本专利申请要求提交于2015年9月18日的美国临时专利申请62/220,603的权益(该临时专利申请据此全文以引用方式并入本文)，包括但不限于下文具体阐述的那些部分，其参考引用有以下例外：如果以上引用的临时专利申请的任何部分与本专利申请不一致，则本专利申请取代上述引用的临时专利申请。
本公开整体涉及与农产品相关的方法、系统和组合物，更具体地讲，但不一定完全涉及液体合成农产品或组合物以及用于生产液体合成农产品或组合物的方法和系统。
背景技术：
目前的施肥系统往往难以直接向植物细胞递送营养或其他农产品。因此，在农业或其他植物栽培行业中常常提供比植物实际需要或使用更多的肥料组合物和/或其他农产品。这类做法可能对环境产生不利影响，并最终增加农业和向市场提供的植物的成本。
本公开的特征和优势将在下面的具体实施方式中示出，并且部分特征和优势从具体实施方式中将显而易见，或者可通过本公开的实践而不进行不必要的实验来了解。如果有的话，本公开的特征和优势可通过使用所附权利要求中具体指出的器械和组合来实现和获得。
附图说明
本公开的非限制性和非详尽实施方式将参照以下附图来描述，其中类似的附图标号指的是在各个视图中的类似部件，除非另外指明。结合以下描述和附图将更好地理解本公开的优势，其中：
图1a是根据本公开的教导内容和原理，实施生产液体肥料和/或农产品的方法的流程图；
图1b是根据本公开的教导内容和原理，实施生产液体肥料和/或农产品的方法的流程图；
图1c是根据本公开的教导内容和原理，实施生产液体肥料和/或农产品的方法的流程图；
图2是根据本公开的教导内容和原理，实施生产液体肥料和/或农产品的方法的流程图；
图3是根据本公开的教导内容和原理制备的合成农产品的图；
图4示出了根据本公开的教导内容和原理的合成矿物质的示例；
图5是示出根据本公开的教导内容和原理的离子交换过程的图解；
图6是示出根据本公开的教导内容和原理的离子交换过程的图解；并且
图7示出了根据本公开的教导内容和原理，在矿物质的交换位点内包含农产品的合成矿物质的示例。
具体实施方式
为了增进对根据本公开的原理的理解，现在将参考附图中示出的实施方式和实施方案并且将使用特定语言来描述这些实施方式和实施方案。然而，应当理解并不旨在从而限制本公开的范围。可以认为，获知本公开内容的相关领域的技术人员通常能够想到的对本文所示的本发明特征的任何改变和进一步修改以及如本文所示的本公开原理的任何附加应用在受权利要求书保护的本公开的范围内。
在公开和描述农产品、组合物和用于将肥料和/或农产品悬浮在溶液中的方法之前，应当理解，本公开不限于本文所公开的具体构型、工艺步骤、成分和材料，因为此类构型、工艺步骤、成分和材料可能稍有变化。还应当理解，本文采用的术语仅用于描述特定实施方案和实施方式的目的，并非旨在进行限制，因为本公开的范围仅受所附权利要求书及其等同物(如果有的话)的限制。
本文中提及用于描述本公开的背景并提供有关其实践的更多详细信息的出版物和其他参考材料据此全文以引用方式并入本文中，不同之处在于：如果所述参考材料的任何部分与本专利申请不一致，则本专利申请取代所述参考材料。提供本文所论述的参考材料仅用于在本专利申请的提交日期之前的公开内容。本文中任何内容均不应被解释为建议或承认发明人无权凭借先前公开内容先于此公开，或将本公开内容与参考材料中公开的主题区分开。
在描述和要求保护本公开的主题时，将根据下面列出的定义使用以下术语。
必须指出，如本说明书和所附权利要求书中所用，如果有的话，单数形式的“一个”、“一种”和“所述”包括多个指代物，除非上下文另有明确规定。
如本文所用，术语“包含”、“包括”、“含有”、“其特征在于”及其语法等同用语是不排除附加、未引用元素或方法步骤的包括性或开放式用语。
如本文所用，短语“由组成”及其语法等同用语排除未在权利要求书中指定的任何元素、步骤或成分。
如本文所用，短语“基本上由组成”及其语法等同用语将权利要求书的范围限制到指定的材料或步骤以及不在实质上影响受权利要求书保护的本公开的基本性质或新性质的那些。
如本文所用，术语“超纯水”旨在意指已经过纯化以使得其电阻测量值为18.3兆欧或更小的水，并且可包括由“超纯水”领域的技术人员指定的水。纯水旨在表示主要由于水分子的极化性质与其周围具有相对反应性(当与其中具有污染物的水相比时)的水。例如，应当指出的是，三个原子核和十个电子的微小组合-水具有使其在我们目前知晓并且对所有生命必不可少的1500万种以上的化学物质中独特的特性。水分子是电中性的，但氢原子和氧原子的排列使得能够形成电荷位移，因此构成其中一端(具有氢原子的一端)为正极，另一端(具有氧原子的一端)为负极的电偶极子或极性分子。因为，相反的电荷相互吸引，一个水分子的负极端将倾向于使其自身以使其接近附近另一个分子的正极端的方式取向。一般来说，这种偶极-偶极吸引力小于正常化学键的吸引力，并且在本质上是动态的。此外，这种吸引力造成了复杂的结构，这些结构本质上是暂时的，因此总是在变化。所述各种结构可能受其他元素(污染物)的影响，这些元素可以为这些结构提供电平衡，从而稳定该结构并使水体的反应性降低。
