大量元素復(fù)元肥水溶液體系透膜與熱力學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、本論文研究以肥料包膜材料的研制與開發(fā)為背景，通過對大量元素復(fù)合肥水溶液體系中肥料養(yǎng)分對聚合物薄膜的透過率的測定并結(jié)合包膜肥料顆粒養(yǎng)分釋放數(shù)學(xué)模型提出一種新型的包膜開發(fā)方法。通過對大量元素復(fù)合肥水溶液體系熱力學(xué)性質(zhì)，如肥料養(yǎng)分在聚合物薄膜中的溶解度和水溶液體系表觀摩爾體積的實驗測定，利用“溶解-擴(kuò)散”理論分析和解釋肥料養(yǎng)分對聚合物薄膜的滲透率數(shù)據(jù)。初步探索化學(xué)氧化降解應(yīng)用于肥料包膜材料降解的可行性。
　　對于相同質(zhì)量摩爾濃度的磷酸二

2、氫鉀水溶液，溶劑中尿素含量的增加將導(dǎo)致溶液表觀摩爾體積增大。磷酸二氫鉀的極限偏摩爾體積隨尿素濃度的增加和環(huán)境溫度的升高而增大，表明磷酸二氫鉀-尿素-水溶液體系中溶質(zhì)-溶劑相互作用隨著尿素的添加而增強(qiáng)。利用重量-電導(dǎo)率耦合法測定了磷酸二氫鉀-水溶液，磷酸二氫鉀，水在聚合物薄膜中的溶解度。隨著KH2PO4濃度的增大，磷酸二氫鉀-水溶液，磷酸二氫鉀，水等三者在聚苯乙烯薄膜中的溶解度均增大。另外，聚苯乙烯中溶解的KH2PO4和H2O的比例遠(yuǎn)大于

3、其溶液中的組成比例。這表明該P(yáng)S薄膜對磷酸二氫鉀-水溶液體系存在選擇性溶解，即磷酸二氫鉀比水更容易溶解。
　　25℃條件下，磷酸二氫鉀-水溶液、磷酸二氫鉀-尿素-水溶液，以及磷酸二氫鈉-尿素-氯化鉀-水溶液體系中，各養(yǎng)分對聚合物薄膜的滲透率隨養(yǎng)分溶質(zhì)濃度均呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，這與溶質(zhì)在膜中的溶解度和擴(kuò)散系數(shù)密切相關(guān)。在低養(yǎng)分溶質(zhì)濃度范圍內(nèi)，養(yǎng)分的滲透率隨養(yǎng)分濃度的增加由起主導(dǎo)作用的養(yǎng)分在聚合物薄膜中的溶解度增大導(dǎo)致;而在高養(yǎng)分

4、溶質(zhì)濃度（近飽和）范圍內(nèi)，體系內(nèi)分子/離子相互作用增強(qiáng)，形成體積更大的分子-離子締合物，導(dǎo)致擴(kuò)散系數(shù)的降低占主導(dǎo)作用。利用本研究中實驗測定的水分和肥料養(yǎng)分對聚合物薄膜的滲透率數(shù)據(jù)，使用Shaviv提出的數(shù)學(xué)模型計算了各養(yǎng)分從聚合物包膜肥料顆粒中的釋放曲線。計算結(jié)果表明:水蒸汽的滲透率越小，滯后期越長，將延長整個釋放期，達(dá)到更好的緩釋效果;r×l數(shù)值越大，相應(yīng)的滯后時間越長，勻速階段持續(xù)時間也越長，即增加肥料顆粒半徑和包膜厚度能夠延長釋放

5、期;同樣條件下，尿素的釋放時間最短，磷和鉀次之。可根據(jù)作物的營養(yǎng)需求曲線調(diào)節(jié)復(fù)合肥中的氮、磷、鉀肥料比例。
　　包膜材料化學(xué)氧化降解初步研究表明，對于PS膜來說，在15％的過氧化氫溶液中降解較快;對于PMMA膜來說，在30％的過氧化氫溶液中降解較快。在芬頓試劑中，PMMA薄膜的降解程度按1∶5，1∶7.5，1∶10，1∶15的比例先升高后降低，1∶10最佳。在相同的氧化時間內(nèi)，芬頓試劑對PMMA，PS和PLA薄膜的氧化降解能力優(yōu)于