O dano anual às colheitas causado por doenças e pragas de plantas é de cerca de 20% a 40% em todo o mundo. O controle eficaz das doenças das plantas ainda reside na aplicação de pesticidas, como fungicidas, inseticidas e herbicidas. Embora os fertilizantes químicos tenham muitas vantagens, como alta eficiência, velocidade e conveniência, eles também podem afetar negativamente organismos, ecossistemas e saúde física não-alvo. Além disso, durante ou após o uso, cerca de 90% de fertilizantes são excretados através do derretimento do solo, volatilização e outras formas, reduzindo a utilização e a eficácia dos pesticidas. O nível de troca catiônica da bentonita é forte (GEC), capacidade de adsorção e grande superfície específica; suas características estruturais o tornam um material mineral natural e não poluente, rico, de alta qualidade e baixo preço. Atualmente, a bentonita e os materiais compósitos modificados são usados principalmente no tratamento de águas residuais de fábricas, materiais de proteção para locais de eliminação de resíduos, adsorção de metais pesados no solo e materiais de construção.

A Kurzbaum, por exemplo, utiliza um material adsorvente composto que remove o fosfato das águas residuais de laticínios e do esgoto doméstico. Em contraste com a própria bentonita, o material compósito possui alta capacidade de adsorção e rápida taxa de adsorção. Em materiais de construção, a bentonita possui excelente capacidade de adsorção, pequena condutividade hidráulica e excelente superfície específica. A aplicação de álcool polivinílico como a bentonita modificada Dai (PVA) melhora a circulação da argamassa, reduz a absorção de água da lama e melhora a capacidade de adsorção, melhorando assim as características atuais da parede. Em termos de remoção de metais pesados, o solo é prejudicial aos íons de metais pesados cobre (Cu), zinco (Zn), níquel (Ni), cromo (Cr), cádmio (Cd) e chumbo (Pd). É um risco potencial para a saúde. A adsorção significativa de metais pesados pela bentonita, de pequeno a grande porte, é Ni <Cr <Zn <Cd <Cu <Pb.

A bentonita tem uma história rica, é barata e tem valor prático geral, mas como retardador, o pesticida é subnotificado. Suponha que a bentonita seja transformada em fertilizante com efeito retardador. Nesse caso, é necessário compreender a estrutura básica e as vantagens da bentonita, sua modificação e situação de aplicação para facilitar o controle preciso e a liberação do fertilizante retardador. Com base nisso, este artigo modifica a bentonita. Resumiu a bentonita como um transportador de microorganismos benéficos, inseticidas, herbicidas e fungicidas, olhando para as futuras perspectivas de desenvolvimento e objetivos da utilização abrangente de fertilizantes.

1. Estrutura e modificação da bentonita

A bentonita na China tem uma ampla distribuição, fácil de extrair, rasa e completa variedade de vantagens, principalmente na província de Guangxi, Prefeitura Autônoma Uigur de Xinjiang, Região Autônoma da Mongólia Interior, províncias de Jiangsu, Hebei e Shandong, a composição de 26,5%, 16,01 TP3T, 12.0%, 7.2%, 6.1% e 5.5%, respectivamente.

A bentonita natural é um adsorvente barato e ecologicamente correto. Recentemente, tem sido utilizado para absorver e remover metais pesados e matéria orgânica. Para garantir a adsorção e remoção da bentonita natural, ela pode ser modificada com ácidos inorgânicos e orgânicos, surfactantes iônicos positivos, haletos metálicos inorgânicos e fosfatos.

1. Estrutura e características da bentonita

Montmorilonita como o principal componente da bentonita é um mineral de aluminossilicato hidratado hexagonal, sua classificação química para (Na) (Al3,3 Mg0,7) Si8O20 (OH) 4nH2O, características estruturais da bentonita (Fig. 1) para as duas sílica-oxigênio externas ( Si8O2) tetraedro imprensado entre um alumínio-oxigênio (Al2O3): a estrutura da nanocamada consiste em uma proporção de 1; a estrutura de sua camada cristalina lamelar (espessura de cerca de 1 nm) pelos mesmos átomos de oxigênio conectados às camadas vizinhas pela força de van der Waals e fusão eletrostática, tetraedro de óxido de silício no Si4 + fácil de ser demolido Al3 +, octaedro de óxido de alumínio no Al3 + fácil de ser Zn2 +, Mg2 + demolição íons positivos baratos, resultando na superfície do argila bentonita e o espaço interno do desequilíbrio iônico, de modo que a eletricidade negativa permanente, a estrutura lamelar na troca de íons positivos (Ca2) +, Na +, K + etc.) nasceu para atingir o equilíbrio, e a formação de uma nova camada de argila bentonita. ) do nascimento do equilíbrio para torná-lo quimicamente suave.

