聚乙烯醇/壳聚糖膜制备及其包膜尿素特性OA北大核心CSTPCD

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SiO_(2)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SiO_(2)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SiO_(2)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SiO_(2)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SiO_(2)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SiO_(2)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、PCUPVA/CS/GA和PCU-PVA/CS/GA/纳米SiO_(2)),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0.3654、0.2333、0.1127、0.0926,且与膜的养分渗透系数(Ps)呈线性关系,相关系数(R2)为0.9991。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。