改性坡缕石粘土的全孔分布研究

为改善坡缕石粘土的表面性能和提高其实用价值,采用酸浸、酸浸 加热、酸浸 加热 甲醛浸渍3种方法处理天然坡缕石粘土,并通过扫描电镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FT_IR)、X荧光光谱(XRF)、BET_比表面积分析(BET_SSA)及全孔分布等分析手段来评估坡缕石粘土的处理效果。结果表明与未经处理的原土相比,经过3种方法处理,坡缕石粘土内部细长而致密有序的晶束被打断、破碎和分散,微晶表面粗糙度增大;杂质特别是碳酸盐的去除效果显著,比表面积是原土的2倍多,总孔容积几乎增加1倍,中孔容积从0.092cm3/g增加到0.15cm3/g左右,平均孔径减小2~3nm;处理后坡缕石粘土的假孔分布峰值在17nm,比原土假孔分布峰值22nm减小约5nm,而且4个样品中的孔几乎都在介孔2~50nm范围内,大孔和微孔很少。但3种处理方法对于坡缕石粘土的处理结果没有太大的差异。     

面向碱性农地镉污染土壤钝化的凹凸棒改性特征及效果研究

凹凸棒及其改性材料具有较发达的比表面积、丰富的官能团及较强的吸附能力,被作为良好的环境修复材料而成为农田土壤重金属修复领域的研究热点。目前中国农田土壤Cd污染现状仍然严峻,为探究改性凹凸棒的钝化机制及其对碱性土壤Cd污染的钝化效果,本文采用氢氧化钠、氯化铁两种改性剂对凹凸棒改性,利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FTIR）及比表面积测定（BET）和孔径分析（BJH）对改性前后凹凸棒的微观结构和表面形态进行表征,结合表征结果分析其钝化机理,开展室内模拟Cd污染碱性土壤培养试验、生菜盆栽试验,采用原子吸收分光光度法测定土壤Cd含量,探究单一施用与复配施用两种改性凹凸棒对碱性土壤Cd的钝化效果差异。结果表明：碱处理后凹凸棒Si—O基团、结构负电荷增多,铁改性后凹凸棒微孔数量增多、比表面积增大,两种改性方法均使凹凸棒的内部结构及表面形态发生明显改变,吸附能力得以提升。碱改性凹凸棒（AM）通过更强的化学吸附能力实现对Cd的钝化,可提高土壤pH和阳离子交换量（CEC）,而铁改性凹凸棒（IM）则具有更强的物理吸附能力和较强的化学吸附能力,使得土壤pH降低、CEC升高,两种材料复配施用能够在一定程度上减小了pH升高幅度、提高土壤CEC值,提高钝化效果。碱、铁改性凹凸棒按质量配比3：1、土壤质量的2.00%施用后,土壤Cd有效态含量可降低33.85%,生菜对Cd的富集系数降低24.49%,在各处理组中效果最好。因此,铁改性凹凸棒对碱性土壤重金属Cd具有良好的钝化效果。在实际应用中应避免单独施用碱改性凹凸棒,可考虑与其他钝化材料复配施用,实现在保护土壤质量的同时更好地降低土壤Cd污染。     

黄河口饱和粉土的电性特征及其工程地质应用

通过对形成于1964年～1976年位于黄河口潮坪区粉土层样品电阻率、井中电阻率和电阻率剖面的测试,分析了土的含水率、孔隙比、饱和度、孔隙水的电阻率、颗粒成分等因素对其导电性的影响。分析结果表明：影响该地区饱和粉土导电性的主要因素为土的孔隙率。随着孔隙率的增大,其含水率升高,电阻率降低,土的电阻率和相应孔隙率的关系可用拟合公式表达。基于此,利用电阻率法成功实现了不同深度粉土沉积层微结构的变化、波浪作用导致密实度不同的粉土层空间分布状况的原位测试。     

ISS加固土的微观结构及其强度特征

通过化学分析、SEM电镜扫描分析、无侧限抗压强度等实验,研究ISS加固粉土质砂和砂质低液限粉土的微观结构及其强度特征,结果表明:ISS的掺人,使土体易于压实,孔隙体积减小,密实度提高,从而提高土的强度。ISS加固土中适量掺人水泥,能生长出纤维状矿物,充填在土颗粒之间的孔隙中,使加固土强度和抗变形能力得到显著提高。     

