大洋多金属结核中1nm锰矿相的相变及其主要控制因素研究

多金属结核样品在室温中放置或加热干燥后 ,其中的 1nm锰矿相会部分或全部地相变为 0 7nm锰矿相 ,这说明 0 7nm锰矿相可能不是多金属结核的原生锰矿相 ,而仅仅是 1nm锰矿相的相变产物。研究结果表明 :1nm锰矿相结构中的Cu2 + 、Co2 + 、Ni2 + 等金属阳离子的含量与其结构稳定性有正相关关系 ,即金属离子含量越高 ,其结构越稳定 ,1nm锰矿相越不易相变为 0 7nm锰矿相 ,反之亦然 ;另外 ,不同金属阳离子稳定 1nm锰矿相结构的能力也不同 ,结核中几种主要金属阳离子对 1nm锰矿相结构的稳定能力从大到小为 :Ni2 + >Cu2 + >Co2 + >Zn2 + >Ca2 + =Mg2 + 。     

金川铜镍硫化物精矿中有价金属分离实验研究

本文以金川铜镍硫化物精矿为研究对象,对比研究了A.f.菌浸出与硫酸酸溶浸出对铜镍硫化物精矿中有价金属Co、Ni和Cu的提取效果。为了进一步优化硫化物精矿中有价金属Co、Ni和Cu浸出效果,考察了微生物-硫酸浸出与硫酸-微生物浸出对精矿中Co、Ni和Cu提取的影响。结果表明:Co2+、Ni2+、Cu2+微生物-硫酸浸出率可分别达到85.05%、98.32%和95.31%。微生物-硫酸浸出加速了硫化物矿物的溶解,促进了硫化物矿物中有价金属Co、Ni、Cu的浸出,大大提高了有价金属Co2+、Ni2+、Cu2+的浸出率。     

阿特拉津在矿物微孔中的吸附及微波诱导降解

阿特拉津的大量施用对地表水和地下水造成了广泛的污染。笔者研究了阿特拉津在一系列多孔矿物材料上的吸附及微波诱导降解,结果发现:脱铝Y沸石由于具有高的孔体积、合适的孔径及表面疏水性,对阿特拉津表现出较强的吸附能力,并且吸附其微孔中的阿特拉津在微波场中发生快速降解,而溶液中及加入到惰性材料PTFE粉末中的阿特拉津在微波作用下几乎不降解。吸附于微孔中的阿特拉津在微波作用下降解速率非常快,可被彻底矿化。根据降解中间产物的演化及微波辐射前后矿物表面的红外光谱变化,推测在微波作用下,矿物微孔中形成分子尺度的"热点"导致阿特拉津发生热裂解。进一步研究的结果表明:当表面阳离子密度太低时微孔内不能形成足够多的"热点",而当阳离子密度过高时过量的阳离子及周围的水合水分子与阿特拉津分子竞争吸收微波能量,进而不利于阿特拉津的降解。并且当表面阳离子的水合自由能较低时,水的脱除消耗的能量更少,阿特拉津的降解速率更快。为了设计优化矿物微孔材料,提高其对阿特拉津的吸附富集及微波诱导降解效率,将过渡金属Cu2+、Fe3+交换负载到脱铝Y型沸石中。实验结果表明:铜、铁的引入使得阿特拉津的吸附能力明显提高,并且由于过渡金属在微波作用下形成具有强氧化-还原作用的活性位点,催化了阿特拉津(及其降解产物)的微波诱导降解。最后,研究了过渡金属交换负载的Y型沸石从水溶液中吸附富集及微波诱导降解阿特拉津的实际应用方面的问题,结果表明:在微波作用下,铜、铁交换负载的沸石均可以得到再生而重复使用,其中Fe3+交换负载的沸石具有更高的稳定性。自然水体中常见的阳离子、阴离子及腐植酸对阿特拉津在过渡金属交换沸石中的吸附及微波诱导降解没有明显影响。     

