影响蒙脱石干燥剂固体废物属性鉴别的因素研究-中国口岸科学技术-2025年01期

影响蒙脱石干燥剂固体废物属性鉴别的因素研究

作者：袁敏查燕青易曦朕冯楠潘生林封亚辉

袁敏查燕青易曦朕冯楠潘生林封亚辉

袁敏¹ 查燕青¹ 易曦朕¹ 冯楠² 潘生林¹ 封亚辉^{1 *}

摘要 蒙脱石干燥剂由于其可反复利用的特殊性，如处理不当，易被判为固体废物。目前，蒙脱石干燥剂主要通过传统的感官检验和单一的X射线衍射（X-ray Diffraction，XRD）进行分析。本文将X射线衍射、X射线荧光光谱（X-ray Fluorescence Spectrometry，XRF）、超景深显微镜以及扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）等技术相结合，根据相关谱图峰值进行属性鉴别，为海关监管进出口蒙脱石干燥剂和资源利用提供参考依据。

关键词 蒙脱石；固体废物；属性鉴别

Research on Factors Affecting the Identification of Solid Waste Properties of Montmorillonite Desiccant

YUAN Min¹ ZHA Yan-Qing¹ YI Xi-Zhen¹ FENG Nan² PAN Sheng-Lin¹ FENG Ya-Hui^1*

Abstract Montmorillonite desiccant, due to its special property of being reusable, is prone to be classified as solid waste if not properly managed. Currently, the assessment of montmorillonite desiccant primarily relies on traditional sensory inspection and singular X-ray diffraction (XRD) analysis. This study employs a combination of X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence spectrometry (XRF), super-deep focus microscopy, and scanning electron microscopy (SEM) to conduct attribute identification based on the analysis of relevant spectral peaks, providing scientific basis for customs control of imported and exported montmorillonite desiccant and its resource utilization.

Keywords montmorillonite; solid waste; attribute identification

吸附型干燥剂通过吸附作用去除空气中的水分，此类干燥剂的历史可追溯到1773年谢勒对木炭可吸附气体的发现^[1]。蒙脱石又名微晶高岭石或胶岭石，是一种硅铝酸盐，其主要成分为蒙脱石微粒。由于蒙脱石可以交换阳离子且比表面积较大，所以具有很强的吸附性，常被作为工业干燥剂使用^[2]。近年来，随着人们环保意识的不断增强，以硅酸盐矿物蒙脱石为基料生产的干燥剂越来越受到市场青睐，经常被进出口企业用作包装干燥剂。蒙脱石干燥剂本身有活化再利用的特性，可以循环使用，而非一次性产品，因此一些不法分子将固体废弃物冒充使用过的蒙脱石干燥剂运往国内的事件屡有发生。

对申报品名为干燥剂的样品仅从外观、元素含量上很难判别。因此，研究和建立干燥剂属性的鉴别方法，对进口干燥剂进行有效的属性鉴别具有重要意义^[3-5]。传统的检测方法仅对所含元素进行分析，不能直观地反应样品的微观形貌特征及物相组成结构。本文以申报品名为“蒙脱石干燥剂物料”为研究对象，利用X射线衍射（X-ray Diffraction，XRD）、超景深显微镜、X射线荧光光谱（X-ray Fluorescence Spectrometry，XRF）以及常规化学分析多技术相结合，从而快速获得样品的元素组成、物相组成、微观形貌等相关信息，并通过与相关文献资料进行比对研究，按照原用途使用角度考虑，确定样品来源以及活化处理后的使用价值，为相关样品的归类和属性鉴别提供科学依据^[6-8]。

1 材料与方法

1.1 主要仪器设备

S8Tiger型波长色散X射线荧光光谱仪（德国布鲁克公司）； D8 ADVANCE型X射线粉末衍射仪（德国布鲁克公司）； DVM6A型超景深显微镜（德国莱卡公司）； KYKY-EM8X00型场发射扫描电镜（北京中科科仪有限公司）； SevenCompact型pH计（美国梅特勒-托利多公司）；研磨器、干燥箱等。

