几种氢氧化铁对亚砷酸根的吸附及预处理方法的影响

笔者研究了3种铁氧化物(氢氧化物)对亚砷酸根阴离子的吸附作用。三种吸附剂分别是Fe(OH)3凝胶,其真空微波干燥和80℃常规干燥产物。实验结果表明,将氢氧化铁凝胶与亚砷酸钠溶液混合后,六分钟内溶液的pH值从9.71升高至10.36,说明亚砷酸根取代了氢氧化铁中的氢氧根。反应40分钟后,pH值下降,原因很可能是被吸附的亚砷酸根表面络合体从单齿络合转变成为单核—双齿络合体并释放质子。pH值降低并不意味着吸附作用的结束,而是表明了反应类型的转变。温度和溶解空气对这两种反应的影响很小。将吸附剂超声波处理后,亚砷酸根的吸附总量增加了,不过…     

针铁矿及其前体吸附亚砷酸根离子的反应及预处理方法的影响

观察了针铁矿及其前体对溶液中亚砷酸根离子的吸附过程和吸附性能。3种吸附剂分别为氢氧化铁凝胶、经微波真空干燥的凝胶和80℃烘干的凝胶,它们均转变成了针铁矿。氢氧化铁凝胶与亚砷酸钠溶液混和后,溶液的pH值在6min内从9.71上升到10.36,原因是亚砷酸根离子置换了针铁矿和氢氧化铁中的氢氧根;40min后开始持续下降,和亚砷酸根离子与吸附剂之间的缩合反应有关。pH值的转折点并不意味着吸附反应的结束,但代表了反应类型的转变。这两种类型的反应受温度和气体溶解组分的影响不大。吸附剂经超声波处理后,改善了其在介质中的分散性,吸附效率因此普遍提高,但也造成了固体微粒难以分离的问题。经真空微波处理的凝胶对砷阴离子的吸附率优于另外两种吸附剂,去除率分别提高了53.18%和17.22%。其主要原因可能是凝胶中的水分子在微波辐射场作用下的高频振动,使其内部在干燥脱水过程中保持了较高的孔隙度;此外,吸附剂的表面活性在微波处理过程中亦有可能得到了改善。     

磷酸根、铬酸根离子在低聚合羟基铁离子-蒙脱石复合体系中竞争吸附行为的实验研究

在模拟的氧化、酸性土壤条件下，用制备的低聚合羟基铁离子-蒙脱石复合体对磷酸根、铬酸根离子的竞争吸附进行实验研究发现：磷酸根离子和铬酸根离子的不同用量、不同添加顺序对竞争吸附的影响。并与蒙脱石和含水氧化铁对磷酸根离子、铬酸根离子的竞争吸附行为进行了对比。研究表明：在实验条件下，磷酸根离子、铬酸根离子在低聚合羟基铁离子蒙脱石复合体表面存在弱的竞争吸附现象。由于低聚合羟基铁离子蒙脱石复合体具有对磷酸根稍强的亲和性，在竞争吸附中，磷酸根离子处于稍有利的位置。     

高岭石对重金属离子的吸附机理及其溶液的pH条件

高岭石对Cu^2+,Pb^2+离子的吸附实验及高岭石的溶解实验表明,高岭石对重金属离子的吸附有别于石英单一表面配位模式,离子交换和表面配位模式并存,并随溶液pH由酸性往碱性的变化发生规律性的演替：pH<6.5时主要表现为外圈层配位的离子交换吸附,且在pH<4时由于受到高岭石表层中铝的高溶出及溶液中较高离子强度的影响,高岭石对Cu^2+,Pb^2+离子的吸附率较低,pH为5～6时由于高岭石端面的荷电性为近中性,吸附率则有明显的提升并且表现为一个吸附平台;pH>6.5时离子交换和表面配位均为重要吸附机制,pH再升高时沉淀机制则起着重要作用。研究表明,pH调控高岭石-水界面溶解与质子化-去质子化反应过程,并影响着Cu^2+,Pb^2+离子的吸附行为。最后采用Sverjensky(1993)表面配位的物理模型对吸附结果作了描述。     

