天然勃姆石热相变体(γ-Al_2O_3)的阴离子交换-吸附性能的研究

天然勃姆石热相变体(γ-Al_2O_3)对阴离子交换-吸附序列为:OH~-、S_~(2-)、PO_4~(3-)、F~-、Cr_2O_7~(2-)、NO_3~-、HCO_3~-,Cl~-,SO_4~(2-)。它表明γ-Al_2O_3对这些阴离子交换-吸附的相对能力。γ-Al_2O_3吸附或交换溶液中阴离子时,也对阳离子发生吸附或交换作用。溶液的pH值是影响阴离子交换-吸附作用的重要因素。γ-Al_2O_3对阴离子的交换-吸附及其可解脱性,具有潜在应用价值。     

天然勃姆石热相变体γ－Al_2O_3阴离子交换－吸附模式的研究

天然勃姆石热相变体γ－Ａｌ２Ｏ３第一次与含某些阴离子的化合物溶液接触时，可对这些阴离子及其配对的阳离子产生吸附作用，一旦γ－Ａｌ２Ｏ３已经吸附了某些化合物，再与另外一种化合物的溶液接触时，那么，γ－Ａｌ２Ｏ３吸附的阴离子及其配对的阳离于均具有可置换性。因此，γ－Ａｌ２Ｏ３既具有阴离于交换－吸附性能，又具有阳离子交换－吸附性能。这种特性具有潜在应用前景。     

离子色谱法测定地表水中六种无机阴离子

研究了利用直接电导检测-离子色谱法分离测定地表水中常见的六种无机阴离子(F-,Cl-,NO2-,NO3-,SO42-,PO43-)的方法.实验采用lonpac AS11-HC阴离子交换色谱柱,选用NaOH为淋洗液,考察了淋洗液浓度、流速及柱压对上述常见无机阴离子的影响.确定最佳色谱条件为:以20 mmol/L NaOH为淋洗液,流速1.0 mL/min,柱温18～25℃.在此条件下可同时基线分离6种阴离子,且色谱峰形对称.所测阴离子的检出限为0.055～0.61 mg/L;离子浓度的相对标准偏差(RSD,n=3)在1.56%～2.50%之间.准确度实验表明,各种阴离子的检测结果均在标准样品所标注的浓度误差许可范围之内.方法简便实用,用于实际样品分析,所得结果令人满意.     

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。     

羟基磷灰石除氟的实验地球化学研究

中国和世界上许多国家（地区） 都面临着饮用水氟含量超标的问题,因此研究氟的环境地球化学行为以及探索除氟 技术和原理至关重要。本实验采用廉价的非金属矿物羟基磷灰石作为吸附材料,研究羟基磷灰石吸附溶解态F-的地球化学 行为和机制,考察反应时间、pH、初始F-浓度等环境参数对吸附反应的影响。实验结果发现羟基磷灰石对F-的吸附反应需 进行到48 h以上时才接近反应平衡。在实验条件下（pH≥4）,F-的吸附量随pH升高而降低,羟基磷灰石对F-的吸附受pH 调控。同时还发现羟基磷灰石在pH=6条件下对F-的吸附等温线既满足Langmuir等温模式（R2=0.89） 同时也满足Freundlich 等温模式（R2=0.99）,并推导出该条件的理论最大吸附量为21.6×10-3。本研究还进一步采用了先进的XRD、SEM、 HR-TEM、19F NMR手段,系统地表征了反应前后吸附产物的形态和成分变化,发现在高F-浓度条件下,F-在羟基磷灰石表 面的吸附机制不再是单层的表面配位。核磁共振的结果表明F-可部分取代羟基磷灰石结构中的隧道羟基而形成含氟羟基磷 灰石。研究结果表明羟基磷灰石是一种相当具有潜力的除氟材料,值得进一步开发。     

