河北灵寿蛭石晶体化学特征与层间水化行为

河北灵寿蛭石是矿物学意义上的蛭石,其晶体化学特征对蛭石的开发应用具有重要的意义。本文利用X射线衍射(XRD)、化学分析(XRF)、红外光谱(FTIR)、热分析(TG-DTG)等技术对提纯后的河北灵寿蛭石矿物的成分和晶体结构等矿物学特征进行了研究。在此基础上,通过控制不同相对湿度条件,考察了晶体化学特性对蛭石层间水化行为的影响。结果表明,河北灵寿蛭石属于矿物学意义上的三八面体蛭石,层间水化阳离子为Ca~(2+),平均层电荷数为0.61 eq/O_(10)(OH)_2 (半晶胞)。晶层之间电荷分布不均匀,表现为部分层间域中含有一定量的K~+。该蛭石具弱膨胀性,其d_(002)随环境湿度不同而变化。     

富稀土副矿物的风化特征及其对稀土成矿过程的影响--以广东仁居离子吸附型稀土矿床为例北大核心CSCD

广东仁居石英闪长岩为燕山期钙碱性长英质岩浆岩,稀土总量为332~338μg/g。石英闪长岩中副矿物榍石的平均稀土总量约为10309μg/g,以其3.29%含量提供全岩52.7%的稀土,因此榍石在风化过程中的行为是离子吸附型稀土矿床中稀土富集成矿的关键。岩相学研究表明,仁居石英闪长岩风化过程中矿物风化顺序为:氟碳钙铈矿→(榍石→磷灰石)/(黑云母/角闪石→斜长石)→钾长石→磁铁矿→石英→锆石。由于榍石和磷灰石的抗风化能力与黑云母和斜长石相近,它们在半风化–全风化层发生溶解,所释放出的稀土元素易于被黏土矿物吸附,因此榍石和磷灰石分解是风化壳中离子吸附态稀土元素的主要来源。稀土元素主要富集于风化壳的全风化层上部5~15 m,稀土总量为504~813μg/g。由于原岩中稀土主要赋存于榍石之中,因此风化壳的稀土配分很大程度上继承了榍石的轻稀土富集特征。研究表明,热带–亚热带地区风化壳基岩中原生矿物的风化顺序和主要富稀土副矿物的抗风化能力是制约离子吸附型稀土矿床中稀土富集成矿的关键因素。     

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。     

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。     

X射线衍射旋转撒样法分析氟金云母多型组成与含量

合成氟金云母多型种类与含量对云母的物理化学性质具有重要的影响。然而在X射线粉晶衍射(XRD)制样过程中云母00l基面极易产生择优取向,严重制约了云母多型组成和含量的分析。传统撒样法可促使晶体取向随机分布,但制备的试样表面不够平坦。本文对传统撒样法进行改进,在撒样过程中使样品架均匀旋转,从而获得表面平坦的试样。XRD测试结果表明,旋转撒样法取向指数(OI=I_(001)/I_(060))为3.9,与无择优取向的理论值4.5接近,明显优于正压法和侧装法(OI值分别为38.7和18.1),表明旋转撒样法能够显著减弱云母择优取向。这主要是由于旋转撒样法使晶体颗粒之间形成犬牙交错分布,提高了云母各晶面随机分布概率。Rietveld全图拟合分析显示,旋转撒样法获得的XRD数据精修效果较好,计算出本文合成的氟金云母样品中1M和2M_1多型含量分别为86%和14%,8个工业合成的氟金云母样品中1M和2M_1多型含量分别为57%～72%和28%～43%,并且存在较多的堆垛层错。总之,旋转撒样法减弱择优取向效果显著,为研究云母晶体生长、多型成因以及结构与性能之间的关系提供了技术支撑。     

铝离子对黑云母溶解/转化的制约及机制研究

采用X 射线衍射、傅里叶红外光谱、热重分析、透射电子显微镜和穆斯堡尔谱等手段,研究了 Al3+对黑云母溶解/转化过程的影响,重点分析了不同Al3+浓度作用下黑云母转化产物的矿物学特征及黑云母转化机制.结果显示,Al3+通过水解作用产生质子,加速黑云母片层的溶解及转化.当Al3+浓度较低时(0.01～0.10mol/L),Al3+水解产生的较少量质子对黑云母片层结构溶解有一定促进作用,转化产物以蛭石、水黑云母和绿泥石为主,优先溶出的Fe 聚集成核,同时吸附溶出的Si,形成具有核壳结构的球形纳米颗粒和结晶良好的赤铁矿.当Al3+浓度较高时(0.30～0.60mol/L),Al3+水解产生大量质子,显著加速黑云母结构溶解,黑云母转化产物主要为高岭石和弱结晶的铁氧化物.Al3+能明显改变黑云母的溶解速率及转化产物,从而影响黑云母的风化过程.     

