电气石粉的新用途-空气净化、环境治理

2021-3-15 8:43:48

电气石是以含硼为主的环状硅酸盐矿物,其工艺名称为碧玺, 英文名:Tourmaline,意为“红玉骨绥(sui)”、“混合宝石”。在我国的一些历史文献中也有将“托玛琳”称之为砒硒、碧霞希、碎邪金等,但多称为“碧玺”。电气石最早发现于斯里兰卡,当时被视为与钻石、红宝石一样珍贵的宝石。人们注意到这种宝石在受热时会带上电荷,这种现象称为热释电效应,故得名电气石。

电气石的化学式如下:

Na(Mg,Fe,Mn,Li,Al)3Al6[Si6O18][BO3]3(OH,F)4或写成通式: NaR3Al6[Si6O18][BO3]3(OH,F)4。

【化学组成】 电气石是一种硼硅酸盐矿物,即除硅氧骨干外,还有[BO3]络阴离子团。其中Na+可局部被K+和Ca2+代替,(OH)-可被F-代替,但没有Al3+代替Si4+现象。R位置类质同像广泛,主要有4个端员成分,即: 镁电气石 (Dravite)R=Mg; 黑电气石(Schorl):R=Fe; 锂电气石(Elbaite):R=Li+Al; 钠锰电气石(Tsilaisit)R=Mn。

镁电气石—黑电气石之间以及黑电气石—锂电气石之间形成两个完全类质同像系列,镁电气石和锂电气石之间为不完全的类质同像。Fe3+或Cr3+也可以进入R的位置,铬电气石中Cr2O3可达10.86%。

【晶体结构】三方晶系; -R3m;a0=1.584~1.603 nm,c0=0.709~0.722 nm;Z=3。电气石晶体结构基本特点为[SiO4]四面体组成复三方环。B配位数为3,组成平面三角形;Mg配位数为6(其中有两个是OH-),组成八面体,与[BO3]共氧相连。在[SiO4]四面体的复三方环上方的空隙中有配位数为9的一价阳离子Na+分布。之间以[AlO5(OH)]八面体相联结。

电气石释放空气负离子功能及应用 温度和压力变化引起的电气石晶体之间的电势差,能够使其周围空气中的水分子发生微弱的电解作用;4H2O电解OH→H+,氢离子由电气石电极之间的微弱电流中得到电子;2H++2e→H2↑,氢氧根离子与水分子结合形成空气负离子:OH-+nH2O→O-H(H2O)n-[14]。

根据大地测量学和地理物理学国际联盟大气联合委员会采用的理论,空气负离子的分子式是O2(H2O)n。

负离子的生物效应有:1使氧自由基无毒化;2使体液呈弱碱性;3使空气质量得到改善;4负离子对促进健康的直接效应;5负离子对人体各系统的直接生理效应;6负离子对疾病有辅助治疗和康复作用。空气负离子的作用已被广大医学界所认同,除了有益人体健康之外,还具有杀菌、除尘、除臭作用。电气石释放负离子不耗能,不产生臭氧和活性氧,是理想的绿色环保材料,目前国内外对电气石的开发研究已经取得了一定的进展。

韩跃新等通过对黑电气石释放负离子特性研究得到以下结论:黑电气石释放负离子尝试较高,块状平均最大值可达18625个cm3、超细粉平均最大值可达25600个cm3,黑电气石释放负离子浓度相当于海滨、瀑布、森林的负离子尝试。河北工大梁金生等人应用溶胶-凝胶技术在天然电气石矿物粉表面生成高效TiO2光催化剂,制成了具有环境净化和健康功能的新型复合材料,在电气石自身电场对TiO2晶体生长的影响下,TiO2在电气石微粒表面形成了以微孔空心球和空心半球的平均粒径为2um,应用此种技术制得的电气石-TiO2复合薄膜具有较高的光催化活性。