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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:毛利成
研究生(外文):Li-Charng Mao
論文名稱:台灣麥飯石提純處理與性質改進之研究
指導教授:溫紹炳
指導教授(外文):Saw-Bing Wen
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:資源工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:麥飯石提純陽離子交換
外文關鍵詞:MaifanshihCation-exchange-capacitybeneficiation
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在台灣東部海岸山脈散佈著經風化後的斑狀安山岩,由於石基中散佈白色的長石礦物與其他灰黑的有色礦物,使得岩石表面具有看似麥狀的顆粒,而俗稱麥飯石。麥飯石是一種自古以來便在坊間甚為流傳,具有多用途與特異療效的藥石。
日本把麥飯石稱為「健康藥石」,廣泛的應用在飲水淨化與汙水處理上,或是製為人工礦泉水,又或用於食品飲料。在中國,則對「中華麥飯石」的礦物學研究,生物活性實驗和毒理實驗等作了一綜合性的應用與開發研究。相較於國外研究開發的投入,有關麥飯石的研究在國內並不普遍。
本研究想以科學的方法來了解麥飯石的基本性質,透過粉碎、研磨、分級、分選的提純處理程序,來探討影響麥飯石陽離子交換能力、BET等性質之改變及其緣由所在。經由選礦的處理程序來探討麥飯石與蒙脫石含量及分選的影響,及麥飯石性質與粉碎的程度對提選的影響以作為麥飯石資源利用的一基礎研究,希望能對台灣麥飯石的基本性質及處理後的性質做一評估,以確實了解麥飯石的功能,並推出更為有效運用麥飯石資源的處理關念及程序,作為相關學者之參考,以推動台灣麥飯石之開發、利用與研究,使麥飯石能在環保、衛生、農業…等方面之應用有所利益。
研究結果顯示:
1.台灣麥飯石經XRD鑑定三種樣品大部份為長石與石英,尚有部分角閃石的斑狀安山岩,且有兩者內含少量的蒙脫石,另一樣品則無的蒙脫石相繞射峰存在。
2.以純蒸餾水、NaOH和NaHCO3溶液為分散劑比較不同添加量的分散情形,可發現分散後樣品作靜置沉降時,約十分鐘後沉降速率便趨於平緩。以含較高濃度的NaOH溶液為分散劑時,靜置沉降的結構鬆散有明顯膨潤的現象產生。就本實驗而言,以純蒸餾水或低濃度的NaOH和NaHCO3溶液為分散劑,其分散效果差不多一樣好。
3.提純產率隨麥飯石粉末的粒徑越來越細,而越來越高。但由於在相同的靜置沉降時間下,長石、石英與角閃石等被提選出來的量也越來越多,雖使得經提純的產物其產率有越來越多的趨勢,但也使得蒙脫石的相對含量與繞射峰有相對減少的趨勢。
4.實驗所測得的陽離子交換能力其主要的引發機制為:蒙脫石之層間可置換陽離子以及礦物所吸附之離子。樣品C為無蒙脫石礦結晶相的麥飯石,其陽離子交換量經驗證與比表面積成正比,亦即其陽離子交換能力主要依賴於礦物顆粒的表面積。而樣品A、B的陽離能力主要依賴於所含的蒙脫石。
總目錄
摘要………………………………………………………………………I
誌謝……………………………………………………………….……III
總目錄……………………………………………………………….…IV
圖目錄……………………………………………………………….…VI
表目錄…………………………………………………………………VII
緒論…………………………………………………………………...…1
1- 1前言…………………………………………………………..…1
1-2 麥飯石的現況………………………………………………...…5
1-3文獻回顧…………………………………………………………7
1-4研究目的……………………………………………………...…10
第二章 理論基礎………………………………………………………11
2-1 粉碎時礦物顆粒之暴露模式………………………………..…11
2-1-1 暴露晶粒(exposured particle)………………………………..11
2-1-2 暴露程度(degree of exposure)…………………………….…11
2-1-3 暴露程度模式……………………………………………..…12
2-1-4 基本模式…………………………………………………..…12
2-1-5 晶粒大小不均一時之模式………………………………..…15
2-1-6 粉碎顆粒大小不均一時之模式 ……………………………15
2-2分散……………………………………………………………...17
2-2-1化學分散………………………………………………………17
2-2-2物理分散……………………………………………………....18
2- 3蒙脫石的分離純化…………………………………………….19
