蒙脱石降氟作用的实验研究

实验表明蒙脱石吸附氟的能力与溶液的PH值呈显著的负相关关系：在较低PH值条件下，蒙脱石的吸氟量较大，具有显著的降氟作用；而对中性—碱性溶液来说，蒙脱石对氟的吸附能力则大大降低，基本不具吸氟能力。蒙脱石的吸氟量还与其用量及含氟溶液的浓度有关。吸附原因一方面是由于体系PH值降低，导致其表面带正电荷而吸附F^-；另一方面，随着NaF浓度升高，蒙脱石的双电层变薄，体系ξ电势减少，发生絮凝作用，并携带F^-沉淀下来。另外，F^-与OH^-的离子交换作用也是酸性条件下蒙脱石吸氟的一个重要原因。     

酸化蒙脱石对挥发性有机物的吸附研究

通过对蒙脱石矿物表面与结构改性优化处理,增大其比表面积,扩大有效吸附孔洞,增强表面疏水性能,从而提高其对挥发性有机物(VOCs)的吸附能力。本研究通过酸化法对蒙脱石(Mt)进行活化,在固定活化的温度、时间、固液比和搅拌速率的条件下,探讨不同浓度硫酸活化对Mt结构的影响,并研究相应酸化产物对作为指示VOCs的甲苯、二氯甲烷的吸附效果,进而推断酸活化产物与VOCs的构-效关系。结果表明,Mt经过酸活化后,其BET比表面积达到373.8 m2/g,孔体积为0.52 cm3/g。酸活化产物对甲苯、二氯甲烷的饱和吸附容量最高分别达到156.6、119.7 mg/g,相比原土的吸附量分别提高了1.46和1.62倍。吸附容量与吸附剂的BET比表面积和孔体积并非简单线性正相关关系,VOC分子的尺寸也有一定的影响。     

低压N_2吸附测试条件对页岩样品测试结果的影响

<正>低压N2吸附能够获得较为准确的比表面积、孔尺寸、孔体积、孔径分布等参数,是目前页岩气储层纳米孔隙系统表征的常用方法之一。低压N2吸附实验测试条件如样品粒径及脱气温度的选择可能对测试结果造成较大影响,从而影响对页岩储层孔隙的准确评价。前人相关研究中页岩气储层低压N2吸附实验测试条件的选择尚未形成统一标准。笔者通过黑色页岩样品不同粒径和不同脱气温度条件下的低压N2吸     

铝柱撑膨润土吸附处理水中磷酸根和结晶紫

采用不同添加量(1~4 mmol/g)的聚合羟基铝离子(Al13)柱撑改性膨润土,制得系列铝柱撑膨润土(Al13-Bent)。采用X射线衍射、热分析、N2吸脱附比表面积分析等表征分析了其结构特点,比较了不同添加量Al13-Bent对水中磷酸根与结晶紫的吸附性能。结果显示,随着Al添加量增大,Al13-Bent的比表面积增大,柱撑产物的底面间距在添加量为2 mmol/g后达到最大,稳定于1.9 nm左右。Al13-Bent对水中磷酸根的吸附效果好于原始膨润土,且随着Al含量增加而提高。Al13-Bent在低Al添加量下对水中结晶紫虽有较好的吸附能力,但其吸附性能相比于膨润土原土却有所下降。就其吸附机理来看,层间域内Al13离子表面羟基与层间阴离子促进了对阴离子含氧酸根的吸附;由于Al13柱撑后,层间可交换阳离子减少,导致对阳离子型染料的吸附性能下降。     

天然黏土矿物和腐殖酸对纳米乳化油吸持的实验研究

为探讨天然黏土矿物及有机质对纳米乳化油在多孔介质中迁移滞留的影响，本文选取高岭石和蒙脱石这两种黏土矿物以及有机质的典型代表腐殖酸，开展了单一矿物、有机质及有机矿质复合物对纳米乳化油的吸持批实验研究，并运用比表面积全分析、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)等技术手段探讨了吸持机理。实验结果表明，介质对纳米乳化油的吸持均符合Freundlich模型；单一矿物及腐殖酸对纳米乳化油的吸持能力表现为：蒙脱石>腐殖酸>高岭石，有机矿质复合样品的吸持能力表现为：蒙脱石-腐殖酸>高岭石-腐殖酸，且均大于其对应的单一样品，出现了“1+1>2”的现象，表明介质组成越复杂，对纳米乳化油的吸持滞留程度越大。进一步分析证实，纳米乳化油主要通过氢键和疏水作用吸持在矿物和腐殖酸表面，表面结构性质是高岭石和蒙脱石吸持过程中的主导因素，因此蒙脱石具有更强的吸持能力，而腐殖酸的吸持主要通过颗粒间聚集作用来实现；对于复合样品，吸持主要通过氢键、配体交换和疏水作用结合来实现。腐殖酸与矿物的复合会增加吸持位点并且增强矿物表面疏水性，从而促进吸持。腐殖酸与纳米乳化油的共吸...     

