本技术介绍了一种利用人工设计分子筛改良苏打盐碱土壤的方法。该方法的核心在于使用钙离子交换的LTA型分子筛,其分子式为Ca6,能够有效改善土壤结构,提高土壤质量。
背景技术
苏打盐碱地土壤具有高交换性钠,高pH和高盐分含量,低通透性和养分有效性低的“三高两低”的特殊物理化学障碍特性,其治理技术主要包括水利工程、农艺措施、灌溉淋洗、化学改良、客土改良以及盐碱地种稻等。相比于其他改良措施,化学改良,主要是以石膏为主的改良方法,因快速降低土壤盐碱而达到改良目的而被广泛应用。对于重度苏打盐碱土壤,由于土壤结构极度恶化,土壤粘粒高度分散,化学改良是必须使用的改良措施。化学改良通过Ca-Na置换,将土壤胶体中吸附的钠离子置换出来,降低土壤黏粒分散,改善土壤结构,是苏打盐碱土壤改良的根本性措施。然而化学改良材料本身也是盐,施用后一定时间内会导致土壤盐分显著增加,发生盐害,因此化学改良必须进行大量灌溉,洗盐排盐,控制盐害。然而排出的盐水即可导致环境污染,同时也需要大量的水,导致水资源浪费。有些化学改良剂为工业废弃物,含有重金属离子,会对土壤造成污染。因此,苏打盐碱土改良利用亟需一种既能改良盐碱土壤又不发生盐害,同时节约水资源并保证环境安全的方法。
人工设计分子筛是结晶性微孔硅铝酸盐,主要成分为钙离子交换的LTA(Ca-LTA)型分子筛,分子式为Ca6
[(AlO2
)12
(SiO2
)12
]:27H2
O。Ca-LTA型分子筛的孔径为0.5nm,可以筛选分子直径小于0.5nm的物质,具有较高的吸附小分子能力和离子交换能力,可以在水溶液中实现对重金属(重金属离子的直径大小在0.1-0.3纳米之间)和Na+
(钠离子的直径约为0.204nm)的吸附。Ca-LTA型分子筛晶体骨架携带负电荷,钙离子作为平衡正电荷存在于人工设计分子筛晶体内部。在水分子的作用下,钙离子可以迁移出人工设计分子筛晶体进入环境,但必须同时从环境中获取两个钠离子进入人工设计分子筛晶体,以满足自然界普遍遵循的电中性原理,即完成了人工分子筛的离子交换,进入土壤溶液中的钙离子与土壤胶粒吸附的钠离子进行置换。因此人工设计分子筛既能提供钙离子置换土壤中的钠离子,又能将置换出的钠离子固定在分子筛骨架中,同时还可以吸附固存重金属离子。
实现思路