1、天然黑色電氣石在空氣凈化中的應(yīng)用研究匯報提綱緒 論基 本 特 性衍生功能和市場應(yīng)用空氣凈化現(xiàn)狀電氣石在空氣凈化方面的應(yīng)用電氣石吸附劑對香煙焦油的吸附試驗(yàn)結(jié) 論摘 要 本文簡要介紹了電氣石的化學(xué)成分和結(jié)晶習(xí)性等基本特征和壓電、釋電效應(yīng)等物理特性，并著重介紹了由壓電和釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的負(fù)離子在空氣凈化方面的應(yīng)用。負(fù)離子被稱為“空氣維生素”，它對空氣凈化乃至環(huán)保都有著直接的影響。通過對市場上現(xiàn)有的空氣凈化方法及產(chǎn)品的了解和原材料價格、性能、優(yōu)缺點(diǎn)等的比較，輔以對電氣石在吸附、除臭殺菌等方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，闡述電氣石凈化空氣的原理并預(yù)測電氣石在空氣凈化方面應(yīng)用的可行性，并就電氣石在整個環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用

2、前景提出了自己的看法。匯報提綱緒 論基 本 特 性衍生功能和市場應(yīng)用空氣凈化現(xiàn)狀電氣石在空氣凈化方面的應(yīng)用電氣石吸附劑對香煙焦油的吸附試驗(yàn)結(jié) 論緒 論 電氣石，過去不曾被人們深入認(rèn)識，應(yīng)用范圍較狹窄。九十年代末，隨著高新技術(shù)的發(fā)展，日本科技界將電氣石廣泛應(yīng)用于環(huán)保、醫(yī)用、日用化工、建筑裝潢、水質(zhì)處理、空氣凈化以及屏蔽電磁輻射等領(lǐng)域。 目前，人們已開始利用電氣石自身發(fā)射遠(yuǎn)紅外射線及熱差變化所能產(chǎn)生正負(fù)電磁場的物理效應(yīng)，來凈化環(huán)境、增加空氣中負(fù)離子成分、改善大氣中有害離子對人體危害、活化人體機(jī)能，提高人們的健康水平。 但是，對天然黑色電氣石功能的開發(fā)應(yīng)用還只是處在開始認(rèn)識和少量生產(chǎn)階段，有關(guān)黑色電

3、氣石的吸附特性等功能的利用與開發(fā)的理論研究遠(yuǎn)落后于實(shí)際生產(chǎn)。開展對天然黑色電氣石吸附特性進(jìn)行研究和探討，對進(jìn)一步開展天然黑色電氣石的應(yīng)用具有十分重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。晶體結(jié)構(gòu)電氣石，化學(xué)通式為NaR3Al6Si6O18BO33(OH,F)4，晶體屬三方晶系，復(fù)三方單錐晶類。式中R代表金屬陽離子，當(dāng)R為Mg2+、Fe2+或（Li+Al3+）時，分別構(gòu)成鎂電氣石、黑電氣石和鋰電氣石三個端員礦物種。 成分SiO2 Al2O3Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O FeO TiO2 Li B2O3 雜質(zhì) 含量（%）39.90 28.11 9.28 1.52 3.55 0.27 1.54 0.68

4、 0.95 0.34 8.34 2 化學(xué)成分成因類型及產(chǎn)地 成因類型：偉晶型、氣成熱液型、也見于變質(zhì)礦床。主要產(chǎn)地：巴西,美國,馬達(dá)加斯加,緬甸,斯里蘭卡,中國等 物理性質(zhì)電氣石晶體具有條紋，并帶三角形的橫截面和圓形輪廓；也可能具纖維習(xí)性，當(dāng)琢切成凸面型時，會呈現(xiàn)貓眼效果，玻璃光澤；貝殼狀斷口，斷口松脂光澤，半透明至透明。 英文名稱：TOURMALINE莫氏硬度：7-7.5比重：3.05折射率：1.624-1.644解理：無顏色：紅色,綠色,藍(lán)色,黃色,橙色,黑色,無色,雜色(如雙色,三色電氣石)等。（見下圖）雙折射率：0.018(0.014-0.021)多色性：強(qiáng)長波紫外熒光：弱短波紫外熒光

