蒙脱石伊利石化的水热实验模拟

以蒙脱石为初始材料,通过水热实验模拟在不同温度压力条件下蒙脱石的伊利石化过程。利用X射线粉末衍射及X射线荧光光谱、红外光谱和扫描电镜等方法对样品的矿物物相、化学成分、晶体结构与微观形貌等进行分析,其结果表明:(1)蒙脱石至伊利石的转化受温度和压力条件的控制;(2)随着温度和压力的增高,蒙脱石伊利石化沿着蒙脱石-无序伊蒙混层-有序伊蒙混层-伊利石的转化序列进行转化;(3)水热实验模拟表明蒙脱石至伊利石的转化以溶解重结晶机制为主。实验结果不仅有助于了解埋藏与低级变质作用中的蒙脱石伊利石化过程,同时为研究断层活动所致断层泥中黏土矿物的转化及反演断层形成时温度压力条件提供基本参数。     

蒙脱石吸附模拟核素Sr、Cs的性能研究

基于蒙脱石具有良好的阳离子交换性能,采用静态吸附法,对阜新钙基蒙脱石吸附模拟核素Sr、Cs的吸附条件和吸附行为进行了研究。结果表明:蒙脱石样品对Sr2+、Cs+的饱和吸附量分别为0.271mmol/g和0.780mmol/g,在较大的pH值范围(4～11)内具有良好的吸附稳定性;蒙脱石对Sr2+、Cs+的吸附类型以阳离子交换吸附为主,符合Langmuir和Freundlich模型,但与Langmuir吻合更好,相关系数分别达到0.99924和0.99995。本实验研究对于处理低浓度的含Sr、Cs放射性废液具有重要的意义。     

蒙脱石伊利石化过程中伊-蒙混层形成的Gibbs自由能

采用Vieillard(2000)提出的计算含水粘土矿物形成的Gibbs自由能的方法，对热液蚀变作用下蒙脱石向伊利石转变过程中伊利石．蒙脱石混层形成的Gibbs自由能进行了计算。根据伊利石-蒙脱石混层的化学成分，详细计算了一个端元伊利石样品形成的Gibbs自由能，其值为-5401．36kJ／mol。该值与已给出的天然伊利石和理想伊利石形成的Gibbs自由能非常相近，表明Vieillard(2000)的方法对计算伊利石-蒙脱石混层形成的Gibbs自由能是可行的。伊利石-蒙脱石形成的Gibbs自由能可进一步用于计算因地下水过量开采而产生的地面沉降的量。     

CTMA-蒙脱石吸附苯分子的分子动力学模拟研究

有机粘土对疏水性有机污染物吸附性能良好,在环境有机污染控制中有广阔的应用前景。明确有机污染物在有机粘土上吸附的微观结构特征是探明其吸附机理,提高其污染控制效率的关键。论文以十六烷基三甲基铵阳离子改性蒙脱石(CTMA-Mont)为有机粘土代表,采用分子动力学模拟技术,模拟研究了水环境条件下CTMA-蒙脱石对典型疏水性有机污染物苯的吸附特征,得到了CTMA-Mont层间域内原子尺度微观结构。研究发现苯分子主要吸附在CTMA烷基链聚集体内,而蒙脱石硅氧烷表面由于受到烷基链的竞争而对苯分子的吸附能力较弱。随着CTMA负载量的增加,层间域内烷基链聚集体的体积增大,因而能为苯分子提供更多的吸附位点,CTMA-Mont吸附性能相应增强。     

蒙脱石降氟作用的实验研究

实验表明蒙脱石吸附氟的能力与溶液的PH值呈显著的负相关关系：在较低PH值条件下，蒙脱石的吸氟量较大，具有显著的降氟作用；而对中性—碱性溶液来说，蒙脱石对氟的吸附能力则大大降低，基本不具吸氟能力。蒙脱石的吸氟量还与其用量及含氟溶液的浓度有关。吸附原因一方面是由于体系PH值降低，导致其表面带正电荷而吸附F^-；另一方面，随着NaF浓度升高，蒙脱石的双电层变薄，体系ξ电势减少，发生絮凝作用，并携带F^-沉淀下来。另外，F^-与OH^-的离子交换作用也是酸性条件下蒙脱石吸氟的一个重要原因。     