氧化亚铁硫杆菌促进金川铜镍硫化矿尾矿砂提取有价金属实验研究

金川铜镍硫化矿尾矿砂数量巨大,其中Ni、Cu和Co等有价金属种类较多,含量较为丰富,蕴含着巨大的经济价值。本文研究了氧化亚铁硫杆菌对金川铜镍尾矿砂提取有价金属效果的影响,在选取金川新尾矿库中心钻孔尾矿砂样品与氧化亚铁硫杆菌作用不同时间的基础上进行化学酸溶,利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)分析了溶液中Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺含量,并通过离子浸出率来表征微生物对尾矿中有价金属提取的影响效果。结果表明,尾矿砂直接化学酸溶后Cu²⁺、Ni²⁺浸出率分别为73.78%和69.87%,Co²⁺浸出率仅为39.57%;而氧化亚铁硫杆菌先与尾矿砂作用后再进行硫酸酸溶,其Cu²⁺、Ni²⁺总浸出率均可达到90%以上,Co²⁺总浸出率也可达到70%以上。实验结果证明氧化亚铁硫杆菌的参与促进了尾矿砂中Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺的浸出。     

微生物及其碳酸酐酶对岩溶土壤系统钙镁元素淋失的影响

通过室内模拟土壤- 灰岩岩溶系统,对不同微生物处理条件下的土柱进行降水淋滤,系统监测了淋出液的pH、电导率、Ca2+ 、Mg2+ 以及碳酸酐酶( C A)活性。结果表明,微生物对该模拟系统Ca、Mg 元素迁移有较大促进作用。扫描电镜显示,埋入经微生物处理土柱的试片表面较对照(未埋入土柱和埋入灭菌土柱的试片)有明显侵蚀现象。另一方面,各处理的淋出液中均检测出不同程度的C A活性,说明土柱中的微生物产生了胞外CA并被淋出。相关分析表明淋出液中CA平均活性与Ca2+ 总淋失量之间存在较好的正相关关系,说明CA是影响Ca 元素淋失的主要因素。对其进行深入研究将有助于解释生物岩溶的机理。      

超临界CO2流体及离子液体中过渡金属有机催化反应研究进展

超临界CO2流体、离子液体介质作为绿色替代剂可进行过渡金属有机催化反应。本文综述了近年来两种非传统介质在过渡金属有机催化反应中的应用进展。     

金刚石中过渡金属的研究现状

为了揭示金刚石的合成机理与过渡金属杂质离子对金刚石物理性质的影响，国内外展开了对合成金刚石及天然金刚石中镍，钴和铁等过渡金属杂质的实验与理论研究，各种吸收与发光光谱法和电子顺磁共振，被用于金刚石中过渡金属离子赋存状态的研究中，结果表明镍、钴离子可以间隙形式或替代方式进入晶格。     

共存重金属离子对针铁矿活化过硫酸盐去除水中磺胺吡啶的影响

基于硫酸根自由基的高级氧化技术能有效降解水中磺胺类药物残留。由于在自然环境中共存重金属会对环境修复效果产生一定影响,文中重点研究了不同pH环境条件下不同重金属离子对针铁矿活化过硫酸盐(PS)去除水中磺胺吡啶(SPY)的影响。不同类型重金属离子(Cu^2+、Pb^2+、Cd^2+,0.2mmol/L)在反应体系(初始条件:针铁矿,1.0g/L;PS,4mmol/L;SPY,10mg/L;pH=8.2)中对SPY的降解对比研究发现:在无重金属共存的条件下,针铁矿/PS体系降解SPY的去除率为25.2%;Pb^2+和Cd^2+对针铁矿/PS体系的影响较弱,去除率分别为30.8%和34.8%;Cu^2+的促进作用很大,可以使SPY被完全降解(100%)。机理分析认为,在针铁矿/PS体系中Pb^2+和Cd^2+主要通过影响吸附作用导致磺胺吡啶被去除,而Cu^2+主要通过自身活化PS的作用。不同pH条件(3.0,8.0,12.0)实验证实弱碱性条件下,Cu^2+/针铁矿/PS能够发挥较高的活性从而降解SPY。本文结果为采用针铁矿活化过硫酸盐技术修复类似复合污染地下水环境提供了实验依据。     

施氏矿物吸附Cu2+及氧化亚铁硫杆菌的实验研究

在金属硫化物的表生氧化过程中,施氏矿物是最常见的一种次生矿物.施氏矿物具有粒度小、比表面积大、表面吸附能高的特点,能够吸附环境流体中的重金属离子和微生物细胞,从而影响重金属元素及微生物的表生地球化学行为.利用化学合成的施氏矿物,开展了施氏矿物吸附Cu2+及氧化亚铁硫杆菌的实验.结果显示:施氏矿物对金属Cu2+及氧化亚铁硫杆菌均有较强的吸附性;施氏矿物对Cu2+的吸附基本符合Langmuir吸附模型,而对氧化亚铁硫的吸附行为不符合Langmuir模型,可用Freundlich模型描述;施氏矿物的存在对流体中微生物的活动性及其地球化学行为有重要影响,可能会降低氧化菌分解金属硫化物的效率.     

