麦饭石的溶出性能及其影响因素闫平科精.docx
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麦饭石的溶出性能及其影响因素闫平科精
第26卷第6期辽宁工程技术大学学报2007年12月Vol.26No.6JournalofLiaoningTechnicalUniversity
Dec.2007
收稿日期:
2005-12-22
基金项目:
陕西省西安市科委工业攻关项目（G200024。
作者简介:
闫平科（1975-,男,陕西宝鸡人,讲师,博士研究生,主要从事非金属矿物深加工方面的研究工作。
本文编校:
于永江
文章编号:
1008-0562（200706-0819-03
麦饭石的溶出性能及其影响因素
闫平科,马云东,高玉娟
（辽宁工程技术大学资源与环境工程学院,辽宁阜新,123000
摘要:
为了解决如何使得麦饭石中微量元素溶出量达到最佳这一问题,采用室内分析方法,研究了麦饭石溶出性能的影响因素,研
究发现麦饭石母岩经过风化作用后,原生的铝硅酸盐矿物变成白色细鳞片状绢云母。
Na+、Mg2+、Ca2+等离子从硅铝酸盐矿物中析出,K+、CO32-等离子进入矿物内部,这就是麦饭石能溶出大量的常量元素的原因。
随着矿物颗粒减小、溶出时间延长以及水溶液浓度的增加等,麦饭石矿物中元素的溶出能力将会得到提高。
该研究对麦饭石矿产资源的进一步开发利用具有一定的参考价值和指导意义。
关键词:
麦饭石;微量元素;溶出性能
中图分类号:
TD87文献标识码:
A
Leachingperformanceanditsaffectingfactorsofmedicalstone
YANPing-ke,MAYun-dong,GAOYu-juan
（CollegeofResourceandEnvironmentEngineering,LiaoningTechnicalUniversity,Fuxin123000,ChinaAbstract:
Inordertosolvetheproblemofhowtomakethetraceelementsleachingperformancetothebest,theleachingperformanceeffectingfactorsofmedicalstonearestudiedthroughtestingandanalyzinginlaboratory.Theresultisthatnotonlytheprimaryaluminosilicatemineralturnedintowhitefinelyscalesericiteaftertheparentmedicalrocksunderwentweathering,butalsotheNa+、Mg2+、Ca2+ionsandsoonareevolvedfromaluminosilicatemineral,atthattime,theK+、CO32-ionsandsoongetintomineral,thisistheseasonthatcanmakethemedicalstoneleachmanyconstantelements.Withthesizeminishing,theleachingtemperatureincreases,leaching-timebecomelonger,theincreasingofaqueoussolutionconcentrationandactivelytreatingofmedicalstone,leachingperformanceofelementsofmedicalstonemineralwillbeimproved.Thisstudyhasdefinitereferencevalueandguidingsignificancetofurtherexploitingmineralresourcesofmedicalstone.Keywords:
medicalstone;traceelements;leachingperformance
0引言
生物体维持正常机能需要各种各样的微量元素,其中钙、钠、硅、钾等元素已为人们所熟知铁、锌、硒、锶等微量（痕量元素的生理机能也日渐为人们所重视[1-3]。
当人体所需微量元素摄入量不足时,从富含微量元素的物质中补充微量元素显得尤为重要。
麦饭石是一种对生物无毒无害、具有一定活性和良好的溶出、吸附性等功能属性的矿物保健药材。
在水中可以释放出为人体所需的钙、铁、铜、锌、硒、锶等几十种有益的常量及微量元素,在食品保健、生物化学、医疗美容等生活生产领域得到了广泛的应用[4-5]。
目前国内对麦饭石的研究集中在麦饭石初级应用上,对麦饭石中微量元素溶出原因及活化处理的相关报道较少。
本文分析了麦饭石中微量元素的溶出原因并研究了影响麦饭石微量元素溶出的影响因素,为提高麦饭石中微量元素溶出量提供一定的理论条件[6]。
1麦饭石中微量元素的溶出分析
麦饭石的基本属性,就是富含微量营养元素,具有特殊的物质组成和结构,具有极好的溶出性能和吸附性能及对水质pH值可调节性等性能,这些特征和属性,受其原生特征的决定;母岩的形成过程及其性状受其后生变化的影响,即受变质和风化过程的程度和强度的影响。
目前,中国已发现的麦饭石矿床均为侵入岩、超浅成—次火山岩经过后期风化蚀变改造而成的风化矿床,虽然岩浆一般是沿着斜交层理（或片理的裂隙、断裂贯入形成,但这里主要研究与麦饭石成因有关的以岩浆熔融作用方式形成的不整合侵入体（特别是近年来花岗岩化作用可以形成不整合侵入体已引起了广泛的注意。
笔者通过野外观察及研究认为:
麦饭石主要产出于岩株、岩脉中。
因为岩浆岩类所形成的麦饭石矿床多呈脉状或局部呈面状蚀变,其特征是规模不大,厚度变化大,风化程度不一,质量变化大。
麦饭石矿床成矿时代多为燕山中晚期,其母岩
辽宁工程技术大学学报第26卷820
中酸性的闪长岩类和花岗岩类发育,母岩在漫长的地质演化历史过程中,经历了一系列的风化作用。
