矿物粉尘表面活性位及其变化分析

本文通过酸碱蚀,强机械力和极性分子等表面作用,利用红外吸收光谱手段分析了７放物粉尘的表面基团裸露,转化过程,总结了矿物粉尘表面存在的基团类型及其表面活性位的分布及在不同环境条件下的转化,对讨论粉尘生物活性及矿物表面／细胞物理化学作用过程有重要意义。     

矿物-水界面的表面离子化和络合反应模式

表面络合模式已广泛应用于研究矿物表面吸附和溶解反应,尤其是(氢)氧化物和层状铝硅酸盐矿物。表面官能团是矿物参与表面络合反应的基本单元,(氢)氧化物矿物只具有表面羟基,而层状铝硅酸盐矿物除表面羟基外还具有离子交换位。矿物的表面电荷由永久结构电荷、配位表面电荷和离解表面电荷组成,各种零表面电荷状态可由不同的零电荷点来表征。恒电容模式、双层模式和三层模式是3种最常用的表面络合模式,它们在双电层结构、表面反应(质子化反应和络合反应)、表面电荷与质量平衡方程及应用范围上存在着一些差异。     

矿物表面活性与反应性

矿物表面活性是矿物表界面反应中一个重要的指标性参数。如矿物溶解和晶体生长、矿物表面吸附和表面络合反应、矿物表面氧化还原和催化反应,都与矿物表面活性相关。甚至生物矿物界面作用过程中,常用到矿物表面反应性氧基(ROS),其释放能力也与矿物表面活性密切相     

高岭石表面的酸碱性质

采用双位模式（即假定高岭石表面存在＞AIOH和＞SiOH基团）拟合高岭石表面的酸碱滴定数据并描述表面上发生的质子化反应，Al位和Si位的表观常数拟合值分别为pKal,Al=1.78、pKa2,Al=8.47和pKa2,Si=5.12，它们的酸性比对应的（氢）氧化物表面位的更强。高岭石的总表面位密度远大于氧化铝和二氧化硅，其原因很可能是溶液中的质子或羟离子能够渗入高岭石的层间，与层间的羟基发生反应。此外，Al位密度也比Si位大近一个数量级，这种与理论化学式偏离的现象可受多种因素的影响。高岭石表面总体在pH低于4.0时带正电荷，在pH高于4.0时带负电荷。正电荷仅由＞AlOH基团通过质子化作用形成＞AlOH2^ 表面化合态来提供，而负电荷则由＞AlOH和＞SiOH基团的去质子化作用产生，分别形成＞AlO^-和＞SiO^-表面化合态。     

矿物—氨基酸水溶液的表面离子化及溶解作用研究

在矿物－氨基酸－水组成的多相体系中，矿物在氨基酸中的溶解作用是一个复杂的过程，其矿物的成分、结构和表面离子化是影响矿物溶解和络合的重要因素。水镁石、纤蛇纹石、硅灰石由于表面羟基化，在氨基酸水溶液中有较高的溶解度，溶解以配合作用为主；坡缕石、海泡石层状硅酸盐矿物表面羟基化作用较弱，与氨基酸的作用为配合作用和吸附作用并存，以后者为主；沸石矿物则以吸附作用为主。在中性氨基酸水溶液中，矿物的溶解度大小为：水镁石＞纤蛇纹石＞硅灰石＞海泡石＞坡缕石＞斜发沸石。     

矿物溶解的表面化学动力学机理

本文应用表面化学理论分析了矿物在水溶液中的溶解反应动力学机理。表面化学的催化作用使矿物溶解反应的活化能显著降低。矿物溶解速率受表面吸附、表面交换反应和解吸反应等表面化学过程的控制并与溶液的pH值有关，正比于溶液αH＋值的nθ次幂。受表面吸附控制时，nθ＝1，溶解速率随pH增大而减小；受表面交换反应控制时，nθ＝0，溶解速率与pH无关；受解吸反应控制时，酸性条件下nθ为0～1内的正小数，碱性条件下nθ为-1～0之内的负小数。大多数矿物的溶解作用在酸性条件下受表面吸附和／或表面交换反应控制，在碱性条件下受解吸反应的控制。     