pH值对HPLC-ICP-MS测定水体中不同形态砷化合物的影响

在高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(HPLC-ICP-MS)测定不同形态砷化合物的检测技术中,流动相的pH值是一个关键影响因素。以往较多的研究仅关注了pH值对分离度的影响,通过比较分离度的优劣选择一个适用的pH值。本文采用HPLC-ICP-MS技术测定不同形态的砷化合物,以30mmol/L碳酸氢铵溶液作为流动相,研究了当流动相pH值在6.0～9.7范围内变化时,对砷形态化合物保留时间和峰强度产生的影响,从砷化合物的分离度、灵敏度和分析成本三个方面确定合理的分析方案。结果表明:pH值在6.0～7.5和9.5～9.7范围内, As(Ⅲ)、As(Ⅴ)、一甲基砷(MMA)和二甲基砷(DMA)四种形态的砷化合物的色谱峰分离效果较好;pH值在8.0～9.0范围时,随着pH值的增加,As(Ⅲ)和DMA出峰顺序发生了交换;pH为弱酸性时,砷化合物的灵敏度均较高;pH为偏碱性时,分析周期变短,适用于快速分析。碱性条件下,部分砷化合物与色谱柱结合能力更强,被保留在色谱柱内,使得色谱柱的寿命可能缩短。研究认为:偏酸性的流动相条件,适用于超低浓度(如≤10μg/L)的样品分析;偏碱性的流动相条件,具有明显的时间成本和运行成本优势,但要对色谱柱定期维护。     

砷在石膏中固定机制:掺杂态和表面吸附沉淀态以及其在砷污染控制中的作用

石膏是矿山开采及冶炼等工业过程产生的大宗固体废弃物。工业活动产生的废液普遍有高含量的砷等有毒元素,这导致所产生的石膏也含有较高浓度的砷等有毒元素。研究砷在石膏中地球化学行为和归趋对含砷石膏的砷污染控制具有重要的理论和实际意义。然而目前对含砷石膏中不同形态的砷的定量测定和分析尚存在问题。本文在不同pH值的条件下共沉淀砷和石膏,利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、同步辐射X-射线吸收近边光谱(XANES)和电子顺磁共振(EPR)对石膏中掺杂态和表面吸附沉淀态的砷进行定量分析。ICP-MS的结果表明随着pH从2升高到12 和14,石膏中砷的含量由57×10^-6 增加到 67 470×10^-6和63 980×10^-6。同步辐射X-射线吸收近边光谱和电子顺磁共振光谱分析表明石膏样品中主要含有五价砷。在2≤pH≤7.5时,固体样品中同步辐射吸收边后的峰形状和掺杂态砷的形状类似,而在pH≥8时,其边后峰的形状发生明显的变化;粉末电子顺磁共振(EPR)定量分析表明在2≤pH≤7.5时砷在石膏中的含量和ICP-MS的分析结果一致,而在pH≥8时其含量明显小于ICP-MS的分析结果。这些结果揭示了在2≤pH≤7.5时,砷在石膏中主要以掺杂态的形式存在,而在pH≥8时大部分砷是以吸附态或表面沉淀的形式存在。五价砷在石膏中的含量和固定机制随着pH值的变化而变化,其研究对了解尾矿中石膏对砷污染的控制作用具有重要作用。此外,研究石膏中由辐射导致的g约为2.33的[AsO₃]^2-自由基电子顺磁共振特征峰,有助于补充和完善石膏的电子顺磁共振特征谱在地质测年及辐射剂量学中的应用。     

改性磁铁矿对水体中砷的吸附特性研究

经过酸化改性后的天然磁铁矿,由于比表面积和内部结构发生变化,从而表现出很好的除砷性能,进一步研究其对水体中砷的吸附特征,为实际工程应用提供数据是十分必要的。本文对经0.5 mol/L盐酸浸泡、150℃温度下灼烧10 min的改性磁铁矿吸附砷的特征进行了表征,绘制吸附速率曲线图。吸附影响因素实验结果显示:当初始pH为6~9时,吸附性能强;Cl~-、Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、CO_3~(2-)离子与As(Ⅲ)、As(Ⅴ)不会产生竞争吸附,PO_4~(3-)、NO_3~-、SO_4~(2-)离子与As(Ⅲ)产生竞争性吸附,且PO_4~(3-)SO_4~(2-)NO_3~-;PO_4~(3-)、NO_3~-离子与As(Ⅴ)产生竞争性吸附。结合X射线衍射、扫描电镜等研究结果,初步探讨了改性磁铁矿的除砷机理,认为改性后的磁铁矿比表面积明显增大,表面生成物含有Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)是其吸附砷能力提高的主要原因。实验结果证实,改性天然磁铁矿是一种值得进一步研究并实际应用的水体除砷材料。     

