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矽藻土

Diatomite

沉積岩下的一個物種

矽藻土（Diatomaceous earth）是一種生物化學沉積岩；由矽藻的細胞壁沉積而成；淡黃色或淺灰色，質地軟而輕，可輕易的磨成粉末；密度低、多孔隙、有粗糙感，有極強的吸水性。烘箱乾燥的矽藻土的典型的化學組成為80〜90％的二氧化矽、2〜4％的氧化鋁（歸因大多以粘土礦物）和0.5～2％的鐵氧化物。矽藻土是熱、聲和電的不良導體，因此可作輕質、絕緣、隔音材料；又用作游泳池的過濾物質、打磨物質、液體的吸附物、阿爾弗雷德·諾貝爾所發明硝化甘油炸藥中硝化甘油的吸附物、殺蟲物質等等。矽藻土也可當作絕緣物質。

關於矽藻土的一般資訊

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矽藻土的物理特性

顏色

灰色，白色，黃色

條痕

白色

口袋裡的AI岩石專家

矽藻土的化學特性

二氧化矽 (SiO2) 含量

80–90％

矽藻土的健康風險

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矽藻土有什麼危害？

吸入結晶二氧化矽對肺有害，導致矽肺病。非晶態二氧化矽被認為毒性低，但長期吸入會導致肺部改變。矽藻土主要是無定形二氧化矽，但含有一些結晶二氧化矽，尤其是鹽水形式。在對工人的一項研究中，暴露於天然DE超過5年的工人沒有明顯的肺部變化，而暴露於煅燒形式的工人中有40％發生了塵肺病。無定形二氧化矽，幾乎不包含或不包含結晶二氧化矽。美國的職業安全與健康管理局（OSHA）對DE的結晶二氧化矽含量進行了規定，美國國家職業安全與健康研究所（National職業安全與健康研究所）的指導原則規定了產品中允許的最大含量（1％）和產品中允許的最大含量。工人呼吸區域附近的空氣，建議在8小時的工作時間內將暴露極限控制在6 mg / m2。 OSHA已將矽藻土的允許暴露極限設定為20 mppcf（80 mg / m /％SiO2）。矽藻土的含量為3000 mg / m 3時，立即威脅生命和健康。在1930年代，人們發現，在方石英DE行業的工人中，長期暴露於數十年高水平的空氣中結晶二氧化矽的工人，其患矽肺病的風險增加。今天，當二氧化矽的濃度超過允許水平時，要求工人採取呼吸保護措施。為池式過濾器生產的矽藻土經過高溫（煅燒）和助熔劑（蘇打灰）處理，使原來無害的無定形二氧化矽呈現其晶體形式。

矽藻土的特徵

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矽藻土的岩石類型

三方石是在利比亞的黎波里發現的變種。班恩粘土是北愛爾蘭下班恩河谷中發現的一種。莫勒（Mo-clay）是在丹麥西北部發現的品種，尤其是在Fur和Mors島上。淡水食品級矽藻土是美國農業中用於穀物存儲，飼料補充和殺蟲劑的類型。它未經煅燒而生產，具有非常細的粒徑，並且晶體矽含量非常低（60％）。

矽藻土的形成

Diatomite是由湖泊或海洋沉積物中死矽藻（微觀單細胞藻類）的無定形二氧化矽（蛋白石，SiO2·nH2O）殘留物的堆積形成的。化石殘骸由一對對稱的殼或殼組成。人們發現海洋矽藻土與各種各樣的其他岩石類型有關，但是湖相矽藻土幾乎總是與火山岩有關。矽藻矽質cher石由矽藻土組成，矽藻土已用矽酸鹽膠結。矽藻能夠從在無定形二氧化矽中飽和度不到1％的水中提取二氧化矽。由於有機基質包圍著它們，所以它們的外殼仍然無法溶解。粘土礦物也可能會沉澱在貝殼殼上，並保護它們免於溶解在海水中。當矽藻死亡時，剝去了矽藻殼的有機層，並使其暴露在海水中。結果，只有1％到10％的殼殼存活足夠長的時間才能被掩埋在沉積物中，並且其中一些溶解在沉積物中。沉積記錄中僅保留了由矽藻產生的二氧化矽的原始估計量的0.05％至0.15％。

矽藻土的成份

矽藻土的每種沉積物都是不同的，純矽藻土與其他天然粘土和礦物質的混合物也各不相同。每個沉積物中的矽藻都包含不同量的二氧化矽，具體取決於沉積物的年齡。沉積物中矽藻的種類也可能不同。矽藻的種類取決於沉積物的年齡和古環境。反過來，矽藻的形狀由其種類決定。整個不列顛哥倫比亞省的許多沉積物，例如紅湖地球，都來自中新世時代，其中含有一種稱為Melosira granulata的矽藻。這些矽藻大約有12到1300萬年的歷史，並且呈小球形。較之較早的沉積物，含有該時代矽藻的沉積物可提供更多的好處。例如，始新世時期（約40至5000萬年前）的矽藻吸收液體的能力不那麼有效，因為較舊的矽藻會重結晶，其小孔被二氧化矽填充。

