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.     

凹凸棒石-TiO2-磁性颗粒纳米复合材料的制备

为制备具有高效吸附、光催化性能,可磁分离回收催化剂的凹凸棒石-TiO2-磁颗粒纳米复合材料,本文研究了不同反应温度、不同量的氧化剂加量、不同的碱加入量对复合材料磁化率的影响,并利用透射电镜、X射线粉末衍射对制备的复合材料结构和微形貌进行了表征。实验结果表明,在70℃下,Fe2 ∶OH-∶NO3-质量比为1∶0.6∶0.056时,反应生成的产物再经500℃煅烧,获得的凹凸棒石-TiO2-磁性颗粒纳米复合材料的磁化率最高。高分辨透射电镜表征结果显示,经500℃煅烧获得的凹凸棒石-TiO2-磁性颗粒复合材料,其TiO2和磁性颗粒非常均匀地吸附在凹凸棒石表面。     

天然有机质存在条件下的纳米颗粒与重金属协同行为研究

纳米颗粒与重金属元素相结合发生反应,可能产生一系列相互作用关系。这些作用过程是取决于多个环境条件共同作用的复杂过程,尤其是在土壤这种复杂的典型非均质环境介质中。这些作用关系可分为协同促进和拮抗抑制两大类关系。对于土壤中的重金属元素离子而言,纳米态粒子对其环境有效性究竟是协同促进还是拮抗抑制作用,关键取决于纳米粒子的表面修饰特性、二者间的界面反应以及反应后重金属元素的最终赋存状态这三个方面。协同促进或拮抗抑制作用与否则最终决定了这些污染重金属离子的生物可利用性和生态毒性响应。本文对近年来纳米颗粒-重金属共环境行为国内外研究现状进行综述讨论。纳米-重金属界面吸附解吸和土壤中迁移持留过程研究涉及多个热力学、动力学解析方法,科学家结合静态批实验和动态迁移实验等实验室模拟手段,对纳米颗粒、重金属离子、有机质三因子在土壤介质中的相互作用影响和共行为方式展开深入探讨。在重金属离子-纳米颗粒表面吸附机制、赋存形态以及重金属纳米吸附态土壤迁移固定机制研究中,多种定性表征方法的综合应用,如透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线吸收近边结构光谱/扩展X射线吸收精细结构光谱(XANES/EXAFS)等方法相结合,被公认是揭示这一系列过程机制的重要技术手段。针对不同土壤环境中有机质存在条件,正确评价纳米态物质对重金属的迁移性及生物可利用性的影响作用,将为纳米环境效应评估和纳米修复技术等相关应用提供重要的数据支持和机理依据。     

天津蓟县长城系串岭沟组混层粘土矿物

为了解天津蓟县长城系串岭沟组地层中混层粘土矿物的组成和结构特征, 利用X射线粉晶衍射(XRD) 和高分辨透射电镜(HRTEM) 对其进行了深入研究.通过对比该区粘土矿物的自然干燥片、Ca离子饱和片、Ca饱和的乙二醇膨胀片、加热到375℃和550℃的乙二醇膨胀片获取的XRD衍射峰, 确定该区混层粘土矿物为伊利石/蒙脱石(I/S) 不规则混层矿物和绿泥石/蒙脱石(Chl/S) 不规则混层矿物.从高分辨透射电镜观察到I/S规则及不规则混层的晶格条纹像以及Chl/S不规则混层的晶格条纹像, 揭示了该区I/S混层和Chl/S混层的层间堆跺结构特征.该研究为蓟县中元古界典型剖面提供了重要的混层粘土矿物的结构信息.      

龙王山凹凸棒石粘土X射线定性定量及高温相变研究

众所周知,X 射线分析历来是研究矿物的主要手段。因为它能从晶体结构上反映矿物特征,并具有快速、简便和可靠性较大等优点。特别是大型高功率的X 射线衍射仪的问世,为研究矿物,尤其是粘土矿物提供了良好的条件。龙王山是江苏凹凸棒石粘土矿主要基地,是较有代表性的凹凸棒石粘土矿床,但以往从工艺性能和工业利用角度来研究较多。笔者用日本理学的自动旋转阳极高功率X 射线衍射仪,对龙王山凹凸捧石粘土矿床进行了系统分析。本文从矿物学角度为上述矿床提供一些定性、定量及高温相变资料。     

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.     

