锰氧化物和氢氧化物中的孔道结构矿物及其环境属性

运用晶体化学理论，通过矿物孔道结构的基本概念，描述软锰矿、拉锰矿、恩苏塔锰矿、锰钡矿、锰钾矿、锰铅矿、水锰矿、斜方水锰矿、钡硬锰矿和钙锰矿等矿物的孔道结构特征。总结出孔道结构锰氧化物和氢氧化物矿物在环境修复和治理中的吸附效应、孔道效应、催化效应、氧化还原效应以及纳米效应，并展望孔道结构锰氧化物和氢氧化物矿物在环境属性开发领域的应用前景。     

天然锰钾矿晶体化学特征及其环境属性

通过XRD和IR对湖南湘潭锰矿中含锰氧化物进行物相分析，确认其主要物相为单斜晶系锰钾矿。利用锰的磁性质计算得到锰以Mn^4 、Mn^2 组合形式存在，结合电子探针微区化学成分分析计算出矿物的晶胞参数和样品的晶体化学式。该天然锰钾矿结晶粒度属于纳米级，其晶体结构中存在孔径不一的两种孔道，K^ 位于由[MnO6]八面体所构筑的较大孔道内。天然锰钾矿具有表面吸附，氧化还原、离子交换、孔道效应和纳米效应等良好的环境属性。     

湖北古城锰矿的沉淀形式及其古环境意义

古城锰矿是扬子地台北缘典型的“大塘坡”式锰矿,赋存于南华系大塘坡组含锰黑色岩系中,含锰矿物主要为菱锰矿.古城锰矿稀土总量高、类似现代海底铁锰结核的“帽式”稀土元素配分模式和Ce的正异常等地球化学指标指示古城锰矿Mn是以锰氧化物或氢氧化物形式沉淀,锰碳酸盐是后期转化而成.Fe/Mn比值低,较低的V、U含量和中等程度的Mo富集以及氧化还原敏感元素对Th/U、V/Cr、V/(V+Ni)比值等地球化学指标指示古城锰矿沉积环境为一种氧化一次氧化的状态,与锰是以锰氧化物或氢氧化物形式沉淀的结论一致.综合认为,古城锰矿成矿机制包括沉淀和转化两个过程,在氧化还原分层的海洋系统中,Mn在上部氧化性的水体中以氧化物或氢氧化物形式沉淀,之后下沉被掩埋在缺氧带之下,在成岩过程中和有机物质相互作用,锰氧化物或氢氧化物被还原释放出的Mn2+和有机碳被氧化释放出的CO32-结合形成锰碳酸盐,其转化可以方程2MnO2+CH2O+HCO3-=2MnCO3+H2O+OH-简单表示.     

Zn_3(PhCH=CHCOO)_6(phen)_2·H_2O的纳米晶结构计算及环境属性

Zn3(PhCH=CHCOO)6(phen)2.H2O晶体具有与锰氧化物及锰氢氧化物类似的微结构,在生成环境与晶体化学微结构方面有明显的环境属性,是一种新生环境矿物.为研究其纳米晶结构、最佳纳米尺度和环境矿物属性,在溶液法合成该配合物晶体的基础上,采用纳米晶参数计算方法,对该配合物纳米级微粒的晶胞数、原子数、表面原子数和表面活性随微粒在纳米尺度范围内的变化进行了计算,对比锰氢氧化物结构,发现该配合物晶体活性、表面效应与颗粒尺度有密切关系,内部结构具有鲜明的环境属性.结合晶体颗粒的比表面积与总原子数相对颗粒尺度的变化关系,理论上确定了该颗粒最佳纳米化尺度为138nm,为此类物质纳米晶在环境方面的研究应用奠定了基础.     

