电气石微胶囊的制备及性能研究

以乙基纤维素为壁材,电气石粉体为芯材,采用乳化-溶剂蒸发法制备电气石微胶囊,通过单因素实验分析了工艺条件对电气石微胶囊负载量和粒径的影响,利用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、热分析仪和空气离子计数器等对微胶囊的微观形貌、结构、热稳定性、负载量以及负氧离子释放性能进行表征。结果表明:在芯壁质量比为1∶2、乳化剂含量为连续相溶剂的0.5%、搅拌速度为400r/min、溶剂挥发温度为57℃时,微胶囊负载量达到46.2%(质量分数),平均粒径为20.3μm;电气石粉体被乙基纤维素有效包覆,电气石微胶囊呈规则的球状,表面光滑,壳层上分布着大量的孔道。热重分析表明电气石微胶囊在200℃后才有明显的质量损失,热稳定性较好。负氧离子动态释放量大约15d达到平衡稳定状态,释放量约为850个/cm^(3)。

KH-171对电气石的表面改性及其结构表征

这是一篇矿物材料领域的论文。以硅烷偶联剂KH-171为改性剂对电气石粉体进行改性,依据改性电气石的接触角和在液体石蜡中的浊度为参数,对改性电气石的工艺条件进行了优化。实验结果表明,在体系pH值为9,改性剂KH-171用量为2 mL,醇水比为1:5的条件下60℃反应2 h时,所得改性电气石的接触角达到133o,显示了优良的疏水性能。利用IR、SEM和XRD分析对改性电气石的结构与形貌进行了表征,结果表明,电气石表面成功引入带有碳碳双键的有机官能团,没有影响电气石原有晶体结构,但有效降低了电气石的团聚现象,展示了更好的分散性能。

C-CNF表面改性电气石及其分散稳定性

这是一篇矿物加工工程领域的论文。电气石具有自发极化效应、热释电性、远红外辐射和负离子释放等效应被广泛应用。为了增加其在水性涂料中的分散稳定性,改善其在水性涂料中的使用性能,本实验采用羧基化纳米纤维素(C-CNF)对电气石进行表面接枝改性,并对实验条件进行了优化。实验结果表明,当C-CNF的添加量为2 g、反应温度为50℃、反应时间为2 h、固液比为1∶5时,改性电气石的性能达到较佳值,其浊度达到1361 ntu,接触角达到了53°。通过对改性电气石的结构进行表征,发现C-CNF成功接枝到了电气石表面,改性电气石在水性介质中的分散性得到较大的提升。

超细电气石复合材料的制备及应用研究进展

电气石是我国储量丰富的天然矿物,其具有表面极化、自发电场、发射远红外辐射的性质,并且随着温度和所受应力的变化电场强度会随之改变,因而易于电离空气中的氧气分子和水分子,产生负离子,负离子可以沉淀空气中的灰尘、细菌、使冠状病毒失活并且能够促进人体血液循环。超细电气石(电气石粉碎制备的粉末)可以进一步使其功能性得到提高,得益于净化环境和对人体健康有益的特性,电气石成为了近年来功能性复合材料研究的热点。综述了超细电气石表面改性处理的研究现状,总结了超细电气石复合材料常用的制备方法以及在光催化、抗菌、生态环境等领域的应用进展,分析了不同改性方法和制备方式对于超细电气石复合材料的优势与不足,包括机械球磨法、溶胶-凝胶法、水热/沉淀法以及直接共聚法。并对超细电气石复合材料未来的发展方向进行了展望。

基于角蛋白酶和纳米电气石粉改进的复合酶制剂脱毛工艺研究

为改善复合酶的脱毛效果,采用TRIZ进行系统、功能和资源分析,应用物场理论提出了引入角蛋白酶和纳米电气石粉的解决方法,并运用单因素法和正交设计法对改进的复合酶制剂配方进行优化。试验结果表明,改进的复合酶制剂最佳配比为:复合酶A 0.6%、角蛋白酶K 0.2%和电气石粉1.0%;该复合酶制剂适用于现有酶脱毛工艺,脱毛率>95%,粒面完整性好,脱毛效果极佳。这为减少污染、提升脱毛工序的生态性能提供了新途径。

