不同温度、羧酸溶液中长石溶解模拟实验

报道了在100℃、140℃下微斜长石在不同羧酸溶液中的溶解实验数据。通过实验表明1)反应温度增高,可增强溶液中阳离子的活性和迁移性,加快长石溶解的反应速率,促进长石的溶解。2)在强酸性条件下,pH值的变化可影响长石的溶解。但在中等酸性条件下,pH值对长石的溶解影响很小。3)羧酸(乙二酸)可不同程度地促进长石溶解,可通过形成乙二酸络合物的形式,增加离子在溶液中的溶解度。但乙酸络合物的作用不明显。长石溶蚀导致岩石孔隙度变大,并且改善孔喉性质。同时,由于乙二酸络合物的存在,增加了Si在溶液中的溶解度,阻止了石英加大和其它成因SiO₂的生成,有利于次生孔隙和原生孔隙的保存。4)长石溶解使溶液中Al的浓度较高,但由于铝-羧酸络合物的亲油性比亲水性强,故有一部分Al被分配到油相中,这也是目前大多数油田水中Al浓度偏低的主要原因。     

纤维矿物粉尘在Gamble溶液中的溶解行为

本文用人工配制的Ｇａｍｂｌｅ溶液和三个酸度系列,研究了６对粉尘在模拟人体环境下９６ｄ的溶液特征和生物持久性。结果表明：不同粉尘中铁元素的溶解速率多数出现两个峰值区,三八面体结构型粉尘中铁与镁元素溶解同步。高镁矿物粉尘溶解速率在第一阶段多出现峰值;沸石、硅灰石的钙溶解速率比较稳定,硅灰石在低ｐＨ值区表现出前高后低的特点;Ｓｉ在Ｇａｍｂｌｅ溶液中的溶解峰点在ｐＨ５体系中出现在４８ｄ以前,在ｐＨ７体系中     

砂岩储层中有机酸对主要矿物的溶蚀作用及机理研究综述

砂岩储层中有机酸对矿物的溶解和沉淀在很大程度上影响着次生孔隙的发育。研究发现，有机酸之所以能提高石英的溶蚀速率和长石的溶解度，主要是由于在矿物的表面及溶液中形成络合物，有效地降低了矿物表面反应的活化能及溶液中硅、铝离子浓度的结果。有机酸与粘土矿物的吸附或催化反应可抑制长石等其他矿物的溶解。有机酸与CO2一起共同控制着体系中碳酸盐的溶解或沉淀。     

长石溶解模拟实验研究综述

在综合分析前人研究成果基础上,对长石溶解模拟实验研究进行了综述.研究表明,长石溶解与其成分、结构、反应的温压条件以及流体性质等有关.在相同的温压条件下,3种长石的稳定性依次为:钾长石>钠长石>钙长石,且温度升高可加强长石的溶解能力,促进长石的溶解,而压力的变化对长石的溶解影响不大.长石的溶解速率在酸性区域随pH值增大而减小、在中性区域溶解速率低且受影响小、在碱性区域随pH值增大而增大.有机酸通过提供H+、络合金属元素来提高长石的溶解度.长石的溶蚀速率与颗粒的总表面积大小以及颗粒表面粗糙度有关,总表面积越大,表面越粗糙,则反应速率越快,而且溶液的矿化度越低越有利于长石的溶解.长石的溶解过程由表面反应和扩散反应所控制,描述长石溶蚀机理的模型主要包括:表面反应模型和淋滤层扩散模型.     

