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| 膨潤土——天然納米材料在環(huán)保和荒漠化治理中的應用 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2016-01-05 10:49:14 瀏覽次數： |
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一、前言
一般把分子粒徑小于等于1～100nm（即10-9～10-7m)的材料稱(chēng)為納米材料。膨潤土的礦物學(xué)名稱(chēng)是蒙脫石，其分子粒徑為10-11～10-9m，是納米級的，是億萬(wàn)年前天然形成的。國外把膨潤土稱(chēng)為天然納米材料，萬(wàn)用粘土。膨潤土的萬(wàn)種用途取決于其礦物特性，一般膨潤土都具有良好的粘結性、膨脹性、膠體分散性、懸浮性、吸附性、催化活性、觸變性和陽(yáng)離子交換性等。
膨潤土的膨脹力特強，其原因是膨潤土具有物理化學(xué)性強，結合水的能力強等特性，通常在與水接觸24h開(kāi)始水化，膨脹4～5倍，48h水化完成，變成原來(lái)顆粒體積的10～15倍甚至30倍的凝膠體。其滲透率可減至10-11cm／s。我國的膨潤土資源極為豐富，遍布26個(gè)省市，儲量世界第一，但開(kāi)發(fā)應用的極少。我國的膨潤土品質(zhì)優(yōu)良，性能與美國懷俄明州的一樣，我國新疆的膨潤土有的性能優(yōu)于美國，膨潤土除可用于防水材料外，還可用于沙漠化治理、污水處理、生物給養、食品、藥品、紡織、輕工、石油、冶金等各行業(yè)。用我國膨潤土制成的納米防水毯、板及附屬產(chǎn)品已通過(guò)建設部科技發(fā)展促進(jìn)中心織織的專(zhuān)家技術(shù)鑒定，產(chǎn)品可供國內外廣泛應用。
二、膨潤土在環(huán)境保護中的應用
環(huán)境保護是當今生態(tài)環(huán)境首要課題。膨潤土在環(huán)保中的應用在國內外已相當廣泛。膨潤土作為有害物質(zhì)吸附劑，作為渾濁水的澄清劑，放射性廢料和有毒物料的密封劑，被污染水的防水劑、污水處理劑、洗滌助劑等，但我國開(kāi)發(fā)研究應用的較少。
1.膨潤土在廢料處理方面的應用
（1）用天然鈉基膨潤土做垃圾填埋場(chǎng)的防滲層
國外用膨潤土毯（板）、粉做垃圾填埋場(chǎng)防滲層的很多，尤其是德國、韓國、日本、美國，我國也已開(kāi)始使用。因膨潤土具有高度的水密實(shí)性和自我修補、復元功能，在理論上是接近完美的防滲材料。2002年世界足球杯的賽場(chǎng)就在一個(gè)特大的垃圾填埋場(chǎng)上建成，其上下四周全部用膨潤土毯做防滲層。而韓國15年前所建的填埋場(chǎng)所用防滲材料與我國以前建的填埋場(chǎng)一樣，防滲材料的耐久性差，有的嚴重污染地下水，要修復這些防滲層，杜絕滲漏，需花原造價(jià)5倍的代價(jià)。
（2）用膨潤土進(jìn)行核廢料處理和消毒防護
國內外都有將核電站等放射性廢料用膨潤土稠漿包裹后裝入容器深埋地下的做法，效果較好。國外用膨潤土制備毒劑防護的消毒急救包，有廣泛的用途。
2.膨潤土在廢水廢油處理中的應用
（1）膨潤土在處理煤氣洗滌廢水中的應用用膨潤土處理印染廢水、煤氣洗滌廢水、味精等廢水、廢物去除率達99.5％。有的處理了廢水后再把回收物做成飼料添加劑，一舉兩得。