氢化黑二氧化钛-电气石复合可见光催化材料的制备及性能

为提高纳米TiO_(2)在可见光区的催化效率,以天然电气石、钛酸丁酯等为原料,应用溶胶-凝胶技术制备了纳米TiO_(2)-电气石复合光催化材料(T-T),然后通过高温氢化还原黑化法,制备了氢化黑T-T复合可见光催化材料。研究表明,氢化黑T-T复合可见光催化材料受到扫描电镜(SEM)的电子束轰击后能够捕获电子而发亮,保持了黑色电气石的天然电场特性,同时微观表面不平整,呈现阶梯层次状,且分布着不均匀的纳米孔。在模拟太阳光下的甲基橙催化降解实验中,以550℃氢化4 h所制得的氢化黑T-T复合可见光催化材料对甲基橙的光催化降解率可达到99.8%,反应体系的溶解氧含量峰值可达到8.017 mg/L。氢化黑T-T复合可见光催化材料在电气石天然电场的作用下,其光催化能力优于常规氢化黑TiO_(2)。

复合光催化剂CoFe_(2)O_(4)/BiVO_(4)/电气石的超声-光催化研究

以电气石为载体,采用水热法原位生长BiVO_(4)、CoFe_(2)O_(4),得到CoFe_(2)O_(4)/BiVO_(4)/电气石复合光催化剂,利用XRD、SEM、EDS、UV-Vis DRS等方法对材料进行了表征,通过降解灿烂绿对样品的声光催化性能进行评价。结果表明,在60 min可见光下,BiVO_(4)对灿烂绿的降解率为33.5%,CoFe_(2)O_(4)(10%)/BiVO_(4)(45%)/电气石对灿烂绿的降解率为74%;在60 min可见光+超声下,BiVO_(4)对灿烂绿的降解率为61.5%,CoFe_(2)O_(4)(10%)/BiVO_(4)(45%)/电气石在声光作用下(12 min内)对灿烂绿的降解率高达99.2%。高效的降解率可能与复合结构的异质结有关,CoFe_(2)O_(4)/BiVO_(4)/电气石对可见光的吸收能力得到提高,促进了光生电子-空穴的分离,从而有效增强光降解性能。另外,从超声+光催化的效果可看出超声协同光催化降解效果显著。声光催化在有机污染物降解领域内的应用成为一个重要研究方向,如能结合彼此优点,可望开发出高效实用的催化材料。

掺加电气石粉沥青的抑烟效果及其沥青混合料产烟预估模型

抑制热拌沥青及沥青混合料摊铺、碾压过程中烟气释放,对于减少环境污染和降低施工人员危害具有重要意义。采用自制沥青烟生成富集装置对沥青烟进行收集,以重量法得到的抑烟率为评价指标,对电气石粉加入沥青的抑烟效果进行评价;采用集料比表面积理论-面积折减法建立了沥青混合料产烟率模型,并对AC-13、OGFC-13、SMA-13级配类型混合料产烟率进行分析。研究结果表明:随着电气石粉粒径的减小及掺量的增加,沥青针入度减小,软化点增大,延度呈先增大后减小的趋势,黏度增大;掺入电气石粉的沥青具有较好的抑烟效果,其中10μm的电气石粉,掺量为14%时沥青的技术性能及抑烟效果最好;建立的混合料产烟率模型,在预测松散状态下混合料的产烟较为有效,且SMA-13级配类型的混合料产烟率最小。

电气石粉体自发极化性能测试方法及标准化

电气石为复杂的含硼硅酸盐矿物,具有天然的自发极化、压电、热释电、释放负离子和发射远红外等性能,在环保、节能和健康等领域具有广阔的应用前景。在电气石诸多优异性能中,自发极化为核心性能。为规范电气石相关工矿企业与产品市场,引领电气石非金属矿物高附加值利用,通过研究确定电气石粉体自发极化性能测试原理,从自发极化强度的计算、测试装置的设计、测试步骤等方面研究电气石粉体自发极化性能测试方法,通过试验验证确定关键技术指标以确保其切合生产和应用实际。在此基础上,提出基于热释电-电荷积分测试原理的《电气石自发极化性能测试方法》国家标准。

