锰氧化物和氢氧化物中的孔道结构矿物及其环境属性

运用晶体化学理论，通过矿物孔道结构的基本概念，描述软锰矿、拉锰矿、恩苏塔锰矿、锰钡矿、锰钾矿、锰铅矿、水锰矿、斜方水锰矿、钡硬锰矿和钙锰矿等矿物的孔道结构特征。总结出孔道结构锰氧化物和氢氧化物矿物在环境修复和治理中的吸附效应、孔道效应、催化效应、氧化还原效应以及纳米效应，并展望孔道结构锰氧化物和氢氧化物矿物在环境属性开发领域的应用前景。     

湖南湘谭锰矿次生氧化带中天然锰钾矿晶胞参数的修正

应用Rietveld -DBW 941 1和Pirum程序对湘潭锰矿次生氧化带中天然锰钾矿的X射线粉晶衍射数据进行了晶胞参数的修正 ,首次给出其晶胞参数 :a0 =0 .9974nm ,b0 =0 .2 86 3nm ,c0 =0 .9693nm ,β =91 .467° ,V =2 76 .66× 1 0 - 3nm3,同时指出天然锰钾矿晶体结构精细化的难点在于其呈隐晶质集合体的特征导致衍射峰宽化、背底高和不对称     

天然锰钾矿催化活性实验研究

利用天然锰的氧化物矿物及合成MnO2催化分解过氧化氢溶液．对比研究锰钾矿的催化活性。在0℃下锰钾矿催化分解H2O2的活性远大于天然软锰矿、恩苏塔矿和分析纯MnO2,原因是锰钾矿具有较大的比表面积及特殊的晶体化学特征。锰钾矿分解不同浓度H2O2溶液的反应能很好遵循langmuir—Hinshelwood动力方程式。XRD分析表明锰钾矿反应后结构未发生改变,重复实验锰钾矿催化分解H2O2的活性未见降低。     

天然锰钾矿处理印染废水实验研究

利用天然锰钾矿处理印染废水，讨论了介质pH值、样品用量、样品粒径、反应时间、光照和同存电解质等实验条件对活性艳红X—3B印染废水脱色速率的影响。处理了工业中常用的10种活性染料印染废水和华丰印染厂实际废水，大部分染料的脱色率达到了95％，处理后的华丰印染厂的CODcr和色度都达到了纺织染整工业废水排放一级标准，且天然锰钾矿可以被重复使用。锰的溶解情况研究结果表明，加入染料后，溶液中Mn(Ⅱ)的浓度大大提高，表明染料能将Mn(Ⅳ)还原为可溶的Mn(Ⅱ)，即染料与锰钾矿颗粒物界面发生了氧化还原反应，使染料的发色基团破坏而导致脱色。     

天然锰钾矿氧化降解水体中苯酚实验研究

在酸性条件下进行了锰钾矿氧化降解水体中苯酚的实验研究，结果表明：室内自然光照和氧气环境不影响苯酚降解；反应溶液酸度越大，反应进行得越快；样品用量越多、粒径越小，越有利于降解反应；反应温度升高与振荡速度增大也有利于降解反应的进行；共存电解质氯化钠、氯化钙不影响降解反应，而磷酸钠与醋酸钠则不利于降解反应。当介质pH值为2、1，160～200目锰钾矿用量为10g／L，反应温度为25℃，振荡速度为200r／min，反应8h，对50mL浓度为100mg／L苯酚的降解率基本上达到100％，达到了工业排放标准。从反应产物初步推断，苯酚降解的实质是锰钾矿氧化降解作用，为处理苯酚废水增加了一种有效的方法，并拓宽了天然锰钾矿的开发应用前景。     

天然锰钾矿吸附水溶液中Hg^2＋的实验研究

利用粉碎分级的天然锰钾矿去除水溶液中Hg^2 的实验研究表明：反应平衡时间约为20小时；pH值对其吸附率影响很大，在中性（氯化物在偏碱性）条件下吸附率较高；溶液中阳离子的存在会产生竞争吸附而降低对Hg^2 的吸附量，2价金属离子较1价金属离子对Hg^2 竞争干扰明显；溶液中Cl^-的存在能明显降低对Hg^2 的吸附量。对等温吸附曲线的回归分析得出在浓度为5～350mg/L段能很好地符合Langmuir单吸附位吸附曲线，并计算出在该实验条件下其最大理论吸附量为27.6mg/g。解吸实验结果表明，在无其他电解质参与的条件下解吸量较少，受多种电解质干扰时其解吸率不超过20%。     

