Галлуазит
| Галлуазит | |
|---|---|
 | |
| Общий | |
| Категория | Филлосиликаты Каолинит- серпентиновая группа |
| Формула (повторяющаяся единица) | Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 |
| Классификация Штрунца | 9.ED.10 |
| Кристаллическая система | Моноклиника |
| Кристаллический класс | Доматик (м) (тот же символ HM ) |
| Космическая группа | Копия |
| Элементарная ячейка | а = 5,14, б = 8,9, с = 7,214 [Å]; β = 99,7°; Я = 1 |
| Идентификация | |
| Цвет | Белый; серый, зеленый, синий, желтый, красный от включенных примесей. |
| Кристальная привычка | Сферические скопления, массивные |
| Расщепление | Вероятно, {001} |
| Перелом | раковистый |
| шкала Мооса твердость | 2–2.5 |
| Блеск | Жемчужный, восковой или тусклый |
| прозрачность | Полупрозрачный |
| Удельный вес | 2–2.65 |
| Оптические свойства | Двухосный |
| Показатель преломления | п α = 1,553–1,565 п β = 1,559–1,569 n γ = 1,560–1,570 |
| Двойное лучепреломление | δ = 0,007 |
| Ссылки | [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] |
Галлуазит — алюмосиликатный глинистый минерал с брутто-формулой Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 . Его основными составляющими являются кислород (55,78%), кремний (21,76%), алюминий (20,90%) и водород (1,56%). Он принадлежит к группе каолинита . Галлуазит обычно образуется в результате гидротермального изменения алюмосиликатных минералов. [ 4 ] Он может встречаться в смеси с диккитом , каолинитом, монтмориллонитом и другими глинистыми минералами. рентгеноструктурные Для положительной идентификации необходимы исследования. Впервые он был описан в 1826 году и впоследствии назван в честь бельгийского геолога Омалиуса д'Аллоя .
Структура
[ редактировать ]В природе галлуазит встречается в виде небольших цилиндров (нанотрубок) с толщиной стенок 10–15 атомных листов алюмосиликата, внешним диаметром 50–60 нм, внутренним диаметром 12–15 нм и длиной 0,5–10 мкм. [ 5 ] Их внешняя поверхность в основном состоит из SiO 2 , а внутренняя - из Al 2 O 3 , и, следовательно, эти поверхности заряжены противоположно. [ 6 ] [ 7 ] Встречаются две распространенные формы. В гидратированном состоянии глина имеет расстояние между слоями 1 нм, а в обезвоженном (метагаллуазит) расстояние составляет 0,7 нм. Емкость катионного обмена зависит от степени гидратации: у 2H 2 O — 5–10 мэкв /100 г, а у 4H 2 O — 40–50 мэкв/100 г. [ 8 ] Энделлит – альтернативное название структуры Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ·2(H 2 O). [ 8 ] [ 9 ]
Благодаря слоистому строению галлуазита он имеет большую удельную поверхность , которая может достигать 117 м2. 2 /г. [ 10 ]
Формирование
[ редактировать ]
Образование галлуазита происходит в результате гидротермальных изменений, и он часто встречается вблизи карбонатных пород . Например, образцы галлуазита, найденные в Вагон-Уил-Гэп, Колорадо , США, предположительно являются продуктом выветривания риолита под воздействием нисходящих вод. [ 4 ] В целом образованию глинистых минералов благоприятствует тропический и субтропический климат из-за огромного количества воды. Галлуазит также был обнаружен перекрывающим базальтовую породу, без каких-либо постепенных изменений от горной породы к минеральному образованию. [ 11 ] Галлуазит встречается в основном в недавно обнаженных почвах вулканического происхождения, но он также образуется из первичных минералов тропических почв или материалов, выветрившихся до ледникового периода. [ 12 ] Магматические породы, особенно стекловидные базальтовые породы, более подвержены выветриванию и изменениям с образованием галлуазита.
