坡缕石粘土的磷吸附机制及其铁负载效果研究

比较了3种天然坡缕石粘土对不同程度磷污染水体的吸附净化能力,通过等温吸附实验和吸附动力学实验探讨了坡缕石粘土的磷吸附机制,并研究了不同形态铁负载对坡缕石粘土吸附净化磷污染水体性能和机制的影响.结果发现,3种天然坡缕石粘土对不同程度磷污染水体均有一定的吸附净化能力,其中含白云石较多的坡缕石粘土的磷吸附能力最强,吸附等温曲线呈S型,且Freundlich方程(R2=0.977 6)比Langmuir方程(R2=0.924 9)拟合效果更好;准一级方程、冥函数方程、抛物线扩散方程、准二级方程均能较好地模拟坡缕石粘土对磷的吸附动力学过程,说明坡缕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,不同形态铁负载均能显著增强坡缕石粘土对不同程度磷污染水体的吸附净化能力,吸附等温曲线呈L型,Langmnir方程(Fe2 :R2=0.96,Fe3 :R2=0.967 7)比Freundlich方程(Fe2 :R2=0.965 7,Fe3 :R2=0.936 1)能略好地拟合铁负载坡缕石粘土的磷吸附等温结果,说明铁负载坡缕石粘土的磷吸附过程可能是均匀介质的单分子吸附.适量白云石有助于提高坡缕石粘土的磷吸附净化性能,铁负载可能通过改变坡缕石的表面电荷和吸附活性位点来改变其磷吸附机制,从而提高其磷吸附性能.     

国内外坡缕石粘土成因类型

本文根据国内外坡缕石粘土的研究现状以及坡缕石粘土的产状和成矿作用,提出了坡缕石粘土的成因类型分类方案.     

甘肃灵台黄土-红粘土序列中坡缕石的分布及其古气候意义

坡缕石是典型的干旱、强蒸发环境的指示矿物,黄土-红粘土序列中坡缕石的分布对古气候和古环境重建具有重要的指示意义。本文对灵台任家坡剖面中黄土、古土壤和红粘土代表性样品进行了场发射扫描电镜和高分辨透射电镜观察,结果发现,在3.6Ma以前沉积的红粘土中存有大量的自生坡缕石,而在3.2Ma以来沉积的红粘土及其上覆黄土古土壤序列没有坡缕石。剖面样品扫描电镜原位观察形貌特征和微观结构显示,坡缕石属于成壤作用自生矿物,系由伊蒙矿物在富镁孔隙液作用下转化形成。灵台剖面中坡缕石消失的层位与红粘土磁化率升高和粉尘通量及沉积速率增加的层位相一致。坡缕石在剖面中的分布指示3.6～3.2Ma前后是东亚季风的重要转型期,东亚古气候格局发生改变,由连续干暖的夏季风占主导向干冷冬季风和暖湿夏季风高频强波动交替环境演化。     

贵州大方坡缕石矿矿物岩石学特征

利用矿物成分特征、化学成分特征、矿石类型、热学性质特征及坡缕石矿成因等分析方法,对贵州大方县坡缕石进行研究,将坡缕石分为3种类型:Ⅰ型为薄至中厚板片状纤维坡缕石,Ⅱ型为薄-中厚层浸染状坡缕石,Ⅲ型为角砾状粘土状坡缕石。前两种类型坡缕石的SiO2,Al2O3质量分数(平均为54.74%,12.15%)低于苏皖地区龙王山-嘉山等地凹凸棒石;据纤维状坡缕石、浸染状坡缕石的晶体化学特征等分析认为属热液成因类型。纤维状坡缕石热学特征表明主要含吸附水、配位结晶水和沸石水,红外光谱中各频率段吸收峰形态及特征,证明了其所含水类型及结晶程度,并表现出热液型坡缕石谱线特征。     

甘肃西峰赵家川黄土-红粘土剖面坡缕石分布及其古气候意义

自生坡缕石的形成可以指示着干旱、高蒸发量的环境。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线衍射分析(XRD)对甘肃西峰赵家川红粘土剖面样品进行了系统研究。结果表明,坡缕石从2.04Ma开始广泛分布于整个红粘土剖面。坡缕石晶体在红粘土矿物碎屑中呈束状交织形态,其与周围矿物的接触关系说明是从古土壤溶液中直接结晶沉淀出来,因此是自生成因。赵家川剖面中坡缕石记录的信息与青藏高原隆升有着时代的耦合性,也与亚洲内陆干旱化有着密切的联系,佐证了青藏高原隆升对东亚季风的控制和风成堆积的重要控制,验证晚上新世黄土高原干旱化气候的开始,更新世干旱化进一步加剧。因此,坡缕石可以作为黄土高原干旱化气候的矿物学新指标。     

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。     

酸处理对坡缕石结构及其苯吸附性能的影响

酸化粘土矿物在环境污染物的治理方面有广泛的应用。本文研究了酸处理对坡缕石结构的影响,以及酸化坡缕石对典型挥发性有机污染物苯的吸附性能。结果表明,坡缕石晶体有较强的抗酸性,酸活化明显提高其比表面积与孔容,但其最可几孔径大小不会发生变化。盐酸对坡缕石的溶蚀主要发生在端面及外表面,硅溶出产生的无定型二氧化硅仍保持原坡缕石的棒状形貌。酸活化可提高坡缕石在低压区与高压区内对苯的吸附量,分别比原土提高了35.2%和19.9%。低压区吸附占主导作用的是比表面积与微孔体积,而吸附剂表面对有机物的亲和性在中压区占主导,高压区吸附则以介孔与大孔为主。     

