CN105330453A - 一种海洋生物多糖衍生物双层膜缓释肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于海洋化学工程技术，具体涉及一种海洋生物多糖衍生物双层膜缓释肥料的配方及其制备方法。以海洋生物多糖衍生物作为包膜包覆于肥料表面，而后再包裹微晶蜡形成的双层包膜缓释肥料；海洋生物多糖衍生物重量占缓释肥料总重的1％-5％。微晶蜡重量占缓释肥料总重的10％-20％。本发明得到的缓释肥料通过水浸法测定了养分释放率，具有良好的缓释效果，能够提高养分利用率。本发明所用包膜材料易于降解，对环境无污染，生产工艺简单，实验室条件下即可制备，使用范围广，易于推广施用。

Description

一种海洋生物多糖衍生物双层膜缓释肥料及其制备方法

技术领域

本发明属于海洋化学工程技术，具体涉及一种海洋生物多糖衍生物双层膜缓释肥料的配方及其制备方法。

背景技术

肥料为植物提供养分，然而大多数养分无法被植物所吸收，肥料利用率低。未被吸收的养分释放到土壤和地下水中，并伴随地下水转移，而造成水体的富营养化。肥料的低利用率也造成资源的浪费。缓释肥料的出现为解决这类问题提供了有效的途径。缓释肥料能够在一段时间内持续释放养分，提高肥料利用率，减少环境污染，发展高效、绿色、可持续农业。

缓释肥的应用可有效改善肥料利用率低，然而也存在一些问题。例如：缓释肥的膜材料往往不易降解，累积在土壤中降低土壤肥力，污染环境；在包膜过程中使用有机溶剂溶解膜材料，危害人类健康并限制了缓释肥料的商业化。因此，应选用可生物降解的膜材料、制备过程无污染、具有良好缓释效果的缓释肥。壳聚糖、海藻多糖易于成膜，有利于水分养分的缓慢渗透和扩散并且二者都具有生物降解性，不会对环境造成污染，降解后可提供养分，改善土壤环境，促进植物生长。然而，单纯使用海洋生物多糖包膜，膜强度较低，缓释效果较差，初期释放率高，达不到国家标准GB/T23348—2009的要求。将海洋生物多糖进行衍生化，能够降低膜材料的孔洞和溶解性，却依然无法达到良好的缓释效果。因此，在单层包裹海洋生物多糖衍生物后再包上微晶蜡，可进一步提高肥料的缓释效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种海洋生物多糖衍生物双层膜缓释肥料的配方及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种缓释肥料的双层膜,包膜于肥料的双层膜依次为海洋生物多糖衍生物和微晶蜡，海洋生物多糖衍生物重量占缓释肥料总重的1％-5％。微晶蜡重量占缓释肥料总重的10％-20％。

所述海洋生物多糖衍生物是壳聚糖戊二醛交联产物或海藻酸钙。

所述壳聚糖戊二醛交联产物是将海洋生物多糖溶解，得到质量分数为1％-3％海洋生物多糖溶液，而后加入质量分数为50％的戊二醛水溶液，常温搅拌至溶液呈黄色粘稠状；所述海藻酸钙是将质量分数1％-3％的海藻酸钠溶液加入到质量分数3％-5％氯化钙溶液中，获得海藻酸钙。

上述肥料为市售的普通肥料，本发明双层膜适合任何肥料，包覆后获得缓释肥料。

一种双层膜缓释肥料，以海洋生物多糖衍生物作为包膜包覆于肥料表面，而后再包裹微晶蜡形成的双层包膜缓释肥料；海洋生物多糖衍生物重量占缓释肥料总重的1％-5％。微晶蜡重量占缓释肥料总重的10％-20％。

所述海洋生物多糖衍生物是壳聚糖戊二醛交联产物或海藻酸钙。

上述肥料为市售的普通肥料，本发明双层膜适合任何肥料，包覆后获得缓释肥料。所得海洋生物多糖衍生物双层膜缓释肥料是以海洋生物多糖衍生物包膜，再包裹微晶蜡形成的双层包膜缓释肥料，可控制养分的缓慢释放。

