高岭土分析

http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512162245_578372_1945926_3.png观音土也称高岭土，又名膨土岩、斑脱石、甘土、皂土、陶土、白泥。观音土富含硅、锌、镁、铝等矿物质，是粘土矿物，其化学成分相当稳定，被誉为“万能石”。观音土是陶瓷制品的坯体和釉料以及粘土质耐火材料的重要原料。观音土现在已成为全世界制瓷原料的通用术语。也就是说 “观音土”已是世界同类粘土的统一名称，这是中国瓷工对世界的一个大贡献。观音土在大饥荒时期曾被饥民当成食物充饥，吃下暂时解除饥饿感。食用在旧社会和三年困难时期，穷人在青黄不接时或灾荒年间，常常靠吃观音土活命；这种土可充饥，但不能被人体消化吸收，吃了以后腹胀，难以大便，少量吃不致命；尽管不会饿肚子，但由于没有营养，人还是要死。饥荒年代因吃观音土腹胀如鼓，无法排便，活活憋死之人不计其数。 2015年双十一期间，有商家分子美食出售"高龄土"，经查证，只有“高岭土”这个名称，并没有“高龄土”这一说法。高岭土（即观音土）是富含高岭石这一矿物的土壤的名称，而高岭石的主要成分是氧化铝和二氧化硅，江西景德镇高岭地区有广泛分布，高岭土也因此得名。这种能作为食品添加剂是为了调解什么？吃饱了撑着的食品有个卵用，为什么还存在呢？

摘要:样品为雕塑粘，本文结合扫描电子显微镜/X射线能谱和红外光谱法对雕塑粘土的主要成分进行了分析，同时对雕塑粘土的腐蚀性及清洗溶剂进行了分析。通过综合数据解析，发现雕塑粘土可能主要由高岭土、丙烯酸酯类胶黏剂、铁红、异丙醇组成，对主体没有腐蚀作用。1、实验部分本文对雕塑粘土的形貌、元素组成、主要成分进行分析说明。同时对雕塑粘土的腐蚀性及清洗溶剂进行了分析。1.1傅里叶变换红外光谱分析仪器型号：PE spectrum 400 傅立叶变换红外光谱仪。1.2扫描电子显微镜X-射线能谱分析仪器型号：S4800冷场发射扫描电子显微镜/EMAX-350能谱仪。2. 结果与讨论2.1 雕塑粘土样品为雕塑粘土，外观呈红色，湿润，有明显的有机溶剂气味。根据产品介绍，该样品在空气中能够在24小时内硬化成型。据此推测，样品中可能含有某种单组份固化胶黏剂。2.2 红外光谱图谱解析对样品直接进行红外光谱分析，红外谱图见图1。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509101125_565570_2255682_3.jpg样品经过烘干处理后进行红外光谱分析，红外谱图见图2。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509101127_565572_2255682_3.jpg样品在经过烘干处理前后分别进行了红外光谱测试，结果如图1和图2。从图1可以看到：3700~3600 cm-1范围内的吸收谱带是高岭石中-OH羟基的伸缩振动引起的；Si-O伸缩振动主要位于1120~1000 cm-1之间，O-H的弯曲振动主要在950~780 cm-1之间。分子间缔合的O-H伸缩振动吸收峰在3500~3200 cm-1区域，峰强而宽，是醇的特征吸收峰，而O-H面外弯曲变形吸收峰出现在700~600 cm-1。醇中C-O伸缩振动峰由于伯、仲醇的结构不同，其波数也不尽相同。其中，C-O伸缩振动吸收峰在1129 cm-1处，样品中的醇应为仲醇。在950~800 cm-1区域中的吸收峰，也是由于C-O-H键中C-O伸缩振动引起的。此外，在3000~2800 cm-1区域中的吸收峰为CH3、CH2中C-H的伸缩振动所致；1500~1200 cm-1范围内的吸收峰归于CH3的变形振动。经过仪器自带软件拟合，样品中可能含有高岭土和异丙醇。利用异丙醇对样品进行萃取、浓缩后，再进行红外光谱测试，如图3所示。3327cm-1为羟基伸缩振动峰，1710 cm-1为羰基伸缩振动峰，1134 cm-1为C-O-C伸缩振动峰，符合丙烯酸酯的特征。因此，样品中起固化作用的粘接剂可能为丙烯酸类树脂。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509101130_565573_2255682_3.jpg2.3 扫描电子显微镜X-射线能谱数据解析样品直接进行扫描电子显微镜X-射线能谱分析（图4）。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509101131_565574_2255682_3.jpg对样品直接进行扫描电子显微镜X射线能谱分析，结果见图4，元素半定量结果见表1。能谱数据说明样品中可能含有碳（C）、氧（O）、铝（Al）、硅（Si）、钙（Ca）、铁（Fe）六种元素。其中，高岭土的元素组成主要是铝、硅、钙、氧；样品呈红色，铁元素可能是铁红颜料的主要组成；C元素是胶黏剂中主要组成元素。表1样品的X-射线能谱半定量分析结果http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509101132_565575_2255682_3.jpg3. 结论雕塑粘土可能主要由高岭土、丙烯酸酯类胶黏剂、铁红、异丙醇组成。其中，丙烯酸酯类胶黏剂作为单组份胶黏剂，随着异丙醇的挥发，在空气中逐渐固化，使雕塑粘土成型。在这个过程中，虽然异丙醇和胶黏剂对主体没有腐蚀作用，但是主体表面较为粗糙，少量的胶黏剂粘附在大钟表面，使主体表面发白，与其他部分形成明显的色差，严重影响了主体的美观。无水乙醇作为一种常用的金属表面清洗溶液，对主体表面的胶黏剂具有明显的清洁效果。建议用无水乙醇对大钟进行一次完全的清洗，使主体恢复原貌。