1.2 试样制备

选取1000 g样品，置于烘箱中（60±2）℃干燥2 h，干燥后的样品放入研磨机器中研磨，将研磨过的样品过200目筛，对于筛上部分继续研磨，直至全部样品通过筛网，备用。

1.3 实验方法

1.3.1 X射线荧光光谱分析

取6 g样品均匀置于塑料样品杯中，放入波长色散X射线荧光光谱仪（端窗铑靶X光管，功率4 kW）中，按仪器预设条件进行主次元素的半定量分析。

1.3.2 X射线衍射分析

取适量试样均匀装入样品框中，用玻璃片把粉末压紧、压平至与样品框表面成一个平面。将试样片放入X射线衍射仪样品台上进行分析。仪器工作条件为：Cu Kα射线，管电压40 kV，管电流40 mA，连续扫描，扫描速率4°/min，扫描范围10°～80°。

1.3.3 形貌及夹杂物分析

取备用样品各100 g，用去离子净化水将取用样品充分洗净、烘干，平铺于滤纸上，用超景深显微镜观察物料的形貌特征以及异常夹杂物。

2 结果与讨论

2.1 样品特征分析

图1为待测样品照片。可以看到样品呈紫色、白色和浅绿相间杂色砂砾状固体，平均粒度为2～3 mm，未见异常夹杂物，没有异味，无磁性。

图1 样品外观

Fig.1 Sample appearance

将样品进行彻底清洗并烘干后，去除了一般粉尘对于样品外观分析的干扰，可以清楚地看出，该样品颗粒棱角分明，呈现不规则的碎粒状，且有明显的颜色差异。同时，可以清晰地看到样品表面有较多的微孔隙，且孔隙内干净，没有污染物，符合天然矿物特征，如图2所示。

图2 样品的超景深图谱

Fig.2 Ultra-depth-of-field microscopic images of the sample

按照实验方法进行XRF和XRD分析，其结果见表1和图3。从该样品的XRF结果（表1）可以看出，样品的主要元素为Si、Al、Fe、Mg、Ca、O等，还有少量的Ti、Zr等，均为常规天然元素，未见异常有害元素。样品的XRD物相组成为蒙脱石、石英等天然矿物，如图3所示，样品图谱中主要强峰位置与天然蒙脱石峰值位置相符合^[9-11]。

表1 样品主要成分及含量

Table 1 Main components and contents of the sample

氧化物	含量 (%)
SiO₂	45.54
Al₂O₃	12.4
Fe₂O₃	4.75
MgO	3.63
CaO	2.94
TiO₂	0.30
ZrO₂	0.30

对干燥剂样品烘干、粉碎后进行了X射线荧光分析、X射线衍射分析和超景深显微分析，得出结论为样品的外观、化学成分和物相组成均符合蒙脱石特征，推断样品为天然黏土矿经加工而来，属蒙脱石，样品不含有害重金属以及有机污染物。

图3 样品XRD谱图

Fig.3 XRD spectrum of the sample

2.2 样品属性鉴别分析

蒙脱石干燥剂不同于一般的合成干燥剂，它是由天然矿物黏土加工而成，主要成分为蒙脱石，具有高度的比表面积和良好的离子交换能力^[12]。未经使用前，其物理化学性质稳定，属于无毒无害物质，在众多领域有广泛的应用价值。蒙脱石的核心优势是吸附能力较好，其结构中包含大量的微孔隙和巨大的比表面积，能够有效吸附空气中的水分和某些有害气体，即使在相对湿度较高的环境下，也能保持良好的干燥效果，它对有害气体的吸附能力，有助于改善存储环境中的空气质量，这与样品超景深显微图像、XRD图像结果相一致。