富含Na+ 、Ca2+、Al3+、Cr3+蒙脱石对垃圾渗滤液中有机物的吸附

由于层间含有高价态金属阳离子的蒙脱石对特定有机物的吸附能力可大大增强,故分别用层间含有Na+、Ca2+、Al3+和Cr3+的蒙脱石对垃圾渗滤液中的有机物进行吸附实验,研究它们吸附苯酚、二甲苯和COD的能力及离子形态对吸附效果的影响.结果表明,含高价金属阳离子的蒙脱石对苯酚和COD的吸附能力较高,吸附能力由小到大的顺序为Na+<Ca2+<Al3+<Cr3+蒙脱石;各种类型蒙脱石对二甲苯的吸附能力相对较低,并且没有一定的规律可循.并对氢键吸附机制进行了探讨.     

路桥过渡段的三维数值模拟分析

根据秦沈客运专线DK266+521路桥过渡段结构形式及过渡段的路基面纵向、横向的动应力测试结果,采用三维有限差分数值计算,模拟了动荷载作用下过渡段的沉降变形分别在线路纵向、横向及路基深度方向的变化规律及过渡段设置形式、材料刚度、过渡段的尺寸对沉降变形的影响。结果表明,正梯形过渡段的性能优于倒梯形过渡段;过渡段碎石刚度必须满足一定的要求;过渡段梯形上下底宽的变化对过渡段沉降的影响不明显。     

地下水化学组成对Fe2+氧化产生羟自由基的影响

羟自由基(·OH)是自然环境中氧化活性最强的物种,对物质转化具有重要影响.前期研究发现地下水接触O₂可产生·OH,其中Fe2+氧化起主导作用,但地下水化学组成对Fe2+氧化产生·OH的影响尚不清楚.通过室内模拟实验,探究了地下水中常见组分(Ca2+、Mg2+、腐殖酸(HA)和磷酸根)对Fe2+氧化产生·OH的影响.结果表明,pH 6.5时0.357 mM Fe2+在5 h内氧化完全,产生约1.8 μM的·OH;Ca2+(1~6 mM)、Mg2+(1~4 mM)对Fe2+氧化和·OH产生无明显影响;HA(10~30 mg/L)促进Fe2+氧化和·OH产生,促进效果随pH降低而增强;磷酸根(0.01~0.03 mM)抑制Fe2+氧化,对·OH产生的影响为先抑制后促进.      

塔里木盆地原油的轻烃分类及成因研究

通过对塔里木盆地不同地区不同层位205个原油样品的色谱分析研究,应用其轻烃的组分作关系图,将塔里木盆地原油划分为海相油(A)、湖相油(B)和煤成油(C)三大类。海相烃源岩中过渡金属及其配位体结构有利于五环优势,导致其生成的海相原油(A)具五环优势;陆相烃源岩中过渡金属及其配位体结构有利于三环优势和六环优势,导致其生成的陆相原油(B,C)具三环优势和六环优势。应用正庚烷值与异庚烷值作关系图,将塔里木盆地原油划分为海相油(A)、陆相油(B+C)两大类。海相油(A)沿脂肪族干酪根曲线分布,陆相油(B+C)大多沿芳香族干酪根曲线分布。对于同类烃源岩,随着埋深和压力不断增加,烃源岩中干酪根自由体积将不断减小,对六环优势抑制最大,对五环优势抑制较大,对三环优势抑制较小,对直接裂解抑制最小,导致其生成的原油中正庚值和异庚烷值随埋深增加而增加。     

基于丹磺酰基团的高选择性的铜离子荧光离子探针

设计合成了含有丹磺酰基团的铜离子荧光探针a,该探针在水溶液中(含有1%的DMSO)对铜离子识别和检测具有较高的灵敏度和选择性。该识别是以丹磺酰基团的荧光发射的蓝移和微弱猝灭为响应信号,并且对其它碱金属和碱土金属离子(如K+、Na+、Mg2+、Ca2+等)以及过渡金属离子Cr3+、Mn2+、Fe3+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+、和Ag+等都没有识别响应。     

