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文檔簡介
1、通過可持續(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%的營養(yǎng)物來自化肥??赡蛩?、氯化鉀等無機肥料有效利用量低,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)為是目前解決此類問題有效方法之一,并被普遍研究。
目前大多數(shù)商品化緩釋肥采用聚氨酯類以及聚烯烴類化合物為壁材進行包裹。
2、在土壤中難以被降解,易造成土壤退化等環(huán)境問題。
明膠具有良好的生物可降解性、無毒性以及價格低廉等優(yōu)點。而且通過反相乳化交聯(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,而且不會帶來環(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。具體研究內(nèi)容如下:
(1)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??疾焖捅取嚢杷俾?、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)時間對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)單因素實驗選擇芯壁比、交聯(lián)劑用量以及固化交聯(lián)反應(yīng)時間為因素設(shè)計響應(yīng)面實驗。得出最佳制備工藝條件為:固化反應(yīng)時間為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)時間對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)時間增加而降低。且經(jīng)過傅立葉紅外分析表明尿素成功包裹在微球中。通過靜水實驗探究固化交聯(lián)反應(yīng)時間對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)時間增長,釋放速率降低。且通過采用經(jīng)驗方程對數(shù)據(jù)進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?、GE/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)對微球進行了性能和結(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。通過靜水實驗探究不同 GE/
6、CS和交聯(lián)劑用量對微球中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,且通過不同經(jīng)驗方程對數(shù)據(jù)進行擬合分析表明微球中K2O釋放符合菲克擴散模型。具有潛在緩釋鉀肥應(yīng)用價值。
綜上所述,通過優(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),仍需要進一步深
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