天然环境矿物材料的作用

天然环境矿物材料对环境具有一定的净化功能；主要体现在其基本性能方面，包括矿物表面吸附、离子交换、孔道过滤、化学活性、物理效应及纳米效应等作用；在污染治理与环境修复领域中发挥着独特的优势。

1. 表面效应

天然矿物材料表面是矿物的外部边界或矿物介质接触时相与相之间的分界面。在热力学平衡条件下，矿物材料表面产生过量电荷密度，形成悬挂键，矿物晶体表面处于高能量非稳定状态。

天然矿物材料的表面效应包括表面结构重组效应、表面荷电效应和表面吸附效应。

表面吸附作用与矿物表面性质密切相关。

利用矿物材料的表面效应，可对污染物进行有效处理，达到治理和改善环境的目的。

2. 离子交换

无机矿物具有良好的离子交换作用，主要发生在矿物表面上、孔道内与层间域。

碳酸盐和磷灰石等离子晶格矿物表面、沸石和锰钾矿等矿物孔道内及大多数粘土矿物的层间域。

沸石、凹凸棒石、海泡石、蛭石和蒙脱石等矿物是离子交换量最大的天然矿物；

粘土矿物在溶液中的分散程度影响到离子交换的动力学性质。

3 .孔道过滤

矿物孔道效应包括孔道分子筛、离子筛效应与孔道内离子交换效应等表面吸附作用与矿物表面性质密切相关。

具有孔道结构并具有良好过滤性的矿物有沸石、粘土、硅藻土、轻质蛋白石、磷灰石、电气石、软锰矿、蛇纹石、蛭石等。

天然矿物材料因孔道效应而具有过滤作用，在过滤过程中主要是截留水中的悬浮物和絮状物，从而达到净化的目的。

4 .化学活性

矿物化学活性主要研究内容：

溶解反应、酸碱反应、氧化反应、还原反应、配位体交换、沉淀转化、矿物形成和催化作用等。

溶解作用：包括溶质分子与离子的离散和溶剂分子与溶质分子间产生新的结合或络合。

具有微溶性的金属矿物其化学成分多由变价元素构成，其化学性质不稳定易被氧化分解，且在一定的水介质条件下可表现出一定的溶解度。

化学活性作用过程都伴随着对多种污染物的净化作用。

5. 纳米效应

天然环境中，纳米尺度的矿物颗粒从存在方式上可以分为2种：

a.纳米矿物（Nanominerals）

b.矿物纳米颗粒（Mineral Nanoparticles）

纳米矿物具有比表面积大、反应活性高、迁移能力强等特点，在地表环境中对污染物的迁移、转化和富集具有显著影响。

6. 物理效应

矿物材料的物理效应：

包括矿物光学、力学、热学、磁学、电学、半导体等性质；

能改善材料结构达到调节材料的光学、热学、声学特性。

常见的物理效应表现为：

方解石的热不稳定性的固硫效应；

堇青石热稳定性，可用来制作多孔陶瓷的除尘效应；

天然蛭石的热膨胀性，可改善煤燃烧过程中氧化气氛，以防止硫酸钙分解而提高固硫率的效应；

7. 其他作用

1）结构效应

通常矿物表面的原子结构及电子特性有可能和其内部的有很大差异。

2）结晶效应

矿物形成过程尤其是溶液结晶过程，往往可成为污染净化过程。

3）水合效应

水合作用往往伴随着矿物体积增大，含水矿物在调节环境水分功能方面，不亚于植物所起的作用，是自然界中最佳的无机控湿调温物质。