钛掺杂磁铁矿吸附去除水中亚甲基蓝的研究

用一种新的合成方法在水相中合成了钛磁铁矿(Fe3-xTixO4),并用XRD和FTIR对已合成的Fe3-xTixO4进行了表征。结果表明:合成的Fe3-xTixO4为立方晶系尖晶石结构,样品中的钛离子都已经进入Fe3-xTixO4晶格中,且Fe3-xTixO4表面羟基量随着钛掺杂量的增加而增加。随后,以亚甲基蓝为模拟染料污染物,考察了Fe3-xTixO4的吸附性能。实验表明:钛掺杂能够显著促进Fe3-xTixO4对亚甲基蓝的吸附,吸附反应在0.5h内就能达到吸附平衡。     

铁盐水解法制备铁层柱蒙脱石及其结构特性研究

利用低角度X射线衍射、红外光谱、喇曼光谱及孔结构分析,研究了用铁盐水解法制备的铁层柱蒙脱石的结构与性质。所制得的铁层柱蒙脱石以介孔型层离结构为主,微孔型柱撑结构为辅。前者为蒙脱石片层与铁离子水解产生的聚合羟基铁簇合物堆垛而成的卡房状结构,与d值为6.4±1.0nm的X射线衍射宽峰相对应;微孔型柱撑结构则与d值约1.5nm的(001)衍射峰相对应。所合成的系列铁层柱蒙脱石中最大的比表面积和孔容分别为215.7m2/g和0.291mL/g。500℃热处理后,仍保存铁层柱蒙脱石的介孔结构。铁层柱蒙脱石富含阴离子(NO3-),并作为平衡铁水解聚合物正电荷的反离子而稳定存在,可为磷钨酸离子[PW12O40]3-所交换。铁层柱蒙脱石的新型结构和特殊性质在催化剂、载体与吸附剂等领域具新的应用前景。     

蒙脱石/醋酸氯已定抗菌复合物的制备及其表征

以2：1型粘土矿物钠基、钙基蒙脱石为栽体，醋酸氯已定为抗菌组分，利用离子交换法制备一种新型的抗菌复合物。采用X射线衍射分析（XRD）对产物进行表征，并进行了抗菌性能测试。结果表明，醋酸氯已定离子进入了蒙脱石的层间，呈单层或“绞链”状态排列。所制备的蒙脱石／醋酸氯已定抗菌复合物对大肠杆菌有良好的抗菌活性，在组分含量1CEC时即表现出抗茵活性，而且抗菌活性随组分浓度的增加而增加。     

不同层间堆垛密度的HDTMA^＋柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附实验研究

本文以阳离子表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵,HDTMAB)为柱撑剂,在不同浓度条件下(0.5～2.5CEC)制备了层间季铵盐离子呈单层平卧、双层平卧和倾斜双层排列的HDTMA 柱撑蒙脱石,并研究了具有不同层间结构的HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附能力以及溶液pH值、温度、对硝基苯酚初始浓度等因素对HDTMA 柱撑蒙脱石吸附性能的影响。实验结果表明,HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附能力随着介质溶液pH值的升高而升高,这主要受对硝基苯酚在不同pH条件下的离子化程度影响;HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附能力随着介质溶液温度的升高而降低,说明吸附反应是一个放热过程。同时,从单层平卧→双层平卧→倾斜双层,HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附能力明显提高。钠基蒙脱石和低堆垛密度(单层平卧、双层平卧)的HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附等温线呈S型,而高堆垛密度(倾斜双层)的HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附等温线呈Linear型,表明前者以表面吸附为主,后者以分配作用为主。