两类矿物前体对As(Ⅲ)阴离子吸附机制的实验研究

通过两类矿物前体对A s(Ⅲ)阴离子的吸附反应的实验研究发现:这两类矿物前体在吸附反应过程中pH值均发生了明显变化,它们对A s(Ⅲ)的吸附均属于化学吸附。M g-A l-LDO从环境中获取阴离子以恢复重建LDH的结晶结构,并释放OH-使溶液pH升高;F e(OH)3凝胶改变了A s(Ⅲ)的络合配位数,同时产生H+离子,使溶液pH降低;M g-F e-LDO兼有二者的特点。在室温条件下,M g-A l-LDO和M g-F e-LDO对A s(Ⅲ)的吸附容量分别为83.2×1-0 3和87.45×1-0 3,而F e(OH)3凝胶为204.9×1-0 3。矿物前体对溶液中阴离子污染物的吸附能力大大高于对应的矿物,主要原因是它们的吸附机理不同,前者为化学吸附,而后者以物理吸附为主。     

贵州水银洞地热水水化学特征与成因

以贵州水银洞地区地热水为研究对象,作piper三线图、聚类谱系图、散点图等对该区地热水水化学特征进行分析,并利用氢氧同位素对热水补给来源、循环深度分析,结合PHREEQC进行水文地球化学模拟对热水成因进行研究.结果 表明,地热水属于低中矿化度的弱碱性水,阳离子以Ca2+、Na+为主,阴离子以SO42--、HCO3-为主,水化学类型以HCO3-·SO42-Ca2+为主,少量HCO3-·SO42-Na+型.氢氧同位素特征及Na-K-Mg三线图表明,热水主要来源于大气降水,水岩程度较低,补给高程1657～2232m,循环深度1295～1790m,热储温度56.82～74.16℃.用PHREEQC进行水文地球化学模拟得到4个模型,均显示地热水形成过程中消耗CO2、O2,黄铁矿被氧化,大量方解石、白云石溶解,并发生Na-Ca阳离子交换作用.大气降水于灰家堡背斜西侧40 km外出露的茅口组地层补给到含水层中,冷水穿过时氧化煤系地层及构造蚀变带中硫化物生成SO42-离子,并在运移过程中受到深大断裂输送的大地热流加热,热水储集在构造蚀变体中与围岩发生反应.硅酸盐矿物溶滤出Na+离子,方解石、白云石被溶解得Ca2+、Mg2+及HCO3-离子,同时在热水中发生Na-Ca阳离子交换作用.良好的储盖条件、发育的构造及热流使研究区形成以Ca2+、Na+、SO42-、HCO3-离子为主的地热水.     

秦皇岛牛心山高氟地下水分布特征及成因

柳江盆地北部牛心山地区存在高氟地下水,严重影响居民身体健康。本文选取牛心山地区为研究区,对其浅层地下水运用Piper三线图、Gibbs图、氯碱指数图和离子比例图等方法进行水化学特征及其形成作用分析研究,从矿物溶解与沉淀、离子交换作用角度探讨了地下水中氟的来源和富集机理。结果显示:研究区地下水离子以Ca~(2+)、Na~+和HCO_3~-为主,水体偏碱性,F-浓度超标点位于火成岩侵入边缘地带,水化学类型为Ca-(Na)-HCO_3、Ca-(SO_4)-HCO_3和Ca-(Cl)-SO_4型,高浓度的F-赋存在Ca-(Na)-HCO_3型水中,地下水水化学组分主要受岩石风化作用的影响;水文地球化学过程和地质因素控制地下水化学特征和氟化物的来源、分布;方解石、石膏溶解于地下水作为Ca~(2+)来源影响萤石的溶解与沉淀,阳离子交换作用改变地下水中指定阳离子浓度间接影响F-浓度,同时碱性环境中吸附在黏土矿物上F-被OH-取代,溶解平衡和离子交换是地下水径流中F-浓度变化的主要控制因素。     

氯同位素测定中除去SO42-的一种新方法

Xiao和Zhang提出了用正热电离质谱法测稳定氯同位素的方法,并在1995年得到进一步完善.现在该方法已在卤水、气溶胶、岩石、亏损带钻孔水以及含氯的脂肪族碳氢化合物的氯同位素研究中得到广泛应用.Xiao和Zhang证明了低含量SO42-和其他离子不会干扰质谱测定,但是大量的F-,SO42-和一些有机将会抑制离子的发射.为了获得高精度的氯同位素测量结果,溶液中的SO42-、NO3-和其他可能的阴离子都要被除去.基于形成AgCl沉淀除去Cl-方法以纯化样品是有效的,但是由于过程的复杂性和可能引入高的空白氯而受到限制.     