（2）用膨潤土作動(dòng)物墊圈料處理廢水、臭氣由于環(huán)境衛生方面的要求，在國外特別是在歐州，膨潤土作為寵物墊圈料的用量很大，且增長(cháng)較快，它能使動(dòng)物糞便容易分散、清理。國內大城市的需求量也有提高。由于圈養動(dòng)物場(chǎng)和屠宰場(chǎng)、水產(chǎn)加工場(chǎng)產(chǎn)生的污水、臭氣對環(huán)境有害，可在這些場(chǎng)所撒膨潤土，回收高效肥料，有一舉兩得之效。
（3）用膨潤土處理、吸附廢油用膨潤土處理快餐中的煎炸廢油、油污十分有效。用膨潤土吸附電力行業(yè)絕緣油在國外很盛行。海上油船泄漏的油浮在海面上為害很大，國外是在其上撒吸附劑后結塊清除，膨潤土是很好的吸附劑。
（4）用膨潤土做洗滌用品用膨潤土洗滌羊毛等在古羅馬、古埃及公元前3000年已開(kāi)始，現代洗滌劑摻入一定量的膨潤土，可增加其洗潔力度。
3.膨潤土在廢氣處理中的應用
（1）用膨潤土處理有害氣體國外用膨潤土制成汽車(chē)排汽管、過(guò)濾器，主要是充分利用膨潤土的吸附性。
（2）用膨潤土制作卷煙復合過(guò)濾劑用膨潤土代替活性炭可降低卷煙中含有的焦油、自由基、尼古丁等對人體的危害。
4.膨潤土在軟水劑、澄清劑中的應用
（1）在水庫上游撒膨潤土可使水庫不潔物質(zhì)絮凝沉入庫底經(jīng)生物凈化加以處理，同時(shí)也可使水庫漏水得到根治。因為膨潤土能修復庫底裂縫。
（2）膨潤土可使果汁、糖汁澄清。
（3）膨潤土可使硬水軟化。
5.潤土做防滲材料可抵卸海水對淡水、土地的鹽化侵害。
四、膨潤土在沙漠化治理中的應用
沙漠化土地在我國30個(gè)省區市的851個(gè)縣旗均有分布，總面積達270萬(wàn)平方公里左右，占陸地國土面積的30％，每年以24～60km２的速度在擴展。這些荒漠化土的顆粒較粗，一般呈細砂、粉砂狀，無(wú)粘性，滲水性強，而膨潤土的顆粒極細，有較強的膨脹性、粘性，兩者混合均拌勻，即可變成能保水的種植土。膨潤土含有許多有利于動(dòng)、植物生長(cháng)的成分，可以為動(dòng)、植物提供多種營(yíng)養。
1．用膨潤土治荒漠化可行從中國地圖和中國膨潤土分布圖上可以清楚地看出：內蒙古的渾善達克沙地，就在北京的正北邊，離盛產(chǎn)膨潤土的興和、張家口、赤峰都不太遠；毛烏素沙地、庫布齊沙漠、烏蘭布和沙漠、騰格里沙漠、巴丹吉林沙漠等附近也有膨潤上礦床。新疆的庫母塔格沙漠、古爾班通古特沙漠、塔克拉瑪干沙漠邊上均有優(yōu)質(zhì)膨潤土礦床。中國目前勘探出的最大膨潤土礦儲量50億噸，品質(zhì)比美國的還優(yōu)良，地點(diǎn)就在新疆的和豐縣，離古爾班通古特沙漠較近。托克娜爾堿有優(yōu)質(zhì)膨潤土礦床，離塔克拉瑪干沙漠也不遠。甘肅金昌也有膨潤土礦床，離騰格里沙漠和巴丹吉林沙漠都很近。
2．在沙漠下的暗河、水庫對治沙很有利不加膨潤土的沙土，澆上水馬上就漏了。而膨潤土是很好的防水材料，在表層沙下鋪一層膨潤土（一薄層）即可儲水。用膨潤土做防水層也可以建大量的儲水塘、池、庫、渠，再將沙漠下暗河、水庫里的水抽上來(lái)，儲住，慢慢用。有了水植被就可存活、繁衍，動(dòng)物也可光顧存留。如最近地質(zhì)部門(mén)在塔里木大沙漠的北部勘察出儲水量比三峽水庫水量還多的地下水庫?？捎门驖櫷僚c當地土混合建輸水渠，將水引向四面八方，很快即可建成大片綠洲。
