直接/间接作用模式下一株短小芽孢杆菌对蒙脱石层间域特性的影响研究

为探讨直接/间接作用模式下土壤常驻菌对蒙脱石层间距、层电荷及层间介质的影响,从绵阳地区紫色土壤中分离选取1株短小芽孢杆菌,利用透析袋,建立土壤菌与蒙脱石"接触"与"非接触"体系进行相互作用实验。作用5 d后的结果表明,蒙脱石样品层间距变小,样品M-1和M-2的d001值从1.486 nm分别减小到1.246 nm和1.257 nm,单位半晶胞层电荷数减少,且ξMMTξM-2ξM-1,FTIR分析显示作用后蒙脱石样品出现来自蛋白质酰胺Ⅱ带及蛋白质分子甲基的新特征峰,层间水分子3434 cm-1、1637 cm-1处的峰发生偏移,此外阳离子交换容量也发生明显改变。土壤菌的生物作用能改变蒙脱石的层间距、层电荷及层间介质,使其结构和性质发生改变。对比2种作用方式与作用后蒙脱石层间域特性的改变分析可知,接触作用对蒙脱石层间域特性的改变效果强于非接触作用。     

短小芽孢杆菌-蒙脱石相互作用实验研究

主要探讨短小芽孢杆菌与钙基蒙脱石相互作用过程中的现象及机理。SEM结果显示,大量土壤菌黏附、包裹于蒙脱石表面。加入蒙脱石后,短小芽孢杆菌-钙基蒙脱体系中有机酸含量明显降低。XRD结果表明,短小芽孢杆菌作用后蒙脱石层间距增大,001面衍射峰钝化。FTIR显示作用后蒙脱石出现了来自于土壤菌的新峰,其他基团峰出现蓝移或红移现象。经二阶导数红外光谱分析验证,蒙脱石中确实出现了来自于土壤菌的其他基团振动,揭示土壤菌代谢产物进入蒙脱石层间域内的初步可能性,这将为矿物-微生物相互作用间的机理研究提供新依据。     

埋藏条件下蒙脱石层间水的稳定性

蒙脱石族矿物广泛存在于地表各种环境中,其层间结构的稳定性对各种表生地质作用的发生和过程起着重要作用。在砂岩成岩作用中,蒙脱石族矿物的脱水作用改变了砂岩孔隙流体的量和成分,同时也降低了油气储蓄层的孔隙度和渗透性。泥、页岩中由于蒙脱石族矿物的脱水作用,在...     

松嫩平原苏打盐渍土表层土壤黏粒矿物的组成分析

以松嫩平原内的前郭和大安两地苏打盐渍土表层土壤为供试土壤,采用Rigaku RIX 2000型荧光光谱仪和XRD—7000衍射仪,对土壤黏粒矿物组成进行了分析。结果表明:表层土壤黏粒(2μm)化学组成均以SiO_2、Al_2O_3和Fe2O3为主,其SiO_2/Al_2O_3 4,土壤风化脱硅作用较弱;土壤黏粒以2∶1型层状铝硅酸盐矿物为主,含有蒙脱石、伊利石—蒙脱石混层矿物、伊利石、伊利石—白云母混层矿物、蛭石、1∶1型层状铝硅酸盐高岭石以及少量2∶1∶1型绿泥石和石英及1.42 nm间层矿物。苏打盐渍土处于风化脱K作用阶段,土壤中混层及间层矿物较多,以蛭石—绿泥石、蒙脱石—绿泥石过渡矿物为主,为二八面体白云母和二八面体蒙脱石混层矿物。水田利用可使土壤黏粒中绿泥石增加,改善苏打盐渍土不良的结构。     

蒙脱石—水体系中水与矿物晶胞参数的不适应度对体系电导率的影响

在水体系中,蒙脱石矿物表面结合水膜厚度大小,取决于矿物层间阳离子及矿物的晶体化学特征.当层间阳离子种类相同时,首先取决于水与矿物结构参数的不适应程度.结合水膜厚度,影响蒙脱石层间阳离子在土—水体系中的电导率.本文通过对不同地区、不同类型蒙脱石—水体系电导率测定,讨论水与蒙脱石晶胞参数不适应度对体系电导率的影响规律.     

