黄铁矿净化水中低浓度磷

以产自安徽铜陵新桥矿的黄铁矿为典型样品,研究黄铁矿对磷的吸附作用。静态实验考察黄铁矿粒度、固液比、pH值、离子强度、温度、吸附时间等因素对黄铁矿去除磷效果的影响,XPS和FE-SEM研究吸附磷后黄铁矿颗粒表面形貌和成分特征。结果表明：黄铁矿粒径越小（50～180目）,去除磷效率越高（9.3%～90.7%）;提高固液比（0.2～2 g/L）,磷的去除率增加（6.5%～97.1%）;在pH值3～9.65范围内黄铁矿对磷都有很好的去除效率（95%以上）;NO3-对磷的去除效果表现为微弱的促进作用,Cl-有微弱的抑制作用,溶液中SO42-、HCO3-对黄铁矿吸附磷表现出较强的抑制作用。温度对黄铁矿吸附效率基本没有影响。黄铁矿对磷吸附动态实验表明除磷效率在16 h后接近最大值。除磷作用机理是黄铁矿表面缓慢氧化产生的三价铁对磷的化学吸附。成果表明黄铁矿用于净化污水中低浓度磷具有很大的潜力。     

pH值对羟基磷灰石除镉行为的影响

介质的pH值是影响羟基磷灰石(Hap)除镉行为最为复杂的因素之一,它决定了水溶液中Cd2+的赋存状态及Hap的溶解特性与表面性质等,而这些因素与Hap的除镉行为密切相关。实验研究表明,强酸(pH<3)条件下Cd2+的去除率随pH值的升高增加较快,但当pH≥3时这种增加变缓。在广泛的pH值范围内,Hap在含镉溶液和空白溶液中均表现为质子催化和非化学计量比的溶解机理。根据络合平衡计算,Cd2+在不同pH值时具有不同的型体及分布系数。Hap在空白溶液中的表面电动电势ζ为负值,且随pH值的增加其电负性增大。由此可知Hap除镉行为的作用机理是表面络合与表面电位吸附,而不存在溶解 沉淀作用。     

金在黄铁矿表面沉淀机理的实验研究

为了研究金在黄铁矿表面沉淀的机理,于室温、常压,在氯化物溶液中进行了黄铁矿粉末吸附金的实验。在不同pH的溶液中,黄铁矿均可吸附金,而且pH值明显地影响吸附速率。扫描电镜观察表明,反应后黄铁矿粒表面有金晶体形成。XPS研究得知,黄铁矿光片与含金氯化物溶液反应后表面有A⁰存在;硫在反应初期为S⁰、S₂O₃^2-,随后转变为SO₄^2-,而铁成为Fe³⁺.黄铁矿中的Fe²⁺和S₂^2-是溶液中金的还原剂。金在黄铁矿表面沉淀可能涉及吸附、还原和晶体生长等过程。     

粤北大宝山多金属矿酸性矿山废水中氧化亚铁硫杆菌对黄铁矿的生物氧化作用研究

利用从大宝山尾矿库酸性矿山废水培养得到的氧化亚铁硫杆菌(A.f.菌)和废矿石中的黄铁矿进行不同pH值条件下加菌和不加菌氧化实验。通过测定实验过程溶液的阳离子、硫酸根离子含量和pH值,并通过实验固体产物的XRD分析和反应前后黄铁矿表面的扫描电镜(SEM)对比分析,探讨了大宝山酸性矿山废水中的A.f.菌在不同pH值条件下对黄铁矿的氧化作用。认为:大宝山黄铁矿氧化过程中除了产生Fe离子之外,还产生了Cd、As等毒性离子,黄铁矿在pH值为2.00的环境下比pH值为3.00的环境下更容易被氧化;A.f.菌对黄铁矿的氧化有明显的促进作用,在实验条件的30d内使黄铁矿的表观氧化速率提高2～3倍;黄铁矿的生物氧化作用应该包括非接触的间接氧化作用和接触氧化作用。     