我们公司使用大展仪器快2年了，在这期间我做了很多实验，就我个人在使用过程中的发现和总结的一些影响DSC分析结果的主要因素的经验和大家分享一下，如有不足之处还请各位大侠补充并加以指正。主要有如下几点：1. 样品量 样品量少，样品的分辨率髙，但灵敏度下降，一般根据样品热效应大小调节样品量，一般3～15mg。 另一方面，样品量多少对所测转变温度也有影响。随样品量的增加，峰起始温度基本不变，但峰顶温度增加，峰结束温度也提高，因此如同类样品要相互比较差异，最好采用相同的量。2. 升温速率 通常升温速率范围在5～20度/min。一般来说，升温速率越快，灵敏度提高，分辨率下降。灵敏度和分辨率是一对矛盾，人们一般选择较慢的升温速率以保持好的分辨率，而适当增加样品量来提高灵敏度。 一般，随着升温速率的增加，融化峰起始温度变化不大，而峰顶和峰结束温度提高，峰形变得越尖锐。下面图是用南京大展仪器做的，显示不同加热速度下高岭土脱水反应的差热曲线形态和温度。从图中可见，随着升温速度提高，峰形变得尖而窄、形态拉长，峰温增高。升温速度低时，峰谷宽、矮，形态扁平，峰温降低。升温速度不同还会影响相邻峰的分辨率，较低的升温速率使相邻峰易于分开，而升温速率太快容易使相邻峰谷合并。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/09/201309232019_466634_2787435_3.png3. 气氛 一般使用惰性气体，如氮气、氩气、氦气等，就不会产生氧化反应峰，同时又可以减少试样挥发物对监测器的腐蚀。气流流速必须恒定（如10ml/min），否则会引起基线波 气体性质对测定有显著影响，要引起注意。如氦气的热导率比氮气、氩气的热导率大约4倍，所以在做低温DSC用氦气作保护气时，冷却速度加快，测定时间缩短，但因为氦气热导率髙，使峰检测灵敏度降低，约是氮气的40％，因此在氦气中测定热量时，要先用标准物质重新标定核准。在空气中测定时，要注意氧化作用的影响。有时可以通过比较氮气和氧气中的DSC曲线，来解释一些氧化反应。 以上是本人在这方面的一些拙见，还请大家帮忙补充，分享一下你们的使用心得。

[size=24px] [/size][size=16px]近期热播的《扫黑风暴》剧情可谓跌宕起伏，扣人心弦，让我们一方面意识到了中央开展“扫黑除恶专项斗争”的必要性，另一方面也认识到了中央“打伞破网、扫黑必严、除恶务尽”的决心和力度。[/size][align=left] [size=16px]在追剧的过程中，我意外地邂逅了一个熟悉场景和一个熟悉的名字——化验和“高岭土”。[/size][/align][size=24px][/size][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108241039025219_2639_1641558_3.jpg[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108241039028041_5481_1641558_3.jpg[/img][/align][b][size=18px]知识点1：:这么些样品是否够用，又如何检测？[/size][/b][size=24px] [/size][size=16px]答案是肯定的，图片中的红色土质样品估计应该能有3~4g，加上其他轮胎、其他部分的样品，凑个20多克应该没有问题。 化验这个称谓是一种历史沿革的体现，现在业内多以“分析测试”来替代，在以仪器分析为主要分析测试手段的情况下，通常上机进行测试的试样往往也就是1g左右，能量色散X荧光光谱（EDXRF）更可以达到无损检测的目的。[/size][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108241039025256_5936_1641558_3.jpg[/img][/align][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108241039032963_6723_1641558_3.jpg[/img][/align][size=24px] [/size][size=16px]使用少量样品(小于1g)，借助粉末X射线衍射光谱法（XRD），我们可以得到土质样品的物相信息，图中“高岭土”物质的存在应该就是靠这种方法确定的。