磷灰石固定水溶性铅离子研究进展

羟基磷灰石与天然磷灰石均能有效地固定水溶性铅离子,１ｇ羟基磷灰石或改性活性天然磷灰石除去水溶液中的铅离子量可以高达８００ｍｇ;其反应机理以磷灰石的溶解与铅的磷酸盐矿物的沉淀为主,伴有表面吸附作用。羟基磷灰石和改性活化天然磷灰石可用于含铅废水的处理,而性能良好的天然磷灰石在对铅污染水体、土壤及废弃物进行原地改良方面具有广阔的前景。     

水热条件下方解石-磷灰石转化机制影响因素初探

磷灰石广泛存在于生物体和各种地质体中,其形成机制随物理化学条件变化而变化。本文采用Raman光谱、扫描电镜和X射线谱仪等技术研究了水热条件下,方解石向羟基磷灰石转变过程中矿物物相的变化,探讨了羟基磷灰石的形成机制。结果表明,在弱酸性环境下,方解石中的碳酸根离子先被溶液中的磷酸氢根离子交代,形成二水合磷酸氢钙(DCPD),随后部分DCPD经过脱水脱氢作用逐步转变为羟基磷灰石(HAP),还有部分磷酸氢钙溶解在水溶液中;但在碱性环境下,仅有少量的方解石转变为HAP。由此可知,磷酸盐流体中,羟基磷灰石替代方解石的生长是一种溶解-沉淀耦合的过程。低温条件下,酸性缓冲溶液条件首先生成DCPD,而后转变为HAP,碱性条件直接生成HAP。温度升高能加速方解石向HAP的转变,并且未发现DCPD的中间相。     

基于透钙磷石向磷灰石转化的除氟过程及其机理

磷灰石的沉淀可以影响矿物相-水相之间氟化物的分配,在饮用水除氟以及延缓土壤中氟的迁移过程中扮演着重要角色。本研究通过共沉淀法制备了磷灰石的前驱体矿物透钙磷石,并将其转化为溶解度更低的磷灰石,以研究其转化过程中矿物相的演变及对氟的固定能力,并探讨了氟的固定机理。结果表明,溶液中的氟伴随着磷灰石的沉淀由液相转移至固相中,此过程对氟的固定量高达21.8 mg/g,是羟基磷灰石对氟吸附量的2.2倍。透钙磷石转化为磷灰石的过程为溶解-沉淀过程,氟在磷灰石的生长过程中进入磷灰石的结构中。此外,透钙磷石向磷灰石的转化过程对氟的去除具有高度选择性,溶液中共存的Cl^-、CO₃^2-、NO₃^-和SO₄^2-等阴离子几乎不影响其氟去除能力。研究结果表明,通过透钙磷石-磷灰石的转化可以将氟固定到磷灰石中,从而降低氟的可迁移性和渗入地下水造成的环境风险。     

活化天然磷灰石用于去除水溶液中铅离子

活化天然磷灰石用于去除水溶液中铅离子刘羽胡文云钟康年（武汉化工学院资源工程系，武汉４３００７３）关键词磷灰石活化除铅铅作为一种具有强烈生物毒性的重金属元素，是国家严格控制的环境污染物。近年来发现，天然和人工合成磷灰石均能去除水溶液中的重金属元素。实验...     

磷灰石结晶法降低天然水体中磷浓度Ⅱ．反应物浓度及其他影响条件试验

在磷灰石、钙、氟的共同作用下，可以使水体中的磷浓度显著降低。以此为基础，在含磷水溶液中调节反应物（磷灰石、钙、氟）浓度，通过监测水溶液中磷浓度的变化，探讨了加入物浓度对降磷效果的影响，初步确定了适合的反应物加入量，并试验了其他因素如震荡作用和催化剂对降磷的影响。最后探讨了固化沉淀的反应速率。     

羟基磷灰石对水溶性Fe~(3+)的去除机理

利用天然磷矿粉为原料制备的羟基磷灰石(HAP)研究其去除水溶性Fe3+作用机理。结果表明:HAP对水溶液中Fe3+离子的去除过程是一个复杂的非均相固-液反应,分为两个阶段:初期阶段(t≤20 min)反应速度快,动力学过程复杂;后期阶段(t20min)反应速度较慢,符合一级反应动力学方程。HAP去除水溶性Fe3+离子的主要作用机理是溶解-沉淀和表面吸附作用。     

磷灰石结晶法降低天然水体中磷浓度Ⅰ.不同反应物对降磷效果的影响

利用矿物磷灰石低溶度积特征,以晶体磷灰石作晶胞,引入氟、钙等离子,诱使水中溶解性磷酸盐在磷灰石晶体上沉淀、结晶,使水溶液中磷浓度明显降低。探讨了钙、磷灰石、氟、氯的加入对降磷效果的影响,初步分析了生成产物的结构。实验溶液中磷初始浓度约为5 mg/L,经磷灰石结晶后,最低可降至10μg/L以下,除磷效率可达99%以上。     

