沸石具有多孔結(jié)構(gòu),可容納多種陽離子,如Na+、K+、Ca2+、Mg2+等。這些正離子松散地保留在沸石孔中,并且易于與接觸溶液中的其他離子交換。一些較常見的礦物沸石為方沸石、菱形沸石、斜發(fā)沸石、片狀沸石、鈉沸石、鈣礬石和輝石。沸石礦物分子式的一個例子是鈉沸石的分子式為na2al2si3o10·2H2O。這些陽離子交換沸石具有不同的酸性,可以催化多種酸催化。
隨著人類活動范圍的擴(kuò)大,世界范圍內(nèi)的土壤呈現(xiàn)出快速的化學(xué)退化狀態(tài),如土壤肥力下降、嚴(yán)重鹽堿化、嚴(yán)重酸性等污染問題。由于天然沸石具有較高的吸附容量和離子交換容量,作為修復(fù)和調(diào)節(jié)無糖化學(xué)降解的有效材料,逐漸引起了工業(yè)界的關(guān)注。目前,它已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。
由于沸石結(jié)構(gòu)為四面體,在硅四面體和鋁四面體之間形成了無限膨脹的三維框架結(jié)構(gòu)。這個結(jié)構(gòu)是開放的,整個晶體中有均勻的、相互連接的通道,使其內(nèi)表面積較大,因此具有巨大的吸附容量。此外,沸石的內(nèi)部孔道尺寸均勻固定,孔徑為0.3-1.0nm。小于其直徑的物質(zhì)可以被吸附,而大于其直徑的物質(zhì)不能被吸附。因此它對離子和分子的吸附具有選擇性,可以應(yīng)用于土壤改良領(lǐng)域。
1.沸石可用作土壤改良劑。由于沸石具有很強(qiáng)的陽離子交換性、吸附選擇性以及含有作物所需的養(yǎng)分,將沸石直接應(yīng)用于退化土壤可以提高土壤的堿交換能力;此外,沸石與耕作沸石結(jié)合使用,可吸附周圍的細(xì)土和粘土顆粒,逐漸形成微團(tuán)聚體。土壤中的團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)增加后,土壤孔隙度增加,容重降低,從而提高土壤的滲透性和保水性,有利于作物生長,特別是硬化粘性土壤的改良效果,為低產(chǎn)田改良提供了一條新途徑。
2.作為沸石肥料添加劑。天然沸石吸附能力強(qiáng),可與化肥混合使用,提高肥效,延長土壤供肥時間,減少氮素流失。試驗表明,在大田條件下,沸石和化肥混入土壤后,玉米、水稻等作物的氮、磷肥利用率分別提高了8.1%~10.3%和6.0%~6.3%。
3.提高磷的釋放能力。由于沸石本身不含大量磷,即使少數(shù)沸石也含有少量磷,但沸石或沸石交換器通過沸石上的吸附陽離子與磷礦石交換磷,重新釋放鈣質(zhì)土壤中積累的不溶性磷。
總之隨著人們對沸石在土壤改良中功效認(rèn)識的加深,沸石的應(yīng)用越來越受到研究人員和農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣人員的重視。沸石來源廣泛,成本低且無害。在實際應(yīng)用中顯示出良好的土壤改良效果。是一種適用、易得的新型土壤改良劑,值得推廣應(yīng)用。