[/size][b][size=18px]知识点2：高岭土很特殊么？[/size][/b][size=16px] 不，高岭土这种物质并不特殊，恰恰相反，它是一种极其常见的物质。从图一中，我们可以看到样品是红色土壤，红色说明土壤中富含铁元素和铝元素。红土是我国中亚热带湿润地区分布的地带性红土，属中度脱硅富铝化的铁铝土，粘土矿物以高岭石为主，酸性，盐基饱和度低。[/size][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108241039030285_6173_1641558_3.jpg[/img][/align][align=center][size=16px]（红土，图片来自网络）[/size][/align][size=16px] 换句话说，虽然从剧照中展现的样品外观状态和成分信息描述是一致的，但是“高岭土很特殊”的描述却是站不住脚的，把台词改为“样品中含有硫磺”或者“样品中含有石膏”会比较严谨。绿藤市作为一个典型的南方城市，地处亚热带湿润地区，遍地红土（也即遍地高岭土），让督导组去哪里找薛梅的尸体？试想“绿藤市在龙尾山有一个硫磺矿‘’或者“龙尾山有处石膏矿”，这听起来就合情合理了。[/size][b][size=18px]知识点3：检测世界中的高岭土[/size][/b][size=24px] [/size][size=16px]高岭土是以高岭石矿物为主要成分的非金属矿，经XRD分析，通常会匹配出高岭石相、石英相。[/size][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108241039047035_9882_1641558_3.png[/img][/align][size=24px] [/size][size=16px]高岭石的晶体化学式为2SiO2Al2O32H2O，其理论化学组成为46.54%的SiO2，39.5%的Al2O3，13.96%的H2O，经XRF分析，二氧化硅和氧化铝的含量表观比值大约1:1，二氧化硅略多，氧化铝略小，还有少量的氧化铁和二氧化钛。 在900℃左右煅烧高岭土（除杂，得到白度较高的活性高岭土），高岭石的衍射峰会减弱，比较高岭土原矿的XRD谱图，可以判断样品是否经过煅烧活化，下图我们可以显著观察到随着样品从20℃升温至1100℃，高岭石结晶度逐渐下降。[/size][align=center][img=,600,503]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108241109306618_1369_1641558_3.png!w600x503.jpg[/img][/align][size=24px] [/size][size=16px]经过上述煅烧活化的高岭土通常为粉体，主要用于颜料和填料（造纸与塑料橡胶领域） 高岭土的热处理过程一旦超过1100℃，尤其是达到或超过1300℃后，莫来石相和方石英相出现，原有的高岭石相和石英相消失，此种热处理获得的高岭土通常为块粒状，主要用于耐火材料领域。[/size][b][size=18px]知识点4：现实世界中的高岭土[/size][/b][size=16px] 高岭土是一种非金属矿产，是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩。因呈白色而又细腻，又称白云土。因江西省景德镇高岭村而得名。[/size][size=16px] 质纯的高岭土呈洁白细腻、松软土状，具有良好的可塑性和耐火性等理化性质。其矿物成分主要由高岭石、埃洛石、水云母、伊利石、蒙脱石以及石英、长石等矿物组成。高岭土用途十分广泛，主要用于造纸、陶瓷和耐火材料，其次用于涂料、橡胶填料、搪瓷釉料和白水泥原料，少量用于塑料、油漆、颜料、砂轮、铅笔、日用化妆品、肥皂、农药、医药、纺织、石油、化工、建材、国防等工业部门。[/size][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108241039036127_6260_1641558_3.jpg[/img][/align][align=center][size=16px]高岭岩，可以明显看到沉积岩的特征[/size][/align][align=center][size=24px][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108241039033156_5004_1641558_3.jpg[/img][/size][/align][align=center][size=16px]高岭土[/size][/align][size=16px] 高岭土最为人所知的用途就是作为生产瓷器，景德镇的瓷器为什么有名，就是因为景德镇有高质量的高岭土作为原料。 除了陶瓷行业，提纯后的高岭土由于较高的白度（主要通过煅烧除杂），还广泛用作填料，用于造纸、塑料、橡胶等行业。