凹凸棒石粘土吸附废水中污染物机理探讨

凹凸棒石是链层状硅酸盐,具有0.38nm×0.63nm的孔道。许多研究者据此都把凹凸棒石粘土吸附废水中污染物的机理解释为凹凸棒石具有微孔道和较大的比表面积,并且这一解释被普遍接受。作者根据凹凸棒石矿物晶体结构和吸附选择性以及吸附实验研究认为,由于凹凸棒石孔道直径小于大多数分子及水合离子的直径,除少数简单分子和离子外,多数分子和离子都不能进入凹凸棒石孔道,而且凹凸棒石内孔道选择性优先吸附水分子,因而在 多数水处理中,凹凸棒石对吸附质的吸附不是内表面吸附,而是外表面吸附。并且这种外表 面吸附属于凹凸棒石的胶体和离子交换吸附。除了溶液的pH值等介质条件外,共存胶体蒙脱石和凹凸棒石的相互作用可能对凹凸棒石粘土的吸附性能起重要作用。     

凹凸棒石与酸反应纳米尺度研究——反应机理和表面积变化

利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和BET-比表面积分析(BET-SSA)技术调查了沉积型凹凸棒石与酸作用过程中形态和比表面积变化,并探讨了凹凸棒石与酸反应机理。对不同条件下凹凸棒石与酸反应产物纳米尺度观察表明,凹凸棒石的酸溶反应既表现出棒状晶体端部四面体和八面体一致溶解,也表现出柱面位置四面体和八面体不一致溶解。纳米尺度观察揭示出凹凸棒石与酸反应机制是质子从外表面扩散渗透,而不是质子从晶体孔道的渗透,反应速率主要受穿过酸溶产物硅酸层扩散速率控制。凹凸棒石的酸溶反应过程中,酸处理凹凸棒石的纳米孔结构现象与柱面位置四面体硅局部溶蚀有关。酸处理凹凸棒石比表面积增加归因于凹凸棒石中八面体不均匀、不连续溶解和局部四面体硅的溶蚀导致凹凸棒石孔道开放和直径扩大,从而使N2分子更多的进入凹凸棒石的孔道。部分八面体残留对四面体片起支撑作用,当凹凸棒石中八面体阳离子近于完全溶解时,四面体片失去支撑,结构塌陷,内孔孔道消失,比表面积再度下降。     

水悬浮体系中凹凸棒石与Cu2+作用机理

研究矿物吸附重金属性能和机理,对正确认识矿物吸附性质、环境矿物材料应用研究以及重金属环境化学行为具有重要理论和实际意义。凹凸棒石是重要粘土矿物之一,也是重要的环境矿物材料,其吸附净化功能潜在应用受到广泛关注。在制备凹凸棒石纯样基础上,进行了凹凸棒石吸附Cu^2 单因素实验,吸附前后溶液pH值变化观测和吸附Cu^2 后凹凸棒石表面结构高分辨透射电镜调查。结果表明,从表面来看,凹凸棒石对Cu^2 的吸附性能主要受振荡速度、吸附时间、初始溶液pH值、吸附剂用量等因素影响,但实际上,凹凸棒石对Cu^2 的吸附作用主要是凹凸棒石诱导的Cu^2 水解沉淀作用以及凹凸棒石(带负电荷)与氢氧化铜(带正电荷)正负电荷胶体颗粒的互相作用,这有别于严格意义的矿物界面吸附作用。产生这种作用的机制在于凹凸棒石属于天然纳米矿物材料,具有较高的表面化学活性,凹凸棒石一水悬浮体系中凹凸棒石表面水解呈现出碱性,结果导致吸附平衡水溶液pH值较初始水溶液有较大程度的升高,达到Cu^2 水解基本完全的pH条件.     

凹凸棒石的材料矿物学实验研究

凹凸棒石对有机物,尤其对具有极性或极性基团的有机大分子有强烈的吸附作用,其机理在于它特殊的结构所导致的表面和沸石水孔道中的电性不饱和而产生的电吸附作用。凹凸棒石可以用作高分子PEK-C复合材料的填料,经过缩醛反应对凹凸棒石表面进行改性,可改善填料与基体之间内表面的粘结,提高复合材料的杨氏模量、抗张强度和断裂伸张。     

凹凸棒石吸附铅的性能及含铅废水处理研究

采用经活化处理的凹凸棒石粘土,用静态法研究了凹凸棒石粘土吸附铅的吸附酸度、吸附速率、吸附温度和吸附反应热焓以及吸附容量等性能。通过大量实验确定了凹凸棒石粘土吸附铅的最佳条件,并用静态法和交换柱法处理了不同浓度的模拟含铅废水。结果表明,两种不同方法处理效果基本一致,铅的去除率在99%以上,排放液中铅的残余浓度均小于1 mg/L,达到了国家排放标准。选用凹凸棒石粘土对铅、铬、镉等重金属离子的吸附选择性实验,以期为环境污染的控制和治理,提供实验依据。     