5、：弱包裹體：管狀氣液包體或空管,云母,鋯石,電氣石等。光性：一軸晶負(fù)光性色散度：低(0.017)各色碧璽原石英文名稱：TOURMALINE莫氏硬度：7-7.5比重：3.05折射率：1.624-1.644解理：無顏色：紅色,綠色,藍(lán)色,黃色,橙色,黑色,無色,雜色(如雙色,三色電氣石)等。（見下圖）雙折射率：0.018(0.014-0.021)多色性：強(qiáng)長波紫外熒光：弱短波紫外熒光：弱包裹體：管狀氣液包體或空管,云母,鋯石,電氣石等。光性：一軸晶負(fù)光性色散度：低(0.017)直流靜電氣及吸附發(fā)揮特性：具有明顯的壓電效應(yīng)和熱電效應(yīng)，且電極是永久的，而電子在接觸大氣和水的運(yùn)動過程中自然釋放大量負(fù)離子

6、（所以其負(fù)離子的釋放也是永久的），從而吸引空氣中的細(xì)微物質(zhì)。形成電磁波特性：發(fā)射波長4 14微米的紅外線（此波長的光線又被稱作：世界萬物的生命育成光線）對水進(jìn)行電氣分解特性：形成 H+H2O H3O+ OH-+ H2O H3O2-對水進(jìn)行活化特性：H3O2-（羥胺離子）具界面活性作用壓電效應(yīng)特性：指電介質(zhì)（所謂電介質(zhì)就是指不導(dǎo)電的物質(zhì)）在外界壓力發(fā)生變化時發(fā)生極化現(xiàn)象，并且由正極向負(fù)極放電。（雖然放電的電流非常弱，但其結(jié)晶體間的電壓卻非常高，可達(dá)100萬伏，這足以將空氣或空氣中的水電離，而產(chǎn)生負(fù)離子。）熱釋電效應(yīng)特性：指電介質(zhì)在外界溫度發(fā)生變化時發(fā)生的極化現(xiàn)象，并且放電（原理同壓電效應(yīng)一樣，只

7、是發(fā)生條件不一樣）。（在水中） 滲出礦物元素特性：滲出Ca、K、Na、Al、Cr、Fe、Li、Mg、Si等抗電磁波特性：指產(chǎn)生負(fù)離子，抵消微波帶來的正離子。 功能特性 紅外線功能 : 正電極、負(fù)電極發(fā)生正常電位差（在常溫下放射波長414微米、發(fā)射率為0。90以上的遠(yuǎn)紅外線） 產(chǎn)生負(fù)離子功能 : 負(fù)極電流間相互流動（永久地自動釋放被譽(yù)為“空氣維生素”的空氣負(fù)離子） 多種礦物元素功能:在水中滲出Ca、K、Na、Al、Cr、Fe、Li、Mg、Si等元素 （永久性）電 磁 場:永恒地持續(xù)不斷地發(fā)出靜電氣衍生功能保健系列產(chǎn)品美容系列產(chǎn)品空氣處理系列產(chǎn)品水處理系列產(chǎn)品抗電磁波系列產(chǎn)品市場應(yīng)用及預(yù)測電氣石的

8、作用與用途 1）、 用于建筑裝潢粉刷內(nèi)墻電氣石可吸附油漆、膠水、涂料所發(fā)出的異味。在涂料中加入微量的超細(xì)電氣石粉，刷在內(nèi)墻和天花板上，不但可以迅速吸除異味，還能長期吸除煙味。2）、 用于紡織品超細(xì)電氣石粉制成超細(xì)纖維，可制成防磁防潮保暖棉被、棉墊、襯衫、內(nèi)衣等。3）、 用于凈化水質(zhì)將電氣石礦粉制成電氣石陶粒，用于凈化礦化容器中，可以凈化自來水。4）、 用于保健A、用寶石級特白超細(xì)電氣石粉加入化妝品或普通護(hù)膚霜中，由于電氣石中含有微量對人體有益的B、F、Sr、Li等元素，以及電氣石超細(xì)粉受熱差后產(chǎn)生遠(yuǎn)紅外，可刺激活化人的面部肌膚，從而達(dá)到消毒殺菌、去除色斑、治青春豆、治療潰瘍性皮炎等皮膚病。B、

