CN101400760B - 无机、静电粘结剂组合物，其应用以及制备所述粘结剂组合物的方法 - Google Patents

无机、静电粘结剂组合物，其应用以及制备所述粘结剂组合物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种在大量有机和/或无机颗粒中用作结构稳定成分的无机静电粘结剂组合物。粘结剂组合物一种主要的用途为开垦干旱的和超干旱的沙漠，并预防沙漠化和沙丘的移动和发展，换句话说即有效地阻止风蚀作用。还描述了一种制备粘结剂组合物的方法及其用途。

Description

无机、静电粘结剂组合物,其应用以及制备所述粘结剂组合物的方法
技术领域
本发明涉及一种带有静电荷的无机粘结剂组合物，更确切地说是一种基本上由分散于流体中的单片粘土和空气泡组成的均匀分散粘土颗粒。本发明还涉及一种制备所述粘结剂组合物的方法以及该粘结剂组合物在例如土或砂的有机或无机颗粒组合物中作为结构稳定成分的应用。本发明还涉及粘结剂组合物用于例如空气或水的净化时作为过滤体的应用。
背景技术
沙漠化的主要原因是风蚀作用和沙丘的推进。已知当保护性的、一体的植被由于过度放牧、交通流量等原因而被破坏时，暴露于强旱下的陆地区域土地表面易遭受风蚀作用。基本上由砂组成的矿质土壤颗粒缺乏保持紧密结合的能力，并且产生泥沙迁移。在相对潮湿的条件下这也会产生，例如在沙丘形成中，其中砂通过毛细管作用从地下输送水分的能力下降，导致表面局部干旱使得随后具有浅根系的植被缺乏生长的机会。矿质土壤保持稳定的一体的结构的能力的缺乏以及砂质土壤从地下储集层中结合水分能力的缺乏是例如在暴露于干旱的区域保持和增加粮食产量的主要障碍。
普遍认为当土壤颗粒完全不相互粘附时，土壤被认为是无结构的或单粒结构，例如沙丘的情形。另一方面，当在适宜环境下原生土壤颗粒趋向于团聚并结合成小的单元或团聚体时，土壤称为团聚的。对砂质土壤的研究已经表明，约99.5％的原始颗粒的直径小于0.5毫米，也就是说构成易受风蚀的颗粒。也很明显，大于0.8毫米的干团聚体的百分比小于土壤基质的0.2％。
还已知稳定的团聚体的形成和保持是非常需要的基本特征，由于其可以确保最适宜于耕作、开垦、植物生长和保持土壤抗退化因素的条件。
有机粘结剂通常已知用于添加到矿质土壤表层，从而稳定结构，增加毛细管输送水的能力以及增强水与土壤颗粒的结合。这些粘结剂的缺点在于在主要使用这种粘结剂的世界的这部分区域，有机材料由于生存在矿质土壤中的细菌的繁殖迅速分解。
已经对将粘土干混进沙壤土进行了研究，并一直使用到1987年为止，考虑到这样一个事实，也就是说即使只具有积极的实践效果其也过于昂贵。
广为人知的还有粘土具有广泛的结合水和在干燥条件下建立内聚结构(coherent structure)的能力。干燥粘土难以破碎，并且干燥粘土形成坚固、稳定结构，例如用于太阳干燥砌块。粘土已经用于抵抗沙漠化并增加土壤的肥沃性的努力。粘土当应用于土壤时具有双重作用。其提高了保水性，减少对肥料的冲蚀并改善土壤的离子交换。其次，其为生长的植物提供营养。以前为该目的对于粘土的使用一直是使用干粘土与土壤混合。需要充足量的粘土并且混合需要大量的机械作业。迄今为止所存在的问题在于价格和可用性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对上述问题的新的，改善的解决方案，从而可以以较少的粘土和较少的机械作业从而以降低的成本对流砂沙漠进行改造并较高效地预防沙漠化。
通过在下述说明书和权利要求中所公开的的特征来实现该目的。
通常已知作为粘土中单一机械单元的片状粘土具有负电荷并尤其具有很强的将水结合到其表面的能力。
