富含Na~ 、Ca~(2 )、Al~(3 )、Cr~(3 )蒙脱石对垃圾渗滤液中有机物的吸附

由于层间含有高价态金属阳离子的蒙脱石对特定有机物的吸附能力可大大增强 ,故分别用层间含有Na 、Ca2 、Al3 和Cr3 的蒙脱石对垃圾渗滤液中的有机物进行吸附实验 ,研究它们吸附苯酚、二甲苯和COD的能力及离子形态对吸附效果的影响。结果表明 ,含高价金属阳离子的蒙脱石对苯酚和COD的吸附能力较高 ,吸附能力由小到大的顺序为 :Na 相似文献   

蒙脱石、高岭石、伊利石对重金属离子吸附容量的实验研究

在pH=4,t=23℃和微量浓度条件下,不改变离子浓度,通过增加吸附液体积进而增加体系中重金属离子含量的方法进行了蒙脱石、伊利石、高岭石对Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+、Cr3+等重金属离子吸附容量的实验研究,结果表明,3种矿物吸附容量大小顺序为蒙脱石>伊利石>高岭石,与其阳离子交换容量密切相关.Cu-蒙脱石和Cr-蒙脱石的X射线衍射结果表明,Cu2+、Cr3+通过离子交换作用进入了蒙脱石的层间.同一矿物对不同重金属离子也有不同的吸附容量蒙脱石Cr3+>Cu2+>Zn2+>Cd2+>Pb2+;高岭石Cr3+>Pb2+>Zn2+>Cu2+>Cd2+;伊利石Cr3+>Zn2+>Cd2+>Cu2+>Pb2+.     

含铬蒙脱石中铬离子占位位置研究

采用提纯后的蒙脱石在不同浓度硫酸铬溶液中进行交换吸附制备了含铬蒙脱石,并利用包括粉末X射线衍射术 （XRD）、电子自旋共振谱术（ESR） 和傅里叶变换红外吸收光谱术（FTIR） 等分析测试手段对铬在蒙脱石中的吸附位置进 行了探索研究。研究结果显示铬离子不仅置换了层间域中的Ca2+,K+和Na+等,而且置换了位于八面体位的Mn2+ 和少量 Al3+,并较大量的进入硅氧四面体的六边形孔洞、甚至有可能置换极少量的四面体位的Al3+和Fe3+等。此外,根据X射线衍 射分析可知,在0.2 mol/L硫酸铬溶液中充分交换吸附后的蒙脱石存在两层水型和单层水型两种含铬蒙脱石,其水合阳离子 分别为[Cr(H2O)6]3+和[Cr(H2O)3O3]3+,当吸附量增大至一定程度后水合铬离子借助TOT结构片的硅氧四面体的底氧形成配位多 面体。     

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。     

Cr~(3+)在蒙脱石中吸附位置研究——基于蒙脱石、CTAB-和NH_4~+-交换层间域的蒙脱石吸附铬研究

蒙脱石具良好的阳离子可交换吸附特性。在提纯蒙脱石的基础上,用氯化铵(NH_4Cl)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)分别交换蒙脱石层间阳离子制备了改性蒙脱石,并用提纯蒙脱石、改性后的蒙脱石吸附碱式硫酸铬溶液中的铬离子,获得含铬蒙脱石样品。针对上述的含铬蒙脱石进行包括粉末X射线衍射术(XRD)、电子顺磁共振谱术(EPR)和傅里叶变换红外吸收光谱术(FTIR)以及电感耦合与等离子体原子发射光谱(ICP-AES)等测试和分析。吸附残余液的化学分析结果和含铬蒙脱石样品的XRD结果显示CTAB对蒙脱石的层间的封闭是较完全的,层间几乎未发生交换吸附;而NH_4~+—蒙脱石和蒙脱石层间则发生交换吸附。吸附前后样品的红外吸收谱发生了较大变化,表明三个含铬样品的红外吸收谱上出现的硅醇和铝醇向低波数延展的现象是由铬离子吸附在蒙脱石结构片的六方孔中所致。EPR的结果指示甚至在蒙脱石的少量四面体和/(或)八面体位中也有Cr~(3+)占位。     

