粘土对地下水中U(Ⅵ)的吸附作用及其污染控制研究

进行了U(Ⅵ)在粘土上吸附的批实验,其中,粘土样采自我国南方某大型铀尾矿库库底.实验结果表明,U(Ⅵ)在粘土上的吸附与浸泡液的pH值呈强烈的非线性关系,在pH值近中性时,U(Ⅵ)在粘土上的吸附达到了一个最大值,而在偏酸性或偏碱性条件下,U(Ⅵ)在粘土上的吸附迅速减少;运用表面络合理论建立了U(Ⅵ)在粘土上吸附的表面络合模型(DLM),该模型很好地拟合了实验数据.模型检验表明,它可以精确预测U(Ⅵ)在不同热力学条件下的吸附行为;此外,模拟结果表明,U(Ⅵ)的粘土上吸附在酸性条件下受固液比(M/V)影响明显,而在碱性条件下主要受浸泡液中HCO3-和CO2-3的控制.     

U(Ⅵ)在浅层地下水系统中迁移的反应-输运耦合模拟——以我国南方核工业某尾矿库为例

在对我国南方某大型尾矿库库区水文地质条件概化的基础上 ,运用国际最新版本的三维地下水流动与污染物运移的模拟软件VisualMODFLOW建立了研究区U(Ⅵ )在浅层地下水系统中迁移的反应 -输运耦合模型 ,讨论了不同条件下U(Ⅵ )在地下水中的迁移情况 .模拟结果指示 ,在不治理的条件下 ,U(Ⅵ )对库区地下水污染严重 ;而在尾矿库治理条件下 ,由于地下水系统的自净作用 ,对于尾矿库在运营期间下渗的U(Ⅵ ) ,地下水系统完全可以“消化” .     

锌类质同像置换对Fe(Ⅱ)与磁铁矿共存体系去除Cr(Ⅵ)活性的制约

游离态Fe(Ⅱ)与磁铁矿的相互作用对环境污染物具有较强的还原活性。在自然界中,磁铁矿结构中的Fe2+和Fe3+常被过渡金属类质同像置换,显著改变磁铁矿的结构特征,物理化学性质和表面反应性。本研究考察了锌类质同像置换对磁铁矿与Fe(Ⅱ)共存体系去除Cr(Ⅵ)活性的制约及其机制。系列锌置换磁铁矿(Fe3-xZnxO4,x=0,0.25,0.49,0.74和0.99)用共沉淀法制备,并用XRD、TG、比表面积、酸碱滴定等方法进行系统的结构和物理化学性质表征。研究结果表明:系列锌置换磁铁矿样品具有尖晶石结构,Zn置换没有明显改变磁铁矿的晶体结构。比表面积和表面位密度随Zn置换量的提高而逐渐增大。在中性条件下,Cr(Ⅵ)快速吸附到磁铁矿表面,然后逐渐被磁铁矿及其表面吸附态Fe(Ⅱ)还原,最终固定在磁铁矿表面。随着Zn置换量的增加,磁铁矿与Fe(Ⅱ)共存体系对Cr(Ⅵ)的去除效率呈现先降低,后提高的变化趋势,这主要归因于共存体系对Cr(Ⅵ)还原能力的降低和吸附能力的提高。     

铁氧化物改性坡缕石粘土对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以铁氧化物对坡缕石粘土进行包覆改性,通过静态吸附实验研究了改性坡缕石吸附Cr(Ⅵ)的特性,探讨了吸附的动力学特征、吸附平衡、热力学参数和吸附机理。结果显示,改性坡缕石对Cr(Ⅵ)的吸附随溶液初始pH值的升高显著减弱,在初始pH值为4.0时,吸附90 min可达平衡,吸附过程能较好地符合pseudo-second-order动力学方程,速率常数k₂随温度的升高增大,表观活化能为18.90 kJ/mol;吸附平衡能较好地符合Langmuir方程,吸附过程吸热,ΔH为28.29 kJ/mol,ΔG为-25～-20 kJ/mol,是物理吸附和化学吸附并存的过程。     

不同铁、氮转化功能微生物对Fe(Ⅱ)化学氧化的响应

在地下水位波动带、地表水-地下水交互带等氧化还原变化区域,O2会与Fe(II)发生反应产生活性氧,如·OH、·O2-、H2O2等.这些活性氧具有生物毒性,可能对微生物的存活产生影响,而不同的功能微生物对Fe(II)化学氧化产生活性氧的响应可能不同.为了验证这一科学假设,选取了一种Fe(II)氧化菌Pseudogulbe...     