几种不同类型的FeOOH吸附水溶液中铬离子研究

采用两种显微结构不同的螺旋状和管状构造的天然铁细菌矿化针铁矿和化学合成的α—FeOOH及两种有机高分子模板矿化结晶的β-FeOOH作为吸附材料，分别在pH=5和6时对含Cr^3 和Cr(Ⅵ)废水进行了吸附实验研究，结果表明，天然生物矿化针铁矿对金属阳离子和阴离子均有明显的吸附作用，其显微结构、大小和形态影响其吸附能力；纯化学合成的针铁矿对铬离子的吸附能力较低；通过有机模板合成的纳米微晶β-FeOOH对Cr^3 和Cr(Ⅵ)均有极高的去除率，这与其表面存在与有机分子络合作用、增大了其表面对金属离子和铬酸根的化学亲合力有关。     

微生物介导碳酸盐矿物合成过程中溶液pH值及主要阳离子变化及其地质意义

微生物介导碳酸盐矿物沉淀为“白云岩”问题的解决带来了希望。本次研究利用好氧、中度嗜盐细菌,在Mg²⁺/Ca²⁺值分别为3,5和7的溶液中合成碳酸盐,记录了每隔24 h溶液中的pH值,并取样分析了溶液中主要阳离子的变化情况。了解溶液pH值和阳离子变化,有利于我们了解微生物作用下碳酸盐矿物形成的过程,对理解微生物作用下碳酸盐的形成机制具有重要意义。实验结果表明,合成的矿物主要为一水碳酸钙、方解石及原白云石。3种溶液的pH值在前4 d均明显降低,溶液整体呈酸性,4 d后溶液pH值降低的趋势减缓,10 d后溶液pH值缓慢上升,呈近中性或弱碱性。Ca²⁺,Mg²⁺均呈现先下降后略微上升的趋势,Ca²⁺,Mg²⁺后期略微上升可能是由于细菌活性降低后不再消耗Ca²⁺,Mg²⁺,溶液中的H⁺,Na⁺和K⁺等阳离子在阳离子交替吸附的作用下替换出了一部分吸附在培养基上...     

土壤pH值实验室测定过程中影响因素的探讨

土壤pH值是土壤酸碱强度的指标,是土壤的基本性质之一,由于土壤成分复杂且内部处于不断交换的过程,其pH值的准确测定较为困难,因此展开影响因素的逐一研究对其pH值的准确测定有着重要意义。本文就实验室玻璃电极法测定土壤pH值过程中的几个重要影响因素展开实验并研究讨论。结果表明,陈化时间对实验室测定土壤pH值影响较大,20天以上的陈化能使土壤pH值稳定;不同方式处理实验用水浸提所测得的土壤pH值基本无差别;浸提时间对样品的测定有很大的影响,应尽量选择浸提时间在30～60 min;液土比过小则浸提液少,过大则稀释效应显著,均不利于pH值的准确测定,通常选择选择液土比为2. 5∶1。     

近30年来苏南耕地土壤pH时空变化特征及影响因素分析

苏南地区是我国重要的粮食产区之一,其耕地土壤的酸碱度特征直接影响着土地品质和粮食质量。本文通过调查 2010年以来苏南农耕土壤pH空间分布特征,发现苏南土壤pH呈现西酸东碱格局,这与自然条件和人为改造行为密切相 关。近30年来苏南土壤pH时空变化在2003年前后呈现两种模式：总体上,1980年至2003年期间,土壤发生酸化和碱化的 地区与1980年至2010年来的总变化特征基本一致,而2003年至2010年近10年来部分地区土壤酸碱变化趋势出现逆转,以 镇江句容地区的先碱化后酸化和苏州无锡地区的先酸化后碱化最为典型。本文分析认为,地区间土地利用格局和利用方式 的时空差异所导致的缓冲物质的增减更替,是造成苏南土壤pH时空变化区域差异的主要驱动力     

