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泥煤

定义 泥煤在自然状态下含有大量水分,其固相物质主要是由未完全分解的植物残体和完全腐殖化的腐殖质以及矿物质组成的,前两者有机物质,一般占固相物质的半数以上。它是古代沼泽环境特有的产物
定义

泥煤在自然状态下含有大量水分,其固相物质主要是由未完全分解的植物残体和完全腐殖化的腐殖质以及矿物质组成的,前两者有机物质,一般占固相物质的半数以上。它是古代沼泽环境特有的产物,在多水缺少空气的条件下,死亡后的松软的有机堆积层,东北泥炭属高寒地区,这种泥炭的氮和灰分元素含量较低;略显酸性或强酸性,PH值为5.0---5.9;EC值小于1,持水量很高。一般有52%(V),通气性良好,通气空隙在27---29%间。泥炭是一种宝贵的自然资源,由于它独特的质轻,持水、透气和富含有机质、具有其他材料不可替代的作用和适中的价格在我国及世界园艺上和生产绿色有机复合肥中广泛应用。

结构

泥煤

泥煤又叫草炭、泥炭,是各种植物残体在水分过多、通气不良、气温较低的条件下,未能充分分解,经过长期积累而形成的不易分解而稳定的堆积成层的有机物。泥煤是在潮湿的森林里产生的一种生物淤泥,在深1米到7米的土壤里面。

根据泥炭的形成条件,植物群落的特性和养分情况,可将泥炭分为3种类型。

(1)高位泥炭(贫营养泥炭)

高位泥炭生成在地势比较高的地方,呈红色或棕黄色,由水藓、绿藓等植物形成,生长年代比较短,灰分含量少,腐烂程度差,养分会计师较低,酸性较大。

(2)低位泥炭(富营养泥炭)

低位泥炭

低位泥炭生成在地势比较低洼的地方,呈黑色或深灰色,由各种苔属植物、芦苇、木贼等植物形成,灰分含量较多,持水性较小,酸性较低,分解程度较高。

(3)中位泥炭(中营养泥炭)

过渡泥炭又称中位泥炭,介于上述2种泥炭之间的类型。

价值

众所周知,湿地是地球之“肾”,湿地具有涵养水源、调节径流、增加大气湿度、防止环境趋干、保护珍贵水禽和重要鱼种等重要作用。泥炭作为湿地的宝贵资源,在工业、农业及人类生活的诸多方面发挥着重大作用。中国泥炭资源比较丰富,据统计,其资源总量约为47亿吨,属于湿地的泥炭资源占全国泥炭资源总量的80%。其中以由于水体沼泽化而使湖泊淤积,从而逐渐发育成泥炭沼泽的这种类型泥炭最为丰富,约占全国泥炭资源总量的65%。

泥炭是一种低热量煤(燃烧所释放的热量低于煤),具有较多的孔隙和巨大的内表面积,吸附能力强,其分子结构有酚羟基、羟基、醇基等含氧的活性官能团,具有离子交换能力及形成金属络合和螯合物的能力。泥炭中还存在醌基和半醌基分子结构,这使得它还具有氧化还原能力。泥炭的成分随产出地的不同而略有差异。由于泥炭的基本特点是以富营养的草本泥炭为主,其中灰分和腐植酸含量较高,因此具有较高的经济价值。如若尔盖高原是中国最大的一片现代泥炭沼泽地,其分布面积大约2829平方千米,其中可被利用的泥炭资源约占总资源量的92%。

过去,人们一直没有将泥炭视为资源,或者仅把它简单地归属为地理景观中沼泽或湿地的一部分。直到上世纪60年代,泥炭作为矿产资源和土地资源在农业和燃料方面得到开发利用,取得了一定的进展,积累了丰富的经验。世界上泥炭的开发和利用中有70%体现在农业领域,20%应用在燃料方面,其他方面仅有10%左右。

人类在利用“埋藏燃料”一一煤和石油之前,一般用木材作为能源。到了12世纪才出现燃烧泥炭的取暖方式以及将其用做日常生活燃料。在欧洲,最早利用泥炭燃料的国家有荷兰、丹麦和爱尔兰,随后前苏联、德国、芬兰、冰岛等国家也相继开采泥炭作为家庭燃料。到了l9世纪中叶,有些国家又将泥炭燃料作为纺织厂、糖厂和陶瓷厂等工厂用工业燃料。虽然当时泥炭开发利用水平还很低,用量也有限,但这却揭开了泥炭开采的历史,从此人们认识到泥炭是一种可利用资源。

