CN104761389A - 一种海洋生物多糖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双层膜缓释肥料及其制备方法。双层膜缓释肥料是以肥料作为芯，肥料芯外包膜由内至外依次海洋生物多糖层、微晶蜡层；按重量百分比计，75-89％肥料芯、10-20％微晶蜡层和1-5％海洋生物多糖层。本发明得到的缓释肥料通过水浸法测定了养分释放率，具有良好的缓释性能，能够提高养分利用率，实现农作物增产增收。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双层膜缓释肥料及其制备方法。

背景技术

长期以来，由于化肥施用不合理，实际利用率低，造成土壤污染问题严重，并伴随下渗的土壤水转移，而造成水体污染。缓释肥料的出现为解决这类问题提供了有效的途径。缓释肥料的应用可以有效改善传统肥料利用率低，过量施用等造成的问题，提高农肥利用率，减少环境污染，发展高效、绿色、可持续农业。

传统的单层缓释膜材料往往不易降解，或降解后产物对环境造成污染。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。因此，在单层包裹海洋生物多糖后再包上微晶蜡，可提高肥料的缓释效果。微晶蜡的熔点、分子量以及熔化后的粘度都高于石蜡，且柔韧性好，作为包膜材料能够延缓肥料的溶解速度，延长肥料的释放期，同时可使颗粒间彼此隔开并与周围的水蒸气隔离。

发明内容

本发明的目的是提供一种海洋生物多糖双层膜缓释肥料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种海洋生物多糖双层膜缓释肥料，双层膜缓释肥料是以肥料作为芯，肥料芯外包膜由内至外依次海洋生物多糖层、微晶蜡层；按重量百分比计，75-89％肥料芯、10-20％微晶蜡层和1-5％海洋生物多糖层。

所述海洋生物多糖层为壳聚糖或海藻多糖。

所述海洋生物多糖层膜厚度为100μm-500μm；微晶蜡膜层厚度为200μm-1000μm。

一种海洋生物多糖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，将肥料芯浸入海洋生物多糖溶液，取出置于50℃-70℃下烘干；再将包膜海洋生物多糖均匀的肥料，浸入至完全溶解的微晶蜡中，而后取出加入到去离子水中，溶解状态的微晶蜡遇冷迅速固化在肥料表面，即得双层膜缓释肥料。

所述肥料芯浸入海洋生物多糖溶液浸入后立即取出平铺，而后烘干；包膜海洋生物多糖均匀的肥料，浸入至完全溶解的微晶蜡中，而后立即取出加入到去离子水中。

所述海洋生物多糖溶液为将海洋生物多糖经1-3％(wt)醋酸溶液或去离子水溶解得质量分数1％-3％的海洋生物多糖溶液。

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。即在水的驱动下，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.本发明在实验室条件下制备出海洋生物多糖双层包膜缓释肥，制造工艺简单，包膜过程不使用有毒的有机溶剂，无污染。

2.本发明肥料中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。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。

与传统的包膜方法相比，本发明在实验室条件下即可制备，制造工艺简单，包膜过程不使用有毒的有机溶剂，对环境无污染。

附图说明

图1是本发明实施例提供的海洋生物多糖双层膜缓释肥料图；其中，a为双层膜缓释肥料外观，b为双层膜缓释肥料直径。

图2是本发明实施例提供的海洋生物多糖双层膜缓释肥料扫描电镜图；其中，a为肥源颗粒，b为壳聚糖包膜，c为海藻酸钠包膜，d为微晶蜡包膜，e为双层膜缓释肥料切面图。

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。

实施例1

微晶蜡壳聚糖双层包膜缓释肥料为将壳聚糖10g溶解于500mL2(wt)％醋酸溶液中，得到质量分数为2％壳聚糖溶液。称取100g肥料芯浸入上述壳聚糖溶液中，浸入后立即取出平铺，放置烘箱中60℃烘干，筛选包壳聚糖膜均匀的肥料。再将微晶蜡在水浴95℃加热至完全溶解，浸入上述包壳聚糖膜肥料，立即取出，迅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

微晶蜡海藻酸钠包膜缓释肥料为将海藻酸钠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肥料芯浸入上述海藻酸钠溶液中，立即取出平铺，放置烘箱中60℃烘干，筛选包海藻酸钠膜均匀的肥料。再将微晶蜡在水浴95℃加热至完全溶解，浸入上述包膜海藻酸钠肥料，立即取出，迅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。

对上述获得海洋生物多糖双层膜缓释肥料的效果，以下结合实验进行说明：

双层膜缓释肥料按照国家标准GB/T23348—2009方法，测定了养分氮在水中(25℃)的释放率，其初期养分释放率为10％-30％，二十八天累积养分释放率为40％-60％，养分释放期为三个月。将制得的双层膜缓释肥料与单层膜缓释肥料、购买的市售缓释肥进行对比，结果如表1所示。结果显示该类海洋生物多糖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。

所述单层膜的制备方法是，壳聚糖单层膜是将壳聚糖10g溶解于500mL2(wt)％醋酸溶液中，得到质量分数为2％壳聚糖溶液。称取100g肥料芯浸入上述壳聚糖溶液中，立即取出平铺，放置烘箱中60℃烘干，筛选包壳聚糖膜均匀的肥料。

微晶蜡单层膜：将微晶蜡在水浴95℃加热至完全溶解，浸入肥料芯，立即取出，迅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。

表1 缓释肥料在水中(25℃)养分氮释放率

缓释肥料	初期释放率	28天累积释放率
			壳聚糖单层膜缓释肥	64.89％	72.49％
微晶蜡单层膜缓释肥	30.73％	63.88％
			市售缓释肥	16.44％	64.69％
微晶蜡壳聚糖双层膜缓释肥	18.16％	53.82％
			微晶蜡海藻酸钠双层膜缓释肥	13.91％	48.74％

Claims (5)

1.一种海洋生物多糖双层膜缓释肥料，其特征在于：双层膜缓释肥料是以肥料作为芯，肥料芯外包膜由内至外依次海洋生物多糖层、微晶蜡层；按重量百分比计，75-89％肥料芯、10-20％微晶蜡层和1-5％海洋生物多糖层。

2.按权利要求1所述的海洋生物多糖双层膜缓释肥料，其特征在于：所述海洋生物多糖层为壳聚糖或海藻多糖。

3.按权利要求1或2所述的海洋生物多糖双层膜缓释肥料，其特征在于：所述海洋生物多糖层膜厚度为100μm-500μm；微晶蜡膜层厚度为200μm-1000μm。

4.一种权利要求1所述的海洋生物多糖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，将肥料芯浸入海洋生物多糖溶液，取出置于50℃-70℃下烘干；再将包膜海洋生物多糖均匀的肥料，浸入至完全溶解的微晶蜡中，而后取出加入到去离子水中，溶解状态的微晶蜡遇冷迅速固化在肥料表面，即得双层膜缓释肥料。

5.按权利要求4所述的海洋生物多糖双层膜缓释肥料的制备方法，其特征在于：所述海洋生物多糖溶液为将海洋生物多糖经1-3％(wt)醋酸溶液或去离子水溶解得质量分数1％-3％的海洋生物多糖溶液。