利用尾矿砂制备镁铁氢氧化物实验研究

以金川铜镍矿尾矿酸浸液为原料,根据矿物沉淀pH值区间的不同,分步分离Fe、Mg的沉淀物以及有价金属Al、Co、Ni、Cu的混合沉淀物,进而制备具有高附加值的Fe(OH)3和Mg(OH)2,同时富集Co、Ni、Cu等有价金属。结果表明,当溶液pH值为3.8时可沉淀分离出主要成分为施威特曼石(schwertmannite)的氢氧化铁前驱体,pH值达到9.8时沉淀富集出Al、Co、Ni、Cu的混合氢氧化物,随即得到只含有Mg离子的溶液。在60℃条件下,将施威特曼石在pH值为12的NaOH溶液中老化36h,可以得到Fe(OH)3。同时,以NaOH调节只含有Mg离子的溶液至pH值为12.4时可获得Mg(OH)2。本研究为金属矿山尾矿的资源化综合利用提供了新的思路与方法。     

单斜与六方磁黄铁矿处理含Cr(VI)废水过程中pH值变化规律

与六方磁黄铁矿相比,单斜磁黄铁矿Fe缺位较普遍。在初始pH值分别为3.40～9.66和3.47～9.66较宽范围内,利用单斜磁黄铁矿和六方磁黄铁矿处理含Cr(VI) 废水,当反应达到充分平衡时,废水的pH值分别变化在3.61～4.47和5.39～6.57范围内。六方磁黄铁矿除Cr(VI)效果明显不及单斜磁黄铁矿,但被氧化的六方磁黄铁矿除Cr(VI)效率有所 提高。电化学分析表明,在酸性介质中处理的反应过程为H+的消耗过程,而在碱性介质中 则为OH 的消耗过程。根据pH值的这一变化规律,可自行调节处理过程中水质的酸性变化 ,能节省传统工艺中需要加碱以中和处理后酸性水的环节,具有一定的实际应用价值。     

尾矿酸浸液制备氢氧化铁过程中施威特曼石的形成与转变

尾矿酸浸液在制备氢氧化铁的过程中,由于逐渐滴加碱液正好形成了pH值为2.8～3.8的高SO2-4、高Fe环境,因而生成了施威特曼石.施威特曼石是一种亚稳定矿物,随着时间的延长和体系状态改变,它可以转变为更稳定的针铁矿(氢氧化铁).考查了pH值、温度及时间对施威特曼石相转变的影响.结果表明,在60℃条件下,在pH值为12的碱溶液中转化36 h,施威特曼石可完全转变为Fe(OH)3.     

硅灰石与盐酸快速反应规律及应用研究

在反应体系pH≤1．5时，硅灰石与盐酸快速反应，经40－100min反应后，体系分为固液两相，固相为水合 二氧化硅沉淀及少量酸不溶性杂质矿物，液相为以溶胶形式存在的二氧化硅和大量CaCl2；当反应pH值在0．3－0．6时，液相中以硅溶胶形式存在的二氧化硅量最大，占总量46％以上。快速反应中仍存在少量具有慢速反应特征的柱状颗粒，该颗粒中心CaSiO3很难反应完全。快速反应产物经表面积较大，若在酸反应前添加有机助剂聚乙二醇（PEG）,反应pH值在0．3－0．6。反应时间40－100min，反应后用KOH溶液中和到pH＝4，可制备高比表面积多孔SiO2，比表面积＞430m^2／g，孔径1－2nm。     