白云母、电气石、磷灰石对白钨矿浮选过程中矿浆流变性的影响

通过矿浆流变性测试、人工混合矿浮选试验和泡沫稳定性测量研究了白云母、电气石、磷灰石等3种常见伴生脉石矿物分别对白钨矿和石英人工混合矿矿浆流变性和白钨矿浮选指标的影响。流变测试表明:白云母在矿浆中会形成端面-层面和端面-端面结合的三维网状结构,具有较大的表观黏度,而电气石、磷灰石在矿浆中仅为简单的堆砌型结构,其黏度略有增加。浮选试验和泡沫稳定性测量表明:在白钨矿-白云母-石英的人工混合矿浮选体系中,随着白云母质量浓度的增大,其较高的黏度会使浮选泡沫的半衰期和最大高度增加,使得“二次富集”作用明显提高,浮选指标在一定范围内变好,但较高的矿浆黏度同时会抑制气泡和颗粒之间的碰撞以及气泡-颗粒聚集体的流动性,导致浮选指标变差;在白钨矿-电气石-石英的人工混合矿浮选体系中,随着电气石在水中溶解出的Fe^(3+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)等金属阳离子增加,抑制了白钨矿的浮选,使得精矿品位和回收率下降;在白钨矿-磷灰石-石英的人工混合矿浮选体系中,磷灰石溶解出的PO_(4)^(3-)在白钨矿表面的吸附会导致矿物的表面转化,使得白钨矿和磷灰石表面性质相近,会恶化白钨矿浮选。此外,由于黏度增长缓慢,电气石和磷灰石的加入对泡沫稳定性几乎没有影响。研究可为实际矿石浮选过程中矿浆流变性的调控,以及白钨矿与脉石矿物的高效分离提供理论依据。

不同粒径电气石及电气石PVDF纤维膜用于甲醛的光催化降解

为实现“双碳”目标,采用球磨的方式制备了不同粒径电气石颗粒,探究了其微观形貌、晶体结构等性质,并进一步采用静电纺丝工艺,制备了电气石PVDF纤维膜,考察了电气石PVDF纤维膜对甲醛的光催化降解影响,并探究了其降解机制。结果表明:粒径为10μm的电气石颗粒对甲醛具有最佳的降解效果(20.5%)。成型化处理的电气石PVDF纤维膜中电气石分散性增强,表现出更佳的降解效果(21.9%)。此外,通过电导率和电滞回线表征,定性及定量测定电气石的剩余自发极化强度为0.0096μC/cm^(2)。在极化电场的驱动下,富集到电气石表面的甲醛被降解成甲醇并进一步分解为其他小分子。

阿富汗浅绿色电气石宝石学及谱学特征

为揭示绿色电气石的致色机理,对阿富汗浅绿色电气石开展了宝石学常规测试、X射线衍射、红外光谱、紫外-可见光谱、X射线光电子能谱和电子探针等一系列研究。结果表明,该电气石相对密度为3.04,No=1.639,Ne=1.620,多色性弱;衍射分析表明其为锂电气石;红外光谱在456,500,605,645,715,780,980,1030,1110,1290,1350,3460,3580和3640 cm^(-1)等处出现吸收峰,其中605,645,715,780和1110 cm^(-1)吸收峰由Si—O—Si对称及非对称伸缩振动引起,980和1030 cm^(-1)吸收峰由O—Si—O对称及非对称伸缩振动引起,500 cm^(-1)吸收峰由Si—O弯曲振动引起,1290 cm^(-1)吸收峰由[BO_(3)]伸缩振动引起,1350 cm^(-1)吸收峰由OH弯曲振动引起,3460和3580 cm^(-1)处吸收峰由O3H振动引起,3640 cm^(-1)处吸收峰由O1H振动引起,456 cm^(-1)吸收峰强度大,源自[AlO_(6)]振动。红外光谱中605和645 cm^(-1)吸收峰与标准谱图的差异可能反映出致色离子的混入对[Si_(6)O_(18)]振动产生一定影响。衍射分析和红外光谱分析的结果揭示出浅绿色产生的晶体结构基础。在可见光范围内该电气石在E∥c和E⊥c方向的吸收位置基本相同,仅吸收强度略有差异,从而导致其多色性弱,在红区718 nm和蓝紫区420 nm处均形成吸收,而在黄绿区则透射良好,因此呈现其特有的明亮的浅绿色。紫外-可见光谱分析揭示出浅绿色的颜色结构。X射线光电子能谱表明该电气石主要含有Li,Na,Al,Si,O,F和B等元素,微量元素为过渡金属离子Fe^(2+),Fe^(3+),Mn^(2+)和Ni^(2+)等,并且Fe^(2+),Fe^(3+)和Ni^(2+)占据Y位,而Mn^(2+)占据Z位。XPS分析揭示出产生浅绿色的过渡金属离子种类、价态、占位等化学状态。结合电子探针分析,样品的晶体化学式为:X(Na_(0.612)Ca_(0.063)K_(0.008))Y(Li_(0.989)Fe_(0.070)^(2+)Fe_(0.117)^(3+)Al_(1.824))Z(Mn_(0.035)^(2+)Al_(5.762)Si_(0.203))[Si_(6.000)O_(18)][BO_(3)]_(3)^(V)(OH_(2.134)O_(0.866))W(OH_(0.542)F_(0.458))。电子探针分析揭示出浅绿色产生的晶体化学组成。样品紫外-可见吸收谱峰和其化学组分及过渡金属离子化学状态的特征综合表明,718 nm处吸收可能系由Fe^(2+)-Fe^(3+)的电荷转移引起,而420 nm处吸收则可能由Ni^(2+)的d—d电子跃迁引起。上述研究结果能为以致色离子化学状态为基础的改色优化、以晶体化学及谱学特征为基础的产地鉴定等提供可靠依据。