Часто, как и в случае с галлуазитом, найденным в округе Джуаб, штат Юта , США, глина обнаруживается в тесной ассоциации с гетитом и лимонитом и часто с вкраплениями алунита . Полевые шпаты также подвержены разложению водой, насыщенной углекислым газом . Когда полевой шпат встречается вблизи поверхности потоков лавы, концентрация CO 2 высока и скорость реакции высока. С увеличением глубины выщелачивающие растворы насыщаются кремнеземом, алюминием, натрием и кальцием. Как только растворы обедняются CO 2 , они выпадают в осадок в виде вторичных минералов. Разложение зависит от потока воды. В случае образования галлуазита из плагиоклаза он не проходит промежуточные стадии. [ 4 ]
Локации
[ редактировать ]Высокоочищенный галлуазит добывается, а затем перерабатывается в месторождении риолита в Матаури Бэй , Новая Зеландия . [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] Годовая производительность шахты составляет до 20 000 тонн в год. [ 17 ]
Одно из крупнейших месторождений галлуазита в мире — Дунино, недалеко от Легницы в Польше. [ 18 ] Его запасы оцениваются в 10 миллионов тонн материала. Для этого галлуазита характерна слоисто-трубчатая и пластинчатая структура. [ 19 ]
Рудник Дракон, расположенный в районе Тинтик, Юрика, штат Юта , США, содержит галлуазит каталитического качества. Месторождение «Дракон Майн» — одно из крупнейших в США. Общий объем добычи за 1931–1962 годы составил почти 750 000 метрических тонн добытого галлуазита. Присутствует чистый галлуазит, классифицированный как 10а и 7а. [ 20 ]
Приложения
[ редактировать ]Коммерческий
Галлуазит, добываемый на месторождении Матаури Бэй в Новой Зеландии, включает фарфор и костяной фарфор производителей в разных странах, особенно в Азии. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]
Лабораторные исследования
- Галлуазит является эффективным адсорбентом как катионов , так и анионов . Он также использовался в качестве катализатора крекинга нефти, а компания Exxon в 1970-х годах разработала катализатор крекинга на основе синтетического галлуазита. [ 21 ] Благодаря своей структуре галлуазит может использоваться в качестве наполнителя в нанокомпозитах как в природной, так и в модифицированной форме. В нанотрубку галлуазита можно интеркалировать каталитические металлические наночастицы из серебра , рутения , родия , платины или кобальта , тем самым служа подложкой катализатора. [ 6 ]
- Благодаря своей наноструктуре галлуазит используется в качестве основного наноструктурированного наполнителя в многофункциональных мембранах со смешанной матрицей (МММ), что открывает новые возможности в разделении газообразных и жидких смесей. [ 24 ] и очистка воды. [ 25 ]
- Помимо поддержки наночастиц, нанотрубки галлуазита также можно использовать в качестве матрицы для производства круглых хорошо диспергированных наночастиц (НЧ). Например, в воде синтезированы НЧ висмута и субкарбоната висмута контролируемого размера (~7 нм). Важно отметить, что без использования галлуазита вместо круглых сфер получаются крупные нанопластины. [ 26 ]
- Галлуазит также используется для очистки воды, например, от двух азокрасителей, удаленных из водного раствора. решения. адсорбцией на польском галлуазите Дунинского месторождения. [ 27 ]
- Галлуазит также можно использовать для производства пористых кремниевых нанотрубок в качестве анодных материалов для литий-ионных батарей путем селективного травления оксида алюминия и термического восстановления. [ 30 ]
- В качестве нанонаполнителя в нанокомпозитах, например, термопластичном полиуретане, воздействующем на механические, физико-химические и биологические свойства. [ 31 ]
Химия и минералогия
[ редактировать ]Типичные химические и минералогические анализы двух коммерческих марок галлуазита: [ 32 ]
| Название продукта | Премиум | Юньнань |
|---|---|---|
| Страна | Новая Зеландия | Китай |
| Область | Нортленд | Юньнань |
| SiO 2 , % | 49.5 | 42.7 |
| Al2O3 2% , | 35.5 | 37.0 |
| Fe2O3 2% , | 0.29 | 0.10 |
| ТиО 2 , % | 0.09 | <0,05 |
| Высокий, % | - | - |
| MgO, % | - | - |
| К 2 О, % | - | <0,05 |
| Na2O , % | - | <0,05 |
| ЗАКОН, % | 13.8 | 19.8 |
| Галлуазит, % | 92 | 99.1 |
| Кристобалит, % | 4 | - |
| Кварц, % | 1 | 0.1 |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Энтони, Джон В.; Бидо, Ричард А.; Блад, Кеннет В.; Николс, Монте К., ред. (1995). «Халлойзит» (PDF) . Справочник по минералогии . Том. II, 2003 Кремнезем, Силикаты. Шантильи, Вирджиния, США: Минералогическое общество Америки. ISBN 978-0962209710 .
- ^ «Галлуазит: информация и данные о минералах галлуазита» . Mindat.org.
- ^ Бартелми, Дэйв. «Данные о минералах галлуазита» . webmineral.com.
- ^ Перейти обратно: а б с Керр, Пол Ф. (1952). «Образование и распространение глинистых минералов». Глины и глинистые минералы . 1 (1): 19–32. Бибкод : 1952CCM.....1...19K . дои : 10.1346/CCMN.1952.0010104 .
