控失肥相关.doc

控失肥相关3、农业、畜牧业、多种经营 凹土粉作为混合饲料的添加剂，以其特有的物理性能，能促进动物机体的新陈代谢，提高饲料转化率，使动物食欲旺盛，皮毛丰润，增重快，出栏早，降低饲养成本。同时还具有优良的吸附性，能有效地吸除动物的大肠肝菌、肠道毒素，起到防疫治病、除虫杀菌的作用，并提供牲畜生长必要的微量元素；作为颗粒饲料的粘结剂，具有良好的粘结力，既降低了饲料生产成本，又可提高饲料的利用率，它能吸附鱼塘中的氨离子，防水质污染，防腐臭。由于其比重轻，沉降速度慢，延长鱼的食用时间，饲料利用率高，储存期延长，外观光滑；预混合饲料的生产技术要求较高，在国外被称为饲料的核心，凹土作为预混饲料载体可节约大量的粮食，还可保持维生素等不会失效，微量元素不散失；作为复合肥粘结剂，造粒成型率高，时间短，所造颗粒强度高，表面光洁度好，保肥时间长，因此这种粘结剂，能提高生产能力，减少电耗，还可以节约滑石粉、氯化铵等高价原料的用量；以凹凸棒石作为农药的悬浮剂和载体，生产特效农药，可延长药效，保质期长，并降低农药生产成本；作化肥厂制气的煤球粘结剂，粘结力强，强度高，成本低，造气率高，还可提高煤球固定碳含量，降低粉尘污染等。（网上资料）中国科学院合肥物质科学研究院经过多年研究发明了“化肥固定化技术”。该技术是通过对天然一维纳米矿物材料凹凸棒土进行物理和生物改性，改性后的凹凸棒土被称作“化肥养分控失剂”（简称控失剂）。加入控失剂的肥料称为控失型肥料，普遍适用于大宗粮、棉、油及中高档经济作物。化肥固定化技术是由中国科学院离子束生物工程学重点实验室研制，用辐射改性纳米和高分子生物材料，通过对天然一维纳米矿物材料凹凸棒土进行物理和生物改性，即将凹凸棒土与有机絮凝剂聚丙烯酰胺和无机絮凝剂聚合氯化铝铁等进行复配，复配后的材料可形成巨大的互穿网络，“网捕”住化肥养分，达到将氮素固定在土壤中，减少氮素通过淋溶、径流及挥发3种途径的流失。可减少氮素流失达2060，达到提高化肥利用率、降低农业污染、改善生态环境的目的。控失剂化学性能稳定，黏结力及吸附能力强，用于复混肥生产时，不仅作为控失剂而且还是复混肥料生产过程中的一种黏结剂，它有良好的固氮作用，并可改良土壤，有利于植物生长。控失剂还可作为水质净化剂，用于化工、医药、炼油等行业的废水处理，尤其是含氮废水处理。控失型复混肥不是控制复合肥料的释放速度，而是利用天然纳米材料凹凸棒晶与离子的交换性能和高吸附性，“捕住”化肥的营养元素，再利用壳聚糖等材料“网住”棒晶，使肥料养分能贮存于其内，以便农作物或植物需要养分时释放出来。4 发展控失型肥料尚存在的问题1）控失剂在控失型肥料中占的比例较高（810），增加了生产成本，降低了肥料总养分。2）规模化生产工艺需要进一步优化。3）控失型肥料缺少行业标准和国家标准。4）控失型复混肥品种目前还较单一，不易满足作物及土壤多元化的需要。5）控失型复混肥的使用需要配套的技术、肥效示范和环境效应的田间评估等。解决控失型肥料存在问题的思路：1）加强控失机理的研究，以达到减少控失剂用量；2）研发适合控失原理的新型控失材料和控失型肥料生产工艺；3）制定企业生产标准和行业、国家标准；4）优化配方，研发适合主要农作物施用的专用型控失型肥料；5）加强其他配套技术研究，各级政府给予控失型肥料的生产、施用以优惠政策，并大力推广控失型肥料。季保德. 控失型复混肥的控失机理及增产效果J. 磷肥与复肥. 2009, 24(2): 51-52.控失肥是一种新型复合肥，由中国科学院合肥离子束实验室研制成功的新型复合肥可以有效控制氮磷钾的流失，提高肥料利用率20%左右。从2006-2008年在水稻、棉花、玉米等多种作物上广泛应用，取得良好效果，667m2增加产量10%-20%。史雨生. 池州地区施用控失肥对茄子的农艺性状及产量的影响J. 安徽农学通报(上半月刊). 2009, (5): 134-135.控失肥的技术创新点如下：（1）一步在复合肥生产中添加由天然纳米材料改性过的纳米分子控失剂，与复配材料协同作用，形成巨大互穿网络，网捕住化肥养分，从而达到控失效果。