物理风化使麦饭石母岩崩解为碎块,这为促进麦饭石母岩的进一步风化提供了一个外界条件;风化中的化学作用对于母岩及其矿物组份具有更强大的侵蚀性。
在极端的情况下,化学风化可以完全改变岩石的成分,特性和结构,以致使岩石的原生面貌完全被消灭痕迹。
在酸性介质中,麦饭石的母岩容易发生高岭土化、赤铁矿化以及粘土化,在碱性介质中,麦饭石的母岩容易发生绢云母化,绿泥石化。
麦饭石母岩在经受风化作用的同时,还在进行一系列次生变化。
长石矿物在CO32-离子等弱酸性水溶液的作用下高岭土化,形成高岭石和地开石、石英、明矾石、绢云母等矿物。
经过上述风化作用,使得麦饭石原岩的性质发生变化,再经过一系列的吸附作用和交代作用,使原生的硅铝酸盐矿物变成白色细鳞片状的绢云母,原岩矿物经过绢云母化后,Na+、Mg2+、Ca2+等从硅铝酸盐矿物中析出,K+、CO32-等离子进入矿物内部,这就是麦饭石能溶出大量的常量元素的原因。
2实验部分
2.1材料与方法
2.1.1材料
试验所用的麦饭石来自陕西户县太平乡牛槽子,将麦饭石破碎成不同粒度备用。
溶出试验时,溶出介质为二次去离子水,并用电导率仪测定麦饭石水溶液的电导率值,用酸碱指示剂显示溶液的酸碱度等。
2.1.2方法
试验时,根据实验要求配置质量分数不同的麦饭石水溶液,按照国家标准《饮用天然矿泉水中矿化度的测定方法》（GB8538.8-87测定矿化度,可通过检测麦饭石溶出液的矿化度（mineralizationconcentration,简称MC来表示微量元素的溶出情况（元素溶出与矿化度成正比。
并检测其水溶液的电导率及水质的总硬度,分析粒度、溶出时间、溶出浓度、溶出温度等因素对麦饭石微量元素溶出性能的影响。
2.2结果与讨论
2.2.1粒度对麦饭石溶出性能的影响
取不同粒度的麦饭石,用二次去离子水浸泡,配制成质量分数为10%的麦饭石溶液,并调整溶液的pH值为7,于75℃水浴恒温加热60min,取出过滤后,测其矿化水、电导率、总硬度值等三项指标（见图1,图2。
图1粒度对麦饭石矿化度的影响
Fig.1particlesizeeffectstomineralizationofmedicalstone
图2粒度对麦饭石电导率的影响
Fig.2particlesizeeffectstoelectricalconductivityofmedicalstone由图1、2可知,随着筛孔数增多,麦饭石粒度减小,其矿化度,总硬度及电导率都呈上升趋势。
随粒度减小,电导率逐渐增大,表明溶液中阴阳离子数增多,当筛孔孔径420μm时达到最大值。
随着粒度进一步减小,麦饭石外观呈粉状,电导率值有所下降,这是麦饭石的吸附作用大于溶出作用的结果。
就矿化度来说,一直呈一种平缓的上升趋势,说明随粒度变化,麦饭石中溶出的溶解性总固体含量变化不大。
2.2.2质量分数对麦饭石溶出性能的影响
麦饭石过297μm孔径筛,用二次去离子水配制成不同质量分数的麦饭石水溶液,调节其pH值为7,于75℃水浴中浸泡60min后过滤并测定其三项指标。
结果如下图3,图4。
图3质量分数对麦饭石矿化度的影响
Fig.3densityeffectsonmineralizationofmedicalstone
由图3、4可以看出,随着麦饭石水溶液质量分数的增加,其电导率在增加,当质量分数为20%时电导率最大;对于矿化度,其变化程度很小。
这就说明随麦饭石含量的增加,麦饭石萃取的水中
粒度/µm
150
178
250
297
420
590
710
70
60
50
40
30
840
20
µ
s
/
c
m
m
g
/
l
60
50
40
30
20
10
5101520
25
质量分数/%
m
g
/
l
粒度/µm
150
178
250
297
420
590
710
120
100
80
60
40
840
20
第6期闫平科,等:
麦饭石的溶出性能及其影响因素
821
钙、镁离子及其他金属离子数量增多,但到一定质量分数又被麦饭石颗粒间隙物理吸附,表现在矿化程度上为总溶解性固体保持平衡,说明麦饭石萃取水是一个动态的平衡体系。
图4质量分数对麦饭石电导率的影响
Fig.4densityeffectsonelectricalconductivityofmedicalstone
图5浸泡时间对麦饭石溶出性能的影响Fig.5timeeffectstomineralizationofmedicalstone
2.2.3浸泡时间对麦饭石溶出性能的影响
麦饭石过297μm孔径筛,配制成10%的水溶液,并调节pH值为7,于75℃水浴中浸泡不同时间后取出过滤后测定其三项指标。
由图5、6可知,随浸泡时间的延长,麦饭石水溶液中各指标值变化不一。
从电导率变化来分析,浸泡45min时各种阴阳离子溶出基本达到平衡。
矿化度随浸泡时间变化不大。
3结论
麦饭石母岩通过物理化学风化作用,使原生的铝硅酸盐矿物变成白色细鳞片状的绢云母,经过绢
云母化后,使得Na+、Mg2+、Ca2+
等被从铝硅酸盐矿
物中析出,而K+、CO32-等离子则进入矿物内部,这
就是麦饭石能溶出大量的常量元素的原因。
通过对麦饭石进行不同条件下的溶出实验,得到麦饭石矿物溶出机理的研究结果,结果显示,麦饭石颗粒尺寸减小,溶出温度增加,溶出时间延长,浓度的增加以及对麦饭石进行活化处理等都将提高麦饭石矿物中元素的溶出能力。
参考文献:
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[6]谢延波,郭嗣琮.关于最佳条件信任算子的存在性问题[J].辽宁工程技
术大学学报,2005,24（1:
17-21.
µs/cm
100
10
806040205
101520
25
质量分数/%
mg/l
4342414039
38
30
456075
时间/min
1008060402060
时间/min
µs/cm
图6浸泡时间对麦饭石电导率的影响
Fig.6timeeffectsonelectricalconductivityofmedicalstone
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