1、专业：专业：07级化学工程与工艺级化学工程与工艺学生：学生：HMKHMK指导老师：指导老师：宋功武教授宋功武教授 2011.05.12缓控释肥评价方法的研究缓控释肥评价方法的研究内容提要内容提要 致致 谢谢 结结 论论 实验结果与讨论实验结果与讨论 实验部分实验部分 绪绪 论论 绪绪 论论 氮肥作为现在世界上生产和使用最多的化肥氮肥作为现在世界上生产和使用最多的化肥品种，在农业方面起到了不可替代的作用。长期品种，在农业方面起到了不可替代的作用。长期以来，氮肥由于低利用率带来的生态环境及农作以来，氮肥由于低利用率带来的生态环境及农作物的污染等问题越来越受到世界各国的关注。物的污染等问题越来越受到
2、世界各国的关注。缓控释肥能有效控制养分释放速度，延长肥缓控释肥能有效控制养分释放速度，延长肥效期，满足作物整个生育期对养分的需要，能最效期，满足作物整个生育期对养分的需要，能最大限度地提高肥料利用率，提高施肥的经济效大限度地提高肥料利用率，提高施肥的经济效益、社会效益和环境效益，因而成为新型肥料研益、社会效益和环境效益，因而成为新型肥料研究的热点。究的热点。缓控释肥料的养分溶出特性是评价其质量的缓控释肥料的养分溶出特性是评价其质量的重要依据。但到目前为止，由于各种缓控释肥的重要依据。但到目前为止，由于各种缓控释肥的控释材料、控释途径及控释机理不同，因此至今控释材料、控释途径及控释机理不同，因此
3、至今没有一个统一的、完善的、标准的评价方法可供没有一个统一的、完善的、标准的评价方法可供依循。常见的测定方法有水中依循。常见的测定方法有水中(溶液溶液)溶出率法、溶出率法、土壤溶出率法、扩散和渗透率法、电超滤法、土壤溶出率法、扩散和渗透率法、电超滤法、15N同位素示踪法。同位素示踪法。本课题在广泛研究国内外缓控释肥研发现状本课题在广泛研究国内外缓控释肥研发现状的基础上，利用现有的科研和试验条件自行设计的基础上，利用现有的科研和试验条件自行设计一套模拟灌溉砂柱快速淋洗装置，分别测定安徽一套模拟灌溉砂柱快速淋洗装置，分别测定安徽帝元缓控释肥、富邦缓控释肥中铵态氮的溶出特帝元缓控释肥、富邦缓控释肥中
4、铵态氮的溶出特性，探索缓控释肥的评价方法，为今后课题的深性，探索缓控释肥的评价方法，为今后课题的深入研究提供相关的参考。入研究提供相关的参考。实验部分实验部分4实验材料及仪器实验材料及仪器1235实验装置实验装置实验内容实验内容实验方法实验方法分析方法分析方法一、实验材料及仪器一、实验材料及仪器UV2300型紫外可见分光光度计，上型紫外可见分光光度计，上海天美科学仪器有限公司海天美科学仪器有限公司；特制玻璃；特制玻璃管；脱脂棉；秒表；比色管；管；脱脂棉；秒表；比色管；100ml容容量瓶；胶头滴管；量筒量瓶；胶头滴管；量筒材料：材料：仪器：仪器：石英砂（粒径小于石英砂（粒径小于0.50.5mm，
5、经检测，经检测不含铵态氮）；不含铵态氮）；氯化铵（氯化铵（AR）；）；安徽帝元缓控释肥（自制）；富邦安徽帝元缓控释肥（自制）；富邦缓控释肥（自制）；纳氏试剂（自缓控释肥（自制）；纳氏试剂（自制）制）二、实验装置二、实验装置 玻璃管长玻璃管长25cm,内径内径5cm，底部开直径为底部开直径为0.5cm的小孔的小孔,用用脱脂棉堵住。脱脂棉堵住。三、实验内容三、实验内容（1）研究缓控释肥中铵态氮的溶出特性。）研究缓控释肥中铵态氮的溶出特性。（2）比较安徽帝元缓控释肥和富邦缓控释肥的实际）比较安徽帝元缓控释肥和富邦缓控释肥的实际效果。效果。（3）根据实验结果，研究模拟灌溉砂柱快速淋洗方）根据实验结果，