天然铁锰氧化物及氢氧化物环境矿物学研究

带有表面电荷及含有变价元素的天然铁锰氧化物及氢氧化物具有良好的表面吸附与氧化还原等化学活性。在不同介质条件下 ,它们能不同程度地表现出对Cr6+,Pb2 +,Hg2 +,Cd2 +,As3 +,Cu2 +,Zn2 +,Co2 +,Ni2 +等重金属离子有吸附作用和对NO-3 ,PO3 -4 ,F-,S2 -等阴离子有吸附作用与氧化作用 ,并对苯酚、乙烷、乙烯、合成有机酸等有机物具有吸附和转化降解作用 ,还对CO2 ,NOx 和SO2 等具有分解转化作用。利用这些矿物的环境属性治理水体、土壤及大气污染的方法 ,具有成本低、效果好、无二次污染及有用金属可回收利用等优点 ,展现出广阔的环境矿物学研究与应用前景。     

第一原理计算过渡金属掺杂尖晶石型LiMn2O4的电子结构

尽管对过渡金属掺杂锰酸锂后放电平台的升高现象有众多实验研究,但对其机理的研究却鲜见报道.采用第一原理的密度泛函理论,计算了过渡金属M(M=Ti、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn)掺杂尖晶石型LiMn2O4的电子结构,并以此分析放电平台的升高机理.电子态密度分析发现由于M-3d能带的诱导作用,出现了新的O-2p能带,而锂脱出时获得的电子,主要是由费米能级附近O-2p能带提供的.当过渡金属M由Ti变化到Zn时,M-3d能带逐渐向低能量的方向移动,新的O-2p能带出现的位置也随之下移,当Li脱出时,需要更多的能量才能从低能量的O-2p能带上获得电子,因而体系能够获得较高的嵌入电压.     

即时合成Cu/Mg/Al层状双氢氧化物处理含Cu2+废水实验研究

在模拟含Cu2+废水中加入Mg2+和Al3+,以NaOH为沉淀剂,研究金属盐水解即时合成层状双氢氧化物去除Cu2+的可行性,同时考察了体系终点pH值、配料中Mg/Cu摩尔比值及反应温度和时间对Cu2+去除率的影响,探讨了Cu2+去除机理及层状双氢氧化物形成过程。结果表明,实验条件下体系终点pH值显著影响Cu2+去除率,在pH值8.0~11.0范围内去除效果较好,达99%以上。通过X射线衍射分析结合即时合成法特点,废水中Cu2+主要是在晶核生成阶段以Cu/Mg/Al三元层状双氢氧化物形式被去除;三元层状双氢氧化物的形成由反应体系中Al3+、Cu2+、Mg2+分步水解导致,最适pH值约为9.0。     

铜、锌同位素的化学前处理方法

过渡族金属同位素研究是近几年才发展起来的研究领域,在环境、生物、成矿和天体化学方面有着巨大的发展潜力.但过渡族金属的分离和同位素的测定方法并不十分成熟.本文就过渡金属同位素的测定方法做了简要概述并通过条件试验得出一些简单结论.     

掺铜TiO2/膨润土光催化剂的制备及其光催化性能研究

以天然钠基膨润土为载体,利用四氯化钛水解法制备了掺铜TiO₂/膨润土复合光催化剂;比较了不同量Cu²⁺对TiO₂/钠基膨润土的修饰作用及不同光照条件对光催化性能的影响。采用分光光度计、XRD、IR及TG-DTA等测试手段对试验结果进行表征。结果表明,铜的掺入对TiO₂/膨润土光催化活性有显著提高:当掺铜量为原土阳离子交换量的10.9%时,紫外光下催化效果最好;16.4%时太阳光下催化效果最好。复合后样品热处理温度为500 ℃,获得较理想的光催化活性。     

Acidithiobacillus ferrooxidans-硫酸酸溶联合浸出金川铜镍硫化矿尾矿砂实验研究

金川铜镍硫化矿尾矿砂富含Cu、Ni和Co等金属,为对其进行回收,对新尾矿库不同深度的尾矿砂分别进行了直接硫酸酸溶浸出与A.f.-硫酸酸溶联合浸出实验,利用ICP-AES分析了不同阶段浸出液中Cu2+、Ni2+、Co2+含量。实验结果表明,A.f.-硫酸酸溶联合浸出工艺对尾矿砂中有价金属Cu、Ni和Co的浸出效果优于单独酸溶浸出工艺。其中,A.f.-硫酸酸溶联合浸出法对1m深度的尾矿砂中Cu、Ni、Co的浸出率最高,分别达到95.78%、98.01%和75.13%,而单独硫酸酸溶作用的离子浸出率分别为75.69%、74.33%和42.33%。