硫磺包膜尿素(SCU）作為無機(jī)包膜肥料成功投產(chǎn)入農(nóng)業(yè)中的典范，是無機(jī)包膜材料制成的緩釋肥的代表，無機(jī)包膜肥料還可以以磷酸鹽、硅酸鹽、黏土等為包膜材料。硫磺包膜尿素(SCU)最早由美國研制，其制備工藝主要是在預(yù)熱的尿素（71-82)的顆粒上包裹上熔融硫，隨后迅速固化，并加入調(diào)理劑（表面活化劑、粘結(jié)劑、乳化劑等）使包膜上膜孔減少，趨近密封。該類包膜肥料可以彌補(bǔ)土壤中的硫不足，同時也可以滅菌和改善土壤通透性【12】。 1.6.2 聚合物包膜肥料

15、聚合物包膜肥料(PCF)主要是利用聚合物（聚乙烯醇、有機(jī)硅、聚乙烯、脲醛樹脂、淀粉及其衍生物、纖維素及其衍生物等）作為包膜材料，并加入有機(jī)溶劑和調(diào)理劑（甘油、石蠟等，是目前控釋肥料的主要代表。這類包膜肥料種類較多，美國生產(chǎn)的Osmocote（醇酸樹脂型），其包膜材料由甘油酸和雙環(huán)戊二烯共聚而成，對養(yǎng)分的控釋性能較好13。日本開發(fā)的POCF工藝，聚乙烯(PE)和乙烯一醋酸乙烯烯酯共聚物(EVA)制成的包膜材料，緩釋期能達(dá)到360天14。聚合物包膜材料主要以有機(jī)物為主，其包膜上的孔隙較無機(jī)材料更小，而且其緩釋周期也較長，市面上大都控釋肥料都是此類物質(zhì)包膜。1.7 緩/控釋肥包膜材料的成膜機(jī)理及肥料

16、的釋放機(jī)理1.7.1緩/控釋包膜材料的成膜機(jī)理緩/控釋包膜材料材料成膜機(jī)理一般受包膜材料的影響，目前有兩種通用的解釋，即機(jī)械膠結(jié)作用和吸附作用。a. 肥料核心表面的粉狀物與液態(tài)的膠結(jié)劑表面不規(guī)則，形成鑲嵌，粉末固化后達(dá)到錨固效果。b.吸附作用：上世紀(jì)40年代提出，主要為物理吸附和化學(xué)吸附。1.7.2 緩/控釋肥的釋放機(jī)理緩/控釋肥料的緩釋性能主要受包膜材料的影響，如材料性質(zhì)、厚度、構(gòu)成組分、包膜孔隙度等?！?5】。有機(jī)包膜材料制成的要強(qiáng)于無機(jī)物制成的，有機(jī)物制成的膜致密性較好，孔隙度低、通透性較差，養(yǎng)分的釋放周期長，從而緩釋效果優(yōu)于無機(jī)包膜材料的。肥料的釋放機(jī)理一般有兩種說法，分別是破裂機(jī)制和

17、擴(kuò)散機(jī)制。a.破裂機(jī)制是指養(yǎng)分從膜層內(nèi)部孔隙或裂縫里擴(kuò)散出來，一般這種機(jī)制主要是在無機(jī)包膜肥料上。例如硫包膜肥料釋放一般認(rèn)為是聚合態(tài)硫轉(zhuǎn)化成結(jié)晶態(tài)硫使膜層出現(xiàn)孔隙，而逐漸使養(yǎng)分釋放【16】。b.擴(kuò)散機(jī)制是指包膜肥料核心層外的水蒸氣通過滲透的方式進(jìn)入膜層，并凝集在核心肥料表面，從而不斷使肥料核心溶解，膜層形成壓力差，在養(yǎng)分濃度梯度的推動下不斷使養(yǎng)分釋放，其釋放是逐級釋放的，釋放周期較長【17】。 1.8緩/控釋肥料測試評價方法 歐洲標(biāo)準(zhǔn)委員會(CEN)規(guī)定,將肥料養(yǎng)分置于25條件下,在水中 24h內(nèi)的養(yǎng)分釋放量不超過過 15%、28d內(nèi)不超過 75%、規(guī)定時間內(nèi)至少有 75%被釋放,這樣的肥料則