论矿物溶解速率与温度的关系

硅酸盐和氧化物矿物的溶解速率，在远未达到平衡的条件下，其实验活化能随ｐＨ值的变化达几十个ｋｊ／ｍｏｌ。在远比零净质子电荷点更酸性或更碱性的ｐＨ条件下，实测的Ｅｅｘｐ值从大于５０ｋｊ／ｍｏｌ变化到在ＰＺＮＰＣ附近但未必在ＰＺＮＰＣ点的很小的值。我们通过经验的溶解速率定律与产生正表面电荷的质子吸附的条件平衡常数相结合的方法，解释了这种矿物溶解速率随ｐＨ值发生的变化。利用条件平衡常数中的静电势项，对矿物     

低温碱性溶液中微纹长石溶解性质研究

对微纹长石在碱性溶液中的溶解过程及表面特征变化规律进行实验研究，温度为60℃，实验溶液分别为NaOH(pH≈8)、Na2CO3，[ρ(Na^ )=26μg／mL]和NaCl溶液，利用X射线光电子能谱(XPS)和ICP-MS测定实验前后微纹长石的表面特征及实验溶液成分变化，结果表明，随着pH值升高，微纹长石的溶解性增强；微纹长石的溶解不是被单一反应模式所控制，而是在表面控制(surface-conrtolled)、扩散控制(diffusion-controlled)和次生物相形成三种过程交替进行的结果。碱性溶液中长石表面反应分三个步骤：H^ 与长石表面碱性阳离子交换反应；OH^-联合已进入长石架状结构内部空隙，具较大结合能的Al-O键逐步破裂，并生成铝的水解产物而溶出；表面形成富Si的络合物。     

长石砂岩中长石溶解作用发育机理及其影响因素分析

松辽盆地和辽河盆地的砂岩储层中长石含量很高，次生孔隙主要是由长石颗粒溶解后形成的。本文运用扫描电镜、Ｘ衍射、氧碳稳定同位素等分析方法，对研究区砂岩储层中长石溶解作用发育状况以及溶解物质的迁移与沉淀的影响因素进行了分析，阐明了泥质岩在成岩过程中由于粘土矿物和有机质演化所释放出来的富含有机酸溶液对砂岩中长石溶解作用的发育产生着重要影响。     

金,铀,硅溶解性状的实验研究

在ＰＨ２Ｏ为１５０ＭＰａ，ｐＨ为１０的Ｎａ２ＣＯ３溶液中混合花岗岩的金、铀、硅溶解实验表明，温度３５０—４００℃时有利于金的溶解，２００—３００℃时有利于铀溶解，而硅的溶解随温度的增加呈线性增长。在ＰＨ２Ｏ为１５０ＭＰａ，３５０℃状态下，铀、硅的溶解随Ｎａ２ＣＯ３浓度的增加而增加。当用ＨＣｌ调节Ｎａ２ＣＯ３溶液的ｐＨ值时，金偏向溶于碱性介质，铀偏向溶于酸性介质。在ＰＨ２Ｏ为１５０ＭＰ。，３５０℃不同的碱性溶液中，金与硫化物、氯化物，铀与碳酸盐或碳酸盐－硫化物关系密切，表现金的亲硫性和铀的亲氧性。“焙烧”实验表明，构造、岩浆活动等热事件对金、铀、硅溶解起促进作用。     

