一種通過離子滲透材料控釋的鉀肥及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于緩釋肥料領(lǐng)域，特別涉及一種離子滲透材料控釋的鉀肥。
【背景技術(shù)】
[0002]鉀是農(nóng)作物生長所需的三大營養(yǎng)元素之一，目前我國使用的鉀肥主要為硫酸鉀、氯化鉀、磷酸二氫鉀等無機化合物肥，但這些鉀肥在施入土壤后，能夠快速溶解在土壤中，隨著灌溉水和雨水的澆灌，極易流失，造成鉀肥損失。因此施用緩釋鉀肥對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。
[0003]目前解決鉀肥緩釋，提高利用率的主要方式為包膜鉀肥和大顆粒復(fù)合肥。包膜鉀肥主要為在鉀肥表面包裹一層膜，待膜層溶解或降解后，鉀肥釋放，供作物吸收。但包膜型鉀肥前期不能提供相應(yīng)量的鉀元素，容易造成作物鉀元素缺乏癥狀，后期隨著膜層溶解或破裂，包膜鉀肥會釋放大量鉀元素，造成了鉀肥的浪費。大顆粒復(fù)合肥主要為將鉀肥與其它營養(yǎng)元素、無機填料混合造粒，制作成大顆粒復(fù)合肥，由于溶解緩慢，不能很好的滿足農(nóng)作物的生長需求。
[0004]中國專利公開號CN104262019A公開了一種包膜降解型緩釋鉀肥，該發(fā)明是將大豆油低聚物、改性淀粉和聚酯樹脂混合作為包膜材料，對鉀肥進行包膜，隨著包膜材料的緩慢降解，鉀肥釋放出來，被作物吸收。但包膜材料前期降解緩慢，不能有效的釋放鉀肥，因此不能保證釋放周期和植物生長周期同步，雖然達到使鉀肥緩慢釋放的目的，但是并不能明顯提尚鐘肥的有效利用率。
[0005]中國專利公開號CN102653484A公開了控釋鉀肥及其制備方法，該控釋鉀肥是將腐殖酸及膨潤土摻混物包裹在顆粒硫酸鉀或氯化鉀表面制得，該發(fā)明所得包膜鉀肥前期具有緩慢釋放特性，但后期膜層破裂后鉀肥的釋放難以控制，易造成鉀肥的快速釋放和流失。
[0006]中國專利公開號CN102942414A公開了煙草專用緩釋鉀肥及其制備方法，它是以傳統(tǒng)鉀肥為緩釋肥中心，以無機膜材料和有機材料復(fù)配為包膜材料包裹成微囊緩釋鉀肥，隨著膜材料的破裂和降解釋放鉀素。但包膜材料的降解速率與作物生長所需鉀素的營養(yǎng)周期不同，因此不能滿足農(nóng)作物生長的需肥規(guī)律，不能明顯提高肥效。
[0007]根據(jù)上述，我國目前的緩釋鉀肥以包膜緩釋鉀肥為主。普通包膜鉀肥不能根據(jù)作物對鉀肥的需求做出供應(yīng)，其肥效前期釋放速率慢，達不到作物對營養(yǎng)的需求，后期膜層隨著時間溶解或降解后，鉀肥就大量釋放出來，作物如果不能短時間吸收容易引起鉀肥流失，降低鉀肥的利用率。因此，現(xiàn)有緩釋鉀肥只滿足了緩慢釋放的要求，難以達到控釋，無法滿足農(nóng)作物在需要鉀肥時緩慢釋放鉀元素的控釋效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對現(xiàn)有緩釋鉀肥無法根據(jù)農(nóng)作物生長需求控釋鉀從而造成鉀易流失、農(nóng)作物吸收率低的不足與缺陷，提出了一種通過離子滲透材料控釋的鉀肥，其特征是由離子滲透材料包覆水溶性鉀肥組成。其中離子滲透材料是由醋酸纖維素、苯乙烯磺酸鈉和活化劑在引發(fā)劑的作用下聚合而成，當土壤體系中的鉀離子濃度較低時，包覆在離子滲透材料中的鉀離子就會滲透擴散到土壤中，補充土壤中的鉀離子;當土壤中的鉀離子濃度較高時，包覆在離子滲透材料中的鉀離子不會擴散，保存在離子滲透材料中，從而達到控釋的效果，最大程度增加農(nóng)作物對鉀的高吸收，減少鉀的流失。
[0009]進一步，本發(fā)明提供了一種通過離子滲透材料控釋的鉀肥的制備方法。
[0010]本發(fā)明一種通過離子滲透材料控釋的鉀肥，是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種通過離子滲透材料控釋的鉀肥，其特征在于是由離子滲透材料包覆水溶性鉀肥組成，其中鉀肥的重量分數(shù)為80?90份，離子滲透材料的重量份為1?20份。
