超临界萃取技术在生物资源开发和有机废水处理中的应用研究

超临界萃取技术在生物资源开发和有机废水处理中的应用研究＠刘华￥中国科学院地球化学研究所超临界ＣＯ＿２萃取,有机废水处理,珊瑚姜油,辣椒色素超临界萃取技术在生物资源开发和有机废水处理中的应用研究刘华（中国科学院地球化学研究所,贵阳５５０００２）收稿日期：１９...     

超临界流体的地质意义

超临界流体具有一系列特殊性质，如，临界发散性、“临界乳光”、强氧化性、可变的介电常数、较强的溶解性等。地球深部超临界流体的存在不仅影响岩石的性质，而且对地质构造演化有重要的意义，超临界流体为油气的形成提供物质和能量，同时又是热液成矿过程中元素迁移、聚集和矿石矿物赋存空间形成的重要因素，地质构造演化与超临界流体密不可分；超临界流体对地震孕育及岩浆的产生和喷发有重要影响，超临界流体技术(超临界萃取、超临界水氧化等)不但能最大限度地回收有价值的矿物，而且能有效处理“三废”。     

废水的矿物学处理

废水的矿物学处理鲁安怀（中国地质大学,北京,１０００８３）废水的处理方法通常分为物理处理、化学处理及微生物处理,前两种方法主要应用于无机性废水处理,而后一种方法对处理有机性废水甚为有效。当前废水处理研究正朝着处理效率好、成本低、质量高、占地面积小等综...     

超临界地质流体的性质和效应北大核心CSCD

在地球深部(特别是俯冲带)的高温高压条件下,硅酸盐和水的相互溶解能力增强,可以形成成分介于常规硅酸盐熔体和富水流体之间的超临界地质流体。超临界流体的形成条件主要取决于岩石-H2O体系的临界曲线、湿固相线和第二临界端点的位置。超临界地质流体具有特殊的物理化学性质,能够在促成俯冲带物质循环、迁移和富集元素成矿、引发中深源地震、影响地表宜居性演化等方面发挥关键作用。通过高温高压实验、分子模拟计算、天然岩石和矿床样品等手段研究超临界地质流体的性质和效应仍存在巨大挑战,亟需变革性实验和计算技术突破。     

地质封存CO2水岩作用对页岩有机碳的萃取效应研究

CO₂ 水岩相互作用实验研究对于CO₂地质封存以及页岩气开发都具有重要意义。近年来多数研究主要侧重于岩石中矿物成分的反应过程,对于岩石中有机质成分的研究比较有限。本文选取盖层页岩,重点研究CO₂对于页岩中有机碳的萃取效应作用。实验使用高压反应釜在95 ℃和15 MPa条件下进行CO₂ 水页岩反应,同时考查不同的水岩接触方式对反应的影响,实验中分别测试了反应后水体中的溶解性有机碳(DOC)和反应前后岩石表面形态变化(SEM表征)。DOC的测试结果表明,相对于空白对照组高压N₂作用,超临界CO₂体系对于岩石有机碳具有明显的萃取效果,其中在不含水和仅含少量水的体系中,CO₂体系对DOC的萃取量能达到N₂体系的3倍以上,显示超临界CO₂极强的萃取能力。对比不同含水量的实验体系,发现含有少量水的情况下,CO₂对于有机碳的萃取量达到最大,比不含水的体系高出了87%,而这种能力的提高是由于少量极性分子H₂O的加入,能够增强超临界CO₂流体的溶剂化性能导致的。SEM结果也说明了不同的水岩气接触方式对岩石表面形貌具有不同的改造效果。本文实验结果有助于更好认识CO₂地质封存水岩作用及其潜在环境风险。     

超临界地质流体的性质和效应

在地球深部(特别是俯冲带)的高温高压条件下,硅酸盐和水的相互溶解能力增强,可以形成成分介于常规硅酸盐熔体和富水流体之间的超临界地质流体。超临界流体的形成条件主要取决于岩石-H_2O体系的临界曲线、湿固相线和第二临界端点的位置。超临界地质流体具有特殊的物理化学性质,能够在促成俯冲带物质循环、迁移和富集元素成矿、引发中深源地震、影响地表宜居性演化等方面发挥关键作用。通过高温高压实验、分子模拟计算、天然岩石和矿床样品等手段研究超临界地质流体的性质和效应仍存在巨大挑战,亟需变革性实验和计算技术突破。     

