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1、0 污泥-淀粉复合型包膜缓释肥料的制备及缓释性能研究污泥-淀粉复合型包膜缓释肥料的制备及其缓释性能研究【摘要】 目前我国化肥的当季利用率：氮肥为 30 % 40 %, 磷肥为 10 % 25 %, 钾肥为 35 % 50 %。肥料的利用率相对较低，并且化肥的大面积使用，造成生态严重受损，而环境的自我修复能力较弱。对传统肥料进行改进或探索新型肥料迫在眉睫。本文尝试利用污泥、淀粉作为材料，包裹尿素制成缓释肥，使肥料缓慢释放，使肥效长久。主要利用淀粉和污泥制成复合型肥料，污泥有效成分能被植物体利用，同时污泥里的有害部分能缓慢被生物降解。淀粉的加入不仅能调理污泥结构，使包膜结构紧密，不易被迅速水解，同
2、时促进微生物生长，利用和降解包膜材料残壳。本试验结果表明在用淀粉包膜制成的包膜尿素，在水中能有很好的水溶性，间接说明CFSSCU在自然环境中，能自然降解。在种植实验中，苋菜种子能正常发芽，对环境没有明显伤害作用。土柱淋洗结果表明，用污泥制成的复合肥料有一定的缓释性能。【关键词】 污泥 淀粉 包膜材料 自然降解 缓释肥料 有机肥符号及缩略说明缩略词或简称英文名中文名SRFSlow Release Fertilizers缓释肥料CRFControlled Release Fertilizers控释肥料CGUConventional granular urea常规颗粒尿素CUCoated urea包
3、膜尿素CFSSCUCompound fertilizer of sludge and starch by coated urea 污泥-淀粉包膜尿素复合型肥料CMCoating materials包膜材料OUOrdinary urea普通尿素目录第1章 绪论 1.1 研究背景 .1 1.2 污泥的研究概况 1.2.1 污泥的概念 .11.2.2 污泥的处理 .11.2.3 污泥的有害物质处理对策及问题.1 1.3 缓/控释肥料的定义 .2 1.4 国内外缓/控释肥的研究概况 1.4.1 国外缓/控释肥.2 1.4.2 国内缓/控释肥.2 1.5 缓/控释肥的分类.2 1.6缓/控释肥的料的制造
4、工艺 1.6.1 硫包膜肥料.21.6.2 聚合物包膜肥料.2 1.7 缓/控释肥包膜材料的成膜机理及肥料的释放机理 1.7.1 缓/控释包膜材料的成膜机理.2 1.7.2 缓/控释肥的释放机理.2 1.8 缓/控释肥料测试评价方法.3-4 1.9 本研究的目的及其意义.4第2章 污泥-淀粉复合型包膜控释肥料的制备及性能测试 2.1 材料与仪器2.1.1 实验材料.42.1.2 实验仪器.4 2.2 污泥-淀粉复合型包膜控释肥料的制备2.2.1 包膜材料的制备方法.52.2.2 包膜尿素颗粒的制备.52.2.3 污泥-淀粉包膜尿素复合型肥料制备 2.3 测定成品参数及方法2.3.1 包膜材料水
5、中溶解状况.52.3.2 包膜尿素成粒率的测定.52.3.3 包膜尿素潮解测试.5-62.3.4 土柱淋洗测定溶出率.62.3.5 包膜材料对环境的评价讨论.6 2.4结果与分析2.4.1包膜材料性能研究 2.4.1.1淀粉用量的确定.6-7 2.4.1.2淀粉糊化对包膜材料的影响.7-8 2.4.1.3包膜材料水溶性观察.82.4.2包膜尿素性能研究 2.4.2.1.CU成粒率测定.8-9 2.4.2.2包膜尿素潮解性实验.92.4.3污泥-淀粉包膜尿素控释复合肥 2.4.3.1包膜材料液用量的确定.9-10 2.4.3.2污泥-淀粉包膜尿素控释复合肥土柱淋洗 2.4.3.2.1空白值的主要