高岭石表面酸碱反应的电位滴定实验研究

采用表面酸碱电位滴定法探讨高岭石表面酸碱性质,基于多位模式(即假定高岭石表面存在3种基团Al2 OH 、AlOH 和SiOH ) ,根据实验所得数据对高岭石表面的质子化和去质子化过程的相关参数进行拟合,讨论各个位点所发生的反应,并探讨了支持电解质浓度、高岭石溶解过程对表面酸碱电位滴定结果的影响。高岭石的表面零净质子电荷点(pHPZNPC,5 .2 )不等同于零电荷点,当pH <5 .2时,高岭石表面荷正电荷,主要由于表面富硅贫铝层的形成和Al位的质子化所致;当pH >5 .2时,高岭石表面荷负电荷,以Si位和Al的去质子化反应为主。     

矿物纤维粉尘的表面特性及对生物活性的影响

通过对矿物纤维粉尘对人体的危害性及对环境影响的研究，提出了一些矿物产生毒理作用过程的假说和因素判定；研究了矿物与生物体之间的相互作用时应重视矿物表面－细胞物理化学作用，并依据初步试验提出表面特征是矿物纤维表征生物活性的关键因子（如表面活性域、催化作用等），而纤维性只是矿物表面特性的表征因素之一。     

工业矿物纤维粉尘的表面特性研究

本文在对比研究了７种工业矿物纤维表面官能团和表面行为的基础上讨论了矿物纤维粉尘对人体的危害性及对环境影响的毒理因素,强调矿物与生物体之间的相互作用要重视矿物表面／细胞物理化学作用,提出矿物纤维表面特征是表征其生物活性的关键因子,如表面活性域等,而纤维性只是矿物表面特性的表征因素之一。     

硫化物矿物的表面反应及其在矿山环境研究中的应用

硫化物矿物的表面反应机理决定了以硫化物矿物为主的尾矿的重金属释放、吸附、解吸机制，其反应动力学与矿山环境污染程度存在内在联系。本文系统介绍了硫化物矿物的表面反应研究现状，包括反应机理、表面结构、表面位、反应产物、反应速率等，并指出了有待进一步研究的几个问题。     

矿物表面活性及其量度

矿物及其材料的表面活性及其表面反应性的具体表征，它是由矿物表面功能基所控制。由于矿物表面金属原子的电负性不同，以及它所处的配位环境不同，常表现出不同的极性、荷电性和Lewis酸碱性，它与溶质和溶剂分子之间反应（成键）能力也不同。在热力学上表现为反应自由能变化也不同。因此，量度矿物表面活性就是量度其表面极性、荷电性和Lewis酸碱性，它既可用化学方法，也可用热力学的方法。前者是通过反应作用量来量度，后者通过反应作用能来量度。然而现代矿物谱学的方法更能给出矿物及其材料表面反应活性的本质和详细信息。     

环境矿物界面反应动力学

环境矿物界面反应动力学主要探讨地表中各种有毒、有害离子或分子与矿物表面之间的反应速率与反应机制。矿物表面存在一组化学活性很强的表面功能基，当它们与环境中毒害物质发生作用时，会因其极性、荷电性和Lewis酸碱性不同而表现出不同的作用力和反应速率，进而控制有毒、有害物质在大气、水体和沉积物中的赋存形态，稳定性及迁移转化速率。本文简要介绍了环境矿物界面反应动力学理论，并给出几个应用实例。     

矿物界面作用与环境工程材料

矿物水界面作用是环境地球化学研究的基础,它控制着世界淡水质量、土壤发生与发展、表生地质作用中元素迁移与富集等过程,是矿物环境工程材料的理论基础［１］。这是因为矿物水界面作用发生于矿物表面,许多环境工程材料是通过材料表面吸附（或共沉淀）作用去清除水...     