深层龙马溪组页岩气藏黏土矿物水岩作用微观机制

水岩作用对页岩气藏的地球化学特性和高效开采研究具有重要的意义。为研究我国西南龙马溪组深层页岩气藏水岩作用的微观机制,针对龙马溪组深层页岩组构特征,建立了深层页岩典型黏土矿物(镁蒙脱石、铁蒙脱石和伊利石)水岩作用的分子动力学模型,分析含水量、温度和矿物特征变化对晶胞层间距和水分子扩散系数的影响,通过实验验证水岩作用对典型矿物微观结构的影响程度。研究表明,随着层间水分子数量增加,蒙脱石和伊利石晶胞层间距增大;随着温度增加,蒙脱石和伊利石晶胞层间距变化不明显,层间水分子扩散系数增加;含水量和温度一定,蒙脱石晶胞层间距远大于伊利石,而伊利石的晶胞层间水分子扩散系数远大于蒙脱石,且镁蒙脱石大于铁蒙脱石晶胞层间距,而铁蒙脱石的水分子扩散系数大于镁蒙脱石。上述研究表明,水含量增加会加剧典型黏土矿物晶层破坏的程度,而温度升高会引起典型矿物晶层破坏速度的增快。与浅层页岩相比,温度升高可能导致深部页岩水岩作用更加剧烈。     

黏土矿物污染控制材料及其高效利用

黏土矿物具有特殊的纳米片层结构、含可交换性层间阳离子、微观结构及表面物理化学性质易调控;因此,黏土矿物及其改性产物对多种环境污染物有良好的吸附/催化性能,在污染控制领域有良好的应用前景。近年来,课题组以蒙脱石和层状双金属氢氧化物(LDH)为代表,研究了它们在污染控制领域的资源利用:1)研究了蒙脱石、LDH、LDO(LDH煅烧产物)对染料分子的吸附特征,发现它们对染料分子的吸附性能可优于活性炭;通过碳化处理废弃黏土矿物的方法,制备了系列类石墨烯纳米碳材料及多孔碳材料,所得碳材料显示了良好的电催化性能或吸附性能。2)研究了蒙脱石对重金属离子的吸附特征,并通过热处理实现了重金属离子的层间域/片层结构内的原位锁定。3)研究了羟基金属改性蒙脱石对重金属离子和含氧酸根的协同吸附机制,并发现吸附产物(如吸附了磷酸根和Cu2+的羟基铁柱撑蒙脱石)可用于光催化降解有机污染物。4)综合运用实验研究和分子模拟技术,研究了有机改性蒙脱石对疏水性有机污染物的吸附机制,发现表面活性剂堆垛密度是决定有机黏土吸附性能的关键因素,并采用阳离子聚合物来调控层间域表面活性剂堆垛密度,优化了有机黏土吸附性能。5)采用阳离子表面活性剂和羟基金属共同插层的方法,制备了有机-无机复合蒙脱石,发现了其能同时吸附有机物和含氧酸根离子。课题组的研究工作综合运用了实验研究和分子模拟,包括了基础理论研究和应用研究,涉及了黏土矿物及其改性产物的吸附、催化性能,并探讨多种废弃黏土矿物的资源回用技术。研究结果对实现黏土矿物在污染控制领域的高效资源利用提供了新信息。     

浙江膨润土资源的前景

膨润土是以蒙脱石为主要成分(一般大于50%)的粘土矿物.蒙脱石属二八面体含水的层状铝硅酸盐类矿物.由于蒙脱石结构单元层中的硅和铝离子,分别被铝和镁离子置换因而层间出现电荷有吸附阳离子的作用.根据层间阳离子的不同,可分为钠基膨润土、钙基膨润土、镁基膨润土以及钙     

