几种氧化锰矿物的合成及其对重金属的吸附和氧化特性

以改进或优化的方法合成土壤中常见的几种氧化锰矿物,对其形貌、结构、组成和表面性质进行表征,研究其对几种重金属的吸附和对Cr(Ⅲ)的氧化特性及与其结构和表面性质的关系。结果表明,合成的水钠锰矿、钙锰矿、锰钾矿和黑锰矿均为单相矿物,具有典型的形貌特征。水钠锰矿、钙锰矿和锰钾矿的PZC较低,分别为1.75、3.50和2.10,其表面可变负电荷量的大小顺序为水钠锰矿≥锰钾矿>钙锰矿;黑锰矿的PZC较高,表面可变负电荷量远低于其他3种矿物。供试矿物中,水钠锰矿对Pb2 、Cu2 、Co2 、Cd2 和Zn2 等重金属的吸附能力最强,黑锰矿的吸附能力最弱,除黑锰矿吸附更多的Cu2 外,供试氧化锰矿物对Pb2 的吸附量最大。氧化锰矿物对重金属的吸附受重金属的水解常数和矿物的表面负电荷的影响较大,它们均影响氧化锰矿物表面诱导水解作用及吸附离子形态。供试氧化锰矿物对Cr(Ⅲ)氧化能力和氧化过程中Mn2 释放量不同,受矿物结构、氧化度、表面性质以及结晶度等因素影响,氧化能力顺序为水钠锰矿>锰钾矿>钙锰矿>黑锰矿,最大氧化量分别为1330.0、422.6、59.7和36.6mmol/kg。     

氧化锰矿物的生物成因及其性质的研究进展

土壤中的氧化锰矿物是原生矿物风化和成土过程的产物,是最具反应活性的一类矿物,决定着环境中许多物质的形态、迁移和转化,在元素生物地球化学循环中起着重要的作用,其形成机制和环境效应备受关注。已有的研究表明,环境中氧化锰的形成与微生物作用紧密相关,微生物作用可使自然环境中的Mn(Ⅱ)氧化速率提高105倍。参与Mn(Ⅱ)氧化的微生物在环境中广泛存在,已知的典型锰氧化细菌分布在变形菌门、放线菌门或厚壁菌门,它们均通过胞外聚合物中的多铜氧化酶来催化氧化Mn(Ⅱ)。细菌氧化Mn(II)成Mn(Ⅳ)是酶催化的两个连续的快速单电子传递过程,Mn(Ⅲ)在溶液中以与酶结合的瞬时中间态出现。生物形成氧化锰的最初形态为层状锰矿物,与δ-MnO2或酸性水钠锰矿很类似,且结晶弱,粒径小,锰氧化度高,结构中的八面体空穴多,因而比化学形成的氧化锰具有更强的吸附、氧化等表面活性。环境中Mn(Ⅱ)微生物氧化及形成的Mn(Ⅲ)中间体与碳、氮、硫等生命元素的地球化学循环的关系令人关注。     

MnO2-UV联用光化学降解苯酚废水的初步研究

探讨了人工合成的高价锰氧化物与紫外光(UV)联用时降解苯酚废水的特性。结果表明,氧化锰矿物在无UV时对苯酚的降解能力差异大,1 g/L的氧化锰4 h对200 mg/L苯酚废水的降解率和COD去除率分别为:锰钾矿97.51%、酸性水钠锰矿89.07%、碱性水钠锰矿11.36%、钙锰矿9.67%;锰钾矿87.79%、酸性水钠锰矿53.11%、碱性水钠锰矿6.42%、钙锰矿1.43%。UV光照下,氧化锰矿物对苯酚的降解率有不同程度的提高,且表现出显著的表面光催化性质,增加了苯酚的深度降解,COD去除率显著提高。UV下氧化锰4 h对苯酚的降解率分别为:锰钾矿99.48%、酸性水钠锰矿91.86%、碱性水钠锰矿40.15%、钙锰矿35.95%);COD的去除率分别为:锰钾矿98.11%、酸性水钠锰矿68.45%、钙锰矿27.57%、碱性水钠锰矿24.27%。MnO2-UV联用时降解苯酚可能包括两种主要作用机制:氧化锰矿物的直接化学氧化降解和UV下MnO2的表面光催化降解。     

滇东南老乌锰矿床地球化学特征及其成因制约

为查明滇东南老乌锰矿的成矿环境、锰质来源及矿床成因,本文对该矿床开展了系统的矿物学、元素地球化学和同位素地球化学研究。结果表明,矿石品位为12.18%~41.24%;锰矿物组合特征为氧化锰矿与碳酸锰矿混生,其中氧化锰矿以褐锰矿为主,碳酸锰矿主要为钙菱锰矿、锰方解石、锰白云石等,可见少量含锰硅酸盐矿物;成矿环境为陆缘与盆缘接壤的边缘斜坡相的中低盐度浅海沉积环境,成矿物理化学条件主要为在弱氧化-弱还原之间起伏变化;主要成矿方式为陆源沉积成矿基础上叠加热液和生物作用成矿。     

