摘要:
【目的】利用葡萄糖對尿素改性可延緩尿素水解,提高尿素氮肥利用率。從葡萄糖與尿素的反應(yīng)特征、產(chǎn)物結(jié)構(gòu)方面,研究其作用機(jī)理及葡萄糖添加量對尿素分解的影響。【方法】將葡萄糖按10%的比例加入到熔融尿素中獲得葡萄糖改性尿素,利用傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、X射線光電子能譜(XPS)和液相色譜–質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MS)分析葡萄糖改性尿素的化學(xué)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成和相對分子質(zhì)量。將葡萄糖按照0.2%、0.5%和1.0%的比例添加到熔融尿素中制備出3種比例的葡萄糖改性尿素,在3個樣品分別加入脲酶溶液(1 U/mg),于(25±2)°C恒溫箱中培養(yǎng)30 min后,用比色法測定剩余尿素的含量,計算尿素的分解率。【結(jié)果】1)葡萄糖與尿素反應(yīng)后,FTIR位于1599 cm-1處伯酰胺NH2變角振動消失,3441 cm-1處伯胺NH2反對稱伸縮振動強(qiáng)度減弱,推測葡萄糖與尿素胺基發(fā)生反應(yīng),XPS C 1s和N 1s圖譜分別出現(xiàn)未知形態(tài)的碳結(jié)構(gòu)(―CX)和氮結(jié)構(gòu)(―NX),醛基碳(―CHO)消失,O 1s圖譜發(fā)現(xiàn)醛基的C=O化學(xué)鍵發(fā)生斷裂,證明葡萄糖的醛基與尿素的胺基反應(yīng)生成了新的產(chǎn)物。依據(jù)LC-MS分析,葡萄糖中的醛基與尿素的胺基發(fā)生親核加成反應(yīng),生成了含有C=N結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。2)與普通尿素的分解率(20.16%)相比,添加0.2%、0.5%和1.0%比例的葡萄糖改性尿素的轉(zhuǎn)化率分別為15.5%、3.3%、11.0%,其中葡萄糖添加比例為0.5%的改性尿素處理降幅高達(dá)16.9個百分點?!窘Y(jié)論】尿素熔融條件下加入葡萄糖,葡萄糖的C=O化學(xué)鍵斷裂,碳原子與尿素中的氮原子結(jié)合形成C=N鍵。C=N鍵結(jié)構(gòu)的存在延緩了尿素的水解,進(jìn)而顯著降低了脲酶對其分解率。葡萄糖添加量對葡萄糖改性尿素的分解率影響顯著,以葡萄糖添加比例為0.5%的處理效果最佳。