真菌-玄武岩相互作用过程中真菌属种差异对元素释放行为的影响

真菌在矿物、岩石风化和元素溶解过程中发挥着重要作用。土壤中分布和生长着多种真菌,这些不同真菌在矿物和岩石风化,以及元素溶解过程中发挥的作用可能存在显著差异。为限定此差异,本研究从玄武岩风化土壤中分离获取了4种真菌(Aspergillus pesudofelis、Aspergillus viridinutans、Aspergillus undagawae和Aspergillus clavatus),设计批式溶解实验,探究了实验室条件下(28℃、30天内)4种真菌对玄武岩的风化作用,主要通过分析元素(包括Mg、Al、Si、Ca、Ti、Mn、Fe、Ni和Sr)的溶解速率和机制揭示不同属种真菌造成的玄武岩风化差异,并选取其中两种典型真菌所在的体系进行分析。实验结果显示不同属种真菌对玄武岩的风化和元素溶解的作用确实存在显著差异:1)与无机对照组相比,真菌A.pseudofelis的生长使得溶液pH值发生显著变化,元素的线性释放速率(Ril)显著升高;2)不同种真菌对体系pH值和Ril的影响差别巨大,且并非所有真菌均能加快玄武岩风化,如经过30天反应,含真菌A.pseudofelis体系溶液pH值上升了2.1,元素Mg的线性释放速率是无机对照组的22.5倍;而含真菌A.viridinutans体系溶液pH值仅上升了0.1,Mg的线性释放速率与无机对照组近似相等;3)Mg、Al、Ca、Ti元素的线性释放速率Ril最大值均出现在溶液最低pH值条件下,表明这4种元素的释放行为很大程度上受控于质子交换作用,而Fe和Ni的释放则由真菌代谢的草酸主导。由此可知,不同种真菌对有机酸代谢水平的差异影响了玄武岩中元素的释放行为。这也可能表明,在岩石早期风化过程中,具有较强有机酸(如草酸)代谢能力的真菌在Fe和Mg等生命必需元素的释放过程中起着重要作用。     

矿物溶解的表面化学动力学机理

本文应用表面化学理论分析了矿物在水溶液中的溶解反应动力学机理。表面化学的催化作用使矿物溶解反应的活化能显著降低。矿物溶解速率受表面吸附、表面交换反应和解吸反应等表面化学过程的控制并与溶液的pH值有关，正比于溶液αH＋值的nθ次幂。受表面吸附控制时，nθ＝1，溶解速率随pH增大而减小；受表面交换反应控制时，nθ＝0，溶解速率与pH无关；受解吸反应控制时，酸性条件下nθ为0～1内的正小数，碱性条件下nθ为-1～0之内的负小数。大多数矿物的溶解作用在酸性条件下受表面吸附和／或表面交换反应控制，在碱性条件下受解吸反应的控制。     

低温条件下长石溶解模拟实验研究

为了研究有机酸和无机酸对长石的溶解能力以及不同有机酸对长石溶解能力的差异,笔者等在80℃条件下,在不同pH值（4、6和8）的分别含有盐酸、乙酸和草酸的溶液中,对碱性长石和斜长石进行了溶解模拟实验研究。实验结果表明：酸性(pH=4)和弱酸性(pH=6)条件下,乙酸对两种长石的溶解能力大于草酸,碱性条件(pH=8)下草酸的溶解能力最大,无论在酸性或碱性条件下,有机酸对长石的溶解能力均高于无机酸,酸性(pH=4)条件下,斜长石与碱性长石溶解量差别不大,在弱酸性(pH=6)和碱性(pH=8) 条件下,斜长石的溶解量高于碱性长石。     

含金黄铁矿氧过程中金溶解机理的探讨——与王恩德,关广岳先生商榷

含金黄铁矿在细菌氧化，化学氧化过程中，除生成高铁的硫酸盐和硫酸外，还生成了亚铁的硫酸盐及硫的低价氧化物，体系的电位较低，距溶解自然金呈Ａｕ（ＳＯ４）２所需电位甚远，实验表明，金不溶于硫酸铁溶液中，当氧化程度加深，介质ｐＨ〉４黄铁矿氧化产生的硫代硫酸根可稳定存在时，自然金呈稳定的硫代硫酸盐配合物溶解。     