沉积硬石膏岩中铜、铅、锌、锶、钡的含量特征及其活化、迁移的实验研究

本文对云南金顶铅锌矿区和山东大汶口盐矿区硬石膏中铜、铅、锌、锶、钡含量的测试结果进行了统计分析,并进行了95℃和150℃下硬石膏在不同介质水溶液中重金属的活化模拟实验.结果表明:硬石膏岩中普遍含有铜、铅、锌、锶和钡等重金属.其中铅和锶的含量服从正态分布;而铜、锌和钡的含量则服从对数正态分布.硬石膏岩中的重金属在介质水溶液中能够被活化,尤其是其中的锶,活化后的释出量相当可观.含有NaCl和氨基酸的酸性水溶液更有利于这种活化作用.据此,作者认为:蒸发岩层可以提供部分成矿无素,即通过介质水溶液的活化作用形成有意义的戍矿溶液.含有NaCl和有机质（氨基酸）的水溶液不仅有利于蒸发岩中重金属的活化,而且有利于它们在溶液中的迁移和富集.     

羟基磷灰石除氟的实验地球化学研究

中国和世界上许多国家（地区） 都面临着饮用水氟含量超标的问题,因此研究氟的环境地球化学行为以及探索除氟 技术和原理至关重要。本实验采用廉价的非金属矿物羟基磷灰石作为吸附材料,研究羟基磷灰石吸附溶解态F-的地球化学 行为和机制,考察反应时间、pH、初始F-浓度等环境参数对吸附反应的影响。实验结果发现羟基磷灰石对F-的吸附反应需 进行到48 h以上时才接近反应平衡。在实验条件下（pH≥4）,F-的吸附量随pH升高而降低,羟基磷灰石对F-的吸附受pH 调控。同时还发现羟基磷灰石在pH=6条件下对F-的吸附等温线既满足Langmuir等温模式（R2=0.89） 同时也满足Freundlich 等温模式（R2=0.99）,并推导出该条件的理论最大吸附量为21.6×10-3。本研究还进一步采用了先进的XRD、SEM、 HR-TEM、19F NMR手段,系统地表征了反应前后吸附产物的形态和成分变化,发现在高F-浓度条件下,F-在羟基磷灰石表 面的吸附机制不再是单层的表面配位。核磁共振的结果表明F-可部分取代羟基磷灰石结构中的隧道羟基而形成含氟羟基磷 灰石。研究结果表明羟基磷灰石是一种相当具有潜力的除氟材料,值得进一步开发。     

原子吸收法测定高含量铅

铅与铬酸根离子生成稳定的沉淀。利用这一原理,在pH3—4的醋酸铵溶液中,加入定量的铬酸根离子,使大部分铅生成铬酸铅沉淀,剩余小部分铅用原子吸收测定,然后将两者相加,测得铅的含量。本法通过9次测定平均百分含量为9.55的样品,其中绝对误差最大的两样品相差0.52。     

黏土质白云岩去除水中铅离子作用及机理

黏土质白云岩是新生代形成的弱固结沉积白云岩,具有丰富且开放的孔隙率及高化学反应活性,其作为环境工程材料的应用值得探讨。本文研究了黏土质白云岩去除溶液中铅的效果和作用机理,考察了黏土质白云岩除铅动力学以及初始浓度、固液比对除铅效果的影响。结果表明,黏土质白云岩与不同浓度的铅溶液反应达到平衡所需的时间不同,初始铅浓度越高反应平衡时间越长,与铅浓度100 mg/L溶液反应70 h才基本达到平衡;黏土质白云岩除铅效果主要受反应平衡后溶液的p H值控制,固液比也可影响溶液p H值;固液比越高,平衡p H值越高,铅去除越完全;黏土质白云岩去除溶液中铅离子的作用机制是其中的白云石诱导的铅沉淀,白云石溶解同时形成了碱式碳酸铅。     

羟基磷灰石对水溶液中Fe3+的吸附动力学及热力学研究

研究了羟基磷灰石(HAP)对水溶液中Fe3+的吸附动力学及热力学。研究表明,HAP对水溶液中Fe3+的吸附符合Langmiur等温吸附,ct/q=0.006 4 ct+0.018 3;该吸附反应符合一级反应动力学方程,ln CR=-0.043 5 t+4.324 4;吸附反应活化能为Ea=36.26 k J/mol;标准摩尔反应焓为正值表明反应过程吸热;当温度大于285.7 K时,吉布斯自由能小于0,反应可自发进行。     

含铬方解石向磷灰石转化过程中铬的迁移和固定

为了研究含重金属方解石向磷灰石转化过程中重金属的迁移转化规律,通过共沉淀法制备了分别含Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的方解石,在水热条件下研究其向磷灰石的转化过程,并用XRD、FT-IR、SEM、ICP-OES等手段对产物进行测试和表征。结果表明,含Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的方解石均可在水热条件下转化为碳羟磷灰石,超过97%的铬被固定到磷灰石结构中,仅约0.18%～2.06%的Cr(Ⅲ)、0.10%～0.62%的Cr(Ⅵ)被释放到溶液中。反应温度介于120～200℃范围内,温度越高,释放到溶液中的铬越少。研究结果表明,通过方解石-磷灰石的转化可以将铬固定到磷灰石中,从而降低土壤中铬的生物可利用性。     