有机质对蒙脱石伊利石化作用的影响——来自热模拟实验的证据

<正>蒙脱石伊利石化作用是泥岩成岩过程中最为重要的矿物转化之一。两种矿物同属2:1型片状黏土矿物。最大的差别在于蒙脱石属于膨胀性黏土矿物,层间域被水和有机质占据;伊利石属非膨胀性黏土矿物,层间被阳离子(K+)占据。前人先后提出了多种蒙脱石向伊利石转化的模式。目前被大多数学者认可的主要是固态转化机制[1-2]和溶解重结晶机制[3-4]。前者强调结构层内及层间化学成分的渐变,而后者关注结构层的突变溶解。所有这些转化机制都是在水-岩作用体系下,强调温度[5-6]、时间[7-8]、K+)浓度[4,9]水/岩比[10-11]     

高表面活性矿物对Zn~(2+)的吸附机理及其环境意义

本文利用高表面活性矿物蒙脱石、蛭石、沸石在一定的介质条件下对Zn2 +进行吸附实验研究。蒙脱石和蛭石对Zn2 +的等温吸附线呈双“S”型 ,而沸石对Zn2 +的等温吸附线则呈“Langmuir”型。三种矿物对Zn2 +的吸附容量大小顺序为 :蒙脱石 >蛭石 >沸石。运用粉晶X射线衍射、红外光谱、差热及热重分析等技术对矿物及矿物吸附Zn2 +后的结构特征进行了研究。结果表明 ,蒙脱石吸附锌后其层间域中吸附锌大量水解形成新的物相 ,而蛭石与沸石吸附锌后水解很少。这为利用高表面活性矿物控制和治理环境污染及其可循环利用提供了理论依据。     

粘土固体酸的表面酸性调控及其催化活性

固体酸是７０年代末发展起来的一类新型的催化材料,对有机反应具有较强的催化活性,且副反应少,产物易分离,污染少［１］。粘土固体酸是以蒙脱石类粘土为基质材料,通过采用不同的物理或化学方法在不同的条件下调控层间域而制备的,其催化活性和选择性与其表面酸的类型、浓度及强度等有关［２］,为此我们采用离子交换法,以不同类型的阳离子为取代剂,在不同条件下取代交换进入蒙脱石层间,研究制备方法及条件对表面酸性的影响,并考察了催化性能。１　实验部分１－１　原料与试剂钠基膨润土（浙江临安产,主要成分为蒙脱石,用沉降法提…     

蒙脱石对赖氨酸和壳聚糖的吸附实验研究

粘土矿物对有机质的吸附是自然界重要的过程之一。科学界对于有机质与粘土矿物的相互作用过程和机制研究仍处 于一个比较薄弱的阶段。该文采用天然有机质赖氨酸（左旋） 和壳聚糖与蒙脱石进行室内合成模拟实验,通过X射线衍 射、化学分析和红外光谱分析的手段对反应产物进行系统研究。结果表明,蒙脱石对赖氨酸和壳聚糖的吸附均存在两种机 制：阳离子交换和有机分子间的相互吸引。赖氨酸在蒙脱石层间的排布有三种构型,随着赖氨酸浓度的增加分别以倾斜 式、垂直呈“之”字形排列,最后形成第二排并可能生成简单肽;氨基酸的净电荷是影响吸附过程的重要因素,主要与pH 值相关。壳聚糖能在蒙脱石层间形成分层结构,溶液的pH值和无机盐的存在都会影响吸附过程。壳聚糖-蒙脱石复合体在 常温常压下水溶液中能稳定存在,而相同条件下赖氨酸易从蒙脱石层间释放,这主要是由有机质本身的性质以及有机质和 蒙脱石的结合方式决定的。     

聚苯胺／蒙脱石纳米复合材料的实验制备研究

对聚苯胺 /蒙脱石纳米复合材料的制备方法与制备产物进行了研究。将新疆某地蒙脱石在钠化改型后进行了季铵盐改性处理。以苯胺作为客体物质 ,利用季铵盐 /蒙脱石插层复合物与有机物良好的相容性 ,将季铵盐 /蒙脱石插层复合物分散在苯胺单体中后 ,苯胺单体进入了蒙脱石层间域 ,通过原位聚合法制备了聚苯胺 /蒙脱石纳米复合材料。XRD、SEM、TG_DTA分析结果表明 ,苯胺单体的进入使蒙脱石的层间距大大增加 ,经聚合后聚苯胺 /蒙脱石复合物中蒙脱石及其插层复合物的X射线衍射特征、形态特征和热学性质特征完全消失 ,表明蒙脱石晶层已被剥离分散在聚苯胺中形成聚苯胺 /蒙脱石纳米复合材料。     