水是一种独特的化合物，具有许多不同的化学性质和物理性质。例如，水分子可包括下列键合类型中的任一者或全部。在水中，水分子内存在oh共价键与强氢键。弱氢键是两个水分子之间的键。例如，这个弱氢键也是水与氨结合的原因(因此氨在水中的溶解度非常高)。由于其正离子和负离子，水还包括离子吸引力。举例来说，钠离子和氯离子具有离子吸引力，将形成离子键，从而得到氯化钠。水也经历永久的偶极矩；h2o、nh3和pc13是具有永久偶极矩的分子的示例。水还可包括离子偶极相互作用。水中的钠离子会产生离子-偶极相互作用，其中偶极将使其负极侧朝向钠(正离子)。反过来，氯离子会产生离子-偶极相互作用，其中偶极将使其正极侧朝向氯(负离子)。水也可经历偶极-偶极相互作用。偶极将使其自身取向为带负电荷侧朝向另一带正电荷侧。水也可经历离子诱导的偶极相互作用。附近的离子会扭曲电子云(即使在偶极中)，暂时改变它们的偶极矩。这种效应在诸如so22之类的较大离子中特别强-这种作用可以在化合物形成中发挥主导作用。水也可经历偶极诱导的偶极相互作用。在本质上非极性的烃类可以形成偶极(在这种情况下为水)的示例，随着水偶极从非极性物质(烃类)中形成临时偶极而得到水合化合物。水也可经历色散(伦敦力)相互作用。当我们认为氮气n2可以冷凝成液体或固体时，这些独立于偶极的力得以证明。
应当理解，超纯水实际上不含无机物质诸如阳离子、阴离子、固体，也不含有机物质诸如碳基材料。关于电阻率的超纯水的astm定义如下所示，并且本公开包括直到类型e-4：
可以使用任何已知方案形成超纯水，但是一个示例性多阶段工艺开始于：碳过滤、软化、反渗透、去离子、暴露于紫外光或辐射以及亚微米过滤。
如本文所用，“纳米粒子”或“纳米粒度”包括在任何一个维度上的直径为100纳米或更小的平均化合物或元素尺寸。如本文所用，“亚微米粒子”或“亚微米粒度”包括在任何一个维度上的直径在约101纳米至约1000纳米范围内的平均化合物或元素尺寸。
如本文所用，“有效量”意指肥料、农产品或其他化合物或元素的组分的量足以向植物提供营养或足以实现期望的响应和性能，包括杀死植物或不期望的生物体，以合理的利益/风险比处理任何农产品、化合物和/或组合物。例如，肥料化合物的有效量是足以促进植物最佳或期望成熟的量。具有高离子交换容量的页硅酸盐或网状硅酸盐或矿物质的有效量是足以通过矿物粒子上的天然离子与农产品(诸如肥料)的已知离子/分子交换来递送有效量的肥料或其他农产品的量。此外，有效量的页硅酸盐或网状硅酸盐或矿物质必须足以在农产品中保持和递送足够多的已知离子和分子，以导致促进植物的最佳或期望的成熟。在一个实施方式中，取决于递送到植物细胞的农产品的期望离子，离子的量可以超过页硅酸盐或网状硅酸盐矿物质内的可用离子交换位点两个数量级，并且最多并且包括七个数量级。应当理解，在不脱离本公开范围的情况下，可以存在或多或少的已知离子，诸如肥料或其他农产品。
为了确定页硅酸盐或网状硅酸盐矿物质的量，首先计算植物中所需的农产品的量。然后基于农产品的已知离子的数量和矿物质上交换位点的数量来确定页硅酸盐或网状硅酸盐或矿物质的量。当从矿物质中去除天然离子(阳离子交换)时，溶液中的已知离子可以代替除去的天然离子，然后溶液中的已知离子可以在植物中移位或在植物内部以其他方式递送。应当理解，有时页硅酸盐或网状硅酸盐或矿物质“上”的天然离子紧密结合，并且只能用已知离子的浓缩溶液除去。在此类情况下，有必要形成已知离子超过矿物质中的可用交换位点至少两个数量级，并且最多七个数量级的溶液。
现在参见图1a，示出了生产液体产品的方法。在一个实施方式中，方法100可包括在105处提供足以在包含已知离子的植物中实现期望结果的有效量的农产品、有效量的具有高阳离子交换容量的矿物质以及足以在植物中实现期望结果并在悬浮液和溶液中保持有效量农产品和有效量矿物质的有效量的水。此外，在115处，方法100可包括通过将有效量的农产品和有效量的矿物质添加到有效量的水中来形成溶液。在125处，方法100还可包括通过下列方式使矿物质中的天然离子与农产品中的已知离子交换：向溶液中添加能量从而提高溶液的能量水平，得到合成矿物质和液体产品。
如本文所用，术语“合成”包括“完全合成的”化合物、溶液和物质以及“部分合成的”化合物、溶液和物质。应当理解，完全合成的化合物、溶液或物质是完全在实验室中形成或合成的，而部分合成的化合物、溶液或物质是从其天然或自然状态经化学改性的。举例来说，完全合成的矿物质可以是在实验室环境中由非晶体分子和离子形成或合成的晶体结构。作为进一步的示例，部分合成的矿物质可以是已在实验室中经过化学改性的天然矿物晶体结构。应当理解，在不脱离本公开范围的情况下，实验室可以是移动实验室或者固定工厂或实验室。
现在参见图1b和1c，示出了生产液体产品(诸如液体肥料和/或液体农产品)的方法。在一个实施方式中，方法100可包括在110处提供足以实现植物中的响应的有效量的肥料和/或农产品。应当理解，使用的肥料和/或农产品类型可以是液体或固体形式，诸如在不脱离本公开范围的情况下可以溶解或悬浮在水中以形成溶液或悬浮液的干燥颗粒或干物质。还应当理解，在不脱离本公开范围的情况下，本文可以利用任何肥料和/或农产品类型、形式、物质、化合物或制剂。
如本文所用，短语“农产品”广义上是指用于保护植物的分子、离子、化合物、溶液和物质，诸如杀虫剂；用于杀死植物的分子、离子、化合物、溶液和物质，诸如除草剂；以及用作植物生长调节剂的分子、离子、化合物、溶液和物质，诸如用于促进植物健康、结果实、生长的那些或用于减缓植物生长的那些。