一种双层膜缓释肥料的制备方法，将海洋生物多糖溶解，得到质量分数为1％-3％海洋生物多糖溶液，而后加入质量分数为50％的戊二醛水溶液，常温搅拌至溶液呈黄色粘稠状得到海洋生物多糖衍生物，待用；将化肥浸入上述获得海洋生物多糖衍生物中，而后取出平铺，放置烘箱中50℃-70℃烘干，筛选包膜均匀的肥料；再将微晶蜡水浴加热至完全溶解，浸入上述包膜肥料中，取出后立刻加入到去离子水中，使溶解状态的微晶蜡迅速固化在肥料表面，得双层膜缓释肥料；

或，向质量分数1％-3％海洋生物多糖的钠盐溶液中浸入肥料，再加入到质量分数3％-5％氯化钙溶液中，而后取出平铺，放置烘箱中50℃-70℃烘干，筛选包膜均匀的肥料；再将微晶蜡水浴加热至完全溶解，浸入上述包膜肥料，取出后立刻加入到去离子水中，溶解状态的微晶蜡遇冷迅速固化在肥料表面。

溶解海洋生物多糖以及海洋生物多糖钠盐的溶解溶液为1％-5％(质量分数)醋酸溶液或者去离子水。

所述海洋生物多糖为壳聚糖，海洋生物多糖的钠盐为海藻酸钠。

缓释原理：水份渗入包膜层液化固体肥料的内核，使部分养分溶解。随着渗透压不断增大，颗粒溶胀，内核的肥料通过扩散缓慢地释放。在水的驱动下，养分从肥料到包膜层表面转移到包膜层再到土壤表面。

本发明的优点

1.本发明在单层包裹海洋生物多糖衍生物后再包上微晶蜡，可进一步提高肥料的缓释效果。本发明在实验室条件下制备出海洋生物多糖衍生物双层包膜缓释肥，制造工艺简单，包膜过程不使用有毒的有机溶剂，无污染。

2.海洋生物多糖具有良好的成膜性和生物降解性，降解后能诱导增加植物体内酶的活性，提高植物免疫力，对促进根系发育效果显著，并能改善土壤环境，增强保水、保肥能力。将海洋生物多糖进行衍生化后，能够进一步降低膜材料的孔洞和溶解性，提高缓释效果。微晶蜡作为疏水性包膜材料，在肥料储存时可有效的防止肥料吸湿结块，应用于作物时能够延缓肥料溶解速度，延长肥料释放期，并可在土壤微生物作用下缓慢分解，不会造成环境污染。

3.本发明得到的缓释肥料通过水浸法测定了养分释放率，具有良好的缓释效果，能够提高养分利用率。本发明所用包膜材料易于降解，对环境无污染，生产工艺简单，实验室条件下即可制备，使用范围广，易于推广施用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的包裹海洋生物多糖衍生物膜后扫描电镜图(a)30倍壳聚糖戊二醛交联产物包膜，(b)2000倍壳聚糖戊二醛交联产物包膜，(c)30倍海藻酸钙包膜，(d)2000倍海藻酸钙包膜。

具体实施例

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明，并且本发明的保护范围不仅局限于以下实施例。其中，下述实施例中的所提及的肥料为均可为任何市售的普通肥料，而本实施例中肥料以烟台五洲施得富肥料有限公司生产的复混肥为例。

实施例1(微晶蜡壳聚糖戊二醛交联双层膜缓释肥料)

将壳聚糖6g溶解于400mL2％醋酸溶液中，得到质量分数为1.5％壳聚糖溶液，加入300μL质量分数为50％的戊二醛，常温下搅拌至溶液呈黄色粘稠状。称取100g肥料(市售普通肥料)浸入，取出平铺后放置烘箱中60℃烘干，筛选包膜均匀的肥料。微晶蜡在水浴95℃加热至完全溶解，浸入上述包膜肥料，取出后快速加入到去离子水中(常温)，溶解状态的微晶蜡遇冷迅速固化在肥料表面，平铺晾干即可。

实施例2(微晶蜡海藻酸钙双层膜缓释肥料)

将海藻酸钠10g溶解于500mL去离子水中，得到质量分数为2％海藻酸钠溶液。称取100g肥料(市售普通肥料)浸入，再浸入到质量分数为5％的氯化钙溶液中，取出平铺后放置烘箱中60℃烘干，筛选包膜均匀的肥料。微晶蜡在水浴95℃加热至完全溶解，浸入上述肥料，取出后快速加入到去离子水中(常温)，溶解状态的微晶蜡遇冷迅速固化在肥料表面，平铺晾干即可。