邻二氮菲分光光度法测定碳酸盐相中微量亚铁

建立了在超声波作用下，HAc—NaAc缓冲溶液和邻二氮菲选择性溶解分光光度法直接测定碳酸盐相中微量亚铁的方法。结果表明，在适宜条件下，含2g／L邻二氮菲的HAc—NaAc缓冲溶液（pH3）可选择性溶解并络合碳酸盐相中的Fe（Ⅱ），通过加入EDTA溶液有效地抑制了Fe（Ⅲ）的光还原作用。常见含铁矿物如赤铁矿、磁铁矿及硅酸盐等均对碳酸盐中Fe（Ⅱ）的测定无干扰。样品经30％的H2O2浸泡、过滤、晾干预处理，能有效地消除黄铁矿和有机物的干扰。方法用于石灰岩国家一级标准物质的测定，结果与标准值相符。     

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。     

方解石表面Cd2+与Pb2+类质同象的AFM研究

 借助原位液槽原子力显微镜（in situ AFM）的观察,通过Cd2+,Pb2+替代方解石最外层晶格Ca2+生长模式的实验研究, 探讨了Cd2+与Pb2+作用下方解石表面溶解与结晶行为。在液体反应槽中,分别将含不饱和Cd2+与Pb2+溶液流经方解石{101 _ 4}解理面,结果发现:（1）Cd2+的存在不影响方解石沿<4_41> 晶向台阶的溶解,而Pb2+的存在则强烈阻碍了方解石沿<441>+晶向台阶的溶解;（2）停止输入溶液含Cd2+,Pb2+溶液后,随着方解石表面与溶液达到平衡,溶解过程逐渐转变为结晶过程。结果显示在Cd2+存在时,单分子生长层具有方解石原有的定向性,而在Pb2+存在时的生长则不具任何定向性。尽管有此差异, 但（Ca,Cd）CO3 和（Ca,Pb）CO3 固溶体都受控于单分子层外延生长这一结晶机理。 　　含Cd2+和Pb2+溶液对方解石溶解动力学的作用与选择性吸附的阳离子半径大小、吸附复合体的几何形状及其结晶学取 向有关。Cd2+离子倾向于优先进入更狭小的<4_41>- 晶向的微台阶上,而Pb2+则倾向于形成扭曲的八面体络合物吸附在更开 阔的<4_41>+ 晶向台阶上。因此,Pb2+存在下方解石表面生长方向无序可认为是白铅矿和方解石结构差异的原因。     

磁铁矿协同增强磁黄铁矿去除水体中六价铬

利用天然磁铁矿辅助合成磁黄铁矿去除水体中的Cr(Ⅵ).实验结果表明,磁铁矿对合成的磁黄铁矿去除水体中Cr(Ⅵ)过程存在协同增强作用.同时利用X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)对反应前后样品进行分析,发现水体中的Cr(Ⅵ)被有效的还原为Cr(Ⅲ),并以Cr(OH)3及Cr2O3的形式沉淀.设计正交试验探究了磁铁矿粒度、投加量以及废水pH值对除铬过程中2种矿物间协同作用的影响,发现3种因素的影响作用大小顺序为pH值＞磁铁矿粒度＞磁铁矿用量.磁铁矿协同磁黄铁矿去除Cr(Ⅵ)的最优条件为pH值= 3,磁铁矿粒度75～150 μm,用量占比40％.讨论得出2种矿物间的协同作用应包括1)磁铁矿对磁黄铁矿在水溶液中团聚现象的抑制作用;2)酸性条件下磁铁矿表面Fe(Ⅲ)对溶液中磁黄铁矿释放H2S的固定作用.     

30℃条件下氧化亚铁硫杆菌作用后黄铁矿的表面特征

为了深入研究氧化亚铁硫杆菌对黄铁矿氧化的影响，本文设计了二组平行实验：一组在H2SO4溶液中加入黄铁矿；另一组在加入黄铁矿的H2SO4溶液接种氧化亚铁硫杆菌。溶液的pH值用浓硫酸调到2．5。利用扫描电子显微镜对新鲜黄铁矿表面及硫酸溶液和含氧化亚铁硫杆菌溶液淋滤过的黄铁矿表面进行了观察。实验结果表明，新鲜黄铁矿表面比较平滑，硫酸溶液淋滤的黄铁矿表面也比较平滑，未见明显的浸蚀坑，而在氧化亚铁硫杆菌作用后的黄铁矿表面上，存在大量各种型式的浸蚀坑。     

