首页 > 分享 > 蛭石在盐碱土改良的应用研究

蛭石在盐碱土改良的应用研究

花匠小妙招
2025-02-25 16:09

蛭石在盐碱土改良的应用研究

【摘要】： 盐碱地是我国亟待开发的重要耕地资源,大多数分布在干旱区和半干旱地区。盐碱土p H高,游离盐含量高,板结严重,严重影响作物的生长。本论文利用二维层状材料膨胀蛭石的多孔结构和吸附性能,自主设计出三种盐碱分离装置即“四周加热型”、“中间加热型”和“布型”盐碱分离装置,并将其应用于盐碱分离中。为了提高盐碱分离效率,以膨胀蛭石为基底,在汽化碳源提供催化剂下,使膨胀蛭石层间生长出比表面积大、孔隙率高、亲水性较强的碳纳米管阵列,构建了蛭石与碳纳米管有机-无机复合功能材料,并将其应用于盐碱分离中。在分离盐碱后的盐碱土中,利用蛭石和矿化剂引入超稳定矿化过程,该技术具有无污染,操作简便,改良效果显著和成本低廉等优点,适合于在土质改良中的推广。最终,盐碱地将被改善为优质农田。论文的主要研究内容和结果如下:(1)通过对南疆地区盐碱土壤样品测试发现,样品电位为-16.3 m V,大气层容易失去电子,地面相对容易积累负电荷,因此整个地球表面带负电。通过对盐碱土分别水处理和酸处理十次发现,处理前三次就可出盐80%以上,酸处理比水处理出盐量提高了19.32%。盐碱土:溶剂=1:3时,耗费最少的水或酸可达到最佳分离效果。相同体积水和酸条件下,分多次处理比一次处理出盐量更高,分别提高了25.56%和37.13%。酸度越强,温度越高,越有利于盐碱的分离。采用最佳盐碱分离工艺条件,水处理50 g重盐碱土和轻盐碱土总含盐量分别为61.46%和3.70%,酸处理50 g重盐碱土和轻盐碱土总含盐量分别为70.02%和14.46%。以重盐碱土为研究对象,三种盐碱分离装置通过水处理和酸处理时,筛选出了最佳的盐碱分离装置(布型装置)并探究了最佳蛭石目数(20目),水处理和酸处理时蛭石最佳的添加量分别为15%(质量分数)和20%(质量分数),两种处理循环五次后的出盐率分别为48.52%和54.75%。水处理13次-14次(可溶性盐除盐率约97%)可促使番茄幼苗出苗。酸处理11次-12次可促使番茄幼苗出苗。(2)以蛭石为基底在层间生长三种亲疏水性不同的碳纳米管,并将其应用到盐碱分离中。碳纳米管比膨胀蛭石效果好可提高3.14%的出盐量,二甲苯、吡啶和三聚氰胺水处理时,出盐量是依次提高的分别为55.7 g、67.3 g和70.1 g,且三聚氰胺为碳源时酸处理效果是最好的,处理一次可以出盐85.2 g,亲水性碳纳米管比膨胀蛭石效果要好,出盐量提高了25.85%。盐溶液中不添加蒸发材料时,自然光照射下蒸发达到终点耗费时间最长为1310 min,而在烘箱90℃下,蒸发速率提高了47.71%,而盐溶液在放大镜的照射下,蒸发速率提高了54.96%,碳纳米管和膨胀蛭石的加入可提高盐溶液的蒸发速率,和空白相比分别提高了4.58%和8.78%。利用布型盐碱分离装置,水处理时,三种不同碳源的碳纳米管最佳添加量为15%(质量分数),出盐率分别为45.91%、51.44%和57.79%;酸处理时,三种不同碳源的碳纳米管最佳添加量为20%(质量分数),出盐率分别为52.04%、58.32%和65.04%。水处理时,使用布型盐碱分离装置,添加15%(质量分数)以三聚氰胺(超亲水性)为碳源制备的碳纳米管,盐碱土经处理10次-11次(除盐率约97%)可促使番茄幼苗出苗。酸处理时,使用布型盐碱分离装置,添加20%(质量分数)以三聚氰胺(超亲水性)为碳源制备的碳纳米管,盐碱土经处理8次-9次可促使番茄幼苗出苗。(3)采用蛭石粘土和矿化剂(硝酸镁、硝酸铝和硝酸铁)原位超稳定矿化技术对南疆盐碱土进行了改良。使用共沉淀法,当硝酸铝为0.018mol,Mg:Al=2:1水热制备出的水滑石晶型更好,Mg:Fe=4:1时水热晶型最好,制备出了纯Mg Al-LDHs和纯Mg Fe-LDHs,并且水滑石也成功负载在蛭石上,纯Mg Al-LDHs的电位为34.7 m V,呈现正电位,盐碱土的电位为-17.4 m V,呈现负电位,而盐碱土中原位矿化后的Zeta为-9.1 m V,呈现负电位。Mg Al-LDHs和Mg Fe-LDHs分别生长在盐碱土中即原位矿化了盐碱土,并且蛭石存在的情况下不会影响原位矿化盐碱土。矿化剂的加入及土壤中OH~-和CO_3~(2-)的存在致使形成具有超稳定矿化结构的Mg Fe层状双氢氧化物(Mg Fe-LDH)和Mg Al层状双氢氧化物(Mg Al-LDH)。在原位矿化的盐碱土(盐碱分离后)中添加蛭石可使幼苗长势接近在正常土壤中的长势。通过在盐碱土中添加矿化剂和蛭石可使盐碱土的理化性质得到提升达到了改良盐碱土的效果。

【学位授予单位】：塔里木大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2023