土壤有机碳同位素样品制备过程的影响因素讨论

土壤有机碳同位素地球化学在气候和植被恢复方面的研究已得到广泛应用,但目前对不同类型、不同时代的土壤总有机碳同位素样品制备过程的系统研究较少.本文选取黄土高原不同地区、不同类型的现代土壤和古土壤,对其有机碳同位素样品制备过程进行了较系统的研究.( 1)去除土壤中无机碳酸盐对有机碳同位素组成的干扰:对于现代土壤样品,在室温条件下,用 0.5～ 6 mol/L HCl反应 1 d去除碳酸盐,均可获得理想数据;在 70 ℃反应条件下,用 0.5～ 2 mol/L HCl反应 2 h去除碳酸盐可获得理想数据,但用 6 mol/L HCl,δ 13C值偏负 0.65‰;( 2)在 850 ℃氧化温度条件下,样品制备加铜丝,对现代土壤及古土壤样品的δ 13C值均没有影响,结果表明在用封管法进行现代土壤及古土壤的有机碳同位素样品制备时,可以不加铜丝;( 3)对于有机碳含量较高的有机碳标准物质、植物和现代土壤样品,在 850 ℃氧化条件下,恒温 2.5 h,足以保证样品有机质氧化完全,不会产生同位素分馏;对于深层黄土和红粘土样品,由于样品体系复杂,在上述氧化条件下难以获得理想数据,合适的氧化条件有待进一步深入研究.     

寒武纪早期海洋阶段性氧化驱动早期后生动物多样化进程

伊迪卡拉-寒武纪过渡期是地球历史上海洋环境与生命演化变革的关键时期之一.有研究认为海洋氧化可能是驱动早寒武世动物快速多样化的主要原因,但有关海洋氧化及硫化水体演变过程和发生时间的认识仍有分歧.运用ICP-MS、FESEM、EDS和XRD技术对位于古陆架边缘-斜坡背景的湘西四都坪、黔东松江大桥等剖面牛蹄塘组黑色页岩进行氧化还原敏感元素、黄铁矿形态学、总有机碳及N、P等营养元素丰度变化进行高分辨研究.结果显示,研究区牛蹄塘沉积期底层海水条件经历了复杂的发展过程,表现为3个铁化与3个硫化时段的动态交互,在第3阶晚期转为亚氧化-氧化条件.不同相区的对比表明,海水氧化随时间由浅水向深水区扩展:台地相区发生在第2阶晚期,陆架边缘出现在第3阶晚期,而深水盆地以持续铁化为主,晚期出现硫化,表明海洋氧化界面逐步加深下移.沉积物Mo/TOC,U/TOC值自下而上持续增加,与Cr、Mn、P、N丰度变化趋势一致,表明海水氧化程度逐步增强.主要化石类群的时空分布与海水氧化过程对应良好,表明海洋阶段性氧化与硫化水体消失对后生动物多样化进程有明显的控制作用.      

氧化条件对样品有机碳同位素测定的影响因素讨论

有机碳同位素在全球变化、古气候和古环境恢复研究中的应用日益广泛和深人。有机碳同位素分析的基本原理是在高温下过量的氧气中将样品有机物氧化为CO2，通过分离纯化得到纯净的CO2气体送人质谱测定其护δ13C值。 在已发表文章中，对于有机碳同位素的研究，人们所采用的氧化温度和氧化时间都有很大差异，但很少系统地研究有机碳同位素分析氧化条件对样品有机碳同位素测定结果的影响。为了解不同的氧化条件是否会造成样品的有机碳同位素分馏，以及不同氧化条件对样品有机碳同位素测定结果的影响程度，笔者采用封管法，选取了不同类型的样品（有机碳标准、植物、表土、黄土以及红粘土等），采用不同的氧化温度：500℃,550℃,650℃,750℃,850℃,900℃以及950℃等，恒温2.5 h,然后炉冷至室温。 实验结果表明：氧化温度为850℃，恒温时间为2.5 h，对于有机碳标准、植物、表土和较年轻的黄土样品，足以确保样品有机质氧化充分，δ13C值达到稳定，不会产生同位素分馏。 但对于深层黄土和红粘土样品，氧化温度为850℃，恒温时间为2.5 h，其δ13C值不能达到一个稳定值，仍有偏正趋势。这可能是由于深层样品成岩化作用强，样品中含有一些含碳的矿物包裹体，随温度上升到一定程度，才逐渐分解，释放出气体。对于深层黄土和红粘土样品，采用850℃甚至更高的氧化温度其δ13C值仍未达到稳定，合适的氧化温度需进一步的研究来确定。     

