镁改性硅藻土对苦参碱的吸附释放性能研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2022-0757

摘要/Abstract

摘要：

化学农药的过度使用造成了严重的环境问题，使用植物源农药是防治害虫、降低农残的新方法，但其作用时效短、易降解等特点限制了其广泛应用。氧化镁改性硅藻土（MD）作为药物载体，可以与植物源农药苦参碱形成配合物，并使其附着在MD的表面。通过比表面积分析仪、扫描电子显微镜和能谱仪对氧化镁改性硅藻土进行表征，并对其制备工艺、吸附机理和缓释性能等进行了探讨。结果表明，经氧化镁改性的硅藻土具有更多的吸附位点，相较于硅藻土原土，氧化镁改性硅藻土对苦参碱的吸附量提升了130%。吸附动力学和热力学研究表明，氧化镁改性硅藻土对苦参碱的吸附更符合Freundlich吸附模型和准二级动力学模型，吸附为多分子层吸附的化学吸热过程。释放动力学研究表明，释放过程主要由Fick扩散控制，相较于市售脂质体和蛋白微囊的苦参碱，释放时间由4 h延长至180 h。该实验探讨了硅藻土基植物源缓释农药的制备工艺及其缓释性能，为田间实际用药提供理论参考。

关键词: 苦参碱, 硅藻土, 吸附, 缓释性能, 动力学

Abstract:

The overuse of chemical pesticides has caused serious environmental problems. Using plant source pesticides is a new way to control pests and reduce agricultural residues.However，the short effect and easy degradation limit its wide application.The magnesium oxide modified diatomite（MD） was used as a drug carrier，which could form a complex with the plant derived pesticide matrine and make it adhere to the surface of MD.Magnesium oxide modified diatomite was characterized by specific surface area analyzer，scanning electron microscope and energy spectrum，and the preparation process，adsorption mechanism and slow release properties were discussed.The study showed that the magnesium oxide modified diatomite had more adsorption sites.Compared with the original diatomite，the adsorption capacity of the magnesium oxide modified diatcomite for matrine was increased by 130%.The adsorption kinetics and thermodynamics showed that the adsorption of matrine on magnesium oxide modified diatomite was more consistent with the Freundlich adsorption model and the quasi-second-order kinetic model.It was revealed that the adsorption was a chemical endothermic process of polymolecular adsorption.The release kinetics study indicated that the release process was mainly controlled by Fick diffusion.The release time was prolonged from 4 h to 180 h compared with that of commercially available liposomes and protein microcapsules.This study explored the preparation process and sustained-release performance of diatomite based plant-derived sustained-release pesticides，which could provide theoretical reference for actual drug use in the field.

Key words: matrine, diatomite, adsorption, sustained release performance, kinetics

中图分类号:

X384

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图/表 14

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参考文献 30

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温度/℃	∆G/（kJ∙mol^-1）	∆H/（kJ∙mol^-1）	∆S/（kJ∙mol^-1）
30	-40.439	-21.047	0.064
40	-41.039	-21.047	0.064
50	-41.719	-21.047	0.064

温度/℃	Langmuir模型			Freundlich模型
温度/℃	Q_max	K_L	R²	K_F	1/n	R²
30	35.198	0.011	0.627 5	0.937	0.826	0.963
40	25.102	0.030	0.928 3	1.233	0.648	0.991
50	28.826	0.034	0.938 4	0.689	0.661	0.988

温度/℃	准一级动力学模型			准二级动力学模型				Elovich方程模型			颗粒内扩散模型
温度/℃	Q_e	K₁	R²	Q_e	K₂	R²		α	β	R²	K	C	R²
30	0.157	0.440	0.806	0.408	2.508	0.997	0.028		0.304	0.890	0.018	0.307	0.955
40	0.039	0.277	0.871	0.385	7.669	0.999	0.010		0.384	0.864	0.006	0.349	0.940
50	0.044	0.372	0.861	0.388	8.356	0.999	0.010		0.352	0.965	0.006	0.335	0.996

pH	零级动力学模型		一级动力学模型			Ritger-Peppas模型
pH	K₀	R²	K₁	R²		n	log K₂	R²
6	0.065	0.938	-8.805	0.700	0.190		-0.920	0.919
7	0.124	0.911	-0.001	0.934	0.264		-0.964	0.995
8	0.113	0.687	-0.001	0.934	0.251		-0.985	0.973

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