到了工业革命之后,各种加工业、交通事业迅猛发展,泥炭的利用从农村家庭取暖的简单散烧扩大到中小城镇居民以块状泥炭作为生活燃料。这种情况在欧洲比较普遍,如今爱尔兰等国家仍保持着少量的这种古老的泥炭开采利用方式,因为这是一种简便而又经济的泥炭开发。近百年来,由于工业化的发展以及遭遇石油危机,在泥炭丰富的国家和地区,特别是北欧的芬兰、挪威等煤、石油贫缺的国家,把泥炭作为重要能源的科学研究和开发有了很大发展,实现了泥炭的工业化应用。针对当时由于一些燃料的利用,给环境带来污染以及危害人类生存等问题,泥炭燃料的优势更加凸显。因为泥炭易燃、含硫量低,不必经过昂贵的烟囱处理即可达到环境质量标准,是一种理想的“清洁燃料”。

用途化学工业

泥炭腐植酸类制品的用途广泛,可用作泥浆调整剂、耐火材料解胶剂、蓄电池阴极板膨胀剂、锅炉软水剂、团煤化肥模砂等的粘结剂、表面活性剂、分散剂、起泡剂、防锈剂等泥炭蜡镀在皮革、木器、塑料、纸张等表面,可增加其强度又可防水,可用作铸模粉和压塑粉,试制双层纸、粘合润滑剂、稠化剂、阻粘剂等泥炭树脂可用作防水剂、合成荷尔蒙制剂的原料及试制阻抑剂等泥炭低温千馏可制得气体、液体和固体燃料,并从所得低温焦油中制得化工原料和化工产品泥炭加酸水解物可制得草酸、糠醛、多元醇等磺化泥炭和磺化泥炭半焦可用作离子交换剂。

泥炭在医药中的应用较广,泥炭垫在骨科中使用,并可预防褥疮泥炭浴、泥炭制剂以及泥炭腐植酸类药品可用来治疗一些皮肤科、妇科、外科、内科等的疾病,泥炭制剂有抗肿瘤作用从泥炭可提取乙种维生素类和烟酸等。

泥炭也可试制酚醛压塑粉、造纸用纸浆及一些催化剂。此外,在建筑工业上泥炭腐植酸类制品可用作水泥外加剂、制造充气混凝土等,泥炭制成耐火、耐水、耐生物的绝热板和轻质混凝土等建材在钢铁工业上试制模砂添加剂、炼制海绵铁及烧结铁矿在食品工业上用作防腐剂、保存水果或鲜菜的填料,并用于造酒等。

燃料使用

在产地,泥炭被用来作为日常生活中的燃料使用。

在苏格兰地区,泥炭被大量用来作为制造苏格兰威士忌的过程中,烘烤已发芽大麦所需的燃料来源。使用泥炭烘干的大麦具有独特的烟熏味,已经变成苏格兰威士忌的风味特色,称为泥炭度(Peatiness),这也是“泥炭”这名词最常被提及的场合。

农业

在农业上用途将泥炭晒干,粉碎后直接作肥料施用。一般选用分解程度高,碳氮比值小,有效养分较多的低位泥炭作基肥,每亩(667平方米)施用量2500~3000千克;泥炭也可用于温床育苗,作为吸热保温材料,效果很好。因为泥炭对水分及氨有很大的吸收能力,一般风干泥炭能吸收3-6倍自身重量的水分,是很好的垫栏材料。通常宜采用分解程度弱的微酸性泥炭,具有较高的吸氮性能。垫栏泥炭不要过于,否则易于飞扬。分解程度较高的低位泥炭,因养分含量较高,容易粉碎,最适宜用于制造泥炭堆肥。一般采用混合堆肥的方法,如泥炭和人粪尿堆肥、泥炭和家畜粪尿堆肥、泥炭和作物秸行秆堆肥以及泥炭和绿肥堆肥等,堆制方法与普通堆肥相似。

利用泥炭、褐煤等原料,采用不同的生产方式,制取含有大量腐殖酸和作物生长、发育所需要的氮、磷、钾及某些微量元素的产品,就叫腐殖酸肥料,相当于有机无机复合肥。腐殖酸肥料的品种有腐殖酸铵、硝基腐殖酸铵、腐殖酸磷、腐殖酸铵磷、腐殖酸钠、腐殖酸钾、高氮腐殖酸铵等。