重塑非饱和黏土的土-水特征曲线及其影响因素研究

采用常规压力板仪和GDS非饱和土三轴仪,详细研究了击实功、击实含水率、干密度、应力历史和试样应力状态5种因素对非饱和重塑黏土土-水特征曲线的影响。并采用Van Genuchten模型、Fredlund 3参数模型和Fredlund 4参数模型,通过最小二乘法对所测土-水特征曲线进行拟合。结果表明,这3种模型均可对土-水特征曲线进行较好的拟合。通过对这个5种不同影响因素的分析,发现不仅试样本身物理状态而且试样外部应力状态都对土-水特征曲线有重要的影响,即击实功越大、击实含水率越高、干密度越大、试样的应力历史越大、所受净平均应力越高,则试样的进气值越高,水越难从试样中排出。在较高的基质吸力范围内,各种因素对土-水特征曲线的影响作用有减小的趋势。通过Fredlund 3参数模型和Fredlund 4参数模型的残余含水率对比分析可知,残余含水率对模型的参数值影响不大,即假定残余含水率 为0是合理的。     

击实黄土孔隙结构对土水特征的影响分析

土水特征曲线是非饱和土的基本土物理-力学关系,即将含水率这一物理参数转化为土粒间力的作用,土水特征曲线受土的结构控制。为了探讨击实黄土孔隙结构对土水特征曲线的影响,本文在3种不同的初始含水率（小于最优含水率8%、最优含水率17%和大于最优含水率19%）下制备不同结构的击实黄土试样,分别用压汞试验测其孔隙分布曲线,用滤纸法测其土水特征曲线,并用扫面电镜获得其微观结构图像。对以上测试结果的分析表明,3种击实土样的孔隙分布曲线在相应的大孔径范围内相差较大,在小孔径范围内趋于一致;土水特征曲线在低吸力区差异较大,小于最优含水率的击实黄土土水特征曲线最陡;在高吸力区,3种击实土样的土水特征曲线趋于一致,这与孔隙分布特征一致。对比孔隙密度分布曲线与土水特征区曲线发现,土的土水特征受孔隙分布的控制,孔隙密度越大,土水特征曲线的斜率越陡。SEM图像也显示出3种击实土样的结构特点,小于最优含水率的土样有较多架空孔隙,优势孔径最大;高于最优含水率的土样,大孔隙减少,小孔隙增多,优势孔径最小。而最优含水率的击实黄土的孔隙分布较均匀,优势孔径覆盖范围大。     

土-水特征曲线的分形特性及其分析拟合

为了建立一种参数有明确物理意义的土-水特征曲线拟合方法,基于分形理论,给出了一种直接通过土-水特征曲线实测数据求解分维数的计算方法,建议了一种土-水特征曲线拟合分析的分形模型。为验证所建议拟合方法的合理性,采用液压千斤顶制作了7个不同干密度黏性土试样,利用压力板仪测量了土-水特征曲线。基于土-水特征曲线实测值计算了分维数,在此基础之上对土-水特征曲线实测数据进行分析拟合。结果表明：分维数计算及拟合分析时,7个试样相关系数都集中在0.97～0.99之间,从而证明了土-水特征曲线具有良好的分形特性,建议的拟合方法效果较好。此外,研究发现,分维数、进气值随干密度几乎呈线性增加,据此建议了一种不同压实度下的土-水特征曲线预测方法,其预测结果与实测值吻合较好。     

不同沉积环境下马兰黄土孔隙分布与土水特征的模式分析

为研究黄土的孔隙分布(PSD)和土 -水特征曲线(SWCC)与黄土沉积环境的关系,在甘肃榆中县和平镇和正宁县及陕西泾阳县等黄土台塬上部采取原状马兰黄土样,先测定其基本物理指标,再用压汞法测得各土样的PSD曲线,同时用滤纸法测得其SWCC。结果表明：和平镇马兰黄土的PSD曲线为单峰形态,泾阳县马兰黄土的PSD曲线为双峰形态,正宁马兰黄土的PSD曲线具有三峰特点。各土样的SWCC具有与PSD曲线相对应的阶梯状形态。SWCC与PSD曲线之间的对应关系,说明黄土的土水特征受孔隙分布的控制。获取3个原状样扫描电镜图像,微结构显示出这种地域性分异现象。对各采样点的气候环境分析表明,黄土PSD曲线之间的差异主要是由成土作用强弱决定的。将降水量与蒸发量的比值定义为蒸渗系数 (CEI),作为刻画成土作用强弱的指标。发现当CEI≤0.3时,PSD曲线为单峰模式;0.3＜CEI≤0.4时,PSD曲线为双峰模式;0.4＜CEI≤0.5时,PSD曲线为三峰模式,相应的SWCC分别为单拐点、双拐点和三拐点模式。     