蒙脱石对铬螯合物的吸附行为分析

研究了不同p H值、初始Cr3+浓度、温度、反应时间等条件下蒙脱石对Cr3+及螯合物[Cr(phen)3]3+的吸附行为,探讨了电动电位变化与吸附性能的关系。结果表明:蒙脱石吸附[Cr(phen)3]3+性能明显优于吸附Cr3+的性能,其主要原因在于蒙脱石对[Cr(phen)3]3+的吸附是静电引力及氢键、范德华力共同作用的结果,并且这种吸附能力基本不受介质酸碱性的影响。动力学研究表明两种吸附均符合准二级反应动力学模型。热力学研究表明蒙脱石对[Cr(phen)3]3+和Cr3+的吸附符合Langmuir的单层吸附模型。蒙脱石对[Cr(phen)3]3+和Cr3+的吸附的ΔG均小于零,而ΔH、ΔS都大于零,因此2种吸附均为自发、吸热和更无序的。     

Al3+交换蛭石层间铝的赋存状态研究

利用阳离子交换实验方法,将天然蛭石转化为羟基Al3+型蛭石,通过X射线衍射、差热分析,研究铝离子在蛭石层间域中的赋存状态.结果显示,Al3+交换蛭石中的层间铝不能用KCl溶液将其提取出来,但可用柠檬酸钠溶液可以将其提取出来,是一种非交换性的聚合羟基铝.Al3+的离子电势虽然很高,但Al3+交换蛭石的脱水温度却低于蛭石原矿.表明Al3+进入蛭石层间域后发生水解反应,生成Al(OH)2+和Al(OH)2+从而降低了Al3+的有效离子电势,使其脱水温度降低.Al3+进入蛭石层间域后发生水解反应,其可能的水解反应式为[Al(OH2)6]3+〈=〉[Al(OH)x(OH2)6-x]3-x+xH+,其中x＜3.     

Cu2+和Cd2+在蒙脱石-胡敏酸复合体上的吸附及其竞争

土壤和水体中的腐殖酸常常与粘土矿物紧密结合成为特殊的复合体.这种粘土矿物-腐殖酸复合体对重金属的吸附作用既有别于粘土矿物,更有别于腐殖酸.以蒙脱石和胡敏酸分别作为粘土矿物和腐殖酸的代表,通过一系列实验研究了Cu2+、Cd2+在单一体系和共存体系条件下在蒙脱石-胡敏酸复合体上的吸附作用,同时探讨了二者的竞争特点.实验结果表明,在单一体系条件下,蒙脱石-胡敏酸复合体对Cu2+的吸附量始终明显大于Cd2+,且二者的吸附量均随其初始浓度的增大而呈线性增大;而在Cu2+和Cd2+共存体系条件下,Cu2+的吸附量始终略大于Cd2+的吸附量,即复合体对Cu2+的吸附有较好的选择性.在吸附过程中,复合体中的蒙脱石与Cd2+和Cu2+的阳离子交换作用处于主导地位.无论是在单一体系还是在共存体系中,Cd2+优先替换电价相同而半径略大的Ca2+,而Cu2+则优先替换半径相近、电价低的Na+.因此,Cd2+的存在使Cu2+在复合体上的吸附量明显地减小,而Cu2+的存在对Cd2+的吸附几乎没有影响.这些实验结果将有助于深入探讨重金属离子在土壤、水体等环境中的迁移-固定行为.     

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。     

甘肃金昌红泉镁基膨润土属型分类

膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的粘土类矿物。确定膨润土的属型,实质上是依据蒙脱石晶层间吸附阳离子的种类及其丰度。 (一) 蒙脱石吸附阳离子的主要原因 1.蒙脱石是属于一种2:1层状结构,即由二个硅氧四面体片夹一个铝氧八面体片构成的层状体。蒙脱石因四面体中Al~(3+)置换Si~(4+)和八面体中Mg~(2+)置换Al~(3+),使蒙脱石晶层间产生永久性负电荷,为了保持晶格电荷平衡,因而晶层间具有吸附阳离子和交换性阳离子的性能。     