18、可稱為緩釋肥料【18】。日本學(xué)者則通過測定其在水中初期溶出率和微分溶出率來評價緩釋性能。Blouin等在1971年提出了7d靜置水溶出率法，用其測定硫包膜尿素(SCU)緩釋釋性能。這些方法都是經(jīng)典方法，現(xiàn)在其他的一些方法都是在此基礎(chǔ)上改進(jìn)而成。1.9本研究的目的及其意義 本課題的切入點主要從如何利用污泥，如何將污泥的肥效轉(zhuǎn)化為實際可行的肥效出發(fā)的，污泥資源化處理，變廢為寶，結(jié)合污泥的自身特性（豐富的無機(jī)氮、磷等無機(jī)物和有機(jī)質(zhì)），探索出新穎的污泥處理和制造有機(jī)肥的方法是本論文的主要目的。污泥要想常規(guī)處理是比較困難的，因為污泥本身含水率高，以及污水處理過程中外加的大量聚丙烯酰胺高聚物等缺點，如果直

19、接堆肥，不太現(xiàn)實。本題克服其難以處理的缺點，利用污泥里的聚丙烯酰胺，其膠結(jié)性可以使包膜尿素較容易鑲嵌其中，并壓制成棒狀，制成具有緩釋性能的有機(jī)肥料，這是在有機(jī)肥料領(lǐng)域的新嘗試，新探索。第2章 污泥-淀粉復(fù)合型包膜控釋肥料的制備及性能測試2.1 材料與儀器2.1.1 實驗材料： 常規(guī)顆粒尿素 A.R 福瑞德化肥有限公司 淀粉 A.R 西隴化工有限公司 聚乙烯醇（PVA） A.R 西隴化工有限公司 甘油（丙三純） A.R 西隴化工有限公司 甲醛 A.R 西隴化工有限公司 丙三醇 A.R 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司 液體石蠟 A.R 西隴化工有限公司 氫氧化鈉 A.R 西隴化工有限公司 過硫酸鉀 A.

20、R 天津試劑有限公司 過硫酸鉀 A.R 阿拉丁試劑有限公司 濃鹽酸 A.R 泉州東海試劑有限公司 濃硫酸 A.R 泉州東海試劑有限公司 2.1.2實驗儀器 電子天平（BS224） 北京賽多利斯儀器有限公司 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9079A) 上海浦東榮豐儀器有限公司 紫外可見分光光度計（UV-1800） 上海美普達(dá)儀器有限公司 數(shù)顯恒溫水浴鍋（HH-4) 國華電器有限公司2.2 污泥-淀粉復(fù)合型包膜控釋肥料的制備2.2.1 包膜材料的制備方法加熱及保溫加熱及攪拌溶解及糊化淀粉 交聯(lián)劑 增塑劑 催化劑 潤滑劑 包膜材料液 圖2.1包膜材料制備工藝流程Fig.2.1.The preparat

21、ion process of CM 準(zhǔn)確稱取淀粉5g并置于燒杯中，加入100ml蒸餾水，在85水浴鍋中加熱至完全糊化，然后加入5gPVA，5ml甲醛，繼續(xù)攪拌60min ，接著加入2.5ml甘油和2.5ml液體石蠟，在85條件下保溫30min。 保溫后的包膜材料在預(yù)熱的玻璃板上流延，使其自然冷卻成膜。 2.2.2包膜尿素顆粒的制備噴灑料液包膜尿素普通尿素 預(yù)處理 風(fēng)干 圖2.2.CU制備工藝流程Fig.2.2.The preparation process of CU 尿素顆粒預(yù)處理：將尿素過0.3mm的塑料篩 稱取100g的尿素顆粒置于轉(zhuǎn)動的預(yù)熱鐵篩中，將2.2.1制得的熱包膜材料噴灑在尿素