土与结构间接触面的非线性弹性-理想塑性模型及其应用

将非线性弹性理论与弹塑性理论相结合,对于土与结构间接触面提出了一种非线性弹性-理想塑性模型,用于模拟土与结构相互作用体系的变形与破坏机理。推导建立了这种接触面单元的应力-应变关系和弹塑性系数矩阵,并且讨论了这种模型在基坑开挖与支护分析应用中所面临的数值计算问题。最后针对某一基坑工程实例,应用这种接触面模型进行了数值计算与分析,结果表明,该模型能够较合理地模拟接触面上的变形机理与受力状态。     

安徽省嘉山县官山沉积型坡缕石的矿物学研究

官山坡缕石矿物为典型的沉积成因,结晶程度低、化学成分较复杂,以富Fe_2O_3为特征。矿物在380～580℃热脱水过程中TG曲线近于连续,因此,推测其存在结晶水(OH_2)和结构水(OH)同时脱失的温度区域。X射线粉晶衍射数据中,矿物的(121)、(161)面网衍射不同程度地发生分裂,应属于单斜晶系,但单斜角β近于90°。矿物红外光谱特征和摩叶根标谱类似,只是由于Mg~(2+)、Al~(3+)等八面体阳离子占位率的变化引起部分振动频数的微小飘移。     

安徽嘉山坡缕石结构特征的成因意义

本文对取自安徽嘉山坡缕石矿床不同层位的坡缕石粘土所做的红外光谱和Ｘ射线衍射分析表明：不同层位粘土的结构类型不同,坡缕石含量高的层位其结晶程度低;坡缕石含量低的层位其结晶程度高,为斜方晶系。文中对坡缕石的形成机理和造成结晶程度差异的原因进行了分析。     

铜改性坡缕石的结构特征与抗菌性能研究

采用液相离子交换法制备了铜改性坡缕石,通过正交实验得到的最佳改性工艺条件为:母液初始浓度为0.02 mol/L,反应温度95℃,常压,反应时间6 h。所制备的Cu2 改性坡缕石对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌48 h抑菌率分别达到了87.3%和82.2%。对铜改性坡缕石的晶体结构特征和微观形貌的测定和分析结果表明,铜改性坡缕石仍然保持着坡缕石的基本晶体结构,但结晶度有所降低,晶体颗粒更易分散,单晶表面略显粗糙,单晶的长度有所变小。     

苏皖坡缕石粘土中蛋白石特征及其成因意义

TEM和XRD研究表明，在苏皖坡缕石粘土矿床的蛋白石坡缕石层中存在0pal-A和0pal-CT两种结构的蛋白石。蛋白石坡缕石层主要含坡缕石、opal-A、opal-CT，以及少量白云石和其它矿物，由富opal-A层和富opal-CT层互层组成，交互层的厚度在几个厘米左右。蛋白石坡缕石层中的矿物基本是自生矿物，从蒸发湖水中化学沉淀形成。矿物组成特征研究表明，蛋白石坡缕石层的矿物组分(Si、Mg、Al)来源于盆地周围玄武岩淋滤的浅层地下水。根据Opal-A和Opal-CT溶解度图解和城缕石、白云石形成物理化学条件图解，当湖水具有高浓度溶解SiO2和Mg^2 时，有利于opal-A和坡缕石形成，当湖水具有低浓度溶解SiO2时，有利于opal-CT结晶。因此，沉淀SiO2的结构状态取决于地下水补给的湖水溶解SiO2浓度。富opal-A和富opal-CT交互层的形成是古气候、古水文周期性变化的指示。富opal-CT层指示高地下水补给流入量，低蒸发量，湖水低盐度和溶解组分，代表湿润气候时期；而富opal-A层代表低地下水补给流入量，高蒸发量，高溶解组分浓度，代表干旱气候时期。     