高温硝解EDTA容量法快速测定铅精粉中的铅

试样经NH4HF2助溶,HNO3-KClO3溶解后,在冒SO3白烟时（340℃）,高温硝解残渣。在1mol/L的H2SO4介质中沉淀铅,生成PbSO4沉淀,过滤除去溶解于溶液的干扰元素,用pH=5.5～5.9的HAC-NAC缓冲溶液溶解PbSO4沉淀,以二甲酚橙作指示剂,EDTA容量法测定铅。本方法克服了国标方法测定流程长,多点测定（残渣、滤液、溶液中的铅）,溶解矿样过程繁杂,费时费力等缺点。建立的方法可一次性测定铅量,经用铅精粉国家一级标准物质GBW07167验证,结果与标准值吻合,方法的精密度RSD%（n=11）在0.1%～0.3%之间,方法简便、快速。适合于钡含量低（〈2%）的铅精粉中铅的测定。     

Fe~(3+)对羟磷灰石溶解特性的影响

羟基磷灰石(HAP)对溶解性Fe~(3+)具有良好的去除作用,其反应机理尚未明确。基于HAP的溶解规律探究Fe~(3+)去除过程的思路,研究了HAP在空白溶液和含Fe~(3+)溶液中溶解特性。对比研究结果表明:Fe~(3+)对HAP溶解的影响主要为表面吸附过程的抑制作用和溶解沉淀过程的促进作用,且浓度越大抑制作用越强。溶解初期(t≤4min)溶解-沉淀过程起主导作用,溶解速度快;后期(t>4min)表面吸附起主导作用,溶解速度慢。     

开放系统中CaCO3的溶解与沉淀对水溶液的成分及其性质的影响

作者在对开放系统条件下ＣａＣＯ３溶解与沉淀过程中水样的ｐＨ值及溶液中各组份存在形式含量的变化情况进行计算的基础上,讨论了天然水中阴阳离子间的络合作用对水溶液的成分及矿物饱和指标计算结果的影响,分析了ＣａＣＯ３的溶解与沉淀对水溶液的成分及其性质的影响。      

原子吸收法测定高含量铅

铅与铬酸根离子生成稳定的沉淀。利用这一原理,在pH3—4的醋酸铵溶液中,加入定量的铬酸根离子,使大部分铅生成铬酸铅沉淀,剩余小部分铅用原子吸收测定,然后将两者相加,测得铅的含     

含矿热液系统的化学动力学若干基本问题

作者进行开放-流动体系的矿物与水溶液反应动力学实验,研究流动环境,远离平衡状态的矿物溶解反应动力学过程。实验表明降温和降盐度的溶液内溶解反应减弱,并且流动条件有利于沉淀。从而说明一些矿床形成过程中的流动体系和化学动力学控制因素。同时,矿物与水溶液的流动反应动力学实验揭示大量非线性动力学现象。     

方解石负载羟基磷灰石复合材料去除水中铀离子的PRB活性介质研究

铀污染地下水分布于世界多国,其危害备受关注。本文基于溶胶-凝胶法制备方解石负载羟基磷灰石复合材料(CLHC),通过静态与动态对比试验,探讨了PRB活性介质对水中铀离子的吸附机理和去除效果。试验结果表明,制备的CLHC表面被羟基磷灰石覆盖,对铀离子具有较强的吸附能力。当U的初浓度为5.0 mg/L、试验周期为2 h、溶液pH值为4、CLHC用量为0.5 g/L时,CLHC可以吸附水中所有的铀离子。CLHC对铀离子的吸附过程可以用Langmuir等温吸附模型、粒子内扩散吸附动力学模型和准二级吸附动力学模型较好地进行描述。石英砂负载羟基磷灰石与CLHC相比,后者具有更强的吸附能力,而且具有更长的使用寿命。CLHC在吸附铀的过程中没有价态变化,其对铀离子的吸附主要为离子交换的化学吸附。本研究的成果可为可渗透反应墙被应用于铀污染地下水修复提供试验依据。     

pH值对羟基磷灰石除镉行为的影响

介质的pH值是影响羟基磷灰石(Hap)除镉行为最为复杂的因素之一,它决定了水溶液中Cd2+的赋存状态及Hap的溶解特性与表面性质等,而这些因素与Hap的除镉行为密切相关。实验研究表明,强酸(pH<3)条件下Cd2+的去除率随pH值的升高增加较快,但当pH≥3时这种增加变缓。在广泛的pH值范围内,Hap在含镉溶液和空白溶液中均表现为质子催化和非化学计量比的溶解机理。根据络合平衡计算,Cd2+在不同pH值时具有不同的型体及分布系数。Hap在空白溶液中的表面电动电势ζ为负值,且随pH值的增加其电负性增大。由此可知Hap除镉行为的作用机理是表面络合与表面电位吸附,而不存在溶解 沉淀作用。