环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的合成及其介电性能研究

<正>环氧树脂/MMT纳米复合材料,EP树脂基体中分散有一定量的层状无机纳米粒子。因纳米粒子独有的特性,如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等,致使有机/无     

纳米材料及其应用前景

纳米材料包含纳米粒子与纳米固体材料两层次，由于其具有特殊的尺寸和结构，导致了纳米材料拥有独特的表面效应、小尺寸效应和最子尺寸效应等特性，并且在化工产品、环保、医药、微电子、陶瓷等领域有广阔的市场前景。     

多孔结构无机材料比表面积和孔径分布对调湿性的影响

测试海泡石、沸石、硅藻土和坡缕石粘土的孔径和比表面积,研究其孔径和比表面积与吸放湿能力的对应关系.利用氮气等温吸附对孔隙结构进行测试、分析,通过BET法计算得出其比表面积分别为81.56、2.46、1.68和187.70 m2/g,平均孔径分别为8.53、18.20、31.57和11.79 nm.在温度25℃相对湿度分别为75%和35%的条件下进行吸放湿试验,4种样品的最大吸湿量分别为5.6%、2.2%、1.8%和6.0%,放湿量分别为4.4%、1.8%、1.6%、5.0%.数据对比发现,比表面积大且孔径分布符合在相应温湿度下以Kelvin公式计算出的孔径分布特点的矿物材料,如海泡石,吸放湿能力强.     

基于SAXS的不同变质程度煤纳米级孔隙结构特征研究

为揭示不同变质程度煤岩纳米级孔隙特征,运用小角X射线散射方法(SAXS),采集镜质体反射率R_max在0.31%~6.24%的15个样品,基于散射数据获取的煤岩孔隙率、孔径分布、比表面积和分形维数,讨论了煤化过程对煤岩纳米孔隙(0.3~100 nm)结构的影响,并用低温CO₂和N₂吸附DFT模型结果对孔径分布进行了验证。结果表明:在R_max < 0.5 %时,煤岩孔隙率和比表面积随着变质程度的增加而增加,微孔(< 2 nm)含量增长较少,介孔(2~50 nm)和大孔(50~100 nm)含量大幅增加,煤岩表面逐渐光滑;在R_max=0.5%~1.4%时,孔隙率和比表面积减小,各类孔隙含量均减少,煤岩表面逐渐光滑;在R_max=1.4%~4.0%时,煤岩孔隙率和比表面积增大,微孔含量大幅增加,介孔和大孔含量近乎稳定,煤岩表面逐渐粗糙;在R_max > 4.0%后,煤岩孔隙率和比表面积缓慢增加,微孔增长幅度变缓,煤岩表面逐渐光滑。SAXS在0.3~100 nm孔径分布(本次实验范围)中用球形形状因子与低温CO₂和N₂吸附结果契合度较高,煤中纳米级孔隙率及比表面积主要由微孔贡献。      

利用GCMC分子模拟技术研究页岩气的吸附行为和机理

揭示页岩气的吸附机理是阐明页岩气的吸附规律及转化条件、建立具有普适意义的定量评价模型的基础.采用GCMC（Grand Canonical Monte Carlo）分子模拟方法,对不同温压条件下CH₄和CO₂在不同孔径的伊利石狭缝形孔隙中的吸附行为进行模拟,结果表明,分子模拟与实验所得的吸附量归一化到单位表面积才具有相同的内涵和比较的意义.在此基础上进行的对比表明,分子模拟与实验结果相近,奠定了由分子模拟考察页岩气吸附行为和机理的基础:气体吸附于矿物表面的内因（机理）是气-固分子之间的范德华力和库仑力,伊利石表面对CO₂的吸附能力比其对CH₄的吸附能力强是其结合能更高的反映;CH₄和CO₂在伊利石表面的吸附虽然并非严格的单分子层吸附,但以一个强吸附层为主;孔径减小到微孔后吸附相密度将发生叠加,形成微孔填充,也是其结合能叠加的结果.      

