电气石作为一种矿物环境材料,其主要特性是在常温条件下存在自发极化性能,在环境保护和促进人体健康方面起着重大的作用.我国电气石矿产资源丰富,对其作为环境材料的理论和应用研究具有很大的科学意义和社会经济价值.本文分别测试了新疆、内蒙天然黑色电气石的化学成分和结构,观察了偏光显微镜下的多色性,讨论了不同煅烧温度对电气石晶胞参数的影响机理、电气石超细粉碎工艺、电气石自发极化性能的评价及影响因素、电气石对水溶液中有害离子Cu<2+>、As(Ⅲ)和F<->的吸附机理及其影响因素,旨在为进一步充分开发和利用天然电气石的自发极化特性提供科学指导.研究表明电气石具有独特的净化功能,在环境领域具有良好的发展前景.因此本论文的研究对解决社会发展中的环境问题,开发天然电气石矿产资源,拓宽其应用研究领域具有重要的意义.论文研究主要结果如下:(1)通过对不同温度煅烧后的电气石晶胞参数的测定,发现电气石a轴轴长的变化可体现热应力作用导致的膨胀和由于铁氧化作用导致的收缩这一对矛盾的强弱关系;c轴轴长的变化除了受热膨胀、铁氧化作用的影响外,还受到OH<->被O<2->替代的影响.a轴轴长的变化与c轴轴长的变化同步性较差,a轴的膨胀率小于c轴.(2)湿法粉碎工艺中,电气石矿浆浓度、磨矿时间、电气石与磨矿介质质量配比等一系列因素对磨矿效果具有很大的影响.产品的平均粒径可达2.11μm.(3)本文首次提出以电气石与水反应10~50分钟的平均反应速率作为评价电气石自发极化强度的指标.电气石的表面性质及其自发极化特性综合作用可改变水溶液的pH值.表面性质作用时间小于10分钟,而自发极化作用贯穿于反应的整个过程.表面作用使得酸性、中性水溶液的pH值升高或抑制碱性溶液pH值的降低,而自发极化作用可自动调节水溶液的氧化还原电位使得pH值向弱碱性转化.(4)电气石表面吸附不同阴、阳离子的实验研究表明电气石能用来降低水体中有害离子的含量.电气石的吸附存在表面络合吸附与静电吸附两种形式,其中对Cu<2+>、As(Ⅲ)的吸附形式为表面络合吸附和静电吸附,吸附效果良好.而对F<->为静电吸附,吸附作用较弱,导致吸附效果不佳.电气石的吸附效果受溶液的pH值、电气石粒度、电气石用量、吸附时间、吸附温度、煅烧温度等影响,其中溶液的pH值及煅烧温度影响显著.吸附Cu<2+>的最佳条件为:2.5g平均粒径为2.43μm的经300℃煅烧的XJ电气石、吸附时间为40分钟、吸附温度为30℃;吸附As(Ⅲ)的最佳条件为:0.5 g平均粒径为2.43μm的经300℃煅烧的XJ电气石、吸附时间为40分钟、溶液的pH值为3、吸附温度为30℃;吸附F<->的最佳条件为:4g平均粒径为2.78μm的CF电气石、吸附时间为60分钟、溶液的pH值为2、吸附温度为30℃.(5)电气石具有可重复使用功能,重复使用的电气石仍具有较好的吸附性能.