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电气石环保矿物材料
电气石是一类环状硅酸盐矿物，除硼元素外，一般还含有钠、镁、铁、锂、铝等元素。相对于宝石（碧玺），电气石作为保健和环保矿物功能材料更受人欢迎，被誉为“环境京察”、“空气维生素”、“大气长寿素”。
我国电气石资源丰富，成矿类型齐全，分布范围广泛。全国除上海、天津、重庆、宁夏、江苏、海南及香港、澳门、台湾等省市外，其余二十五个省市均发现有电气石矿物的产出，其中内蒙、新疆、云南、广西、山东和辽宁等地为主要产地，开采的电气石矿产品质优良。
1、电气石的环境功能属性
（1）热释电效应
热释电效应最早是在电气石晶体中发现的。1717年，证明了电气石的热释电效应。热释电效应是指晶体在加热或冷却的条件下，由于自发极化的相应变化而使晶体表面产生静电荷。
电气石的热释电系数与温度有关，当温度升高时，热释电系数也随之增加。另外，电气石晶体内的铁元素对晶体的热释电效应具有负作用，例如黑色电气石（富含Fe）则几乎检测不到热释电效应。
（2）压电效应
对电气石施加沿极轴方向的压力会在晶体内部形成偶极矩，从而产生电压；或者在极轴方向两端施加电压，会在该方向上产生一定的压力。压力大小与电压高低成正比。
（3）自发极化效应
电气石是地球上唯一带有永久电极的晶体，是大自然奉献给人类的天然电池。电气石晶体的自发极化效应表现为晶体周围存在着以ｃ轴轴面为两极的静电场，具有永久带电和永久保持着正极和负极的特征。
（4）红外辐射特性
内部分子偶极矩的变化会把分子激发到高能级，当它向下跃迁时，多余的能量便会以红外辐射的形式释放出来。因此环境温度与压力的变化是电气石向外界辐射电磁波的动力，这一过程实质上是电气石与环境之间的一种能量交换。电气石发射的远红外线波长在4-14µm，恰与人体发射出来的热能波长相匹配，因此能够促进人体健康。同时这种远红外线也能够活化水，提高TiO2光催化活性。
（5）释放负离子特性
电气石晶体的永久性电极使其具有释放空气负离子的特性。电气石晶体在释放空气负离子的过程中不耗能，不产生臭氧或活性氧分子，具有杀菌、除臭、调节人体生理平衡、活化人体细胞等作用，绿色环保。研究表明，通过对电气石晶体进行深加工或与一些高活性氧化物结合可使晶体释放空气负离子的浓度增加。
（6）表面活性与吸附性能
当外界环境温度或压力发生变化时，电气石晶体的自发极化效应使其周围的水分子电解生成水合羟基离子H3O2-，使晶体表面具有活性、还原性、吸附性等特性。
利用电气石晶体的表面活性和吸附性能，可吸附和降解一些重金属离子（Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cr6+等）、农药、有机染料（甲基橙、亚甲基蓝、刚果红、茜素红等）、有机化合物（多氯联苯、脂肪类等），具有络合、氧化、分解污染物的能力，可起到净化水源、改善生活环境的功能。
2、电气石水处理材料
电气石晶体的自发极化效应使其能在表面厚度约几十微米范围内产生104-107V/m的静电场。在静电场的作用下，水分子发生电解生成活性分子H3O+，极强的界面活性使电气石晶体具有净化水源、改善水体自然环境的功能。
（1）吸附金属离子
电气石可以通过静电将金属离子吸引到负极周围，使区域内金属离子浓度增大，与溶液中的OH-结合，形成各种沉淀或者碱式盐而析出。
当其在被加工成超细粉体时，内部结构中大量阳离子沿晶体结构不同方向露出电气石表面，在电气石溶于水后脱离晶体表面，使得矿物失去大量阳离子而呈负电，从而可以吸引更多的离子；没有溶于水中的金属离子还可以与溶液中的金属离子进行离子交换，有助于电气石对溶液中金属离子的吸附。电气石结构中含有的大量羟基可以与溶液中的金属离子发生络合反应，在电气石表面形成络合物，达到吸附目的。
电气石对重金属的吸附已经成为国内外的研究热点，包括Pb、Cd、Cu、Zn、Mn、Cr、As等重金属，另外还有对F等非金属离子的研究，领域非常广泛。
（2）吸附降解有机物
电气石有着极强的电场效应，使水中的OH-增多，OH-与水分子结合能够产生表面活性很强的OH-(H2O)n(n=8～10)，OH-聚集到电气石的正极容易产生O2，使水溶液中的活性氧增多，其氧化还原作用增加了有机染料的降解能力。另外，由于电气石表面连接着很多羟基，可以对有机分子进行吸附，导致有机废水中的污染物浓度降低。
（3）净化水中界面
电气石颗粒周围存在静电场，在与水接触瞬间可将水电解，产生H3O2-，并使水呈弱碱性。当水管壁金属M与碱性水接触时，形成M(OH)n化合物，管壁金属被钝化，且由于水中弱碱性环境，这种钝化状态得以保持，从而防止管道生锈、结垢。用电气石净化水中界面较传统做法成本低且无污染产生，可广泛用于自来水厂、楼顶水箱、输水管道等各种输水、存水装置。