天然铁锰氧化物及氢氧化物环境矿物学研究

带有表面电荷及含有变价元素的天然铁锰氧化物及氢氧化物具有良好的表面吸附与氧化还原等化学活性。在不同介质条件下 ,它们能不同程度地表现出对Cr6+,Pb2 +,Hg2 +,Cd2 +,As3 +,Cu2 +,Zn2 +,Co2 +,Ni2 +等重金属离子有吸附作用和对NO-3 ,PO3 -4 ,F-,S2 -等阴离子有吸附作用与氧化作用 ,并对苯酚、乙烷、乙烯、合成有机酸等有机物具有吸附和转化降解作用 ,还对CO2 ,NOx 和SO2 等具有分解转化作用。利用这些矿物的环境属性治理水体、土壤及大气污染的方法 ,具有成本低、效果好、无二次污染及有用金属可回收利用等优点 ,展现出广阔的环境矿物学研究与应用前景。     

铁锰铝氧化物对锑的吸附研究进展

锑(Sb)是一种对人体有毒的重金属元素。近年来由于矿业开采、冶炼与广泛的使用，其污染已经成为了全球性的环境问题。锑的毒性和迁移强烈依赖于它的化学形态和环境氧化还原条件。锑极易被沉积物、土壤中的铁、锰、铝(氢)氧化物和黏土矿物吸附。本文基于前人和作者的已有工作，对铁锰铝(氢)氧化物和黏土矿物吸附锑的热力学、动力学及吸附机制进行了详细综述，对温度、pH、离子强度、共存离子等因素对锑吸附的影响进行了讨论，指出铁(氢)氧化物吸附Sb(III)过程存在的氧化是由氧气导致，而锰(氢)氧化物吸附过程的Sb(III)氧化是由吸附剂中的Mn(IV)离子引起；铝氧化物、黏土矿物对Sb(III)和Sb(V)的吸附较弱；(氢)氧化物对Sb(III)和Sb(V)的吸附分为内层或外层吸附，但结合方式有差异。本文可为铁锰铝复合吸附剂以及吸附过程中Sb同位素的研究提供一定的理论基础。     

金属矿物材料在废水处理中的应用

从环境矿物学角度，对金属矿物材料(铁氧化物与氢氧化物、锰氧化物和氢氧化物、铁硫化物)在废水处理中的应用现状进行了综述，分析金属矿物材料在水环境保护方面存在的问题，并对其应用前景进行展望。     

内蒙古额仁陶勒盖银矿床锰矿物的矿物学初步研究

额仁陶勒盖银矿床出现的锰矿物主要为软锰矿、水锰矿、六方锰矿、锰铅矿、锰钾矿、菱锰矿、铁菱锰矿及锰方解石。解主要以独立矿物和离子吸附状态的形式赋存于地表锰铅矿和锰钾矿中；而软锰矿、六方锰矿、锰铅矿、锰钾矿等锰的氧化物和锰的氢氧化物是原生锰碳酸盐矿物的氧化分解而形成的，而水锰矿可能为热液形成；菱锰矿等原生锰的碳酸盐类矿物形成于后期热液阶段。     

矿物法--环境污染治理的第四类方法

总结介绍了近10年开展环境矿物材料研究所取得的较为系统的研究成果。新提出环境矿物材料基本性能,包括矿物表面效应、孔道效应、结构效应、离子交换效应、结晶效应、溶解效应、水合效应、氧化还原效应、半导体效应、纳米效应及矿物生物交互效应等。展示环境矿物材料开发应用方面的崭新成就,包括利用天然铁的硫化物矿物强还原性,发明一步法还原Cr(Ⅵ)与沉淀Cr(Ⅲ)废水处理新工艺;利用天然锰的氧化物矿物强氧化性,发明处理高浓度与强污染的印染和酚类废水新方法;利用天然钛的氧化物矿物日光催化性,发明光催化降解卤代有机污染物新方法;利用天然蛭石高温脱水膨胀热效应,发明能大幅度提高型煤固硫率与除尘新方法;利用天然钙基蒙脱石低成本制备出同时防止水体与无机和有机污染物渗漏的自愈性强的填埋场衬层建造用新型防渗材料,发明生活垃圾尤其是危险废物填埋场衬层建造新工艺;发现凝灰岩与花岗岩中长石类矿物发育有良好的孔道结构,核素进入可发生固定化作用,成为有效阻滞核素迁移的天然屏障;利用天然纳米管状纤蛇纹石成功制备二氧化硅纳米管,接枝有机物可由亲水性变为疏水性;利用黄钾铁矾的胶体特征作为多金属矿山废石堆隔离防渗层,防止金属硫化物矿物氧化分解与矿山酸性废水污染等。着重指出今后环境矿物?     