（2）控失机理完全不同：控缓释肥主要是包膜或形成胶体，而控失肥是通过复合材料对复合肥进行改性，将其中的养分固定在土壤（植物根际）中，形成分子网格吸附和固定化肥元素，阻止其流失或挥发而被农作物有效吸收，满足植物生长发育过程中对养分的需求。（3）目标针对性不同：控缓释肥主要是针对养分的释放，有快慢之分，而控失肥是针对养分的流失，无快慢之分。李莉, 胡长青, 樊荣琦. 控失肥生产工艺的研究J. 安徽化工. 2008, 34(B11): 38-39.摘要:控失化肥可促进棉花早发,能使棉花稳健生长,显著提高单株有效成桃数和座桃率,生长量保持在一个适宜的水平。氮素农学利用率比习惯施肥高6kg籽棉/kgN。产量比习惯施肥增60.03kg/667m2,增幅为27.5%。增收250.37元/667m2,增幅为35.4%。投产比最高,为1.82。胡仁健. 控失肥对棉花生育特性和产量的影响J. 安徽农学通报(上半月刊). 2009, 15(5): 136-137.据这个定义,控释肥料应包括包膜肥料、包裹肥料、涂层肥料、肥效调节剂等能够延缓肥料养分释放的肥料。李卫华, 陈超, 黄东风等. 缓/控释肥的最新研究动态及其展望J. 水土保持研究. 2008, 15(6): 263-266.凹凸棒黏土简称凹土（attapulgite），又名坡缕石（palygorskite），是一种层链状过渡结构的以含水富镁硅酸盐为主的黏土矿，具有滑感、质轻、吸水性强、遇水不膨胀、湿时具有黏性和可塑性等特性。由于它本身的特殊结构，凹土已在建材、采矿、化肥、食品、农药、印染、环保等领域得到广泛应用，素有千面用土之称。凹凸棒石(Attapulgite)又名坡缕缟石(palygorskite)、山软木、漂白土、凹土或白土。1860年由俄罗斯学者在乌拉尔坡缕缟斯克矿区的热液蚀变带中发现该矿物。凹凸棒石是一种晶粒十分细小(长约0.55m,宽约0.010.10m)、含水富镁(铝)的硅酸盐黏土矿物,其理想结构式为Mg(Al)5Si8O20(OH)2(OH2)4.4H2O。凹凸棒石具有许多特殊的物化及工艺性能,使其在农业、石油、化工、建材、造纸、环保、机械、冶金、陶瓷、轻工、化妆、纺织印染、食品、医药、能源、飞机和军工等行业得到广泛应用1。我国各地盛产凹土,江苏盱眙、安徽明光等地有大规模开发。甘肃靖远地区发现的世界最大凹凸棒石黏土矿床,使我国成为凹凸棒石黏土资源大国。徐世希, 欧阳丽娜, 丁劲松. 凹凸棒石黏土及其应用进展J. 中南药学. 2009, 7(6): 441-445.凹凸棒石粘土(凹凸棒土,以下简称凹土)是指以凹凸棒石(坡缕石)为主要组成的一种粘土矿,在矿物学上属于海泡石族。凹凸棒晶是一种天然的一维无机纳米材料,原料来源广泛,制备成本低。由于单晶内部是孔道结构,平行排列的纳米单晶纤维间也自然形成了众多的平行隧道空隙,因而微米级别凹土内空隙体积占颗粒总体积的30%以上,内部拥有巨大的比面积,从而凹土被广泛用于吸附剂、催化剂及载体、钻井泥浆增稠剂、黏结剂、饲料添加剂等1。凹土具有层链状结构,比表面积高,吸附性和脱色能力较强,可以用于水净化及污水处理。本文对凹土表面改性及其吸附性在废水处理中的应用研究进展作了简要介绍,期望对凹土的开发应用有所帮助。3 凹土改性及其吸附性的应用污水净化的常规方法是经过絮凝、沉淀、过滤和化学处理,一般能有效地除去大多数污物和杀死大多数微生物,然而不能很有效地除去诸如激素、农药、病毒、毒素和重金属离子等物质,这些有害物质留在水源中,给人造成危害。而凹土可用接触或过滤技术处理水,消除这些有害物质。凹土在污水处理中的应用对保护生态环境、保证人类健康是非常必要的,符合社会发展和提高人民生活水平的需要。无论是在吸附过程中还是在污水处理中,凹土都可以再生,它耗能少,对保护环境非常有利。凹土的吸附性取决于它较大的表面积和表面物理化学结构及离子状态,Barrer研究了凹土的选择性吸附526,发现对下列物质的吸附选择性:水醇酸醛酮正构的烯烃酯芳香族化合物环烃石蜡,直链烃比支链烃吸附得快,吸附选择性对油脂的脱色有重要的作用,在其它分离过程中也有较大的工业价值。