土壤中添加生物炭对Cr(Ⅵ)的迁移锁定作用研究

生物炭应用在土壤中具有CO₂减排、改善土壤性质等作用,研究表明生物炭土壤有助于农作物产量和质量的提高,同时对污染物有较好的吸附效果,能控制其迁移,但对于近年关注的土壤中Cr(Ⅵ)和生物炭的作用研究却很少。通过土柱淋滤实验,研究土壤中添加生物炭后对Cr(Ⅵ)的迁移影响,特别是对其进行模拟酸雨淋滤实验,进一步研究了生物炭土壤对Cr(Ⅵ)的锁定效果。结果表明：仅施加1%的生物炭,就能够大幅度提高土壤系统固定Cr(Ⅵ)的能力,小粒径生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附固定能力更加明显,在一定条件下是大粒径的固定吸附量的3倍,在酸雨淋滤作用下也不易解吸,说明生物炭的添加能有效抑制Cr(Ⅵ)在土壤中的迁移,起到原位锁定的作用,这对农田土壤开发治理提供了重要手段和依据。     

焦作地区浅层地下水铬(Ⅵ)污染机理及迁移预测

通过对焦作地区浅层地下水中铬(Ⅵ)污染物分布特征进行调查,分析了研究区浅层地下水中铬(Ⅵ)的污染机理,并运用Visual MODFLOW建立地下水流模型及溶质运移模型,模拟预测了浅层地下水中铬(Ⅵ)的迁移规律。结果表明：研究区浅层地下水铬(Ⅵ)污染严重,污染源是位于老君庙西南方向的焦作某电厂堆灰场,主要原因是露天堆放的粉煤灰中的铬(Ⅵ)污染物在长期淋滤作用下下渗污染含水层。气候条件、包气带岩性、地下水化学环境以及人为因素等也间接使浅层地下水铬(Ⅵ)浓度升高;模拟结果显示在未来的五年时间内,受地形和地下水动力场的影响,浅层地下水中铬(Ⅵ)的迁移方向与地下径流方向一致,沿大沙河水流方向上扩散速度更快,污染区域面积逐渐增大。     

相山火山塌陷盆地基底变质岩U的地球化学研究

本文对相山火山塌陷盆地基底变质岩U的丰度及赋存形式进行了研究。基底变质岩中U主要以分散吸附状态的非结构U存在于基质或矿物粒间,少量的U以微粒、超微粒的独立铀矿物形式存在于矿物的裂隙中或粒间。U－Pb同位素的研究表明变质岩中的U在变质作用及后期的其它地质作用中发生了重新分配,并有不同程度的丢失,原始U含量较高。火山岩与变质岩的地球化学特征有许多相似之处。因此,作者认为基底变质岩有可能为成矿提供U源。     

纳米铁去除饮用水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)

在好氧水体中,As(Ⅲ)比As(Ⅴ)更易迁移,而且在水处理过程中去除效率更低。在实验室合成制得BET比表面积为49.16 m2/g,直径范围为20~40 nm的纳米铁。通过批试验考察纳米铁对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)去除能力及其反应动力学情况。结果表明,在pH为7,温度20℃时纳米铁能够快速地去除As(Ⅲ)和As(Ⅴ),在60 m in内,0.25 g纳米铁对起始浓度为968.6μg/L As(Ⅲ)和828.9μg/L As(Ⅴ)的去除率大于99.5%。反应遵循准一级反应动力学方程,标准化后的As(Ⅲ)和As(Ⅴ)比表面积速率常数kSA分别为1.30 mL/(m2.m in)和1.64 mL/(m2.m in)。由实验结果可知,具有高反应活性的纳米铁是用于含砷饮用水处理非常有效的吸附材料。     