3．膨潤土具有有利于沙漠化治理的特性：（1）膨潤土的抗滲性和抗凍性好。（2）膨潤土的壓縮性和固結性好。（3）膨潤土對沙土的穩定性好。（4）膨潤土的密實(shí)性、自保水性、永久性抵消了沙化土的種種缺陷。（5）膨潤土能增加沙土的粘性和保水能力。（6)膨潤土作動(dòng)物飼料添加劑可提高牛、羊產(chǎn)奶量、雞的產(chǎn)蛋量、營(yíng)養成分等，有于動(dòng)物圈養。
4．用膨潤土能快速修建儲水池、儲水窖、輸水渠治理荒漠化的先決條件是必須有水。要把地下水抽上來(lái)，把有限的降水收集起來(lái)，必須有地方儲存才能慢慢取用。從遠處把水引來(lái)，也得儲存，引水渠防滲才能向遠距離引水，否則又滲走了。因此必須建能防滲的水池、水窖、引水渠。例如，國家決定從新疆的博斯騰湖向多年干枯斷流的塔里木河引水，水少了，引不多遠沿途就滲光了。而如用膨潤土防滲層鋪河道，就可把有限的水引向遠方。膨潤土防水層可直接用天然鈉基膨潤土粉直接鋪，也可以用膨潤土與當地土攪拌夯實(shí)，也可以將膨潤土夾在二層織物之間形成防水（滲）毯（板）。
5．用膨潤土快速將荒漠土變成節水節肥的速生植被沙漠里移動(dòng)的沙中，沒(méi)有粘粒，粉沙也很少，主要是中、細沙，蓄不了水，可供植物生長(cháng)的營(yíng)養成分也很少，治理、綠化、恢復生態(tài)平衡很困難。沙漠化土壤的粒徑大約在0.01～0.1mm的居多，很松散，易透水。而膨潤土的粒徑多小于0.002mm，遇水可膨脹10～30倍。因此，在沙土中稍摻加一些膨潤土就可以防止水流失，水不流失，植物就可以生長(cháng)。國外治理沙漠化最成功的以色列，把貧脊的荒漠變成節水、節肥的高產(chǎn)良田。美國亞利桑那州的南端，離墨西哥最近的城市圖桑是建在沙漠中的城市，該城市像森林，也像野生植物園。該地年降雨量?jì)H275mm，確能生長(cháng)成百上千種沙漠植物和生存各類(lèi)繁多的動(dòng)物。亞利桑那大學(xué)的綠色草坪下有防滲層，也有定時(shí)噴水的噴頭，既節水又節能。由于沙漠地區一般日照時(shí)間很長(cháng)，晝夜溫差大，能在改造好的節水、節肥植被土上加篷，當年就會(huì )有可觀(guān)的收獲。而在飛播植被時(shí)可將種子先用水拌、再用膨潤土拌，其出芽率和成活率都會(huì )大大提高。膨潤土還是各種肥料的很好載體。
6．沙漠化治理是一個(gè)系統工程：（1）我國的沙漠、沙漠化土地面積大，很多都跨省、自治區，有的還與國外連接，要想徹底治理，必須各地都選好治理點(diǎn)，再以點(diǎn)帶面。選點(diǎn)最好離能取水的地點(diǎn)近，離膨潤土產(chǎn)地近，以便快速由點(diǎn)推向面，地毯式地向沙漠化中心進(jìn)展，最先作的是蓄水、修路。（2）各方參與治沙我國近20年各行各業(yè)的技術(shù)手段都有很大進(jìn)步，也初步形成一定的經(jīng)濟實(shí)力，如利用遙感技術(shù)找到地下水，綜合利用太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電、新型滴灌材料設備，生物育種等等，對應用膨潤土進(jìn)行沙漠化治理十分有利。（3）各方人士參與治沙我國有許多閑余勞力需要有施展才干的場(chǎng)所，有一部分人掙了錢(qián)不知投向何處，可動(dòng)員、鼓勵國內外單位、私人投入創(chuàng )效益，甚至最初可以動(dòng)員各大城市婦女將穿破的尼絨絲襪收集起來(lái)，裝進(jìn)膨潤土作最初的水窖防水襯砌等等。
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