6、影响因素.10-11 2.4.3.2.2标准曲线的绘制.11-12 2.4.3.2.3淋洗液总氮测定.12-142.4.4污泥-淀粉包膜尿素复合肥对环境的影响评价.14第3章 结论及问题讨论 3.1结论. 3.2问题讨论. 3.3展望.16 污泥-淀粉复合型包膜缓释肥料的制备及缓释性能研究第1章 绪论1.1研究背景目前全球生态环境面临着严重挑战，全球气候变暖已让更多国家警醒。我国经过三十年的经济高速发展，成为世界第二大经济体，环境换来的GDP让我们付出了巨大代价，环保部发布2014全年PM2.5监测城市达190个，污染城市较重的仍然占绝大多数。根据联合国最新的预测，世界人口2025 年将突破
7、80 亿达到 80.1153 亿，2050 年达到 91.4998 亿【1】，与此同时人类对粮食的需求是十分巨大的，所面临的粮食问题也更加严峻。此外,世界人均耕地为0.4公顷,我国人均耕地为0.1公顷【2】。生态环境的破坏，水质遭到污染，可耕农用土地愈来愈少，大量化学肥料使用，造成土壤板结，流失于江河，重金属含量严重超标，如何减少化肥的使用，这些现实问题急需政府主导解决。随着中国城镇化的加快，城市圈逐渐扩大，城市污泥也逐年增加，污泥的资源化处理也是如今亟待解决的问题，将污泥应用到化肥领域是一个资源再利用，保护环境的新举措。1.2污泥的研究概况1.2.1 污泥的概念美国国家研究委员会(USNRC
8、,UnitedStateSNationalResearehCouneil)(2002)将“生物固体”的定义重新修订为:经过处理过的、符合503号文件中土地利用标准或其他类似标准的污泥。污泥由污水处理后所得到的,是一种由有机物、细菌、无机物、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥的主要特性是含水率高(可高达99%以上)，含有丰富氮、磷等无机物和木质素、纤维素、腐殖酸等有机物，易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶状液态，它是介于液体和固体之间的浓稠物,属于胶状结构的亲水性物质，可以用泵运输,但它很难通过沉降进行固液分离。悬浮物浓度一般在 1% 10%, 低于此浓度常常称为泥浆3】。 1.2.2
9、污泥的处理 国内污泥的处理方法主要有如下几种：a.土地填埋 b.焚烧处理 c.制成堆肥 d.制成环保砖e.制成粘结剂。主要的处理方法还是以土地填埋为主，制成堆肥也占了一部分，但是其处理技术还是相对落后，处理成本较高。1.2.3污泥的有害物质处理对策及问题城市污泥中含有大量重金属、病原物、有毒有机物（单环芳烃、多环芳烃等),因而处理起来较复杂，目前常见的处理方法有:a.淋洗法b.热处理c.电解法d.微生物治理e.吸附法f.沉淀法g.植物治理 。以上处理对策相对来说，还未形成规模，一般污泥都被进行了土地填埋，因而找到合理解决污泥处理问题方案是迫不及待的。1.3 缓/控释肥料的定义 缓/控释肥料的英
10、文名称一般为Slow Release Fertilizers(SRFs),Controlled Release Fertilizers(CRFs),Controlled Avilability Fertilizers(CAFs),Controlled Response Fertilizers(CRFs),一般说来，专业术语缓释肥料(Slow Release Fertilizers)和控释肥料(Controlled Release Fertilizers)是并存使用的,国内一些缓释和控释肥料产品也被投入到农用中，可是从专业角度来看，缓释肥料和控释肥料是不同的概念。缓释肥料在最开始的时候，是将普通水溶性速效肥料进行改性，使其水溶性逐渐降低，从而减缓肥效的释放的一种肥料。而控释肥料是在缓释的基础上，将普通水溶性肥料进行包膜或者胶囊工艺，调节包膜的通透性和水溶性，使得肥料的养分随植物生长需要而逐渐释放，一般俗称智能肥料，目前，如何更准确地使农作物养分的吸收模式与肥料养分的释放模式相匹配是控释肥料的最新研究方向【4-6】。1.4 国内外缓/控释肥的研究概况1.4.1 国外缓/控释肥【7-9】国外对普通化肥进行改性的研究较早，大约上世纪三十年代便开始了，当时实验室便开始尝试尿素与甲醛缩合成缓释有机体。美