6、研究模拟灌溉砂柱快速淋洗方法测定实际应用的可行性。法测定实际应用的可行性。四、实验方法四、实验方法（1 1）各取）各取0.75g特制控失剂与特制控失剂与5.0g氯化铵充分搅拌混氯化铵充分搅拌混合均匀制得安徽帝元缓控释肥、富邦缓控释肥。合均匀制得安徽帝元缓控释肥、富邦缓控释肥。（2 2）在玻璃管下层加入石英砂约）在玻璃管下层加入石英砂约7cm厚，然后在石厚，然后在石英砂上加入肥料纯氯化铵英砂上加入肥料纯氯化铵5.0g，肥料上覆盖，肥料上覆盖5cm石石英砂，用滴管淋洗，先加入英砂，用滴管淋洗，先加入70mL水，水，1h后，再加后，再加入入30mL水，收集淋溶液，每次收集水，收集淋溶液，每次收集10
7、mL，共收，共收集集10次。淋溶结束后，分析每次淋溶液中的铵态次。淋溶结束后，分析每次淋溶液中的铵态氮含量及累积铵态氮量，计算累积溶出率。氮含量及累积铵态氮量，计算累积溶出率。（3 3）用上述方法，分别测定安徽帝元缓控释肥、富）用上述方法，分别测定安徽帝元缓控释肥、富邦缓控释肥淋溶液中的铵态氮含量及累积铵态氮邦缓控释肥淋溶液中的铵态氮含量及累积铵态氮量，计算累积溶出率。量，计算累积溶出率。五、分析方法五、分析方法1.方法原理方法原理 以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮与以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮与纳氏试剂反应生成黄棕色络合物，该络合物的吸纳氏试剂反应生成黄棕色络合物，该络合物的吸光
8、度与氨氮含量成正比，于波长光度与氨氮含量成正比，于波长420nm 处测量吸处测量吸光度，计算其含量。光度，计算其含量。2.试剂配制试剂配制（1）纳氏试剂（碘化汞）纳氏试剂（碘化汞-碘化钾碘化钾-氢氧化钠（氢氧化钠（HgI2-KI-NaOH）溶液）：称取）溶液）：称取16.0g 氢氧化钠氢氧化钠（NaOH），溶于），溶于50mL 水中，冷至室温。称取水中，冷至室温。称取7.0g 碘化钾（碘化钾（KI）和）和10.0g 碘化汞（碘化汞（HgI2），溶于），溶于水中，然后将此溶液在搅拌下，缓慢加入到上述水中，然后将此溶液在搅拌下，缓慢加入到上述50mL 氢氧化钠溶液中，用水稀释至氢氧化钠溶液中，用水
9、稀释至100mL。于。于暗处存放备用。暗处存放备用。（2）氨氮标准贮备溶液（）氨氮标准贮备溶液（N=1000g/mL）：称取）：称取3.8190g氯化铵（氯化铵（NH4Cl，优级纯，在，优级纯，在100105干燥干燥2h），溶于水中，移入），溶于水中，移入l000mL容量瓶容量瓶中，稀释至标线，在中，稀释至标线，在25下保存。下保存。氨氮标准工作溶液（氨氮标准工作溶液（N=10g/mL）：吸取）：吸取5.00 mL氨氮标准贮备溶液于氨氮标准贮备溶液于500mL 容量瓶中，稀释容量瓶中，稀释至刻度。临用前配制。至刻度。临用前配制。3.绘制标准曲线绘制标准曲线 以空白校正后的吸光度为纵坐标，以其对
10、应以空白校正后的吸光度为纵坐标，以其对应的氨氮含量（的氨氮含量（mg）为横坐标，绘制校准曲线。如）为横坐标，绘制校准曲线。如图图1，溶液吸光度与氨氮的含量有良好的线性关，溶液吸光度与氨氮的含量有良好的线性关系，回归方程为：系，回归方程为：y=0.0075x+0.0002，相关系，相关系数为数为0.9998。图图1 氨氮标准曲线氨氮标准曲线4.样品测定样品测定 将前将前5管淋溶液稀释管淋溶液稀释10000倍，后倍，后5管淋溶液稀管淋溶液稀释释1000倍，用比色管定容至倍，用比色管定容至25 mL，加入纳氏试，加入纳氏试剂剂0.5 mL显色显色5min，然后在，然后在420nm下测定其吸光下测定其
11、吸光度，记录度，记录10组数据。组数据。5.结果计算结果计算水中氨氮的浓度按如下公式计算：水中氨氮的浓度按如下公式计算：式中：式中：N样品中氨氮的质量浓度，样品中氨氮的质量浓度，mg/L，以氮计；，以氮计；As样品的吸光度；样品的吸光度；Ab空白试验的吸光度；空白试验的吸光度；a标准曲线的截距；标准曲线的截距；b标准曲线的斜率；标准曲线的斜率；V试料体积，试料体积，mL；VbaAAbsN 实验结果与讨论实验结果与讨论1.纯氯化铵肥料的评价实验纯氯化铵肥料的评价实验 由表由表1、图、图2可知，纯氯化铵肥料随淋洗液的可知，纯氯化铵肥料随淋洗液的淋洗逐渐溶出，淋洗逐渐溶出，30min后，氯化铵累积溶