22、顆粒上，并迅速用電吹風(fēng)風(fēng)干，重復(fù)上述3-4次。2.2.3 污泥-淀粉包膜尿素復(fù)合型肥料制備 風(fēng)干裝袋人工造粒攪拌混勻污泥 包膜材料液 包膜尿素 圖2.3 CFSSCU制備工藝流程Fig.2.3.The preparation process of CFSSCU 污泥預(yù)處理：自然風(fēng)干，過40目篩 稱取200g污泥置于燒杯中，加入40ml的包膜液，攪拌混勻，向人工壓片器空中加入5-6顆包膜尿素，以及污泥顆粒，人工壓制出復(fù)合肥料棒，自然風(fēng)干。2.3 測定成品參數(shù)及方法2.3.1 包膜材料水中溶解狀況 取成膜的包膜材料放置于水中，觀察水溶性。2.3.2 包膜尿素成粒率的測定 將制得的包膜尿素成品分別通

23、過篩網(wǎng)（2mm、4mm、10mm），并對于以上三種不同粒徑的成品進(jìn)行稱重，以及計算其重量所占百分率。2.3.3包膜尿素潮解測試稱取2g包膜尿素置于50ml燒杯中，并放置在盛有20ml蒸餾水的250ml燒杯中，用保鮮膜將大燒杯密封，并放置于陰暗處7天，普通尿素處理作為對照組。2.3.4 土柱淋洗測定溶出率 5 . 河砂25g 40 100g土肥混合物（N 1000mg/kg) 200g土壤（1.3g/cm3） 濾布圖3.4土柱淋洗裝置圖Fig.3.4.Soil column leaching device材料預(yù)處理：土壤風(fēng)干過3mm篩 河沙風(fēng)干過3mm篩按以上裝置圖進(jìn)行土柱淋洗，第一次加入100

24、ml蒸餾水使土壤水分接近飽和，培養(yǎng)1d后，接著向淋洗柱中加入50ml蒸餾水，收集5h內(nèi)的淋洗液（收集時小燒杯放入盛有水的大燒杯中以減少淋洗液蒸發(fā)，亦可用錐形瓶收集），淋洗完畢后用刺有小孔的保鮮膜包裹淋洗柱上端開口，每隔2d，進(jìn)行淋洗，共進(jìn)行4次，收集淋洗液，每次淋洗液采用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度計測出全氮量19，以加普通尿素淋洗作為對照組。2.3.5包膜材料對環(huán)境的評價討論在培養(yǎng)皿中加入2g 莧菜種子，蓋上雙層濾紙，并加入包膜材料水，直至完全浸沒，以蒸餾水為對照，放入暗室中培養(yǎng)，觀察發(fā)芽率。2.4結(jié)果與分析2.4.1包膜材料性能研究淀粉用量的確定表4.1淀粉用量對溶解性和拉伸強(qiáng)

25、度的影響 注：+表示強(qiáng)度Fig.4.1the influence of tensile strength and the solubility by the starch dosage Note:+express strength 淀粉用量溶解性拉伸強(qiáng)度100%十十十十十80%十十十十十50%十十十十十10%十十十十十 圖4.1.淀粉用量對溶解性和拉伸強(qiáng)度的影響關(guān)系Fig.4.1.the influence of tensile strength and the solubility by the starch dosage 實驗結(jié)果表明，在制備包膜材料液時，淀粉的用量影響膜的韌性和溶解性，實

