含蛭石晶层间层矿物的可交换性阳离子及交换容量研究

对采自新疆尉犁蛭石矿、河南灵宝-陕西潼关蛭石矿的工业蛭石矿物样品进行了可交换性阳离子与交换容量研究，发现新疆尉犁蛭石矿金云母-蛭石中可交换性阳离子主要为Na^ 和Ca^2 ，其次为Mg^2 、K^ 、Ba^2 和Sr^2 ；而河南灵宝-陕西潼关蛭石矿工业蛭石样品的可交换性阳离子主要为Ca^2 和Mg^2 ，其次为Na^ 、K^ 等。金云母-蛭石和绿泥石-蛭石间层矿物的阳离子交换容量随间层结构中蛭石晶层的含量增加而增大，一般在56．92～98．95mmol／100g之间，仅为蛭石最大阳离子交换容量的一半。金云母-蛭石样品阳离子交换容量大小与K2O含量呈负相关关系，与(Na2O CaO)含量呈正相关关系。     

金云母—蛭石间层矿物分晶层晶体化学式的计算及意义

金云母－蛭石间层矿物由金云母晶层与蛭石晶层交叠排列而成，采用一般计算方法得出的晶体化学式不能充分揭示结构中金云母晶层与蛭石晶层各自的晶体化学特征。本文以化学成分分析与阳离子容量为基础，假定可交换性阳离子均为蛭石晶层层间阳离子，非交换性阳离子为金云母晶层层间阳离子，金云母晶层与蛭石晶层具有相同的八面体层等，计算出了结构中两种晶层的分晶层晶体化学式，确定了结构中两种晶层的比例和蛭石晶层的电荷数。并在此基础上讨论了新疆尉犁蛭石矿金云母－蛭石间层矿物的晶体化学特征。结果表明该方法设计合理，符合晶体化学原理，所计算的数据可靠。利用该方法计算出的两种晶层的比例为金云母－蛭石1：1规则间层矿物的确定提供了必要的依据。也为其它类似间层矿物的研究提供了一种计算分晶层晶体化学式的可行方法。     

CTA~+/蛭石插层复合物在乙醇水溶液中一维结构的变化研究

基于蛭石良好的阳离子交换性和吸附性及层间域的可膨胀性,对新疆尉犁蛭石矿的金云母-蛭石样品采用不同用量的季铵盐进行微波插层处理及插层后样品的乙醇溶液醇洗处理,并对处理后样品一维结构的变化进行了XRD分析,考察了插层剂用量和乙醇溶液浓度对CTA+/蛭石插层复合物最大底面间距的影响。结果表明:蛭石的最大底面间距随着CTAB用量的增加而增大,季铵盐阳离子在蛭石层间的排布模式也随用量的增加,发生由单层倾斜→双层倾斜的规律性转化。插层处理后的样品采用浓度为97%的乙醇溶液醇洗后,蛭石最大底面间距由5.08～4.35 nm减少至4 nm左右,季铵盐阳离子在层间全为单层倾斜排布;采用不同浓度的乙醇溶液对蛭石最大底面间距为4.69 nm的样品进行醇洗,随乙醇溶液浓度的增大,蛭石最大底面间距降低,并在浓度为60%时达到稳定值4.00 nm,随后随乙醇溶液浓度的增大,不再发生变化。季铵盐阳离子在蛭石层间域中以单层倾斜排布,倾斜角为53°±时最稳定。     

膨润土中蒙脱石含量测试新方法研究

对于某一特定的膨润土矿,蒙脱石含量与阳离子交换容量呈正相关,以此为依据提出了一种确定蒙脱石含量的新方法——纯样品指标标定法。对山东莱西、潍坊两地膨润土矿的实际测定结果显示,利用纯样品指标标定法确定蒙脱石含量取得了较满意的结果,说明此方法具有较大的使用价值。该方法考虑了膨润土中杂质、蒙脱石层间可交换阳离子类型及端面电荷对测定结果的影响,推荐以钠基土为试样,在pH=4的条件下采用加权法测定蒙脱石含量。     

有机蛭石的制备及其层间插层剂排布模式研究

对新疆尉犁蛭石进行钠化改型后用系列烷基季铵盐进行了有机插层处理,利用XRD对样品进行表征.结合季铵盐阳离子的理论几何尺寸,研究了季铵盐阳离子在蛭石晶层的结构和排布方式.结果表明,不同链长烷基季铵盐阳离子在蛭石晶层排列方式的演化途径不同,季铵盐用量和季铵盐阳离子的性质能影响季铵盐阳离子在蛭石晶层的排布方式.当季铵盐用量较低时,季铵盐阳离子在蛭石晶层形成平卧排列,当季铵盐用量较高时,季铵盐阳离子在蛭石晶层形成倾斜排列,且直链烷基越长,季铵盐阳离子在蛭石晶层间越易形成倾斜排列.     