9、由于電氣石本身具有遠(yuǎn)紅外射線及熱電、壓電效應(yīng)，利用此特性，可制成電氣石男女戒面、健身球、保健玉枕等產(chǎn)品，以活化稀釋人體血脈、筋絡(luò)，活動關(guān)節(jié)，達(dá)到治理關(guān)節(jié)疼痛，頸椎疼痛等疾病。其他應(yīng)用2001“信息化與工業(yè)化”工業(yè)博覽會我校對18個項(xiàng)目進(jìn)行了重點(diǎn)介紹，并有20余件實(shí)物展出，其中3件展品參加了評獎。展出期間，利用天然礦物電氣石的自然特性研制的“冰箱除味卡”和“環(huán)保型室內(nèi)涂料空氣凈化添加劑”等項(xiàng)目引起參觀者的極大興趣和關(guān)注。其他應(yīng)用 繼植物之后，礦物能量也成為化妝品開發(fā)成分的重要方向。最近雅詩蘭黛化妝品集團(tuán)在保養(yǎng)品中加入了電氣石。據(jù)雅詩蘭黛提供的資料，電氣石是一種具備磁性的物質(zhì)，這種結(jié)晶狀的半寶石被

10、認(rèn)為具有療效及調(diào)和元素和成分的特性。電氣石帶電的特性可以使水分子排列整齊，形成一個理想的離子網(wǎng)，可與其它成分產(chǎn)生協(xié)同作用，并被肌膚吸收，提高整體功效。 長期以來，電氣石的震動能量作用被認(rèn)為可使保養(yǎng)品中所含的植物精華成分更易發(fā)揮作用。目前電氣石或其它能量礦石在美容中的運(yùn)用并不常見。 2001“信息化與工業(yè)化”工業(yè)博覽會我校對18個項(xiàng)目進(jìn)行了重點(diǎn)介紹，并有20余件實(shí)物展出，其中3件展品參加了評獎。 展出期間，利用天然礦物電氣石的自然特性研制的“冰箱除味卡”和“環(huán)保型室內(nèi)涂料空氣凈化添加劑”等項(xiàng)目引起參觀者的極大興趣和關(guān)注。其他應(yīng)用 在防輻射領(lǐng)域，已研制了便攜式無源負(fù)氧離子發(fā)生器采用了成熟的納米及多

11、孔質(zhì)燒結(jié)技術(shù)，以天然電氣石為原料制成，能夠源源不斷地產(chǎn)生負(fù)氧離子，清除手機(jī)、電腦、電視機(jī)和微波爐等家用電器產(chǎn)生的電磁波正離子的危害。凈化方法及產(chǎn)品 目前市場上主要有過濾式、電子集塵式、臭氧式和負(fù)離子式四種類型的空氣凈化器。 過濾式：通過過濾網(wǎng)濾出空氣中的有害微塵，主要有兩種過濾方式。一是機(jī)械濾芯式集塵，二是靜電濾芯式 。過濾有害物質(zhì)的效率為90%。 電子集塵式：利用高電壓將污染微粒離子化并賦予電荷，再利用正負(fù)交叉的收集板，將帶有電荷的污染微粒吸附在收集板上。 臭氧式：高效能電子式空氣凈化機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生微量臭氧，起到殺菌作用。（負(fù)離子式凈化器也會產(chǎn)生臭氧。） 負(fù)離子式 ：通過負(fù)離子發(fā)生器發(fā)生負(fù)

12、離子，負(fù)離子能夠中和塵埃中的正電，使塵埃落地，同時也有一定的殺菌作用，達(dá)到凈化空氣的目的。 空氣凈化器的功能據(jù)了解，市場上出售的室內(nèi)空氣凈化器經(jīng)歷了不斷更新的過程，目前已產(chǎn)生出第三代產(chǎn)品。第一代產(chǎn)品：以物理性能設(shè)計(jì)的凈化器；第二代產(chǎn)品：在第一代基礎(chǔ)上增加了殺菌、除臭等功能；第三代產(chǎn)品：采用了先進(jìn)的納米技術(shù)。第一代產(chǎn)品 最早出現(xiàn)在市場上的凈化器，具有過濾、吸附處理雜質(zhì)等功能，可以有效地凈化室內(nèi)空氣中的懸浮物和少部分有害物質(zhì)。但是，對室內(nèi)空氣中的異臭異味、病原菌、病毒、微生物以及裝飾裝修造成的空氣污染根本無法消除，同時，這些采用物理方法實(shí)施凈化的產(chǎn)品，在過濾和吸附過程中慢慢地就會飽和直至失去功效。