锂改性蒙脱石矿物中锂的化学状态研究

采用XRD、IR、XPS等测试方法,对锂改性蒙脱石矿物中锂 的化学状态进行分析,发现锂改性过程中,Li+离子不仅与蒙脱石层间吸附阳离子进行交 换,还能置换蒙脱石晶格八面体中的阳离子和进入间隙位置。Li+离子是以三种化学状态 存在于蒙脱石晶格结构中。     

蒙脱石晶体反常膨胀的电解质浓度效应

用不同浓度电解质溶液调制蒙脱石试样进行X射线衍射试验，发现蒙脱石晶体的d001晶面间距在试样失水至极低含水量过程中，存在着反向膨胀的现象，这种反常膨胀与制样时所用电解质溶液浓度有关，但不是因晶层间隔离子的代换造成的，也不是温度变化引起。     

配合物改性蒙脱石及其对直接大红染料的吸附性

利用蒙脱石的层间活性,用过渡金属离子与配位体生成的配合物改性蒙脱石,通过测定改性蒙脱石对直接大红染料的脱色性及XRD图,研究配合物的中心离子种类、配位体种类、制备方法等对蒙脱石层间结构及吸附较大分子化合物性能的影响。结果表明,带正电的配合物离子能够有效进入蒙脱石层间、增大层间距;4或6配位数的配合物改性蒙脱石能明显提高对染料的吸附性;采用金属离子为先驱体,先插入蒙脱石层间,再原位生成配合物的两步法效果较好。     

交换液酸碱度对OTAC在蒙脱石中吸附及复合物凝胶粘度影响

在蒙脱石有机改性体系中,交换液酸碱度对蒙脱石荷电性以及十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)的电离度影响很大,进而影响OTAC在蒙脱石中的吸附以及制备复合物的凝胶粘度。研究发现,在pH=3的强酸性交换体系中,蒙脱石端面可变电荷为正电荷,OTAC阳离子和蒙脱石之间静电斥力的存在不利于OTAC在蒙脱石上的吸附,吸附量和吸附率分别是0.943CEC和85.7%,制备复合物的凝胶粘度最低,分别是μ0min为45.67Pa·s,μ30min为16.52Pa·s;在pH=10的弱碱性交换体系中,由于蒙脱石层面和端面均带有负电荷,静电引力更有利于OTAC阳离子在蒙脱石层间交换及表面吸附,其吸附量和吸附率最高,分别为1.097CEC和99.71%,制备复合物的凝胶粘度也较高,分别是μ0min为95.93Pa·s,μ30min为37.67Pa·s;在强碱性交换体系中,当pH=11和13时,蒙脱石对OTAC的吸附量和吸附率降低明显,吸附量分别为1.08CEC和1.058CEC,吸附率分别降到98.20%和96.18%,对应复合物的μ0min分别为96.52Pa·s和93.52Pa·s,μ30min分别为36.57Pa·s和36.53Pa·s,究其原因由于交换液中OTAC阳离子和高浓度的钠离子在蒙脱石层间和表面存在竞争吸附导致蒙脱石层间钠离子的交换难度加大。     

根据蒙脱石的层间水化状态探讨南京仙林盆地的地面沉降及其趋势

引用B rown等和F itts等提出的蒙脱石层间水化状态修正的土壤孔隙率的计算方程,以此建立蒙脱石层间脱水作用所产生的次要地面沉降量的数学表达式,对位于山间沟谷型沉积盆地的南京仙林新市区可能产生的地面沉降量进行了模拟计算。结果表明:该地区由蒙脱石层间水部分释出而产生的次要沉降量为6.85 cm,估计该地区过去曾发生34~46 cm的地面沉降;如果蒙脱石残余层间水全部释出,那么该地区可能还存在96.47 cm的地面沉降。虽然96.47 cm的地面沉降在真实的外界环境下不可能实现,但对下一步地面沉降灾害的防治具有一定的警示作用。蒙脱石层间脱水作用及其对地面沉降影响的研究,对地面沉降趋势的预测具有启示作用。