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膨潤土預(yù)防水體富營養(yǎng)化的技術(shù)創(chuàng)新 水體富營養(yǎng)化是一項世界性環(huán)境問題,我國江河湖泊富營養(yǎng)化嚴(yán)重,其中化肥、農(nóng)要隨雨水流入水體,是水體富營養(yǎng)化的重要原因。微波干法制備有機膨潤土對一些要求高的場合,可用水洗滌以除去沒有交換的多余反應(yīng)物及反應(yīng)產(chǎn)生的鹽類,然后烘干、粉碎制備高質(zhì)量的有機膨潤土。 我國是化肥、農(nóng)要的生產(chǎn)和使用大國,目前化肥年產(chǎn)量3600萬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養(yǎng)化的重要手段。為此,有人研究用樹脂、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題(價格是一般常規(guī)肥料的2.5~8倍),難以實現(xiàn)應(yīng)用。 膨潤土具有良好的粘結(jié)性、吸附性,來源廣,價格低廉,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、促進作物增產(chǎn)的效果。 為此,突破膨潤土礦物包膜技術(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。
潤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)層間以弱的庫倫力結(jié)合。我們得知道,這個粘土在烘過后會變脆,如果顆粒調(diào)節(jié)劑只有這一種成分,那可能碎粒會比預(yù)期的多。這種結(jié)構(gòu)中存在著特殊的可膨脹性層間域,使膨潤土具有「吸水性、膨脹性、黏結(jié)性、催化性、懸浮性、無毒性、觸變性和離子交換性」等許多優(yōu)良的性能。
有機插層膨潤土除具有天然膨潤土的上述性能外,還因其層間距比天然膨潤土的要大,故應(yīng)用范圍更廣、效果更理想。膨潤土(Bentonite)是以蒙脫石為主的含水粘土礦,具有膨潤性、粘結(jié)性、吸附性、催化性、觸變性、懸浮性以及陽離子交換性等,廣泛用于各個工業(yè)領(lǐng)域,被稱之為“萬用之土”。例如,由于其在有機介質(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、高溫潤滑脂、納米復(fù)合材料」等行業(yè),是近年來行業(yè)關(guān)注的重點方向之一。
復(fù)合材料
有機膨潤土還可應(yīng)用于復(fù)合材料領(lǐng)域,尤其對聚合物及其改性?;钚园淄粱钚园淄潦怯谜惩粒ㄖ饕桥驖櫷粒樵希?jīng)無機酸化處理,再經(jīng)水漂洗、干燥制成的吸附劑,外觀為乳白色粉末,無臭,無味,無毒,吸附性能很強,能吸附有色物質(zhì)、有機物質(zhì)。納米級有機膨潤土可應(yīng)用在塑料(尼龍、環(huán)氧樹脂、聚烯烴等)、橡膠制品的納米改性,可有效改善其耐熱性、強度、耐磨性等。將少量的納米蒙脫土加入到橡膠中,可以明顯提高橡膠的強度、伸長率,甚至完全可替代白炭黑、炭黑等填料,大大降低或消除污染,這將是21世紀(jì)橡膠工業(yè)的一場革命。
納米級有機膨潤土復(fù)合材料不僅減輕了傳統(tǒng)復(fù)合材料添加劑的重量,而且使得大大改善了復(fù)合材料的硬度、阻燃、阻氣性能。在軌道交通方面,復(fù)合彈性結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用于減震方面能夠?qū)⒘蚧烊幌鹉z的力學(xué)性能達到拉伸強度>30MPa。
預(yù)計未來幾年,對有機膨潤土需求量將達到30-40萬噸/年,而有機膨潤土將朝著精細化、系列化、功能化等方向不斷發(fā)展。膨潤土、病毒具有選擇性吸附作用,蛋白質(zhì)溶液(如人血漿)中的病毒可被硅藻土、硅酸、膨潤土、金屬氫氧化物、珍珠巖、纖維素的混合顆粒所吸附。積極開展有機膨潤土生產(chǎn)技術(shù)研究,加快成果產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化,拓展有機膨潤土應(yīng)用領(lǐng)域,實現(xiàn)有機膨潤土、高附加值綜合利用將是有機膨潤土行業(yè)的主要發(fā)展方向。