应当理解，匹配肥料和/或农产品类型和施用率以满足植物需要是优化种植业的重要组成部分。然而，在不同土壤环境中的不同植物(每种植物具有不同的土壤类型和ph值以及其他环境因素)需要不同比例的主要肥料营养素，为氮(n)、磷(p2o5)和钾(碳酸钾，k2o)。植物还需要次级营养素硫(s)、钙(ca)和镁(mg)，尽管需求量少于主要营养素。也认为微量营养素是必需的，尽管它们的需求量更少。微量营养素包括氯(cl)、锰(mn)、铁(fe)、锌(zn)、铜(cu)、钼(mo)和镍(ni)。认为并非必需但有益的另一种元素是硅(si)。因此，由于不同植物的土壤类型、土壤测试营养素水平和营养素范围不同，可能需要不同的肥料、农产品和施用率。此外，本文所公开的方法、组合物和农产品可以进一步影响施用率，以使得可以使用较少的肥料和/或农产品来实现植物中的响应或向植物递送期望的结果。在任何情况下，为了优化种植业，必须满足植物对氮、磷和钾(有时缩写为n-p-k)营养素以及其他必需且有益营养素的需求，但不过度施用。因此，应当理解，本公开可以利用任何数量的肥料和/或农产品类型的可能共混物中的这些营养素中的任一者，为植物或给定的植物提供正确的n-p-k和其他营养素比值。所有这些必需和有益的营养素通常是离子形式，并且可以与矿物质上的天然离子交换。还应当理解，上面列出的离子和分子以及其他元素、离子和分子可用于通过改变剂量以使其对植物材料或其他生物体(诸如昆虫、细菌、真菌、病毒和其他生物体)是有毒的来杀死这些生物体或限制这些生物体的生长。例如，认为柑桔叶组织中25-200ppm的锰含量是足够的，而含量高于1000ppm可能导致毒性。在一个实施方式中，肥料的形式是液体肥料或肥料与其他促进植物健康和生长的液体形式有益分子的组合。应当理解，在一个实施方案中，在不脱离本公开范围的情况下，液体肥料的有效量可以落入约0.10加仑/250加仑液体成品至约250加仑/250加仑液体成品的范围内。在一个实施方案中，对于干燥的水溶性产品，干燥产品可以落入约0.01磅/250加仑液体成品至1000磅/250加仑液体成品的范围内。
在一个实施方式中，肥料和/或农产品的形式是固体或干燥肥料和/或农产品，或者肥料、农产品、和/或其他促进植物健康和生长的固体或干燥形式有益分子的组合。
应当理解，离子交换(阳离子交换或阴离子交换)是其中离子在两种电解质之间或在电解质溶液和配合物之间交换的化学过程。该过程包括阳离子(具有正电荷的离子)和阴离子(具有负电荷的离子)两者。离子交换剂(配合物)可包括合成凝胶聚合物或天然物质。应当理解，本公开的矿物质是配合物。当释放在配合物上预先存在的离子以交换对该配合物具有更高亲和力的离子的结合时发生配合物上的离子交换。通过将较低亲和力离子的饱和溶液引入该配合物可以逆转该过程。
在一个实施方式中，阴离子可以通过离子交换从水中选择性地去除，因为不同的阴离子具有不同的亲和力，诸如以下等式所示：so-->no3-->,cl->,hco3->,oh->,f->。对于阳离子，亲和力层级是：(pb++>,ca++>,mg++>,na+>,li+>,h+)。
继续参考图1b和1c，在一个实施方式中，方法100在120处可包括提供有效量的具有高阳离子交换容量的矿物质。阳离子交换容量可以通过计算对物质吸引、保持和交换阳离子元素的能力的估计值来确定。阳离子交换容量以每100克物质的毫克当量(meq)计，该物质可以是土壤物质、矿物质或其他无机物质(meq/100g)。meq是总计特定量电荷的离子的数量。例如，钾(k+)离子的meq为约6×1020个正电荷；而对于钙，钙(ca++)的meq也是6×1020个正电荷，但仅3×1020个离子，因为每个钙离子具有两个正电荷。虽然本文论述的矿物具有高阳离子交换容量值，但它们也具有一定程度的阴离子交换容量，并且阴离子交换可以与阳离子交换相同的方式使用。由肥料和/或农产品源提供的阳离子的数量应该超过在矿物质上天然存在的阳离子的数量，以使得天然离子用于交换肥料和/或农产品阳离子的可能性很高，并且原始阳离子重新引入到矿物质上的可能性非常低。由于在农业或园艺环境中施用的大多数肥料和/或农产品通常是两种或更多种主要、次要和微量营养素的混合物，并且其组合多种多样，所以难以描述所有的可能，但由肥料和/或农产品提供的离子(正离子和负离子两者)可以比天然存在于矿物质上的可用于交换的离子(正离子和负离子两者)多至少两个数量级，并且可以等于或最多七个数量级。这种规则的例外情况可能是，所提供的肥料和/或农产品中的已知离子具有单个电荷(特别是正离子)并且对土壤颗粒具有极高的亲和力。换句话讲，一旦肥料和/或农产品中的已知离子与天然矿物离子交换，(例如)离子键合到肥料和/或农产品阳离子之后的(例如)带负电荷的土壤颗粒将代表极低的能态，使得交换极不可能。
应当理解，保留在土壤物质、矿物质以及土壤物质和矿物质中的无机物颗粒上的阳离子可以被其他阳离子取代。因此，这些土壤物质、矿物质和无机物质中的离子是可交换的。举例来说，铁离子可以被阳离子(诸如钙离子或钾离子)取代或交换，反之亦然。土壤物质、矿物质或其他有机物质能够承载的阳离子总数或其总负电荷是阳离子交换容量。阳离子交换容量越高，负电荷越高，能够承载的阳离子越多。高阳离子交换容量可以定义为12meq，最多至600meq。
应当理解，矿物质可以是固结或聚集形式。在一个实施方式中，矿物质是网状硅酸盐家族中沸石族的沸石，并且可以是天然存在的或来源于合成。沸石是含有碱金属和碱土金属的结晶水合硅铝酸盐。它们的晶体框架基于sio4四面体的三维网络，其中所有四个氧由相邻的四面体共享。碱金属和碱土金属阳离子在该结构中(通过离子键合)松散地结合，并且可以被其他阳离子或分子水交换。大多数沸石都可以脱水并重新水合，而不会有任何体积变化。沸石的重要物理与化学性质是：高水合度、脱水时密度低且空隙体积大、阳离子交换性质、脱水晶体中均匀分子大小的通道、吸附气体和蒸气的能力以及催化性能。
应当理解，分子筛是可以根据大小、形状或电荷选择性吸附分子的材料。沸石的商业应用基于以下性质：分子筛选、离子交换、吸附和催化。大多数沸石都是分子筛，但是并非所有的分子筛都是沸石。活性炭、活性粘土、氧化铝和硅胶也是分子筛。然而，合成和天然活性沸石分子筛产品由于其选择性已经取代了许多这些物质。