目前常用的凹土改性处理方法主要有:超声波处理、高温焙烧处理、表面活性剂处理和酸化处理。以下分别介绍上述四种方法改性凹土及其吸附性的应用研究进展。3.3 表面活性剂处理粒子在不同pH值下Zeta电位不同,当溶液pH值大于等电点时,粉体表面带负电荷,可吸附阳离子表面活性剂,pH值小于等电点时,粉体表面带正电荷,可吸附阴离子表面活性剂,且溶液pH值偏离等电点越多,粒子表面电荷越多,吸附量也越大,凹凸棒土等电点pH值在3左右,故通常情况下带负电,极易吸附阳离子改性剂。因此,选用有机阳离子表面活性剂与凹凸棒土层间的Na+、Ca2+等进行离子交换,使其表面吸附有机化基团,加强与高聚物的亲和性。文献报道过的改性剂主要有:十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、乙醇胺、三乙醇胺,硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂等14。黄健花等15通过对比实验选择十八烷基三甲基氯化铵改性凹土,并得出改性的优化工艺条件为:十八烷基三甲基氯化铵的添加比例为35mmol/100g,超声波处理时间10min,屏极电流0.5A。在此条件下,苯酚去除率是酸处理凹土去除率的80倍以上,是经过1h搅拌处理有机改性凹土去除率的1.5倍。王瑛等16用聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)改性凹土吸附微污染水中苯酚,研究发现当苯酚浓度为10mg/L,PDMDAAC改性凹土投加量为40g/L,在20、pH=68、吸附时间40min的条件下,苯酚最大去除率可达89%,水中残留的苯酚浓度0.3mg/L,低于国家规定的一级排放标准。吸附饱和后的PDMDAAC改性凹土可用氢氧化钠进行再生,并可重复使用,且对苯酚的吸附去除率没有明显下降。4 结 语目前,凹土吸附剂的应用研究范围已经涉及到室内空气和工业废气净化,印染、皮革、电镀及钢铁等行业废水治理,生活污水、污染河水及综合废水的治理,虽然已经取得一定实效,但理论研究深度不够,技术不成熟,尚不能推广应用。凹土应制成什么形状用于治污的难题现在仍没有解决,理论研究和应用研究脱节。要进行凹土的深度开发应用须对凹土的吸附机理、吸附动力学及改性方法等基础理论深入研究,从根本上解决凹土应用中存在的问题。生产高附加值凹土产品,进行凹土的深加工是我国凹土发展的方向。孟庆森, 石宗利, 王顺花. 凹凸棒土表面改性及其在废水处理中的应用J. 硅酸盐通报. 2008, 27(5): 996-999.凹凸棒土是一种层链状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物,在矿物学上隶属于海泡石族。凹凸棒土的理论化学式为:Mg5Si8O20(OH)2(OH2)44H2O,其结构已由Bradley6于1940年提出。3 结束语我国凹凸棒石粘土矿矿产资源丰富 ,价格低廉 ,经过改性后的凹凸棒土性能明显改善 ,针对不同的应用方面采用不同的改性方法和改性剂可获得不同的应用效果 ,如酸改性的凹凸棒土可大大增强无机阳离子的吸附能力 ,可用于处理重金属污染的废水和土壤;有机改性的凹凸棒土对有机物的吸附力增强 ,可用来处理有机污染废水。国内对凹凸棒土的深加工尚处在起步阶段 ,高档凹凸棒土产品依赖进口 ,因此研究和开发凹凸棒土的改性方法和技术具有十分重要的意义。凹凸棒土的深加工、 生产高附加值的凹凸棒土产品将是我国凹凸棒土的发展方向。高华, 方兴. 凹凸棒土改性方法研究进展J. 资源开发与市场. 2008, 24(12): 1090-1093.凹凸棒土属于海泡石族,在黏土矿物学、材料科学、物理化学、土壤科学、环境工程以及考古等诸多领域得到广泛的重视1。我国于1976年首次在江苏六合小盘山等地发现凹凸棒土矿之后,相继在苏皖地区发现了大型凹凸棒土矿,尤其是安徽省明光市的涧溪、官山一带,已探明的矿藏储量、品位、年开采规模均居世界前列。据估计,我国的凹凸棒土储存量占全球总储存量的50%以上,为世界优质矿藏,有巨大的开发价值。