Adsorption of Pentachlorophenol onto Oxide and Clay Minerals： Surface Reaction Model and Environmental Implications

The adsorption of pentachlorophenol （PCP） onto quartz, kaolinite, illite, montmorillonite and iron oxides has been investigated by batch equilibrium techniques. The pH-dependent isotherms are curves with peak values, the position of which is at about pH = 5-6 depending on the mineral species. Based on distribution of both speciation of surface hydroxyls on minerals and PCP in solution a surface reaction model involving surface complexation and surface electrostatic attraction is presented to fit the pH-dependent isotherms, and both reaction constants are calculated. The results show that on quartz and phyllosilicate minerals the predominant adsorption reaction is surface complexation, meanwhile both of surface electrostatic attraction and surface complexation are involved on the iron oxide minerals. The reaction constants of surface electrostatic adsorption are usually one to three orders in magnitude, larger than that of surface complexation. The concentration-dependent isotherms can be well fitted by Langmnir equation with the correlation coefficient R〉0.93 for kaolinite and iron oxides. The maximum adsorption is found in the order： hematite 〉 lepidocrocite 〉 goethite 〉 kaolinite 〉 quartz 〉 montmorillonite ≈ illite, which can be interpreted by consideration of both reaction mechanism and surface hydroxyl density. The significant adsorption of PCP onto mineral surfaces suggests that clay and iron oxide minerals will play an important role as HIOCs are adsorbed in laterite or latertoid soil, which is widespread in South China.     

有机粘土化学研究进展与展望

有机粘土化学是研究粘土矿物与有机化合物之间相互作用的一门学科,其内容包括粘土矿物对有机化合物的吸附作用,粘土矿物对有机化合物转化的催化作用以及有机化合物对粘土矿物的合成与风化的影响。着重阐述了近20年来有机粘土化学的研究进展,并就这一学科领域的研究作了展望。     

可变电荷土壤和恒电荷土壤与氢离子相互作用机理

研究了可变电荷土壤和恒电荷土壤与H相互作用的机理，并比较了它们之间的差别，研究结果表明，氢离子输入土壤后可以转化为表面正电荷，可溶性铝和可交换性酸，但是由于土壤的组成和性质不同，不同土壤中H＋三种去向的贡献不同。H＋转化为表面正电荷是由于土壤表面Fe-OH,Al-OH的质子化造成的，因此H＋转化为表面正电荷的能力与土壤中氧化铁的含量密切相关，从而可变电荷土壤中H＋转化为表面正电荷的贡献比恒电荷土壤中的大。H＋转化为可溶性铝的能力与土教育部 的矿物组成密切相关，随着H＋输入量的增加，土壤中可溶性铝的含量也增加。可变电荷土壤中可溶性铝增加的顺序为红壤＞赤红壤＞铁质砖红壤，在H＋的加入量小于15mmol/kg时，黄棕壤的可溶性铝介于红壤和赤红壤之间，当H＋的加入量大于约15mmol/kg时，黄棕壤的可溶性铝略小于赤红壤，棕壤的可溶性铝明显小于红壤和赤红壤，但比铁质砖红壤高，恒电荷土壤的可变性酸量明显大于可变电荷土壤，但从总的看来，H＋加入量的变化对可交换性酸量的影响不大。     

国内矿物治理重金属废水研究进展与展望

综述了我国利用天然矿物治理重金属废水方面的研究新成果。天然铁的硫化物、天然铁锰的氧化物、方解石与磷灰石等具有良好的表面吸附与氧化还原化学活性;不同介质中它们能不同程度地表现出对Cr^6 、Pb^2 、Hg^2 、Cd^2 等重金属离子的吸附作用,可广泛用于重金属废水处理。矿物吸附重金属离子机理的研究表明,矿物对重金属的吸附是矿物表面与无机重金属离子之间的表面作用过程,包括矿物表面功能基与重金属离子的配位反应、矿物表面氧化还原反应和沉淀转化作用,以及矿物表面离子交换吸附作用等。     

Selective flotation of scheelite from calcium minerals with sodium oleate as a collector and phosphates as modifiers. II. The mechanism of the interaction between phosphate modifiers and minerals

The respective effects of phosphate modifiers on the solubility of calcium minerals in water, on the surface charge of the minerals and on the adsorption of the phosphates and of sodium oleate on the mineral surface were examined. The Auger spectra and the infrared spectra of the minerals treated with these reagents were also investigated. The ability of the phosphates to complex metal ions was determined by nephelometric titration. The structures of the minerals and their effects on their floatability, as well as structures of the phosphates and their effects on the complexation power were discussed. A mechanism of depression of the calcium minerals through the selective complexing dissolution of calcium ions from the mineral surface was derived and explains the higher selectivity obtained in scheelite flotation when (NaPO₃)₆ or Na₄P₂O₇ are used as modifiers.