应当理解，沸石的基本结构包括(alsi)o4四面体，其中每个氧原子由两个四面体共享：因此，o:(si+al)原子比为2。该结构的净负电荷由可交换的阳离子平衡，这些阳离子通过弱离子键松散地保持在中心腔内并被水分子包围。中心腔形成连续的通道网络，赋予这种矿物容易吸附水和其他离子溶液的能力。沸石可包括水合铝硅酸钠钙。此外，矿物质可以由alo4和sio4四面体的骨架构成，具有大的互连空间(称为通道)。通道填充有可以通过加热除去而不影响硅铝酸盐结构的水。
应当理解，脱水沸石中空隙空间和互连通道的尺寸和取向对于确定物理和化学性质(参见沸石结构图)很重要。经鉴定三种类型的通道系统是一维系统、二维系统和两种三维交叉系统变型。应当理解，一旦已知离子(诸如肥料和/或农产品中常见的离子)与天然或未知离子在矿物质的交换位点处交换，涡流、高压或高压旋流混合作用就可用于用已知离子(例如肥料和/或农产品或其他营养素)填充矿物质中的通道或空隙，以得到具有这样的已知离子的矿物质：该已知离子已在交换位点处交换以及至少部分地通过扩散填充矿物质的通道。由于天然沸石中预先存在的离子是天然化学结构的一部分，因此用新的已知离子交换这些离子会得到描述沸石组成的经化学改性的新合成配方，因此认为其是部分合成的。应当理解，在一些矿物质(诸如粘土)中，可能不存在任何可发生额外离子交换的通道或空隙，但是可能只存在交换位点。相反，在其他矿物质(诸如沸石)中，可能存在交换位点以及通道或空隙两者，在这些通道或空隙中可发生矿物质中的天然离子与肥料和/或农产品和/或其他营养素中的已知离子之间的额外离子交换。
应当理解，水合沸石晶体中水的特性会变化，因为它可包括分子聚集或阳离子与框架氧分子之间的直接键合。可能被水占据的晶体间体积占晶体体积的50％。沸石的吸附容量通常与当在标准温度和湿度下完全水合时由所含水量所确定的自由空间或孔隙体积有关。水合沸石和脱水沸石中的吸附和离子交换容量与通道开口的特征有关。开孔由所连接的四面体的氧原子限定。开孔的极限尺寸取决于包含6、8、10或12个氧原子的环的尺寸。
应当理解，沸石的化学性质利用其一种或多种化学性质，包括吸附、阳离子交换以及脱水或再水合。这些性质是每种矿物的特定晶体结构、其框架及其阳离子组成的函数。
应当理解，晶体沸石是独特的吸附材料。沸石的大中心腔和入口通道(参见广义沸石结构图)填充有在可交换阳离子周围形成水合球的水分子。如果去除水，具有足够小的横截面直径以使其能够穿过入口通道的分子则容易被吸附在通道和中心腔中，并且可以保持在其中直到通过扩散除去。排除太大而不能穿过入口通道的分子，这使得大多数沸石具有分子筛选性质。
应当理解，沸石的可交换阳离子松散地结合到四面体框架上，并且可以通过用另一种阳离子的强溶液洗涤而容易地交换和去除。一些沸石矿物的meq/100g介于200meq/100g和500meg/100g之间。结晶沸石是非常有效的离子交换剂。离子交换容量基本上是铝对框架结构中硅的取代度的函数。取代度越大，电荷不足越多，并且电中性所需的碱金属或碱土金属阳离子数越多。阳离子交换行为还取决于其他因素，包括：溶液中特定阳离子的浓度、温度、阳离子种类的性质(例如尺寸、电荷)以及特定沸石的结构特征。阳离子可能被困在相对难以接近的结构位置中，从而降低有效的离子交换容量。如果溶液中的阳离子太大而不能穿过入口进入中心腔，则也可能发生阳离子筛选。与大多数非晶体离子交换剂不同，沸石的框架限定其对竞争离子的选择性，并且不同的结构为相同的阳离子提供不同的位点。某些离子的水合强度阻止其紧密靠近框架内的电荷座。在许多沸石中，具有低场强度的离子比其他离子更紧密地保持并且更有选择性地从溶液中吸收。
应当理解，沸石在脱水过程中不显示重大变化；它们确实根据温度表现出持续的重量损失，并且会重新水合。如果超过完全脱水所需的温度，则沸石结构崩溃并且不会发生重新水合。大多数天然沸石从250℃到400℃(482℉至752℉)是热稳定的。二氧化硅含量较高的沸石(诸如丝光沸石和斜发沸石)在高于650℃(1,202℉)的温度下崩溃。
应当理解，粘土矿物形成类似于云母族的平坦六边形片。粘土矿物可以是水合铝页硅酸盐，有时含有不同量的铁、镁、碱金属、碱土金属和其他阳离子。粘土矿物在细粒度沉积岩(诸如页岩、泥岩和粉砂岩)中以及在细粒度变质岩和千枚岩中很常见。粘土矿物通常(但不一定)是超细粒度(通常认为在标准粒度分类上尺寸小于2微米)，因此可能需要特殊分析技术来鉴定和研究。这些技术包括x射线衍射、电子衍射方法、各种光谱方法(诸如穆斯堡尔光谱、红外光谱、拉曼光谱以及sem-eds)或自动化矿物学方法。这些方法可以通过偏振光显微镜法(一种建立基本事件或岩石学关系的传统技术)来增强。
粘土矿物可以分类为1:1或2:1粘土矿物，因为它们是由四面体硅酸盐片和八面体氢氧化物片构成的。1:1粘土由一个四面体片和一个八面体片组成，其示例为高岭石和蛇纹石。2:1粘土由置于两个四面体片之间的八面体片组成，其示例为滑石、蛭石和蒙脱土。
粘土矿物可包括以下几组。1)高岭土组，包括矿物高岭石、地开石、埃洛石和珍珠陶土(al2si2o5(oh)4的多晶型物)。由于结构相似性，一些来源包括高岭石-蛇纹石组。2)蒙脱石组，包括双八面体蒙脱石(诸如蒙脱土和绿脱石)以及三八面体蒙脱石(例如皂石)。3)伊利石组，包括粘土云母。伊利石是唯一常见的矿物。4)绿泥石组，包括多种化学变化相当大的类似矿物。存在其他2:1粘土类型，诸如例如，海泡石或绿坡缕石是其结构内部具有长水通道的粘土。
