天然铁的硫化物净化含铬污水的新方法

天然铁的硫化物净化含铬污水的新方法鲁安怀（中国地质大学材料系,北京,１０００８３）在为确保环境质量而开展的重金属污染物防治活动中,人们特别注重含铬废水的治理,并已成为国内外环保界优先控制的项目。而含铬废水主要来源于电镀企业中镀铬漂洗水、各种铬钝化漂洗...     

云母族中白云母亚族扩展为铬铝云母亚族

通过详细研究世界范围内1842—1993年他人76个及作者42个含Cr的且与白云母同结构的云母化学成分资料,确立了自然产出的云母族矿物结构层内八面体中Cr~(3+)与Al~(3+)的完全类质同象关系。重新核查了云母族矿物分类,强调了按云母族矿物结构层内,八面体位置上所占据的阳离子类型,及其类质同象程度进行亚族划分的原则,将过去的二八面体型Al系列即白云母亚族,扩充为Cr—Al系列即铬铝云母亚族     

地表“矿物膜”:地球“新圈层”

地球表层是一个极为复杂的开放系统,其中所充满的阳光、大气、水分、有机酸、无机酸/盐、矿物质和微生物等彼此之间无时无刻不在发生着人们尚未充分认识到的多种自然作用。本文采用环境矿物学、半导体物理学与光电化学等交叉学科研究手段,在我国南方红壤、西南喀斯特和西北戈壁等典型陆地生境中,发现直接暴露于太阳光下的土壤/岩石表面广泛发育有几十纳米到数百微米厚度的铁锰氧化物"矿物膜";详细研究了铁锰氧化物"矿物膜"中矿物组成及其精细结构特征,发现半导体性能优异的水钠锰矿普遍存在,其晶体结构中富含促进其光催化功能的稀土元素Ce。在这些生境中,矿物岩石表面所包覆的铁锰氧化物"矿物膜"总是朝着太阳光发育,岩石背面却不出现"矿物膜",揭示出太阳光照射下的地球陆地表面普遍存在的"矿物膜"与太阳光有着直接的响应关系。光电化学测试结果显示,天然"矿物膜"具有较好的日光响应性能,由其制成的电极在可见光照射下皆能产生明显的光电流,而不含铁锰氧化物矿物的岩石基质样品及石英、长石等矿物样品几乎不产生光电流,表明"矿物膜"光电流的产生主要与铁锰氧化物有关。进一步测得"矿物膜"中主要铁锰氧化物的禁带宽度均小于2. 5eV,证明其均为对可见光具有广泛而良好吸收的天然半导体矿物。以全球日光平均辐照强度100mW/cm~2计以及全球典型生境中"矿物膜"分布面积估算,全球"矿物膜"吸收太阳能等效为生物质能的最大量与2017年度全球糖类产量(1. 92亿吨)相当。铁锰氧化物"矿物膜"不仅存在于陆地地表,还存在于海洋透光层中。可以认为地表"矿物膜"是地球上分布最广的天然"太阳能薄膜",从功能上"矿物膜"相当于继地核、地幔和地壳之后的地球第四大圈层,事实上构成了地球"新圈层",也是地球在太阳光能量驱动下发生外营力地质作用的关键地带。在此基础上,本文提出从"矿物膜"中产生的矿物光电子与太阳光子和元素价电子共同组成了地表存在的三种主要能量形式的认识。深入探讨太阳光照射下地表多圈层交互作用界面上所发生的电子传递与能量转化的微观机制,有助于深刻理解地表"矿物膜"这一地球"新圈层"如何影响地球物质演化、生命起源进化与环境变化演变的宏观过程。     

双室电化学体系中产电微生物与黄铁矿单晶协同电子转移反应

通过构建产电微生物—黄铁矿双室体系, 应用电化学方法对以黄铁矿单晶电极作为产电微生物电子受体时, 两者间的电子转移过程进行表征和分析.结果显示, 与惰性石墨电极相比, 以黄铁矿单晶作为产电微生物电子受体时, 体系最大功率密度提升132.9%;电化学阻抗谱显示, 黄铁矿单晶电极极化电阻降低98.8%, 表现出优良的电化学反应特性, 表明产电微生物与黄铁矿单晶间具有良好的电子转移活性.籍由产电微生物对底物的氧化作用, 与黄铁矿单晶接受产电微生物电子在0.34 V(相对于饱和甘汞电极)处发生的还原反应, 构成了两者间完整的协同电子转移过程.      