海水溶解磷酸盐氧同位素组成的测定

生物磷酸盐和水分子间的氧同位素分馏主要受温度和生物活动控制, 因此磷酸盐氧同位素组成既可以测量古温度又可以示踪磷循环。近年来磷酸盐氧同位素研究受到较多关注, 除了传统的生物体磷灰石古温度测量外, 这些研究大多是关于磷循环的。磷酸盐的氧同位素组成可以示踪海洋中磷的源区和生物对磷的利用效率。由于海水的组成十分复杂, 测量前必须对样品进行富集、分离和纯化处理。目前, 加州大学(Santa Cruz)Paytan教授和耶鲁大学Blake教授的实验室已建立了海水溶解磷酸盐氧同位素的测量方法, 二者各有优缺点。我们结合了这两种方法的优点, 并对一些步骤进行了改进, 建立了海水溶解磷酸盐氧同位素组成的测量方法。通过向海水样品中加入NaOH, 形成Mg(OH)2来富集海水中的PO43-, 也可同时除去部分杂质离子和溶解有机质; 通过将PO43-转化为CePO4沉淀来进一步除去杂质离子, 然后用阳离子交换树脂除Ce3+, 再通过阴离子交换树脂柱来除溶解有机质。最后将磷酸盐转换为Ag3PO4沉淀, 在1350℃裂解Ag3PO4, 产生的O2和石墨反应形成CO用IRMS测定。结果显示富集、分离和纯化过程可以获得纯的Ag3PO4颗粒, 不会产生PO43-的氧同位素分馏。测量Ag3PO4用量仅为0.3 mg, 标准偏差在±0.2‰~±0.3‰之间。     

层间氧化带型砂岩铀矿床地浸过程的热力学研究：以伊犁盆地512铀矿床为例

伊梨盆地512层间氧化带型砂岩铀矿床是中国第一个工业化规模开发的地浸铀矿床,作者简要地介绍了其地质特征和地浸开发工艺,并利用较新的Gibbs自由能和平衡常数数据,对该矿床地浸处理中铀的地球化学行为进行了定量研究。首先,通过标准电动势（E^o）,氧化-还原电位（Eh）的计算和分析,阐明了H2O2、硝酸盐、大气中自由氧都能提升溶液的Eh值,从而加速矿物相U^4 的氧化溶解,为了节约地浸氧化剂成本,对于U^4 /U^6 比值不太高的矿床来说,建议充分利用大气中自由氧化氧化剂,然后,通过化学平衡计算,推导出了地下水和硫酸浸出液中铀存在形式的计算公式,计算结果表明：（1）512铀矿床矿体所赋存的含矿层地下水中,铀主要以碳酸铀酰类络合物形式存在,并且以UO2（CO3)^4-3和UO2（CO3）^2-2形式为主,并随着pH从7.31升高到8.20,UO2CO3从3.80%降低到0.06%,UO2（CO3）^2-2从21.91%降低到3.12%,而UO2（CO3）^4-3则从74.28%升高到96.82%,（2）512铀矿床硫酸浸出液中,铀主要以硫酸铀酰类络合物形式存在,其中,UO2SO4占63.28%～ 63.86%,UO2(SO4)^2-2占16.55%～21.36%,UO^2 2占15.04%～19.62%,从推导出的计算公式可以看出,硫酸浸出液中铀的存在形式随溶液pH、总SO^2-4含量的变化而变化,并呈非线性关系,为了提高离子交换树脂的吸附性能,可利用文中推导出的公式进行计算,以使调节溶浸液的pH和总SO^2-4含量,从而达到浸出液中铀存在形式的最佳比例关系,最后,因热力学数据对化学反应平衡计算的影响呈指数关系,在进行热力学数据计算时,必须采用较新、较准确的数据。     

碳氟磷灰石的红外吸收光谱

众所周知,磷灰石族矿物是很复杂的一族矿物,在磷灰石结构内可以有多种类质同象置换,而其基本结构并无重大改变,因而它的结晶学的研究是一项复杂的任务。至今,对磷灰石的结晶学问题了解得还不很清楚,在沉积岩中分布最广、颗粒细小而又具经济价值的碳氟磷灰石所引起的争论最为激烈,关于磷灰石中(CO₃)^2-离子的存在形式,是长期以来进行争论的问题。本文主要就作者所做磷灰石的红外吸收光谱工作,并引用晶胞常数和化学分析数据,对此问题进行讨论。     