[/size][align=center][size=24px][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108241039038148_4476_1641558_3.jpg[/img][/size][/align][align=center][size=16px]煅烧之前的高岭土矿石[/size][/align][align=center][size=24px][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108241039035431_181_1641558_3.jpg[/img][/size][/align][align=center][size=16px]经煅烧除杂而得的高岭土[/size][/align][size=16px] 此外，高岭土还大量用于耐火材料领域，在实际贸易状态下，用于耐火材料领域的高岭土很少为原矿状态，而通常经过了均化、煅烧、破碎的过程，实货状态如下：[/size][align=center][size=24px][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108241039037160_2914_1641558_3.png[/img][/size][/align][align=center][size=16px]用于耐火材料的煅烧高岭土，通常为3~5mm的杂色颗粒[/size][/align][b][size=18px]知识点5：海关税则中的高岭土[/size][/b][size=16px] 一、25.05 各种天然砂[/size][size=16px] 含有高岭土的砂是由高岭岩风化自然产生，高岭石矿物通常需要通过粉碎、水洗、沉淀、磁选等一系列工艺提纯以满足后续应用领域的要求，所以很少见到以高岭石为主要成分的天然砂。[/size][size=16px] 二、25.07 高岭土及类似土，不论是否煅烧[/size][size=24px] [/size][size=16px]本品目包括高岭土及其他陶土，其主要成分为高岭矿物，例如，高岭石、地开石及珍珠陶土、富硅高岭石及埃洛石。经煅烧的这些陶土也归入本品目。 高岭土，也称陶土，是一种高级白色或近乎白色的粘土，用于陶瓷和造纸工业。含高岭土的砂不包括在内（品目25.05）。 1.2507.0010 不论是否煅烧的高岭土[/size] [size=16px]子目2507.0010高岭土，是一种以高岭石为主要成分的粘土，常含有埃洛石、蒙脱石、石英等成分。高岭土的主要化学成分为硅酸铝，还含有少量铁、钛、钙、镁、钾、钠的化合物等成分，但不同产地成分变化较大。高岭土本身为白色，因含有杂质可呈灰白色、灰色、灰黄色、黄褐色、灰绿色、灰黑色等。土状或致密块状，手触摸时有明显的滑腻感，密度为2.2～2.6g/cm3。易分散于水或溶液中，有强吸水性，但不膨胀。其化学性质比较稳定，耐酸性也较好，具有较高的耐火度。 高岭土除了主要用在陶瓷业外，造纸业也是高岭土的最大用户，此外在橡胶、塑料、化工、耐火材料等工业也得到应用。 该本国子目不包括煅烧后得到其他税则号列具体列名的商品。[/size][size=24px] [/size][size=16px]2.2507.0090 不论是否煅烧的其他高岭土类似土[/size][b][size=18px]知识点6：别闹，其实我姥爷也是高岭土[/size][/b][size=16px] 1.煤矸石[/size][size=16px] 煤矸石是煤炭的尾矿，其实他们多属于煤系高岭土。煤系高岭土，顾名思义，煤系高岭土与煤炭伴生，换句话说，产煤的地方就会出产煤系高岭土，所以我国的陕西省、宁夏回族自治区、山西省、内蒙古自治区等地都大量出产。[/size][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108241039044281_2289_1641558_3.jpeg[/img][/align][size=24px] [/size][size=16px]2.球黏土（ball clay） 球粘土（ball clay）是指以微晶高岭石和α-石英微粒为主要矿物成分的粘土矿物。或称球土，一种耐火原料。球粘土是一种富含有机质的高可塑性粘土，起名于英国。[/size][size=24px] [img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108241039041564_7993_1641558_3.jpg[/img][/size][size=24px] [/size][size=16px]最初我国进口球黏土用于陶瓷领域是因为不知道球黏土就是一种高岭土，自从在国内找到替代品后，进口逐渐减少。 3.瓷土和陶土 瓷土和陶土都是以用途命名，即用于生产瓷器的土和用于生产陶器的土。瓷器和陶器的生产往往要配比不同的矿物原料，但是通常情况下，瓷土或者陶土还是以高岭土最为常见，其次是长石、伊利石类矿物。[/size]