電化學(xué)法合成聚丙烯酰胺及多元緩釋肥料研究.pdf

1、緩釋肥料具有保水保肥的優(yōu)點(diǎn),能持續(xù)為作物提供養(yǎng)分,是近年來(lái)興起的一種新型服料,但目前存在工藝流程復(fù)雜、肥料成本高等缺點(diǎn),制約了緩釋肥料的普遍應(yīng)用。我們?cè)O(shè)想通過(guò)電化學(xué)這一簡(jiǎn)單、綠色的方法,以價(jià)格低廉的丙烯酰胺類聚合物為載體,尿素(Urea)、磷酸二氫鉀(KH2PO4)為原料制備具有緩釋性能的高分子多元復(fù)合肥料。
　　 本文探討了一種新的合成緩釋肥料的方法,首先以自制的PbO2電極為陽(yáng)極,Ti為陰極,H2SO4為支持電解質(zhì),在自制電

2、解槽中進(jìn)行電合成制備載體(聚丙烯酰胺-CO-丙烯酸),通過(guò)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算,對(duì)電化學(xué)合成PAM的機(jī)理進(jìn)行了探討。然后用電化學(xué)方法在載體上接枝Urea,再加入KH2PO4,得到含氮、磷、鉀的高分子復(fù)合緩釋肥料。采用紅外光譜分析、熱重分析、循環(huán)伏安分析對(duì)產(chǎn)品的表面結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性和電化學(xué)行為進(jìn)行了表征,利用浸提法模擬緩釋肥料的釋放性能,通過(guò)對(duì)蘿卜和白菜進(jìn)行大田試驗(yàn),對(duì)產(chǎn)物的肥效進(jìn)行了考察。結(jié)論如下:
　　 1、考察了單體丙烯酰胺(AM

3、)濃度、電流密度(I)、引發(fā)劑(Ce4+)濃度、等因素對(duì)聚合過(guò)程的影響,得出電合成聚丙烯酰胺的最佳工藝參數(shù):ω(AM)=9％,ω(ce4+)=0.8%,I=0.25 A·cm-2,在此條件下單體轉(zhuǎn)化率可達(dá)到76.3%,聚合產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量為187萬(wàn)。
　　 2、電化學(xué)合成聚丙烯酰胺-CO-丙烯酸為載體的緩釋肥料的最佳工藝參數(shù)為:ω(Urea)=7.2%,ω(KH2PO4)=5.4%。此條件下得到的緩釋肥料相對(duì)分子質(zhì)量為78.69

4、萬(wàn),有效肥含量為58.5%,其中氮含量為32.5%,磷含量為13%,鉀含量為13%,通過(guò)模擬緩釋肥料釋放試驗(yàn),得出該緩釋肥料的釋放期為60天,釋放效率為80%;蘿卜、白菜大田試驗(yàn)的結(jié)果表明,該肥料實(shí)際增產(chǎn)量率為8.19%。
　　 3、正交實(shí)驗(yàn)、效應(yīng)曲線和方差分析表明:在電合成丙烯酰胺的過(guò)程中,各因素對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響作用依次為單體濃度>引發(fā)劑濃度>電流密度,各因素對(duì)產(chǎn)物分子量的影響作用依次為單體濃度>電流密度>引發(fā)劑濃度。
　

5、　 4、FT-IR譜圖證明:用電化學(xué)方法成功制備了聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯酰胺-CO-丙烯酸,并在載體上成功接技了尿素。
　　 5、Ce4+的循環(huán)伏安分析表明:在引發(fā)劑Ce4+和電化學(xué)反應(yīng)的協(xié)同作用下,體系產(chǎn)生了多種自由基(包括活性羥基自由基、引發(fā)劑自由基、氧原子自由基等),這些自由基共同引發(fā)AM聚合形成PAM,同時(shí)在1.6V左右出現(xiàn)的氧化峰,證明引發(fā)劑Ce4+在電化學(xué)作用下循環(huán)利用,不斷產(chǎn)生引發(fā)劑自由基,不斷聚合形成PA