本发明基本上涉及一种由均匀的、带有负电荷的片状粘土组成的带负电荷的粘结剂组合物，当粘结剂组合物加入到目标物质中时，用以结合正电荷颗粒从而增强例如目标物质中或其上的水、水中杂质和不需要的物质的吸附和吸收能力。粘结剂组合物可以例如以水溶液的形式加入到目标物质中。正电荷颗粒可例如为水分子。
粘土颗粒可以以通过均匀化方法获得的任意形态提供，该方法将粘土分离成由一些分散于例如水的液体中的有粘结性的粘土片组成的单片或颗粒，随后粘土片在应用过程之后覆盖颗粒表面。粘土片表面直径为约25-2000nm。厚度为约1-10nm，调整为目标物质的颗粒结构。为了增强粘土片均匀分散的稳定性，空气可以以微气泡的形式适当地添加，这会赋予粘土片弱阳离子键。结果是混合物保持稳定，直到其接触较高电荷/电位/电价的阳离子。水中的粘土单片从而事实上是由固体颗粒和中和、围绕该颗粒并且通过固体颗粒电荷结合的空气离子云构成。
粘结剂组合物利用普通的给水技术以如下量施加于例如土壤上：土壤中向下至相关的根深度或阻止风蚀作用所需深度处是湿润的。
根据本发明的粘结剂具有所需的性能，其通过干燥或结合干燥的加热而硬化。
粘结剂在土壤颗粒上的应用导致负极性引起的借助于粘土颗粒湿气结合能力的吸引和运送湿气能力的增强以及由粘土片间微观空隙所引起的毛细管输送能力的增强。这增强了植物在土壤中生长的能力。产生良好的食物摄取并增强对二氧化碳的吸收。增强的植物生长进一步增加了土壤的反射率值(Albedo值)，这意味着入射辐射的反射增强并且土地表面的温度降低。(反射率或日光反射比是在0-1的比例上材料反射日光能力的尺度(包括可见光、红外线和紫外线波长)。反射率值为0.0是指表面吸收全部的太阳辐射，反射率值1.0表示全部反射)。测量显示在气温为32℃，海温(sea temperature)为28℃的沙漠环境中，砂表面上测得的温度为51℃，在覆盖草的区域温度变为34℃。从而由绿色植物产生的地表温度减少为17℃。
脱水使处理过的土壤表面坚固，这意味着表面在很大程度上可以承受交通、风等荷载而不使单一颗粒疏松，单一颗粒疏松可导致结构破坏，植物根系损坏并使例如腐殖质颗粒及其他营养颗粒的土壤被风带走。
通过提供雨水形式的水、灌溉或改变来自地下的湿气蒸发和毛细管输送之间的平衡，土壤结构再次软化。
在本发明的一个具体实施方案中，粘结剂组合物可在施加到土壤中之前与溶解或分散于液体中的植物养料混合，从而促进植物的生长。
本发明的粘结剂组合物可通过在水中均化混合物而施加，随后将其施加到待处理的土壤中。
土壤颗粒可为，例如，砂颗粒、腐殖质颗粒、粗糙植物残余物、碳颗粒等，其在混合物中或单独构成土壤的基本部分，并且优选粘结在一起使得在施加于所述颗粒上的正常应力水平下不发生移动。
在第一实施方案中，发明涉及一种在多数有机和/或无机颗粒中用作结构稳定成分的粘结剂组合物，其包括粘土的均质混合物，借此粘土颗粒主要分离为粘土单片。
粘结剂组合物优选包括结合于大部分粘土片的空气微泡。
粘结剂组合物优选为基于液体的分散体，优选基于水。
粘结剂组合物优选包括至少一种植物养料。
粘结剂组合物优选包括一种或多种分散剂。
本发明的另一个特征涉及一种制备粘结剂组合物的方法，该方法包括在均化装置中均化粘土分散体和液体的步骤，以便制得粘土片分散体并引入粘土片分散体并将气体微泡引入到粘土片分散体中。
气体微泡优选在分散过程中加入。气体微泡优选为空气微泡。
选进使粘土片分散体进入基本上的层流，以随后使其进入由显著的方向变化引起的紊流。
或者，使粘土片进入基本上的层流运动，随后使其进入由显著的方向变化引起的紊流运动，其后使其该粘土片再次进入基本上的层流以随后使其再次进入到由显著的方向变化引起的紊流运动。
方向变化优选在45-135度的范围内。