3种典型富锰沉积物的形貌学与矿物学特征

本文采集了3种典型的富锰沉积物样品,即岩石漆、树枝晶与土壤铁锰胶膜,并制作了相应的纵切片。运用光学显微镜、原位微区拉曼光谱仪、扫描电镜、EDX能谱仪分别对其形貌学与矿物学特征进行了研究。结果表明岩石漆呈黑色致密层状、葡萄状,主要由水钠锰矿、赤铁矿、针铁矿、粘土矿物等组成,是一种高度混杂的沉积物。宏观上岩石漆与基岩有截然的接触面,发育有微层理结构,在微观上的表现即锰含量的周期性波动。树枝晶呈黑色分枝状,主要由锰钡矿组成,极端富锰而贫硅铝,与基质呈交织结构。土壤铁锰胶膜呈黑色粘稠层状,由水钠锰矿、赤铁矿、针铁矿、钛铁矿、粘土矿物等组成,可细分为外层黑褐色的富锰条带和内层黄棕色的富铁条带。这3种富锰沉积物的形貌学和元素分布特征与各自的成因机制密切相关。     

天然铁锰氧化物及氢氧化物环境矿物学研究

带有表面电荷及含有变价元素的天然铁锰氧化物及氢氧化物具有良好的表面吸附与氧化还原等化学活性。在不同介质条件下 ,它们能不同程度地表现出对Cr6+,Pb2 +,Hg2 +,Cd2 +,As3 +,Cu2 +,Zn2 +,Co2 +,Ni2 +等重金属离子有吸附作用和对NO-3 ,PO3 -4 ,F-,S2 -等阴离子有吸附作用与氧化作用 ,并对苯酚、乙烷、乙烯、合成有机酸等有机物具有吸附和转化降解作用 ,还对CO2 ,NOx 和SO2 等具有分解转化作用。利用这些矿物的环境属性治理水体、土壤及大气污染的方法 ,具有成本低、效果好、无二次污染及有用金属可回收利用等优点 ,展现出广阔的环境矿物学研究与应用前景。     

天然矿物光电效应:矿物非经典光合作用

地球上生物因受到太阳光辐射作用而进化出结构精致的光合作用系统。太阳光辐射对地球表面广泛分布的无机矿物的影响与响应机制长期未被重视与理解。我们新发现的地表“矿物膜”转化太阳能系统,具有潜在的产氧固碳作用,体现出自然界中固有的矿物光电效应与非经典光合作用。本文在总结自然界中矿物光电子能量特征,特别是地表“矿物膜”特征及其光电效应性能的基础上,重点探讨铁锰氧化物矿物表现出的光电效应、产氧固碳作用与地质记录。提出矿物享有光电效应特性,地表“矿物膜”富含水钠锰矿、针铁矿、赤铁矿等天然半导体矿物,在日光辐射下具有稳定而灵敏的光电转换性能,产生矿物光电子能量;提出矿物拥有非经典光合作用的性能,自然界无机矿物转化太阳能系统类似生物光合作用吸收转化太阳能的产氧固碳系统,地表“矿物膜”光催化裂解水产氧作用及其转化大气和海洋二氧化碳为碳酸盐矿物作用,孕育出“矿物光合作用”;提出矿物具有促进生物光合作用的功能,生物光合作用中心Mn₄CaO₅在裂解水产氧过程中产生成分和结构类似水钠锰矿的锰簇化合物结构体,初步认为水钠锰矿可能促使蓝细菌光合作用系统的起源,矿物影响与削弱水分子氢键以改变水的性质,可提高水的分解程度与光合作用效率,为进一步探索矿物促进生物光合作用机理提供科学技术突破的机遇。     

小学科彰显巨大生命力，环境矿物学发展前景广阔——写在《岩石矿物学杂志》出版我国环境矿物学专辑十周年之际

<岩石矿物学杂志>分别于1999年、2001年、2003年、2005年、2007年和2009年,陆续出版了6期环境矿物学专辑,共收录环境矿物学论文176篇.对于石墨、零价铁、黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿、针铁矿、褐铁矿、锰钾矿、刚玉、金红石、石英、电气石、云母、蛭石、蛇纹石、蒙脱石、高岭石、累托石、海泡石、凹凸棒石、沸石、钾长石、铅长石、方解石、石膏、磷灰石、鸟粪石、黄钾铁矾和施氏矿等天然或改型改性矿物环境属性,开展了比较深入的环境矿物学研究.     

金矿床中“绿化”──含铬绢云母化及其找矿意义

详细研究了胶东金矿中含铬绢云母的颜色、粒径、形态、化学成分、晶体结构、光性等标型特征，提出了“红化”与“绿化”相结合的金矿找矿方法。探讨了含铬绢云母的形成机理，利用Ｃｒ元素的示踪性，揭示了胶东金矿成矿作用与成岩作用乃至矿源层的继承关系。     

黄铁矿处理含Cr(Ⅵ)废水的进一步实验研究

利用加热与超细粉碎方法对天然黄铁矿进行改性 ,探讨其去除 Cr( )的效果。将黄铁矿加热到 4 50℃时 ,试样除 Cr( )的效率大幅度增高 ,适宜的 p H范围从小于 2 .5增加到 3.0 6～1 1 .2 0 ,且加热改性的试样用量不到天然试样用量的 1 0 %。2 0 0目至 4 0 0目的天然黄铁矿去除 Cr( )的效率远较 2 0 0目以上的天然黄铁矿去除 Cr( )的效率高。试样久置不影响对 Cr( )的去除效果 ,去除率可达 99.2 %以上 ,反应后的 p H值都接近 4 .0 ,与磁黄铁矿处理 Cr( )废水过程中 p H值的变化规律一致。不同产地的黄铁矿样品除 Cr( )的效果稍有差异。