北京地区不同介质的土柱淋滤水质试验研究

为探讨冲洪积平原地带地下水水质劣变机理及过程,开展了不同的水土样品组合的16组淋滤试验,以期揭示不同源水在土柱入渗过程阴阳离子、硬度和TDS的变化规律以及地下水类型的演化特征。试验结果表明:淋出液中,阴离子浓度的变幅由大到小依次为HCO_3~-、NO_3~-、SO_4~(2-)、Cl~-和F~-,阳离子的变幅则依次为Na~++K~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)。淋出液的硬度、TDS和水化学类型均呈现出有规律的变化,先期主要受控于源水,尔后则主要受土柱介质的影响。除了以垃圾作为淋滤介质的试验外,其他组合的试验都出现了初期TDS和硬度升高的过程,之后与源水趋于一致,揭示了淋滤中浸泡—水岩相互作用—吸附解析—淋洗等复杂过程。     

磷灰石结构通道离子对晶胞参数的影响

磷灰石晶胞参数受其结构中Ca多面体，磷氧四面体及结构通道位置上的类质同角替换的影响，本文探讨了54个磷灰石样吕的晶胞参数与结构通道离子F，OH，Cl相同象替换的影响，本文讨论了54个磷灰石样品的晶胞参数与结构通道离子F，OH，Cl相对含量的关系，发现Cl和取代是影响岩浆型磷灰石晶胞参数的主要因素，每原子／晶胞的Cl使a增大0．121 1（6）nm，c减少0．0633 （3）nm，根据成分与结构的经验关系式，可以验证电子探针对F的分析结果。     

秦岭太白山南麓降水中常量无机离子特征及其来源研究

以2011年11月至2014年9月连续采集的74个有效降水样品为研究载体,运用趋势分析法和相关分析法分析太白山南麓黄柏塬地区降水中常量无机离子（NH₄⁺、Ca²⁺、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-、F^-）的化学特征,并结合富集因子法、端源贡献法及后向气流轨迹模型探究其来源。结果表明：研究区降水中各离子浓度大小顺序为Ca²⁺ > SO₄^2- > NH₄⁺ > NO₃^- > K⁺ > Na⁺ > Mg²⁺ > Cl^- > F^-,主要阳离子是Ca²⁺和NH₄⁺,共占阳离子总量的76.21%,主要阴离子是SO₄^2-和NO₃^-,共占阴离子总量的90.83%。降水总离子年平均浓度为404.64 μeq·L^-1,相对于国内外已研究的其他高山站点偏高,表现出典型的大陆型及人为源干扰的特征。受排放源、气象因子、植被、降水量等因素影响,降水总离子浓度表现出显著的季节差异,依次为冬季 > 春季 > 秋季 > 夏季。源解析结果显示降水中SO₄^2-和NO₃^-95%以上由人为源贡献,Ca²⁺和Mg²⁺主要来源于地壳风化,Na⁺海盐源和非海盐源贡献约各占一半,K⁺主要来自于非海盐贡献,而F^-和NH₄⁺则几乎全部由人为源贡献。不同路径气团影响下的降水离子组分具有明显不同,北方气团途径太原、石家庄、北京、兰州等工业发达城市,工业燃煤交通废气排放量大,降水中SO₄^2-、NO₃^-浓度均偏高,离子总浓度也明显高于南方气团。     

Diffusion Kinetics of Carbonate Hydroxyapatite （CHAP） for Adsorbing F^- Dissolved in Water

A systematic research was performed about diffusion kinetics of adsorbing F^- dissolved in water for carbonate hydroxyapatite （CHAP） from the natural hydroxyapatite which was modified by adulterating with CO3^2-. The result shows that the speed of F^- adsorption is controlled by membrane diffusion when F^- concentration is relatively low, which is expressed by the kinetic equation of diffusion Q=0.0005（Ci-C）（t-ti）＋0.3967, or by vacancy diffusion when F^- concentration is relatively high, which is expressed by the kinetic equation of diffusion In[C（o, t）]=8.4718-0.5048Int. Based on the feature of CHAP for adsorbing F^- dissolved in water and its special channel of the structure of CO3^3- modified hydroxyapatite, models of vacancy diffusion and membrane diffusion were established.     

