Zeolite是一种具有多孔结构的硅铝酸盐矿物,可以容纳各种阳离子,例如Na,K,Ca2,Mg2等。这些正离子松散地保持在沸石的孔中,并易于与接触溶液中的其他离子交换。通常来说,沸石主要包括Clinoptilolite,方沸石,菱沸石,赤铁矿,钠沸石,钙矾石和闪锌矿等。沸石矿物分子式的一个例子是:钠沸石的分子式是Na2Al2Si3O10·2H2O。这些阳离子交换的沸石具有不同酸度,并且可以催化多种酸的催化作用。
随着人类活动范围的扩大,世界土壤目前正显示出快速的化学降解,例如土壤肥力下降,严重的盐碱化,严重的酸化以及其他经常出现的污染问题。由于其高吸附能力和离子交换能力,沸石作为修复和调节无糖化学降解的有效材料逐渐引起了业界的关注,其已被广泛用于农业生产和农业环境保护工作中。
由于天然沸石结构是四面体,因此硅-氧四面体和铝-氧四面体形成了无限膨胀的三维空间框架结构。这种结构更加开放,整个晶体具有均匀且相互连接的通道,从而使其内表面积大,因此具有巨大的吸附能力。另外,沸石内部的通道是均匀的并且尺寸固定,孔径为0.3-1.0nm。直径小于其直径的物质可以被吸附,直径大于其直径的物质不能被吸附,因此它对离子和分子具有选择性吸附。因此,它可以用于土壤改良领域。具体来说,其可以分为以下几个方面:
首先,沸石可用作土壤改良剂。由于沸石具有强的阳离子交换吸附选择性,并含有农作物所需的养分,因此可以将沸石直接施用到退化的土壤上,以增加土壤基础交换量。另外,将沸石与农用沸石结合使用可以使土壤和粘土颗粒吸附到周围环境中,并逐渐形成微团聚体。在土壤中的骨料结构增加之后,土壤的孔隙率增加并且堆积密度降低,从而改善了土壤的渗透性和保水性,这有利于农作物的生长,特别是用于硬化。总之,通过添加沸石之后的优质厚实的土壤改良效果更加明显,为改善低产田提供了新途径。
第二,作为沸石肥料添加剂。天然沸石因其具有很强的吸附力,与化肥混施,可以提高肥效和延长土壤的供肥时间,从而减少氮的损失。并且通过试验可知,将沸石与化肥混合施入土壤后,在田间条件下玉米和水稻等农作物对N肥的利用率提高8.1%~10.3%,P肥利用率提高6.0%-6.3%。
第三,提高磷的释放能力。由于沸石本身不含有大量的磷,因此即使很少的沸石也含有少量的磷。然而,沸石或沸石交换剂将磷与沸石和磷矿石上的吸附阳离子交换磷以重新释放石灰。难溶的磷积累在天然土壤中。另外,在土壤中添加天然沸石可以增加土壤中有效磷和钾的含量,并减缓磷的失活过程。
总之,随着人们对沸石在土壤改良中作用的认识的加深,科学研究人员和农业推广人员越来越重视沸石的应用。沸石来源广泛,成本合理,无毒无害。在实际应用中显示出良好的土壤改良效果。它是一种合适且容易获得的新型土壤改良剂,值得推广和应用。在农业中,斜发沸石(一种天然沸石)被用作土壤处理剂。它提供了钾的缓释源。如果预装了铵,则沸石在缓慢释放氮时也可以起到类似的作用。沸石也可以用作水的缓释剂。在这种持续释放剂中,沸石可以吸收高达55%的水,并根据植物的需要缓慢释放。此功能可防止根腐和适度的干旱周期。