[发明专利]一种生物炭/尿素-醋酸酯淀粉复合膜及其制备和在缓释肥中的应用

说明书

本发明属于生物质资源化利用及肥料技术领域，公开了一种生物炭/尿素‑醋酸酯淀粉复合膜及其制备和在缓释肥中的应用。本发明以醋酸酯淀粉为原料，通过添加塑化剂尿素晶体和土壤改良剂生物炭制备了一种环境友好型的生物炭/尿素‑醋酸酯淀粉复合膜材料。本发明中尿素晶体能够降低醋酸酯淀粉的结晶度提高复合膜的延展性能，生物炭能够促进结构更加稳定的生物炭/尿素‑醋酸酯淀粉交联结构的形成，最终提高复合膜对降低缓释肥料中尿素释放速率的能力。

技术领域

本发明属于生物质资源化利用及肥料技术领域，特别涉及一种生物炭/尿素-醋酸酯淀粉复合膜及其制备和在缓释肥中的应用。

背景技术

随着我国农业生产的快速发展，肥料的需求也越来越大。在所有的肥料应用中，尿素是一类含N量最高的肥料，目前已经成为市场上最重要的氮肥之一。但是由于尿素的不合理以及过量施用，导致绝大部分的尿素由于挥发和淋溶作用而未被得到充分利用，从而使利用效率大大降低，不仅造成了巨大的经济损失，而且由于肥料养分的水解和微生物的作用，造成水体富营养化和有害排放物(NH₃，N₂O等)的环境污染，给水体环境(水体富营养化、有害排放物污染)和人体健康带来了严重的负面影响。通过研发尿素肥料的包膜材料能够有效减缓肥料的释放速度，从而减少肥料的损失，提高农作物和经济的双增长。

目前，尿素肥料包膜材料的研究主要集中于高分子聚合膜材料的研究，这些材料虽然能够起到延缓肥料释放的作用，但是聚合物膜材料在制备过程中都需要有机溶剂或者有毒聚合引发剂的参与，这不仅增加了生产成本，而且在生产和使用中还可能增加环境负担。相对而言，淀粉是一类成本低、来源广且生物可降解的天然材料，经过一定改性后的淀粉基膜材料具有延缓尿素肥料释放的作用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种生物炭/尿素-醋酸酯淀粉复合膜的制备方法，该方法以醋酸酯淀粉为膜载体，尿素晶体为塑化剂，土壤改良剂生物炭为添加剂，通过高速搅拌的方式使生物炭与醋酸酯淀粉-尿素交联体充分融合交联，热固化后获得具有延缓尿素肥料释放、绿色环保复合膜材料。

本发明的再一目的在于提供一种由上述生物炭/尿素-醋酸酯淀粉复合膜制备得到的包膜尿素缓释肥料。该包膜尿素缓释肥料具有延缓尿素颗粒释放的效果，能够持续的为农作物生长提供养分，应用前景广阔。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种生物炭/尿素-醋酸酯淀粉复合膜，其主要由质量比为1：(1～4)：8的生物炭、尿素和醋酸酯淀粉组成。

优选的，所述的生物炭/尿素-醋酸酯淀粉复合膜由质量比为1：2：8的生物炭、尿素和醋酸酯淀粉组成。

所述的生物炭指稻壳、油茶壳、玉米秸秆等木质纤维素类生物质在350℃～750℃下热解30～120min得到的生物炭；当生物质选用为稻壳时，所得生物炭命名为稻壳炭；当生物质选用油茶壳时，所得生物炭命名为油茶壳炭；当生物质选用玉米秸秆时，所得生物炭命名为玉米秸秆炭。

所述的生物炭优选为稻壳炭；

所述的稻壳炭优选为将稻壳经550℃热解40min得到。

所述的油茶壳炭优选为将油茶壳经550℃热解40min得到。

所述的玉米秸秆炭优选为将玉米秸秆经550℃热解40min得到。

一种上述的生物炭/尿素-醋酸酯淀粉复合膜的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将醋酸酯淀粉加入水中，搅拌糊化后冷却得到醋酸酯淀粉胶体；

(2)按质量比将尿素晶体加入到步骤(1)中得到的醋酸酯淀粉胶体中，发生交联反应得到尿素-醋酸酯淀粉交联体；