安徽嘉山坡缕石结构特征的成因意义

本文对取自安徽嘉山坡缕石矿床不同层位的坡缕石粘土所做的红外光谱和Ｘ射线衍射分析表明：不同层位粘土的结构类型不同,坡缕石含量高的层位其结晶程度低;坡缕石含量低的层位其结晶程度高,为斜方晶系。文中对坡缕石的形成机理和造成结晶程度差异的原因进行了分析。     

坡缕石精细鉴定的粉末X射线衍射法

对安徽官山两个含镁量不同的坡缕石进行了粉末X射线衍射(XRD)分析,结果表明其中富镁者为正交晶系、贫镁者为单斜晶系矿物,细化了判别坡缕石晶系的X射线粉末衍射标志。在排除石英和蒙脱石或伊利石的影响后,若图谱中出现d值为0.446 nm和0.428 nm的衍射线,则可认为在该凹凸棒粘土中含有正交晶系坡缕石。晶胞参数计算结果亦表明富镁坡缕石为一正交晶系坡缕石,贫镁坡缕石为一单斜晶系坡缕石。     

巴拉贡矿区低品位坡缕石粘土的成胶性能探讨

以改良库布齐沙漠为目的,结合坡缕石粘土特有的成胶性、吸附性和保水性能,用巴拉贡矿区的低品位坡缕石粘土进行了粘土成胶性能的研究.结果表明,在加入聚合物PAAS含量相同的条件下(与水的体积比为0.05mL/100 mL),球磨成胶和胶磨成胶的效果较好,两者的最佳土水比值相近,约20～21 g/100 mL,略高于棒磨成胶的18 g/100 mL,远高于均质成胶的6 g/100 mL.本研究为改良沙漠化土壤提供了新思路,同时为坡缕石矿物找到了新的应用领域,拓宽了低品位坡缕石粘土的市场.     

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。     

The role of clay fractions of marly soils on their post stabilization failure

This paper focuses attention on the some basic aspects of the role of clay fraction of marly soils including palygorskite and sepiolite upon marl behaviour. The clay fraction of marl is generally dominated by palygorskite and/or sepiolite. It is the performance of these clay soil fractions that are the root cause of many of the problems encountered in the use of such soils as load-bearing materials. This makes it necessary to investigate the role of palygorskite and sepiolite on marly soil's performance. In this paper, some geotechnical and geoenvironmental aspects of marl behaviour is investigated and a new definition and classification of marly soils is presented. This classification focuses attention on the presence of palygorskite or sepiolite as the major fraction of marl, which governs its geoenvironmental and geotechnical behaviour.     

凹凸石粘土与玄武岩的成因关系

在矿物组成研究的基础上，对比研究了凹凸棒石，蒙脱石，凹凸棒石粘土，蒙脱石粘土，玄武岩，风化玄武岩的化学组成。根据化学成分对比，分析了玄武岩与凹凸棒石粘土的成因关系，解释了玄武岩对凹凸棒石粘土的时空控制，结合地质观测，提出形成苏皖地区凹凸棒石粘土的物质成分基本上来源于玄岩的化学风化，但物质成分发生了较大的分异，凹凸棒石粘土不能直接同玄武岩经地表雨水的风化淋滤形成，而是玄武岩风化形成的蒙脱石经搬运沉积，再与镁质溶液反应形成，或凹凸棒石直接从富镁碱性溶液中结晶形成，凹凸棒石粘土形成的物理化学条件为偏碱性的还原条件。     

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。     

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.     

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.      

安徽官山两种坡缕石粘土的成分与红外吸收谱

本文采用多种成分分析手段对官山两种不同颜色坡缕石全粘土进行了研究。全粘土湿化学分析扣除SiO2含量计算得到的坡缕石阳离子数与电子探针获得的阳离子数一致。配位八面体阳离子计算表明，粉红色坡缕石为三八面体矿物，灰白色坡缕石是介于三八面体矿物和二八面体矿物间的中间类型。X射线粉末衍射的K值法对全粘土矿物定量分析有着较高的精度，同时用电子探针波谱可准确测定坡缕石粘土的成分。官山两种不同颜色含坡缕石的全粘土红外吸收谱能反映其中坡缕石的吸收谱特征。对X射线光电子能谱研究表明两种不同颜色的坡缕石中的铁主要是Fe^3 ，这与全岩湿化学分析的结果是一致的，同时也还可以作为电子探针成分分析的补充。     

凹凸棒粘土中坡缕石的内标法X衍射定量分析研究

用聚丙烯酸钠（PAAs）作分散剂,从凹凸棒粘土中提纯得到坡缕石纯样,再被按照5％的含量间隔将坡缕石和刚玉以及石英配比制成一系列的混和样品,采用NBS方法制成X衍射样片,扣除X射线衍射背景后计算出坡缕石110衍射峰和刚玉113衍射峰的积分强度比,以此为y轴,以坡缕石含量为x轴作图,拟合出线性方程,可用于凹凸棒粘土中坡缕石的定量分析。实例验证了该方法中定量分析线性方程的可行性,证明了粘土中非晶态物质的存在。     

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。