与其他干燥剂不同，蒙脱石干燥剂在吸湿饱和后，通过加热处理可去除其吸附的水分，从而恢复吸湿能力，这一操作减少了废弃物的产生，使其资源可持续利用，但活化后其使用价值会逐步降低。蒙脱石的自然降解性较好，对环境的直接影响相对有限，但大量丢弃仍然会增加处理负担，在特定条件下可能会对环境造成一定的影响。在实际处理过程中，使用后的蒙脱石一般根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》、GB 34330—2017《固体废物鉴别标准通则》、《进口货物的固体废物属性鉴别程序》（生态环境部、海关总署公告2023年第2号）进行分类。按照GB 34330—2017《固体废物鉴别标准通则》第4.1项规定，能按原用途使用的，按产品标准判定；丧失原有使用价值而无法继续使用的物质，按固体废物判定^[13]。通过合理的回收与再生利用，蒙脱石干燥剂可以转化为可持续资源，根据《国家危险废物名录》（2025年版）、BB/T 0049—2021《包装用干燥剂》^[14]相关标准，不含特殊污染物的蒙脱石干燥剂不应被划为危险废物，所以鉴别蒙脱石干燥剂的成分、含量、微观形态以及重金属含量等环保指标非常重要。蒙脱石干燥剂在使用前后其固体废物属性主要取决于后续的处理方式和修复活化后是否能继续作为干燥剂使用，本样品具有二次使用价值，根据GB 34330—2017判定该样品不属于固体废物。

3 结语

蒙脱石干燥剂有良好的吸附性和稳定性，具有防潮、保鲜、除湿和防霉等作用。对申报品名为“蒙脱石干燥剂物料”的样品进行固体废物鉴别，不仅需要做成分鉴别，还需要按照GB 34330—2017中第4.1项对相关产品标准规定的物料的理化指标进行分析。在固体废物管理领域，通常采用XRF和XRD进行半定量分析，用于筛查和鉴定蒙脱石干燥剂是否受到污染，以及污染程度，为后续的分类处理提供科学依据。

本文所提出的一种基于XRD、超景深显微镜、XRF以及化学分析多技术相结合的固体废物属性的鉴别方法，针对样品的元素组成、物相组成、微观形貌等相关信息，能够更加快速、准确、直观地对样品进行属性鉴别，为相关部门的归类和属性鉴别提供了参考。综上所述，对蒙脱石干燥剂进行固体废物属性鉴别，一方面有利于保护国内资源与环境安全，另一方面有利于提升精准识别“洋垃圾”的技术水平，进而保障我国干燥剂产业良性发展。

参考文献

[1]桂海涛, 尹琳, 邹继兴, 等. 硅酸盐矿物和传统吸附型干燥剂[J]. 硅酸盐通报, 2006(2): 78-81.

[2]刘宇航, 任子杰, 席奂, 等. 强吸附预脱水对蒙脱石有机凝胶脱水能耗的影响[J]. 矿产综合利用, 2024(2): 105-109.

[3]马保民, 邴欣, 马良友, 等. 不明来源工业固废鉴别及溯源技术研究[J]. 中国标准化, 2024(11): 202-207.

[4]查燕青, 潘生林, 袁敏, 等. 钴湿法冶炼中间品的表征及属性鉴别[J]. 冶金分析, 2024, 44(1): 66-71.

[5]高耀, 周梦婷, 徐亚, 等. 我国固体废物风险防控标准体系发展概况与展望[J]. 环境科学研究, 2024 , 37(11): 2569-2578.

[6]蒋一昕, 袁敏, 朱海欧, 等. 进口再生橡胶的固体废物属性鉴别方法探讨[J]. 中国口岸科学技术, 2024(4): 34-40.

[7]钟坚海, 唐梦奇, 董清木, 等. 主要含铜物料表征及固废属性鉴别技术研究进展[J]. 中国口岸科学技术, 2022(12): 41-46.

[8]唐梦奇, 冯均利, 陈璐, 等. 典型固体废物和非固体废物混合物属性的鉴别[J]. 中国口岸科学技术, 2020(8): 4-11.

[9]李烃, 沈维, 易志伟, 等. 基于X射线衍射指纹图谱技术的进口铁矿固废属性快速鉴别探究[J]. 冶金分析, 2024 , 44(10): 38-44.

[10]姚毅荣, 侯英涛, 马辉, 等. 再生塑料固体废物属性鉴别有关问题的分析[J] .中国口岸科学技术, 2024, 6(7): 42-45.

[11]张彰, 蒋一昕, 袁敏, 等. 进口粉末涂料固体废物属性鉴别的研究[J]. 工业安全与环保, 2023(3): 92-94.