根据本发明的方法优选还包括将至少一种分散剂引入到粘土片分散体中的步骤。
该方法进一步包括优选的将至少一种植物养料加入到粘土片分散体中的步骤。
本发明的一个进一步的实施例涉及将根据本发明的粘土片分散体作为水和颗粒粘结剂和土壤体毛细管输送增强剂以及植物保护剂的用途。处理过的砂颗粒层能够过滤出不需要的正电荷杂质例如海水中的盐，净化污染水。过滤体典型地由颗粒结构组成，所述颗粒用粘土片分散体预处理从而像所做的那样使颗粒被粘土片覆盖，阻止沙漠中的风蚀作用。该方法使用在老的干混方法中所使用粘土量的约13％，并通过迅速粘结砂颗粒获得相同的有益效果。
根据本发明的制备粘结剂组合物的方法可以在任意适合的装置中进行。
本发明还涉及上述粘结剂组合物作为过滤体的用途。
在本发明的该实施方案中，当使粘结剂组合物与目标物质接触时，粘结剂组合物用以增强例如水、水中杂质和目标物质中或其上的不需要物质的吸附和吸收能力。
当粘结剂组合物用以除去目标物质中的不需要物质时，将含有不需要物质的流体通过粘结剂组合物过滤，所述粘结剂组合物制备成具有将不需要物质保持在粘结剂组合物中的所需结构。
本发明该方面的优选实施方案涉及使用上述公开的粘土片分散体制备过滤体，用于水和空气净化，包括海水淡化。过滤体典型地由颗粒结构构成，所述颗粒用粘土片分散体预处理使颗粒被粘土片覆盖。
实践中，海水淡化通过在网状物上制作一砂层来进行，所述砂层使用粘土分散体处理并且当该层充满盐残留物时，其可以被冲入海中或者盐可以用于其它目的。
附图说明
下面描述了优选实施方案的非限制性实施例，其在附图中表示，其中
图1显示了由多个片构成的非膨胀性粘土颗粒的实施例；
图2显示了合成的Laponite粘土中的基本颗粒和晶体结构；
图3显示了与水混合的非膨胀性粘土片团聚体；
图4显示了当膨胀性粘土片溶于水时典型的片结构；
图5显示了通过由本发明的单片粘土覆盖的单个砂粒的截面。
具体实施方式
图1显示了非膨胀性粘土类型的粘土颗粒的实例。横向尺寸约1μm。颗粒中可含有高达1200片。非膨胀性粘土的例子为高岭土和伊利石。
在图2中，标记2-A表示水化前的Laponite型膨胀性合成粘土颗粒堆叠体的一部分。水化过程I导致粘土颗粒堆叠体的膨胀，如2-B放大显示。水化粘土颗粒堆叠体2-B的分离II产生单独的粘土片2-C，此处以增加的放大倍数显示。连接到粘土片表面的金属离子以钠离子Na(+)表示，而渗透压力导致金属离子键的削弱。放大部分2-D示意性地表示粘土颗粒中及其表面的分子结构。
Laponite是三八面体蒙脱石的一个例子。
非膨胀性粘土无法只利用水化分离。当粘土颗粒处于相当大的机械应力下时，例如由本发明的方法中为均化粘土片分散体采用的紊流引起的，或者由使用适当的均化装置引起的相当大的剪切力，大量非膨胀性粘土片可以分离。显然膨胀性粘土片也可以这种方式分离。
图3显示了当非膨胀性粘土与水混合时典型的粘土片结构。水不能渗透到单片之间，堆叠体保持完整。非膨胀性的单片当与水混合时可行成不同的结构。
图4显示了当粘土片分散于水中时形成的不同粘土片结构。该结构被离子云围绕。由膨胀性粘土形成的典型片结构为：(a)边缘与边缘相接(链结构)，(b)表面与边缘相接(搭成屋形的纸牌)和(c)表面与表面相接(如一副纸牌)。
图5显示了通过由本发明中厚度为1nm、横向尺寸为25-400nm的粘土单片围绕的单个砂粒的截面。当砂粒直径为0.1mm时，需要1000-13000片给定大小的粘土片覆盖其周围。为了覆盖砂粒的整个表面，横向尺寸为25nm的粘土片需要约50,000,000片，横向尺寸为100nm的粘土片需要约3,000,000片，横向尺寸为400nm的粘土片需要约200,000片。