3- 4蒙脫石的理論構造及礦物特性…………………………….....21
2-5 離子交換理論…………………………………………………..23
第三章 實驗方法與步驟……………………………………………25
3-1 樣品形成區之描述…………………………………………..…25
3-1-1海岸山脈之地質………………………………………………25
3-1-2都巒山層………………………………………………………27
3-2 實驗樣品之收集與外觀描述………………………………..…28
3-3 實驗藥品……………………………………………………..…32
3-4 實驗設備………………………………………………………..33
3-5 實驗方法及流程……………………………………………..…34
3-5-1 麥飯石之粉碎研磨………………………………………..…34
3-5-2麥飯石之提純…………………………………………………34
3-5-3 樣品的理化性質分析………………………………………..37
第四章 結果與討論……………………………………………………42
4-1麥飯石的性質分析.………………………………………….….42
4-1-1 SEM顯微結構分析……………………………………….….42
4-1-2礦物相分析……………………………………………………43
4-2麥飯石粉末分散試驗結果………………………………….…..49
4-3麥飯石粉末提純結果……………………………………...……52
4-3-1各粒徑大小之提純處理與結晶相……………………………52
4-3-2添加劑對提純之效果及其結晶相……………………………60
4-3-3暴露度與陽離子交換效應、比表面積之關係………………62
第五章 結論與建議……………………………………………………68
5-1 結論………………………………………………………..……68
5-2建議…………………………………………………………...…70
參考文獻………………………………………………………………..71

圖目錄
圖2-1 粉碎顆粒示意圖………………………………………………..14
圖2-2 立方體的結晶顆粒在粉碎顆粒的暴露位置…………………..14
圖2-3 膨潤石之構造圖……………………………………………..…21
圖2-4 高嶺土顆粒大小與CEC之關係………………………………24
圖3-1 採自台東海岸山脈都巒山層中斑狀安山岩的外觀圖………..32
圖3-2 實驗流程圖………………………………………………..……36
圖4-1 麥飯石岩石切片顯微結構圖…………………………………..44
圖4-2 樣品A微結構圖4-1(B)之EDS元素分析圖………………….45
圖4-3 樣品A微結構圖中4-1(A)左上角之EDS元素分析圖………46
圖4-4 樣品B微結構圖中圖4-1(D)左上角之EDS元素分析圖……..47
圖4-5 樣品A過200目的X光繞射分析圖………………………….48
圖4-6 樣品B過200目的X光繞射分析圖………………………….48
圖4-7 樣品C過200目的X光繞射分析圖………………………….48
圖4-8 以純蒸餾水、NaOH和NaHCO3為分散劑時之分散沉降情形示意圖…………………………………………………………….51
圖4-9 分散試中以明顯的分界線為高度與時間的關係圖…………..51
圖4-10 沉積高與時間的關係圖………………………………………51
圖4-11 篩分下樣品A 礦物相變化之X-ray繞射圖…………………54
圖4-12 經研磨後樣品A 礦物相變化之X-ray繞射圖………………55
圖4-13 篩分下樣品B 礦物相變化之X-ray繞射圖…………………56
圖4-14 經研磨後樣品B礦物相變化之X-ray繞射圖……………….57
圖4-15 篩分下樣品C礦物相變化之X-ray繞射圖………………….58
圖4-16 經研磨後樣品C礦物相變化之X-ray繞射圖……………….59
圖4-17 樣品A在含添加劑NaOH與不含添加劑,不同離心速度下礦物相變化之X-ray繞射圖……………………………………61
圖4-18 樣品C的陽離子交換能力值與比表面積關係圖…………..65

表目錄
表3-1 實驗使用之化學試劑成分性質表…………………………..…32
表4-1 樣品A篩分、研磨、提純處理後之性質分析表…………....64
表4-2 樣品B篩分、研磨、提純處理後之性質分析表…………....64
表4-3 樣品C篩分、研磨、提純處理後之性質分析表……………65
表4-4 樣品A以添加劑與不同離心轉速為控制條件,做提純處理後之性質分析表…………………………………………….……66
表4-5 樣品A中原礦所含與經提純後所含蒙脫石之CEC值………66
表4-6 樣品B中原礦所含與經提純後所含蒙脫石之CEC值……….67
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