26、驗制備過程中通過加入不同配比（100%、80%、50%、10%）的淀粉量（淀粉用量以PVA用量為基準(zhǔn)），觀察成膜性狀，由圖4.1知，淀粉用量在50%80%為宜。淀粉糊化對包膜材料的影響表4.1.2 糊化對包膜材料的影響 注：+表示強(qiáng)度Tab.4.1.2.Effect of gelatinization of coating material Note:+express strength包膜材料黏度包膜材料氣泡量包膜材料透明度糊化十十十十十未糊化十十十十 淀粉作為天然有機(jī)物，在包膜肥料中使用，使CM更容易降解，而減少環(huán)境污染。在制備包膜液工藝中，如果淀粉未糊化，成膜氣泡量明顯增多，

27、膜透明度明顯下降，且CM液的粘稠度下降，造成不容易包裹OU。因而在制備CM過程中，必須先將淀粉糊化，制備出的的CM才符合要求。包膜材料水溶性觀察 圖.溶解前 圖.溶解中 Fig. Prior to dissolution Fig..Dissolution 圖.溶解后 Fig..After dissolution制備的CM透明度較好，韌性強(qiáng)，如圖，在膜溶解試驗中，剛開始不易吸水，24d后，在水中，幾乎溶解。此實驗間接證明CM制成的復(fù)合肥在土壤中也是容易分解的，對環(huán)境危害不大。2.4.2

28、包膜尿素性能研究.CU成粒率測定表4.2 CU成粒率Tab.4.2.Rate of grain of CU1mm3mm10mmCU成粒率5.3%70.2%96.7% & Fig.4.2.1 OU Fig.4.2.2 CU CU成品過篩（1mm、3mm、10mm篩），結(jié)果表明新制CU粒徑大都在3mm以下，同時也有部分破碎的，還有很大部分顆粒粘連在一起，成粒性和OU相比較差，表面凹凸不平（見上圖4.2.1），這與制作工藝有很大關(guān)系，本產(chǎn)品制作純屬手工制作，各添加劑配比對產(chǎn)品質(zhì)量也有很大關(guān)系，包膜工藝有待進(jìn)一步研究。包膜尿素潮解性實驗表4.2.2.OU/CU潮解率 注：室

29、溫25Tab.4.2.2.Deliquescent rate of OU&CU Note:Room temperature25吸水前吸水后潮解率（%）OU2.03433.457969.98CU2.01223.669382.35 CU潮解率82.35%明顯大于OU 的69.98%，表明CU保水性性較好，因為CM加入的淀粉中含有較多親水基團(tuán)（如羥基），與空氣中水直接作用，間接表明CU施肥于干旱地區(qū)，會具有明顯抗旱作用。2.4.3污泥-淀粉包膜尿素釋復(fù)合肥 包膜材料液用量的確定 表4.3.1 CM用量的確定 注:+表示強(qiáng)度 Tab.4.3.1.Determine the amount

30、of CM Note：+express strengthCM用量5ml10ml20ml30ml50ml混合物料黏性十十十十十十十十十十十十十十十CFSSCU成粒率十十十十十十十十十 圖4.3.1 CM用量的確定Fig.4.3.1.Determine the amount of CM Fig. SFSSCU Fig. SFSSCU在制備CFSSCU中，加入CM液，使污泥更易粘接和成型，但CM液的用量會影響成粒效果，以及影響內(nèi)包的CU,CM液用量過多，致使SFSSCU難以成型，也會使CU容易溶解，實驗表明，CM液加入量控制在10%-20%，SFSSCU成型效果較好。CM

31、液加入污泥中，不僅可以使污泥更容易成型，而且淀粉能夠為微生物分解，CM液中含有的甲醛亦可殺死污泥中有毒病菌，減輕對作物的毒害。污泥-淀粉包膜尿素控釋復(fù)合肥土柱淋洗.1空白值的主要影響因素在用過硫酸鉀氧化紫外分光測氮法中，對實驗的精度有較高要求，空白值主要受試劑純度、蒸餾水、加壓壓力和溫度有關(guān)，在實際操作中，遇到以下問題，特此討論。表.1實驗用水對空白值影響 注：單位AbsTab..1 Effects of water on the blank value Note:Abs unit一次蒸鎦水超純水娃哈哈純凈水220nm0.0830.034