对上述实施例获得的海洋生物多糖衍生物双层膜缓释肥料进行相应检测，按照国家标准GB/T23348—2009方法，测定上述实施例获得的海洋生物多糖衍生物双层膜缓释肥中养分氮在水中(25℃)的释放率，国家标准GB/T23348—2009要求在25℃水中，缓释肥料的初期释放率≤15％，28天累积养分释放率≤80％。海洋生物多糖衍生物双层膜缓释肥中养分氮在水中(25℃)的初期养分释放率为10％-15％，二十八天累积养分释放率为40％-60％，养分释放期为三个月，符合国家标准的要求。

待测试样为：将上述实施例制得的海洋生物多糖衍生物双层膜缓释肥料与单层膜缓释肥料、购买的市售缓释肥、海洋生物多糖双层膜缓释肥；其中，上述待测试样中包膜的缓释肥中的肥料为烟台五洲施得富肥料，或是其它市售任何肥料，市售缓释肥为美国辛普劳公司生产的爱贝施(APEX)控释肥料。结果如表1所示。结果表明将海洋生物多糖进行衍生化后，进一步降低膜材料的孔洞和溶解性，提高缓释效果。海洋生物多糖衍生物双层膜缓释肥料缓释效果与市售缓释肥效果相当，且更加环保，具有广阔的应用前景(表1)。

表1缓释肥料在水中(25℃)养分氮释放

Claims (8)

1.一种缓释肥料的双层膜,其特征在于：包膜于肥料的双层膜依次为海洋生物多糖衍生物和微晶蜡，海洋生物多糖衍生物重量占缓释肥料总重的1％-5％。微晶蜡重量占缓释肥料总重的10％-20％。

2.按权利要求1所述的缓释肥料的双层膜,其特征在于：所述海洋生物多糖衍生物是壳聚糖戊二醛交联产物或海藻酸钙。

3.按权利要求2所述的缓释肥料的双层膜,其特征在于：所述壳聚糖戊二醛交联产物是将海洋生物多糖溶解，得到质量分数为1％-3％海洋生物多糖溶液，而后加入质量分数为50％的戊二醛水溶液，常温搅拌至溶液呈黄色粘稠状；所述海藻酸钙是将质量分数1％-3％的海藻酸钠溶液加入到质量分数3％-5％氯化钙溶液中，获得海藻酸钙。

4.一种双层膜缓释肥料，其特征在于：以海洋生物多糖衍生物作为包膜包覆于肥料表面，而后再包裹微晶蜡形成的双层包膜缓释肥料；海洋生物多糖衍生物重量占缓释肥料总重的1％-5％。微晶蜡重量占缓释肥料总重的10％-20％。

5.按权利要求4所述的双层膜缓释肥料，其特征在于：所述海洋生物多糖衍生物是壳聚糖戊二醛交联产物或海藻酸钙。

6.一种权利要求4所述的双层膜缓释肥料的制备方法，其特征在于：将海洋生物多糖溶解，得到质量分数为1％-3％海洋生物多糖溶液，而后加入质量分数为50％的戊二醛水溶液，常温搅拌至溶液呈黄色粘稠状得到海洋生物多糖衍生物，待用；将化肥浸入上述获得海洋生物多糖衍生物中，而后取出平铺，放置烘箱中50℃-70℃烘干，筛选包膜均匀的肥料；再将微晶蜡水浴加热至完全溶解，浸入上述包膜肥料中，取出后立刻加入到去离子水中，使溶解状态的微晶蜡迅速固化在肥料表面，得双层膜缓释肥料；

或，向质量分数1％-3％海洋生物多糖的钠盐溶液中浸入肥料，再加入到质量分数3％-5％氯化钙溶液中，而后取出平铺，放置烘箱中50℃-70℃烘干，筛选包膜均匀的肥料；再将微晶蜡水浴加热至完全溶解，浸入上述包膜肥料，取出后立刻加入到去离子水中，溶解状态的微晶蜡遇冷迅速固化在肥料表面。

7.按权利要求6所述的双层膜缓释肥料的制备方法，其特征在于：溶解海洋生物多糖以及海洋生物多糖钠盐的溶解溶液为1％-5％(质量分数)醋酸溶液或者去离子水。

8.按权利要求6或7所述的双层膜缓释肥料的制备方法，其特征在于：所述海洋生物多糖为壳聚糖，海洋生物多糖的钠盐为海藻酸钠。