基于Ono-Kondo格子模型的页岩气超临界吸附机理探讨

页岩气吸附机理的研究对于页岩气成藏和储量评价具有重要意义.甲烷在地层温度和压力条件下处于超临界状态,页岩气的吸附实际上为超临界吸附,但其机理目前尚不明确.在建立Ono-Kondo格子模型的基础上,结合低温氮气吸附和高压甲烷等温吸附实验,对龙马溪组页岩的微观孔隙结构和超临界吸附曲线进行了分析.结果表明,页岩中发育的孔隙尺度较小,比表面积较大,吸附气主要赋存于微孔和中孔中;页岩的等温吸附曲线在压力较大时,必然存在下降的趋势,这并非异常现象,而是超临界甲烷过剩吸附量的本质特征.Ono-Kondo格子模型对页岩高压等温吸附曲线的拟合效果很好,相关系数均在0.99以上,说明该模型可以表征页岩纳米孔隙中超临界甲烷的吸附特征.基于拟合得到的吸附相密度可将过剩吸附量转换为绝对吸附量,并直接计算地层温度和压力下甲烷的吸附分子层数,计算层数均小于1,表明甲烷分子并没有铺满整个孔隙壁面.因此受流体性质、吸附剂吸附能力和孔隙结构3个方面的影响,页岩气的吸附机理为单层吸附,不可能为双层甚至多层吸附.      

温度对煤吸附甲烷的影响实验

为了研究温度对煤吸附甲烷的影响,实验测定了不同温度下煤对甲烷的吸附等温线,并对实验数据进行了拟合,同时对覆盖度与压力、温度、吸附量以及孔隙类型的关系进行了分析。结果表明:随着温度的增高,饱和吸附量和吸附速率明显降低,并且含气量与覆盖度呈正相关关系;同一压力下,随着温度升高,覆盖度降低;相对覆盖度概念可以解释高温覆盖度高而吸附量小于低温阶段的现象;结合孔隙度和液氮分析结果发现,随着温度的增高,小孔和微孔的吸附能力强于中孔和大孔;甲烷在煤上的等量吸附热随吸附量的增大而增大,但无规律可循,且由Clausius-Clapeyron方程预测出的等温吸附曲线与实测值有偏差,表明煤表面能量的不均匀性和表面离子的复杂性。      

岩石变形对粘土矿物结晶生长影响的初步研究——以江西金山金矿为例

作为流体作用过程中水—岩反应的产物，粘土矿物可以帮助人们认识水—岩反应的机制和流体活动的特征。本文以江西金山金矿为例，通过对热液蚀变粘土矿物伊利石和绿泥石结晶度、平均结晶大小和晶格应变的测定，讨论了岩石变形对伊利石和绿泥石结晶生长差异的影响。在岩石应变较弱、水／岩比较小的糜棱岩带，伊利石的平均结晶大小与结晶度成负相关，而在岩石应变较强、水／岩比较大的超糜棱岩带，绿泥石的平均结晶大小与结晶度成正相关。由应变较弱的蚀变糜棱岩带到应变较强的蚀变超糜棱岩带，伊利石的结晶度有变小的趋势，而绿泥石的结晶度则基本保持不变。认为在成矿流体作用过程中，粘土矿物的形成和特点不仅受水／岩比的影响，而且在岩石变形过程中，岩石的应变和恢复速率也影响粘土矿物的结晶大小；伊利石和绿泥石平均结晶大小与其结晶度之间的关系可以反映岩石变形的机制和行为。     

油页岩对钴离子的吸附性能研究

油页岩中因含有大量的黏土矿物而对金属离子具有一定的吸附能力.采用静态吸附法对油页岩吸附钴离子的影响因素及吸附动力学进行了研究.结果表明,油页岩粒度、溶液浓度、溶液pH值、吸附时间等均对吸附性能有一定影响.油页岩对钴离子的吸附量随样品粒径的减小而增大;随着钴离子初始浓度的增加,油页岩对钴离子的吸附总量增加;溶液pH值在3~8范围内,油页岩对钴离子的吸附量和吸附率随着pH值的增大呈上升趋势.通过吸附动力学研究发现,油页岩对钴离子的吸附过程符合准二级动力学过程和粒子内扩散机理.     

