我國農(nóng)業(yè)肥料需求量巨大，但化肥利用率較低，氮為30％~35％，鉀為30％~35％，磷為10％~20％…。緩／控釋肥料能夠減緩(控制)養(yǎng)分釋放，顯著提高肥料利用率，減少對(duì)環(huán)境的污染。緩／控釋肥料使用膨潤(rùn)土、硅藻土等非金屬礦粉和高分子材料作為包裹劑較多以天然沸石為包裹劑的較少。沸石具有良好的吸附性能和陽離子交換性能，采用沸石作為肥料的載體及控釋材料調(diào)理劑，可控制肥料中養(yǎng)分的釋放，提高肥料利用率。本實(shí)驗(yàn)用木蘭圍場(chǎng)地區(qū)天然礦物沸石作為包裹劑，以正硅酸乙酯為粘結(jié)保護(hù)層制備氮、磷、鉀控釋肥料，并用紅外光譜分析沸石和肥料間的相互作用。

1、實(shí)驗(yàn)部分

1.1原料、試劑及儀器設(shè)備天然沸石取自信陽上天梯非金屬礦，研磨成粉末(．074mil1)，其化學(xué)組成)為：SiO2，70．45；AI203，13．16；Fe203，1．02；FeO，0．09；Na2O，1．26；CaO，1．67；MgO，1．05；K2O，2．21；TiO2，0．08；MnO，0．03；燒失量，8．15。四氯化碳，優(yōu)級(jí)純；正硅酸乙酯、乙醇、磷酸鈣、硝酸鉀、尿素，皆為分析純。PE一680型紅外光譜儀，美國珀金埃爾默公司；D8／Advance型x一射線衍射儀，德國布魯克公司；THZ-82型恒溫振蕩器，江蘇太倉醫(yī)療器械廠。

1.2沸石控釋磷、氮、鉀肥的制備分別稱取3g天然沸石，倒入盛有75mL去離子水、四氯化碳、95％乙醇的具塞錐形瓶中，在振蕩器中振蕩5h，分別稱取10g磷酸鈣、尿素、硝酸鉀倒入混合液中攪拌5h，再加入15mL正硅酸乙酯繼續(xù)攪拌5h。抽濾，固體置于烘

箱中干燥，研碎待用。樣品編號(hào)分別為P301、N301、K301。不添加正硅酸乙酯重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到樣品編號(hào)分別為P3012、N3012、K3012。

1.3沸石控釋肥性能測(cè)試在保持分液漏斗中去離子水位基本一致的前提下，緩慢旋轉(zhuǎn)活塞至1滴／20S的速率使去離子水滴下。稱取0．5g緩控釋肥樣品，倒入事先貼好定量濾紙的漏斗中，開始進(jìn)行滴淋。設(shè)定滴淋時(shí)間段，將剩余樣品連同濾紙進(jìn)行干燥，稱量后減去濾紙的質(zhì)量即為剩余樣品質(zhì)量，計(jì)算樣品淋失率；在相同條件下，用肥料樣品做上述滴淋實(shí)驗(yàn)。

1.4表征與性能測(cè)試XRD測(cè)試，管電流40mA，管電壓45kV，Cu陽極，CuKa輻射，為0．15404am，掃描速度0．1(。)／s。紅外吸收光譜測(cè)定：將試樣粉末用溴化鉀壓片，在4000~400cm范圍內(nèi)攝譜。

2、沸石對(duì)肥料的控釋作用

2.3.1沸石對(duì)磷肥的控釋作用：不同磷肥樣品的淋失率隨時(shí)間變化，見圖5。

由圖5可看出，隨著淋失時(shí)間延長(zhǎng)，磷肥樣品淋失率都逐漸增大，經(jīng)正硅酸乙酯粘結(jié)后的樣品肥料淋失率最大。用沸石處理過的肥料淋失率整體大于純磷肥，即控釋磷肥的釋放速率明顯加快，說明沸石對(duì)磷肥有一定促釋效果。

磷酸鈣是一種難溶性肥料，肥料釋放速率較慢，直接施于土壤很不經(jīng)濟(jì)。沸石特殊的架狀多孔結(jié)構(gòu)使其具有很強(qiáng)的吸附性和陽離子交換性能，容易吸附周圍環(huán)境中的陽離子進(jìn)入孔道內(nèi)，磷酸鈣平衡式為Ca3(POD2：-3Ca2~2PO／，不斷向解離方向進(jìn)行，使磷酸鈣溶解度增大，達(dá)到了對(duì)磷肥的促釋作用。由于正硅酸乙酯的粘結(jié)作用，被吸附的Ca2更不容易從沸石孔道解吸，上述解離平衡式的解離度增大，因此P301促釋效果更好。

2.3.2沸石對(duì)氮肥的控釋作用：氮肥淋失率隨淋失時(shí)間變化見圖6。

從圖6可看出，純尿素樣品12min已淋失完全，加入沸石的樣品淋失率明顯降低，表明沸石包裹對(duì)

氮肥達(dá)到了良好的緩釋效果。在相同滴淋時(shí)間下，N301淋失率低于N3012，說明添加正硅酸乙酯粘結(jié)保護(hù)層后，對(duì)氮肥緩釋效果明顯提高。在對(duì)尿素進(jìn)行包裹時(shí)，由于尿素不溶于四氯化碳，尺寸合適的尿素晶體顆粒被吸附到沸石孔道內(nèi)，再加上沸石對(duì)尿素的

包裹，外部離子不易進(jìn)入包裹層與尿素進(jìn)行交換，從而使淋失率明顯降低。加入正硅酸乙酯后，正硅酸乙酯水解生成的二氧化硅將沸石各孔道兩端相連接，使得尿素與外界隔絕較好，不容易流失，緩釋效果明顯提高。

2.3.3沸石對(duì)鉀肥的控釋作用：鉀肥淋失率隨淋失時(shí)間變化，見圖7。

由圖7可知，純硝酸鉀18rnin時(shí)淋失率已達(dá)到99．66％，添加沸石的鉀肥淋失率明顯低于純鉀肥，說明沸石包裹對(duì)鉀肥具有一定控釋作用。添加正硅酸乙酯的鉀肥控釋效果明顯優(yōu)于未加正硅酸乙酯。

3、結(jié)論

以天然沸石作包裹劑，正硅酸乙酯為粘結(jié)保護(hù)層分別制備出磷、氮、鉀控釋肥。天然沸石對(duì)肥料的包裹過程只是改善肥料的物理特性，未破壞肥料的有效成分。沸石控釋磷肥有一定促釋效果，使磷肥釋放速率加快。沸石控釋氮肥及鉀肥有較好緩釋效果，肥料釋放速率明顯減慢，用正硅酸乙酯粘結(jié)的控釋肥，其控釋效果更好。