氯化铵-乙醇法测定蛭石的阳离子交换容量

采用氯化铵-乙醇法测定了蛭石精矿的阳离子交换容量。实验结果表明:氯化铵-乙醇法测定蛭石精矿的阳离子交换容量时,必须使蛭石充分润湿分散,以利于NH₄⁺与蛭石层间阳离子的充分交换。甲醛法滴定NH₄⁺含量时,必须消除甲酸的影响,并且不加热待滴定液可以获得较准确的测试结果。实验测得蛭石精矿的阳离子交换容量为60.8824×10^-3mol/100 g。     

铜型蛭石抗菌剂中Cu2+的赋存状态

利用天然矿物蛭石的阳离子交换特点,通过离子交换法将Cu2+植入到蛭石中,制得铜含量高达5.5%(相当于蛭石阳离子交换容量的80%)、具良好抗菌性能的铜型蛭石.经XRD、TEM、AAS分析,结合晶胞参数及晶体化学式的计算,铜型蛭石的XRD特征值更接近于标准的Mg-蛭石,这与Cu2+与Mg2+半径相近、电价相等的特点相符合.Cu2+部分以水合物的形式存在于蛭石层间,部分进入八面体中以六次配位的形式存在.铜型蛭石的a0和b0值无明显变化而c0值略有减小,这对于Cu2+的稳定是有利的.上述各特点有利于铜型蛭石抗菌剂的稳定性和持久性.     

不同插层方法对蛭石层间有机离子排布及层间距的影响

以两倍蛭石阳离子交换容量的十六烷基三甲基溴化铵为插层剂,利用热液搅拌法、球磨法、煮沸法、熔融搅拌法4种不同的方法对蛭石进行插层处理。通过X射线粉晶衍射分析发现,十六烷基三甲基铵离子在蛭石层间具有倾斜双层、倾斜单层、双层平卧的排布模式。此外,随着处理方法中温度、机械力的由弱到强,十六烷基三甲基铵离子在蛭石层间的排布模式由多样向单一转变,插层层间距也有增大的趋势。     

含膨胀性晶层层状硅酸盐矿物的层电荷表征方法及其原理

依据含膨胀性晶层层状硅酸盐矿物(PSEL)层电荷的大小把膨胀性晶层分为蒙皂石晶层和蛭石晶层两类。讨论了PSEL层电荷的产生与类型,综述了国内外关于PSEL层电荷的测试和表征方法的研究现状;分析了晶体化学式计算法、烷基季铵盐法和阳离子交换容量法的测定原理和计算方法。以四川三台蒙脱石样品为例分别用晶体化学式计算法及烷基季铵盐法计算了蒙脱石的层电荷,认为含膨胀性晶层层状硅酸盐矿物的层电荷研究对于层状硅酸盐矿物晶体化学具有重要的理论意义。     

铜型蛭石抗菌剂中Cu^2＋的赋存状态

利用天然矿物蛭石的阳离子交换特点，通过离子交换法将Cu^2 植入到蛭石中，制得铜含量高达5.5%（相当于蛭石阳离子交换容量的80%）、具良好抗菌性能的铜型蛭石。经XRD、TEM、AAS分析，结合晶胞参数及晶体化学式的计算，铜型蛭石的XRD特征值更接近于标准的Mg^-蛭石，这与Cu^2 与Mg^2 半径相近，电价相等的特点相符合，Cu^2 部分以水合物的形式存在于蛭石层间，部分进入八面体中以六次配位的形式存在。铜型蛭石的a0和b0值无明显变化而c0值略有减小，这对于Cu^2 的稳定是有利的，上述各特点有利于铜型蛭石抗菌剂的稳定性和持久性。     

辽宁省阜蒙县北窝铺膨润土矿床地质特征及控矿因素

阜蒙县北窝铺膨润土矿床位于中生代断陷盆地——于寺盆地中,矿体呈层状、似层状主要赋存于白垩系下统义县组第一岩段火山碎屑岩中。通过矿石阳离子交换量分析和差热分析,确定为钙基膨润土矿床。该矿床的形成受地层控制,沉凝灰岩、凝灰质砂砾岩、流纹质晶屑玻屑熔结凝灰岩与矿床的形成有密切关系。     