主要用作肥料,其类别有泥炭粪肥、泥炭厩肥、泥炭淤泥肥、氨化泥炭、泥炭矿物质氨化肥、含有氮磷钾和微量元素的高效泥炭复合肥、泥炭基细菌微量元素肥等泥炭与三臻衍生物的组合物是兼有除草效果的肥料泥炭腐植酸钠、泥炭硝基腐植酸钱等可用作植物生长刺激素泥炭、泥炭灰和泥炭聚氯乙烯等废物的组合物可用作土壤改良剂泥炭可试制线虫防除剂泥炭腐植酸类物质可试用作植物生理病预防剂和防止农药分解剂等泥炭营养土、泥炭营养钵及基质泥炭块主要用于园艺。

泥炭加酸水解所得水解物可生产蛋白质酵母饲料等泥炭中加入尿素和生石灰,通入水蒸汽处理制得饲料添加剂泥炭兰铁矿、泥炭腐植酸钠以及吸附食品加工废液的富营养草炭纤维质等都可用作饲料或饲料一添加剂泥炭腐植酸类物质可试用作动物消炎剂、桑叶活化剂及养鱼池塘环境调整剂。

环境保护

泥炭和活化泥炭可试制成离子交换剂和油凝聚剂泥炭和泥炭灰可用作吸附剂泥炭及其加工产品可以处理含有染料、重金属离子、石油产品、放射性元素和稀有元素、明胶、农药、表面活性剂等各种工业废水。泥炭可直接试用于处理肥料生产的废气中的NH3和NOx、脱除冶金厂废气中的硅的氧化物和烟尘,并除去烟道气中的SO2和NOx酸化泥炭试用来处理含氨和胺的空气草炭纤维可用作废气脱臭剂以除去硫化氢、甲醛和氨等泥炭、泥炭活性炭、泥炭焦和泥炭分子筛都可用作气体净化剂,用来净化废气和空气泥炭腐植酸类物质可用作废气和废水的处理剂。

净化重金属废水

泥煤充当废水净化介质早已被人们所了解。泥煤采取何种机理吸附重金属尚未定论,不同研究得到不同结论。在泥煤表面上吸附可以是单个界面活性离子或整个分子,其吸附还与泥煤类型、溶液浓度、pH值、研究方式、溶剂种类等因素相关联,所以对吸附机理的认识有一定的困难。

重金属污染物和泥煤之间存在以下几种可能作用方式:

①与羟基,苯酚基和杂环上H被同样电荷的活性离子所取代;

②泥煤其弱酸性功能团显示出与金属离子有配合能力;

③多价阳离子和泥煤空隙内羟基,木质素,纤维素,半纤维素等极性基团形成氢键而吸附;

④阳离子和阴离子缔合,重金属离子可以和欠饱和氧原子离子基团配位,或简单表示为溶液中活性离子吸附在带有相反电荷的泥煤表面空位上;

⑤吸附剂与被吸附物之间总有色散力的,所以都会发生这种吸附。普遍认为泥煤吸附过程产生螯合和配位等化学键是重金属离子和极性泥煤之问的主要作用力。

其他应用

在农业上,用作堆沤制肥和改良土壤,泥炭腐植酸类肥料和腐植酸钠刺激剂以及营养土和营养钵等在工业上,用泥炭作工业和民用燃料,用于建筑材料和包装填料,腐植酸类物质,用于生产蓄电池阴极板膨胀剂、钻井泥浆调整剂、水泥减水剂,煤球粘结剂以及提取泥炭蜡和水解物等在医药保健上,用于制作各种泥炭垫,腐植酸类物质可治疗多种疾病,还可提取营养药品。

分解程度鉴别

将泥炭里的植物残体,泥炭的可塑性和被挤出水的情况作为鉴别要点。泥炭中绝大部分植物的形状依然很好保留着,腐殖质很少,压缩泥炭时很有弹性,几乎没有可塑性。被挤出的泥炭水呈淡黄色、黄褐色或淡灰色,这种泥炭分解程度就低。从泥炭中很难辨别出植物的形状,腐殖质很多,可塑性稍好些。用手挤时,部分泥炭可从指缝里挤出来,并能使手沾污,挤出的水是深褐色或灰色,这种泥炭的分解程度属中等。泥炭中腐殖质的微粒占绝大多数,用手抓时,泥炭很容易从指缝里挤出,同时易沾污手,但往往挤不出水来,这种泥炭分解程度就高。

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