電氣石負(fù)離子釋放材料的制備及性能研究.pdf

1、負(fù)離子能夠改善大氣環(huán)境質(zhì)量、保護(hù)人體健康，是衡量空氣質(zhì)量清潔程度的重要指標(biāo)之一。近年來，大城市人口密集區(qū)存在著負(fù)離子消耗異常嚴(yán)重的突出現(xiàn)象，這就使得新型負(fù)離子釋放材料的研發(fā)成為環(huán)境科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。電氣石是一種含鈉、鎂、鐵、錳、鋁、鋰等多種金屬離子的水合環(huán)狀硼硅酸鹽晶體，其儲(chǔ)量豐富并且具有持續(xù)釋放負(fù)離子的特點(diǎn)，在污染防治領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 目前，國內(nèi)外研究者對(duì)電氣石的開發(fā)應(yīng)用主要集中在通過摻雜激發(fā)的方式來調(diào)控其負(fù)離

2、子的釋放效率，而有關(guān)外部條件對(duì)其負(fù)離子激發(fā)的研究卻鮮有報(bào)道。本研究系統(tǒng)地探索了影響電氣石負(fù)離子釋放效率的外部因素，且以其作為添加劑制備出了具有負(fù)離子釋放功能的環(huán)境友好型的多孔陶瓷與釉面磚。
　　 本研究對(duì)不同區(qū)域、時(shí)間、天氣條件下的空氣負(fù)離子濃度進(jìn)行了對(duì)比監(jiān)測(cè)，探討了影響大氣負(fù)離子濃度的因素，以此參照分析了電氣石激發(fā)釋放負(fù)離子效率的外部因素，并在此基礎(chǔ)上對(duì)制備的含有電氣石的多孔陶瓷與釉面磚進(jìn)行了性能分析。采用XRD分析了陶瓷樣品

3、的成分，采用負(fù)離子檢測(cè)儀測(cè)量了其負(fù)離子釋放量，并通過萬能材料抗壓強(qiáng)度測(cè)試儀檢測(cè)了樣品的力學(xué)性能。主要的研究成果包括:
　　 (1)除了人為活動(dòng)消耗外，溫度、濕度、氣流、水流、空氣懸浮物等是影響空氣負(fù)離子濃度的主要因素。其中，空氣流動(dòng)和水流沖擊的影響最為明顯;宏觀溫度和濕度，與空氣負(fù)離子濃度成正比;空氣懸浮物（諸如粉塵、汽車尾氣等）極大的消耗空氣中的負(fù)離子，與其濃度呈反比。
　　 (2)影響電氣石負(fù)離子釋放效率的主要外部因

4、素有環(huán)境溫度、濕度、氣流以及電氣石材料與空氣介質(zhì)的接觸面積，其中接觸面積的影響最為突出。同體積粉體，與空氣接觸面積越大，電氣石負(fù)離子釋放效率越高。在恒溫條件下，溫度越高，電氣石釋放負(fù)離子效率越高。溫度波動(dòng)時(shí)，其釋放負(fù)離子效率也會(huì)明顯提高。環(huán)境濕度與電氣石釋放負(fù)離子效率成正比。粉體厚度超過0.5cm后，對(duì)負(fù)離子釋放效率影響不大。電氣石釋放負(fù)離子的作用范圍很小，在密閉空間中，只有20cm范圍內(nèi)才能檢測(cè)到電氣石高效地釋放負(fù)離子。因此，利用電氣

5、石釋放負(fù)離子時(shí)，應(yīng)將其置于通風(fēng)良好的地方，以便于產(chǎn)生的負(fù)離子可以及時(shí)得到有效的利用。
　　 (3)利用多孔陶瓷比表面積大的特性，將電氣石粉體摻雜制備多孔陶瓷。高的孔隙率，大大增加了同體積下電氣石粉體與空氣的接觸面積，提高了電氣石釋放負(fù)離子的效率。研究發(fā)現(xiàn)，體積為1cm3的多孔陶瓷樣品，負(fù)離子釋放量可達(dá)900個(gè)/cm3，比同體積同成分實(shí)體陶瓷的負(fù)離子釋放量高12.5％，且節(jié)約了80％的資源。
　　 (4)電氣石粉體摻雜到釉

6、料中，制備負(fù)離子釉面磚。正交分析發(fā)現(xiàn)，影響釉面磚負(fù)離子釋放量的三因素主次為:上釉次數(shù)＞燒結(jié)溫度＞電氣石含量。研究發(fā)現(xiàn)上釉次數(shù)為四次，燒結(jié)溫度為600℃，電氣石含量為10％時(shí)，負(fù)離子釉面磚釋放能力最高，為400個(gè)/cm3。
　　 研究認(rèn)為:電氣石的負(fù)離子釋放效率受到環(huán)境溫度、濕度、氣流以及其與空氣介質(zhì)的接觸面積等外部條件的影響，其中接觸面積的影響最為突出。在室內(nèi)環(huán)境中保持濕度和氣流通暢，電氣石負(fù)離子釋放材料及其陶瓷制品可以有效提高