13、缺點(diǎn)是要定期清洗過濾網(wǎng)，以免造成二次污染。 第二代產(chǎn)品 第二代產(chǎn)品是在第一代產(chǎn)品的物理性能的基礎(chǔ)上，增加了靜電除塵、負(fù)離子發(fā)生器、臭氧發(fā)生器等功能。這種多功能凈化器不僅可以消煙除塵，而且具有消毒、殺菌、除臭去味和去顏料色素以及消除一氧化碳等有害氣體的功能。 但是，第二代凈化器仍然存在著不能分解有機(jī)污染物的弊病。 缺點(diǎn)是臭氧發(fā)生器不能人機(jī)同室，所以使用起來不太方便。 第三代產(chǎn)品近年來，空氣污染治理專家在多年科學(xué)研究的基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的納米技術(shù)，成功地研制出了高效率催化和光催化凈化技術(shù)。 催化技術(shù)，以多元多相催化為主，結(jié)合超微過濾，從而保證在常溫常壓下使多種有害有味氣體分解成無害無味物質(zhì)，由單純的

14、物理吸附轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)吸附，邊吸附邊分解，提高了吸附污染顆粒物種類，提高了吸附效率和飽和容量；不產(chǎn)生二次污染，大大延長了吸附材料的使用壽命。催化材料的壽命是普通材料的20倍以上，可以對室內(nèi)氨、硫化氫、醛類等進(jìn)行催化分解。 空氣負(fù)離子的形成 大氣中粒子的離子化過程在不斷的進(jìn)行著，對于每個正負(fù)離子而言，它的壽命是短暫的，一般只存在幾十分鐘。當(dāng)空氣分子或水蒸氣分子受外界能量的作用，氣體分子中的電子被逐出時，就形成了空氣離子。被擊出電子的空氣分子就成了空氣正離子，而被擊出的電子附著于附近的空氣分子上時就形成了空氣負(fù)離子。負(fù)離子包括所有的非金屬離子、酸根、氧負(fù)離子（O2-2）、羥基離子（H3O2-）等。 空

15、氣負(fù)離子的消失和變遷 (1)空氣離子的復(fù)合是空氣離子消失的主要原因、即異性電荷由于是靜電相吸引結(jié)合而中和。 (2)和空氣中的塵粒、煙霧的表面附著在一起變成重離子。 (3)集中采暖以及冷氣設(shè)備的空調(diào)系統(tǒng)，負(fù)離子常被驅(qū)除。 (4)合成纖維、地毯帶有正電荷易吸收負(fù)離子。 (5)鋼筋、纖維板都吸收負(fù)離子。 空氣負(fù)離子的功能和對人類的重要意義 負(fù)離子對人體的生理功能是多方面的。對于呼吸系統(tǒng)，負(fù)離子進(jìn)入肺后可改善肺的換氣功能；它增加氧氣吸入和二氧化碳的排出，使呼吸均勻和呼吸次數(shù)減少。在神經(jīng)系統(tǒng)方面，負(fù)離子能調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)的興奮及抑制狀態(tài)，使人精神煥發(fā)和提高工作效率。在造血系統(tǒng)方面，它可以促進(jìn)造血機(jī)能和血液循