应当理解，以上大多数粘土矿物组都存在混合层粘土变化。排序被描述为随机排序或常规排序，并进一步通过范围来描述。例如，此类顺序描述可包括r1排序的伊利石-蒙脱石。这种粘土类型会以isisis方式排序。另一方面，r0可包括或描述随机排序。也可以发现其他高级排序类型，例如r3等。混合层粘土矿物质(完美r1类型)通常有自己的名字。例如，r1排序的绿泥石-蒙脱石被称为柯绿泥石，r1伊利石-蒙脱石被称为累托石。
在一个实施方式中，矿物质可包括硅酸铝、硅酸盐、铝、铝硅酸钠或其他凝灰岩材料中的一者或多者。在一个实施方式中，矿物质包括蒙脱土、伊利石、高岭石、蒙脱石、沸石、水合硅酸铝钠钙(hscas)和蛭石中的一者或多者。在一个实施方式中，矿物质包括蒙脱石。在一个实施方式中，矿物质包括沸石。在一个实施方式中，沸石矿物质通过离子交换和通道(由晶体结构形成)内部的吸附是营养素和其他有机和无机小分子的载体。沸石通道可携带用于保护植物、杀死植物或用作植物生长调节剂的离子和小分子，诸如用于促进植物健康、结果实、生长的那些或用于减缓植物生长以供细胞使用的那些。
在一个实施方式中，具有高阳离子交换容量的矿物质具有在约12毫当量/100g至约600毫当量/100g范围内的当量。
矿物颗粒在溶液中的浓度在1×10-8mg/ml至1×104mg/ml的范围内。农产品离子的浓度范围从0.01mg/ml到饱和点。
继续参考图1b和1c，应当理解，方法100还可包括在130处提供足以在植物中实现期望结果并在悬浮液和溶液中保持有效量肥料和/或农产品以及有效量矿物质的有效量的水。有效量的水可以落在约0.1加仑至约6000加仑的范围内。
方法100还可包括在140处将有效量的矿物质在超纯水中浸泡。在该方法的一个实施方式中，将有效量的矿物质在超纯水中浸泡的步骤包括浸渍矿物质至少24小时。浸渍矿物质的过程可以通过扩散去除由通道中的水所保持的天然离子和分子而有助于制备矿物质。超纯水可用于使土壤物质、矿物质或其他有机材料中的离子易于交换。因此，当土壤物质、矿物质或其他有机材料在超纯水中浸泡时，矿物质中的离子暴露出或以其他方式易于与另一种已知物质进行离子交换。因此，在一个实施方式中，本公开的方法和系统可包括使来自矿物质的阳离子与已知来源的选定阳离子交换。例如，在一个实施方案中，方法100包括将有效量的土壤物质、矿物质或其他无机材料直接浸入肥料或其他农产品中。当土壤物质、矿物质或其他有机材料浸入肥料或其他已知或期望的离子源中时，土壤物质、矿物质或其他有机材料中的离子暴露出或以其他方式易于与另一种已知物质进行离子交换。
图1b所示的方法100还可包括在145处用热源加热矿物质(沸石)，使得由矿物保持的水被去除，从而得到脱水的矿物质。在一个实施方式中，热源是烘箱。在一个实施方式中，热源是热灯。该步骤确保沸石通道填充有浓缩肥料和/或其他农产品溶液。
图1b所示的方法100还可包括在147处通过将脱水的矿物质加入浓缩肥料和/或其他农产品溶液中来形成预处理的溶液，从而将高浓度的期望离子引入通道中和离子交换位点处。
继续参考图1b和1c，分别在150和160处，方法100可包括将有效量的肥料和/或其他农产品加入有效量的水中；并将有效量的预处理矿物溶液加入有效量的水中，从而形成水、肥料和/或其他农产品以及矿物质的溶液。
在170处，方法100可包括向溶液中添加能量，从而提高肥料和/或其他农产品中的已知离子以及矿物质中的天然离子的能量水平，使得矿物质中的天然离子与已知离子交换，得到经化学改性的合成沸石以及液体肥料和/或其他农产品的均匀混合物。应当理解，在不脱离本公开范围的情况下，可以将机械能、化学能、电磁能或其他形式的能量添加到本公开的方法、系统或产品中。在一个实施方式中，可以通过高压或通过高压旋流混合作用将能量添加到本公开的方法、系统或产品中。在一个实施方式中，可以通过使用高压旋流混合作用混合肥料和/或其他农产品、水和矿物质来将能量添加到溶液中。
在该方法的一个实施方式中，方法100还可包括提供足以在植物中实现期望结果并在悬浮液和溶液中保持有效量液体肥料和/或其他农产品以及有效量矿物质的有效量的超纯水。在该方法的一个实施方式中，方法100还可包括提供足以在植物中实现期望结果并在悬浮液和溶液中保持有效量液体肥料和/或其他农产品以及有效量矿物质的有效量的重蒸馏水。在该方法的一个实施方式中，方法100还可包括提供足以在植物中实现期望结果并在悬浮液和溶液中保持有效量液体肥料和/或其他农产品以及有效量矿物质的有效量的未经处理的水。在该方法的一个实施方式中，方法100还可包括向植物提供足以在植物中实现期望结果并在悬浮液和溶液中保持有效量液体肥料和/或其他农产品以及有效量矿物质的有效量的饮用水。
在一个实施方式中，方法可以向200加仑的混合罐添加以下物质：约10-20加仑的水；约1加仑的液体肥料和/或其他农产品；以及约100ml的已经通过浸入并浸渍超纯水中处理过的矿物质溶液。应当理解，这种浸入和浸渍可能保持至少24小时，因为超纯水正在水合矿物质内的矿物。应当理解，在一个实施方案中，在100ml矿物质溶液中存在约7克矿物质。然后，该200加仑的罐可能充满水(其可以是任何类型的水，诸如超纯水、重蒸馏水、未经处理的水、饮用水等)。已知离子与矿物质中的离子发生离子交换。该方法增加了高能量混合，使得在上述过程期间离子彼此交换的机会更多，以致矿物颗粒上的全部或几乎全部可用于此类交换的阳离子被交换。
现在参见图2，示出了生产液体肥料产品和/或其他农产品的方法。在一个实施方式中，方法200可包括在210处提供足以在植物中实现期望结果的有效量的超纯水。在一个实施方式中，方法200可包括在220处提供足以实现植物中的响应的有效量的肥料和/或其他农产品，其中肥料和/或其他农产品包括经过处理的元素。在230处，方法200可包括提供有效量的具有高阳离子交换容量并且包含多个矿物质颗粒的矿物质。
