Zeolite是一種具有多孔結構的硅鋁酸鹽礦物,可以容納各種陽離子,例如Na,K,Ca2,Mg2等。這些正離子松散地保持在沸石的孔中,并易于與接觸溶液中的其他離子交換。通常來說,沸石主要包括Clinoptilolite,方沸石,菱沸石,赤鐵礦,鈉沸石,鈣礬石和閃鋅礦等。沸石礦物分子式的一個例子是:鈉沸石的分子式是Na2Al2Si3O10·2H2O。這些陽離子交換的沸石具有不同酸度,并且可以催化多種酸的催化作用。
隨著人類活動范圍的擴大,世界土壤目前正顯示出快速的化學降解,例如土壤肥力下降,嚴重的鹽堿化,嚴重的酸化以及其他經常出現的污染問題。由于其高吸附能力和離子交換能力,沸石作為修復和調節無糖化學降解的有效材料逐漸引起了業界的關注,其已被廣泛用于農業生產和農業環境保護工作中。
由于天然沸石結構是四面體,因此硅-氧四面體和鋁-氧四面體形成了無限膨脹的三維空間框架結構。這種結構更加開放,整個晶體具有均勻且相互連接的通道,從而使其內表面積大,因此具有巨大的吸附能力。另外,沸石內部的通道是均勻的并且尺寸固定,孔徑為0.3-1.0nm。直徑小于其直徑的物質可以被吸附,直徑大于其直徑的物質不能被吸附,因此它對離子和分子具有選擇性吸附。因此,它可以用于土壤改良領域。具體來說,其可以分為以下幾個方面:
首先,沸石可用作土壤改良劑。由于沸石具有強的陽離子交換吸附選擇性,并含有農作物所需的養分,因此可以將沸石直接施用到退化的土壤上,以增加土壤基礎交換量。另外,將沸石與農用沸石結合使用可以使土壤和粘土顆粒吸附到周圍環境中,并逐漸形成微團聚體。在土壤中的骨料結構增加之后,土壤的孔隙率增加并且堆積密度降低,從而改善了土壤的滲透性和保水性,這有利于農作物的生長,特別是用于硬化。總之,通過添加沸石之后的優質厚實的土壤改良效果更加明顯,為改善低產田提供了新途徑。
第二,作為沸石肥料添加劑。天然沸石因其具有很強的吸附力,與化肥混施,可以提高肥效和延長土壤的供肥時間,從而減少氮的損失。并且通過試驗可知,將沸石與化肥混合施入土壤后,在田間條件下玉米和水稻等農作物對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,提高磷的釋放能力。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,沸石或沸石交換劑將磷與沸石和磷礦石上的吸附陽離子交換磷以重新釋放石灰。難溶的磷積累在天然土壤中。另外,在土壤中添加天然沸石可以增加土壤中有效磷和鉀的含量,并減緩磷的失活過程。
總之,隨著人們對沸石在土壤改良中作用的認識的加深,科學研究人員和農業推廣人員越來越重視沸石的應用。沸石來源廣泛,成本合理,無毒無害。在實際應用中顯示出良好的土壤改良效果。它是一種合適且容易獲得的新型土壤改良劑,值得推廣和應用。在農業中,斜發沸石(一種天然沸石)被用作土壤處理劑。它提供了鉀的緩釋源。如果預裝了銨,則沸石在緩慢釋放氮時也可以起到類似的作用。沸石也可以用作水的緩釋劑。在這種持續釋放劑中,沸石可以吸收高達55%的水,并根據植物的需要緩慢釋放。此功能可防止根腐和適度的干旱周期。