凹凸棒石在農業(yè)及環境(jìng)領域中的應用

  凹凸棒石(shí)具有非常(cháng)獨(dú)特的晶(jīng)體結構和可調控的表麵電荷,是非常理想的廉價吸附劑、懸浮劑、增稠劑、觸變劑、幹燥劑和納米-微納米材料。
 
  1、土壤(rǎng)改良(liáng)劑
  凹凸棒(bàng)石黏土常被(bèi)譽為“千土(tǔ)之土(tǔ)”,富含植物生(shēng)長發育所需的Na、Ca、Fe、Al等各種中微量元素,這些(xiē)來自凹凸棒石的中微量元素(sù)能(néng)夠很好地彌(mí)補土壤(rǎng)自身的養分短板,有效提升農作物品質和產量。而其具備的獨特棒狀晶體結構,能夠擾亂高(gāo)度聚(jù)集的土壤結構,有效改善因水肥(féi)管理(lǐ)不善等因素導致的土壤板結問題。
  凹(āo)凸棒石較大的內外比表(biǎo)麵積和豐富的內部(bù)納(nà)米孔道在保證良(liáng)好的保(bǎo)水保肥性,甚至提供部分酸堿緩衝性能的(de)同時,也能夠吸附土壤中各種不利於(yú)植物生長發育的化(huà)學物質(如(rú)重金(jīn)屬等),抑製有(yǒu)害(hài)微生物(wù)活動,降低植物的生長發育阻(zǔ)力。凹凸棒石吸附或者(zhě)接枝聚(jù)合一些高分子材料後,能夠(gòu)自組裝形(xíng)成三維微納網格結構,與高分子材料自身的(de)分子互穿網格共同作用下,可大幅度提升高分子材料的吸附和滯留能力,是(shì)非常理想的土壤改良(liáng)劑(jì)。
  
  2、土壤保水材料
  凹凸棒石自身帶有一(yī)定的結構水和吸附水,而其(qí)優異的吸附性能和豐富(fù)的納米孔道使得凹凸棒石能夠(gòu)吸收自身質(zhì)量幾百(bǎi)乃至幾千倍的水分,常常能達到(dào)數百倍的溶(róng)脹倍率。而凹凸棒石晶體結構中較多的羥(qiǎng)基基團也使得凹凸棒石親水性能很高。這(zhè)些(xiē)吸收的水分會隨著土壤水分的減少而逐漸釋放出來,在一些極端情況下,凹凸棒石也可以釋放自身的孔道吸附水來保持土壤的水含量。作為優秀的保水劑材料,凹凸棒石(shí)不僅可以充分吸收灌溉水和自然降水,減少水分滲漏和流失,提高水分利用率,還可以促進土壤團聚體的形成,改善土(tǔ)壤孔(kǒng)隙(xì)結構,提高土壤持水能(néng)力,提高肥料、農藥的有(yǒu)效利用率。因此,凹凸棒石在土壤保水劑(jì)領域具有廣闊的應用前景。
  
  3、緩釋、控失肥料(農藥)
  目(mù)前,農(nóng)業領域(yù)的研究已由如何“增量”轉變為如何“提質”,而使(shǐ)用緩(huǎn)釋或控失的肥料、農(nóng)藥,是解決這一問題的重要途徑之一。凹(āo)凸棒石具有獨特的(de)理(lǐ)化(huà)性質和強大的吸附性能,又富含植物所需的(de)多種中微量元(yuán)素(sù),用其製備的緩釋肥料具有S型的養分(fèn)釋放曲線(xiàn),這很好地貼合(hé)了作物整個生育期的養分需求(qiú)特性。同時由於凹凸棒石對土壤養(yǎng)分的長期吸(xī)附和對(duì)養分流失的阻滯,使得凹凸棒石緩釋肥料(liào)在(zài)下茬作(zuò)物(wù)上表現出明顯的增產現象。因此,凹凸棒石(shí)是生產緩釋、控失肥料(農藥)的理想吸附載體(tǐ)和控失手段。
  
  4、農藥懸(xuán)浮劑
  目前,我(wǒ)國主要(yào)生產使用的農(nóng)藥劑型有乳油、可濕性粉劑、懸浮劑等。其中乳油具有很強的揮發性(xìng),且含有大量二甲苯等對人類和自然環境有巨大危害的苯(běn)類溶(róng)劑;可濕性粉劑在加工製造及使用過程中,產生的粉塵對生產者和使用(yòng)者都會造成傷害;懸浮劑是一種較為理想(xiǎng)的劑型。懸浮劑是指能影響周圍的水和其他顆粒,使它們不致迅速下沉,從而保持膠體的濃度和(hé)懸浮狀態的物質。
  懸浮劑一般要求由有較高(gāo)分散度、較大(dà)表(biǎo)麵積、較強吸附力的物質製成,而(ér)凹凸棒石黏土正是符合懸浮劑製造要求的優質原料。同時凹凸棒(bàng)石的納米孔隙通道又能為農藥提供一定的緩(huǎn)釋能力。
  
  5、飼料添加劑
  研(yán)究凹凸棒石在改善動物機體機能、提高免疫力、減少重金屬(shǔ)富集等方麵的作用,對新型養殖業的發展具有(yǒu)積極(jí)意義(yì)。
  凹凸棒石在飼料中主要發揮以下作用:
  (1)凹凸棒石富含生物生長必需的鐵、硒、鈣、鎂等(děng)中微量元素,飼料中添加凹凸棒石可促(cù)進動物攝食營養平衡;
  (2)凹(āo)凸棒石的吸附能力可使(shǐ)飼料中的營養長期存在(zài)於動物腸道中(zhōng),有效提高飼料利用率和動物營養吸收效率;
  (3)凹(āo)凸棒石可(kě)以調節動物(wù)腸胃內(nèi)的氨含量,在氨濃度高時進行氨吸收防止動物氨中毒,在氨含量低(dī)時長期釋放氨,供給動物合成氨基酸與(yǔ)蛋白質(zhì),提高動物總氨基酸利用率;
  (4)凹凸棒石還可吸附動物體內的有毒元(yuán)素和代(dài)謝(xiè)產物,從而達到防病防毒、增強動物免疫能力的效果。
  
  6、土壤汙染修複
  凹凸棒石較強的(de)吸附性能和大量內部孔道不僅(jǐn)可以容納土壤養分,也可以吸附導致土壤汙(wū)染的汙(wū)染物分子(zǐ),使(shǐ)其失去活性從而修複汙染(rǎn)土壤。大量研究表明,凹凸棒石通過離子交換吸附、離子絡合、靜電吸附、納(nà)米孔道固定、形成氫氧化物微沉澱等方式吸附重金屬,吸附過程中也經常存在多種方(fāng)式共同作用。
  
  7、水汙染修複
  凹凸棒石具有良好的吸(xī)附性、高孔隙率、大比表麵積,以及表麵上的活性位點和優異的陽離子交換性能,能(néng)夠吸附去除包括Pb、Ni、Cr、Cu、As、N、P在(zài)內的大部分汙染元素,且固態的凹凸棒石在使用後非常易於固液分離,在修(xiū)複水體汙染方麵具有極大的應用前景。

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