- ^ Сахарудин, Мохд Шахнил; Хасби, Сьяфавати; Назри, Мухаммад Нагиб Ахмад; Инам, Фавад (2020). «Обзор последних достижений в области механических свойств полимерно-глиняных нанокомпозитов» . В Эмамиане — Сейед Саттар; Аванг, Мохтар; Юсоф, Фаразила (ред.). Достижения в области машиностроения . Конспекты лекций по машиностроению. Сингапур: Спрингер. стр. 107–129. дои : 10.1007/978-981-15-5753-8_11 . ISBN 978-981-15-5753-8 . S2CID 226833413 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Vinokurov, Vladimir A.; Stavitskaya, Anna V.; Chudakov, Yaroslav A.; Ivanov, Evgenii V.; Shrestha, Lok Kumar; Ariga, Katsuhiko; Darrat, Yusuf A.; Lvov, Yuri M. (2017). "Formation of metal clusters in halloysite clay nanotubes" . Science and Technology of Advanced Materials . 18 (1): 147–151. Bibcode : 2017STAdM..18..147V . doi : 10.1080/14686996.2016.1278352 . PMC 5402758 . PMID 28458738 .
- ^ Бриндли, Джордж В. (1952). «Структурная минералогия глин». Глины и глинистые минералы . 1 (1): 33–43. Бибкод : 1952CCM.....1...33B . дои : 10.1346/CCMN.1952.0010105 .
- ^ Перейти обратно: а б Кэрролл, Дороти (1959). «Ионный обмен в глинах и других минералах». Бюллетень Геологического общества Америки . 70 (6): 749–780. Бибкод : 1959GSAB...70..749C . doi : 10.1130/0016-7606(1959)70[749:IEICAO]2.0.CO;2 .
- ^ Энделлит . Вебминералы
- ^ Ян, Ю. Чжан; Дж. Оуян (2016). «Физико-химические свойства галлуазита». Наноразмерные трубчатые глинистые минералы — галлуазит и имоголит . Развитие глиноведения. Том. 7. С. 67–91. дои : 10.1016/B978-0-08-100293-3.00004-2 . ISBN 9780081002933 .
- ^ Папке, Кейт Г. (1971). «Отложения галлуазита в террасированных холмах округа Уошу, штат Невада». Глины и глинистые минералы . 19 (2): 71–74. Бибкод : 1971CCM....19...71P . дои : 10.1346/CCMN.1971.0190202 . S2CID 98464074 .
- ^ Уилсон М.Дж. (1999). «Происхождение и образование глинистых минералов в почвах: прошлое, настоящее и перспективы на будущее». Глинистые минералы . 34 (1): 7–25. Бибкод : 1999ClMin..34....7W . дои : 10.1180/000985599545957 . S2CID 140587736 .
- ^ Перейти обратно: а б ПРИМЕР: Галлуазитовая глина . Minerals.co.nz
- ^ Перейти обратно: а б Мюррей, Х.Х.; Харви, К.; Смит, Дж. М. (1 февраля 1977 г.). «Минералогия и геология месторождения галлуазита Маунгапареруа в Новой Зеландии» . Глины и глинистые минералы . 25 (1): 1–5. Бибкод : 1977CCM....25....1M . дои : 10.1346/CCMN.1977.0250101 . S2CID 129310746 .
- ^ Перейти обратно: а б «Образец общих молекул 50642» . Взаимная сеть.
- ^ Перейти обратно: а б Лидей, Трэвис К. (2002) Минеральная промышленность Новой Зеландии . Minerals.usgs.gov
- ^ «Глобальное распространение, геология и характеристики трубчатых месторождений галлуазита». И. Уилсон и Дж. Килинг. Clay Minerals, Том 51, 2016. стр. 309–324.
- ^ Лютыньский, Марцин; Сакевич, Петр; Лутыньска, Сильвия (31 октября 2019 г.). «Характеристика ресурсов диатомовой земли и галлуазита Польши» . Минералы . 9 (11): 670. Бибкод : 2019Мин....9..670Л . дои : 10.3390/мин9110670 . ISSN 2075-163X .
- ^ Сакевич, П.; Лутынский, М.; Солтис, Дж.; Пытлинский, А. (2016). «Очистка галлуазита магнитной сепарацией». Физико-химические проблемы переработки полезных ископаемых . 52 (2): 991–1001. дои : 10.5277/ppmp160236 .