有机酸对长石溶解度影响的热力学研究

为明确认识有机酸（草酸、醋酸）对长石溶解度及储层次生孔隙发育的影响，本文利用热力学方法，计算了不同温度、酸度下钾长石在含有醋酸根0.05mol/L、草酸0.0055mol/L的溶液中的溶解度及草酸和醋酸对溶液酸度的影响，计算的结果表明醒酸根与铝的络合作用只发生在偏酸性的溶液体系中，并且随温度升高要求酸度增加，实际的络合能力降低，醋酸根的络合作用对长石溶解度的增加作用极及有限，最高时不足一倍；但醋酸能有效地缓冲溶液酸度，从而提高长石溶解度。草酸根与铝的络合作用发生在弱碱性至酸性条件下，温度升高，络合能力增加，络合效应对长石溶解度，草酸根上铝的络合作用发生在弱碱性至酸性条件下，温度升高，络合能力增加，络合效应对长石溶出量的增加最多可达2个数量级以上，草酸的浓度太低无法通过缓冲溶液在较高的酸度下来促进长石的溶解，草酸和醒酸能否促进储层次生孔隙的发育取决于盆地流体的酸度及组成流体的缓冲体系。     

CO2流体对岩屑长石砂岩改造作用的实验

通过密闭容器中CO2-H2O-砂岩体系相互作用实验,研究了不同温度和压力下CO2流体对岩屑长石砂岩成分的改造。反应后溶液中总矿化度的变化、样品质量的损失及扫描电镜(SEM)的观察结果表明:长石、方解石和石英的溶蚀强度随温度的升高而增大,CO2流体对岩屑长石砂岩的溶蚀作用与温度正相关;同时通过扫描电镜观察发现,200℃和300℃时样品表面均有一种未知的铝硅酸盐矿物生成,并通过反应液的pH值及各种离子浓度的变化解释了CO2流体-砂岩相互作用过程中矿物溶解、沉淀的机制。     

化学溶液侵蚀下灰岩的力学及化学溶解特性研究

针对龙门石窟灰岩水溶液侵蚀破坏现象,考虑石窟区的泉水、石窟渗水和雨水的化学成分,配置不同的化学溶液,研究不同化学溶液作用下龙门石窟灰岩的力学损伤特性及化学溶解行为。通过不同化学溶液侵蚀不同时间下灰岩的力学试验及分析,获得不同化学溶液侵蚀下龙门石窟灰岩强度损伤特性,建立化学溶液作用下灰岩单轴抗压强度随时间的侵蚀损伤方程。通过不同化学溶液侵蚀不同时间下灰岩溶解动力学试验及分析,研究灰岩在不同化学溶液中的溶解特性,建立化学溶液作用下灰岩侵蚀溶解动力学方程。试验分析研究表明,由于水化学溶液的溶解作用,化学溶液侵蚀下灰岩强度均有所下降。盐效应、同离子效应对灰岩溶解速率和强度的影响较大。盐效应提高灰岩溶解速率,同离子效应降低灰岩溶解速率。盐的种类和浓度均相同时,酸性越强,溶解速率越大;盐的种类和pH值相同时,盐浓度升高,灰岩溶解速率增大。研究结果将为石质文物及岩石工程的长期保护提供重要的理论基础,具有广泛的实际工程应用价值和应用前景。     

地球化学模式程序的原理,分类与功能

地球化学模式是用化学反应式和数学公式来描述地球化学作用的一种概念化的模式，在这种概念化的模式基础上利用数学方法和计算机语言编制的软件便是地球化学模式程序。按照原理和复杂程度可把地球化学模式程序分为３大类，即质量平衡程序、物质转化程序和溶质迁移程序。地球化学模式程序的主要功能包括计算元素在水溶液中的存在形式，预测各类地球化学反应进行的方向，物质的溶解与沉淀，溶液的Ｅｈ、ｐＨ值，计算地球化学作用的反应速度和反应途径等。     