天然锰钾矿氧化降解水体中苯酚机理研究

根据锰的溶出、氧气不参与反应、酸度是影响苯酚降解的主要因素等实验结果，推测天然锰钾矿与苯酚的作用机制。研究表明：反应8h，总有机碳去除率达88．7％；锰钾矿在硝酸存在时产生的氧自由基与苯酚发生氧化还原反应，使苯酚降解。根据检出的对苯醌、联苯二酚、2-羟基-苯并呋喃等中间物质推测出苯酚降解的反应途径。     

天然锰钾矿处理含Cd^2＋废水实验研究

利用天然锰钾矿处理实验室内配置的含Cd^2 废水，结果表明：天然锰钾矿对水溶液中Cd^2 的去除达平衡需2d以上；锰钾矿粒径越小对Cd^2 的去除量越大；溶液中例Cd^2 的浓度不太高时，去除量随溶液浓度的升高而增大；在酸性介质中去除量随pH值增大先降低后增大，pH值超过6．3时天然锰钾矿表面开始带负电荷，在弱碱性介质中去除量最大；不同电解质对去除量的的影响主要是由Cl^-与Cd^2 的络合造成的。实验浓度范围内能很好地用Langmuir吸附等温线拟合，对Cd^2 0的最大吸附量为5．54mg/g。锰钾矿处理含Cd^2 废水的过程中伴随有K^ 和Mn^2 溶出。处理Cd^2 后的锰钾矿渣，经超声并淋滤后仍有大部分的Cd^2 被固持，固持率可达去除量的79．82％。     

湖南湘潭锰矿锰钾矿-天然氧化物八面体分子筛(OMS-2)在HRTEM下的微结构特征研究

在对湖南湘潭锰矿次生氧化带中天然锰钾矿鉴定的基础上．采用HRTEM对该地区结晶程度差、呈隐晶质集合体的天然锰钾矿微结构进行研究．结果表明：Mn,K,O为样品的主要元素．还含少量Cu,Si．Al,Mg,Fe等杂质元素;锰钾矿表现出一维针状的纳米晶,大多数纳米晶的宽度〈100nm;对选区电子衍射（SAED）计算d值并指标化．确定是锰钾矿,而电子衍射所表现出的弥散环、衍射斑点圆弧化和拉长,均表明该地区样品结晶度差、具有超结构和一定择优取向的特征,这与锰钾矿呈一维针状纳米晶的特征相一致。在锰钾矿的晶格像中,普遍存在晶格畸变、位错缺陷和超结构现象。因此,结晶度较差、颗粒细小至纳米级、结构的有序度较低等是该地区锰钾矿的主要特点。     

硅酸盐中非沸石类孔道结构矿物及其环境属性

对硅酸盐中非沸石类矿物进行的晶体结构特征分析发现,某些链层状硅酸盐矿物(如坡缕石和海泡石)、钛硅酸盐中的硅钛铌钠石、硅钛铌钠矿、钙霞石、方钠石等,以及锰、锆、钒、钇硅酸盐矿物中的水硅钡锰石、堇青石、水钠锆石、水硅钒钙石等矿物中都存在有孔道结构,其孔道直径为0.25~1.0 nm。本文综述了这些孔道结构矿物吸附和交换有害重金属离子、催化降解有机污染物的环境功能和属性。     

锰钾矿处理高浓度含酚废水研究

对人工合成锰钾矿氧化降解高浓度含酚废水的特性进行了研究。结果表明,体系酸度和矿物用量是影响废水处理效果的重要因素。加酸量为0.12 mol/L,矿物用量20 g/L,温度70℃,反应时间3 h时效果最佳,废水总酚含量由1269 mg/L降低至268 mg/L,同时CODCr与TOC去除率为31.2%和70.5%。经GC/MS测定,水中酚类物质为苯酚、甲基苯酚、二甲基苯酚,最佳条件下,酚类物质浓度已低至检测限以下,水中残余吲哚、长链烷烃、喹啉及其衍生物等难降解有机物。     