- ^ Паттерсон, С., и Мюррей, Х. (1984). Каолин, огнеупорная глина, шаровая глина и галлуазит в Северной Америке, на Гавайях и в Карибском регионе. Профессиональная бумага, 44-45. дои: 10.3133/pp1306
- ^ Робсон, Гарри Э., Exxon Research & Engineering Co. (1976) «Синтетические галлуазиты как катализаторы конверсии углеводородов», патент США 4 098 676.
- ^ Лютыньский, М.; Сакевич, П.; Гонсалес, М.а. Г. (2014). «Галлойзит как минеральный адсорбент CO2 – кинетика и адсорбционная способность» . Инженерия Минеральная . Р. 15, № 1. ISSN 1640-4920 .
- ^ Пайдак, Анна; Скочилас, Норберт; Шиманек, Аркадиуш; Лютыньский, Марцин; Сакевич, Петр (19 февраля 2020 г.). «Сорбция CO 2 и CH 4 на необработанном и обожженном галлуазите — исследование структурных и поровых характеристик» . Материалы . 13 (4): 917. Бибкод : 2020Mate...13..917P . дои : 10.3390/ma13040917 . ISSN 1996-1944 гг . ПМЦ 7078888 . ПМИД 32092961 .
- ^ Пиотровский, Кшиштоф; Сакевич, Петр; Голомбек, Клаудиуш (2021). «Галлойзит как основной наноструктурный наполнитель в многофункциональных мембранах со смешанной матрицей – обзор применения и новые возможности» . Опреснение и очистка воды . 243 : 91–106. дои : 10.5004/dwt.2021.27873 . S2CID 247830004 .
- ^ Сакевич Петр; Пиотровский Кшиштоф; Борин Доминика; Милена Ворона; Мщичека Джоанна; Корус Ирена Барбусински, Кшиштоф (август 2020 г.). «Применение сорбента галлуазита для удаления синтетических азокрасителей Acid Red 27 и Reactive Black 5 из водных растворов» . Химическая промышленность . 99 (8): 1142–1148 – через Web of Science.
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Ортис-Киньонес, JL; Вега-Вердуга, Ц; Диас, Д; Зумета-Дюбе, I (13 июня 2018 г.). «Превращение наночастиц висмута и β-Bi 2 O 3 в (BiO) 2 CO 3 и (BiO) 4 (OH) 2 CO 3 путем захвата CO 2 : роль галлуазитных нанотрубок и «солнечного света» на форму и размер кристаллов» ". Рост и дизайн кристаллов . 18 (8): 4334–4346. дои : 10.1021/acs.cgd.8b00177 . S2CID 103659223 .
- ^ Сакевич, Петр (17 августа 2020 г.). «Применение сорбента галлуазита для удаления синтетических азокрасителей Acid Red 27 и Reactive Black 5 из водных растворов» . Химическая промышленность . 1 (8): 48–54. дои : 10.15199/62.2020.8.5 . ISSN 0033-2496 . S2CID 225354676 .
- ^ Азми Захида, Хайрина (19 сентября 2017 г.). «Нанотрубки галлоизита, наполненные бензимидазолом, как применение интеллектуального покрытия» . Международный журнал инженерных и технологических инноваций . 7 (4): 243–254. ISSN 2226-809X .
- ^ Азми Захида, Хайрина (19 мая 2017 г.). «Нанотрубки из галлоизита как наноконтейнер для нанесения умных покрытий: обзор» . Прогресс в области органических покрытий . 111 (С): 175–185. doi : 10.1016/j.porgcoat.2017.05.018 . ISSN 0300-9440 .
- ^ Йом, С.Дж.; Ли, СМ; Канг, С.; Ви, Т.-В.; Ли, К.; Чае, С.; Чо, Дж.; Шин, ДО; Рю, Дж.; Ли, Х.-В. (01.11.2019). «Естественное пустотное пространство для максимальной объемной емкости анодов на основе кремния». Нано-буквы . 19 (12): 8793–8800. Бибкод : 2019NanoL..19.8793Y . дои : 10.1021/acs.nanolett.9b03583 . ПМИД 31675476 . S2CID 207834252 .
- ^ Мровка, Мацей; Шимичек, Малгожата; Мачочек, Томаш; Ленца, Джоанна; Матусик, Якуб; Сакевич, Петр; Сконечна, Магдалена (ноябрь 2020 г.). «Влияние галлуазита на физико-химические, механические и биологические свойства нанокомпозитов на основе полиуретана» . Полимеры . 65 (11/12): 784–791. дои : 10.14314/polery.2020.11.5 . S2CID 228942877 .
- ^ «Позитивный прогноз для каолина в керамике» Ф. Харт, И. Уилсон. Industrial Minerals, апрель 2019. Стр. 28.