13X沸石分子筛对饮用水中NH_4~+-N吸附性能的实验研究

研究了 13X沸石分子筛对饮用水中低浓度NH+4 N的吸附性能 ,包括影响吸附的主要因素、沸石对NH+4 N的吸附效果、沸石的再生效果及沸石对NH+4 N的吸附机理。实验表明用NaOH处理的沸石比未处理的沸石对NH+4 N的吸附效果要好。在 pH值为 6 5～ 7 5、吸附时间为 2 0min、吸附温度为 2 0～ 30℃的条件下 ,沸石对NH+4 N的吸附率接近 10 0 % ,沸石对NH+4 N的吸附量可达 16 32mg/g。用直接焙烧法进行再生活化处理后的沸石对NH+4 N的吸附率仍接近 10 0 % ,沸石对NH+4 N的吸附机理是以离子交换吸附作用为主。 13X沸石吸附NH+4 N的过程符合Langmuir吸附等温模式。实验证明 ,利用 13X沸石净化含低浓度NH+4 N的饮用水具有良好的工业化应用前景。     

Fixation of CO2 by chrysotile in low-pressure dry and moist carbonation: Ex-situ and in-situ characterizations

A detailed study of low-pressure gas-solid carbonation of chrysotile in dry and humid environments has been carried out. The evolving structure of chrysotile and its reactivity as a function of temperature (300-1200 °C), humidity (0-10 mol %) and CO₂ partial pressure (20-67 mol %), thermal preconditioning, and alkali metal doping (Li, Na, K, Cs) have been monitored through in-situ X-ray photoelectron spectroscopy, isothermal thermogravimetry/mass spectrometry, ex-situ X-ray powder diffraction, and water and nitrogen adsorption/desorption. Based on chrysotile crystalline structure and its nanofibrilar orderliness, a multistep carbonation mechanism was elaborated to explain the role of water during chrysotile partial amorphisation, formation of periclase, brucite, and hydromagnesite crystalline phases, and surface passivation thereof, during humid carbonation. The weak carbonation reactivity was rationalized in terms of incongruent CO₂ van der Waals molecular diameters with the octahedral-tetrahedral lattice constants of chrysotile. This lack of reactivity appeared to be relatively indifferent to the facilitated water crisscrossing during chrysotile core dehydroxylation/pseudo-amorphisation and surface hydroxylation induced product stabilization during humid carbonation. Thermodynamic stability domains of the species observed at low pressure have been thoroughly discussed on the basis of X-ray powder diffraction patterns and X-ray photoelectron spectroscopy evidence. The highest carbon dioxide uptake occurred at 375 °C in moist atmospheres. On the basis of chrysotile fresh N₂ BET area, nearly 15 atoms out of 100 of the surface chrysotile brucitic Mg moiety have been carbonated at this temperature which was tantamount to the carbonation of about 2.5 at. % of the total brucitic Mg moiety in chrysotile. The carbonation of brucite (Mg(OH)₂) impurities coexisting in chrysotile was minor and estimated to contribute by less than 17.6 at. % of the total converted magnesium. The presence of cesium traces (3 Cs atoms per 100 Mg atoms) was found to boost chrysotile carbonation capacity by a factor 2.7.     

ZH型重金属螯合纤维对水溶液中Sr2+的吸附行为

研究了ZH型重金属螯合纤维对水溶液中Sr~(2+)的吸附行为,考察了pH值、纤维加入量、Sr~(2+)初始浓度、作用时间等对吸附行为的影响,并采用SEM、EDS和FTIR等现代分析测试手段探讨了ZH型重金属螯合纤维对Sr~(2+)的吸附机制。结果表明,在pH值为7.0、纤维加入量为2.0 g/L、Sr~(2+)初始质量浓度为50 mg/L的条件下,纤维对Sr~(2+)的吸附在4 h左右基本达到平衡。实验条件下ZH型重金属螯合纤维对Sr~(2+)的最大吸附量可达26.22 mg/g。等温吸附拟合结果表明,ZH型重金属螯合纤维对Sr~(2+)的吸附可能是以单分子层为主的单分子层和多分子层吸附共同作用的结果。纤维对Sr~(2+)的动力学吸附过程符合准二级动力学模型。红外光谱分析表明Sr~(2+)与纤维上—NH_2和—COOH等基团进行配位络合从而吸附在纤维表面,—CH_2—和C=CH_2等基团参与此吸附过程。能谱分析表明Sr~(2+)与纤维上Na~+和Ca~(2+)还存在着离子交换作用。     