金属矿物的反应动力学与地球化学意义

概述了动力学实验的技术方法和金属矿物的反应动力学研究进展。动力学实验使用的三种基本化学反应装置是间歇反应器（ＢＲ）、活塞流反应器（ＰＦＲ）和混合流反应器（ＭＦＲ）,确定速率定律的数学方法包括积分法、微分法和混合法,以微分法中的初始速率法应用最广。目前主要研究了水溶液中黄铁矿氧化、黄铁矿和黄铜矿形成、晶质铀矿和磁铁矿溶解的速率定律和反应机理,发现：（１）酸性溶液中黄铁矿的氧化速率对Ｆｅ３＋和Ｏ２浓度呈分数依赖并受表面反应的控制;（２）低于３００℃时黄铁矿不能从溶液中直接成核,而需初始地通过ＦｅＳ先驱物的硫化生成,ＦｅＳ与Ｈ２Ｓ反应形成黄铁矿的速率方程为二级;（３）磁黄铁矿或黄铁矿与Ｃｕ２＋反应均可形成黄铜矿,前者经历了一系列准稳的Ｃｕ Ｆｅ硫化物的中间物,后者的速率方程为表观一级并受表面反应的控制;（４）酸性ｐＨ时磁铁矿的非线性溶解行为可采用表面反应扩散输运耦合的收缩核模型（ＳＣＭ）来描述。有关动力学实验成果完善和深化了对矿床中黄铁矿、黄铜矿的形成机理和风化壳中磁铁矿的稳定性等方面的认识。将来的实验研究将向更多的金属矿物和高温高压领域发展。     

(斜长石 + 黑云母 + 石英 ) NaCl(NaHCO3) H2O 矿物蚀变与金矿化反应研究 : 450～ 250 ℃和 50 MPa

采用（斜长石＋黑云母＋石英）这三种单矿物组合与1mol/L NaCl或0．5mol/L NaCl 0.5mol/L NaHCO3溶液在450－250℃和50MPa条件下反应7d。实验表明，反应后流体pH值发生了变化，NaCl介质向酸性变化，N aCl NaHCO3介质向中性转化。溶液中K,Ca,Mg,Fe和Au量也随之发生变化。矿物表面发生溶解和离子置换等反应。斜长石表面形成钠长石反应边，黑云母变色，石英重结晶，反应器皿金管中的金被溶解后在金管壁和黑云母表面重结晶，黑云母周边出现红色Fe2O3，在450℃的NaCl介质中，金含量可达1070μg/g，但随温度下降迅速减低，在NaCl NaHCO3介质中，金含量较低，显著，金的活化迁移和富集与Cl,pH,Fe^3 /Fe^2 密切相关，这中金起到示踪作用，显示出金在水／岩反应中的原电池效应。     

氧化亚铁硫杆菌对黄铁矿的氧化作用初探

利用自行分离培养的氧化亚铁硫杆菌(A.f菌)为实验菌株,比较了黄铁矿化学氧化和生物氧化过程中溶液铁离子浓度的变化。研究发现,Fe3 对黄铁矿的氧化速率较低,而在细菌的作用下可以不断将Fe2 氧化成Fe3 使得黄铁矿的氧化速率明显加快,因此生物氧化具有更高的效率。经过44 d的氧化之后,利用扫描电镜对氧化后的黄铁矿表面进行了显微观察,发现Fe3 的化学氧化主要集中在化学键较弱的晶棱部位,而在生物氧化的情况下矿物表面充满了密集的溶蚀坑,溶蚀坑的形状与A.f菌的外形非常相近,且规则排列。这说明A.f菌能够吸附到黄铁矿表面,并且这种吸附具有定向排列的特点。     

Degradation of phenol of high concentration by FeAIOx/MMT catalyzed Fenton reaction

以蒙脱土为载体制备负载型Fe/Al复合氧化物（FeAlOx/MMT）用于催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水。实验结果表明,活性相FeAlOx中Fe/Al摩尔比为0.22时制备所得催化剂对Fenton反应具有最佳活性,且Fe/Al复合氧化物并未嵌入蒙脱土层间。在低温和高pH条件下催化体系存在诱导期,诱导期内FeAlOx/MMT缓释出Fe离子并进而由Fe离子催化溶液中的Fenton反应。通过对非均相催化降解苯酚废水的动力学研究发现,H2O2初始浓度、溶液的pH和反应温度对COD降解效率具有显著影响。调节降解过程中的温度序列和氧化剂引入程序能够缓解高温和高双氧水浓度双重因素耦合导致的HO.自消耗。在优化的降解条件下使用理论用量的H2O2可使得1 g/L的苯酚废水中苯酚降解率达到100%,而COD的降解率则达到97%。     