阿尔泰青河伟晶岩中电气石成分和硼同位素对伟晶岩体系演化及其与围岩相互作用的示踪

伟晶岩及其围岩蚀变带的电气石记录了伟晶岩体系的演化、流体出溶以及流体-围岩相互作用的过程。本文对阿尔泰造山带青河伟晶岩及蚀变围岩中电气石进行了系统的化学成分和硼同位素分析,以探讨伟晶岩体系的源区性质、岩浆演化、流体出溶规模等重要科学问题。根据矿物成分和结构构造不同,伟晶岩可分为边缘带、过渡带和核部带。蚀变围岩从接触带开始向外,依次出现带状蚀变围岩、细粒蚀变围岩和粗粒蚀变围岩。伟晶岩蚀变围岩电气石的形成与伟晶岩出溶流体(提供B、P等)和围岩(提供Fe、Mg)相互作用有关。电气石主、微量元素和硼同位素分析表明,所有电气石都属于碱性电气石中的铁电气石-镁电气石固溶体序列,电气石中(R1+Al)(Na+R2)_(-1)、(Al+O)(R+OH)_(-1)、(Na+Mg)(Al+X_(vac))_(-1)、(X vac Al)(NaR^(2+))_(-1)、FeMg_(-1)及MnMg_(-1)的替代关系记录了伟晶岩岩浆逐渐富集Fe、Mn、Al,亏损Na、Mg、Ca的演化路径。结合各分带V含量和Fe 3+-Al相关性,我们认为原始伟晶岩浆具低氧逸度的特征,而伟晶岩脉边缘带较高的氧逸度可能与伟晶岩浆与围岩相互作用有关。伟晶岩电气石具有比花岗岩电气石低得多的REE总量和(La/Yb)N比值,表明青河伟晶岩并不是花岗岩体系分离结晶的残余岩浆,而可能是云母片岩在中地壳角闪岩相条件下低程度部分熔融的结果。蚀变围岩电气石的硼同位素组成仅稍重于未蚀变围岩的电气石,显示青河无矿化伟晶岩演化晚期流体出溶比较有限。由于伟晶岩中的电气石硼同位素组成明显轻于围岩(云母片岩),推测云母片岩并非伟晶岩的唯一源区,而可能存在一定含量的黏土岩源区。

溶液静电纺丝制备电气石/PLA纳米纤维膜及其过滤性能、稳定性能研究

为获得一种兼具高效低阻和高滤效稳定性的PLA纳米纤维膜,在聚乳酸(PLA)纺丝液中加入不同质量分数的电气石,采用静电纺丝技术制备电气石/PLA纳米纤维膜;利用扫描电镜、差示扫描量热仪和过滤性能测试仪等仪器分析了纤维形貌、直径分布、结晶性能及纤维膜过滤效率、通气阻力等性能。结果表明:电气石的加入可一定程度提高PLA纤维的结晶度,并提高纤维荷载电荷稳定性。当电气石添加量为1.0%时,纤维膜初始过滤效率可达98.7%,放置120 d后仍保持97%以上,质量因子达到0.12 Pa^(-1);与未添加电气石的聚乳酸纳米纤维膜相比,过滤效率和保持率均有所提高;在100℃条件下处理1 h,纳米纤维膜过滤效率仍高达98%以上,过滤阻力基本保持在37 Pa,具有较好的热稳定性。

纯水浸泡条件下电气石中矿物元素的溶出特性研究

利用矿物材料的溶出特性增加水中的矿物元素含量,是解决纯净水中矿物元素缺失的有效方法。本研究中,考查电气石在纯水浸泡条件下的矿物元素溶出性能,并对浸出前后的材料进行表征。结果表明:酸性条件有利于电气石中矿物元素的溶出,且电气石具备对溶液的碱性调节能力。增大固液质量比、延长浸泡时间及升高浸泡温度均有利于提高浸泡液中不同矿物元素的浓度。30 d溶出持久性实验证明,电气石中Mg、Al、Ca、Fe和Sr具备持续溶出能力。对浸泡前后电气石表面形貌及元素含量进行考查后发现,浸泡后电气石表面生成了颗粒状晶体,但元素含量未发生明显变化。

