羟甲基交联碱木质素锰肥的锰离子缓释动力学研究

为改善中国北方土壤缺锰的问题，该文以麦草碱木质素为原料制备了羟甲基碱木质素（HMAL）；以物理混合的方式添加硫酸锰，以甲醛、尿素作为交联剂使HMAL发生缩合交联制备了羟甲基交联碱木质素锰肥（CHMAL-Mn）。CHMAL-Mn肥产率为93.7%，CHMAL-Mn肥的锰离子的饱和负载量为48 mg/g；其红外光谱表明甲醛成功交联羟甲基碱木质。以7种常见动力学和概率分布的数学模型对CHMAL-Mn肥的锰离子累积释放率的动力学试验数据的进行拟合，以R2、均方误差(e)、精确因子(Af)和偏差因子(Bf)的算数平均值比较模型拟合有效性。结果表明：对CHMAL-Mn肥的锰离子累积释放率的动力学试验数据拟合性最好的模型是Ritger-Peppa模型，其R2、e、Af和Bf的平均值分别为0.9443、0.0083、0.0223和0.0003。当CHMAL-Mn肥的锰负载量为12 mg/g时，拟合模型的缓释指数n<0.45，锰离子缓释行为以Fick扩散为主。当CHMAL-Mn肥的锰负载量大于24 mg/g时，拟合模型的缓释指数0.45≤n≤0.89，缓释机理为非Fick扩散与骨架溶蚀协同作用。当CHMAL-Mn肥的锰负载量达到饱和值48 mg/g时，拟合模型的缓释指数n为0.811，该模型预测CHMAL-Mn肥对锰离子累积缓释率的极大值为79.28%，预测缓释时间为95.92 h；模型拟合准确率为96.57%。该研究为可大幅提高碱木质对肥料锰肥的负载量，为碱木质素的综合利用和促进碱木质素在现代农业可降解缓/控释载体领域的应用提供了参考。

Kinetics of manganese ions release from cross-linked hydroxymethyls alkali lignin manganese fertilizers