电气石微粉的研制及其在环境中的应

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1、电气石微粉的研制及其在环境功能材料中的应用关键词:电气石;微粉;电场效应;环境功能材料一、电气石简介电气石又被译名为碧玺，其常在同一晶体上显现多种颜色，是其主要特色。电气石由于具有热电性及压电性，容易因静电效应而带电，因而得名。在1880年，居里家族揭开了这种宝石的秘密，既：Tourmaline晶体两端都带有正、负电核，表面流动着0.06mA的微电流，因此就有了“电气石”这个学名。1986年，日本科研人员发现，电气石被粉碎的越细，所释放的能量越大。主要产地为巴西、中国、斯里兰卡、非洲马达加斯加，其中以巴西的电气石蕴藏丰富，品质优良，其中既有钻石那样透明的，也有红、黄、蓝、绿、紫、

2、茶、粉、无色、咖啡色、赤色、黑等11种色彩。可以说，电气石是集“天然负离子器”、“远红外线发射仪”、“细胞活化师”、“血管清道夫”、“生态水整理器”、“生命宝石”等众多美誉于一身。二、对电气石的研究1969年,Barton发现电气石晶体结构中构成[Si6O18]复三方环的六个硅氧四面体的顶角氧原子指向同一方向——电气石的正极。这说明电气石为极性晶体,即存在极轴,又存在与极轴相一致的单向(单向是指晶体中唯一的不能通过晶体本身所具有的对称要素的作用而与其他方向重合的方向)。1989年,Kubo发现并提出电气石具有永久性自发电极化效应,即电气石晶体在自发电极化时,沿其晶体中唯一的三重旋

3、转轴的两端会产生并积聚数量相等、电性相反的异性电荷,形成异性电极。这使电气石晶体周围存在静电场并具有电场效应。电气石的电场效应是电场强度引起的驰豫效应、应力引起的压电效应和温度引起的热释电效应共同作用的结果。三、文献摘要本文选取了某一矿区的电气石块状矿物,通过搅拌磨的方法制备出了平均粒度为6.21μm的黑电气石微粉,并对其成分、形貌、粒度等进行了分析和表征,展望了这种电气石微粉在空气净化、水处理和电磁辐射防护等环境功能材料中的开发应用前景。四、实验部分1.实验原材料本实验以某一矿区的块状电气石矿物为原料。2.制备工艺方法先将电气石通过机械力进行破碎,然后将其中的白云母矿去掉,用洛

4、阳超细粉磨机厂生产的WJD型搅拌磨碾磨粉碎,并将其烘干制成电气石微粉。3.分析测试用JEOL-733EDAX型X射线能谱仪分析所制备的电气石微粉的成分;用JL-1166型激光粒度仪测定电气石微粉的粒度分布;用HITACHIS-530型扫描电镜分析电气石微粉的形貌。五、实验结果与分析从图1可见,电气石微粉的特征谱线所对应的元素为Al、Si、Fe、Na、Mn、Ca等,因此,该矿区的黑色电气石矿物的主要组成元素是Al、Si、Fe、Na、Mn、Ca等,属于铁电气石矿物。1.电气石微粉的成分2.电气石微粉的粒度2.电气石微粉的粒度从图2可见,通过搅拌磨的方法制备的电气石微粉的粒度分布较为理

5、想,其平均粒度为6.21Lm。这是由于搅拌磨是通过搅拌器把动力直接施加在研磨介质上,电气石矿物受到研磨介质之间相互撞击产生的冲击力、研磨介质转动产生的剪切力和研磨介质与搅拌棒之间相互撞击产生的撞击力的共同作用,因此,所研磨出来的电气石矿物微粉粒度分布较为理想,可满足作为功能涂料复合填料的需要。3.电气石微粉的形态3.电气石微粉的形态从图3可见,通过搅拌磨的方法制备的电气石微粉的颗粒呈不规则的片状结构,片状颗粒大小与其粒度分布规律相符合。这是由于搅拌磨是通过机械力的作用将电气石固体颗粒的尺寸由大变小的过程,包括由大块物料变为小块物料的破碎过程和小块物料变为粉体物料的粉磨过程,其实质

6、都是物料在机械力的作用下发生变形和破裂的过程。电气石矿物颗粒在研磨过程中受到的冲击力、剪切力和撞击力是处于动态变化中的,所以物料在机械力的作用下会发生不均匀性的变形和破裂,其结果就表现在研磨成品呈不规则的片状结构,而具有这种形貌和粒度分布的微粉是功能涂料较为理想的填料。六、电气石微粉在环境功能材料中的应用1.在空气净化材料中的应用空气中对人体健康有益的负离子是水化羟基离子,被称为“负碱性离子”。负离子由于能有效净化空气和改善环境质量,又被称为“空气维生素”、“长寿素”。空气中负离子的含量是衡量空气是否清新的重要标准之一。由于电气石周围存在着一定的静电场,空气中的水分子在此静电场的

7、作用下会发生电解形成H+和OH-,其中H+和H2O结合形成活性分子[H3O]+,因此电气石微粉可作为洗衣粉、洗涤剂的替代品;而OH-和H2O结合形成负离子,即OH-+nH2O→OH--(H2O)n,这是电气石通过对水分子的电解作用向空气中释放水化羟基离子,增加空气中的负离子浓度的原因,因此电气石微粉可用于制备增加空气中负离子浓度的建筑涂料。2.在水处理功能材料中的应用水的退化是由于氢键作用,水分子缔合成大分子团,导致了水分子的活性降低和老化。退化的水其溶解力、渗透力、代谢力、乳化