（4）活化水
用电气石经烧结制成陶瓷来处理饮用水，由于其发射远红外线与水中氢键共振，可将大分子团的氢键切断，经核磁共振检测，水分子团变小至6-8个水分子。水的分子团越小，水能量越高，其渗透力、溶解力、代谢力就越强，即水分子被活化。
此外，电气石在水中可以释放出Na、Mg、Fe、Mn、Li、Al、Si、B、O、H、F等多种矿物质和微量元素，按照电气石天然有益的矿物质可在水中微溶解原理，水分子能够得到矿化。
（5）中和水中的酸碱
电气石具有电极性和吸附性，在与酸性溶液和碱性溶液作用时，会改变溶液的pH值，可用电气石治理污水，酸雨和土壤酸化等。
目前，我国大部分自来水厂在净化水质时均采用传统的氯消毒处理工艺，但是在消毒过程中容易产生副产物，对人体健康产生严重的危害。而电气石在与水作用时，其电极反应可以形成负羟离子，有利于降低自来水的氧化还原电位，能够很好的解决自来水中的余氯消除问题。
（6）处理养殖水
电气石能够吸附水中杂质，避免化学物质对养殖环境的污染。目前，通过对电气石改型加工合成无机纳米抗菌材料或与净水微生物配合使用，应用到水产养殖中，可催化净水、抑菌、抑藻的作用。纳米电气石与纳米银系抗菌材料配合使用，生产的非药物抗菌涂料，作为养鱼容器、水管内壁的涂料有明显抗菌、抑菌、除臭、除及的功能。
3、电气石空气污染处理材料
电气石晶体的自发极化效应，使晶体周围的水分子电解生成空气负离子，空气负离子具有表面活性、还原性及吸附性。同时，当晶体内部分子做热运动时，相应的偶极矩发生变化，因而电气石具有在常温下能辐射波长在4-14μm、辐射率大于0.9的远红外线的性能，有助于净化空气、改善环境质量等。
如电气石对粉尘的吸附和有害气体的吸附降解，无源负离子发生装置以及负离子涂料添加剂的开发，达到了净化、消除有害气体的目的，它产生的羟基离子能祛除宠物、油烟、空调等散发的各种异味，保持空气新鲜。
4、电气石光催化材料
电气石的表面电性可以将光能价带上的电子e-激发跃迁到导带上，使价带上产生相应的空穴h+，将电气石与TiO2联合制备复合材料，可以提高TiO2光吸收效率，促进TiO2光催化，从而达到高效降解的目的。
5、电气石医疗与保健材料
电气石晶体释放空气负离子、辐射远红外线等特性使其在医疗和保健方面的应用也较为广泛。
将电气石用于纺织品，其发射远红外线与释放负离子两种功能协同作用，比单一功能更能激发人体细胞的活性，促进人体血液循环及新陈代谢，是理想的保健功能材料，可制成保健内衣、健康寝具等产品。电气石应用于纺织品的关键技术在于电气石超细粉的制备与表面改性。含电气石的纺织品还可制成窗帘、沙发套等软装演材料，其释放的负离子可发挥环保功能。
6、电气石功能陶瓷
将电气石添加到传统的陶瓷体中，会使陶瓷的功能得到增强。如在电气石的释放负离子和辐射远红外线两种性能的作用下，制成含有电气石颗粒的无磷远红外陶瓷洗衣球来代替各种洗衣粉和洗涤剂，利用界面活化原理来去除衣物上的污垢。
7、电气石功能涂料
电气石因具有永久电极，可持续释放负离子，将电气石用于外墙涂料可防止酸雨对建筑物的损害；用于室内装饰材料，可净化室内空气；其与有机硅烷树脂配合成的涂料，用在中高档汽车上，既可提高汽车外皮的耐酸性和耐溶剂性，还可以代替打蜡。在远洋船只的船身涂料中掺入电气石粉能够吸附离子，通过对水的电解形成单分子膜，阻止海洋生物附在船体上生长，从而避免有害涂料对海洋环境的破坏，同时增强了船体抗腐蚀能力。
8、电气石电磁屏蔽材料
由于电气石能够永久产生静电场，因此它的特点是永远不停地吸收宇宙射线、射线、电磁波、紫外线等并能自身转换成远红外线重新向外辐射。因此，电气石保健产品可广泛用于汽车驾驶室、电脑操作室、电弧操作车间、变电所等以及游戏机、电视机、微波炉、电热毯、电话、手机等多种电磁污染场所环境，减少电磁污染对人体的辐射。另外，由于其电磁屏蔽作用，在国防工业有很重大的用途。
9、电气石农作物生长促进材料
农作物的增产来自于化肥的作用，但是大量长期地施用化肥会导致土壤板结、地力下降，农业生态系统恶化。含有电气石材料的化肥、促生长剂、土质和水质改良剂将是寻求农业生态系统平衡和发展，提高粮食产量、生产绿色食品的有效途径之一。
在环境科学领域中，利用现代矿物学解决环境问题的研究正在成为重点课题。自然界中分布广泛的天然矿物的净化功能无疑在今后的研究中会得到足够的重视，环境矿物材料也必将在治理污染与环境中发挥不可替代的作用。有理由认为，环境矿物材料符合人与自然和谐发展的要求，环境矿物学是材料科学发展的必然趋势。