电气石微粉吸附水体中金属离子及其机理分析

研究了电气石微粉吸附水中Cu2＋、Pb2＋、Zn2＋的过程,讨论了吸附时间、粒度、用量和pH值等因素对吸附效果的影响,分析了电气石对含Cu2＋、Pb2＋、Zn2＋废水的吸附机理。电气石加工成超细粉体时,表面产生大量的不饱和键,在溶液中与水配位,使水发生解离生成羟基化表面,将重金属离子吸附到晶体负极,使局部金属离子浓度增高与电气石表面羟基离解而产生的氢氧根离子发生反应,形成各种沉淀或碱式盐析出,直到溶液中各种离子浓度达到平衡时为止。提出了凡是氢氧化物难溶于水的金属离子,理论上都可以使用电气石微粉进行吸附净化处理的观点。研究结果表明,电气石微粉对Cu2＋、Pb2＋、Zn2＋有较好的吸附效果。     

蒙脱石等粘土矿物对重金属离子吸附选择性的实验研究

矿物质与重金属离子间的相互作用已是当今环境科学、矿物学,土壤化学等学科领域研究的热点。通过蒙脱石,伊利石和高龄石在一定的介质条件下对Ｃｕ＾２＋、Ｐｂ＾２＋、Ｚｎ＾２＋、Ｃｄ＾２＋、Ｃｒ＾３＋五种重金属离子的竞争吸附实验研究,阐明了三种粘土矿物对五种重金属离子的吸附选择性。     

粘土矿物的X射线衍射物相分析

文章总结了粘土矿物的Ｘ射线衍射物相分析经验。阐述粘土矿物的分析条件，制样方法和衍射图解释等特点。研究重系定量分析方法，总结出几种常见的粘土矿物的权重系数。讨论了放物高温衍射分析问题。     

碎屑岩自生粘土矿物的沉淀作用及其对储层的影响——以川西坳陷上三叠统须家河组砂岩为例

粘土矿物是影响碎屑岩储层物性的重要因素.本文以川西坳陷孝泉-新场-合兴场地区上三叠统须家河组砂岩为例,应用铸体薄片、普通薄片、X射线衍射分析和扫描电镜分析,研究了在成岩过程中自生粘土矿物的沉淀作用及其对储层的影响.结果表明自生绿泥石对储层原生孔隙的保存和次生孔隙的发育有利,自生高岭石的含量反映了次生孔隙的发育程度,而伊利石对储层的影响是负面的.     

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。     

安山质熔结凝灰岩中凹凸棒石断层岩的矿物学特征

郯庐断裂带肥东段龙山安山质熔结凝灰岩中产出一种白色断层岩。X-射线粉末衍射(XRD)、红外光谱(TER)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子能谱仪(EDS)、X-射线荧光光谱(XRF。)等结构、形貌和成分分析证明，这些白色断层岩主要由凹凸棒石组成(含量大于90％)，属于凹凸棒石断层岩。凹凸棒石呈现40-60纳米的细长纤维，其中的少量杂质是纳米粒度的石英和钠长石。纳米粒度的石英和钠长石形态特征显示它们可能由安山质熔接凝灰岩中原生矿物机械破碎形成。这些凹凸棒石断层岩形成于火山热液活动同一期断层递进变形过程中，经历了三个阶段。首先是安山质熔结凝灰岩在断裂作用下形成碎粉岩，然后是碎粉岩在构造应力和火山热液作用下水化形成凹凸棒石，最后凹凸棒石又在断层活动晚期发生变形。     

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。     

H_2O_2增效TiO_2/凹凸棒石光催化体系降解亚甲基蓝

以钛酸四丁酯为前驱体,天然凹凸棒石为载体,采用溶胶凝胶法制备了TiO_2/凹凸棒石复合光催化剂,并用XRD、TEM对其进行表征.以亚甲基蓝染料为模拟污染物,采用300 W汞灯为紫外光源,以光催化实验来评价该催化剂的活性,并研究了H_2O_2的引入对光催化活性的影响.实验结果表明,H_2O_2能显著提高染料的脱色效率:亚甲基蓝的初始浓度为50 mg/L,催化体系为2 mmol/L H_2O_2+0.5 g/L TiO_2/凹凸棒石+UV(紫外线),光催化10 min后其脱色率为95%,相对于单独的0.5 g/L TiO_2/凹凸棒石+UV催化体系,其脱色率提高了约50%.全波段扫描显示,加入H_2O_2后,亚甲基蓝在290 nm对应的苯环吸收蜂急剧下降,665 nm对应的最大吸收峰则近乎消失,且没有新的吸收峰产生.     