[0011]上述所述的離子滲透材料是由醋酸纖維素、苯乙烯磺酸鈉和活化劑在引發(fā)劑的作用下聚合而成，其中醋酸纖維素、苯乙烯磺酸鈉、活化劑和引發(fā)劑的質(zhì)量比為3?5:1:0.1?0.3:0.05?0.I ο
[0012]上述所述的醋酸纖維素酯化度為180?190，乙?；繛?0%?32%，是一種多孔膜材料，能溶于水，具有較高的選擇性，與苯乙烯磺酸鈉發(fā)生聚合反應(yīng)，得到酸性縮合物，使包覆在鉀肥表面的離子滲透膜帶負電，促進了鉀陽離子在離子滲透膜中的滲透和擴散。
[0013]上述所述的活化劑為硝酸鋅、硝酸鎂、硝酸鈣中的至少一種。
[0014]上述所述的引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、亞硫酸氫鈉中的至少一種上述所述的鉀肥為硫酸鉀、氯化鉀、硝酸鉀、磷酸二氫鉀中的至少一種。
[0015]一種通過離子滲透材料控釋的鉀肥，其特征是具體制備方法包括以下步驟:
(1)將醋酸纖維素、苯乙烯磺酸鈉、活化劑和引發(fā)劑按質(zhì)量比為3~5:1:0.1-0.3:0.05-
0.1加入到反應(yīng)釜中，加入適量的水使混合物剛好溶解，通入氮氣，將反應(yīng)釜中的氧氣排除，利用等離子體對其進行照射3~5min，然后在100?120°C的條件下反應(yīng)2?3h，形成離子滲透膜材料，冷卻待用；
(2)將80?90重量份的水溶性鉀肥送入圓盤造粒機中進行造粒，平均粒徑為2?3mm;
(3)將步驟(2)得到的粒狀鉀肥送入轉(zhuǎn)鼓機中，設(shè)置溫度60°C，利用流體均質(zhì)機將步驟
(I)得到離子滲透膜材料10?20重量份噴涂到鉀肥顆粒表面，同時鼓吹80°C的熱風(fēng)對肥料顆粒進行干燥，然后冷卻至室溫、分篩、包裝后入庫。
[0016]上述步驟(I)中所述等離子體照射中所使用的等離子體反應(yīng)器，所用氣體為氮氣，等離子體反應(yīng)器的輸入功率為3000W?6000W，照射溫度為20°030°C。
[0017]本發(fā)明一種通過離子滲透材料控釋的鉀肥，在顆粒鉀肥表面包覆一層離子滲透材料，離子滲透材料是由醋酸纖維素、苯乙烯磺酸鈉和活化劑載引發(fā)劑的作用下聚合而成，由于表面含有大量的羧基官能團，包覆在鉀肥表面的離子滲透膜帶負電，促進了鉀陽離子在離子滲透膜中的滲透和擴散。由于農(nóng)作物在缺鉀后的不同時間內(nèi)，土壤中的鉀離子濃度會降低，離子滲透材料中包覆的鉀離子濃度較高，根據(jù)離子滲透擴散原理，鉀離子就從高濃度鉀肥中通過離子滲透材料滲透擴散到土壤中，增加土壤中鉀養(yǎng)分的含量，到達動態(tài)平衡。此時的鉀養(yǎng)分釋放不同于傳統(tǒng)包膜緩釋鉀肥，而是土壤中鉀離子濃度的減少而緩慢釋放，以適應(yīng)農(nóng)作物吸收，可防止鉀肥流失。因此，土壤中鉀離子的濃度含量直接反應(yīng)農(nóng)作物對鉀的需求信號，使得鉀釋放周期和農(nóng)作物缺鉀周期同步。本發(fā)明通過離子滲透性材料控釋的鉀肥既具有不同階段的控釋性，同時具有緩釋性，最大程度的保證了農(nóng)作物對鉀的吸收，提高了鉀的有效利用率。本發(fā)明一種通過離子滲透材料控釋的鉀肥及其制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比其突出特點和有益效果在于:
1、本發(fā)明一種通過離子滲透材料控釋的鉀肥，通過包覆在鉀肥的離子滲透材料對鉀離子的滲透擴散原理而控制鉀肥釋放量，使鉀肥釋放和農(nóng)作物需求周期準確同步，從而達到控釋的目的，明顯提高鉀肥的有效利用率；
2、本發(fā)明一種通過離子滲透材料控釋的鉀肥，離子滲透材料由醋酸纖維素、苯乙烯磺酸鈉和活化劑在引發(fā)劑的作用下聚合而成，鉀肥的釋放是通過土壤中鉀離子的濃度含量變化緩慢