粉末活性炭增强臭氧氧化去除铁锰

为了有效解决地下水中铁锰超标的问题,本文提出了一种新的粉末活性炭(PAC)和臭氧联用去除铁和锰的方法,并探索PAC在臭氧氧化处理水中铁和锰的作用机理。首先研究PAC和臭氧单独处理铁和锰的效果;然后研究PAC和臭氧联用处理铁和锰的效果,并探究不同条件(pH、温度、PAC用量、氧化剂质量浓度)对水中铁和锰去除效果的影响;最后研究PAC在臭氧氧化处理水中铁和锰的作用机理。结果表明：PAC在不同条件下都能强化铁和锰被臭氧氧化,在PAC用量为0.3 g/L、臭氧质量浓度为5 mg/L、pH值为7.0、室温的条件下,5 min内铁和锰混合溶液质量浓度由0.5 mg/L迅速降到0.1 mg/L以下,达到相应排放标准要求;随着PAC用量的增加,铁和锰的残留质量浓度逐渐降低,这说明反应高度依赖PAC表面的活性位点,进一步证实了PAC对水中铁和锰去除效果的影响。扫描电镜(SEM)和Mapping分析等表征结果表明,反应后在PAC表面形成了铁氧化物和锰氧化物涂层,而这些氧化物涂层会进一步加快水中游离铁和锰的去除。     

超临界水条件下煤的脱硫实验研究

通过超临界水对贵州地区无烟煤及炼焦煤的脱硫实验研究,测定了在水的临界温度附近（350和400℃时）煤的脱硫率。研究表明,温度高（400℃）对煤的脱硫比较有利,而压力增大,脱硫率相对降低,同时需考虑水煤比的相反影响。最佳脱硫享受反应时间的制约,反应时间长,煤质下降显著。煤中有机流的含量可能对脱硫效果产生直接的影响。超临界碱液脱硫实验的初步研究表明,反应1d,无烟煤的脱硫率高于炼焦煤,并且随反应时间增长,炼焦煤的脱硫效果呈下降趋势,对最佳反应时间的不同要求或许是超临界碱液与超临界水脱硫的最大差别。     

煤矿酸性矿井水除铁研究

煤矿酸性矿井水除铁研究煤矿酸性矿井水（下称酸性水）主要来自于高流煤层的开采．煤层的开采，提供了氧化过程中所必须的氧，地下水渗人并与残留煤的接触，使煤层和顶底板中的硫铁矿、有机流在氧存在的条件下，经过化学的、生物的作用形成游离的硫酸，使矿井水呈酸性。其...     

超临界地质流体的物性

超临界态流体具有接近液体的密度、高于液体的扩散系数和低于液体的粘度等不寻常特性。在地球内部,伴随板块俯冲带入的水等流体进入超临界态,并与壳幔物质混合及相互作用会形成对地球内部结构演化、元素和能量运移有重要影响的流体,即超临界地质流体。然而,目前对于超临界地质流体的性质、作用的认识还极其有限,准确测定超临界流体的物理性质更是严峻挑战。金刚石对顶砧装置(DAC)的优势就是适合极端条件下原位物性探测,这对于超临界地质流体研究是不可或缺的。本文基于金刚石对顶砧装置原位加温的技术特点,对超临界地质流体物性测量的有关问题进行了讨论,并扼要回顾了超临界流体物性研究的进展。     

阜新煤田镜煤和丝炭的有机地球化学特征及其热解性能研究

本文用近代有机地球化学方法(如红外光谱、气相色谱、质谱和色谱-质谱联用仪等)研究了阜新煤田主要煤层中的镜煤和丝炭的有机地球化学特征、研究结果表明两者均具有共同的高等植物母质来源,但形成于不同的环境,尤其是在氧化还原条件上:丝炭形成于相对氧化环境;而镜煤则在相对较还原的条件下形成的。镜煤和丝炭热解过程中产生的烃类主要是甲烷和其他气态烃,C_5~+-烃类的含量一般不超过10％,从而证实镜煤和丝炭可以是良好的生气母质,但不是好的生油母质。     