32、0.091275nm0.0390.0040.002 在國標(biāo)中，要求蒸餾水使用無氨水，通過對實驗室現(xiàn)有水質(zhì)進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)，超純水純度能夠達(dá)到理想值，因而本實驗使用實驗室現(xiàn)制取的超純水，超純水最好現(xiàn)用現(xiàn)取。表.2 過硫酸鉀純度對空白值影響 注：單位為AbsTab..2 Influence of the purity of potassium persulfate on blank value Note:Abs unit天津化學(xué)試劑有限公司阿拉丁試劑有限公司提純阿拉丁產(chǎn)品220nm2.8393.0000.103275nm0.0320.1440.002 過硫酸鉀對空白值的影

33、響是比較大的，本試驗通過使用兩家公司產(chǎn)的過硫酸鉀，測定空白值在220nm和275nm波長處的吸收值發(fā)現(xiàn)，兩家產(chǎn)的過硫酸鉀都不能達(dá)到理想值，最后通過對阿拉丁試劑公司產(chǎn)的過硫酸鉀進(jìn)行提純，進(jìn)行試驗，效果明顯，接近理想空白值。對樣品進(jìn)行加壓加熱處理，由于實驗室條件不夠，而改為恒溫干燥箱，調(diào)溫度至128，并加熱1h處理，試驗結(jié)果表明，此處理能夠使過硫酸鉀有效分解以及氧化樣品有機(jī)物。.2標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制表 不同濃度標(biāo)準(zhǔn)液的吸光度 注：單位為AbsTab. The absorbance of standard solution Note:Abs unitAs220A

34、s275As220-2As275Ab220-2Ab275Ar0.000 0.103 0.002 0.099 0.099 0.000 0.001 0.122 -0.003 0.108 0.099 0.009 0.003 0.132 0.008 0.126 0.099 0.027 0.005 0.168 0.004 0.160 0.099 0.061 0.007 0.167 0.001 0.147 0.099 0.051 0.010 0.203 0.003 0.197 0.099 0.098 0.030 0.412 0.007 0.398 0.099 0.299 0.050 0.554 0.004

35、 0.546 0.099 0.447 0.070 0.730 -0.001 0.732 0.099 0.633 0.100 1.112 0.007 1.098 0.099 0.999 圖 校準(zhǔn)曲線Fig. The calibration curve 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制，是以硝酸鉀為標(biāo)準(zhǔn)溶液的，在做校準(zhǔn)曲線時，由于受空白值影響較大，因為空白值的影響因素較多，配置標(biāo)準(zhǔn)溶液時最好溶液不要久置，并且最好一次性完成測定，這樣能保證干擾因素一致。.3淋洗液總氮測定表.1 CFSSCU淋洗液不同波長吸光度Tab..1 The absorban

36、ce eluent of different wavelength of CFSSCUAs220As275As220-2As275Ab220-2Ab275AsThe concentration of sample（g/L）0.509 0.006 0.497 0.099 0.398 0.167 0.624 0.002 0.620 0.099 0.521 0.218 0.522 0.003 0.516 0.099 0.417 0.175 0.486 0.005 0.476 0.099 0.377 0.158 表.2 OU淋洗液不同波長吸光度Tab..2 The abso

37、rbance eluent of different wavelength of OUAs220As275As220-2As275Ab220-2Ab275AsThe concentration of sample(g/L)0.494 0.002 0.490 0.099 0.391 0.164 0.723 0.004 0.715 0.099 0.616 0.257 0.545 0.001 0.543 0.099 0.444 0.186 0.503 0.003 0.497 0.099 0.398 0.167 表 淋洗液的總體積 注：單位mlTab. The total

