凹凸棒石在農(nóng)業(yè)及環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用
2021-07-14
凹凸棒石具有非常獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和可調(diào)控的表面電荷，是非常理想的廉價(jià)吸附劑、懸浮劑、增稠劑、觸變劑、干燥劑和納米-微納米材料。
1、土壤改良劑
凹凸棒石黏土常被譽(yù)為“千土之土”，富含植物生長發(fā)育所需的Na、Ca、Fe、Al等各種中微量元素，這些來自凹凸棒石的中微量元素能夠很好地彌補(bǔ)土壤自身的養(yǎng)分短板，有效提升農(nóng)作物品質(zhì)和產(chǎn)量。而其具備的獨(dú)特棒狀晶體結(jié)構(gòu)，能夠擾亂高度聚集的土壤結(jié)構(gòu)，有效改善因水肥管理不善等因素導(dǎo)致的土壤板結(jié)問題。
凹凸棒石較大的內(nèi)外比表面積和豐富的內(nèi)部納米孔道在保證良好的保水保肥性，甚至提供部分酸堿緩沖性能的同時(shí)，也能夠吸附土壤中各種不利于植物生長發(fā)育的化學(xué)物質(zhì)（如重金屬等），抑制有害微生物活動(dòng)，降低植物的生長發(fā)育阻力。凹凸棒石吸附或者接枝聚合一些高分子材料后，能夠自組裝形成三維微納網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，與高分子材料自身的分子互穿網(wǎng)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，是非常理想的土壤改良劑。
2、土壤保水材料
凹凸棒石自身帶有一定的結(jié)構(gòu)水和吸附水，而其優(yōu)異的吸附性能和豐富的納米孔道使得凹凸棒石能夠吸收自身質(zhì)量幾百乃至幾千倍的水分，常常能達(dá)到數(shù)百倍的溶脹倍率。而凹凸棒石晶體結(jié)構(gòu)中較多的羥基基團(tuán)也使得凹凸棒石親水性能很高。這些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(yōu)秀的保水劑材料，凹凸棒石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(jìn)土壤團(tuán)聚體的形成，改善土壤孔隙結(jié)構(gòu)，提高土壤持水能力，提高肥料、農(nóng)藥的有效利用率。因此，凹凸棒石在土壤保水劑領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
3、緩釋、控失肥料（農(nóng)藥）
目前，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究已由如何“增量”轉(zhuǎn)變?yōu)槿绾?ldquo;提質(zhì)”，而使用緩釋或控失的肥料、農(nóng)藥，是解決這一問題的重要途徑之一。凹凸棒石具有獨(dú)特的理化性質(zhì)和強(qiáng)大的吸附性能，又富含植物所需的多種中微量元素，用其制備的緩釋肥料具有S型的養(yǎng)分釋放曲線，這很好地貼合了作物整個(gè)生育期的養(yǎng)分需求特性。同時(shí)由于凹凸棒石對土壤養(yǎng)分的長期吸附和對養(yǎng)分流失的阻滯，使得凹凸棒石緩釋肥料在下茬作物上表現(xiàn)出明顯的增產(chǎn)現(xiàn)象。因此，凹凸棒石是生產(chǎn)緩釋、控失肥料（農(nóng)藥）的理想吸附載體和控失手段。
4、農(nóng)藥懸浮劑
目前，我國主要生產(chǎn)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(qiáng)的揮發(fā)性，且含有大量二甲苯等對人類和自然環(huán)境有巨大危害的苯類溶劑；可濕性粉劑在加工制造及使用過程中，產(chǎn)生的粉塵對生產(chǎn)者和使用者都會造成傷害；懸浮劑是一種較為理想的劑型。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懸浮狀態(tài)的物質(zhì)。
懸浮劑一般要求由有較高分散度、較大表面積、較強(qiáng)吸附力的物質(zhì)制成，而凹凸棒石黏土正是符合懸浮劑制造要求的優(yōu)質(zhì)原料。同時(shí)凹凸棒石的納米孔隙通道又能為農(nóng)藥提供一定的緩釋能力。
5、飼料添加劑
研究凹凸棒石在改善動(dòng)物機(jī)體機(jī)能、提高免疫力、減少重金屬富集等方面的作用，對新型養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展具有積極意義。
凹凸棒石在飼料中主要發(fā)揮以下作用：
?。?）凹凸棒石富含生物生長必需的鐵、硒、鈣、鎂等中微量元素，飼料中添加凹凸棒石可促進(jìn)動(dòng)物攝食營養(yǎng)平衡；
?。?）凹凸棒石的吸附能力可使飼料中的營養(yǎng)長期存在于動(dòng)物腸道中，有效提高飼料利用率和動(dòng)物營養(yǎng)吸收效率；
（3）凹凸棒石可以調(diào)節(jié)動(dòng)物腸胃內(nèi)的氨含量，在氨濃度高時(shí)進(jìn)行氨吸收防止動(dòng)物氨中毒，在氨含量低時(shí)長期釋放氨，供給動(dòng)物合成氨基酸與蛋白質(zhì)，提高動(dòng)物總氨基酸利用率；
?。?）凹凸棒石還可吸附動(dòng)物體內(nèi)的有毒元素和代謝產(chǎn)物，從而達(dá)到防病防毒、增強(qiáng)動(dòng)物免疫能力的效果。
6、土壤污染修復(fù)
凹凸棒石較強(qiáng)的吸附性能和大量內(nèi)部孔道不僅可以容納土壤養(yǎng)分，也可以吸附導(dǎo)致土壤污染的污染物分子，使其失去活性從而修復(fù)污染土壤。大量研究表明，凹凸棒石通過離子交換吸附、離子絡(luò)合、靜電吸附、納米孔道固定、形成氫氧化物微沉淀等方式吸附重金屬，吸附過程中也經(jīng)常存在多種方式共同作用。
7、水污染修復(fù)
凹凸棒石具有良好的吸附性、高孔隙率、大比表面積，以及表面上的活性位點(diǎn)和優(yōu)異的陽離子交換性能，能夠吸附去除包括Pb、Ni、Cr、Cu、As、N、P在內(nèi)的大部分污染元素，且固態(tài)的凹凸棒石在使用后非常易于固液分離，在修復(fù)水體污染方面具有極大的應(yīng)用前景。
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