黄土对Cr(III)的吸附特性及机理研究

铬是一种重金属痕量元素,人体通过食物链摄入过量的铬会在人体内富集,随之产生中毒反应。研究Cr(III)的浓度、反应时间、反应温度、pH值等因素对Cr(III)在黄土上吸附特性的影响,结果表明黄土对Cr(III)的吸附非常迅速,并且吸附量非常大,等温吸附模型Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)模型都能很好地解释Cr(III)在黄土上的吸附过程。热动力学分析表明,吸附是一个自发的过程,升温可促进吸附作用的进行。随着温度的不断升高,Cr(III)的吸附量逐渐增大。溶液的pH值是影响Cr(III)吸附效果的一个重要因素,当pH>6时,Cr(III)几乎完全被去除。利用X光衍射图谱和红外光谱分析,探讨黄土与Cr(III)的结合机制,黄土中的高岭土、石英等黏土矿物以及有机质成分对吸附过程起重要作用。     

Thallium removal through adsorption onto ionic liquid-impregnated solid support: influence of the impregnation conditions

This article presents the use of ionic liquid in the removal process of thallium ions using solid–liquid extraction by impregnating ionic liquid (1-n-hexyl-3-methylimidazolium chloride) onto an inorganic solid support (Florisil). The influence of impregnation was studied in order to improve the adsorption capacity of the material obtained. Impregnation was realized with the help of a rotavapor. Stirring time and temperature used were varied. Ionic liquid-impregnated materials obtained at different conditions of impregnation were characterized using scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray analysis, and Fourier transform infrared spectroscopy. In order to determine the most efficient adsorbent material, the materials obtained were used in the removal process of thallium ions from aqueous solutions, varying the initial concentration of thallium ions and the stirring time used in the adsorption process. It was observed that for the improving the adsorption capacity of the obtained ionic liquid-impregnated material, it is not necessary to increase the stirring time of the impregnation process but to increase the temperature. The experimental data obtained in the adsorption process were fitted with the Langmuir isotherm. Adsorption of thallium ions onto Florisil impregnated with 1-n-hexyl-3-methylimidazolium chloride ionic liquid corresponds to a pseudo-second-order kinetic model.     

Chlorite crystallinity: an empirical approach and correlation with illite crystallinity, coal rank and mineral facies as exemplified by Palaeozoic and Mesozoic rocks of northeast Hungary

Abstract Fairly strong (r= 0.75–0.85) positive linear correlations were found between crystallinity indices (peak widths) measured on the first two basal reflections of chlorite and those of illite–muscovite in <2-μm fractions of a representative shale–slate–phyllite series from Palaeozoic and Mesozoic formations of northeast Hungary. The metamorphic grade ranges from late or deep diagenesis through anchizone to epizone conditions. Chlorite crystallinity values measured on air-dried and ethylene-glycol-solvated samples suggest that the effects of expandable interlayers are negligable, especially in the higher grade (～temperature) part of the series. However, the greater scattering of crystallinity values for the chlorite 001 reflection compared to those of the 002 reflection may be related to the effects of minor amounts of interlayered and/or discrete smectite and/or vermiculite. With increasing metamorphic grade and advancing equilibrium recrystallization, the chlorite compositions in different samples become more homogenous. No correlation exists between crystallinity and changes in chlorite composition as estimated from the intensity ratios of basal reflections. Hence an increase of domain size and a decrease of lattice distortion with increasing grade (～temperature) may be decisive factors affecting chlorite crystallinity. Chlorite crystallinity can be applied as a reliable regional, statistical technique complementary with, or instead of, the illite crystallinity method. The illite and chlorite crystallinity scales used here are related to Kübler's epi-, anchi- and diagenetic zones and correlated with coal rank, conodont colour alteration and mineral facies data. As the effects of the detrital white mica can be observed even in the <2-μm fractions of anchizonal metapelites, the anchizone boundaries determined solely on the base of ‘fixed’illite crystallinity values may vary with amounts of detrital and newly formed muscovite–illite. Hence a complex approach utilizing more than one method for determination of grade is preferred for petrogenetic purposes, even if relationships between crystallinity scales, coal rank and mineral facies also vary strongly in different tectonic settings and lithologies.