简单体系水溶液包裹体pH和Eh的计算

流体包裹体pH和Eh参数的计算一直处于探索阶段。已经发表的计算公式,由于缺少高压(＞1bar)环境下化学组分反应平衡常数,常常利用常压(1大气压)下化学组分反应平衡常数代替而推导出的,对于大多数自然界捕获的包裹体,不可避免地产生较大计算误差。根据水溶液包裹体中离子反应热力学特征,结合前人推导的计算公式,我们分别建立简单体系水溶液包裹体pH和Eh计算公式。由于利用较高压(＞1bar)化学反应平衡常数,基本上解决不同条件下、特别在较高温度、压力下捕获的水溶液包裹体pH和Eh的计算难题。4种简单体系水溶液包裹体pH计算公式:① H2O包裹体:pH=pKw② CO2-H2O包裹体: 3－(mCO2Ka,1+KW)· －2mCO2Ka,1Ka,2=0③ NaCl-H2O包裹体: 2= ④ CO2-H2O-NaCl包裹体: 3+ 2－(mCO2·Ka,1+Kw)· －2mCO2·Ka,1·Ka,2－ =0计算数值精度分析表明:CO2-H2O和NaCl-H2O包裹体的pH值按照公式计算,相同或接近于实际测定的天然酸雨、海水pH数值范围。CO2-H2O-NaCl包裹体与Crerar(1978)公式计算误差不超过10%。4种简单体系水溶液包裹体Eh的计算,引用Ryzhenko and Bryzgalin (1984)年推导的Eh公式。文中列举了3个实例,详细叙述不同类型包裹体捕获温度、压力下pH和Eh计算过程。自然界中水溶液包裹体成分十分复杂,本文涉及的只是自然界几种简单体系水溶液包裹体,给出的pH和Eh公式只对特定组分组合反应平衡条件有效,它不适合另外一种组分组合平衡条件下的关系,因此使用时务必注意平衡的组分组合条件。     

长三角经济高速发展地区土壤pH时空变化及其影响因素

通过调查和分析长三角地区张家港市2004年和第二次土壤普查时(1980)的土壤pH,探讨了该市近20年来基于经济高速发展影响下的土壤pH变化及影响因素。结果表明,自第二次土壤普查以来,该市土壤pH变化明显。南部人为土地区绝大部分土壤pH值都下降了一个单位,平均值由7.39降至6.33;北部雏形土区,两个时期的土壤pH值分别为7.92和7.98。土壤pH的降低可能同该地区长期施用化学肥料、酸雨及工业酸性“三废”排放的增加有关。此外,土地利用和田间管理也对土壤pH变化起着较为重要的作用,而土壤地球化学性质差异则是导致南北地区土壤pH变化不同的内在因素。     

土壤水消退的时空变化规律分析

冉庄实验站在种植小麦、玉米情况下坚持实测土壤含水量，积累了大量实验资料，据此，对表层土壤水消退的时空变化规律进行了全面分析，揭示了土壤水由湿变干的完整变化过程以及消退系数K值的变化规律。     

桂林丫吉岩溶区土壤有机碳和pH值与钙形态分布的关系初探

钙是岩溶环境的主要构成元素,是决定岩溶生态系统的结构和功能的关键要素之一。为研究岩溶区土壤有机碳和p H值与钙形态分布的关系,在桂林丫吉岩溶试验场以3个月为周期共2年的时间采集自然植被土壤,利用BCR方法对钙形态进行了研究,结果表明:(1)岩溶区各形态钙中以酸溶态钙含量最多,占土壤全钙的61.63%,表明岩溶区石灰土中钙活跃的迁移状态和生物作用,钙在石灰土中具有较高的活度。并且各形态钙的大小顺序为酸溶态可还原态残渣态可氧化态;(2)除可氧化态钙与土壤有机碳的相关性不显著外,各形态的钙与土壤有机碳之间均呈极显著正相关的关系(P0.01);与土壤有机碳类似,除可氧化态钙与p H值呈不显著的负相关关系外,其余土壤钙形态与p H值均呈极显著正相关关系(P0.01)。(3)利用冗余分析可以对各形态钙与有机碳和p H值的关系大小进行排序,各形态钙与有机碳和p H的关系大小顺序均为:可还原态钙酸溶态钙残渣态钙可氧化态钙。研究结果有助于更清晰的了解钙在岩溶生态系统中的分布和运动特征,为深入理解岩溶区钙循环提供基础数据。     

冰川系统变化的模型研究——以西藏南部外流水系为例

以西藏南部外流水系冰川系统结构为基础 ,应用冰川消融与夏季气温的关系、冰川径流变化规律、平衡线的代表性特征及其上升的降温效应 ,提出冰川系统变化的功能模型 .结果表明 :在持续升温的情景下 ,海洋型冰川对径流变化响应迅速 ,且退缩快、寿命短 ,而增流率不大 ,增流期短 ,在本世纪内径流将全面衰减 ;大陆型冰川对径流变化响应迟钝 ,且退缩慢、寿命长 ,而增流率大 ,增流期长 ,下世纪以后径流才将衰退 ;规模大及高差大的冰川比规模小及高差小的冰川退缩慢 ,寿命长 ,而增流率大 ,增流期长