1.本发明属于沸石土壤改良剂技术领域，尤其涉及一种改性沸石及其制备方法和应用。
背景技术：2.到今天为止，化学肥料尤其是氮肥磷肥的施用，对促进现代农业生产的发展依然起着不可替代的作用。但是，目前化学氮磷肥的利用率很低，这不仅造成了经济和资源的巨大浪费，还带来了巨大的环境风险，如土壤盐碱性的升高和水体富营养化的加重。因此，提高氮磷肥等化学肥料的当季利用率，减少施入氮肥的流失、释放土壤中固定态的磷肥，对现代农业生产发展具有长远意义。
3.天然沸石是一种含有许多孔穴和通道的硅铝酸盐矿物。具有离子交换性、吸附分离性、催化性、稳定性、化学反应性、可逆的脱水性、电导性等特点，最常见的天然沸石有斜发沸石、丝光沸石、菱沸石、毛沸石、钙十字沸石、片沸石、浊沸石、辉沸石和方沸石等。由于沸石具有多孔的特性，将其用于改良土壤具有较好的效果。例如，姜新福等认为将天然沸石掺入土壤中，（1）不仅能疏松土壤、中和土壤的酸性，而且能有效控制肥料中氨态氮和钾的释放，从而延长养分在土壤中的保留时间；（2）使土壤离子交换容量提高，而且沸石本身也含有作物需要的微量养分；（3）抑制土壤和肥料中有害物质向作物的转移，有利于作物品质的改善（姜新福,孙向阳,关裕宓.天然沸石在土壤改良和肥料生产中的应用研究进展[j].草业科学,2004(04):48-51.）。
[0004]
但随着对沸石研究的深入，发现天然沸石对土壤的改良效果是有限的。因此为了进一步开发沸石的应用潜能，有必要对沸石进行改性处理。目前对沸石的改性手段主要有物理改性和化学改性以及两者结合的改性。得到的改性沸石相对于天然沸石的性能虽然有一定的提高，但是还是难以满足日益严峻的农业环境。因此提供一种改性沸石用于土壤改良或用于制备土壤改良剂是必要的。
技术实现要素：[0005]
鉴于现有技术存在的问题，本发明提供一种改性沸石及其制备方法和应用。本发明提供的改性沸石能够显著减少尿素氮的挥发，提高土壤中固定磷的释放率，相对于天然沸石固定氨态氮肥和释放土壤固定磷的作用明显，有利于提高氮肥和磷肥的利用率。
[0006]
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案。
[0007]
本发明提供了一种改性沸石的制备方法，包括如下步骤：（1）沸石颗粒进行水热处理，得到水热沸石；（2）将水热沸石干燥后，依次进行盐酸溶液改性、氯化钾溶液改性，得到改性沸石。
[0008]
优选的，所述沸石颗粒的粒度为2~5mm。
[0009]
优选的，所述水热处理的温度为200~400℃，时间为1~2h。
[0010]
优选的，所述干燥的温度为100~160℃，所述干燥的时间为10~20min。
[0011]
优选的，所述盐酸溶液的浓度为8~12mol/l，所述干燥的水热沸石与盐酸溶液的质量体积比为1g：15~25ml。
[0012]
优选的，所述盐酸溶液改性的温度为30~50℃，时间为30~90min。
[0013]
优选的，所述氯化钾溶液的质量浓度为6~10%，所述干燥的水热沸石与氯化钾溶液的质量体积比为1g：8~12ml。
[0014]
优选的，所述氯化钾溶液改性的温度为50~70℃，时间为20~60min。
[0015]
本发明还提供了一种改性沸石。
[0016]
本发明还提供了一种所述的改性沸石作为土壤改良剂的应用。
[0017]
与现有技术相比，本发明的有益效果如下。
[0018]
本发明提供的改性沸石能够显著减少尿素氮的挥发，提高土壤中固定磷的释放率，相对于天然沸石固定氨态氮肥和释放土壤固定磷的作用明显，有利于提高氮肥和磷肥的利用率。
具体实施方式
[0019]
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，需要特别指出的是，未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，例如教科书和实验指南中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件，为本领域普通技术人员熟知或易于获知，以下实施例仅为本发明的优选实施例，并不限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0020]