淡—咸水界面切换中矿物表面吸附性变化研究

实验研究表明,当电解质离子浓度从有低上升到极高时,矿物吸附金属离子的普遍下降,例外的仅有石英、水云母、ＣａＣＯ３和三水铝矿对Ｐｂ＾３＋、Ｚｎ＾３＋离子的吸 云母对Ｃｕ＾２＋的吸附和石英对Ｃｒ＾３＋的吸附。理论研究表明,一方面,电解质ＮａＣｌ的加入,使矿物表面Ｓｔｅｎ的层电位发生变化,△ψ（ψ０－ψβ）的绝对值增大,提高了矿物表面吸附离子的能力;另一方面,由于Ｎａ离子的竞争吸附和Ｃｌ离子与深液中金     

滨海含水介质胶体对垃圾渗滤液氨氮的吸附特征

根据天津含水介质的结构和组成,选择代表性的2种含水介质,分析了土样和胶体的主要物理和化学性质,系统测定不同胶体对氨氮吸附的动力学曲线和吸附等温线,并分析了胶体粒径、ζ电位、电泳淌度对吸附作用的影响。结果表明,含水介质胶体对氨氮的吸附动力学过程为对数曲线,其平衡时间约为20~24 h;不同胶体的吸附等温线均为直线型理想吸附,并且当水相中氨氮浓度低于一定浓度时,不但不产生吸附,反而使胶体中的残留氨氮释放出来;胶体颗粒细,比表面积大,表面能大,吸附能力就越大;胶体的ζ电位和淌度愈高,胶体的稳定性愈大,与铵离子接触的机会多,容易吸附铵离子。     

凹凸棒石与Ni2+的长期吸附作用

以Ni2+为例研究了凹凸棒石与重金属离子长期作用过程,探讨了重金属离子在凹凸棒石上的吸附反应动力学,并运用高分辨透射电镜揭示了凹凸棒石与重金属离子互相作用引起重金属离子水解沉淀、形成氢氧化物或层状双氢氧化物次生物相的现象.实验表明,凹凸棒石-Ni2+水悬浮体系中,随着时间的延长溶液的pH值逐渐升高,Ni2+浓度逐渐降低,并且长期作用后悬浮液的pH值和重金属离子浓度受到固/液比控制.Ni2+在凹凸棒石和水两相中的分配在长达40 d的时间内都没有达到完全平衡,表明凹凸棒石-Ni2+水悬浮体系中存在凹凸棒石与重金属离子长期互相作用.凹凸棒石与Ni2+长期作用Ni2+浓度变化可以用抛物线扩散方程、双常数方程、一级扩散方程、Elovich方程较好地拟合.凹凸棒石与重金属的长期作用反应机制可能是由于凹凸棒石纳米效应和反应活性,表面缓慢水化导致含重金属离子溶液pH值缓慢升高,诱导了Ni2+在凹凸棒石表面沉淀,在凹凸棒石表面形成了氢氧化物或层状双氢氧化物.     

白云石质凹凸棒石粘土的磷吸附特性及应用浅析

选择江苏省盱眙雍小山和仇集黄泥山的白云石质凹凸棒石粘土,以凹凸棒石粘土和白云石为对照,比较它们对磷的吸附特性,在分析吸附性能的基础上阐明白云石质凹凸棒石粘土对磷的吸附机理。结果发现,白云石质凹凸棒石粘土对磷的吸附性能显著优于凹凸棒石粘土,在低磷污染水体中,其对磷的吸附净化能力与活性炭接近,吸附等温曲线呈S型,且Freundlich方程拟合效果更好,说明白云石质凹凸棒石粘土对磷的吸附可能属于不均匀介质的多分子层吸附。此外,白云石质凹凸棒石粘土与同比例凹凸棒石粘土/白云石复混材料的磷吸附能力相当,而两者均高于单独凹凸棒石粘土与白云石的比例加和。结果表明,白云石质凹凸棒石粘土具有较佳的磷吸附能力,可用作磷污染水体的吸附净化材料。     