坡缕石/磁性铁氧化物/TiO2复合光催化剂性能实验研究

用醇盐水解法、硫酸亚铁-硝酸钾氧化法制备TiO2光催化剂、坡缕石/TiO2复合光催化剂和坡缕石/磁性铁氧化物/TiO2复合光催化剂.通过XRD、TEM、UV-Vis和MS分析光催化剂的物相组成、形貌特征、对紫外可见光的漫反射以及磁化率,并以甲基橙为处理对象,对比研究了TiO2光催化剂、坡缕石/TiO2复合光催化剂和坡缕石/磁性铁氧化物/TiO2复合光催化剂的光催化效果.结果表明:坡缕石/磁性铁氧化物的复合能降低复合光催化剂中锐钛矿的平均粒径,提高锐钛矿的分散性.铁的复合是否提高光催化剂的光催化效率与催化剂的煅烧温度有关.坡缕石的复合对光催化剂的最佳煅烧温度有影响.     

Adsorption capacity and mineralogical and physico-chemical characteristics of Shuwaymiyah palygorskite (Oman)

In this paper, Shuwaymiyah palygorskite in the Sultanate of Oman has been characterized mineralogically by X-ray diffraction (XRD) and electron microscopy, chemically by oxide compositions, structural formulae, and cation exchange capacity (CEC), and physically by specific surface area and adsorption isotherms. Batch adsorption studies were performed to evaluate the adsorption performance of methylene blue (MB) basic dye on the local clay mineral. The quantitative XRD analysis indicates that the purity of some selected samples of palygorskite clay is very high (about 70% of the clay minerals are palygorskite and 30% kaolinite). The scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) images clearly support this conclusion. The adsorption equilibrium revealed that Shuwaymiyah palygorskite clay can uptake up to 51 mg of MB per 1 g mass of clay. MB adsorption is best fitted by Langmuir isotherm, and a pseudo-second-order kinetic model can be efficiently used to predict the kinetic of adsorption of MB by the palygorskite. The results obtained from these laboratory-scale adsorption tests indicate the promising adsorption capability of the Omani palygorskite.     

苏皖坡缕石粘土中蛋白石特征及其成因意义

TEM和XRD研究表明，在苏皖坡缕石粘土矿床的蛋白石坡缕石层中存在0pal-A和0pal-CT两种结构的蛋白石。蛋白石坡缕石层主要含坡缕石、opal-A、opal-CT，以及少量白云石和其它矿物，由富opal-A层和富opal-CT层互层组成，交互层的厚度在几个厘米左右。蛋白石坡缕石层中的矿物基本是自生矿物，从蒸发湖水中化学沉淀形成。矿物组成特征研究表明，蛋白石坡缕石层的矿物组分(Si、Mg、Al)来源于盆地周围玄武岩淋滤的浅层地下水。根据Opal-A和Opal-CT溶解度图解和城缕石、白云石形成物理化学条件图解，当湖水具有高浓度溶解SiO2和Mg^2 时，有利于opal-A和坡缕石形成，当湖水具有低浓度溶解SiO2时，有利于opal-CT结晶。因此，沉淀SiO2的结构状态取决于地下水补给的湖水溶解SiO2浓度。富opal-A和富opal-CT交互层的形成是古气候、古水文周期性变化的指示。富opal-CT层指示高地下水补给流入量，低蒸发量，湖水低盐度和溶解组分，代表湿润气候时期；而富opal-A层代表低地下水补给流入量，高蒸发量，高溶解组分浓度，代表干旱气候时期。     

凹凸棒石酸活化废液制备LDH实验研究Ⅰ:合成方法和表征

在利用凹凸棒石生产活性白土过程中，大量形成的凹凸棒石酸活化废液造成了严重的环境问题。用凹凸棒石酸活化废液制备LDH(层状双氢氧化物)。一方面得到了LDH。同时也为解决活性白土生产过程中的废水污染提供了一条有效途径。利用TEM和XRD研究了凹凸棒石粘土活化废液制备阴离子粘土微观结构特征，并对这种材料的形成机制以及应用前景进行了讨论。