郑家-王庄地区沙一段粘土矿物特征及对储层敏感性影响

东营凹陷郑家—王庄地区沙一段砂岩储集层中蕴藏大量稠油油藏,但开发过程中粘土矿物的敏感性严重制约了该油类藏的有效开发。定向X射线衍射分析结果表明,本区沙一段砂岩储层中粘土矿物组成类型为伊/蒙无序间层矿物(S/I)、高岭石、伊利石和绿泥石,其中以伊/蒙无序间层矿物的相对含量居多。这就决定了研究区储层敏感性以水敏性为主,其余敏感性无或较弱。据定向X射线衍射谱图上S/I主峰d值大小,进一步识别出钙型S/I、钠型S/I及钙钠过渡型S/I。扫描电镜观察表明,S/I具有丝状、网状和蜂窝状三种形态,且大都包裹在岩石骨架颗粒的表面作为孔隙衬里而存在。阳离子交换容量和膨胀率研究结果显示,二者与样品中S/I含量和层间阳离子类型相关。膨胀率和阳离子交换量与S/I含量都呈较好的正相关关系。在S/I中蒙皂石层含量相当的情况下,钠型S/I的膨胀率和阳离子交换量值偏大,钙型偏小,钙钠过渡型居中。此外,粘土总量以及S/I产状对储层损害也有较大的影响。     

A spectrophotometric measurement of soil cation exchange capacity based on cobaltihexamine chloride absorbance

Among numerous methods for cation exchange capacity (CEC) determination for soils and sediments, the cobaltihexamine chloride method is frequently used due to its ability to measure CEC at soil pH. After exchange with Co(NH₃)₆³⁺ ions, CEC is estimated via the measurement of the Co remaining in solution. The modified method proposed allows a more rapid determination of CEC based on the measurement of the absorbance at 472 nm of the cobaltihexamine chloride solution before and after exchange. This method has been applied to various soil's horizons from four sites, selected to cover a wide range of CEC and pH values. The model obtained allows one to calculate CEC from absorbance at 472 nm with 95% confidence intervals. As CEC is of relevant meaning in agronomical and environmental purposes, and more recently in ecotoxicological studies, this modified method can be proposed as a rapid test for CEC evaluation.     

Numerical evaluation of multicomponent cation exchange reactive transport in physically and geochemically heterogeneous porous media

Experimental evidence and stochastic studies strongly show that the transport of reactive solutes in porous media is significantly influenced by heterogeneities in hydraulic conductivity, porosity, and sorption parameters. In this paper, we present Monte Carlo numerical simulations of multicomponent reactive transport involving competitive cation exchange reactions in a two-dimensional vertical physically and geochemically heterogeneous medium. Log hydraulic conductivity, log K, and log cation exchange capacity (log CEC) are assumed to be random Gaussian functions with spherical semivariograms. Random realizations of log K and log CEC are used as input data for the numerical simulation of multicomponent reactive transport with CORE^2D, a general purpose reactive transport code. Longitudinal features of the fronts of reactive and conservative species are computed from the temporal and spatial moments of depth-averaged concentrations. Monte Carlo simulations show that: (1) the displacement of reactive fronts increases with increasing variance of log K, while it decreases with the variance of log CEC; (2) second-order spatial moments increase with increasing variances of log K and log CEC; (3) uncertainties in the mean arrival time are largest (smallest) for negatively (positively) correlated log K and Log CEC; (4) cations undergoing competitive cation exchange exhibit different apparent velocities and retardation factors due to both physical and geochemical heterogeneities; and (5) the correlation between log K and log CEC affects significantly apparent cation retardation factors in heterogeneous aquifers.     

交换液酸碱度对OTAC在蒙脱石中吸附及复合物凝胶粘度影响

在蒙脱石有机改性体系中,交换液酸碱度对蒙脱石荷电性以及十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)的电离度影响很大,进而影响OTAC在蒙脱石中的吸附以及制备复合物的凝胶粘度。研究发现,在pH=3的强酸性交换体系中,蒙脱石端面可变电荷为正电荷,OTAC阳离子和蒙脱石之间静电斥力的存在不利于OTAC在蒙脱石上的吸附,吸附量和吸附率分别是0.943CEC和85.7%,制备复合物的凝胶粘度最低,分别是μ0min为45.67Pa·s,μ30min为16.52Pa·s;在pH=10的弱碱性交换体系中,由于蒙脱石层面和端面均带有负电荷,静电引力更有利于OTAC阳离子在蒙脱石层间交换及表面吸附,其吸附量和吸附率最高,分别为1.097CEC和99.71%,制备复合物的凝胶粘度也较高,分别是μ0min为95.93Pa·s,μ30min为37.67Pa·s;在强碱性交换体系中,当pH=11和13时,蒙脱石对OTAC的吸附量和吸附率降低明显,吸附量分别为1.08CEC和1.058CEC,吸附率分别降到98.20%和96.18%,对应复合物的μ0min分别为96.52Pa·s和93.52Pa·s,μ30min分别为36.57Pa·s和36.53Pa·s,究其原因由于交换液中OTAC阳离子和高浓度的钠离子在蒙脱石层间和表面存在竞争吸附导致蒙脱石层间钠离子的交换难度加大。     

