矿物组成对离子吸附型稀土矿中稀土元素浸出效率的影响

稀土开采本质上是利用离子交换作用将稀土元素从矿物(黏土矿物、铁(氢)氧化物)表面解吸下来的过程,厘清不同类型矿物对稀土元素浸出的影响,对于提高开采效率至关重要。(NH₄)₂SO₄溶液是稀土元素浸矿时的常用提取剂,SO₄^2-可以通过与稀土元素络合、改变矿物表面电荷性质以及键桥作用等影响稀土元素在矿物表面的吸附/解吸行为,进而影响浸出效率。本研究以高岭石和水铁矿分别作为黏土矿物和铁(氢)氧化物的代表,通过向离子吸附型稀土原矿中添加不同含量(0、5%和10%)的高岭石或水铁矿,结合批量实验、X射线衍射分析(XRD)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)及原位红外光谱(in situ ATR-FTIR)等分析表征手段,模拟不同浸取剂体系(NH₄Cl和(NH₄)₂SO₄)下,矿物类型对稀土元素浸取的影响。结果表明,在空白对照组中(未添加高岭石和水铁矿),NH₄Cl浸出稀土...     

坡缕石负载聚磷酸盐钝化剂制备及其降低红苋菜镉效能研究

本研究通过一锅法制备了坡缕石负载聚磷酸盐钝化材料,并探究了材料对圆叶红苋镉毒害效应的缓解效果。钝化剂表征结果表明,磷以无定形聚磷酸盐的形式均匀负载于坡缕石上。盆栽实验表明,施加该钝化材料几乎不影响圆叶红苋的生长,并可有效降低圆叶红苋对镉的吸收。当钝化材料中聚磷酸盐负载量为600mg/kg（以P₂O₅质量浓度计算）时,圆叶红苋叶子镉含量相比于空白处理下降了49.56%,且该钝化材料中的坡缕石和聚磷酸盐在抑制植物镉吸收方面存在协同作用。钝化剂的施加提高了土壤中有效磷含量和土壤pH值,促使土壤中的镉以低溶态的磷酸镉、氢氧化镉等形式存在,进而降低了土壤有效镉含量,抑制了圆叶红苋可食部分（叶子）对镉的吸收;同时,施加该钝化剂提高了土壤中有效态Zn/Cd和Mn/Cd的值,增强了土壤中锌、锰和镉在植物吸收通道的竞争,这也是圆叶红苋叶子镉累积受到抑制的可能原因。综上,本研究合成了一种坡缕石负载聚磷酸盐钝化材料,并对钝化机理进行了简要分析,合成的材料有望在实际镉污染农田土壤治理中提供实际效用。     

有机蒙脱石/壳聚糖气凝胶的制备及有机污染控制应用

以蒙脱石(Mnt)为主要原料,十六烷基三甲基溴化铵(C16)为疏水改性剂,壳聚糖(CS)为交联剂,通过超声法、溶胶凝胶法和冷冻干燥制得有机蒙脱石/壳聚糖气凝胶(CS-C16Mnt)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、比表面积及孔结构(BET)等手段对材料进行表征。结果表明,超声溶胀使C16Mnt片层扩张、叠层裂开, CS通过静电作用和氢键与C16Mnt结合,且CS-C16Mnt具有气凝胶典型的三维网络结构。吸附和吸收实验表明, CS-C16Mnt具有良好的有机污染控制能力。当C16Mnt与CS的质量比为10∶1、超声时间为10 min时,处理效果最好,在气相环境中对苯的吸附量达720.9 mg/g,在液相环境中对不同油和有机溶剂的吸收量为14.4～29.0 g/g。此外, CS-C16Mnt具有操作简便、易于回收等优势,是具有应用潜力的有机污染治理材料。     

光照作用对水铁矿去除Cr(Ⅵ)的影响

Cr在环境中释放易导致重金属污染,其所造成的环境危害与Cr存在形态紧密相关。Cr(Ⅵ)多以CrO₄^2-或Cr₂O₇^2-形式存在,在水体中具有较高溶解度和迁移性,且具有较大的毒性。水铁矿具有大比表面积和高反应活性,是环境中Cr(Ⅵ)的重要吸附剂;同时,水铁矿也是一种天然半导体矿物,在光照诱导作用下可产生光电子并转移电子。然而,水铁矿表面的光化学反应对Cr(Ⅵ)地球化学行为的影响尚不清楚。因此,本研究探讨了光照对水铁矿去除Cr(Ⅵ)的影响。结果表明:在黑暗条件下,水铁矿通过吸附作用去除了57%的Cr(Ⅵ);在光照有氧条件下,水铁矿对Cr(Ⅵ)的去除率上升到67%;在厌氧条件下,光照效应的增强作用更加明显水溶液中Cr(Ⅵ)几乎完全被去除。结合傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析发现,水铁矿能够快速吸附Cr(Ⅵ),其中有62%的Cr在水铁矿表面被还原,占总去除率的41.5%。因此光照能够通过还原作用增强水铁矿对Cr(Ⅵ)的去除,从而降低Cr(...     

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.     

铁盐淋洗剂对稀土污染土壤的淋洗修复研究

稀土矿的大量开采,加剧了土壤污染,危害居民健康。本研究采用不同三价铁盐(Fe₂(SO₄)₃、Fe(NO₃)₃和FeCl₃)对稀土污染的农田土壤进行淋洗修复,同时对比其他无机盐(亚铁盐、镁盐、铵盐和钠盐)的淋洗效果;并研究三价铁盐淋洗剂浓度、液固比和淋洗时间对稀土元素(REE)去除效果的影响。结果表明,三价铁盐对REE的淋洗率高达41.7%～54.3%,显著高于其他无机盐(0.2%～26.8%);三价铁盐的最佳淋洗时间为1440 min,当淋洗剂浓度从5 mmol/L增加到50 mmol/L的过程中,土壤中REE淋洗率显著增加,淋洗率随淋洗液固比(1∶1～5∶1)的升高而增加,其中,淋洗剂浓度对REE去除率的促进作用显著大于液固比。在优化淋洗条件下,Fe₂(SO₄)₃对REE的淋洗率为54.3%,显著高于Fe(NO₃)₃(46.1%)和FeCl     

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。