A bentonita natural da natureza, principalmente bentonita à base de cálcio e bentonita à base de sódio, tem uma forte capacidade de troca catiônica (CEC), superfície específica, capacidade de hidratação e armazenamento de água, capacidade de adsorção, baixo custo, compatibilidade, amplamente utilizada na lama de perfuração, parar vazamentos adesivo de parede, agente radioativo de purificação de águas residuais, corantes orgânicos e adsorventes de metais pesados.

2. Princípio e aplicação da modificação do ácido bentonita

O tratamento com ácido bentonita é essencialmente uma reação com H + e ácido de silicato, de modo que a hidrólise ácida H + e os íons positivos entre as lamelas realizam a troca iônica. Em contraste, o processo de modificação ácida Al3+, Mg2+ e Fe3+ não altera a estrutura e composição primária original da bentonita. Ainda assim, reduz a força do estado sólido, a expansão do espaçamento entre camadas, sulfato ou óxidos de ferro e outras impurezas. Eles resultam em níveis aumentados de superfície específica, porosidade e adsorção de gás.

Os modificadores de ácido comuns contêm ácidos inorgânicos e orgânicos. Os ácidos inorgânicos têm principalmente ácido clorídrico (HCl), ácido nítrico (HNO3) e ácido sulfúrico (H2SO4), principalmente ácido sulfúrico (H2SO4), ácido cítrico (C6H8O7) e ácido húmico são mais comumente usados na modificação de ácido inorgânico para modificação de bentonita, e a área de desempenho de adsorção é progressivamente melhorada após a modificação.

A especificação da atividade reflete diretamente a especificação de desempenho da bentonita modificada com ácido, mas diferentes concentrações de ácido causam outros danos à estrutura da bentonita modificada. Em baixas concentrações, a atividade da bentonita modificada aumenta com o aumento do teor de ácido, mas em altas concentrações, a atividade da bentonita modificada diminui com a concentração elevada de ácido. A razão pode ser que a troca de baixa concentração, metade H + pequeno e metade através dos grandes íons positivos intercambiáveis, não destruiu sua estrutura. Ainda assim, com a elevação da concentração de ácido, o espaçamento entre camadas é muito grande e os íons positivos são substituídos, resultando na divisão da fórmula molecular.

Na fase de bentonita ativada por ácido sulfúrico (Fig. 2), os grupos silanol na camada superficial de Angkawijaya et al. + bentonita poderiam ser ainda protonados para produzir grupos carregados positivamente. Os grupos protonados promovem a adsorção de Pi com base em interações eletrostáticas. Ao contrário dos ácidos inorgânicos, as moléculas orgânicas contêm grupos carboxila (COOH), que podem melhorar melhor a quelação de metais pesados e melhorar a capacidade de adsorção da bentonita. Além disso, a fusão de bentonita modificada com ácido húmico e ureia pode reduzir significativamente os danos de N2 causados pela volatilização de NH3 do solo e descarga de N2O, aumentar a utilização de fertilizantes de fundo pela planta e promover o crescimento das plantas.

3. Princípio e aplicação da modificação orgânica da bentonita

A modificação orgânica da bentonita é essencialmente um substituto para matéria orgânica ou grupos orgânicos, depois moléculas de água ou íons positivos trocáveis dentro do sistema lamelar, formando assim bentonita orgânica modificada com ligações covalentes, ligações de acoplamento, ligações iônicas ou forças de van der Waals.

Modificadores orgânicos comuns incluem dodecilbenzeno sulfonato de sódio (SDBS), brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB), octadecildimetilamônio (SMB3), clorofórmio de octadecildimetilfenilfenilamônio clorofórmio clorofenil amônio clorofórmio (ODMBA), brometo de hexaquaternáriotrimetilamônio (HDTMA), brometo de dodecil dimetil trimetilamônio (DDTMA) e cetiltrimetilamônio brometo (BTMA ). BTMA) íons positivos da camada sólida de bentonita e íons positivos orgânicos são intercambiáveis; a bentonita natural pode ser modificada para bentonita orgânica lipofílica hidrofóbica, expansão revisada do espaçamento da camada de bentonita, expansão do espaço de armazenamento em estado sólido e absorvente de poluentes orgânicos. As especificações de adsorção para corantes ácidos bentonita orgânica são afetadas pelo comprimento da cadeia alquílica do ativador de superfície; quanto maior o comprimento da cadeia de carbono, maior será a capacidade de adsorção e a superfície específica não afeta a adsorção.