Modelling the sorption of Zn and Ni on Ca-montmorillonite

In some previous work titration and Ni/Zn sorption edge/isotherm measurements carried out under a wide variety of experimental conditions on purified Na-montmorillonite were modelled in terms of cation exchange and surface complexation mass action equations. A major objective of the experimental/modelling programme is to understand and predict sorption in commercial bentonite systems. Since montmorillonite is the dominant clay mineral in bentonite and is often present in a mixed Na/Ca form, a natural extension to the previous investigations was to study Ni/Zn sorption on a conditioned Ca-montmorillonite. An important open question was whether the same basic parameters such as site types, site capacities, and acidity constants could be used for both materials and to see to what extent the Ni and Zn surface complexation constants were influenced by the form of the montmorillonite. Sorption edges for Ni and Zn at different Ca(NO₃)₂ background electrolyte concentrations, together with sorption isotherms measured over a range of pH values, are presented and modelled using the MINSORB code. The parameters characterising the sorption of Ni and Zn on Na- and Ca-montmorillonite systems are compared. Finally, examples are given that illustrate how the modelling can provide insight into the sorption processes.     

蒙脱石等粘土矿物对重金属离子吸附选择性的实验研究

矿物质与重金属离子间的相互作用已是当今环境科学、矿物学,土壤化学等学科领域研究的热点。通过蒙脱石,伊利石和高龄石在一定的介质条件下对Ｃｕ＾２＋、Ｐｂ＾２＋、Ｚｎ＾２＋、Ｃｄ＾２＋、Ｃｒ＾３＋五种重金属离子的竞争吸附实验研究,阐明了三种粘土矿物对五种重金属离子的吸附选择性。     

扬子地台寒武系泥页岩甲烷吸附特征

对采自扬子地区寒武系黄柏岭组、幕府山组和牛蹄塘组的泥页岩进行了甲烷吸附性能及影响因素研究。所分析页岩的TOC含量在1.08%～4.16%之间;粘土矿物含量在36.7%～62.3%之间。页岩样品甲烷吸附量测定结果显示,寒武系页岩甲烷最大理论吸附量与页岩TOC含量之间总体上呈正相关性,表明有机质丰度是控制页岩甲烷吸附能力的重要因素。而粘土矿物总含量与页岩甲烷最大理论吸附量之间缺乏相关性,仅蒙脱石含量与页岩甲烷最大理论吸附量呈正相关性,显示个别粘土矿物具有较强的甲烷吸附及影响页岩吸附性能的作用。寒武系不同地区页岩吸附性能存在显著差异,遵义牛蹄塘组页岩甲烷最大理论吸附量在2.76～5.30mL/g之间;南京幕府山组页岩甲烷最大理论吸附量在1.36～4.35mL/g之间;池州黄柏岭组泥页岩甲烷最大理论吸附量在1.63～2.72mL/g之间。此外,寒武系不同地区页岩有机碳含量与甲烷吸附量之间关系变化很大,显示页岩吸附量不仅受有机质丰度类型的影响,而且受有机质成熟度、区域地质演化以及粘土矿物吸附等多种因素制约。     

The effect of Al3+, Fe3+, and Ti4+ on the configurational heat capacities of sodium silicate liquids

The heat capacities of 29 glasses and supercooled liquids in the Na₂O-SiO₂, Na₂O-Al₂O₃-SiO₂, Na₂O-(FeO)-Fe₂O₃-SiO₂, and Na₂O-TiO₂-SiO₂ systems were measured in air from 328 to 998 K with a differential scanning calorimeter. The reproducibility of the data determined from multiple heat capacity runs on a single crystal MgO standard is within ± 1% of the accepted values at temperatures ≤ 800 K and within ± 1.5% between 800 and 1000 K. Within the resolution of the data, the heat capacities of sodium silicate and sodium aluminosilicate liquids are temperature independent. Heat capacity data in the supercooled liquid region for the sodium silicates and sodium aluminosilicates were combined and modelled assuming a linear compositional dependence. The derived values for the partial molar heat capacities of Na₂O, Al₂O₃, and SiO₂ are 112.35 ± 0.42, 153.16 ± 0.82, and 76.38 ± 0.20 J/gfw · K respectively. The partial molar heat capacities of Fe₂O₃ and TiO₂ could not be determined in the same manner because the heat capacities of the Fe₂O₃- and TiO₂-bearing sodium silicate melts showed varying degrees of negative temperature dependence. The negative temperature dependence to the configurational C _P may be related to the occurrence of sub-microscopic domains (relatively polymerized and depolymerized) that break down to a more homogeneous melt structure with increasing temperature. Such an interpretation is consistent with data from in situ Raman, Mössbauer, and X-ray absorption fine structure (XAFS) spectroscopic studies on similar melts.     