微生物在锰的氧化富集过程中的作用—以广西湖润锰矿为例

以广西靖西县湖润锰矿床为研究基础，考查了矿床的基本地质特征，简要分析了矿床的成因。为了了解近地表氧化锰矿的形成机理，利用从该矿矿坑水中分离出的两种锰的氧化细菌（Metallogenium Symbioticum和Hyphomicrobium Vulgare)进行了一些锰的氧化实验。实验结果表明这两种细菌对锰具有明显的氧化作用，结合矿床的其他方面特征，认为自然界中微生物在锰的氧化富集过程中起着积极的作用，作用表现在两个方面：一方面微生物可以直接对锰进行氧化，使原生碳酸锰矿转变为氧化锰矿；另一方面微生物又可以改变环境的pH值，促进锰的化学氧化。     

云贵高原次生氧化锰矿床~(40)Ar/~(39)Ar年代学研究:对晚中新世古气候、地貌演化的指示

次生氧化锰矿一般是在热带或亚热带温暖潮湿气候条件下,含锰矿胚层中的锰矿物(如菱锰矿、蔷薇辉石、锰铝榴石等)在有利的构造条件和大气、水、生物等多种营力的综合作用下发生分解、氧化和锰的重新沉淀、富集而形成的(Var-entsov,1996;Ostwald,1988)。次生氧化锰矿     

二价锰盐还原KMnO4合成锰矿物及其影响因素研究

以二价锰盐还原KMnO4的方法合成锰矿物,运用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段对矿物的结构进行表征,探讨合成体系中锰摩尔比R(Mn2+:Mn7+)(分别为1∶1、1∶2、1∶3、1∶4)、合成温度(分别为30℃、50℃、70℃、90℃、110℃)以及阴离子类型(分别为Cl-、SO42-、NO3-)等条件对锰矿物形成的影响.研究表明:随着R从1∶1到1∶4逐渐减小,形成的锰矿物由锰钾矿向水钠锰矿转变,锰氧化度也相应的增加;阴离子类型的不同会影响反应所得矿物的种类和结晶度;随着合成温度的升高,锰矿物的结晶度增大,锰氧化度略有升高.     

滇东南中三叠统法郎组锰矿床成因的新认识

产于滇东南中三叠世拉丁期法郎组地层中的锰矿床,锰矿石出现氧化锰矿与碳酸盐锰矿混合存在现象,没有明显的变质现象,为沉积成因。矿石中一般都含有生物碎屑。我们对采自这一地区的斗南、岩子脚、老乌,土基冲等典型矿床的锰矿石样品,进行了系统的薄片显微镜和扫描电镜观察,同时应用X射线衍射对矿石矿物成份作了相应分析。观察到这些矿石中的鲕、豆状结构是由蓝绿藻类微生物凝聚作用形成的显微叠层构造,具有核形石特有的核心和包壳,其明—暗纹层相间的显微结构特征可以与现代深海大洋铁锰结核相类比。本文通过对核形石显微结构特征的观察和对锰矿物生成时介质环境的讨论,初步研究结果表明,锰矿形成可能位于古氧化还原界面附近,该区锰的富集可能与微生物活动密切相关。     

几种氧化锰矿物对As(Ⅲ)的氧化特性及针铁矿的影响

用化学分析、氧化还原平衡、X射线衍射(XRD)及透射电镜(TEM)等方法与技术研究了水钠锰矿、钙锰矿和黑锰矿等三种不同结构类型的氧化锰矿物对As(Ⅲ)的氧化特性,及针铁矿对上述氧化的影响。结果表明:三种氧化锰矿物对As(Ⅲ)的氧化能力差异较大,氧化能力受矿物组成、结晶度和表面性质等因素影响。水钠锰矿的氧化能力最强,其次是钙锰矿。低价矿物黑锰矿的氧化能力最弱,但其氧化过程释放Mn2+的量比水钠锰和钙锰矿的均高。对As(Ⅲ)的最大氧化量大小顺序为:水钠锰矿(480.4mmol/kg)>钙锰矿(279.6mmol/kg)>黑锰矿(117.9mmol/kg)。体系中存在针铁…     

鄂东北鹰咀山锰矿床的矿物学与地球化学：对矿床成因的指示

鄂东北地区红安群地层里广泛发育锰矿床（如鹰咀山、四方山-团山沟和孙冲等锰矿床）,目前对该类锰矿床的成因研究相对较为薄弱。本文以鄂东北地区鹰咀山锰矿床为研究对象,在详细论述其矿床地质特征基础上,对其进行矿物学及地球化学研究,认为鹰咀山锰矿床属于沉积变质型锰矿床。其形成后经抬升剥蚀至地表,遭受了表生氧化作用。锰成矿过程可分为3个期次：第1期为沉积成岩成矿期,锰矿物由菱锰矿、锰方解石及锰白云石组成;第2期为变质改造期,锰矿物主要由重结晶菱锰矿、黑锰矿及锰铝榴石等矿物组成;第3期为表生氧化期,锰矿物则主要由硬锰矿、软锰矿及锰钡矿等矿物组成。鹰咀山锰成矿物质来源应主要来自火山喷发和海底热液喷流作用。