天然原料合成沸石分子筛对土壤改良的研究

摘要

沸石是一类具有特定孔道结构的硅铝酸盐矿物，包括天然沸石和人工合成沸石。近年来，沸石合成的新原料和新方法层出不穷，为沸石的广泛应用提供了极大的便利，而沸石的应用也不再局限于化工材料，污水处理等方面，在弱生态地区环境修复、小规模农业生产等领域也有很大的发展潜力。本文研究内容包括两部分:1）以油页岩灰为原料采用碱熔水热法合成出结晶度较高，晶相单一的NaX分子筛，并探讨了NaX分子筛改良沙土对种子出苗的影响。2）以硅藻土为原料通过水热法合成出结晶度较高的纯相丝光沸石，并分别探讨了丝光沸石对于土壤中无机氮肥、种子出苗以及植物生长的影响。主要研究结果如下:
　　(1)以油页岩灰为原料，通过水热合成法合成出NaX分子筛。通过XRD、SEM、BET等手段进行表征，结果表明:产物为单一晶相，结晶度较好。形貌为多层片状堆积的微球，大小为1um。比表面积为443.73m2/g，孔体积为0.20cm3/g，说明所合成的NaX分子筛具有较好的吸附性能。NaX分子筛的静态水饱和吸附量为25.8％。最后通过对合成体系配比的考察绘制了分子筛合成的二元结晶相图。
　　(2)以硅藻土为原料合成的产物为丝光沸石纯相，结晶度较好。不规则形貌，个别柱状，大小为5-10um。比表面积为441.80m2/g，体积为0.19cm3/g，具有良好的吸附性能。丝光沸石的静态水饱和吸附量为17.6％。
　　(3)模拟土柱淋洗实验发现，在土壤中添加丝光沸石可以明显减少氮肥的流失。淋洗液中收集的铵态氮的含量与对照组相比最高可以减少63％，土壤中储存的铵态氮的含量最高约为对照组的97％。在丝光沸石作为育苗基质改良沙土的实验中发现，加入1％-3％丝光沸石时，最适宜苜蓿种子培育，当加入5％丝光沸石时，就会严重抑制种子出苗。当加入3％丝光沸石时，最适宜沙葱种子的培育。同样加入过多的丝光沸石会抑制沙葱种子的出苗。在栽培生菜的实验中发现，当土壤中加入沸石的比例为3％时，最有利于生菜生长，叶子颜色浓绿，叶片数最多，鲜重和干重均达最大值，分别为对照组的16.6％和14.7％。在蝴蝶兰栽培实验中发现，在培养基质中添加丝光沸石对蝴蝶兰生长及开花品质有明显的促进作用。
　　(4)由于NaX分子筛骨架中具有较高的钠离子含量，所以不能直接用来改良沙土。当NaX改性为NH4-X分子筛改良沙土时，发现对于种子出苗依然没有正向的影响。所以X型分子筛是否可以作为育苗基质还需进行深入探讨。

目录

声明

摘要

引言

1 文献综述

1．1 沸石的结构、性质和组分

1．1．1 沸石的结构和性质

1．1．2 沸石的化学组成

1．2 天然原料合成沸石分子筛

1．2．1 以硅藻土为原料合成沸石分子筛的研究

1．2．2 以油页岩灰为原料合成沸石分子筛的研究

1．3 沸石用做土壤改良剂的研究

1．3．1 沸石添加对土壤物理性质的影响

1．3．2 沸石添加对土壤中养分的影响

1．4 沸石对植物生长的影响

1．5 本论文的选题意义及研究内容

2 实验与测试方法

2．1 实验试剂与仪器

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验试剂

2．1．3 实验主要仪器及设备

2．2 实验表征与方法

2．2．1 X射线粉末衍射分析

2．2．2 X射线荧光光谱分析

2．2．3 扫描电镜分析

2．2．4 氮气吸附等温线

2．2．5 傅立叶变换红外光谱分析

2．2．6 紫外可见光谱分析

2．2．7 静态水饱和吸附量的测定

3 NaX分子筛的合成及对种子出苗的应用研究

3．1 实验方法

3．2 NaX分子筛的物性表征

3．2．1 NaX分子筛的X射线粉末衍射分析

3．2．2 NaX分子筛的X射线荧光衍射分析

3．2．3 NaX分子筛的扫描电镜分析

3．2．4 NaX分子筛的氮气吸附分析

3．2．5 NaX分子筛的红外光谱分析

3．2．6 NaX分子筛的吸水性能测定

3．2．7 NaX分子筛的二元结晶相图

3．3 应用NaX分子筛改良沙土研究对种子出苗的影响

3．3．1 实验方法

3．3．2 结果与分析

3．4 应用NH4-X分子筛改良沙土研究对种子出苗的影响

3．4．1 实验方法

3．4．2 结果与分析

3．5 本章小结

4 丝光沸石的合成及对土壤改良的应用研究

4．1 实验方法

4．2 丝光沸石的物性表征

4．2．1 丝光沸石的X射线粉末衍射分析

4．2．2 丝光沸石的X射线荧光衍射分析

4．2．3 丝光沸石的扫描电镜分析

4．2．4 丝光沸石的氮气吸附分析

4．2．5 丝光沸石的红外光谱分析

4．2．6 丝光沸石的的吸水性能测定

4．3 模拟土柱淋洗实验研究丝光沸石对土壤中无机氮肥的影响

4．3．1 实验方法

4．3．2 结果与分析

4．4 应用丝光沸石改良沙土研究对种子出苗的影响

4．4．1 实验方法

4．4．2 结果与分析

4．5 应用丝光沸石改良土壤研究对生菜生长的影响

4．5．1 实验方法

4．5．2 结果与分析

4．6 应用丝光沸石作为改良基质研究对蝴蝶兰生长的影响

4．6．1 实验方法

4．6．2 结果与分析

4．7 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