转鼓工艺及其包膜肥料控释性能的研究

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为了建立效率高、成本低的转鼓包膜工艺和技术,并以此替代成本相对较高和效率相对较低的的底喷流化床包膜工艺和技术,本文在改变包膜材料配比、包膜工艺参数等因素的条件下分别采用转鼓工艺和底喷流化床包膜工艺制造包膜肥料,并在相同的培养温度条件下对比两种工艺的包膜控释肥料养分释放特征,系统研究和评价转鼓包膜工艺和技术的稳定性和重现性及其包膜肥料的控释性能,为其在包膜控释肥料产业中的应用提供理论依据。主要研究结果和结论如下:1.转鼓包膜工艺具有很好的稳定性,可以制造出控释性能优异,产品质量稳定的包膜控释肥料。包膜肥料在达到国家标准的前提下,养分释放特征曲线均为“S”型;养分释放包括明显的缓慢释放期、快速释放期、拖尾期三个阶段,符合作物的需肥规律。2.包膜厚度在3%-6%时,肥效期在49d-165d之间的包膜控释肥料,其初期溶出率在0.01%-0.60%之间,远小于国家标准规定的15%最大值,微分溶出率仅在0.01%-1.33%之间。增加包膜厚度可以增加转鼓包膜工艺包膜肥料的包膜完整性和肥效期,表现在能降低包膜肥的初期溶出率和微分溶出率,而同时延长包膜肥料的肥效期,也就是说增加了包膜肥前期的保肥能力和延长了肥料的供肥期。研究结果还表明,通过包膜工艺参数的调整可以调控包膜肥料的控释性能。3.改变膜材配比可改变膜层碳链的长短、亲水和疏水基团的比例,进而影响包膜肥的膜层微结构、膜层的物理、化学特性,从而影响包膜肥料的控释性能。转鼓包膜工艺下,植物油和固化剂两种膜材最佳油固配比为1:0.8。4.Richards方程能够准确描述转鼓包膜控释肥料的养分释放特征,因此利用包膜控释肥料养分释放曲线的Richards方程能够准确地预测预报包膜肥料的养分释放率和释放期。5.培养温度升高15℃对转鼓包膜肥的养分释放特性有较大的影响,表现为释放速度加快,缓慢释放期、快速释放期、拖尾期三个阶段均缩短,肥效期从原来的49d-165d缩短至6.81d-43.00d,但是对养分释放曲线的类型无明显影响。然而,包膜厚度及膜材配比不同的转鼓包膜肥料的温度依存性不同,一致的规律为包膜厚度增加温度依存性降低、油固比减小温度依存性降低。温度对养分释放速率的影响是多个因素综合作用的结果。6.最佳包膜工艺参数下,转鼓和流化床两种工艺的包膜肥料养分释放特征曲线均为“S”型,均具有极低的初期溶出率和微分溶出率,相对而言转鼓包膜肥的初期溶出率和微分溶出率更低。在包膜厚度等于4%时,转鼓包膜肥的肥效期为117d,明显大于流化床工艺包膜肥的肥效期(85d)。而当包膜厚度达到5%时,两种工艺包膜肥的肥效期无明显差异。7.每生产1吨包膜肥,转鼓工艺的效率是底喷流化床工艺的3倍,能耗降低了25%。转鼓工艺包膜效率高、能耗低、最低膜材用量较小,是流化床工艺的替代工艺。
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