有机蒙脱石层间微结构的分子模拟

采用分子动力学模拟方法,对舍烷基长链阳离子表面活性剂改性有机蒙脱石的层间域内分子环境及烷基长链排列状况进行模拟研究,并考察改性剂负载量与层间域含水量的改变对烷基链排列方式和活动性以及表面活性剂离子中N,C原子的分布状况的影响.1.0倍阳离子交换容量改性的有机蒙脱石在含少量水的情况下(干态),N,C原子均呈双层分布,表明烷基长链为双层平卧排列.含水量的提高(湿态)会导致烷基链从双层分布向在层闻域内均匀分布转变.2.0倍阳离子交换容量改性的有机蒙脱石在舍少量水的情况下(干态),烷基链呈双层倾斜分布于层间域内,烷基链的头部靠近四面体片层.含水量的提高(湿态)对烷基链在层间域内分布状态影响有限,但会导致烷基链整体向层间域中心平面移动,水分子优先占据靠近四面体片层的位置.     

蒙脱石伊利石化的控制因素、转化机制及其转化模型的研究综述

蒙脱石伊利石化是近几十年来粘土矿物学研究的核心之一。本文综述了近年来蒙脱石伊利石化的研究进展，内容涉及影响控制蒙脱石伊利石化的主要因素，包括温度、时间、压力、孔隙流体的化学成分等；蒙脱石向伊利石转化的机制及动力学模拟；当前流行的几种蒙脱石伊利石化的转化模型。     

蒙脱石晶体结构构型及其XRD、IR的分子模拟

利用Cerius2软件分别构建了15种含有0～96个水分子的Li-、Na-、K-蒙脱石超晶格模型。分析了模型结构中的键长和键角,运用分子力场方法—UFF力场构型优化得到蒙脱石的最优构型及其总能量等参数,在此基础上计算了3种蒙脱石含有32、64和96个水分子时晶体结构的X射线衍射(XRD)和红外吸收光谱(IR)。结果表明,蒙脱石结构模型中键长和键角等参数说明其结构具有合理性;当蒙脱石的结构达到能量最小构型时,体系的总能量随着水含量的增加而降低;XRD的模拟结果和实验结果相一致;IR的模拟结果与实验结果有所偏离,可能是由选取的分子力场和分子位能模型所致。     

门多萨假单胞菌-蒙脱石相互作用的实验研究

微生物广泛分布在岩石圈、水圈、土壤圈和大气圈中,在矿物风化作用过程中扮演着重要的角色。本文选取门多萨假单胞杆菌(Pseudomonas mendocina)为代表性菌种,研究微生物与含铁蒙脱石矿物相互作用的现象和机理。通过测量反应溶液pH值、元素含量的变化,以及不同时段蒙脱石的XRD和红外光谱等,发现pH值在实验过程中缓慢上升,Si、Al、Fe元素不断溶出,矿物结构特征与主要基团也显示出相应的变化,表明细菌会破坏蒙脱石的晶体结构,并加速蒙脱石的伊利石化作用。根据分析结果推测,硅氧四面体优先被破坏,Si的溶出显著,P.mendocina可同时还原蒙脱石晶格中的Fe3+,并释放至溶液中。     

分子动力学模拟研究蒙脱石吸附苯分子

粘土矿物是土壤、底泥沉积物和大气颗粒的重要矿物组成部分,粘土矿物对环境污染物的吸附作用是影响其迁移转化、生物可利用性等地球化学过程的重要因素,因此有必要探明粘土矿物对环境污染物的吸附特征。由于粘土矿物的吸附     