通过在具有非常高紊流指数的如上文描述的机械均化装置中处理粘土和水的分散体得到本发明的粘结剂组合物，从而将通常最小的粘土组分分为单片，为了使混合物保持稳定，将空气也加入到分散体中，从而使空气微泡与粘土单片结合来中和粘土片的负极性。空气泡增强了混合物的稳定性，从而防止沉降。当均化后的分散体在例如旋转装置的帮助下保持运动时，也可以防止沉降。
所述微泡的直径为约1nm-约20μm。
在另一个粘结剂组合物的实施方案中，在分散体或溶液中加入一种或多种添加剂，例如植物养料。以分散体形式添加时，粒径必须小于20μm以使物质能与其余的混合物一起用水浇在砂中。
在粘结剂的另一个实施方案中，加入分散剂以使粘结剂组合物在足够的时间内保持均匀。在没有任何盐存在的情况下，气泡可稳定混合物2-4天。
可通过例如喷涂、浸渍或通过浸透在颗粒体中将粘结剂组合物施加到待处理的颗粒体上。颗粒体可为砂、砂砾、腐殖质、建筑材料生产用的集料，例如生产砖的原料等。
所使用的粘结剂组合物的量根据待处理的颗粒体来调整。为了改善砂的性能，每千克砂使用数克粘结剂组合物(基于干物质)。
下面通过下述非限制性实施例来进一步说明本发明。
实施例
进行两种试验。
第一种为盆栽试验，目的在于比较不同含量的悬浮高岭土和干混高岭土对于小麦谷粒发芽百分比和物理性能的影响，第二种为风洞试验，目的在于研究悬浮高岭土对于由于风蚀作用的起动流速和土壤损失的影响。
发芽试验
该试验在温室条件下进行，以比较不同含量的或为悬浮状态或为例如与土壤干混的粉末状态的高岭土对于小麦谷粒发芽率的影响。
试验处理包括以下物质：
-对照物，即不用高岭土，
-两种含量高岭土，即作为干混使用2.5％(相对于根系深度的土壤质量-7kg＝175克粘土)(T1)和5.0％(相对于根系深度的土壤质量-7kg＝350克粘土)(T2)。
-四种含量高岭土，即作为悬浮高岭土使用1％(悬浮体重量-0.9kg＝9克)(T3)，1.5％(悬浮体重量-0.9kg＝13.5克)(T4)，2％(悬浮体重量-0.9kg＝18克)(T5)和2.5％(悬浮体重量-0.9kg＝22.5克)(T6)。应用于田间持水量的悬浮体＝900ml。
盆完全根据随机化的设计排列，每种处理复制三份。盆的总数为7×3＝21盆。
试验步骤
施加上述处理后，将推荐用于沙漠地区的20粒当地的小麦品种(Triticum vulgari var Sakha 93)种在每个盆中。向盆中浇水直至达到田间持水量水平。用水量为900ml。其后灌溉足量的水以补偿水分损耗。该量介于100-150ml之间。
4-6天后开始发芽，此时观察并记录发芽率。
播种20天后，收割植物的生长部分并在70℃的通风烘箱中干燥，其后记录其干重。
收割后使用计算机化的电子透度计测量每种所施加的处理的土壤渗透阻力。
在相对小的盆中进行这些试验并且所研究的土壤主要为砂。每间隔3cm读取透度计读数。因为渗透力主要受土壤含水量的影响，在每个测试深度上取土样在测量时测定土壤含水量。
其后收集每个盆中的土样测定土壤团粒、田间持水量和凋萎含水率。
试验结果
所有报告中给出的百分数象是表示相同对象的百分值，但是如括号中所示，是不同的对象：5％(总土壤重量7kg＝350克粘土)干燥高岭土和/或5％(所应用的水悬浮体0.9kg＝45克粘土)悬浮高岭土。悬浮体中所用粘土的量为旧法干混中所用量的13％。悬浮粘土一施加即粘结颗粒，旧法中的干混物中在其具有粘结能力前必须加入水，干燥粘土颗粒当吸入到肺中时对人体是有危险的。因而所得到的显著的效果为，本方法使用的粘土量为旧的干混方法中的约13％并具有相同的效果，同时可以迅速粘结砂粒。
发芽率和秧苗干重：
表(1)显示播种4天后通过混合任意含量的干的或悬浮的高岭土来应用高岭土与对照处理相比增加了发芽百分比。播种6天后除了应用具有1％含量的悬浮高岭土外都具有相同的趋势。最好的含量分别为对于干混为2.5％和对于悬浮粘土为1.5％。