开放体系下方铅矿和黄铁矿之间原电池反应的实验研究

金属硫化物矿物之间的原电池反应对于酸性矿山排水的形成、硫化物矿床的次生富集作用、地球电化学勘探以及湿法冶金过程等都有很重要的影响。通过改变溶液中氧化剂组分F e3 的浓度、pH值、溶液的流动状况以及溶液的盐度(如N a2SO4的浓度),采用精密的电流计和电位计,对作为阳极的黄铁矿与作为阴极的方铅矿所形成的原电池反应的电流密度和整个原电池的混合电位进行研究,结果表明:溶液中[F e3 ],pH值以及溶液的流动状况对黄铁矿和方铅矿之间原电池反应的影响很大,而溶液的盐度对反应的影响不是很显著。实验还发现,当黄铁矿电极表面存在微小裂纹时,其电极电位可降低至同条件下方铅矿的电极电位以下。这一实验结果在混合电位理论和Bu tler-V o lm er方程中得到了理论上的解释。     

煅烧铝柱撑蒙脱石材料结合态Fe(Ⅱ)对邻硝基苯酚的还原转化研究

通过铝盐与蒙脱石(Na-Mt)反应制备了铝柱撑蒙脱石(Al-Mt),同时采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)对在不同温度(200~600℃)下煅烧获得的铝柱撑蒙脱石产物(At-Mt-X)进行表征。探讨Fe(Ⅱ)与Al-Mt-X所形成的复合系统对邻硝基苯酚(2-NP)的吸附-还原降解行为,包括铝柱撑蒙脱石的煅烧温度、煅烧铝柱撑蒙脱石的表面酸位变化以及溶液pH值等条件对邻硝基苯酚还原转化的影响。结果表明,由于随着煅烧温度的升高,煅烧铝柱撑蒙脱石表面酸性位点会逐渐减少,使得其对Fe(Ⅱ)的还原性能增强;煅烧温度高于500℃时,煅烧改性产物与Fe(Ⅱ)形成的Fe(Ⅱ)/煅烧铝柱撑蒙脱石复合系统显著提高了Fe(Ⅱ)物种的还原活性,因而有效增强对2-NP的还原降解。此外,Fe(Ⅱ)/煅烧铝柱撑蒙脱石复合系统对2-NP的还原降解符合准一级反应动力学方程,表观速率常数(k)随pH值和铝柱撑蒙脱石煅烧温度的升高而增大。作为一种功能性矿物材料,煅烧铝柱撑蒙脱石在缺氧环境下能有效促进吸附态Fe(Ⅱ)物种对污染物的还原降解,煅烧温度与pH值是其中两个重要的制约因素。     

岩溶区典型土壤对Cd2+的吸附特性

文章采用有序批试验,就岩溶区两种典型石灰土（棕色、黑色石灰土）对Cd2+的吸附行为进行研究。试验结果表明:石灰土对重金属Cd2+具有较强的吸附能力（平均吸附率范围89.84~98.84）,黑色石灰土的吸附能力高于棕色石灰土,吸附量随平衡浓度的增加而增大;Langmuir和Freundlich方程均能很好地描述两种石灰土对Cd2+的等温吸附过程,Freundlich方程拟合最优;两种石灰土吸附镉的动力学特征相似,吸附过程可分为快速反应、慢速反应和吸附平衡3个阶段,棕色石灰土对Cd2+吸附动力学的最优模型为Elovich方程和双常数方程（R>0.9）,黑色石灰土仅在Cd2+初始浓度为100 mg/L条件下,Elovich方程、双常数方程和W-M方程的模拟达到较显著水平（R>0.8）;有机质、碳酸钙含量及CEC值是影响石灰土对Cd2+吸附能力的主控因素,铁、铝、硅氧化物含量对Cd2+吸附影响不大;综合热力学、动力学及影响因素分析认为石灰土对Cd2+吸附机理包括土壤颗粒表面官能团的专性吸附及不均匀粒内扩散、静电作用等非专性吸附过程。      

