【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及農業肥料，具體涉及一種鎂鋁硅酸鹽礦物衍生層狀鎂鋁雙金屬氧化物-氧化硅復合材料、制備方法及其應用。
技術介紹
1、隨著全球人口的持續迅猛增長，以及人們對糧食在產量和質量上的期望愈發高漲，農業領域所面臨的挑戰也日益嚴峻。在過去的農業生產中，廣泛使用的普通肥料往往存在著養分釋放過快且速度難以調控的顯著缺陷。這意味著在施肥后的短時間內，大量的養分迅速釋放到土壤中，但作物無法及時充分吸收，不僅造成了肥料中寶貴養分的大量浪費，還大幅增加了農業生產的經濟成本。更為嚴重的是，未被作物吸收的養分隨著雨水沖刷或土壤滲透等途徑進入水體和土壤，可能會引發一系列環境污染問題，如水體富營養化、土壤板結與酸化等，對生態平衡和農業可持續發展構成了巨大威脅。因此，研發一種新型的、高效的、環保的緩釋肥料具有重要的實踐意義。
2、水滑石作為一種層狀結構材料，已在藥物緩釋、污染物吸附等領域顯示出優異的性能。在農業領域的應用主要集中在作為緩釋農藥、緩釋肥料的載體上。然而，單一的水滑石材料在肥料載體應用中仍存在一定的局限性，如營養元素載量低和釋放速率不易控制等問題。多孔氧化硅具有高的比表面積和發達的孔隙結構。將水滑石和多孔氧化硅構筑成復合材料，有利于營養物質的負載和緩釋，同時還能改良土壤結構、固化土壤污染物，將是養分負載和緩釋較理想的材料。專利cn202410777714.7、cn202310333668.7、cn201611052461.9及cn201510038720.1及論文doi.org/10.1016/j.jece.2015.05.00
3、在當今全球倡導農業可持續發展的宏大背景下，迫切需要一種原料來源廣泛、制備工藝簡單、生產成本低廉新型農業用緩釋肥料材料。利用自然界中豐富且價格低廉的鎂/鋁硅酸鹽礦物為原料，通過簡單的常規工藝來制備鎂鋁水滑石-氧化硅復合材料，再經過煅燒后得到層狀鎂鋁雙金屬氧化物-氧化硅復合材料用于緩釋肥載體，無疑為該難題提供了一條極具應用前景的創新性解決途徑。
技術實現思路
1、鑒于目前存在的上述不足，本專利技術提供一種鎂鋁硅酸鹽礦物衍生層狀鎂鋁雙金屬氧化物-氧化硅復合材料、制備方法及其應用，本專利技術的鎂鋁硅酸鹽礦物衍生層狀鎂鋁雙金屬氧化物-氧化硅復合材料采用廉價易得的鎂/鋁硅酸鹽礦物為原料，通過常規的合成工藝，形成具有高吸附容量和良好緩釋性能的層狀鎂鋁雙金屬氧化物-氧化硅緩釋肥，進而提高肥料的利用效率，同時減少對環境的影響。
2、為了達到上述目的，本專利技術提供一種鎂鋁硅酸鹽礦物衍生層狀鎂鋁雙金屬氧化物-氧化硅復合材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：
3、s1、將硅酸鹽礦物研磨成粉后，進行煅燒處理，得到活化后的硅酸鹽礦物；其中，所述硅酸鹽礦物包括鎂硅酸鹽礦物、鋁硅酸鹽礦物、鎂鋁硅酸鹽礦物中的任意一種或多種；
4、s2、將所述活化后的硅酸鹽礦物進行酸浸，獲得固液混合物a；其中，所述固液混合物包括不溶態的氧化硅和浸出液；
5、s3、基于水滑石中鎂、鋁離子的比例，選擇性向所述浸出液中加入可溶性鎂鹽和/或鋁鹽，并經攪拌后，獲得固液混合物b；其中，所述固液混合物b包括不溶態的氧化硅和調控后的浸出液；
6、需要說明的是，選擇性向所述浸出液中加入可溶性鎂鹽和/或鋁鹽根據溶液中鎂鋁離子的濃度確定引入可溶性鹽的量。(a)原料為鎂硅酸鹽礦物，則浸出液中鎂離子較多而鋁離子很少，需要在固液混合物中按比例引入額外鋁離子；(b)原料為鋁硅酸鹽礦物，則浸出液中鋁離子較多而鎂離子很少，需要在固液混合物中按比例引入額外鎂離子；(c)原料中同時有鎂硅酸鹽和鋁硅酸鹽或鎂鋁硅酸鹽礦物，則浸出液中同時含有合適的鎂離子和鋁離子，通過原料比例控制，可以不需要額外引入或只需要少量引入鋁、鎂離子。
7、s4、調節固液混合物b的ph值為9-11，再進行水熱反應，合成鎂鋁水滑石-氧化硅復合材料；
8、需要說明的是，調節固液混合物b的ph值的目的是促進鎂、鋁共沉淀。
9、s5、將所述鎂鋁水滑石-氧化硅復合材料經固液分離、干燥后，經煅燒處理，獲得鎂鋁硅酸鹽礦物衍生層狀鎂鋁雙金屬氧化物-氧化硅復合材料。
10、進一步地，步驟s1中，所述煅燒處理的溫度為600-1000℃，所述煅燒處理的時間為0.5-3h。
11、進一步地，步驟s1中，所述鎂硅酸鹽礦物包括蛇紋石、滑石、海泡石中的任意一種或多種，所述鋁硅酸鹽礦物包括葉臘石、高嶺石、埃洛石、伊利石、白云母中的一種或多種；所述鎂鋁硅酸鹽礦物包括蒙脫石、坡縷石、蛭石、綠泥石、累托石、金云母中的一種或多種。
12、進一步地，步驟s2中，所述活化后的硅酸鹽礦物與所述酸的固液比為1:10-1:60，所述酸浸采用的酸為硫酸或鹽酸，所述硫酸或鹽酸的濃度為0.5-4.0mol/l，所述酸浸的浸出溫度為30-80℃，所述酸浸的浸出時間為0.5-5h。
13、進一步地，步驟s3中，所述調控后的浸出液的鎂、鋁離子的摩爾比為2:1-4:1，所述調控后的浸出液的鎂離子的濃度為1-16g/l，所述調控后的浸出液的鋁離子的濃度為0.5-8g/l。
