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膨潤(rùn)土預(yù)防水體富營(yíng)養(yǎng)化的技術(shù)創(chuàng)新 水體富營(yíng)養(yǎng)化是一項(xiàng)世界性環(huán)境問(wèn)題,我國(guó)江河湖泊富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重,其中化肥、農(nóng)要隨雨水流入水體,是水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要原因。 我國(guó)是化肥、農(nóng)要的生產(chǎn)和使用大國(guó),目前化肥年產(chǎn)量3600萬(wàn)t(純養(yǎng)分),化肥施入土壤后,大部分養(yǎng)分隨降雨流失于水體(氮肥流失約65%~70%), 因此減少養(yǎng)分流失是控制水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要手段。為此,有人研究用樹(shù)脂、塑料、硫磺等薄膜包覆化肥技術(shù),控制肥料中養(yǎng)分的釋放,減少肥料在土壤中的損失, 但存在包膜工藝復(fù)雜,包膜化肥成本高等問(wèn)題(價(jià)格是一般常規(guī)肥料的2.5~8倍),難以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。國(guó)外已在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)24個(gè)領(lǐng)域100多個(gè)部門(mén)中應(yīng)用,有300多個(gè)產(chǎn)品,因而人們稱之為“萬(wàn)用之土”。 膨潤(rùn)土具有良好的粘結(jié)性、吸附性,來(lái)源廣,價(jià)格低廉,可作為包膜化肥的天然材料,能夠減少肥料的流失,控制肥料養(yǎng)分的釋放,提高肥料的利用率,起到改良土壤、促進(jìn)作物增產(chǎn)的效果。 為此,突破膨潤(rùn)土礦物包膜技術(shù)與化肥、農(nóng)要制造技術(shù)的集成,生產(chǎn)礦物復(fù)合化肥、農(nóng)要是技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)。
潤(rùn)土是以蒙脫石為主的含水黏土礦,而蒙脫石是由兩層硅氧四面體片和一層夾于其間的鋁(鎂)氧(羥基)八面體構(gòu)成的2:1型層狀硅酸鹽礦物,其結(jié)構(gòu)層間以弱的庫(kù)倫力結(jié)合。吸附的陽(yáng)離子可以和溶液中的陽(yáng)離子發(fā)生交換作用,這種作用稱為離子交換吸附。這種結(jié)構(gòu)中存在著特殊的可膨脹性層間域,使膨潤(rùn)土具有「吸水性、膨脹性、黏結(jié)性、催化性、懸浮性、無(wú)毒性、觸變性和離子交換性」等許多優(yōu)良的性能。
有機(jī)插層膨潤(rùn)土除具有天然膨潤(rùn)土的上述性能外,還因其層間距比天然膨潤(rùn)土的要大,故應(yīng)用范圍更廣、效果更理想。具有表面活性的酸性漂白土(活性白土、天然漂白土-酸性白土)能吸附有色離子。例如,由于其在有機(jī)介質(zhì)中具有良好的溶脹性、高分散性,可廣泛應(yīng)用于「涂料、鞋油、環(huán)保、油漆、石油鉆井、塑料、化妝品、鑄造、調(diào)稠劑、染色劑、高溫潤(rùn)滑脂、納米復(fù)合材料」等行業(yè),是近年來(lái)行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)方向之一。
前面提到膨潤(rùn)土具有強(qiáng)烈的水化作用,因而能夠形成更細(xì)微的片狀結(jié)構(gòu),呈膠體狀態(tài),大量吸附帶正電荷的電解質(zhì),可與帶負(fù)電荷的纖維結(jié)合,從而使膨潤(rùn)土留著在纖維上。在助留助濾的同時(shí),膨潤(rùn)土也起到了造紙?zhí)盍系淖饔谩?
另外膨潤(rùn)土具有“物美價(jià)廉”的特點(diǎn),可應(yīng)用于低定量紙的生產(chǎn),能夠獲得高加填量但不降低成紙強(qiáng)度,尤其是撕裂度。杭州某研究所應(yīng)用研究表明,改性膨潤(rùn)土可作為低白度紙和紙板的填料(膨潤(rùn)土本身白度不高),表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸附性和高度的分散性,高留著率,對(duì)成紙強(qiáng)度影響小。膨潤(rùn)土(Bentonite)-詞系根據(jù)1898年W·C奈特(Knight)對(duì)美國(guó)懷俄嘎州FortBenton附近白堊紀(jì)粘土頁(yè)巖的命名,又名“斑脫巖”或膨土巖.一般是指主要由蒙脫石組成的一種粘土巖。同時(shí),由于改性膨潤(rùn)土能吸附細(xì)小纖維和其他細(xì)小物質(zhì),降低了紙廠排放白水的濃度,能夠減小排放污水對(duì)水域造成的污染。
膨潤(rùn)土礦的目的礦物蒙脫石是一種含水的層狀鋁硅酸礦物。晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是二層硅氧四面體晶片與其間的鋁氧八面體晶片相結(jié)合形成晶層,構(gòu)成2:1型結(jié)構(gòu)。晶層具有水分子和可交換性陽(yáng)離子。八面體空隙中的陽(yáng)離子為Al3 離子,剩下兩個(gè)空位,為二八面體型。其實(shí)膨潤(rùn)土的主要礦物成分是蒙脫石,含量在85-90%,膨潤(rùn)土的一些性質(zhì)也都是由蒙脫石所決定的。蒙脫石晶體化學(xué)特點(diǎn)是類(lèi)質(zhì)同象種類(lèi)多,使之化學(xué)成分復(fù)雜,變化大。八面體空隙中的Al3 常被低價(jià)的Mg2 、Fe2 置換;四面體空隙中的Si4 被Al3 置換,由于低價(jià)陽(yáng)離子替代陽(yáng)離子,使結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生多余的負(fù)電價(jià)。為了保持電中性,在結(jié)構(gòu)層之間,除水分子外,存在較大半徑的陽(yáng)離子Na1 、Ca2 、Mg2 等。這些陽(yáng)離子是可交換的,使蒙脫石族礦物具有離子交換性、吸水性、膨脹性、觸變性、粘結(jié)性、吸附性等一系列很有價(jià)值的特性。