从统计学观点看，低于2.5％的干法应用的发芽率和低于1.5％的悬浮高岭土处理物导致的发芽率之间差异并不明显。
表(1)不同含量和方法的高岭土应用对于小麦谷粒发芽的影响
Figure G2007800067688D00101
值为三份复制物的平均值。
考虑小麦秧苗的干重，表(2)与任意含量的干混高岭土或悬浮高岭土有关的值低于对照处理。统计分析证明这些差异不明显。
表(2)不同含量和方法的高岭土应用对于小麦秧苗干重的影响。
Figure G2007800067688D00111
渗透阻力
如上所述，渗透阻力主要取决于土壤中的含水量(即，试验条件下的层)。因此，在测量土壤阻力时测量取自非常接近于透度计圆锥体的土样的土壤含水量。表(3)中给出了在测试深度处(0-5，5-10和10-15cm)所获得的土壤含水量数据。该表显示测量时的土壤含水量就所施加的处理或每个盆中的测试深度而论几乎相似。因此，所获得的由渗透阻力数据表示的土壤阻力变化主要受高岭土处理的影响，即所使用的含量及方法。换句话说，在当前研究条件下，因为土壤水分对于阻力的影响是可忽略的，因此土壤阻力的变化可解释为只基于高岭土处理物，如表(3)所示。
表(3)在所施加的处理条件下测量渗透阻力时的土壤含水量(w/w)
 测量深度高岭土处理   在0-5cm   在5-10cm   在10-15cm   平均土壤水分(％)
 对照物   0.45   0.12   0.12   0.23
 干混高岭土2.5％(相对于根系深度的土壤质量％)(T1)   0.22   0.14   0.24   0.2
 干混高岭土5％(相对于根系深度的土壤质量％)(T2)   0.23   0.44   0.27   0.31
 悬浮高岭土1％(悬浮体重量的)(T3)   0.26   0.44   0.26   0.32
 悬浮高岭土1.5％(悬浮体重量的)(T4)   0.16   0.24   0.12   0.17
 悬浮高岭土2％(悬浮体重量的)(T5)   0.18   0.24   0.16   0.19
 悬浮高岭土2.5％(悬浮体重量的)(T6)   0.13   0.18   0.19   0.16
考虑应用含量的影响，显示出渗透阻力与应用含量呈线性关系。换句话说，以5％干燥或2％悬浮高岭土的比例(w/w)混合沙丘砂与高岭土导致渗透阻力从约0.4增加至1.40Mpa/cm2。该显著的影响对于植物生产以及环境需要两者都是有利的。这些低的土壤强度值在改善土壤承载能力和通过性的同时不影响大多数栽培作物的生长。
风洞试验
这些实验集中于研究风速和土壤损失或起动流速的关系，即在不同含量的粘结剂，如高岭土、悬浮体条件下，使土壤颗粒产生运动所需的速度。
在风洞试验中测量本发明的粘合剂减少风力引起的土壤损失的能力。试验在中国的“中国科学院寒区旱区环境与工程研究所”进行。风洞为开路型的，鼓风机将空气吹入尺寸为1.0m宽、0.6m高和16.23m长的测试部分。空气通过鼓风机从周围吸入，通过钟罩形入口进入进口部分，然后到达出口。在到达测试部分前，气流通过扩散器以及收缩喷嘴和风模拟组件。
测试部分具有位移机构以测量多层次流速分布。扩散板具有集砂机构以收集输送的砂，剩余空气通过一垂直的管导入到外界空气中。
下表显示了所获得的测试结果。
很明显，在任意风速下，通过增加应用的含量土壤损失减少，但是减少的百分比依据风速而变化。在风速27.5m/s、100％减少的情况下，3L/m2或更高的5％悬浮体以及1L/m2或更高的10％悬浮体可获得最高的减少量。也很明显通过增加粘结剂悬浮体可增加起动流速。