贵州大方坡缕石矿矿物岩石学特征

利用矿物成分特征、化学成分特征、矿石类型、热学性质特征及坡缕石矿成因等分析方法,对贵州大方县坡缕石进行研究,将坡缕石分为3种类型:Ⅰ型为薄至中厚板片状纤维坡缕石,Ⅱ型为薄-中厚层浸染状坡缕石,Ⅲ型为角砾状粘土状坡缕石。前两种类型坡缕石的SiO2,Al2O3质量分数(平均为54.74%,12.15%)低于苏皖地区龙王山-嘉山等地凹凸棒石;据纤维状坡缕石、浸染状坡缕石的晶体化学特征等分析认为属热液成因类型。纤维状坡缕石热学特征表明主要含吸附水、配位结晶水和沸石水,红外光谱中各频率段吸收峰形态及特征,证明了其所含水类型及结晶程度,并表现出热液型坡缕石谱线特征。     

坡缕石对直接耐酸大红4BS的吸附动力学特征

研究了坡缕石对水中直接耐酸大红4BS的吸附动力学,在初始质量浓度为30~50 mg/L,转速为100~200 r/min,以及温度为303~348 K的范围内,坡缕石对直接耐酸大红4BS的吸附动力学数据均符合准二级速率方程。结果表明,坡缕石对直接耐酸大红4BS的吸附是外表面吸附,吸附表观活化能为11.92 kJ/mol,说明此吸附是由液膜扩散控制的物理吸附过程。     

高岭土/聚丙烯酸高吸水材料合成及表面改性

采用高温快速的水溶液聚合方法合成了高岭土／聚丙烯酸高吸水性复合材料,探讨了复合材料合成过程中各种因素,如引发剂用量、交联剂用量、中和度、高岭土超细粉用量等对复合材料吸水倍数的影响,还对该高吸水性复合材料进行表面亲水改性研究,结果表明表面亲水改性有利于提高复合材料的吸水速率。     

河南西峡伟晶红柱石矿物学特征及开发工艺的初步研究

河南西峡伟晶红柱石矿床是我国目前规模最大、质量最好、开发条件优越的超特大型矿床。红柱石矿物晶体粗大,晶形完整,以自形近正方柱状、菱形柱状及粒状为主,少量呈缺棱正方柱状及聚晶。晶体大小一般长６～９ｃｍ,横径３～５ｃｍ,最大者长可达３０ｃｍ,或横径８ｃｍ。颜色呈浅红、褐红、玫瑰红色、褐及灰白色等。硬度６．５～７,半透明－透明。利用其设计加工制作成各型戒面、钮扣、佩饰、串珠、项链、手链等工艺品,不仅填补了宝石市场上红柱石宝石家族的空缺,而且具有其独特的工艺特征,良好的加工性能和开发前景。     

内蒙赤峰鱼眼石矿物学特征及其水的赋存状态研究

采用显微镜和XRD,EMPA,FTIR,RAMAN,TGA等现代测试方法对内蒙赤峰鱼眼石的晶体形态、矿物组合、化学成分、谱学特征、热力学性质等进行了测试分析,初步探讨了鱼眼石晶体形态的成因以及水的赋存状态。赤峰鱼眼石晶体呈粒状—假立方状,由四方柱{100}、四方双锥{111}和平行双面{001}聚合而成,无色-浅粉红色,玻璃光泽,透明到半透明,与钙铁辉石、雪硅钙石和毒砂等矿物共生。赤峰鱼眼石的主要化学成分为w(SiO_2)50.22%~52.73%,w(CaO)24.16%~25.28%,w(K_2O)3.57%~5.80%和w(F)2.62%~3.48%,含有少量的Na_2O,Al_2O_3和Cr_2O_3,平均成分的晶体化学式为:(K_0.964Na_0.109)_1.073Ca_4.036[(Si_7.727Al_0.091Cr_0.073)_7.891O₂₀](F_0.828OH_0.172)_1.000·7.775H_2O。硅的含量不足导致硅氧四面体层活性氧与层间阳离子的键强增大,促使鱼眼石晶体沿c轴方向的生长,形成粒状—假立方状晶体形态。红外光谱中3 556 cm^-1和1 691 cm^-1吸收峰以及96.7℃,255.9℃,418.9℃,437.7℃的主要失水温度均表明赤峰鱼眼石中的水属于结晶水,而600℃以后仍有少量的失重,以及红外光谱中3 418 cm^-1和3 242 cm^-1吸收峰的出现,又反映出赤峰鱼眼石中部分水具有结构水的特点。