38、volume of leaching solution1234CFSSCU25.330.235.428.2OU30.341.438.232.1 圖 OU和CFSSCU在土壤中總N累積淋出率Fig. The leaching rate of N of OU and CFSSCU in the soil總N累積率測定結(jié)果表明，OU和CFSSCU在土壤中淋洗的速率明顯不同。OU的淋洗速率明顯大于CFSSCU的淋洗速率，第一次淋洗，OU淋洗率達(dá)到5%,CFSSCU淋洗率則達(dá)到4%，在剛開始階段，OU淋洗速率明顯大于CFSSCU，說明OU肥效在初始階段很大一部分就能釋放出來，

39、而CFSSCUF肥效釋放緩慢，由此可以說明，CFSSCU具有明顯緩釋效果。2.4.4污泥-淀粉包膜尿素復(fù)合肥對環(huán)境的影響評價 Fig.2.4.4CM Fig.2.4.4 Distilled water 實驗表明，圖2.4.4CM和圖2.4.4Distilled water培養(yǎng)一周后莧菜種子發(fā)芽正常，蒸餾水浸泡的種子發(fā)芽率較好于CM浸泡的，有可能是實驗組數(shù)太少，存在偶然因素，但總體來說，兩者差別不大，間接說明CFSSCU對環(huán)境無明顯毒害作用。 第3章 結(jié)論及問題討論3.1結(jié)論在用淀粉包膜制成的包膜尿素，在水中能有很好的水溶性，間接說明CFSSCU在自然環(huán)境中，能自然降解，以及莧菜種子能正常發(fā)芽，

40、說明對環(huán)境沒有明顯影響。土柱淋洗結(jié)果表明，用污泥制成的復(fù)合肥料有一定的緩釋性能。3.2問題討論在制備CM過程中,成膜表面仍有氣泡產(chǎn)生，需要對去泡劑的選擇進(jìn)行研究，以及在人工造粒過程中，造粒效果不太好，需要改進(jìn)造粒工藝，同時對于壓片制備CFSSCU的力度把握不夠，有時壓制出的產(chǎn)品，飽和性較差，也需進(jìn)行探究。在土柱淋洗時，自制的淋洗柱，容易出現(xiàn)土壤松垮，可能會影響淋洗效果。需要更進(jìn)一步的探究。不足之處：由于受條件限制，所制備的復(fù)合肥產(chǎn)品未在大自然試驗，僅僅在實驗室中模擬進(jìn)行。3.3展望將污泥變費(fèi)為寶，制成具有緩釋性的污泥-淀粉緩釋包膜復(fù)合肥料，污泥的有效無機(jī)物（氮、磷、鉀等）能被植物體吸收 ，同時

41、里的有機(jī)質(zhì)也能被植物體吸收利用，這不僅為解決污泥處理難問題提供了新的探索方法，同時也為肥料的充分利用提供了新的思路，更是符合環(huán)保節(jié)約型理念的。無疑是比較有意義的，但復(fù)合肥的緩釋性能需要進(jìn)一步研究以及實際成本問題。參考文獻(xiàn)1 郭志儀，李 琴.世界人口最新狀況與未來發(fā)展J.西北人口，2009.30(6):6-7.2 趙其國等.中國耕地資源安全問題及相關(guān)對策思考J.土壤，2002.6:293-294.3 林云琴，周少奇.我國污泥處理、處置與利用現(xiàn)狀J.能源保護(hù)與安全，2004，18（6）：16-17.4 魯如坤.我國南方6省區(qū)農(nóng)田養(yǎng)分平衡現(xiàn)狀評價和動態(tài)變化研究 J.中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2000,33（2）

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47、e&starch compositeCollege of chemistry and Life Science Applied Chemistry (Hons) 111006023 Luo SongGuide Teacher : Zhang Yingwu (Associate Prof)Abstract: At present, The using efficiency of Chinas fertilizer nitrogen during the season the nitrogenis fertilizer 30% 40%, phosphate fertilizer is 10% 25% of, potash fertilize