Na remoção e adsorção de metais pesados do solo, bentonita orgânica e diferentes íons de metais pesados com outros mecanismos, Cu2 + e Cd2 + Hg2, principalmente por meio de troca catiônica, Hg2 + é adsorção física e distribuição, Cr3 + e As3 + de acordo com a adsorção específica e respectiva adsorção eletrostática. Chave de bentonita orgânica modificada usada em corantes orgânicos industriais, gases residuais industriais (tolueno, ciclohexano, xileno e mistura de tolueno), absorção de poluentes nas indústrias de petróleo e petroquímica e lixiviados de aterros (poluentes orgânicos, hidrocarbonetos halogenados, amônia, sólidos, sulfetos , metais pesados, etc.).

4. Princípio de modificação inorgânica e aplicação de argila bentonita

A aplicação de íons metálicos Na +, Fe3 +, Al3 + e Mg2 + como modificadores de halogenetos e fosfatos são modificações inorgânicas da bentonita da maneira geral; sua hidrólise de cátions metálicos pode ser equilibrada na superfície da eletricidade negativa da bentonita.

O desempenho de adsorção da bentonita inorgânica modificada está relacionado à quantidade e propriedades do modificador carregado. Com baixa capacidade de carga, a capacidade de adsorção da bentonita ajustada aumenta com o aumento da capacidade de carga. Pelo contrário, quando a capacidade de suporte de peso é demasiado elevada, os aglomerados metálicos bloquearão os canais dos poros do adsorvente no ponto activo, reduzindo assim a capacidade de adsorção do adsorvente. Yang et al. descobriram que a adsorção de Pb2 + por troca iônica de carbonato de sódio (Na2CO3), atração eletrostática, captura de grupo hidroxila superficial e precipitação química causam bentonita modificada. A reação magnética e catalítica do modificador para realizar a modificação da bentonita pode melhorar melhor as características de adsorção da bentonita.

A bentonita modificada com CUFe2O4 pode remover efetivamente o Hg0 do gás; o mecanismo é que CUFe2O4 aumenta o sítio ativo da bentonita, catalisando a conversão de Hg0 em Hg2 + mercúrio granular [Hg (P)].

A bentonita modificada inorgânica com cátions metálicos carregados (Cu2)+, Zn2+ e Ag+), além de melhorar as propriedades de adsorção, também possui uma reação antibacteriana, desodorizante e catalítica específica.

Pajiarito et al. com ZnSO4.7H2O para modificar a bentonita, a bentonita modificada com zinco obtida com base no controle da liberação de Zn2 + no Mycobacterium luteum e no efeito inibitório do fungo do arroz em casca também pode reduzir o odor pungente produzido pela borracha natural (NR) com AgNO3 modificado bentonita com potente inibição do efeito bacteriano e da reação catalítica, pode ser um agente corante de malaquita verde (MG) Realizar uma reação catalítica, assim como bactérias recém-isoladas em águas residuais e lodo (ISOSS) e Escherichia coli (Ec.oli) com bom vigor bacteriostático .

2. Bentonita e materiais compósitos como dinâmica de pesquisa em meios fertilizantes

Os fertilizantes desempenham um papel insubstituível como insumo agrícola moderno, controle de doenças de plantas e pragas, melhorando a qualidade das colheitas e mantendo a segurança alimentar global. No entanto, as formas farmacêuticas tradicionais de pesticidas têm baixas taxas de utilização, não-alvo e altas taxas residuais e devem ser utilizadas em excesso para obter efeitos preventivos. Após o uso, apenas 0,1% do fertilizante atinge os organismos alvo. 99,9% do fertilizante está no meio ambiente através da dissolução do solo, volatilização, deriva da pulverização, escoamento, degradação microbiana e aderência à superfície da cultura.

Os fertilizantes residuais podem chegar ao solo, às massas de água, à atmosfera e às culturas e acumular-se nos produtos agrícolas, nos animais e nos produtos do mar, pondo em perigo a saúde humana. Assim, o desenvolvimento de fertilizantes com degradação e capacidade de resposta ambiental (pH), temperatura, luz, etc.).)) Temperatura, luz, etc.), nanomateriais ecologicamente corretos como transportadores de biopesticidas, com alta confiabilidade e compatibilidade, podem reduzir os danos e resíduos dos pesticidas e aumentar a eficácia dos fertilizantes.

A bentonita é uma substância fertilizante rica, de baixo custo, não tóxica, porosa e com potencial de área superficial significativa, comumente usada em fungicidas microbianos, inseticidas, fungicidas e substâncias de adsorção de herbicidas; tem um valor substancial de desenvolvimento e aplicação.