矿物环境属性与无机界天然自净化功能

本将矿物学研究从岩石圈拓展到水圈、大气圈、生物圈与土壤圈之间交互作用的矿物环境属性范畴，研究表明，矿物可成为记录环境演变信息的载体；防止矿物的破坏与分解有可能减少甚至避免由此所造成的对人体健康的影响与生态环境的破坏；矿物与生物交互作用的研究与天然矿物治理污染物的是建立在充分利用自然规律的基础之上，体现了天然自净化作用的特色。天然矿物对污染物的净化功能主要体现在环境矿物材料基本性能方面。天然铁的硫化物，铁的氧化物，锰的氧化物、钛的氧化物。蛭石，有机蒙脱石和含高价阳离子蒙脱石，以及黄钾铁矾等均在处理无机与有机污染物方面展现出良好效果，矿物与其环境界面原子尺度相互作用过程研究，矿物内部结构缺陷影响矿物表面活性规律研究，矿物晶体结构中不同维次连通性孔道效应研究,矿物化学活性作发化污染物方法研究，以及矿物晶芽与生物细胞层次上交互作用净化污染物机理研究等，将是近期着力开发无机界矿物天然自净化功能的重点研究内容。     

铁锰氧化物在污染土壤修复中的作用

矿物学在环境科学中的应用将是21世纪矿物学研究的一个主要方面。土壤污染作为一个制约人类社会可持续发展的基本问题正受到日益广泛的关注，污染土壤的修复已成为环境科学研究的一个重点。污染土壤的修复技术主要有物理、化学、生物等方法，但是，它们都不同程度地存在着缺陷。众所周知，铁和锰是自然界中少数但常见的变价元素。含有变价元素和带有表面电荷的铁锰氧化物具有良好的表面活性，不仅对有毒有害的无机污染物具有良好的净化功能，而且对土壤中有机污染物具有氧化降解作用。利用这些矿物来修复污染土壤，具有成本低、无二次污染等优点，体现出天然净化作用的特色，展现出广阔的环境矿物学应用前景。     

银北平原浅层高砷地下水砷富集水化学特征研究

宁夏银川平原是继河套平原之后,在黄河流域发现的又一个高砷地下水分布区.为了总结其高砷地下水的水化学特征,并探索水化学因素对地下水砷释放和富集的影响机制,本文以银川平原北部（银北平原）作为典型研究区,采取野外水文地质调查、水样采集与测试、砷与水化学组分散点图相关分析及水文地球化学方法进行了综合研究.结果表明,银北平原地下水砷含量在0.2~177 μg/L之间;高砷地下水（大于50 μg/L） pH值多在7.5~8.5,水化学类型主要为HCO3-Na·Ca、Cl·HCO₃-Na及Cl·HCO₃-Na·Ca型,E_h多在-200~-100 mV.银北平原砷含量较高的地下水中COD、NH₄⁺、HCO3^-含量相应也较高,而NO3^-和SO₄^2-含量较低.高砷富有机质的冲-湖积含水层经过长期演化,形成偏碱性的中强还原性地下水环境和特殊的水化学特征,也具备极大的砷释放能力.较高的pH导致砷从铁锰氧化物或氢氧化物等水合物或黏土矿物表面解吸.其次部分铁锰氧化物在高pH、低E_h条件下可被还原为低价态可溶性铁锰,从而使与其结合的砷也得以释放进入地下水中.此外重碳酸根与砷酸根、亚砷酸根的竞争吸附行为促使含水层砷的解吸.     

Reactions of metal ions at surfaces of hydrous iron oxide

Cu, Ag and Cr concentrations in natural water may be lowered by mild chemical reduction involving ferric hydroxide-ferrous ion redox processes. V and Mo solubilities may be controlled by precipitation of ferrous vanadate or molybdate. Concentrations as low as 10^?8.00 or 10^?9.00 M are readily attainable for all these metals in oxygen-depleted systems that are relatively rich in Fe. Deposition of manganese oxides such as Mn₃O₄ can be catalyzed in oxygenated water by coupling to ferrous-ferric redox reactions. Once formed, these oxides may disproportionate, giving Mn⁴⁺ oxides. This reaction produces strongly oxidizing conditions at manganese oxide surfaces. The solubility of As is significantly influenced by ferric iron only at low pH. Spinel structures such as chromite or ferrites of Cu, Ni, and Zn, are very stable and if locally developed on ferric hydroxide surfaces could bring about solubilities much below 10^?9.00 M for divalent metals near neutral pH. Solubilities calculated from thermodynamic data are shown graphically and compared with observed concentrations in some natural systems.     

