膨润土对脲酶抑制剂NBPT的控释性能研究

1、膨润土对脲酶抑制剂NBPT的控释性能研究1引言正丁基硫代磷酰三胺（NBPT）是一种常见的脲酶抑制剂，对土壤脲酶有很强的抑制作用【1】。NBPT通过竞争性抑制的方式，利用其分子中的另一个氨基化合物可与氨基甲酸桥中的氧原子形成H-O桥，从而形成三齿配位体，减少尿素与脲酶的接触机率【2】。在实际农业生产中常与尿素混合施用到土壤中，延缓尿素的作用时间【3】。而土壤中的膨润土，因其良好的膨胀性、分散性和阳离子可交换性成为了良好的吸附材料，广泛应用于工业废水中重金属、有机污染物及染料脱除等领域。考虑到土壤中的膨润土可能对NBPT有一定的吸附作用，本文就膨润土对脲酶抑制剂NBPT的控释性能进行了研究。2实验

2、部分2.1试剂与仪器试剂与仪器钙基膨润土，由南海非金属材料有限公司提供，含蒙脱石95%；正丁基硫代磷酰三胺，纯度97%；DHG 9070A电热恒温鼓风干燥箱；TW100高速万能粉碎机；JJ500型精密电子天平；HH-2数显恒温水浴锅；100目国家标准不锈钢检验筛；QYC-2102大型空气摇床；TDL-5离心机；V-5800可见分光光度计。2.2吸附实验吸附实验在250 mL锥形瓶中准确加入5.0 g钙基膨润土（100目以下），然后分别加入50 mL不同浓度的NBPT溶液，摇晃均匀后放入经预热或预冷的大型空气摇床中。在不同温度，转速为180 r/min的条件下，振荡2 h后取出，抽滤，得到的滤液

3、即为待测液。每一个温度下的同一浓度处理做三个平行样，均以5.0 g钙基膨润土加入50 mL蒸馏水的相同条件处理作为空白对照。其中0.11.0 g/L的待测液取样量为2 mL，1.52.0 g/L的待测液取样量为1 mL。然后将已吸取的适量水样中NBPT浓度进行测定。2.3NBPT吸附量的测试NBPT吸附量的测试将每次读出的浓度值乘以相应的倍数，0.11.0 g/L的倍数为12.5，1.52.0 g/L的倍数为25，即为样液的浓度值Ci，按下式计算NBPT吸附量Qs。Qs=（C0-Ci）x50式中：Qs为膨润土对NBPT吸附量，mg；C0为吸附前溶液的浓度，g/L；Ci为吸附后溶液的浓度，g/L

4、；50为加入的吸附溶液的体积， mL。2.4NBPT吸附率的测试NBPT吸附率的测试将每次读出的浓度值乘以相应的倍数，0.11.0 g/L的倍数为12.5，1.52.0 g/L的倍数为25，即为样液的浓度值Ci，按下式计算NBPT吸附率。R=C0-CiC0x100式中：R为膨润土对NBPT吸附率，%；C0为吸附前溶液的浓度，g/L；Ci为吸附后溶液的浓度，g/L。2.5NBPT吸附容量的测试NBPT吸附容量的测试单位质量吸附剂对溶质的吸附量即为吸附容量qe，按下式计算NBPT吸附容量。qe=QsM式中：qe为吸附容量，mg/g；Qs为膨润土对NBPT吸附量，mg；M为膨润土的用量，g。2.6绘

5、制标准曲线绘制标准曲线配制含NBPT0.00、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06和0.07 g/L溶液，在波长为697.5 nm下，用V-5800可见分光光度计测定这一系列溶液的吸光度，绘制标准曲线见图1。根据试液吸光度用标准曲线求出NBPT含量。3结果与讨论（1）固液比对膨润土吸附性能的影响将不同用量的膨润土，加入到装有50 mLNBPT溶液（1.0 g/L）的250 mL锥形瓶中。置于恒温振荡器中，在30 、180 rpm条件下振荡吸附2h。投加量对NBPT吸附量的影响见图2。由实验表明，对NBPT的吸附量随着固液比的增加先增加后趋向平稳，而固液比为50 g/L、7

6、0 g/L、100 g/L、120 g/L、150 g/L、180 g/L和200 g/L对应的膨润土吸附容量qe分别为8.34 mg/g、6.37 mg/g、4.60 mg/g、4.08 mg/g、3.42 mg/g、2.88 mg/g和2.62 mg/g。当固液比大时，由于膨润土无法与待吸附溶液有充分的接触，尽管有充足的振荡时间，但是仍存有部分膨润土未被润湿，未能参与吸附过程。而低固液比时，膨润土能够充分分散在溶液中，并很好地发挥其吸附性能。由于后续实验中需要对更高初始浓度的NBPT溶液进行吸附实验，因此选择5.0 g的膨润土用量较为合适。（2）初始浓度对膨润土吸附性能的影响将5.0 g膨

7、润土，加入到装有50 mL不同初始浓度NBPT溶液的250 mL锥形瓶中。置于恒温振荡器中，在30 、180 r/min条件下振荡吸附2 h。初始浓度对NBPT吸附量的影响见图3。由于NBPT在25 下的溶解度仅有4 g/L，因此实验中未对初始浓度大于2 g/L的NBPT溶液进行测定。实验结果表明，在30 下，膨润土在NBPT溶液中吸附2 h后，随着初始浓度的增高，吸附量增大。且当初始浓度为1.0 g/L，吸附率达到最大，为32.91%。（3）膨润土对NBPT的吸附动力学将5.0 g膨润土，分别加入到装有50 mL NBPT溶液（1.0 g/L）的250 mL锥形瓶中。置于恒温振荡器中，在30

8、 、180 r/min条件下振荡吸附。膨润土对NBPT的吸附动力学如图4所示。在开始的45 min内出现吸附容量降低的现象，可能是因为吸附反应在开始阶段，膨润土与溶液接触不充分所致。随着时间的推移吸附容量不断增大，在105 min时达到2.95 mg/g。4结语在30 下，固液比为50 g/L时，膨润土对NBPT的吸附容量可达8.34 mg/g；膨润土在NBPT溶液中吸附2 h后，随着初始浓度的增高，吸附量增大。且当初始浓度为1.0 g/L，吸附率达到最大，为32.91 %。而随着时间的推移，膨润土对NBPT的吸附容量不断增大，在105 min时达到2.95 mg/g。总体上看，膨润土对NBP

9、T有一定的吸附性能。NBPT是本身不易溶于水的有机物，经膨润土吸附后，利用膨润土在水中的分散性，将可能使其更均匀地分散到土壤，充分地与脲酶结合，发挥其抑制脲酶的性能。在未来的研究中，可以进一步探讨膨润土对其它脲酶抑制剂如硼酸、氢醌、醋酸棉酚等的吸附释放机理，并将吸附后的膨润土作为一种复合材料投入施用，既可延缓脲酶抑制剂的作用时间，又可减少其施用间隔，是节约能源的一个有效途径。同时，我国膨润土储量大，而应用领域有待扩展，膨润土与脲酶抑制剂的结合使用将为膨润土的应用研究提供新的方向。参考文献：【1】Vlekp L G， Stumpe J M， Byrnes B H. Urease activity and inhibition in flooded soil systems .Fertilizer Research ， 1980，1（ 3） ： 1