麦饭石及改性麦饭石的性能分析

　　第 6 章 麦饭石及改性麦饭石的性能分析

　　麦饭石是一种天然的硅酸盐矿物，具有一定的吸附作用，这与麦饭石特殊形貌、比表面积等密切相关。从物相、形貌、比表面积等方面对麦饭石及其改性材料进行表征，有助于我们进一步了解其吸附原理。

　　6.1 天然麦饭石 X 射线衍射（XRD）表征。

　　图 6-1 为天然麦饭石的 XRD 衍射峰图。麦饭石是一种对生物无毒、无害并具有一定生物活性的复合矿物，具有特殊的硅酸盐四面体结构，富含微孔结构。经过衍射图特征峰对比分析，供试样有 SiO2、NaAlSi3O8（钠长石）两相组成，NaAlSi3O8衍射峰强度较强，峰形尖锐、清晰，说明晶粒较大，颗粒晶面有序生长纯度高，结晶效果良好，具有比较完整的晶体结构；SiO2衍射峰强度较弱，峰形较宽，说明晶粒较细小。

　　6.2 改性麦饭石扫描电镜（SEM）表征。

　　扫描电镜 SEM 可以观察供试材料颗粒形貌特征，从而了解材料的形貌变化规律。本文选择对天然麦饭石和盐改性麦饭石作为供试麦饭石进行性能分析。

　　电镜分析的结果表明，天然麦饭石有明显的层状结构，层与层之间结构清晰，且有海绵状结构以及小孔存在，因而具备一定的吸附能力，对土壤 Cu、Cd 具有较强的吸附作用。经过 Na2SO4改性后，麦饭石的表面变得粗糙疏松，出现层状断裂形成裂缝现象，且改性剂与孔道内物质发生反应，使得空隙变大，孔道分布较均匀，小晶粒数量增加，比表面积增大，从而增强吸性能。

　　6.3 改性麦饭石比表面积。

　　材料比表面积是指单位体积（或质量）材料中所具有的表面积总和。对于吸附材料而言，比表面积可以直观地表明其吸附能力的大小，是衡量吸附材料性能不可或缺的指标。

　　盐改性处理后，麦饭石的比表面积增加了 59.80%,验证了盐改性麦饭石对土壤铜镉的吸附效果优于天然麦饭石。这是因为盐溶液充分的渗入麦饭石结构中，与麦饭石孔隙中的有机或无机杂质发生化学反应而进行分解，疏通其孔道，增大比表面积；同时由于在层间溶剂的作用下麦饭石的层状结构发生剥分，生成更薄的单晶片而增大内表面积（林辉，2004）。

　　6.4 麦饭石包膜尿素缓释肥的配比分析。

　　由于制备条件的限制，小型圆盘造粒机并不能很好的控制包膜厚度，因此将制备的包膜肥过 2mm 网筛，弃去大颗粒，选择大小较均匀肥料作为供试缓释肥，并测得 0.500g 缓释肥中含有尿素含量约为 0.103g,即可知缓释肥中尿素与麦饭石的比例大约为 1﹕4.

　　6.5 本章小结。

　　⑴通过对天然麦饭石的 XRD 物相分析，准确的表征麦饭石的物相组成主要是NaAlSi3O8（钠长石），其具有三斜架状结构，硅和铝为四面体配位，形成较大的空位（即点阵位置），主要被阳离子钠占据，这对麦饭石具有良好吸附性提供很好的理论说明。

　　⑵结合形貌分析和比表面积分析，天然麦饭石经过改性以后，形貌发生了变化，典型的层状结构发生层间断裂，形成断层，比表面积显著增大，与天然麦饭石相比，盐改性麦饭石的比表面增加了 1.49 倍，改性提高了麦饭石的性能，这从材料性能方面解释了盐改性麦饭石对铜镉污染土壤的修复效果优于天然麦饭石，这对拓宽麦饭石的应用研究提供了理论依据和参考。