微生物-矿物接触模式影响矿物溶解机制的实验研究——以多粘芽孢杆菌参与下的微纹长石溶解为例

微生物可通过直接和间接作用方式影响硅酸盐矿物的溶解。在细菌生长的不同阶段,这两种方式的贡献有所差异。利用微孔滤膜进行了一系列实验,研究了多粘芽孢杆菌对微纹长石溶解的影响。结果表明,在细菌生长的0~96h内,细菌及代谢产物能通过直接和间接作用共同促进微纹长石的溶解,但微纹长石中各元素的溶出在方式上有一定的差别,K和Si的溶出主要受间接作用的影响,而Al的溶出主要受直接作用的影响。在稳定期和衰亡期,细菌及代谢物均对K,Al,Si三种元素的溶出起较强的促进作用。在长石溶解的过程中,细菌的生长消耗、细菌表面络合作用、代谢物络合作用等均是影响离子浓度变化的重要因素,三种作用的协同效应,使得实验溶液中离子浓度随细菌生长表现出不规则变化的特点。     

方解石和钾长石在模拟蚯蚓肠液中的初始溶解动力学机理及意义

蚯蚓肠道内小分子有机酸与摄入的土壤矿物相互作用,加速矿物溶解。摄入的土壤在蚯蚓肠道内平均停留时间约为12 h,不足以使土壤矿物产生显著的溶解特征,因此这一过程难以在蚯蚓体内进行评估。本研究通过体外实验控制pH值和有机酸浓度,模拟蚯蚓肠道中有机酸对土壤中常见矿物的溶解反应,探讨了方解石和钾长石在蚯蚓肠道环境中的初始溶解动力学。研究发现,矿物在混合有机酸中的溶解速率比在纯水中高一个数量级,说明有机配体和质子促进了矿物溶解。溶解速率及粒度分析表明,方解石(CaCO₃)溶解速率不受溶解过程中粒度变化的影响,而钾长石(KAlSi₃O₈)粒度在溶解期间未出现显著变化。在此基础上,采用初始速率法模拟了钾长石的初始溶解动力学,计算得出的溶解速率表明钾长石在溶解初期主要为表面K~+的释放。使用缩核模型(shrink core model)和Hixson-Crowell模型对方解石溶解过程进行动力学解析,发现方解石的溶解主要受溶液中反应物内扩散的速率影响。这定量描述了两种矿物在有机酸溶液和纯水中的溶解差异。现有研究表明,有机配体和质子协同促...     

不同碳源对砷污染沉积物中砷的微生物降解的影响

在试验室通过使用多种碳源（包括醋酸盐、乳酸盐和葡萄糖），对采于朝鲜废弃金银矿地区的受砷污染的沉积物样品（339毫克／千克）中固有细菌生物激化后，就沉积物样品中固有细菌对砷物种形成和活动性的影响，进行了研究。通过连续提取分析来确定砷的形式，结果表明，沉积物中40％和47％的砷分别以铁伴生物和残留组分的形式存在。通过使用醋酸盐和乳酸盐对沉积物样品进行培育22天后，固有细菌增加了沉积物样品中铁伴生物和残留组分中溶解砷的总量。当与消过毒的沉积物样品（总溶解砷浓度低于50％）对比时发现，生物悬浮液中超过99％的溶解砷以砷（V）的形式存在，这表明，固有细菌将部分溶解的砷（III）转换成了砷（V）。在实际环境中，依据pH值的不同，微生物引起的水成砷（V）既可以通过吸附而固定不动，也可以在向地下缺氧区迁移后被还原成（III）。     

基于除镉作用机理探讨的碳羟磷灰石溶解特性研究

碳羟磷灰石（CHap）在含镉溶液和空白溶液中溶解特性的对比实验结果表明：介质pH值是影响CHap溶解的重要因素,强酸务件下,溶解度最大;溶钙量和溶磷量的摩尔比均不是1、67;溶解初期阶段反应速度快,动力学过程复杂,后期阶段符合一级反应动力学特征,说明CHap溶解机理符合氢催化模型、非化学计量比溶解模型、多核模型,在含镉溶液中溶解时,还包括离子交换模型,即溶液中的镉离子与CHap中的钙离子发生交换作用。从溶解特性的角度推测：CHap除镉过程中存在有离子交换作用机理。