Figure G2007800067688D00141
结果
结果显示增加高岭土含量可增加起动速度，换句话说，通过加入任意含量的悬浮高岭土可增加使土壤颗粒移动所需的速度。如上所述，起动速度是使土壤颗粒产生移动所需的最低风速。
也很明显在任意风速下，通过增加应用高岭土含量可降低土壤损失，但是减少的百分比依据风速值而变化。在风速27.5m/s、100％减少的情况下，3L/m2或更高的5％悬浮体以及1L/m2或更高的10％悬浮体产生最高的减少量。
从上述试验中显而易见，本发明允许使用中等质量的粘土，同时获得改善效果，并且只使用旧的干混方法中所使用粘土的平均13％。或如上所述通过1L水/m2、每升使用100克粘土，可有效地防止风力侵蚀，这在以往没有实现过。
所得到的结果还显示所施加的处理显著地增加土壤基质内部的粘附和内聚力，从而降低土壤侵蚀度以及侵蚀流失。
通过在每平方米应用0.5-1升的悬浮体并且渗透深度为0.5-1cm所得到的最新的结果显示通过应用9％的悬浮高岭土并且不对土地提前灌水，土壤表层(即0-10cm)的土壤含水量增加24％。筛选实验表明该增加似乎是指数性的。
对于本领域技术人员显而易见，所述粘结剂组合物的静电粘结性能在所有需要将例如微观粒子、原子、病毒、细菌及其他细胞结构的小物质固定于介质的区域是有用的，以移除不需要的物质或增加需要的物质来改变介质性能，见上文及下述专利权利要求。
从上述说明书中应当理解对于本发明优选实施方案可进行多种调整和变化而不背离其实际的主旨。上述说明书仅作为说明并不具有限制意义。

Claims (13)

1.一种在大量有机和/或无机颗粒中用作结构稳定成分的、带有静电荷的粘结剂组合物，所述粘结剂包括液体和粘土，其中在均化器中使粘土和液体的分散体均匀化以制备粘土片分散体，使得由空气构成的气体微泡在均匀化过程中被加入到粘土片分散体中，且其中粘土颗粒基本以分离的单片粘土存在，所述微泡具有1nm-20μm的直径。
2.权利要求1的粘结剂组合物，其中所述液体为水。
3.权利要求1-2任一项所述的粘结剂组合物，其中粘土为膨胀性或非膨胀性粘土。
4.权利要求1-2任一项所述的粘结剂组合物，其中粘土为非膨胀性粘土。
5.权利要求1的粘结剂组合物，其中粘结剂组合物包括至少一种附加的植物养料。
6.一种制备在大量无机和/或有机颗粒中用作结构稳定成分的、带有静电荷的粘结剂组合物的方法，包括以下步骤：在均化器中使粘土和液体的分散体均匀化以制备粘土片分散体，使得由空气构成的气体微泡在均化过程中被加入到粘土片分散体中，所述微泡具有1nm-20μm的直径。
7.权利要求6的方法，其中使粘土片分散体进入基本上的层流运动，随后进入由显著的方向变化引起的紊流运动，所述显著的方向变化是指方向变化在45-135度的范围内。
8.权利要求6的方法，其中使粘土片分散体进入基本上的层流运动，随后使其进入由显著的方向变化引起的紊流运动，其后使粘土分散体再次进入基本上的层流运动以随后使其再次进入到由显著的方向变化引起的紊流运动，所述显著的方向变化是指方向变化在45-135度的范围内。
9.一种稳定大量无机和/或有机颗粒的方法，包括应用用作结构稳定成分的、带有静电荷的粘结剂组合物，所述粘结剂包括液体和粘土，其中在均化器中使粘土和液体的分散体均匀化以制备粘土片分散体，使得由空气构成的气体微泡在均匀化过程中被加入到粘土片分散体中，且其中粘土颗粒基本以分离的单片粘土存在，所述微泡具有1nm-20μm的直径。
10.权利要求9的方法，其中所述液体为水。
11.权利要求9-10任一项所述的方法，其中所用的粘土为膨胀性或非膨胀性粘土。
12.权利要求11所述的方法，其中所用的粘土为非膨胀性粘土。
