天然沸石是一种新兴材料，具有独特的孔结构、高的催化活性和热稳定性及耐酸性。依靠自身强吸附力与阳离子的静电引力，可以将大量养分元素紧紧地束缚在内部晶格周围，与化肥混施后，具有保氮、减少磷固定等作用，可促进肥效长久保持……

中国工程院院士发表合成沸石应用在复合肥生产。

 

农业用沸石，是一种在水产作业上十分成熟的资材，用以吸附和改良水池生态。相较于种植业，沸石还是属于比较冷门的资材。难以普及的原因多重，主要在于大马并不盛产这种材料，再来是大马种植户对沸石掌握的基础知识不足，难以有效推广。再者，种植问题的因素复杂，并非单一产品能给予有效快速的解方。然而，近年来一些复合肥厂家，利用天然沸石作为吸附剂生产的缓释肥，让沸石强大吸附力的效益，也赶上了土壤改良和修复的刚需。

Zeoponic这类天然沸石介质被美国太空总署应用在外太空的作物栽培研究和试验。

 

独特的吸附能力

今年９月初，中国工程院院士揭露了一款纳米孔隙笼框结构腐殖化超高效缓释肥料，这个消息一经公布，多少令人惊艳，然而，揭开多层包装底下的真相，正是以沸石为吸附材料的复合肥。也让沸石话题，再度站在科研人员和可持续农业发展的峰尖浪口上。

沸石颗粒具有微孔隙，是产生吸附力所在，也即能提供稳定的肥效。

 

让我们先来回顾天然沸石的历史。沸石的存在感，可以追溯到古希腊和罗马时代，当时被作为饮用水的过滤剂，在古罗马著作《博物志》里称其为“云石”(lapis loquens)，因为它在受热时会发出声响。一直到1756年，沸石才由瑞典科学家克劳斯，做了整体的描述。科学家发现，这个物质在加热过程中放出空气，类似沸腾的状态，因此才有“zeolites”一词的出现。到了20世纪，沸石的工业应用，广泛的体现在催化剂、吸附剂和分离剂等，全依赖沸石的微孔结构出色的性能。在航天运用上，沸石独特的吸附能力，可作为良好的介质和肥料吸附剂，相继被NASA和中国的航天单位，应用在外太空的作物栽培研究和试验。

有效减少肥力流失

今天，重点说的是合成沸石。相对于天然火山和地层活跃的矿区开采出来的沸石，合成沸石是一种经由人工制备的沸石矿物。这一类材料的基础原料，也都属于含矽、铝酸盐的化合物。经由物理和化学加工程序，能组合排列高度有序的晶体结构，满足不同的工业需求。在９月初中国工程科学院院士的发表会上，就是一种由煤炭灰(coalash, 又称飞灰)的原料合成的沸石。

飞灰主要是煤燃烧过程中排出的微小灰粒。其粒径一般在１～100微米(μm)之间。在煤炭燃烧炉内，燃烧１吨的煤约产生250～300公斤飞灰。这些物质，如不妥善处理，会造成大气污染、污染下水道、淤塞河道等，其中，飞灰的一些化学物质对生物和人体健康还存在风险。

煤炭灰显微结构，具有矽铝酸盐颗粒结构。

 

在院士的发表会上，介绍了由飞灰进行加工合成的沸石，能提高原本材料的吸附能力，因此，和复合肥进行复配时，能提高２～７倍以上的肥力，有效减少肥力的流失。在市场上，已有使用天然沸石作为载体的复合肥，经由田间测试，能减少３～５倍常规肥料的用量，如在合成沸石能达到如是效能，除了提增化肥效益，对于煤炭废弃物的再利用，减少环境风险的也将有很大的突破。

沸石具有良好的吸附性能和阳离子交换性能，可作为基质应用于农业领域中。

 

沸石的优异吸附力

笔者针对院士提出的内容也做了一番搜索。实际上，以飞灰作为合成沸石的原料，早在20几年前的欧美和日本就有过研究，有者也申请了专利。飞灰原料主要为氧化铝(Al2O3)含量45～65％，SiO2含量50％左右，和天然沸石组成分高度雷同。主要原因是煤炭和沸石都是地壳长久的累积物。在工业经济可行的方案中，飞灰先与一定的堿性溶液混合成熔融状态后，经高温焙烧并冷却至室温后得到熟料。将熟料研磨后加入水，在一定热和压力条件下

搅拌老化、晶化，最后经过滤、洗涤、干燥后得到沸石产品。随着不同的原料得到的沸石结晶构，能得到不同的孔隙的沸石晶体，也决定了它们的吸附性质。在国际上，国际沸石协会(International Zeolite Association)收录来自不同地区的沸石晶体结构，发现者提供沸石的结构和晶体组成信息，能在IZA官网上进行登录。现有的登录的沸石晶体结构，已经有225种，天然沸石晶体仅有45种，也就是说多数登录的都是合成沸石。

如果说化肥是种植资材里的王冠，沸石科技的导入，就是长期以来失落的那颗明珠。相较于腐殖酸团粒官能基的复杂度，商品化肥必须依赖稳定的沸石吸附力才能提供稳定的效果，也能做到真正的取之于土还于土。