膨润土在水处理方面的应用(膨润土在沙漠化防治和生态恢复中的应用前景)
众多的研究表明,膨润土不仅具有良好的保水、保肥特性,而且可以显著地改善植物的生长状况及产量,膨润土作为土壤改良剂、高吸水性树脂的添加剂被用于沙漠化地区的生态恢复治理。
其实,膨润土特殊的结构特征使其还可以作为防风固沙材料、重大工程边坡防护材料、复合保墒保肥材料、复合种子包衣材料及生态包等,在沙漠化防治和生态恢复领域发挥作用。
膨润土在高吸水性树脂中的应用
高吸水性树脂材料是带有许多亲水性基团、适度交联或部分结晶的一种三维交联网状结构的功能高分子材料。它能吸收质量为自身质量几百至几千倍的水,具有高吸水、高供水、高效等性质,与土壤结合可改善土壤的保水保温性能、土壤团粒结构,从而提高作物的产量,又可节约灌溉用水;然而,传统的高吸水性树脂材料有价格昂贵、耐盐性差、凝胶强度低、热稳定性差等不足,需要在其中加入一些特殊的材料增强改性后,才能在沙漠化治理中发挥作用。膨润土加入到高吸水性树脂中,一方面能提高和改善高吸水性树脂的凝胶强度、保水能力、耐盐性、热稳定性等。另一方面,还能降低高吸水性材料成本。
遗憾的是,膨润土与高吸水性树脂复合,很难使膨润土含量达到较高水平,一般质量分数不超过15%。这意味着,即便是改性增强后,此类高吸水性复合材料的价格也较高,在沙漠化治理与生态恢复中不可能大量使用。
膨润土在沙化土改良中的应用
由于膨润土具有多种良好的特性,因此膨润土还是一种较好的沙化土改良剂。相较于传统的土壤改良剂农用肥料和高吸水性树脂材料,膨润土价格低廉、资源丰富、耐候性好,最重要的是对环境没有危害。
膨润土在防沙治沙方面的应用
除了作为土壤改良剂,膨润土还可以与其他材料复合形成无机复合固沙材料,起到流沙固结和保水增肥的作用,将膨润土复合产品和生物固沙相结合,可以大幅改善沙漠化治理和生态恢复的效果。
以沥青或渣油、膨润土、水玻璃、水溶性聚合物、乳化剂等为原料,可以调和配制一种多功能液膜固沙剂,能够应用于土地沙漠化治理、防风固沙,沙漠公路、沙漠铁路进行防沙治沙及护坡。该固沙剂有显著的集水保墒作用,从而能促进植物生长、稳定植被。此外,该固沙剂与工程固沙、植物固沙相结合,不但可以改善综合固沙效果,还可以解决干旱地区(年降水量为100~200mm)沙丘无灌溉固沙绿化的问题。
研究展望
迄今为止,膨润土尚未在沙漠化治理中得到广泛应用。诸多研究表明,无论在资源储量与分布,还是性能作用方面,膨润土在沙漠化治理中具有巨大的应用潜力。如果予以合理的研发应用,膨润土有望成为价格低廉、功能高效、可大规模推广的新型防沙治沙材料,在沙漠化治理中发挥不可估量的作用。
为了发挥膨润土在沙漠化防治及生态恢复中的巨大作用,实现膨润土在沙漠化治理中的应用价值,在沙漠化治理和生态恢复中,一方面应充分利用膨润土的膨胀性、亲水性、吸附性等特性,不断探索在高吸水性材料中提高膨润土含量的方法。同时结合农家肥、秸秆、腐殖质、生物胶、淀粉、纤维素、石灰、生物藻等资源改善复合材料保水保肥的效果,配合植物固沙,有效提高沙漠区植被的存活率,促进植被根系在沙漠土中的穿插、缠绕、网络、固结,增强沙土抵抗风化吹蚀能力。
另一方面,应利用膨润土等黏土和其他生物质资源,制备抗风蚀能力强和能够形成结皮的固沙材料,使用机械铺设或者修筑沙障等工程固沙方式,在流沙表面形成一层具有防风力侵蚀、保水和改良沙地理化性质的固结层,最终形成化学固沙、生物固沙和工程固沙有机结合的沙漠化治理与生态恢复的体系,达到防风固沙和生态恢复的目的。
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