1. Benéfico para meios de absorção microbiana

O fungicida microbiano tem as vantagens de ser verde, seguro e compatível, e sua utilização abrangente sofre danos à estrutura do meio e às propriedades funcionais.

A bentonita geralmente não é bentonita modificada com ácido, modificada organicamente ou modificada inorganicamente como meio microbiano benéfico. Estudos demonstraram que o nível de imobilização das bactérias no transportador reside na adesão inicial entre a superfície do meio e as células bacterianas, e o processo de adsorção consiste em quatro etapas:

① Um grande número de bactérias acumuladas na superfície da mídia;

② Adesão inicial de germes à superfície da mídia;

3.Da adesão reversível à adesão irreversível;

④ formação de um biofilme estável.

Além disso, as propriedades físicas das células e transportadores e as propriedades químicas do meio ambiente são chamadas de papel principal na fase de fixação, Mg2 na capacidade de fixação a seco e composição + no meio; a carga superficial está correlacionada com as propriedades dos microrganismos.

Bejarano et al. demonstraram que a bentonita poderia ser um meio potencial para a bactéria promotora de plantas Paraburkholytofirmans (PsJN). pH A especificação de adsorção da solução tampão de 5,5 para 9 diminuiu à medida que o valor do pH aumentou. Além disso, a especificação potencial da superfície do meio afeta a adsorção e imobilização de bactérias, ou seja, quanto maior o potencial de superfície, maior será a adsorção de patógenos.LI et al. preparou ácido esteárico hidrofóbico que carregou melhor Raoultellaplanticolars-2 (bactérias Gram-negativas, EPS causado fraco) e Bacillussubtilssl-44 (bactérias Gram-positivas. EPS causado vital) dois tipos de bactérias benéficas; em comparação, as bactérias gram-positivas têm forte adsorção, o princípio de adsorção é a interação hidrofóbica ácido-base, não a força de Lifshitz-van der Waals e a interação eletrostática.

2. Retardo de inseticidas

A bentonita é geralmente usada como material compósito como transportador de inseticidas. O princípio é usar a adsorção de bentonita, as características de superfície específicas do extenso material compósito. Suponha que a resposta à liberação de estimulação alcalina, material compósito de bentonita orgânica de amido modificado, seja baseada no método de preparação de inserção de solução. A taxa de compactação do material misturado é alta e pode ser continuamente manipulada na liberação de água.

O alginato é um polissacarídeo solúvel em água, em solução, fácil de reticular com íons positivos divalentes (Ca2) fase em linha com + e Mg2 +) para produzir hidrogel, geralmente como fertilizante manipulação da liberação do meio compósito baseado no sol – argila bentonita a ser usada para suspeitar que o gel feito / nanocompósitos de alginato de sódio para a propagação de Fick do controle e liberação de inseticidas imidaclopride, a quantidade de liberação aumenta à medida que a argila bentonita A quantidade de liberação aumenta com o aumento da bentonita.

Além disso, a bentonita é modificada com surfactantes iônicos positivos para obter bentonita organicamente modificada. Isso promove a bentonita a produzir mais imidaclopride no espaçamento intercamadas e, em seguida, controla e libera o imidaclopride.

3. Retardo de herbicidas

O ponto de ajuste químico do material adsorvente é um fator essencial na medição de suas propriedades de adsorção, e menos pontos químicos apropriados afetarão sua eficiência de adsorção.

A modificação orgânica da bentonita é uma forma crítica de melhorar o ponto de ajuste químico. Assim, a bentonita orgânica é frequentemente usada na absorção de herbicidas e em meios de liberação controlada. O comportamento de absorção e liberação está relacionado à densidade aparente do modificador (surfactante) na estrutura lamelar e ao espaçamento entre as camadas de bentonita. Quanto maior a densidade de empacotamento do modificador na estrutura em camadas, mais lenta será a difusão do herbicida. Quando o espaçamento da camada de bentonita aumenta, é benéfico para a liberação do herbicida, reduzindo o efeito da densidade aparente no herbicida para atingir o efeito de liberação controlada.

A absorção de bentonita de herbicidas é espontânea e exotérmica; o processo de absorção é dividido em duas etapas:

① Com o aumento do tamanho e da capacidade de suporte da cadeia de carbono do modificador, a taxa de adsorção ocorre principalmente na superfície da bentonita modificada.

