【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土壤改良，具体涉及一种细沙复合尿素水凝胶珠及其制备方法和应用。
技术介绍
1、在当前全球环境问题日益严峻的背景下，诸如水土流失、灌溉用水效率低、肥料和农药土壤污染等问题对农业生产和生态系统的可持续发展造成了严重威胁，大量水和化肥等养分穿过土壤，流过植物根部进入地表水和地下水，造成浪费和污染。因此，探索出新型水凝胶材料以提高农业和生态修复领域内水资源和化肥资源的利用效率至关重要。农业使用的水溶肥更易被作物吸收，利用率更高，因此提高水凝胶对水溶性肥的锁控能力同等重要。
2、现有保水缓释水凝胶，存在制备成本高、不便实现工业化生产和无法确定实现肥料的释放周期与农作物的养分需求周期相一致、难以被生物降解的问题。
技术实现思路
1、要大范围推广应用在农业和生态修复上，需要降低成本，工业流程化生产，控制水凝胶的化肥缓释效果及使用可生物降解的新水凝胶材料，为此，本专利技术提供一种细沙复合尿素水凝胶珠及其制备方法和应用，以解决
技术介绍
中提出的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种细沙复合尿素水凝胶珠,该水凝胶珠是由羟丙基甲基纤维素或聚乙烯醇与尿素水溶液制成的网络状微观结构，包括羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶和聚乙烯醇-尿素水凝胶。
3、本专利技术提供了一种羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶珠的制备方法，包括以下步骤：
4、(2.1)配置两份质量浓度为25％的尿素水溶液；
5、(2.2)向步骤(2.1)所述的两份
6、(2.3)对步骤(2.2)得到的两组前驱混合物以200-350rpm转速搅拌时，细沙翻起后，既让细沙翻动，又保证安全，热的混合物不会飞溅，该转速既让细沙翻动，又保证安全，热的混合物不会飞溅，加入质量分数为6.8％的羟丙基甲基纤维素粉，使其充分混合发生凝胶反应，待样品完全凝胶化后，待细沙混合充分(表观上分散均匀，细沙均匀分布，细沙无沉积；制成成品后显微图、电镜图都能够观察到细沙尽可能均匀分布在水凝胶珠中)，保证以细沙为骨架的水凝胶珠支撑结构，得到两组羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶；
7、(2.4)将制备好的羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶放入模具中，制备出两组羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶珠；
8、(2.5)用细沙包裹水凝胶珠，减少水凝胶珠之间的粘连情况；
9、(2.6)将步骤(2.5)处理好的水凝胶珠放入鼓风干燥箱进行干燥，得到一定数量的易于装卸和运输的干燥羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶珠，且其中存在具有多种细沙含量的水凝胶珠。
10、优选的，所述步骤(2.4)中，使用模具得到的羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶珠的直径大小为0.5cm～1cm。
11、优选的，所述步骤(2.6)中，所述直径大小在0.8cm～1cm的羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶珠放入鼓风干燥箱中，温度设置为80℃，干燥时间为8h。
12、本专利技术提供了一种聚乙烯醇-尿素水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
13、(5.1)配置两份质量浓度为0.7％的尿素水溶液；
14、(5.2)向步骤(5.1)所述的两份尿素水溶液内分别加入质量分数为8.5％的细沙和质量分数为12％的细沙，形成前驱混合物；
15、(5.3)对步骤(5.2)得到的两组前驱混合物以500rpm-700rpm转速搅拌时，分别加入质量浓度为10％的聚乙烯醇，充分混合得到聚乙烯醇-尿素水溶液；
16、(5.4)将步骤(5.3)得到的聚乙烯醇-尿素水溶液放入鼓风干燥箱中干燥后，加入去离子水溶胀，重复干燥-溶胀操作后，得到聚乙烯醇-尿素水凝胶材料。
17、优选的，所述步骤(5.3)中，所述的聚乙烯醇-尿素水溶液是将聚合度为1700，醇解度为88％且质量浓度为10％的聚乙烯醇加入质量浓度为0.7％的尿素水溶液中，在95℃下加热，搅拌并加热三小时后至完全溶解，得到聚乙烯醇-尿素水溶液。
18、优选的，所述步骤(5.4)中，所述鼓风干燥箱中干燥的温度为60℃-85℃，将得到的聚乙烯醇-尿素水溶液干燥至恒重。
19、本专利技术还提供了一种细沙复合尿素水凝胶珠的应用，所述羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶和聚乙烯醇-尿素水凝胶应用于农业、生态修复领域。
20、本专利技术具有如下优点：