Sorption of Eu on Na- and Ca-montmorillonites: experimental investigations and modelling with cation exchange and surface complexation

The 2-site protolysis no electrostatics surface complexation and cation exchange (2SPNE/CE) model used in previous work to model the sorption of Ni and Zn on Na- and Ca-montmorillonites was applied to sorption edges and isotherms measured for Eu on these two montmorillonite forms. The aim was to further test the applicability of the sorption model on a trivalent element with a more complex aqueous chemistry. An additional reason for choosing Eu was that it is considered to be a good chemical analogue for other lanthanides and trivalent actinides. With site types, site capacities, and protolysis constants fixed at the values in the Ni/Zn studies, all of the measured sorption edge data could be modelled using cation exchange and the monodentate surface species, ≡S^SOEu²⁺, ≡S^SOEuOH⁺ and ≡S^SOEu(OH)₃⁻, on the strong site type. However, an additional modelling study showed that the same data were almost equally well described by considering bidentate surface complexes, (≡S^SO)₂Eu⁺ and (≡S^SO)₂Eu(OH)₂⁻, and cation exchange. To model the sorption isotherm measurements up to pH = 7.2, only one additional weak site surface complex was required, ≡S^W1OEu²⁺ for the monodentate case and (≡S^W1O)₂Eu⁺ for the bidentate case. Selectivity coefficients are given for Eu³⁺- Ca²⁺ and Eu³⁺- Na⁺ exchange on the planar sites and surface complexation constants for monodentate and bidentate Eu surface species on the edge sites of montmorillonite.     

酸改性蒙脱石对煤气废水预处理的试验研究

根据蒙脱石层间域的活性对其进行酸改性。对酸改性蒙脱石去除煤气废水中COD和色度的适宜条件、脱色机理进行了讨论。研究结果表明：天然蒙脱石经酸改性处理后,大幅度提高了对煤气废水中COD和色度的去除能力。在酸改性蒙脱石投加量为20g/L和pH6．5～7．5,处理时间30～40min,室温条件,静置时间7-8h,煤气废水COD和色度的去除率分别为69％～70％和76％。蒙脱石粘土可以为煤气废水预处理提供廉价高效的吸附剂。     

红泉膨润土成因之我见

前言红泉膨润土矿床具有两个显著的特点:(1) 既有钠基膨润土、钙基膨润土,还有一定数量的镁基膨润土;(2)在一般情况下,钙基膨润土在上,钠基膨润土在下,然而红泉膨润土则具有相反的空间分布,即所谓“逆向”分布的现象。红泉膨润土矿中镁基膨润土的发现和研究,不但丰富了膨润土成矿规律的认识,同时还为镁基膨润土的物化工艺性能及应用的研究提供了条件。     

TDTMA+-柱撑蒙脱石吸附硝基苯的实验研究

以阳离子表面活性剂(十四烷基三甲基溴化铵,TDTMBA)为柱撑剂,在不同浓度条件下(0.2 CEC～2.5 CEC)制备了一系列柱撑蒙脱石,并通过XRD对有机蒙脱石进行表征,研究季铵盐离子在层间的排列结构.同时针对TDTMA -柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附进行研究.实验结果表明,吸附去除率受硝基苯的初始浓度、反应时间等因素的影响,而与pH值没有太大的关系.经过柱撑改性后,粘土对硝基苯的吸附能力较原土有了明显的提高.随着层间柱撑浓度的增大,柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附量也增大.另外钙基蒙脱石和平卧双层,倾斜单层以及倾斜双层的结构的TDTMA -柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附等温线符Freundlich和Langmuir等温方程,假三层结构的TDTMA -柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附等温线符合Linear等温方程,这表明前者是以表面吸附为主,后者是以分配作用为主.