在一个实施方式中，方法200还可包括在240处将有效量的超纯水、有效量的肥料和/或其他农产品以及有效量的矿物质混合在一起，从而形成水、肥料和/或其他农产品以及矿物质的溶液。在250处，方法200还可包括向溶液中添加能量以得到液体肥料产品的均匀混合物，其中液体肥料产品和/或其他农产品使来自矿物质的离子与来自肥料和/或其他农产品的离子交换，使得来自肥料和/或其他农产品的离子被递送和载入细胞中，其中来自肥料和/或其他农产品的离子被植物吸收或者由多个矿物颗粒直接载入细胞中。
现在参见图3，示出了合成农产品。合成农产品300可包含足以实现植物中的响应的有效量的肥料和/或其他农产品310。合成农产品可包含有效量的具有高阳离子交换容量的合成矿物质320。应当理解，可以通过下列方式来处理有效量的合成矿物质320：在作为产品300的一部分包括在产品中之前在超纯水中浸泡。可以进一步处理有效量的合成矿物质320，使得所得合成矿物质320包括粒度在约1纳米至约1000纳米或1微米范围内的矿物颗粒。有效量的水330足以在植物中实现期望结果并在悬浮液和溶液中保持有效量的肥料和/或其他农产品以及有效量的合成矿物质。应当理解，可以将有效量的肥料和/或其他农产品310以及有效量的合成矿物质320添加到有效量的水330中，从而形成合成农产品300。因此，合成农产品包含水330、肥料和/或其他农产品310以及合成矿物质320。应当理解，在添加到产品300中之前，可以将能量添加到肥料和/或其他农产品310以及矿物质320中，从而提高溶液的能量水平，使得合成矿物质320中的天然离子与肥料和/或其他农产品310中的已知离子交换以得到合成农产品300的均匀混合物。
在一个实施方式中，合成农产品300的水330可以是超纯水。在一个实施方式中，合成矿物质320在超纯水中浸渍至少24小时。在一个实施方式中，合成农产品300的水330可以是重蒸馏水。在一个实施方式中，合成农产品300的水330可以是未经处理的水。在一个实施方式中，合成农产品300的水330可以是饮用水。
在一个实施方式中，当矿物颗粒溶液的比例为7g对100ml时，有效量的肥料和/或其他农产品310与有效量的合成矿物质320之间存在至少两个数量级的体积差异。更一般来讲，来自肥料和/或其他农产品的离子的数量应该比矿物颗粒中可用于交换的位点的数量高二到七个数量级。在一个实施方式中，合成矿物质320具有高阳离子交换容量并具有在约10毫当量/100g至约600毫当量/100g范围内的当量。
在一个实施方式中，有效量的水330落在约0.1加仑至约6000加仑的范围内。
在一个实施方式中，有效量的肥料和/或其他农产品310是液体肥料和/或液体农产品或者肥料和/或其他农产品以及其他促进植物健康和生长的有益分子的组合。在一个实施方式中，有效量的液体肥料和/或其他农产品落在约0.10加仑至约50加仑的范围内。在一个实施方式中，肥料和/或其他农产品310包括肥料的纳米颗粒。
在一个实施方式中，有效量的矿物质320落在约5克至约2千克的范围内。在一个实施方式中，合成矿物质320包括硅酸铝、硅酸盐、铝或铝硅酸钠。在一个实施方式中，合成矿物质320包括蒙脱土、伊利石、高岭石、蒙脱石和沸石。在一个实施方式中，合成矿物质320包括蒙脱石。在一个实施方式中，合成矿物质320包括沸石。在一个实施方式中，合成矿物质320是用于保护植物、杀死植物或用作植物生长调节剂的营养素和其他有机小分子的载体，诸如用于促进植物健康、结果实、生长的那些，或用于减缓植物生长以供细胞使用的那些。在一个实施方式中，合成矿物质320包括页硅酸盐和网状硅酸盐两者。在一个实施方式中，合成矿物质320包括具有通过充当催化剂来催化或引起或加速反应的能力的矿物。
在一个实施方式中，合成农产品300还包含来自已知来源的阳离子，该阳离子已经与合成矿物质320的阳离子交换。在一个实施方式中，矿物颗粒在溶液中的浓度在1×10-8mg/ml至1×104mg/ml的范围内。农产品离子的浓度范围从0.01mg/ml到饱和点。
在一个实施方式中，通过使用涡流、高压或高压旋流混合作用将肥料和/或其他农产品310、水330和合成矿物质320混合来将能量添加到合成农产品300中。
参考图4，示出了合成矿物质420的示例。应当理解，已经通过天然离子422与另一种物质424的离子交换来处理所示的矿物质420。合成矿物质420可以是可以被本公开使用的粘土、沸石或其他矿物质。在一个实施方式中，可以通过天然离子422与另一种物质(诸如肥料和/或其他农产品，包括诱导植物生长的物质，或者减缓或限制植物生长的物质，或者杀死植物或以其他方式对植物有害的物质)的已知离子424交换来处理或合成合成矿物质420。
图5和6分别是示意性地示出离子交换过程500和600的图示，这些过程得到根据本公开的教导内容和原理的合成矿物质。例如，如图5所示，矿物质520包含如上所述的天然或天然存在的离子522。可以通过天然离子522与已知物质(诸如肥料和/或其他农产品)的离子524交换来处理或合成矿物质520。应当理解，已知物质的离子524可以通过本文更全面论述的方法引入矿物质520中。在过程500中，天然离子522与已知物质的离子524交换，直到合成矿物质520现在具有的已知物质的离子524比天然离子522多。