硫化物吸附金属离子的实验研究──Ⅱ．温度与介质条件的影响

合成ＰｂＳ和ＺｎＳ对Ａｇ２＋、Ｃｕ２＋、Ｃｄ２＋、Ｆｅ２＋、Ｍｎ２＋、Ｍｇ２＋、Ｓｂ２＋和Ｂｉ３＋等离子吸附量与温度关系的实验研究表明，其遵从Ｋｅｌｖｉｎ公式：在Ａ类吸附，即抗衡离子交换型吸附中，温度上升，其吸附量升降由反应热决定，本实验中Ａ类吸附多为上升型；而大部分Ｂ和Ｃ类吸附，即朗谬尔型及反朗谬尔型的吸附量则随温度上升呈指数下降。例外的仅有ＰｂＳ对Ｂｉ３＋离子的吸附，其吸附量随温度上升有微弱的上升。这可能与Ｂｉ３＋离子和吸附剂ＰｂＳ之间共晶反应和铅的铋硫盐的形成有关。Ａ类吸附的吸附量受介质条件变化影响很少。但对Ｂ和Ｃ类吸附，吸附量受ｐＨ和离子强度变化影响取决于三个因素：①吸附剂ＰｂＳ、ＺｎＳ表面电荷特性；②溶液介质条件变化时吸附离子在溶液中离子态的分布与变化；③被吸附离子在吸附剂中扩散和形成化合物或共晶的能力。因此，当ｐＨ增加时，Ｐｂｓ和ＺｎＳ对金属离子吸附量的变化表现出多样性：增加的有ＰｂＳ对Ｆｅ２＋离子的吸附；下降的有ＰｂＳ对Ｓｂ３＋离子的吸附和ＺｎＳ对Ｆｅ２＋、Ｍｎ２＋离子的吸附；不变的有ＰｂＳ对Ｂｉ３＋、Ｚｎ２＋离子的吸附和ＺｎＳ对Ｍｇ２＋离子的吸附。当溶液中离子强度增加时，由于溶液中自由态离子     

气体吸附法测定坡缕石的比表面积

坡缕石（Ｐ）是一种含水镁铝硅酸盐矿物,具有层链状的晶体结构。本文采用气体吸附法测定了安徽嘉山地区坡缕石的比表面积,结果证明,坡缕石具有较大的比表面积,其数值在１３０ｍ~２／ｇ左右,为凹凸棒粘土的开发应用研究提供了十分有用的参数。     

苏皖交界地区坡缕石的矿物学特征

本文对苏皖交界地区内沉积成因的坡缕石及全椒热液成因的坡缕石进行了物性、形貌、化学成分和晶体化学特征及结构特征的研究。研究表明，研究区内坡缕石的矿物学特征与美国凹凸堡的坡缕石一致，而有别于全椒热液型坡缕石，此外，对坡缕石的吸附性能也进行了讨论。     

水悬浮体系中蒙脱石和凹凸棒石的互相作用及其意义

由于晶体结构的制约，蒙脱石和凹凸棒石具有不同的形态和物理化学性质，在水悬浮体系中必定存在蒙脱石和凹凸棒石的互相作用，但这种互相作用的形式和科学意义未曾被人认知。通过蒙脱石和凹凸棒石分散、悬浮液混合、固液分离处理，经XRD、TEM、SSA分析证实，水悬浮体系蒙脱石和凹凸棒石存在胶体互相作用，并且以面-面形式结合。研究结果的理论和实际意义表现在以下三个方面：①为合理解释凹凸棒石蒙脱石混合粘土吸附现象和物理化学性质提供新的视角；②凹凸棒石可以作为蒙脱石粘土的改性剂，在蒙脱石粘土中添加少量的凹凸棒石即可达到提高比表面积的效果，可以利用蒙脱石和凹凸棒石的互相作用来制备类似柱撑粘土的纳米孔结构材料；③凹凸棒石粘土样品湿法处理时，水悬浮体系中不同矿物胶体颗粒互相作用会影响X射线粉末衍射分析结果，对此现象在粘土矿物定量研究中应引起重视。     

天然矿物在CVD法合成碳纳米管中的应用

化学气相沉积(CVD)合成碳纳米管时,催化剂具有重要的作用。实验证实,一些天然矿物也是潜在的催化剂材料,能在高温下裂解乙炔合成碳纳米管。吸附性能良好的坡缕石和海泡石是优异的催化剂载体,负载钴制备碳纳米管的直径均匀细小;钛酸脂改性后的坡缕石能释放金属铁,并催化碳纳米管的生长;由于矿物晶格中含有催化剂金属离子,大洋锰结核是天然的催化剂。采用矿物催化剂,成本低廉,能够获得碳纳米管与矿物的复合材料,拓宽矿物的应用领域。     

Dolomite dissolution: An alternative diagenetic pathway for the formation of palygorskite clay

