聚乙烯醇/壳聚糖膜制备及其包膜尿素特性

S145.6; 为解决传统肥料养分利用率低,以及一般聚合物包膜肥料的膜材料难以降解、养分释放速率不可控等问题,该研究以聚乙烯醇(PVA)为膜基材,通过与壳聚糖(CS)共混、使用戊二醛(GA)交联、添加纳米SiO2 3种不同的方式,制备了 3种膜:PVA/CS膜、PVA/CS/GA膜、PVA/CS/GA/纳米SiO2膜,此外,制备了纯PVA膜作为对比.对4种膜进行了吸水率(Q)、生物降解性(De)、养分渗透系数(Ps)等表征,结果表明:CS的添加提升了膜的生物降解率,GA交联可以延缓膜在土壤中的生物降解速率,而纳米SiO2的添加对膜的生物降解性影响不大,总体来说4种膜都显示出良好的生物降解性(7...

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Published in农业工程学报 Vol. 40; no. 9; pp. 128 - 136
Main Authors 张阳, 张旭, 韩效钊, 沈兆曦, 张祥路, 朱稳定
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 合肥工业大学化学与化工学院,合肥 230009%合肥工业大学化学与化工学院,合肥 230009 01.05.2024
安徽省绿色高分子材料重点实验室,合肥 230601
Subjects
chitosan
壳聚糖
controlled release
polymer-coated
fertilizers
polyvinyl alcohol
缓释
肥料
聚乙烯醇
包膜
控释
slow release
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ISSN1002-6819
DOI10.11975/j.issn.1002-6819.202401238

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Summary:S145.6; 为解决传统肥料养分利用率低,以及一般聚合物包膜肥料的膜材料难以降解、养分释放速率不可控等问题,该研究以聚乙烯醇(PVA)为膜基材,通过与壳聚糖(CS)共混、使用戊二醛(GA)交联、添加纳米SiO2 3种不同的方式,制备了 3种膜:PVA/CS膜、PVA/CS/GA膜、PVA/CS/GA/纳米SiO2膜,此外,制备了纯PVA膜作为对比.对4种膜进行了吸水率(Q)、生物降解性(De)、养分渗透系数(Ps)等表征,结果表明:CS的添加提升了膜的生物降解率,GA交联可以延缓膜在土壤中的生物降解速率,而纳米SiO2的添加对膜的生物降解性影响不大,总体来说4种膜都显示出良好的生物降解性(77 d内的生物降解率在30％～60％);相比于PVA膜,PVA/CS、PVA/CS/GA和PVA/CS/GA/纳米SiO2膜的吸水率分别降低43.00％、68.79％和82.73％;相比于PVA/CS膜,PVA/CS/GA和PVA/CS/GA/纳米SiO2膜的养分渗透系数分别降低48.51％和57.59％,说明CS的添加、GA的交联和纳米SiO2的添加都增强了 PVA膜的疏水性.将4种膜液通过转鼓包衣机包覆在尿素颗粒表面制得了 4种包膜尿素(PCU)颗粒(PCU-PVA、PCU-PVA/CS、PCU-PVA/CS/GA和PCU-PVA/CS/GA/纳米SiO2),分别使用土埋法测定和数学模型拟合了氮素释放行为,结果显示4种PCU的氮释放量达到90％时所需的时间分别为5、11、23、28 d;氮素释放行为符合一级动力学模型,释放速率常数(k)依次减小,分别为0.3 654、0.2 333、0.1127、0.0 926,且与膜的养分渗透系数(Ps)呈线性关系,相关系数(R2)为0.9 991.该研究提供了系列生物降解性能良好、养分释放速率可控的聚乙烯醇/壳聚糖膜材料,并成功地应用于包膜尿素颗粒的制备,更方便和有效地指导PCU的施用.
ISSN:1002-6819
DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.202401238