黏土矿物界面吸附Fe(Ⅱ)耦合对邻硝基苯酚还原转化的增强机理研究

系统考查了Fe(Ⅱ)分别与高岭石、蒙脱石结合的界面结合系统对邻硝基苯酚(简称2-NP)的还原转化作用。研究表明,矿物表面结合态Fe(Ⅱ)能够有效提高2-NP的还原转化速率,2-NP的还原反应符合伪一级反应动力学方程,而且速率常数(k)随溶液p H值、亚铁离子初始浓度以及反应温度的升高而显著增大。当温度25℃,p H值6. 7,Fe(Ⅱ)和2-NP初始浓度分别为3. 0 mmol/L、0. 022 mmol/L,以及黏土的投加量为4. 0 g/L时,Fe(Ⅱ)/高岭石系统对2-NP的还原转化率在4. 0 h内可达到100%。同样,p H值从6. 0升高至7. 3时,Fe(Ⅱ)/蒙脱石系统对2-NP的还原转化也显著增强;但在较低p H值和较低初始Fe(Ⅱ)浓度时,蒙脱石对Fe(Ⅱ)的还原催化性能不如高岭石,可归因于蒙脱石具有较高的离子交换性能。因此,Fe(Ⅱ)在上述两种矿物上吸附形态的差异是导致该系统对2-NP还原转化出现不同效应的根本原因。     

氢的地球化学——幔汁氢化迁移律

氢乃是自然界中最小、最轻、迁移最快、反应能最强的气相元素。笔者(1989)曾经提出,氢主要储存于外地核液态铁之中[1],其在巨大的压力梯度、温度梯度、质量梯度及黏度梯度中自发向上、强力喷射,构成了最伟大的地球内动因。本文系统探讨了氢的种种地球化学特性,特别是氢流对地球深部物质成分氢化迁移的特殊功能。     

A.ferrooxidans培养过程中Al/Fe(摩尔比)对铁矿物形成产物的影响

主要研究了磷酸铝(Al PO4)的加入量对氧化亚铁硫杆菌HX3培养液中铁矿物形成的影响,并对相应沉淀产物进行了结构表征分析。结果表明,Al PO4的加入对细菌培养过程中Fe2+的氧化无明显影响,但可促进Fe3+的水解和初始铁矿物相的形成,也可加速黄钾铁矾的转化形成。Al/Fe(摩尔比)为0. 04～1的培养液中主要形成产物为施威特曼石和黄钾铁矾; Al/Fe为0. 4和1时另有磷酸铁矿形成。较高的Al/Fe比值和磷酸根含量有利于磷酸铁矿的形成。     

地球化学边界(过渡带)对全球与东亚海上油气资源的制约

根据全球和中国大陆铅同位素填图资料表明,全球近96%的原油和90%的天然气分布于DUPAL异常和北半球参考线(NHRL)之间的过渡带(Δ8/4在20～45之间)。根据这一分布规律,全球还有大约2/3的过渡带油气资源还没有被发现和开发。海陆相连的华北克拉通地球化学边界则是中国大陆与渤海湾油气资源分布的重要制约因素。东海油气田则受华夏-扬子地球化学边界向海上和日本岛弧延伸线控制。南海油气田既位于DUPAL异常和北半球参考线(NHRL)之间的过渡带上,同时受华夏-印支地球化学边界在海上多变的走向所控制,因此具有找到大型油气田的条件。     

Ni/Fe双金属对PCE脱氯影响因素研究

以四氯乙烯(PCE)为目标污染物, 利用批试验研究Ni/Fe双金属对氯代烃脱氯的影响因素.结果表明: (1)当参加反应的Ni/Fe双金属分别为10 g和20 g时, 反应速率常数k_obs分别为0.047 7 h-1和0.097 0 h-1, 说明增加参加反应的Ni/Fe双金属的质量可提高脱氯速率; (2)当粒度分别为20~ 40目、40~ 65目和80~ 100目时, k_obs分别为0.047 7 h-1, 0.059‥ 8 h-1和0.088 6 h-1, 说明选用Ni/Fe双金属颗粒越小脱氯速率越快; (3)当Ni/Fe质量比分别为0.024%, 0.048%和0.072%时, 所得k_obs分别为0.047 7 h-1, 0.066 2 h-1和0.073 4 h-1, 说明Ni/Fe双金属系统中Ni/Fe质量比越高脱氯效果越好, 但最优Ni/Fe质量比还有待于进一步研究.      