轻型无机基质新材料设计施工应用案例分析

种植屋面用轻型无机基质按用途分为:营养基质和蓄排水基质,这种基质具有轻量、洁净、排水通透、保水保肥、施工简便、等优良特性。另外,定量设计的阳离子交换能力(CEC)使其能有效控制树木的快速生长,缓解荷重增加与建筑荷载之间的矛盾。     

不同固化材料垫层在黄土中隔水能力及其垂直扩散特性

黄土作为地基材料时由于其湿陷性容易出现失稳现象,利用固化剂垫层改良黄土地基水稳性和强度的技术被广泛使用。本文主要通过在黄土中分别加入石灰、水泥和粉煤灰固化剂垫层的方法进行加固,测定了在垂直方向上各处的含水率、密度、干密度、土颗粒比表面积(SSA)及阳离子交换能力(CEC)的变化。试验表明石灰、水泥和粉煤灰垫层可以影响10～15cm范围内相邻土层含水率、密度、比表面积和阳离子交换能力,改变土质结构,提高土体的水稳性。改性后的土体越靠近固化剂垫层,含水率、SSA和CEC越小而密度越大。其中,石灰垫层效果最好,它能将黄土中含水率减小超过4%,密度增加1.0～1.5g cm-3,粉煤灰作用次之,水泥最弱。此外,试样土颗粒比表面积(SSA)与阳离子交换能力(CEC)存在线性递增的关系,本次试验中,3个试样中SSA与CEC之比均稳定于6.5～7.5之间。     

河北省赤城县独石口沸石岩矿物学特征及其性能研究

独石口沸石岩共生矿物组合为斜发沸石、蒙脱石、α-方石英和少量丝光沸石。斜发沸石呈微晶产于玻璃质岩屑和火山尘中,也呈板状产于玻屑和珍珠岩溶解形成的孔洞中,沸石总量大于70％;化学成分显示高Si、高Al、富K、富Ca、贫Na的特征;阳离子交换容量高,交换性阳离子以Ca为主,其次为K,Na,Mg;阳离子选择交换顺序为NH_4~+>K~+>Ca~(2+)>Na~+>Mg~(2+);不同阳离子类型的沸石岩其热稳定性和吸附性有差异,K型和Na型沸石岩可稳定至700℃,而Ca型沸石岩在500℃时结构被破坏;Ca型沸石岩吸附性好,而K型差。     

合徐高速公路南段膨胀土矿物成分及微结构

运用X—射线衍射、偏光显微镜、扫描电镜以及化学全量分析等方法,对合徐高速公路南段膨胀土的矿物组分及微结构等方面进行较为深入的研究,探明其特殊的工程性质不仅与膨胀土的矿物组分、阳离子交换量有关,更与其微结构密切相关,特别是其结构联结特征;膨胀土的胀缩特性随着粘土矿物含量的增大,特别是蒙脱石、阳离子交换量能力的增强而增强;土的微结构是控制膨胀土胀缩性的另一个重要因素,随着粘土基质中的卷曲片状物质的增多而增强,而膨胀土的物理力学性质很大程度上取决于膨胀土粘土颗粒之间的结合连接程度。     

洞庭湖平原土壤铅活动性影响因素研究

为了系统地探讨洞庭湖平原土壤铅(Pb)活动性特征及其影响因素,本次研究在常德市、益阳市、株洲市共采集了110件水稻根系土样品,讨论了土壤Pb活动态含量和活动系数与有机质、pH值、阳离子交换量(CEC)等土壤理化性质的相关性,并据此建立了Pb活动态含量和活动系数的预测模型。研究结果表明:土壤Pb含量、pH值、有机质含量、CEC和风化程度都是影响Pb活动态含量及活动系数的主要因素。pH值、CEC和有机质含量都会影响土壤缓冲能力,进而影响Pb的活动性。土壤Cd含量和Zn/Pb值也与Pb活动态含量有显著相关性;在不同的浓度梯度内,Cd与Pb的交互作用不同;土壤具有较高的Zn/Pb 值时,Pb活动态含量较低。采用逐步回归法建立了土壤Pb活动态含量以及活动系数的预测模型,土壤Pb活动态含量用土壤pH、Pb含量、CEC和Na₂O/K₂O值进行预测,活动态系数用pH、CEC、SiO₂/Al₂O₃值进行预测,预测效果均较好。