图6示出了离子交换过程600，其中矿物质620示为其上具有天然离子622(其可用于与已知物质的离子624交换)的粘土材料。应当理解，示出粘土材料仅为了进行示意性的说明。应当理解，在不脱离本公开范围的情况下，除了用于提供天然离子与已知离子之间的离子交换的粘土材料之外，可以使用其他矿物质620。天然离子622示为具有一个正电荷的阳离子(例如na+)，而已知物质的离子624示为具有两个正电荷的阳离子(例如，ca2+)和具有一个负电荷的阴离子(例如cl-)，示出这些离子仅为了进行示意性的说明。应当理解，在不脱离本公开范围的情况下可以交换任何数量的阳离子或阴离子。为了便于说明和清楚起见，在从(a)到(c)的时间范围内示出了过程600。应当理解，基于本公开的教导内容和原理可以确定实际的时间量以及完整过程或交换所需的离子量。
图7是示出根据本公开的教导内容和原理的合成矿物质720的实施方案的横截面图，该合成矿物质包含来自农产品离子724，这些离子已经或正在与天然离子722在矿物质720的交换位点723处交换。所示的合成矿物质还包括多个通道721，虽然仅示出了一个通道721的横截面。应当理解，高压混合作用(诸如涡流)可用于用已知离子724和/或其他农产品至少部分地填充多个通道。应当理解，离子和分子可以承载在通道721内部的溶液中，而在任何时间都不附着到交换位点723。如图所示，在矿物质720内存在多个交换位点723。所示矿物质720具有可用于与已知物质的离子724(诸如农产品内的离子)交换的天然离子722(以阳离子和阴离子两者示出，但是应当理解，天然阳离子、阴离子或其组合可以与来自已知来源或物质的离子交换)。应当理解，在不脱离本公开范围的情况下可以交换任何数量的阳离子或阴离子。还示出了水分子726，这些水分子是承载通过通道721的溶液的一部分。
实施例
实施例1是一种生产液体产品的方法。在该方法中，该方法可包括提供足以在包含已知离子的植物中实现期望结果的有效量的农产品；提供有效量的具有高阳离子交换容量的矿物质；以及提供足以在植物中实现期望结果并在悬浮液和溶液中保持有效量农产品和有效量矿物质的有效量的水。此外，该方法可包括通过将有效量的农产品和有效量的矿物质添加到有效量的水中来形成溶液。该方法还可包括通过向溶液中添加能量从而提高溶液的能量水平而使矿物质中的天然离子与农产品中的已知离子交换，得到合成矿物质和液体产品。
在实施例2中，其中实施例1中提供有效量的水包括提供有效量的超纯水。
在实施例3中，其中实施例1中提供有效量的水包括提供有效量的重蒸馏水。
在实施例4中，其中实施例1中提供有效量的水包括提供有效量的未经处理水。
在实施例5中，其中实施例1中提供有效量的水包括提供有效量的饮用水。
在实施例6中，实施例1的方法中有效量的农产品中的离子与有效量的矿物质中的离子交换位点之间存在至少两个数量级的差异。
在实施例7中，如实施例1-6任一者中的矿物质具有高阳离子交换容量，并具有在约10毫当量/100g至约600毫当量/100g范围内的当量。
在实施例8中，如实施例1-7任一者中的有效量的水落在约0.1加仑至约6000加仑的范围内。
在实施例9中，如实施例1至8中任一者的农产品是液体肥料或者肥料与其他促进植物健康和生长的有益分子的组合。
在实施例10中，如实施例1至9中任一者的有效量的液体肥料落在约0.10加仑至约50加仑的范围内。
在实施例11中，如实施例1至10中任一者的矿物质落在约5微克至约2千克的范围内。
在实施例12中，如实施例1至11中任一者的矿物质具有高阳离子交换容量，并包括硅酸铝、硅酸盐、铝、铝硅酸钠、水合硅酸铝钠钙或其他凝灰岩材料。
在实施例13中，如实施例1至12中任一者的矿物质包括蒙脱土、伊利石、高岭石、蒙脱石和沸石。
在实施例14中，如实施例1至13中任一者的矿物质包括蒙脱石。
在实施例15中，如实施例1至13中任一者的矿物质包括沸石。
在实施例16中，如实施例1至15中任一者的矿物质是用于保护植物、杀死植物或用作植物生长调节剂以促进植物健康、结果实、生长，或用于减缓植物生长以供细胞使用的营养素和有机小分子的载体。
在实施例17中，如实施例1至16中任一者的农产品包含落在1纳米至1000纳米范围内的颗粒。
在实施例18中，如实施例1至13、16和17中任一者的矿物质包括页硅酸盐和网状硅酸盐两者。
在实施例19中，如实施例1至18中任一者的方法还包括使来自矿物质的离子与已知来源的选定离子交换。
在实施例20中，如实施例1至19中任一者的溶液中矿物颗粒的浓度在1×10-8mg/ml至1×104mg/ll的范围内，并且其中农产品离子或分子的浓度范围是从0.01mg/ml至饱和点。
在实施例21中，向如实施例1至20中任一者的溶液中添加能量还包括使用涡流将农产品、水和矿物质混合。
在实施例22中，如实施例1至21中任一者的矿物质包括多个交换位点，在这些交换位点处已知离子与矿物质中的天然离子交换。
在实施例23中，如实施例1至23中任一者的矿物质包括多个通道，其中利用高压混合作用用已知离子和/或其他农产品至少部分地填充多个通道。
在实施例24中，如实施例1至24中任一者的液体产品被递送至植物细胞并穿透植物细胞，使得矿物质的交换位点内包含的已知离子通过扩散而释放并与植物细胞内的天然离子交换，从而更有效地利用已知离子。
在实施例25中，如实施例1至24中任一者的矿物质具有在1纳米至1000纳米范围内的粒度。
在实施例26中，如实施例1至25中任一者的方法还包括将有效量的矿物质浸入肥料和/或农产品中。
在实施例27中，如实施例1至26中任一者的方法还包括将有效量的矿物质在超纯水中浸泡。
在实施例28中，如实施例1至27中任一者的方法还包括将有效量的矿物质在超纯水中浸泡至少24小时。