铀(Ⅵ)-8-羟基啉喹络合物吸附波的研究和应用

本文报道了在pH=5.5的HAc-NH_4Ac缓冲溶液中,于单扫描示波极谱仪上,E_p=-0.52V(SCE)处,铀(VI)与8-羟基喹啉(HOx)能产生一灵敏的络合吸附波。并试验了影响波高的各种因素,在实验条件下,导数波波高与铀浓度在0.02—2.50ppm范围内呈线性关系。采用TBP萃淋树脂分离后测定矿物、岩石中痕量铀,得到了满意的结果。实验证明,该络合物为—荷负电的络阴离子,其络合物组成为(UO_2·Ox_4)~(2-·),条件隐定常数β=1.55×10~(18)。     

铵(氮)在岩石和矿物中地球化学行为研究进展

地壳中的氮大都以NH4 储存在矿物中.由于成岩时含氮有机物质的分解作用,氮广泛分布在沉积岩和低级变质岩中;在岩浆岩和变质岩中,氮主要以NH4 存在于含钾硅酸盐(长石和云母类)中;岩浆岩的δ(15N)值和氮浓度明显地不同于沉积物和变沉积岩,主要是由于有机物的缺乏.具有明显铵含量的火成岩主要是含钾矿物的深成岩.因而NH4 可以作为一个"示踪元素"而用于成矿作用等方面的研究.文章还提出了未来的研究方向.     

聚合氯化铝铁中Al(Ⅲ)对Fe(Ⅲ)稳定性的保护作用

对以NaOH为碱化剂合成的聚合氯化铝铁(PAFC)及其合成前体聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铁(PFC)的低温干燥胶体进行了表征。红外光谱证实PAFC中存在Fe-O-HAl基团;X射线衍射结果证实了PAFC中有着与PAC、PFC不同形态的Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)羟基配合物,这些Fe-Al羟合异核多核共聚物是长程无序的;扫描电镜能谱分析表明:短程有序的Al-OH-Fe羟合物在Fe(Ⅲ)、Al(Ⅲ)继续水解的过程中与它们一起随机排列,形成长程无序的Fe-Al羟合异核多核共聚物无定形胶体。Al(Ⅲ)对Fe(Ⅲ)的保护作用包括三个方面:Al(Ⅲ)对Fe(Ⅲ)的水解有催化作用,使Fe(Ⅲ)形成更多细微的结晶中心而不是相互聚集生成较大的结晶;大量Al(Ⅲ)的存在使Fe(Ⅲ)羟合物之间的碰撞受到制约,相当于降低了Fe(Ⅲ)的有效浓度,延缓了Fe(Ⅲ)的迅速水解;大量短程有序的Al-OH-Fe羟合物的存在破坏了Al13相及-βFeOOH相的生成环境,有效地保护了Fe(Ⅲ)胶团并使它们在水溶液中的稳定时间大大增加。     

法国阿根特拉花岗岩中锆石的微量元素地球化学特征及地质意义

本文以法国阿根特拉花岗岩中的锆石群为例,系统地阐述了锆石的微量元素地球化学的研究方法及其在花岗岩成因探索中的应用。电子探针分析结果表明,阿根特拉花岗岩中的锆石可以划分为四个相:残留相、析离相、主体相和残余相。它们的微量元素(Hf、U、Y、Th、P)配分一方面表明了各自形成环境的不同,再现了岩浆的产生、定位和结晶等阶段的演化机制;另一方面又反映了该岩体的物质以上地壳的组份为主,含有部分深源物质(上地幔或下地壳)。     

中条山铀(铜)成矿地质地球化学特征

本文阐述了中条山地区铀成矿地质条件及地球化学特征 ,指出该区铀矿化主要受层位、岩性组合和构造控制 ,并同时指出该区重要成矿元素区域地球化学背景和异常在空间分布上与出露地层关系密切