超临界水的特性及其对地球深部物质研究的意义

水在超临界状态下有着与标准状态明显不同的行为，超临界水具有许多的特殊性质，如强烈的氧化作用，很强的溶解性能，以及通过温度和压力变化控制其密度在类似蒸汽到类似液体的密度之间等。水在约４００℃的超临界温度下，几乎有的氢键都裂解了，超临界水的这一性质很可能是超临界水具有许多特殊性质的主要原因，超临状态地幔水的存在，不仅对球物理场的性质有重要影响，崦且对于地质构造演化、地球化学动力学、成矿作用，以及深部地     

松辽盆地白城-开鲁地区新近系地浸砂岩铀成矿后生还原条件分析

铀的沉淀、富集与还原剂种类、含量有密切关系.还原剂主要包括有机质、黄铁矿、油气等.白城-开鲁地区新近系有机炭、黄铁矿含量总体较低,有机质腐殖化程度弱,但深部油气上升可进入新近系下部的大安组砂体,在某种程度上弥补岩石还原物质的不足.从后生氧化类型看,大安组具有层间氧化特点,具有形成铀矿床的前提,但从砂岩的黏土化蚀变成分看,高岭石含量比伊犁盆地成矿地层明显偏低,说明含氧化水相对较弱,铀成矿条件略差.这从某种程度解释了松辽盆地西南部新近系找矿无重大突破的原因.     

Fenton试剂氧化-微电解-接触氧化法处理丙烯腈废水实验研究

实验采用Fenton试剂氧化-微电解-接触氧化组合工艺处理丙烯腈废水。研究了各单元工艺的最佳控制参数和操作条件。结果表明,在废水pH值为3左右、反应时间2 h的前提下,双氧水投加量40 mL/L,二价铁离子质量浓度为0.4 g/L,再经过微电解处理后的出水进入接触氧化阶段。在溶解氧为4.5 mg/L左右,水力停留时间为10 h、容积负荷1.0 kg COD_Cr/（m³·d）左右的条件下,出水COD_Cr小于100 mg/L,可达到国家对丙烯腈废水处理要求的一级标准。     

有机质供给和保存在烃源岩形成中的控制作用

烃源岩形成研究一直集中于海相盆地的“生产力模式”和“保存模式”之争, 湖相盆地研究较少.利用二连盆地烃源岩有机碳、碳酸盐碳同位素、热解参数、还原硫等地球化学分析数据, 表征了湖盆古生产力和陆源有机质输入, 研究了有机质供给和保存在烃源岩形成中的控制作用, 发现不同的湖盆中有机质供给和保存对烃源岩形成的控制作用明显不同.有机质供给量大的湖盆原始有机质含量高, 烃源岩形成主要受有机质供给控制, 受有机质保存条件影响小, 即使在含氧的水底也会有部分有机质来不及氧化而富集形成烃源岩; 有机质供给量小的湖盆原始有机质含量低, 氧化环境中大部分有机质被降解难以形成烃源岩, 只有还原环境下有机质才能得到较好的保存, 有机质保存是控制烃源岩形成的主要因素.      

固体模拟样品中多环芳烃有机污染物提取方法研究

对有机污染物分析的样品前处理技术——超临界萃取、微波萃取、超声提取和索氏提取进行了对比研究。结合气相色谱质谱测定技术比较了4种方法对模拟样品中16种多环芳烃化合物的提取效果。探讨了温度、改进剂对超临界萃取的影响，无改进剂的纯C02流体对16种多环芳烃的低沸点化合物萃取回收率可达80％，对高沸点化合物应在加入改进剂的基础上提高萃取温度。与超临界萃取相比，微波萃取在对高沸点化合物的萃取上具有优势。     

超临界水与壳幔物理化学性质

超临界水与其标准状态相比具有许多特殊性质，如强烈的氧化作用、很强的溶解性能，以及通过改变温度和压力可控制其密度在蒸汽相到液体相的密度之间等。水在约４００℃的超临界温度下，几乎所有的氢键都裂解了，超临界水的这一性质很可能是超临界水具有许多特殊性质的主要原因。