② No elo de controle de difusão interna, a taxa de adsorção diminui lentamente com o tamanho da cadeia de carbono modificador, capacidade de suporte e aumento do comprimento. Este processo ocorre principalmente na camada sólida de bentonita modificada. Existem dois tipos de bentonita modificada, entre as quais a HTMA-bentonita possui as melhores propriedades de adsorção e absorve procloraz com base em interações hidrofóbicas. Em contraste com a droga original, a argila bentonita orgânica retardou significativamente a liberação do agente.

4. Retardo de fungicidas

As formulações de pesticidas, na liberação dos componentes relevantes do atraso, quanto maior a eficácia do tempo contínuo, podem continuar a liberar o ingrediente ativo do sistema transportador, que tem sido foco de pesquisas. Singh comparou a fumonisina (ditiocarbamato) como fungicida caulim e a manipulação do transportador de bentonita do efeito de liberação e descobriu que a manipulação da bentonita na liberação de fertilizantes é mais lenta que o caulim, a liberação da inconsistência da propagação de Fick.

Liu Yanhui et al. escolheu o método de adsorção pré-impregnado para preparar o retardador de oxacilina. Com o aumento da dose ativa da tabela de carga de bentonita, a quantidade de adsorção primeiro aumenta e depois diminui, e a taxa de liberação está relacionada à temperatura. Quando a temperatura é grande, a taxa de liberação é mais rápida.

Além disso, a bentonita organicamente modificada pode adsorver fungicidas e reduzir a tensão superficial do tamanho de suas partículas para obter efeitos sinérgicos. Por exemplo, a adição de organobbentonita à emulsão aquosa de espiroxamina reduz o tamanho das partículas e facilita a distribuição do tamanho das partículas, alterando assim a estabilidade da emulsão aquosa. Bentonita orgânica, hexaconazol e aditivos foram misturados fisicamente e uma suspensão aquosa 5% de hexaconazol foi produzida com sucesso. A suspensão tem um grau razoável de segurança flutuante, a bentonita orgânica na adsorção de fungicidas também é afetada pelas características do próprio pH dos fungicidas do sistema, ambiente baixo ácido (pH) <3) a adsorção de pesticidas orgânicos é silenciosa, ambiente alcalino (pH)> 10 ) apenas a adsorção de triadimefon alcalina aumentou, os fertilizantes ácidos metanaftil, cetopropil, paration metílico têm solubilidade, a taxa de adsorção é reduzida.

3. Perspectivas de aplicação da argila bentonita

O desenvolvimento de fertilizantes de baixo carbono, ecológicos e de liberação constante é essencial para o controle de doenças das plantas. Ainda assim, o campo de produção de fertilizantes com eficácia retardadora é complicado e caro, e eles não podem ser liberados de forma inteligente.

Além disso, o meio preparado com base na combinação química tem um baixo rendimento, e muito poucos estudiosos desenvolveram fertilizantes de coagulação retardada direcionados com base nas características dos patógenos de plantas, a maioria dos quais são melhorados a partir da eficácia do material e do campo médico. Por outro lado, nanopartículas de sílica, nanogéis, materiais MOF e meios fertilizantes com eficácia de retardamento têm altos custos de aplicação, baixas cargas de fertilizantes, e a aplicação real causará uma grande perda de fertilizantes, resultando em um certo grau de poluição ambiental.

A bentonita é uma grande superfície específica com materiais sólidos com capacidade de adsorção no processamento de dosagem de pesticidas e controle de pragas, e tem um valor prático substancial. No entanto, o desenvolvimento e a aplicação da bentonita podem ir além de suas propriedades plásticas; também deve considerar o uso de modificação de bentonita, principalmente em.

① De acordo com as diferenças nos cenários de aplicação, o desenvolvimento de um valor específico de pH, temperatura e umidade, luz, campo magnético e atividade enzimática de substâncias fertilizantes de liberação controlada de forma inteligente;

② Para diferentes alvos de prevenção (doenças), realizar modificações direcionadas, desenvolver fertilizantes de coagulação lenta com organismos alvo induzidos e adsorvidos;

③ Para diferentes métodos de uso e características preventivas, realizar modificações na formulação e desenvolver fertilizantes de coagulação retardada que possam ser pulverizados, enraizados, aninhados, esfregados, etc., para facilitar a aplicação prática;

④ De acordo com as diferentes características da molécula do fertilizante (pH), a bentonita realiza modificação ácida orgânica ou modificação alcalina, a produção de fertilizantes com o mesmo valor de pH do material fertilizante, para evitar carregamento após a fusão dos ingredientes ativos do fertilizante.

Assim, o futuro da bentonita e dos materiais compósitos modificados é adequado para a liberação direcionada de pesticidas, especialmente para o controle de doenças transmitidas pelo solo.