实施例29是一种生产液体产品的方法。在该方法中，该方法可包括提供有效量的超纯水以实现植物中的响应；提供足以实现植物中的响应的有效量的农产品；提供有效量的具有高阳离子交换容量并包含多个矿物质颗粒的矿物质，其中矿物质包含矿物元素的合成纳米尺寸颗粒。实施例29的方法还可包括将有效量的超纯水、有效量的农产品以及有效量的矿物质混合在一起，从而形成水、农产品和矿物质的溶液。此外，实施例29的方法可包括向溶液中添加能量以得到液体产品，其中液体产品使来自矿物质的天然离子与来自农产品的已知离子交换，使得已知离子被递送并载入细胞中，其中已知离子被植物吸收或者被多个矿物颗粒直接载入细胞中。
实施例30是合成农产品，其包含足以在植物中实现期望结果的有效量的肥料和/或其他农产品。实施例30的合成农产品还可包含有效量的具有高阳离子交换容量的合成矿物质，其中有效量的合成矿物质包含已知离子，这些已知离子已经与天然矿物质中的天然离子交换，从而形成合成矿物质。实施例30的合成农产品还可包含足以在植物中实现期望结果并在悬浮液和溶液中保持有效量的肥料和/或其他农产品以及有效量的合成矿物质的有效量的水。实施例30的合成农产品，其中有效量的肥料和/或其他农产品以及有效量的合成矿物质被加入到有效量的水中，从而形成合成农产品。
在实施例31中，实施例30的合成矿物质包含粒度在约1纳米至约1000纳米范围内的颗粒。
在实施例32中，实施例30或31中的有效量的水是超纯水。
在实施例33中，如实施例30或31中的有效量的水，有效量的水是重蒸馏水。
在实施例34中，如实施例30或31中的有效量的水，有效量的水是未经处理的水。
在实施例35中，如实施例30或31中的有效量的水，有效量的水是饮用水。
在实施例36中，如实施例30至35中任一者有效量的肥料和/或其他农产品与有效量的合成矿物质之间存在至少两个数量级的差异。
在实施例37中，如实施例30至36中任一者的合成矿物质具有高阳离子交换容量，并具有在约10毫当量/100g至约600毫当量/100g范围内的当量。
在实施例38中，如实施例30至37中任一者的有效量的合成矿物质在超纯水中浸渍至少24小时。
在实施例39中，如实施例30至38中任一者的有效量的水落在约0.1加仑至约6000加仑的范围内。根据权利要求30所述的合成农产品，其中有效量的肥料和/或其他农产品是液体肥料和/或其他农产品。
在实施例40中，如实施例30至39中任一者的有效量的液体肥料和/或其他农产品落在约0.10加仑至约50加仑的范围内。
在实施例41中，如实施例30至40中任一者的有效量的矿物质落在约5克至约2千克的范围内。
在实施例42中，如实施例30至41中任一者的合成矿物质包括硅酸铝、硅酸盐、铝、铝硅酸钠或其他凝灰岩材料。
在实施例43中，如实施例30至42中任一者的合成矿物质包括蒙脱土、伊利石、高岭石、蒙脱石和沸石。
在实施例44中，如实施例30至43中任一者的合成矿物质包括蒙脱石。
在实施例45中，如实施例30至43中任一者的合成矿物质包括沸石。
在实施例46中，如实施例30至45中任一者的合成矿物质是用于保护植物、杀死植物或用作植物生长调节剂以促进植物健康、结果实、生长，或用于减缓植物生长以供细胞使用的营养素和其他有机小分子的载体。
在实施例47中，如实施例30至46中任一者的肥料和/或其他农产品包含落在1纳米至1000纳米范围内的颗粒。
在实施例48中，如实施例30至43中任一者的合成矿物质包括页硅酸盐和网状硅酸盐两者。
在实施例49中，如实施例30至48中任一者的农产品还包含来自已知来源的阳离子，该阳离子已经与合成矿物质的阳离子交换。
在实施例50中，通过使用涡流将肥料和/或其他农产品、水和合成矿物质混合，向实施例30至49任一者中的合成产品添加能量。
在实施例51中，如实施例30至50中任一者的合成矿物质包括多个交换位点，在这些交换位点处已知离子与天然矿物质中的天然离子交换。
在实施例52中，如实施例30至51中任一者的合成矿物质包括多个通道，其中所述多个通道通过高压混合作用至少部分地填充有已知离子。
在实施例53中，如实施例30至52中任一者的合成农产品被递送至植物细胞并穿透植物细胞，使得合成矿物质的交换位点内包含的已知离子通过扩散而释放并与植物细胞内的天然离子交换，从而更有效地利用已知离子。
在实施例54中，如实施例30至53中任一者的合成矿物质具有在1纳米至1000纳米范围内的粒度。
在实施例55中，如实施例30至54中任一者的合成矿物质已在肥料和/或其他农产品中浸泡。
在本公开的上述具体实施方式中，出于简化本公开的目的，本公开的各种特征在单个实施方式或实施方案中组合在一起。本公开的方法不应被解释为反映下列意图：受权利要求保护的公开内容需要比每项权利要求中所明确规定更多的特征。相反，如以下实施方案所反映，本发明的方面在于比单个前述公开实施方案的全部特征少。因此，以下实施方案据此通过引用并入本公开的具体实施方式中，其中每个实施方案本身构成本公开的单独实施方案。
应当理解，上述布置仅用于说明本公开原理的应用。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以设计出许多修改和替代布置，并且所附权利要求书旨在覆盖此类修改和布置。因此，尽管已经在附图中示出并在上文具体详细地描述了本发明，但是对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离本文所述的原理和概念的情况下，可以作出多种修改，包括但不限于对尺寸、材料、形状、形式、元素或分子的比例、操作的功能和方式、组装和用途的修改。