Palygorskite is a fibrous, magnesium‐bearing clay mineral commonly associated with Late Mesozoic and Early Cenozoic dolomites. The presence of palygorskite is thought to be indicative of warm, alkaline fluids rich in Si, Al and Mg. Palygorskite has been interpreted to form in peritidal diagenetic environments, either as a replacement of detrital smectite clay during a dissolution–precipitation reaction or solid‐state transformation, or as a direct precipitate from solution. Despite a lack of evidence, most diagenetic studies involving these two minerals posit that dolomite and palygorskite form concurrently. Here, petrological evidence is presented from the Umm er Radhuma Formation (Palaeocene–Eocene) in the subsurface of central Qatar for an alternative pathway for palygorskite formation. The Umm er Radhuma is comprised of dolomitized subtidal to peritidal carbonate cycles that are commonly capped by centimetre‐scale beds rich in palygorskite. Thin section, scanning electron microscopy and elemental analyses demonstrate that palygorskite fibres formed on both the outermost surfaces of dissolved euhedral dolomite crystals and within partially to completely dissolved dolomite crystal cores. These observations suggest that dolomite and palygorskite formed sequentially, and support a model by which the release of Mg²⁺ ions and the buffering of solution pH during dolomite dissolution promote the formation of palygorskite. This new diagenetic model explains the co‐occurrence of palygorskite and dolomite in the rock record, and provides valuable insight into the specific diagenetic conditions under which these minerals may form.     

坡缕石酸活化废液石灰中和法制备LDH的吸附性能研究

利用坡缕石粘土酸活化废液制备层状双氢氧化物（LDH）可以有效地解决活性白土生产过程产生的废酸液污染。研究了石灰中和坡缕石粘土酸活化废液合成LDH方法，以及制备的LDH材料对CrO^2-4和PO^3-4的吸附作用。结果表明：利用坡缕石粘土酸活化废液合成的LDH对PO^3-4主一的吸附能力比对CrO^2-4吸附能力强，对CrO^2-4、PO^3-4吸附性能接近于国外商品级LDH的性能，CrO^2-4、PO^3-4的吸附等温线符合Freundlich方程，LDH焙烧后对CrO^2-4、PO^3-4吸附能力比焙烧前有很大程度提高。     

江苏白土山坡缕石粘土矿性能及其应用研究

白土山坡缕石粘土矿床集中赋存于上第三系上新统桂五组。可划分出坡缕石粘土、白云石坡缕石粘土、混合粘土、蒙脱石粘土、海泡石粘土、方解石坡缕石粘土 6种自然类型。其中产于Ⅲ号矿层的坡缕粘土矿质量较好 ,具较高的应用价值。采用加入适量硅酸钠溶液的提纯流程 ,坡缕石矿石品位从30 .9%提高到 84.5 %。经研究坡缕石品位越高 ,导热系数越小 ;密度、含水量越大 ,导热系数越大。坡缕石在 6 5 0℃以下能保持晶体结构基本框架 ,仍具有较低导热系数。经多次试验 ,研制成功性能优良的Ⅲ号隔热保温涂料。     

临夏盆地晚渐新世沉积物中坡缕石的发现及其环境气候意义

为揭示临夏盆地晚渐新世沉积物的矿物组成对环境气候的指示意义, 利用X射线衍射和扫描电子显微分析方法, 对临夏盆地晚渐新世的沉积物的矿物组成以及坡缕石的矿物学特征进行了深入的研究.结果表明, 沉积物中的坡缕石主要为自生成因, 极少量具有碎屑成因.自生成因的坡缕石呈细长丝状的形态特征, 往往沿片状的伊/蒙混层粘土矿物颗粒的边缘交代、生长;碎屑成因的坡缕石呈平直细纤维状的, 以单颗粒形式产出, 与细小的粘土矿物颗粒混杂, 或叠合在片状粘土矿物颗粒的表面.在临夏盆地晚渐新世沉积物中, 下段岩层中的粘土矿物组合为伊利石、伊/蒙混层粘土和高岭石;中段岩层的为伊利石、伊/蒙混层粘土;而上段岩层则为伊利石、伊/蒙混层粘土和绿泥石, 反映在盆地形成之后, 气候演化经历从湿润→冷干的变化过程.而沉积物中坡缕石的含量自下而上逐渐增多, 其分布特征与粘土矿物组合所反映的气候环境变化趋势相吻合.伊利石和伊/蒙混层粘土普遍存在于临夏盆地晚渐新世沉积物中, 伊利石、伊/蒙混层粘土和高岭石的共存表明这些粘土矿物具有不同的来源.坡缕石是干旱、半干旱地区泥灰岩风化以及风成沙漠尘土沉积物的特征矿物, 临夏盆地晚渐新世的沉积物中碎屑成因坡缕石的发现, 表明自~9Ma以来便出现风成黄土的沉积.