12、出率为后，氯化铵累积溶出率为100%，我们可以认为氯化铵已经完全溶出，在模，我们可以认为氯化铵已经完全溶出，在模拟土壤中没有剩余肥料。拟土壤中没有剩余肥料。表表1 纯氯化铵肥料实验数据纯氯化铵肥料实验数据图2 纯氯化铵肥料的氨氮溶出特性2.安徽帝元缓控释肥的评价实验安徽帝元缓控释肥的评价实验 由表由表2、图、图3可知，与纯氯化铵肥料相比，安可知，与纯氯化铵肥料相比，安徽帝元缓控释肥每次随淋溶液淋洗的溶出量都显徽帝元缓控释肥每次随淋溶液淋洗的溶出量都显著减少，在著减少，在30min淋洗结束时，只有淋洗结束时，只有80%左右的肥左右的肥料被淋洗出来，而有近料被淋洗出来，而有近20%的氯化铵留在了模
13、拟的氯化铵留在了模拟土壤（石英砂）中。说明安徽帝元缓控释肥确实土壤（石英砂）中。说明安徽帝元缓控释肥确实具有较好的养分控释性能。具有较好的养分控释性能。表表2 安徽帝元缓控释肥实验数据安徽帝元缓控释肥实验数据图图3 安徽帝元缓控释肥的氨氮溶出特性安徽帝元缓控释肥的氨氮溶出特性3.富邦缓控释肥的评价实验富邦缓控释肥的评价实验 由表由表3、图、图4可知，富邦缓控释肥具有很好的可知，富邦缓控释肥具有很好的控释效果，与安徽帝元控释肥相比，每次淋洗出控释效果，与安徽帝元控释肥相比，每次淋洗出的溶出量相对较少，溶出速率也相应减缓，并且的溶出量相对较少，溶出速率也相应减缓，并且在在30min淋洗结束时，累积
14、溶出率比安徽帝元控释淋洗结束时，累积溶出率比安徽帝元控释肥略低。肥略低。表表3 富邦缓控释肥实验数据富邦缓控释肥实验数据图图3 富邦缓控释肥的氨氮溶出特性富邦缓控释肥的氨氮溶出特性 结结 论论（1）缓控释肥中氯化铵的溶出率比普通肥料要低）缓控释肥中氯化铵的溶出率比普通肥料要低20%左右，能很好的控制铵氮对环境的污染，提左右，能很好的控制铵氮对环境的污染，提高铵氮利用率。高铵氮利用率。（2）模拟灌溉砂柱快速淋洗方法能正确反映出缓控）模拟灌溉砂柱快速淋洗方法能正确反映出缓控释肥的中铵态氮的溶出特性；能在较短的时间内释肥的中铵态氮的溶出特性；能在较短的时间内完成整个评价过程，实验步骤简单，成本低廉。
15、完成整个评价过程，实验步骤简单，成本低廉。（3）本实验能较好的模拟施肥的情况）本实验能较好的模拟施肥的情况,但与缓控释但与缓控释肥在土壤中真实的溶出情况仍然不可能一致，只肥在土壤中真实的溶出情况仍然不可能一致，只是作为评价缓控释肥效果的一种尺度。是作为评价缓控释肥效果的一种尺度。（4）由于测定样品时淋溶液稀释倍数过大，容易产）由于测定样品时淋溶液稀释倍数过大，容易产生误差，建议同时做生误差，建议同时做35个平行样为好。个平行样为好。致致 谢谢 本论文是在宋功武教授自始至终无私的指导本论文是在宋功武教授自始至终无私的指导下完成的，宋教授渊博的学识，开阔独特的科研下完成的，宋教授渊博的学识，开阔独特的科研思维，严谨的治学态度，热忱负责的工作作风以思维，严谨的治学态度，热忱负责的工作作风以及为人处事的方式都将使我受益终生。借此论文及为人处事的方式都将使我受益终生。借此论文完成之际，谨向宋教授表示衷心的感谢和崇高的完成之际，谨向宋教授表示衷心的感谢和崇高的敬意。敬意。在整个毕业论文期间，我得到了实验室的钟在整个毕业论文期间，我得到了实验室的钟书华、潘全师兄的悉心指导和帮助。同时，实验书华、潘全师兄的悉心指导和帮助。同时，实验室的王惠、王雪学姐也给了我很多的帮助室的王惠、王雪学姐也给了我很多的帮助，在，在此，向他们表示诚挚的感谢！此，向他们表示诚挚的感谢！