16、環(huán)。除此之外，空氣負(fù)離子還有鎮(zhèn)靜、降壓、止汗、利尿、 催眠、增加食欲和提高免疫機(jī)能的作用。含量（負(fù)離子個數(shù)/CM3)關(guān)系程度森林、瀑布區(qū)10萬50萬具有自然痊愈力高山、海邊5萬10萬殺菌作用，減少疾病傳染郊外、田野5千5萬增強(qiáng)人體免疫力及抗菌力都市公園區(qū)1千2千維持健康基本需要街道綠化區(qū)100200誘發(fā)生理障礙邊緣都市住宅封閉區(qū)4050誘發(fā)生理障礙，如頭痛、失眠、神經(jīng)衰弱倦怠、呼吸道疾病、過敏性疾病室內(nèi)冷暖氣空調(diào)長時間后025引發(fā)“空調(diào)病”癥狀負(fù)離子含量與健康關(guān)系表 當(dāng) 前 室 內(nèi) 空 氣 現(xiàn) 狀 上海市環(huán)境科學(xué)研究院大氣研究所工程師錢華提供的“上海室內(nèi)環(huán)境空氣污染情況調(diào)查及其對策研究”報告顯

17、示：上海市民平均86%的時間是在室內(nèi)度過的，其中在家庭內(nèi)的時間占60%。顯然，人們在室內(nèi)的時間大大多于室外，而室內(nèi)污染物質(zhì)及其污染濃度與室外有著明顯的差異。針對目前室內(nèi)環(huán)境污染的現(xiàn)狀，采取相應(yīng)對策，以保護(hù)人們的健康尤為迫切。 室內(nèi)空氣污染物的來源主要有以下幾個方面：建筑及室內(nèi)裝飾材料、室外污染物、燃燒產(chǎn)物和人的活動。室內(nèi)空氣質(zhì)量的惡化與凈化 目前城市住宅內(nèi)外環(huán)境空氣質(zhì)量漸趨惡化，特別是采用空調(diào)的住宅與辦公環(huán)境，負(fù)離子濃度十分低，對人體健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。 為了改善生活環(huán)境與辦公室環(huán)境的空氣質(zhì)量，特別是居室與空調(diào)房間內(nèi)的空氣質(zhì)量，目前主要利用放電擊穿空氣使之電離的原理制造的負(fù)離子（或負(fù)氧離子）發(fā)

18、生器，已經(jīng)比較廣泛地投入使用。 電氣石凈化空氣的工 作 原 理（1）空氣負(fù)離子的產(chǎn)生主要有兩種方式：一種是放電式，另一種是水噴霧式。電氣石的負(fù)離子產(chǎn)生方式是放電式。 電氣石有著“天然負(fù)離子發(fā)生器”之稱，它具有極明顯的“壓電效應(yīng)”和“熱電效應(yīng)”，當(dāng)外界氣溫氣壓發(fā)生極為微小的變化時，該材料即可發(fā)生極化，并且由正極向負(fù)極放電，在這一過程中電離空氣和空氣中的水，產(chǎn)生負(fù)離子（一般電介質(zhì)都可發(fā)生極化現(xiàn)象，只不過是敏感程度不一樣而已），從而吸附空氣中有害的細(xì)微物質(zhì)，并起到一定的除臭殺菌作用。 所謂壓電效應(yīng)：就是指電介質(zhì)（指不導(dǎo)電的物質(zhì)）在外界壓力發(fā)生變化時發(fā)生極化現(xiàn)象（極化現(xiàn)象即是晶體的一端帶正電，另一端帶負(fù)電的現(xiàn)象），并且由正極向負(fù)極放電。 所謂熱電效應(yīng)：是指電介質(zhì)在外界溫度發(fā)生變化時發(fā)生的極化現(xiàn)象，并且放電，原理同壓電效應(yīng)一樣，只是發(fā)生條件不一樣。（2）數(shù)據(jù)表明，當(dāng)環(huán)境溫度變化1oC時，電氣石晶體兩端產(chǎn)生的極化強(qiáng)度，相當(dāng)于恒溫狀態(tài)下約需外加電壓7萬電子伏（ev）產(chǎn)生的極化強(qiáng)度。 當(dāng)電氣石晶體兩端的電壓達(dá)到某一程度時，電氣石晶體周圍的空氣發(fā)生電離，所產(chǎn)生的電子附著于臨近的空氣分子并使它轉(zhuǎn)化為空氣負(fù)離子。 雖然電氣石放電的電流非常弱，但其結(jié)晶體間的電壓卻非常高，可達(dá)到100萬eV，這足以將空