1凹凸棒土的结构特点凹凸棒土结构式为Mg5Si8O20(OH)2(OH2)44H2O,由Bradley2于1940年提出。凹凸棒土为含水链层状富镁铝硅酸盐矿物,具有21型层状结构。其晶体呈棒状、纤维状,层内贯穿孔道,表面凹凸相间布满沟槽,具有较大的比表面积3。大部分的阳离子、水分子和一定大小的有机分子均可直接被吸附进孔道中4。由于晶体结构的制约,凹凸棒土生长成为纳米棒状晶体形态,因而表现出优异的物理化学性质。目前国内复混肥大多采用团聚法造粒。在复混肥生产中除选用水、蒸汽、硫酸、磷酸、水玻璃、硫酸铵母液等作为液体黏结剂外,还常选用某些黏土矿物质作为固体黏结剂及填充料,如凹凸棒土,一方面利用其黏结性能;另一方面利用其吸附性和填充性,增加颗粒间的接触面,缩短分子间距,增强分子间的结合力5。在肥料生产中,加入适量的凹凸棒土,不仅可以提高肥料成粒率,提高造粒速度,而且颗粒强度高,不结块,不返潮,颗粒均匀,表面光滑,色泽度好6;可提高复混肥产量,降低成本,减少环境污染;还可提供植物生长必须的微量元素。硝酸钠、硝酸铵、尿素等化肥都可以用凹凸棒土作为调节剂7,改善肥料的物理性状。3.2作肥料缓释剂和缓释肥料的载体凹凸棒土具有离子交换性和多孔性，对N、P、K等具有吸附、分离、双向调节的作用。在施肥前期能吸附部分N、P、K等有效成分，在后期土壤有效浓度下降时又分离出来，延长并提高有效成分利用率。有研究表明，用酸处理过的凹凸棒土能有效地防止硝酸铵、硫酸铵、尿素等氮肥中氮的损失；凹凸棒土还可以用于钙镁磷肥颗粒肥料的包膜，无论作包膜，还是作添加剂，对养分均能起到缓释的作用。用载体吸附固定的物理法生产缓/控释肥料,是将肥料均匀地分散、吸附于缓控释材料中,形成多孔网络体系,随着缓控释材料的解吸、溶蚀、降解而释放出来9。可应用的缓控释材料主要有高表面活性矿物质,包括层状结构的蒙脱石、层链状结构的海泡石和架状结构的沸石硅藻土等10。高表面活性矿物具有较高的阳离子交换量(通常为5001000mmol/kg)是对化肥有控释作用的主要原因11。凹凸棒土是由硅氧四面体片和铝氧八面体片构成的层状结构,层与层间的几何空间,对养分具有吸纳和保存作用。3.3作液体肥料的悬浮剂液体肥料是以一种或一种以上营养元素作为溶质溶解在水中成为溶液,或借助于悬浮剂的作用悬浮于水中成为悬浮液而制成的一种液体产品。在悬浮液肥生产中,为保持其悬浮稳定性必须加入1%3%的黏土悬浮剂,使用的悬浮剂以凹凸棒土为最多12。凹凸棒土的一个重要特点就是在相当低的浓度下可以形成高黏度的稳定悬浮液。凹凸棒土呈纤维状或针状形态,在水或其它强极性溶液中易于分散,形成一种杂乱的纤维格状体系的悬浮液,流变性极好13。为促进凹凸棒土有效离散,可加入焦磷酸四钠为分散剂,使凹凸棒土形成质量分数为25%30%的分散体,又称“液体黏土”。该黏土加入液体肥料中,肥料中电解质使黏土立即胶凝,从而起到良好的悬浮稳定作用5。王桂苓, 马友华, 江云等. 凹凸棒土在土壤改良和新型肥料开发上的应用J. 磷肥与复肥. 2008, 23(3): 77-78.1凹凸棒的结构凹凸棒（Attapulgite，ATP）又称坡缕石（Palygrosbite）或坡缕缟石。在矿物学上属于海泡石族，化学式为：Mg5(H2O)4Si4O102(OH)2。是一种具有独特性能的层链状分子结构的含水富镁铝硅酸盐矿物。1940年Bradley2首先阐述了凹凸棒土的结构。其显微结构一般包括三个层次：基本结构单元为棒状或纤维状单晶体，简称棒晶；单晶平行聚集而成的棒晶束；晶束（包括棒晶）相互聚集堆砌而成的各种聚集体。凹凸棒表面含有丰富的极性羟基，可通过物理、化学方法对其表面改性处理，改善其在高聚物基体中的分散性，亲和性及与基体的界面结合力等，达到较好的分散效果。而利用ATP的一维纳米棒晶对ATP进行高附加值的开发无论从理论还是实际应用都具有重要的意义。徐庆, 黎白钰, 张慎靖等. 聚合物/凹凸棒纳米复合材料的进展状况J. 橡塑技术与装备. 2009, 35(6): 19-22.根据中科院南京土壤研究所汇总全国782个田间试验的资料,氮肥的当季利用率平均为33.3%,磷