岩溶洞穴中钟乳石类沉积物色泽变化的成因浅析

在溶洞开发利用过程中发现,一些原为晶莹洁白的洞内钟乳石类沉积物逐渐变得色泽暗淡发红或产生其它颜色,失去了原有的亮丽色泽。笔者认为产生这种现象的主要原因是由于洞穴开放程度增高或当地气候等环境条件发生较大变化,增强了洞内空气与洞外大气的循环交替,洞内空气中氧含量增大,造成渗入洞中水氧化还原条件发生较大变化,致使铁、锰等金属化合物在钟乳石类沉积物中沉积所致。此外,泥质、有机质以及其它金属矿物等在钟乳石类沉积物表面的沉积或附着,也是促使颜色变化的另一原因。      

Metal ion binding to colloids from database to field systems

Nowadays, environmental problems related to soil pollution with heavy metals are numerous, therefore, it is important to understand metals behaviour in aquatic sediments and soils and to estimate their transfer. The fate of metals in the environment is closely related to their interactions with the major reactive compartments (organic matter, iron and manganese oxides, clays). The objective of this work is to develop an approach based on the combination of several models to study metal ion speciation in different environmental systems. Models used to describe the interactions of metals with the main reactive phases in the soil are CD-MUSIC (amorphous and crystallized iron oxides), NICA-Donnan (organic matter and manganese oxides) and cationic ion exchange model (clays). First, this work implies the definition of generic parameters to describe the interactions of the studied metals with iron and manganese oxides and part of this information is missing in the literature. Then, after a validation of the approach by comparison with analytical results, this multi-surface model is applied to test sites corresponding to one soil and two riverine environments.These new models give good predictions of the behaviour of major and trace metal ions even in heterogeneous systems characteristic of natural environment. The measured free metal concentrations in the solution are in agreement with those obtained from model calculations. In the case of the soil test site, the soil solution composition and speciation are predicted using the soil major constituents characteristics.     

卤水-白云石法氧化镁产品中降低锰含量工艺条件的探索

研究了卤水－白云石法氧化镁产品中降低锰含量的工艺条件，通过白云石加硝酸钾煅烧或氢氧化镁沉淀中加PAN络合、氯仿萃取的方法降低氧化镁中锰含量。该工艺操作较简便、氧化镁中含量降至0．007％以下，氧化镁纯度达98％以上，取得满意结果。     

常压下pH对Cu-布塞尔矿向钙锰矿转化的影响

钙锰矿是表生环境中常见的隧道构造氧化锰矿物,常由层状构造的Na-布塞尔矿或水钠锰矿(Na-布塞尔矿脱水产物)经不同离子交换后在热液条件下转化而成.Na-布塞尔矿与离子交换过程中溶液pH对Me-布塞尔矿亚结构及常压下向钙锰矿的转化有重要影响.本文以Na-布塞尔矿为前驱物,探讨了pH对Cu-布塞尔矿形成及其在常压回流条件下向隧道构造钙锰矿转化的影响.结果表明,不控制pH值时,随着溶液中交换性Cu2+数量的增加,前驱物Na-布塞尔矿层间Na+离子的数量逐渐减少,直至被Cu2+离子完全交换.层间的Mn2+只有在加入的Cu2+达到一定量时才能被置换出来,体系pH值随着CuCl2加入量的增加而降低.随着进入Na-布塞尔矿层间Cu2+离子数量的增加,经回流转化后逐渐生成结晶度较好的钙锰矿相,但加入量超过一定量时,不能转化形成钙锰矿.在控制pH为4.5的体系中进行离子交换时,钙锰矿的形成随着Cu2+离子的增加而增加,并在高加入量时也可完全转化形成钙锰矿.上述两种转化的差异与pH变化所引起的Na-布塞尔矿亚结构变化及交换性Cu2+离子在其层间分布的形态密切相关.     

天然矿物材料在废水处理中的应用

利用天然矿物进行废水处理优势明显。当前,层状(粘土矿物)、架状(沸石)、链状(硅灰石)、岛状(电气石)硅盐酸矿物及锰的氧化物、氢氧化物和铁的硫化物在废水处理方面已有许多研究成果和成功应用的实例,其发展前景广阔。今后,有关金属矿的矿物学特征及其在环境净化中的应用、天然矿物应用条件和再生条件的研究工作应进一步加强。