本发明提供了一种改性沸石的制备方法，包括如下步骤：（1）沸石颗粒进行水热处理，得到水热沸石；（2）将水热沸石干燥后，依次进行盐酸溶液改性、氯化钾溶液改性，得到改性沸石。
[0021]
优选的，所述沸石颗粒的粒度为2~5mm。
[0022]
优选的，所述水热处理的温度为200~400℃，时间为1~2h。
[0023]
优选的，所述干燥的温度为100~160℃，所述干燥的时间为10~20min。
[0024]
优选的，所述盐酸溶液的浓度为8~12mol/l，所述干燥的水热沸石与盐酸溶液的质量体积比为1g：15~25ml。
[0025]
优选的，所述盐酸溶液改性的温度为30~50℃，时间为30~90min。
[0026]
优选的，所述氯化钾溶液的质量浓度为6~10%，所述干燥的水热沸石与氯化钾溶液的质量体积比为1g：8~12ml。
[0027]
优选的，所述氯化钾溶液改性的温度为50~70℃，时间为20~60min。
[0028]
本发明还提供了一种改性沸石。
[0029]
本发明还提供了一种所述的改性沸石作为土壤改良剂的应用。
[0030]
实施例1。
[0031]
取天然斜发沸石粉碎得到粒径为3mm的沸石颗粒，在300℃下水热处理1.5h，得到水热沸石。将水热沸石置于130℃下干燥15min，得到干燥的水热沸石，1g：20ml的质量体积比将干燥的水热沸石加入到浓度为10mol/l的盐酸溶液中，置于40℃恒温水浴锅中改性60min，取出用蒸馏水洗至中性，加入质量浓度为8%的氯化钾溶液中，按照干燥的水热沸石
与氯化钾溶液的质量体积比1g：10ml量取氯化钾溶液，置于60℃恒温水浴锅中改性40min，取出用蒸馏水洗涤3次，得到改性沸石。
[0032]
实施例2。
[0033]
取天然斜发沸石粉碎得到粒径为4mm的沸石颗粒，在200℃下水热处理2h，得到水热沸石。将水热沸石置于160℃下干燥10min，得到干燥的水热沸石，1g：15ml的质量体积比将干燥的水热沸石加入到浓度为12mol/l的盐酸溶液中，置于30℃恒温水浴锅中改性90min，取出用蒸馏水洗至中性，加入质量浓度为6%的氯化钾溶液中，按照干燥的水热沸石与氯化钾溶液的质量体积比1g：8ml量取氯化钾溶液，置于70℃恒温水浴锅中改性30min，取出用蒸馏水洗涤3次，得到改性沸石。
[0034]
实施例3。
[0035]
取天然斜发沸石粉碎得到粒径为5mm的沸石颗粒，在400℃下水热处理1h，得到水热沸石。将水热沸石置于110℃下干燥20min，得到干燥的水热沸石，1g：25ml的质量体积比将干燥的水热沸石加入到浓度为8mol/l的盐酸溶液中，置于50℃恒温水浴锅中改性30min，取出用蒸馏水洗至中性，加入质量浓度为10%的氯化钾溶液中，按照干燥的水热沸石与氯化钾溶液的质量体积比1g：12ml量取氯化钾溶液，置于50℃恒温水浴锅中改性50min，取出用蒸馏水洗涤3次，得到改性沸石。
[0036]
实验例1。
[0037]
取四个长
×
宽
×
高=60cm
×
50cm
×
45cm的玻璃缸作为实验容器，在每个玻璃缸的底部铺设20cm后疏松土壤，标记为1、2、3、4号。其中：1号缸：将20g尿素和8.5g天然斜发沸石（3mm）混合均匀，施入5cm厚的表层土壤中；2号缸：将20g尿素和8.5g实施例1制备的改性沸石混合均匀，施入5cm厚的表层土壤中；3号缸：将20g尿素和8.5g实施例2制备的改性沸石混合均匀，施入5cm厚的表层土壤中；4号缸：将20g尿素和8.5g实施例3制备的改性沸石混合均匀，施入5cm厚的表层土壤中。
[0038]
在每个玻璃缸的上方（缸口位置）悬挂一个盛有硼酸的小烧杯，用来吸附挥发的氨态氮。将4个玻璃缸置于28℃恒温条件下12d，每隔4天滴定一次烧杯内收集的氮素。12天后结果如表1所示。
[0039]
表1 改性沸石对减轻氮肥损失的作用。
[0040]
由表1可知，改性后的沸石相对于天然沸石能够显著减少尿素氮的挥发，平均减少比例为32.07%，有利于提高土壤中氮肥的利用率。