黑云母与氯化物热水溶液相互作用的实验研究

本文在500℃和1×108Pa条件下，利用冷封口高温高压水热系统和焊封金管技术实验研究了黑云母和Na－Ca－氯化物溶液的相互作用，着重考察反应不同时间的黑云母表面和溶液化学的变化。黑云母中的K、Fe和Si不同程度地进入溶液相，而溶液中原有的Na和Ca含量降低；SEM／EDAX和EMAX研究表明，反应后的黑云母边缘部分明显失去K和Fe，应得到相当数量的H2O和一些Ca。黑云母中Fe活化的控制反应可能是H+交代作用。     

铜陵矿集区层状硫化物矿床成因

新桥硫铁矿床是铜陵矿集区重要的硫（铁、铜、金）多金属矿床,长期以来对其成矿作用存在争议。采用光学显微镜、粉晶X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FE SEM）和高分辨透射电镜（HR TEM）等矿物学研究手段,对新桥硫铁矿床层状矿体中胶状黄铁矿—菱铁矿型矿石矿物学进行了研究,结果表明该矿石主要由黄铁矿和菱铁矿组成（含量分别为743%和244%）,含少量石英和伊利石;黄铁矿主要呈现纳米—亚微米粒径的自形、半自形立方体形态,菱铁矿以20~50μm的半自形菱面体产出,石英和伊利石呈现碎屑颗粒形态;偏光显微镜下胶状黄铁矿和菱铁矿呈现共生关系,FE SEM下观察到微米粗粒菱铁矿与纳米—亚微米黄铁矿之间呈现镶嵌关系,可观察到菱铁矿表面存在黄铁矿的印模。FE SEM和HR TEM观察和能谱分析确证胶状黄铁矿—菱铁矿型矿石中仍然保存有少量的微生物残体和有机质。这些综合信息反映新桥胶状黄铁矿非岩浆热液成因,而是生物化学沉积成因。该层状铁硫化物—碳酸盐建造由于具有较高的地球化学活性,对燕山期岩浆活动驱动热液形成层状矿体发挥了重要的控制作用。     

黔西北青山铅锌矿床黄铁矿微量元素组成特征及其地质意义

黔西北是川滇黔矿集区重要组成部分,区内铅锌矿床成群成带分布,且多伴生有黄铁矿,但黄铁矿与铅锌成矿作用的关系鲜有人研究,对于深入认识该区铅锌成矿作用是欠缺的。青山铅锌矿床位于威水倒转褶皱背斜右翼,是黔西北地区代表性的中型铅锌矿床,黄铁矿是该矿床主要矿石矿物之一,与闪锌矿伴生。本文通过对该矿床不同类型黄铁矿开展电子探针（EPMA）和激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪（LA-ICP-MS）研究,揭示其微量元素组成特征与赋存状态,并探讨其成因和与铅锌成矿关系,为认识该矿床成矿作用提供依据。研究结果表明,该矿床黄铁矿中Fe、S含量略低于理论值,整体显示出亏Fe和S的特征,S/Fe比值小于2,属于硫亏型沉积黄铁矿。矿床中黄铁矿可划分为2期：早期黄铁矿（PyⅠ）相对富集As、Mn、Zn、Ni、Ga、Se、Cd、In、Sn和Tl等元素,其Co/Ni为0.03～0.67（均值0.14,n=30）;晚期黄铁矿（PyⅡ）相对富集Pb、Cu、Ag、Mo、Sb等元素,其Co/Ni为0.03～2.54（均值0.41,n=38）。2期黄铁矿中Pb、Sb、As、Co、Ni、Zn、Ge等元素以类质同象形式取代Fe或S进入黄铁...     

黄铁矿在不同pH值硫酸钠溶液中的电化学腐蚀研究

溶液的pH值对黄铁矿的电化学腐蚀行为有着重要的影响。本文运用开路电位测量、Tafel扫描、循环伏安扫描以及电化学阻抗谱等电化学测试技术,研究黄铁矿在pH值分别为2.0、6.5、11.0的0.1mol/L Na2SO4溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明:溶液中pH值升高时,黄铁矿的开路电位降低,腐蚀电流升高,阻抗谱中圆弧半径减小,这些变化说明了黄铁矿变得更加容易被腐蚀。分析其原因为当溶液中pH值升高时,黄铁矿氧化过程产生的中间产物S2O2-3变得比较稳定,因此,由其分解产生的单质硫的量减少,继而因单质硫在黄铁矿表面吸附造成的钝化作用也随之减弱,黄铁矿的腐蚀速率增加。