离子色谱法检测土壤样品水溶态中的七种阴离子

采用离子色谱法测定土壤样品水溶态中的F^-、Cl^-、NO2^-、SO4^2-、Br^-、NO3^-、PO4^3-。通过优化提取条件,得出最优条件下7种阴离子的加标回收率为94.4%～102.5%,精密度为3.1%～4.6%。对实际样品进行测试,结果表明,该方法适用于土壤样品水溶态中7种阴离子的定性、定量分析。     

盐水溶液中常见阴离子团的激光拉曼光谱定量分析研究

应用RenishawinVia激光拉曼光谱仪分析研究了人工配制的钠盐溶液中CO3 2-、SO4 2-、HSO4-、HCO3-和NO3-等阴离子团及水包络峰的拉曼谱图特征,建立了拉曼光谱参数（强度面积积分）与溶液中阴离子团浓度的定量关系,提出了利用拉曼谱峰强度面积分法定量分析流体包裹体中CO3 2-、SO4 2-、HSO4-、HCO3-和NO3-等常见阴离子团浓度的方法。对HSO。一和HCO。一这样易电离的酸式阴离子团采用了净目标酸式阴离子团浓度拟合工作曲线。讨论了强度面积积分法定量分析的优越性和激光拉曼探针定量分析Cl-的难点及前景。     

几种吸附剂吸附亚砷酸根离子过程中pH值的动态变化

观察了三种吸附剂吸附亚砷酸根离子过程中溶液pH值随时间的变化。氢氧化铁在吸附过程中的pH值变化大致可分为三个阶段，0～6分钟为第一阶段，体系的pH值快速上升，指示亚砷酸根置换了固相中的氢氧根；7～40分钟为第二阶段，pH值变化不大，指示Fe(OH)3凝胶对亚砷酸根离子的吸附达到动态平衡；40分钟后为第三阶段，溶液的pH值呈单边下降趋势，这一阶段吸附剂与被吸附的阴离子之间发生了缩合反应，并释放出H＋。Mg-Al-LDO在吸附亚砷酸根的反应过程中pH值持续上升，它具有从水溶液中获取阴离子以恢复其前驱体结构的能力，这一反应中有氢氧根生成；Mg-Fe-LDO兼有前两者的吸附机理，吸附反应过程pH值的变化趋势此介于二者之间。氢氧化铁在加热前后吸附容量变化不大，25C和90C时分别为69.7mg/g和73.7mg/g，而Mg-Al-LDO和Mg-Fe-LDO的吸附容量在25C时分别为62.4mg/g和82.5mg/g，在90C时分别增加到114.9 mg/g和199.0 mg/g。Mg-Al-LDO和Mg-Fe-LDO在90C条件下吸附容量的大幅增加，可能和溶解CO2的干扰被抑制有关。     

高温燃烧水解-离子色谱法测定植物样品中的氟

建立了高温燃烧水解-离子色谱测定植物样品中不同含量范围氟的分析方法,色谱条件为Dionex IonPacAS18分离柱(4 mm×250 mm),Dionex IonPac AG18保护柱(4 mm×50 mm),ASRS ULTRAⅡ自动再生微膜抑制器,电导检测器。采用纯水作为吸收介质,使样品溶液与标准溶液基体一致,过滤后可直接测定。样品溶液中常见的Cl-、NO3-、SO24-、PO43-、CO23-、HCO3-等阴离子不干扰F-的测定。为消除样品热解过程中产生的乙酸干扰,对氟含量较高(xx～xxxμg/g)的样品,采用20 mmol/L的NaOH淋洗液等度淋洗,进样体积为25μL;对氟含量较低的样品(0.x～xμg/g),进样体积为100μL。方法具有较宽的线性范围和较好的稳定性,检出限为0.5 mg/kg,适用于痕量分析;应用于灌木枝叶和茶叶等4个氟含量较高(xx～xxxμg/g)的植物标准物质的测定,相对标准偏差(RSD)<6%(n=6);应用于低氟的小麦粉和大米粉样品测定,加标回收率为90%～110%,可以满足不同氟含量植物样品中氟测定的需要,具有自动化程度高、操作简单、对环境友好等特点。