[0041]
实验例2。
[0042]
取实验土壤并测定土壤中全磷和速效磷含量。全磷采用naoh——熔融钼锑抗比色法进行测定，速效磷采用碳酸氢钠浸提——熔融钼锑抗比色法进行测定。结果测得实验土壤中全磷含量为1246mg/kg，速效磷含量为7.54mg/kg。实验土壤中全磷含量较高，速效磷含量较低。
[0043]
取4份实验土壤，每份130kg，分别与1.3kg的天然斜发沸石（3mm）和1.3g实施例1~3制备的改性沸石混合均匀，装入底面面积为50cm
×
50cm实验容器中，置于28℃恒温条件下60天，实验结束后进行五点取样，测定样品中速效磷含量，结果如表2。
[0044]
表2 改性沸石对土壤固定磷的释放作用。
[0045]
注：速效磷含量为实验结束后测得的土壤中速效磷的含量；速效磷绝对增量为各组相对于实验前土壤中速效磷含量（7.54mg/kg）的增量；速效磷相对增量是相对于天然斜发沸石组实验后土壤中速效磷含量（9.63mg/kg）的增量；绝对增率为各组速效磷绝对增量除以实验前土壤中速效磷含量（7.54mg/kg）乘以100%；相对增率为实施例1~3组的速效磷相对增量除以天然斜发沸石组实验后土壤中速效磷含量（9.63mg/kg）乘以100%。
[0046]
由表2可知，本发明实施例1~3提供的改性沸石对土壤中固定磷的释放作用较强，平均绝对增率为109.95%，相对于天然斜发沸石速效磷增量明显，平均相对增率为64.07%，有利于提高土壤中固定磷的利用率。
技术特征：1.一种改性沸石的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）沸石颗粒进行水热处理，得到水热沸石；（2）将水热沸石干燥后，依次进行盐酸溶液改性、氯化钾溶液改性，得到改性沸石。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中沸石颗粒的粒度为2~5mm。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中水热处理的温度为200~400℃，时间为1~2h。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中干燥的温度为100~160℃，干燥时间为10~20min。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中盐酸溶液的浓度为8~12mol/l，所述干燥的水热沸石与盐酸溶液的质量体积比为1g：15~25ml。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中盐酸溶液改性的温度为30~50℃，时间为30~90min。7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中氯化钾溶液的质量浓度为6~10%，所述干燥的水热沸石与氯化钾溶液的质量体积比为1g：8~12ml。8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中氯化钾溶液改性的温度为50~70℃，时间为20~60min。9.如权利要求1~8任一项所述的制备方法，其特征在于，应用该方法得到改性沸石。10.如权利要求9所述的改性沸石，其特征在于，改性沸石作为土壤改良剂的应用。
技术总结本发明提供了一种改性沸石及其制备方法和应用，属于沸石土壤改良剂技术领域。本发明提供的改性沸石的制备方法，包括如下步骤：（1）沸石颗粒进行水热处理，得到水热沸石；（2）将水热沸石干燥后，依次进行盐酸溶液改性、氯化钾溶液改性，得到改性沸石。本发明提供的改性沸石能够显著减少尿素氮的挥发，提高土壤中固定磷的释放率，相对于天然沸石固定氨态氮肥和释放土壤固定磷的作用明显，有利于提高氮肥和磷肥的利用率。肥的利用率。
技术研发人员：郭书利 刘春峰 孙范福 刘国为 刘国惠 赵立春 邵伟 王丽
受保护的技术使用者：沈阳市津浩科技有限公司
技术研发日：2022.04.12
技术公布日：2022/7/5