13.权利要求1的粘结剂组合物的用途，用作土壤体的水与颗粒的粘结剂和毛细管输送增强剂以及植物保护剂。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9067843B2 (en) 2012-08-16 2015-06-30 The Mosaic Company Phosphatic clay products for use as soil wetting agents, methods of delivery of phosphatic clays to soil, and phosphatic clay coatings for purpose of water retention
US9512046B2 (en) 2012-08-16 2016-12-06 The Mosaic Company Phosphatic clay products for use as soil wetting agents, and methods of delivery of phosphatic clays to soil
CN110643367A (zh) * 2019-09-23 2020-01-03 亿利资源集团有限公司 一种土壤防风蚀浆液及方法
CN116773780B (zh) * 2023-08-16 2023-12-08 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 植被边坡土渗流潜蚀实验测量系统与测量方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5085707A (en) * 1988-05-23 1992-02-04 Georgia Kaolin Company, Inc. Defined and delaminated kaolin product
CN1536051A (zh) * 2003-04-11 2004-10-13 尹万珠 沙漠土改造剂及治理沙漠的方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI47633C (fi) 1962-07-11 1974-02-11 Mineralimpex Magyar Olaj Es Menetelmä dispersioiden valmistamiseksi.
GB1301005A (en) * 1969-07-24 1972-12-29 Standard Oil Co Suspension fertilizer
JPS5311760A (en) * 1976-07-16 1978-02-02 Kyowa Leather Cloth Flake shaped soil amendment matter for horticulture
RU2267514C1 (ru) * 2005-02-04 2006-01-10 Виктор Григорьевич Чеверев Способ защиты грунтов от эрозии

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5085707A (en) * 1988-05-23 1992-02-04 Georgia Kaolin Company, Inc. Defined and delaminated kaolin product
CN1536051A (zh) * 2003-04-11 2004-10-13 尹万珠 沙漠土改造剂及治理沙漠的方法

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