向 阳，苗 睿，刘亚青，赵贵哲

    (中北大学材料科学与工程学院 / 纳米功能复合材料山西省重点实验室，山西太原 030051)

    缓控释肥料由于具有养分利用率高、增产效果明显等优势，已经成为近年来新型肥料领域的研究热点[1–3]，脲甲醛缓释氮肥是最早研发成功并实现商业化的缓释肥料，其缓释原理是在微生物的作用下，缓慢降解并逐步释放氮素养分[4]。此外，施用脲甲醛肥还可以促进土壤团粒结构形成，改善土壤通透性，增加作物根系穿透力，已成为受欢迎的缓释肥料品种[5–6]。目前脲甲醛缓释肥的生产工艺有稀溶液法和浓溶液法两种。稀溶液法是尿素和甲醛以稀溶液形式反应，生成脲甲醛悬浮液，经固液分离，干燥、粉碎制成产品，母液循环使用。该法生产成本较高，不利于推广应用。浓溶液法是尿素和甲醛以浓溶液反应，反应产物不经固液分离而直接加入催化剂固化为产品，但该法得到的脲甲醛与设备间具有很高的粘连性，阻碍了反应装置的自动出料，因此难于实现连续化生产[7]。为解决上述问题，脲甲醛缓释肥的生产厂家大多采用喷浆造粒工艺，将脲甲醛预聚体浆料喷淋到其他氮磷肥表面制备脲甲醛包膜的复合肥[8]。但该工艺中液体脲甲醛预聚体在接触氮磷肥的短时间内，氮磷小分子会较快地溶解在液体脲甲醛中，使得脲甲醛的固化难度加大，同时形成的包膜空隙变大，膜内养分易溶出[9]。

    多聚甲醛是甲醛溶液经脱水缩聚后的产物，一般是粉末状或颗粒状固体，便于储存和运输，是甲醛的良好替代品[10]。目前，国内外已有部分学者尝试用多聚甲醛与尿素反应制备脲甲醛缓释肥，由于需要在反应体系中额外加入水介质实现多聚甲醛转变为甲醛中间体的解聚反应[7,11]，并未彻底解决脲甲醛缓释肥生产过程中存在的问题。由于气固相反应不需要使用溶剂将反应原料溶解均匀，可以直接在反应原料相界面间进行反应，具有产物易于分离，易于实现连续生产的优点[12]。因此，在本研究中，我们仅使用少量多聚甲醛和尿素基体在高温下进行气固相缩聚反应制备脲甲醛缓释肥的简易策略，其核心工艺是利用反应生成的氨水副产物和高温的协同作用催化多聚甲醛解聚成甲醛。这种方法制备得到的脲甲醛缓释肥含水率很低，后续干燥能耗很低，适宜工业连续化生产。另外，该工艺条件下，原料多聚甲醛在较低加入量情况下能实现最终产品优异的缓释性能，提高了脲甲醛缓释肥的氮含量，进而减少了肥料的施入量。

    1 材料与方法

    1.1 原料与试剂

    多聚甲醛粉末，含水率1.5%，购自上海麦克林生化科技有限公司；甲醛溶液，购自天津市大茂化学试剂厂；氢氧化钾，购自无锡市晶科化工有限公司；盐酸 ......