緩釋尿素-氯化鉀微球制備研究.pdf

1、通過(guò)可持續(xù)發(fā)展方式保證糧食的生產(chǎn)，并滿足全球人口需求是21世紀(jì)面臨的最大挑戰(zhàn)之一。其中肥料在保證糧食增產(chǎn)方面有至關(guān)重要的作用，到2020年作物中70％的營(yíng)養(yǎng)物來(lái)自化肥?？赡蛩?、氯化鉀等無(wú)機(jī)肥料有效利用量低，且大部分養(yǎng)分通常以淋溶和揮發(fā)的方式損失到環(huán)境中。不僅使得作物經(jīng)濟(jì)成本增加且造成不利環(huán)境影響。緩控釋技術(shù)被認(rèn)為是目前解決此類(lèi)問(wèn)題有效方法之一，并被普遍研究。
　　目前大多數(shù)商品化緩釋肥采用聚氨酯類(lèi)以及聚烯烴類(lèi)化合物為壁材進(jìn)行包裹。

2、在土壤中難以被降解，易造成土壤退化等環(huán)境問(wèn)題。
　　明膠具有良好的生物可降解性、無(wú)毒性以及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。而且通過(guò)反相乳化交聯(lián)反應(yīng)制備的微球可以作為緩控釋載體，被廣泛用于醫(yī)藥、食品領(lǐng)域。所以明膠微球在緩控肥領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，不僅可以降低成本，而且不會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染。
　　本論文以反相乳化相分離方法為基礎(chǔ)，明膠為基本原料分別制備了包含尿素和氯化鉀的微球。以微球中養(yǎng)分含量以及包封率為標(biāo)準(zhǔn)探究了優(yōu)惠工藝條件，并考察微球的溶脹率

3、以及在靜水中養(yǎng)分釋放速率。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）以明膠為壁材，戊二醛為交聯(lián)劑，采取反相乳化相分離法制備尿素-明膠微球。考察水油比、攪拌速率、乳化劑用量、乳化劑配比、芯壁比、明膠濃度、交聯(lián)劑用量以及固化交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間對(duì)微球中尿素含量及包封率影響。以微球中尿素含量為響應(yīng)值，根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)選擇芯壁比、交聯(lián)劑用量以及固化交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間為因素設(shè)計(jì)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)。得出最佳制備工藝條件為:固化反應(yīng)時(shí)間為1.01 h,交聯(lián)劑用量1.22 ml·g

4、-1、尿素/明膠為2.41。在此條件下制備微球中尿素含量為16.94%。并考察交聯(lián)劑用量和交聯(lián)固化反應(yīng)時(shí)間對(duì)制備微球溶脹率的影響。結(jié)果表明，微球溶脹率隨著交聯(lián)劑用量以及交聯(lián)固化反應(yīng)時(shí)間增加而降低。且經(jīng)過(guò)傅立葉紅外分析表明尿素成功包裹在微球中。通過(guò)靜水實(shí)驗(yàn)探究固化交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間對(duì)微球中尿素緩釋性影響，結(jié)果表明，隨著交聯(lián)固化反應(yīng)時(shí)間增長(zhǎng)，釋放速率降低。且通過(guò)采用經(jīng)驗(yàn)方程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析表明微球中尿素釋放符合Rigter-peppas模型，主

5、要為Fick擴(kuò)散。
　?。?）以明膠和殼聚糖為主要壁材，戊二醛為交聯(lián)劑。使用反相乳化法制備載氯化鉀半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)微球?？疾炝巳榛瘎┯昧俊E/CS、交聯(lián)劑用量、芯壁比以及明膠濃度微球中K2O含量和包封率的影響。制備微球K2O含量以及包封率最大分別為20.96和28.13%。借助于傅立葉紅外、X-射線衍射技術(shù)對(duì)微球進(jìn)行了性能和結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明明膠與殼聚糖之間形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，K+成功負(fù)載在微球中。通過(guò)靜水實(shí)驗(yàn)探究不同 GE/

6、CS和交聯(lián)劑用量對(duì)微球中K+緩釋性影響，結(jié)果表明，改變CS和交聯(lián)劑用量可以調(diào)控微球中K2O釋放速率，且通過(guò)不同經(jīng)驗(yàn)方程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析表明微球中K2O釋放符合菲克擴(kuò)散模型。具有潛在緩釋鉀肥應(yīng)用價(jià)值。
　　綜上所述，通過(guò)優(yōu)化制備工藝條件，明膠微球可以作為良好的天然聚合物緩控釋載體可以應(yīng)用于緩釋肥領(lǐng)域。通過(guò)改變制備條件可以調(diào)控明膠微球中養(yǎng)分釋放速率。且緩釋周期高于普通天然高分子聚合物包膜緩釋肥，但依舊不滿足商業(yè)化生產(chǎn)，仍需要進(jìn)一步深