矿物环境属性与无机界天然自净化功能

本将矿物学研究从岩石圈拓展到水圈、大气圈、生物圈与土壤圈之间交互作用的矿物环境属性范畴，研究表明，矿物可成为记录环境演变信息的载体；防止矿物的破坏与分解有可能减少甚至避免由此所造成的对人体健康的影响与生态环境的破坏；矿物与生物交互作用的研究与天然矿物治理污染物的是建立在充分利用自然规律的基础之上，体现了天然自净化作用的特色。天然矿物对污染物的净化功能主要体现在环境矿物材料基本性能方面。天然铁的硫化物，铁的氧化物，锰的氧化物、钛的氧化物。蛭石，有机蒙脱石和含高价阳离子蒙脱石，以及黄钾铁矾等均在处理无机与有机污染物方面展现出良好效果，矿物与其环境界面原子尺度相互作用过程研究，矿物内部结构缺陷影响矿物表面活性规律研究，矿物晶体结构中不同维次连通性孔道效应研究,矿物化学活性作发化污染物方法研究，以及矿物晶芽与生物细胞层次上交互作用净化污染物机理研究等，将是近期着力开发无机界矿物天然自净化功能的重点研究内容。     

Environmental Properties of Minerals and Contaminants Purified by the Mineralogical Method

The investigation of the environmental properties of minerals, i.e., environmental mineralogy, is a branch of science dealing with interactions between natural minerals and spheres of the Earth surface as well as a reflection of global change, prevention of ecological destruction, participation in biomineralogy, and remediation of environmental pollution. Pollutant treatment by natural minerals is based on the natural law and reflects natural self-purification functions in the inorganic world, similar to that of the organic world - a biological treatment. A series of case studies related to natural self-purification, which were mostly completed by our group, are discussed in this paper. In natural cryptomelane there is a larger pseudotetragonal tunnel than that formed by [MnO6] octahedral double chains, with an aperture of 0.462-0.466 nm2, filled with K cations. Cryptomelane might be a real naturally-occurring mineral of the active octahedral molecular sieve (OMS-2). CrⅥ-bearing wastewater can be treate     

Environmental Effects of Micro- and Ultra-microchannel Structures of Natural Minerals

The micro-channels usually refers to structural channels of minerals with aperture in the range of 0.3 nm to 2.0 nm. Such microchannels include, Mn-O octahedron channel filled by K in cryptomelane, and channel constructed by Si-O and AI-O tetragonal molecular sieve filled by Na and Ca in zeolite, and effectively have the function of molecular sieve. Here we point out that ultramicrochannels of natural minerals have apertures below 0.3 nm with the features of ionic sieves. The ultra-microchannels of mineral feldspar, accounting for half mass of the Earth＇s crust, have been largely ignored because the aperture is too small. In this work, we present that feldspar displays a certain degree of ion exchange and owns a feature of channel structure under both high and low temperatures. At high temperature, Na^＋ can enter the channels of feldspars. The content of Na2O in feldspar increases up to 15.9%. At middle temperature, Pb^2＋ can also enter the channels of feldspar as the result of ion exchange, leading thus to the formation of Pb-feldspar. At room temperature, about 97.94% Cd^2＋ can be removed and Cd-feldspar can be obtained. These phenomena indicate typical effects of ultra-microchannels of feldspar, which may be suggested as a potential for the treatment of heavy metal pollution and nuclear waste. The ultra-microchannels of natural minerals have played special role in migration and exchange of geomaterials. The molecular sieves of microchannels of a few natural minerals have the property of purifying molecular gas pollution. And the ionic sieves of ultramicrochannels of most natural minerals can purify ionic water contaminates.     

某隧道涌水量预测及地下水负效应环境评价

隧道的涌水量计算和对环境的影响一直是人们研究的重点。运用地下水径流模数法预测隧道涌水量,运用综合指标体系评价方法评价隧道对地下水环境的影响效应,为隧道对环境的影响提供依据。     