矽藻土的文化意義

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矽藻土的用途

炸藥1866年，阿爾弗雷德·諾貝爾（Alfred Nobel）發現，如果將硝酸甘油吸收到矽藻土中，它可以變得更加穩定。這比原始形式的硝酸甘油安全得多。 1867年，他將此混合物作為炸藥申請了專利。該混合物也稱為古爾炸藥。
過濾策勒工程師威廉·伯克菲爾德（Wilhelm Berkefeld）認識到矽藻土具有過濾能力，他開發了用矽藻土發射的管狀過濾器（稱為濾燭）。在1892年漢堡霍亂流行期間，成功地使用了這些Berkefeld過濾器。一種形式的矽藻土被用作過濾介質，特別是用於游泳池。它具有很高的孔隙度，因為它是由微觀上小的空心顆粒組成。矽藻土（有時被稱為商標名，例如Celite）在化學上用作助濾劑，以過濾非常細的顆粒，否則這些顆粒會通過或阻塞濾紙。它也用於過濾水，特別是在飲用水處理過程中以及魚缸中，以及其他液體（如啤酒和葡萄酒）中。它還可以過濾糖漿，糖和蜂蜜，而不會去除或改變其顏色，味道或營養特性。
磨料矽藻土最古老的用途是作為一種非常溫和的磨料，為此，它已被用於牙膏，金屬拋光劑以及某些面部磨砂膏中。
害蟲防治矽藻土由於具有磨蝕性和物理吸附性，因此具有殺蟲劑的價值。細粉從許多昆蟲的外骨骼的蠟質外層吸收脂質；該層用作阻止昆蟲體內水蒸氣損失的屏障。損壞該層會增加水分從其體內的蒸發，使它們脫水，這通常是致命的。根據菲克擴散定律，節肢動物由於水壓不足而死亡。這也可以對抗腹足動物，通常用於園藝中以消滅。但是，由於團塊棲息在潮濕的環境中，因此功效非常低。有時將矽藻土與引誘劑或其他添加劑混合以提高其效力。對於脂質的吸附，尚未證明沉積物中所含矽藻的形狀會影響矽藻的功能。但是，當使用特定形狀的矽藻時，某些應用（例如用於和蝸牛的應用）效果最佳，這表明脂質吸附並不是全部內容。例如，在和蝸牛大的情況下，多刺的矽藻最能刺破軟體動物的上皮。矽藻殼在某種程度上可以對絕大多數蛻皮脫落的蛻皮動物（例如節肢動物或線蟲）起作用。它也可能對滋養滋養體有其他影響，例如軟體動物或無節肢動物。已經對醫用級矽藻土作為牛的驅蟲劑的功效進行了研究。在兩項研究中，用矽藻土治療的組的治療效果均沒有對照組好。它通常代替硼酸，可用於幫助控制並可能消除臭蟲，房屋塵蟎，蟑螂，螞蟻和跳蚤侵擾。矽藻土被廣泛用於穀物儲存中的昆蟲控制。為了有效地用作殺蟲劑，矽藻土必須未經煅燒（即在施用前不得進行熱處理），並且平均粒徑應低於12μm（即食品級–見下文）。儘管被認為是相對低風險的，但根據《聯邦殺蟲，殺菌和滅鼠法》，含矽藻土的農藥在美國並不受豁免，必須在環境保護局進行註冊。
散熱性散熱性使其可以用作某些防火保險箱中的阻隔材料。它也用於與低溫劑一起使用的真空粉末絕緣中。矽藻土粉末被插入真空空間以幫助真空絕緣的有效性。它在古典AGA炊具中用作隔熱層。
催化劑載體矽藻土還可以用作催化劑的載體，通常用於最大化催化劑的表面積和活性。例如，可以將鎳負載在該材料上（組合稱為Ni–Kieselguhr），以提高其作為加氫催化劑的活性。
農業天然淡水矽藻土在農業中用作抗結塊劑和殺蟲劑，用於穀物儲存。它已獲得美國食品和藥物管理局（FDA）的批准，可作為防止結塊的飼料添加劑。一些人認為它可以用作天然驅蟲藥（驅蟲劑），儘管研究還沒有表明它是有效的。一些農民將其添加到他們的畜禽飼料中，以防止飼料結塊。 “食品級矽藻土”在農業飼料供應商店中廣泛使用。淡水矽藻土可用作水培花園的生長介質。它也用作盆栽植物的生長介質，特別是盆景土壤。盆景愛好者將其用作土壤添加劑，或在100％的矽藻土中盆景樹。在蔬菜園藝中，它有時被用作土壤改良劑，因為它像珍珠岩，ver石和膨脹粘土一樣，可以保留水分和養分，同時又能快速自由地排乾水分，從而使生長介質中的氧氣循環更多。
牲畜營養實驗中的標記物天然乾燥的，未經煅燒的矽藻土經常被用作牲畜營養研究中的酸不溶性灰分（AIA）的來源，而後者是不可消化的標記物。通過測量試驗飲食和從迴腸末端（小腸的最後三分之一）採樣的糞便或消化物中相對於營養成分的AIA含量，可以使用以下公式計算消化的營養成分的百分比：其中：天然淡水矽藻土為許多研究人員更喜歡鉻氧化物，而鉻氧化物已被廣泛用於同一目的，後者是已知的致癌物，因此對研究人員有潛在危害。
建築釀造過程中消耗的矽藻土可以添加到陶瓷物料中，以生產具有更高開孔率的紅磚。矽藻土被認為是非常傑出的無機非金屬材料，可用於生產各種陶瓷，包括在低溫水熱技術下生產多孔陶瓷。