[发明专利]一种黏土矿物定向片雾化处理装置和处理方法

说明书

本发明提供一种黏土矿物定向片雾化处理装置和处理方法，雾化箱内设有传感器和喷淋组件，喷淋组件的一端水平设置在雾化箱内，另一端延伸至雾化箱外部，喷淋组件能够通过伺服电机以及移动组件改变喷淋的位置，实现水平和垂直方向移动喷淋，雾化箱内底部设有加热装置。有效解决了由于膨胀性黏土含量不同及干燥时间差异引发XRD分析误差的问题。同时，采用非接触式乙二醇饱和处理过程，实现了对实验人员人身健康的最大保护，非接触式饱和处理过程避免实验人员接触有毒试剂，保护健康安全。本发明能够一次处理200个样品，大幅提高实验测试效率；保证每个待测样品具有相同的有机饱和程度，减小不同样品误差。

技术领域

本发明属于雾化处理装置，具体地，涉及一种黏土矿物定向片雾化处理装置和处理方法。

背景技术

目前，在黏土矿物鉴定中，通过X射线衍射仪(简称XRD)进行测试及XRD衍射图谱中特征衍射峰的判别，是最广泛使用的鉴定方法。由于不同的矿物可能具有相同的衍射峰，制备不同前处理条件下的黏土矿物定向片是鉴定的关键步骤。在含有膨胀性黏土矿物(如蒙脱石、蛭石等)的样品中：向膨胀矿物晶格填充有机分子使之晶格间距增大，是区别具有衍射峰的膨胀性矿物(蒙脱石、蛭石)和非膨胀性矿物(绿泥石)关键方法。

蒙脱石作为膨胀性黏土矿物的一种，是制药、污染治理、催化剂等化工行业广泛应用的原材料。自然界中常见的蒙脱石包括Na-蒙脱石和Ca-蒙脱石两类，由其层间主要的阳离子是Na+和Ca2+命名。在地球科学领域鉴定和定量分析两类蒙脱石具有重要的理论和经济价值。

在通用的黏土矿物鉴定方法中，一般遵循黏土富集提取，原始定向片制片，Mg²⁺和乙二醇饱和定向片制片，XRD测试分析的步骤，同时，Mg²⁺和乙二醇饱和定向片制片是进行黏土矿物半定量计算的必要步骤(Moore and Reynolds,1997；Zhang et al.,2014)。在原始定向片中，Na-蒙脱石和Ca-蒙脱石的001衍射峰分别是和在没有其他黏土矿物的情况下能够直接区分两种蒙脱石。但在自然样品中往往还存在其他类型的黏土矿物，如绿泥石、伊利石和高岭石等。由于绿泥石的001峰同样在左右，导致原始定向片无法有效区分Ca-蒙脱石和绿泥石。在通用方法中Mg²⁺和乙二醇饱和处理能够将膨胀性矿物蒙脱石的001衍射峰，以Mg²⁺替换其他层间阳离子和有机物乙二醇进入层间增大层间距的方式，将001衍射峰移向角度更低的从而实现蒙脱石与绿泥石的区分。但如此一来，层间阳离子不同的Na-蒙脱石和Ca-蒙脱石均被Mg²⁺置换，导致这种处理之后的两种蒙脱石衍射谱峰完全相同。因此，现有的鉴别及定量方法无法有效区分两种蒙脱石矿物，也无法在自然样品中存在多种黏土矿物混合情况下，对两种不同蒙脱石的含量进行分析。

常用于增大膨胀性黏土矿物晶格间距的有机分子为乙二醇和甘油。但目前，该方法存在如下问题：

首先，如果将乙二醇和甘油液体滴入黏土矿物悬浊液中，在空气中自然干燥，会发生由于每个样品中膨胀性黏土含量不同以及等待测试时间不同而导致各待测样品之间乙二醇和甘油饱和程度存在差异。

第二，在待测样品数量较大的情况下，逐个样品滴入乙二醇和甘油的方法非常耗时。如果采用普通烘箱将一批样品同时乙二醇和甘油饱和处理则会出现短时高温加热破坏黏土矿物晶型结构，长时低温加热饱和效率极低的问题。

第三，乙二醇本身就对人体有着致命的损害，其毒性人体的肾、肝、胃、肠道等内脏有损伤作用，人体一次口服致死量为1.4ml/kg(1.56g/kg)，中毒严重时可导致肺水肿，支气管肺炎，心力衰竭和不同程度肾功能衰竭。