矿物学研究从资源属性到环境属性的发展

资源与环境是地球科学的两大主题,在回顾矿物资源属性的基础上,提出了矿物学环境属性的研究。在矿物形成和变化的过程中,不同时间和空间的环境变化都会在矿物中留下烙印,使得矿物成为记录 环境演变信息的载体。利用矿物能被防止分解的一面,采取相应的措施防止矿物的破坏与分解,就有可能减少甚至避免由于矿物的破坏与分解所造成的对人体健康的影响和生态环境的破坏。类似于有机生物处理方法,利用无机矿物处理污染物的方法,体现了天然自净化作用的特色。天然矿物对污染物的净化功能主要体现在环境矿物材料基本性能方面。 矿物与生物的交互作用研究,是无机界与有机界交叉渗透性研究课题。纳米矿物所表现出的超乎寻常的化学性质是其有效参与纳米生物作用的关键。     

环境矿物材料基本性能：无机界矿物天然自净化功能

重点阐述环境矿物材料基本性能，包括矿物表面吸附、孔道过滤、结构调整、离子交换、化学活性、物理效应、纳米效应及与生物交互作用等，旨在发掘、凝炼并新提出物理方法和化学方法之后与有机界生物同效的无机界矿物天然自净化功能的基础理论与应用方法，以发展和完善无机矿物与有机生物所共同构筑的自然界中存在的天然自净化系统，并就目前笔者在黄铁矿、锰钾矿、金红石、蛭石、蒙脱石、苋铁铁钒等天然矿物方面已经完成和正在开展的一系列环境矿物材料研究工作进行了举例说明。     

合肥市大气颗粒物组成及其环境指示意义

化学组成、微量元素、X-射线粉末衍射、红外吸收光谱、扫描电镜分析等研究，显示合肥市各个取样点大气颗粒物组成基本稳定，矿物组成为：伊利石、石膏、绿泥石、石英、长石、方解石、白云石、无定型非晶质物，具有异常的钙、钴、铜、铅、锌含量，主要为微米粒级颗粒，综合分析结果揭示合肥地区大气颗粒物主要源于水泥工业和交通造成的污染，部分来源于地面扬尘和工业窑炉。大气降尘中较多石膏（大于10%）的存在，说明大气SO2污染比较严重。     

Mineralogical Characteristics and Cationic Exchange Properties of a Zeolite Mineral from Romana, NW Sardinia, Italy

An investigation was conducted into the Tertiary ignimbrite formations in the Romana area in NW Sardinia. Scanning electron microscopy–energy-dispersive spectrometry indicated the presence of clinoptilolite and subordinate smectite, quartz, mordenite and calcite. Laboratory analyses of representative samples collected from the deposit indicated a cation exchange capacity ranging from 85 to 135 mEq per 100 g. Ion exchange experiments conducted in flasks containing different initial cation concentrations and in columns supplied with solution having constant cation concentration, showed different selectivity towards the cations examined, in the order: NH₄⁺> Pb²⁺> Cd²⁺> Cu²⁺> Zn²⁺> Mn²⁺> Ni²⁺. Compared to the untreated material, under the experimental conditions used and considering the eluate, and the Italian regulatory limits for discharge into surface waters, the zeolite treated with a 1-N NaCl solution yielded a 1.3–5-fold increase in the volume of treated water, depending on the cation examined. The experimental results obtained show that the cationic exchange properties of the zeolite rock from the Romana deposit are comparable with the average quality of zeolites currently imported into Italy from non-European countries.     

武昌地区街道尘埃磁学特征及其对环境污染的指示意义

对在武昌地区4个功能区域(青山、洪山、东湖风景区、东湖开发区)主要交通街道收集的尘埃样品进行详细的环境磁学测量,包括质量磁化率、频率磁化率、等温剩磁退磁系数以及典型样品的磁滞回线参数等。研究结果表明:尘埃样品中剩磁载体均以亚铁磁性矿物为主,样品中的磁性颗粒呈现低矫顽力的磁铁矿特征,软磁性的磁性矿物是样品剩余磁性的主要载体。尘埃样品χ、SIRM的区域分布特征受区域周围工业、车流量及道路状况等多种环境因素的影响,在4个功能区域中存在明显的磁性差异:青山工业区污染较重,东湖开发区、洪山、东湖风景区次之;硬剩磁(HIRM)的分布可能指示了道路交通来源的磁颗粒特征,东湖开发区和青山工业区由于行驶的货车和重型车辆较多,表现出硬剩磁量值较高。与其他城市(兰州、西安、南京、徐州等)相比,整个武昌地区街道尘埃样品的磁性含量仍较高,说明在城市环境方面还有待于进一步改善和保护。