14、進一步地，步驟s4中，所述調節固液混合物b的ph值的物質為碳酸鈉和氫氧化鈉混合溶液；其中，所述碳酸鈉的濃度為0.1-0.2mol/l，所述氫氧化鈉的濃度為1.0-2.0mol/l。
15、進一步地，步驟s4中，所述水熱反應的溫度為40-80℃，所述水熱反應的時間為12-48h。
16、進一步地，步驟s5中，所述煅燒處理的溫度為400-800℃，所述煅燒處理的時間為0.5-3h。
17、基于同一專利技術構思，本專利技術還提供了一種由上述任一制備方法制備得到的鎂鋁硅酸鹽礦物衍生層狀鎂鋁雙金屬氧化物-氧化硅復合材料。
18、基于同一專利技術構思，本專利技術還提供了上述任一制備方法制備得到的鎂鋁硅酸鹽礦物衍生層狀鎂鋁雙金屬氧化物-氧化硅復合材料在肥料緩釋中的應用。
19、進一步地，所述肥料具體為層狀鎂鋁雙金屬氧化物-氧化硅基氮肥、磷肥、硒肥和復合緩釋肥，所述層狀鎂鋁雙金屬氧化物-氧化硅基氮肥、磷肥、硒肥和復合緩釋肥的制備方法為：將所述層狀鎂鋁雙金屬氧化物-氧化硅復合材料加入到氮、磷、硒的單一養分溶液或復合養分溶液中，經浸漬吸附、烘干后制得。
20、進一步地，氮、磷、硒的單一養分溶液或復合養分溶液包括但不限于硝酸鉀、硝酸銨、磷酸鉀、磷酸二氫銨、硒酸鈉、亞硒酸鈉中的任意一種或多種可溶性鹽。
21、進一本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種鎂鋁硅酸鹽礦物衍生層狀鎂鋁雙金屬氧化物-氧化硅復合材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
2.根據權利要1求所述的鎂鋁硅酸鹽礦物衍生層狀鎂鋁雙金屬氧化物-氧化硅復合材料的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述煅燒處理的溫度為600-1000℃，所述煅燒處理的時間為0.5-3h。
3.根據權利要求1所述的鎂鋁硅酸鹽礦物衍生層狀鎂鋁雙金屬氧化物-氧化硅復合材料的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述鎂硅酸鹽礦物包括蛇紋石、滑石、海泡石中的任意一種或多種，所述鋁硅酸鹽礦物包括葉臘石、高嶺石、埃洛石、伊利石、白云母中的一種或多種；所述鎂鋁硅酸鹽礦物包括蒙脫石、坡縷石、蛭石、綠泥石、累托石、金云母中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的鎂鋁硅酸鹽礦物衍生層狀鎂鋁雙金屬氧化物-氧化硅復合材料的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述活化后的硅酸鹽礦物與所述酸的固液比為1:10-1:60，所述酸浸采用的酸為硫酸或鹽酸，所述硫酸或鹽酸的濃度為0.5-4.0mol/L，所述酸浸的浸出溫度為30-80℃，所述酸浸的浸出時間為0.5-5h。<...
【技術特征摘要】
1.一種鎂鋁硅酸鹽礦物衍生層狀鎂鋁雙金屬氧化物-氧化硅復合材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
2.根據權利要1求所述的鎂鋁硅酸鹽礦物衍生層狀鎂鋁雙金屬氧化物-氧化硅復合材料的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述煅燒處理的溫度為600-1000℃，所述煅燒處理的時間為0.5-3h。
3.根據權利要求1所述的鎂鋁硅酸鹽礦物衍生層狀鎂鋁雙金屬氧化物-氧化硅復合材料的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述鎂硅酸鹽礦物包括蛇紋石、滑石、海泡石中的任意一種或多種，所述鋁硅酸鹽礦物包括葉臘石、高嶺石、埃洛石、伊利石、白云母中的一種或多種；所述鎂鋁硅酸鹽礦物包括蒙脫石、坡縷石、蛭石、綠泥石、累托石、金云母中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的鎂鋁硅酸鹽礦物衍生層狀鎂鋁雙金屬氧化物-氧化硅復合材料的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述活化后的硅酸鹽礦物與所述酸的固液比為1:10-1:60，所述酸浸采用的酸為硫酸或鹽酸，所述硫酸或鹽酸的濃度為0.5-4.0mol/l，所述酸浸的浸出溫度為30-80℃，所述酸浸的浸出時間為0.5-5h。
5.根據權利要求1所述的鎂鋁硅酸鹽礦物衍生層狀鎂鋁雙金屬氧化物-氧化硅復合材料的制備方法，其特征在于，步驟s3中，所述調控后的浸出液的鎂、鋁離子的摩爾比為2:1-4:1，所述調控后的浸出液的鎂離子的濃度為1-16g/l，所述調控后的浸出液的鋁離子的濃度為0.5-8g/l。
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