Ag-黑纳米TiO_(2)-电气石可见光催化材料的制备与应用研究

为研制具有高自然光利用率和高光生量子利用率的Ag-黑纳米TiO_(2)-电气石可见光催化材料(ABTT)。采用“溶胶-凝胶+真空诱导+氢还原”的三步法进行制备,核心原料包括天然电气石微粉、钛酸盐、硝酸银等。通过光催化降解甲基橙、吸光度测试、扫描电子显微镜(SEM)、SEM电子束轰击法、抑菌圈法等分别对其光催化性能、吸光度、微观结构、天然电场特性、抑菌性能等进行了表征。结果表明:ABTT微观表面和晶核表面的无序结构使其显现为深灰黑色,黑纳米TiO2呈现为多层状颗粒,表面具有纳米凸起,且存在丰富的纳米孔,该结构能够在光催化反应过程中提供更为丰富的光催化点位。ABTT微粒的电子束轰击行为呈现出发亮且团聚的现象,这表明电气石的天然电场特性在ABTT微粒中得到了良好的保持,同时其紫外-可见吸收光谱存在明显的红移。且ABTT对甲基橙的120 min光催化降解率达到了99.2%,ABTT与普通内墙涂料质量比为0.8∶100时,对甲醛的24 h光催化降解率为88.6%,对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌圈直径可达20.3 mm和22.5 mm。可见,Ag-黑纳米TiO_(2)-电气石可见光催化材料在自然光照条件下具有优良的光催化性能和抑菌性能,在环保领域具备良好的应用前景。

电气石陶瓷催化过硫酸盐降解甲基橙的研究

为了适应绿色催化的客观要求,选择天然铁电气石、膨润土等制备了电气石质陶瓷,用来催化过硫酸盐以降解废水。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和比表面积测试(BET)等方法对制备的电气石陶瓷进行表征;以常用的甲基橙溶液为模拟废水,过硫酸钠为氧化剂,考察配方、烧成温度、烧成气氛等制备工艺对电气石质陶瓷活化过硫酸钠降解模拟废水能力的影响。结果表明,600℃烧成的铁电气石陶瓷,其活性优于480℃烧制;600℃还原焰烧制的电气石质陶瓷活性最优,且使用30次后60 min降解率未明显衰减。

电气石质蜂窝陶瓷过滤嘴降低卷烟烟气巴豆醛、苯酚等毒素的实验

为降低卷烟烟气毒性,制备了蜂窝形电气石质陶瓷和炭陶,并加装于卷烟过滤嘴后。测试了加装蜂窝体后烟气中巴豆醛、苯酚等的数值,并与空白组进行了对比。结果表明,蜂窝形电气石质陶瓷和炭陶均能有效降低烟气中的巴豆醛、苯酚、NH_(3)和CO,降低率分别为100%、100%,74.97%、60.96%,100%、100%,99.36%、99.15%。分析了电气石质蜂窝体降低烟气毒性的机理,认为降解的原因系电气石产生的负离子攻击毒素和电气石的远红外辐射、静电极化共同作用的结果。

电气石中游离二氧化硅的测定及不确定度评定

电气石中游离二氧化硅的含量决定了电气石在开采、加工过程中对劳动者的危害程度。先后使用焦磷酸、氢氟酸对电气石样品进行处理,用重量法对其含量进行测定,并对测定过程中的不确定度来源进行了分析和量化,不确定度来源包括实验过程的重复性、天平称量质量、样品处理过程中的影响因素。实验结果表明,当电气石中的游离二氧化硅含量为7.13%,在置信因子为95%时,取包含因子k=2,其扩展不确定度为0.76%。测量结果的主要不确定度来源于实验过程的重复性。

电气石对水体pH值的影响

用盐酸和氢氧化钠调节蒸馏水的pH值为3.2和12.12,加入电气石粉并搅拌,pH值趋向中性.10g电气石和10g花岗岩粉加入200mL蒸馏水中,搅拌1h,pH值分别变为8.57和8.89,用等离子谱(ICP)测得水中有Ca2+, Mg2+, Al3+, Fe2+,Fe3+, Mn3+, Cr3+, B3+, K+和Na+等.电气石处理的水中,除B3+之外其他离子浓度比花岗岩粉处理的低,说明电气石颗粒表面的离子交换吸附H+弱于花岗岩颗粒.在扫描电镜下发现电气石颗粒间彼此相依,存在吸引和排斥,而花岗岩颗粒间为团聚吸附,只有吸引.电气石颗粒的电极性影响水体的氧化还原电位,调节溶液pH值趋向中性;而表面吸附和离子交换吸附H+使酸性溶液pH值上升速率大于碱性溶液pH值下降速率.