21、1、本专利技术通过羟丙基甲基纤维素或聚乙烯醇掺杂细沙，制备成运载尿素等养分的水凝胶珠，使得水凝胶珠内部具有微观多孔结构，由此可以衍生出多种水凝胶珠，通过水凝胶珠构建独立单元体，扩大水凝胶材料与土壤接触的表面积的同时，增加水凝胶珠的内部孔隙和外部水凝胶珠的接触间隙，同时在将水凝胶珠施加于植株根部附近时，使得水凝胶珠和相邻水凝胶珠之间存在间隙，保证良好的土壤透气性，且此混合物中包括具有不同含沙量的水凝胶珠。
22、2、本专利技术在植物根系处的土壤中施加具有两种直径的水凝胶珠混合物，使得不同直径的水凝胶珠能够分布于根系的不同大小、粗细的分支之间，在适度保水的同时还利于肥料的缓释。
23、3、本专利技术水凝胶珠施用在所需植物根系附近，截留养分，实现水凝胶珠对目标植物精确释放化肥，提高化肥的利用率。
24、4、本专利技术的水凝胶珠在湿润地区缓慢释放尿素，减少水肥浪费。在干旱地区利用吸水性，提高用水效率，同时当水凝胶珠湿润时的粘性，能限制肥料、农药的扩散，减少污染。
25、5、本专利技术的水凝胶珠制备所需原料的比例和颗粒大小经实验确定，用以将制备过程流程化，提高生产效率，便于运输。
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1.一种细沙复合尿素水凝胶珠,其特征在于：该水凝胶珠是由羟丙基甲基纤维素或聚乙烯醇与尿素水溶液制成的网络状微观结构，包括羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶和聚乙烯醇-尿素水凝胶。
2.一种羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶珠的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶珠的制备方法，其特征在于：所述步骤(2.4)中，使用模具得到的羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶珠的直径大小为0.5cm～1cm。
4.根据权利要求1所述的的羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶珠的制备方法，其特征在于：所述步骤(2.6)中，所述直径大小在0.8cm～1cm的羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶珠放入鼓风干燥箱中，温度设置为80℃，干燥时间为8h。
5.一种聚乙烯醇-尿素水凝胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的聚乙烯醇-尿素水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(5.3)中，所述的聚乙烯醇-尿素水溶液是将聚合度为1700，醇解度为88％且质量浓度为10％的聚乙烯醇加入质量浓度为0.7％的尿素水溶液中
7.根据权利要求5所述的聚乙烯醇-尿素水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(5.4)中，所述鼓风干燥箱中干燥的温度为60℃-85℃，将得到的聚乙烯醇-尿素水溶液干燥至恒重。
8.一种细沙复合尿素水凝胶珠的应用，其特征在于：所述羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶和聚乙烯醇-尿素水凝胶应用于农业、生态修复领域。
...【技术特征摘要】
1.一种细沙复合尿素水凝胶珠,其特征在于：该水凝胶珠是由羟丙基甲基纤维素或聚乙烯醇与尿素水溶液制成的网络状微观结构，包括羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶和聚乙烯醇-尿素水凝胶。
2.一种羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶珠的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶珠的制备方法，其特征在于：所述步骤(2.4)中，使用模具得到的羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶珠的直径大小为0.5cm～1cm。
4.根据权利要求1所述的的羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶珠的制备方法，其特征在于：所述步骤(2.6)中，所述直径大小在0.8cm～1cm的羟丙基甲基纤维素-尿素水凝胶珠放入鼓风干燥箱中，温度设置为80℃，干燥时间为8h。
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨晶晶，朱晓璐，牛颢然，赵宏伟，崔婧雯，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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