四川省大渡河下游峨眉山玄武岩夹层中绿鳞石的研究

产于四川省铜街子电站玄武岩沉积夹层中的绿鳞石,具有二八面体1M云母结构,与海绿石结构相似,但以其八面体层中的高Mg含量与海绿石相区别。该绿鳞石是玄武岩两次喷发间断中,凝灰物质沉积后经蚀变而成。     

石化企业重大泄漏事故建模及GIS图形模拟的研究

有毒、有害物质泄漏是石化企业的重大事故,严重威胁企业和社会的安全.以石化企业乙二醇、丙烯腈装置产生的有毒、有害物质泄漏、扩散和污染范围的理论模型为根据,提出有毒、有害物质的地理信息系统（GIS）扩散图形模拟方法.通过对泄漏物质污染范围的确定,便于救援人员能够按照事故的影响范围,准确、及时的制定出救援方案,减少财产的损失.     

微生物降解蒙脱石层间吸附有机质的实验研究

近年来,国内外学者意识到,有机质在蒙脱石结构层间的吸附是有机质保存的重要机理之一,然而,目前关于微生物能否降解蒙脱石层间吸附有机质以及降解的程度等尚没有任何实验数据的支撑。本文试图通过人工合成含有层间吸附有机质的蒙脱石,利用海洋和湖泊沉积物中常见的降解有机质的微生物对其进行降解实验,据此探讨有机质的蒙脱石层间吸附在沉积物埋藏过程中对有机质保存的贡献。有机质选择半胱氨酸和甲苯,前者是生物生长所需的一种重要氨基酸,后者大量存在于土壤和沉积物中,多种细菌可以在有碳氢化合物的环境下将其降解。实验菌种选择恶臭假单胞杆菌(Pseudomonas putida)和腐败希瓦氏菌(Shewanella putrefaciens CN32)2种细菌,它们均为海洋和湖泊沉积物中的主导微生物,前者有较强的有机质降解能力,后者为铁的还原菌,厌氧代谢过程中能将蒙脱石结构中的Fe(III)还原为Fe(II)。通过上述不同菌种对蒙脱石层间吸附不同性质有机质的降解实验,结果显示,微生物对蒙脱石层间吸附的有机质的降解方式主要有分泌有机酸直接降解和破坏层间结构释放有机物从而进行降解。代表菌种假单胞菌和希瓦氏菌对半胱氨酸绿脱石及甲苯绿脱石的作用表明,微生物通过分泌有机酸的形式对蒙脱石层间吸附的有机质降解作用很有限,该结构在恒定的有氧和无氧条件下对保存有机质有利;希瓦氏菌在严格无氧条件下通过还原Fe(III)进行代谢,实验表明,无氧条件下,希瓦氏菌可以一定程度破坏矿物结构,释放并消耗有机物,因此,铁还原微生物对蒙脱石层间吸附有机质的保存有一定的影响,但由于微生物对矿物晶体结构的破坏能力有限,故其对层间吸附有机质降解的能力也有限;不同有机物对生物降解过程也有影响,这些影响取决于有机质的特性及有机质与细菌之间的相互作用。绿脱石层间吸附的半胱氨酸对生物生长有利,从而可能促进生物还原Fe(III)作用。相反,甲苯却很明显的抑制了Fe(III)的还原。由此可见,有机质的蒙脱石层间吸附是有机质保存的重要方式之一。     

陕北三叠系上统延长油层中海绿石的发现及其初步研究

本文对陕北三叠系延长群延长油层中的海绿石——延长海绿石进行了分析研究。结果表明,延长海绿石的矿物学特征与一般海绿石相同,其扩展层含量19%,属于无序低钾云母型结构。碳同位素及微量元素分析表明,延长海绿石系陆相淡水-半咸水湖泊环境下的自生矿物,延长海绿石存在于湖泊三角洲前缘远沙坝或三角洲间湖湾的粉-细砂岩中,也常与自生黄铁矿共生,其形成时水深为50-100m。海绿石的存在指示着该处为弱还原环境,对于成油较为有利。因此,在陆相湖泊三角洲环境中,也应当建立海绿石地球化学相。     

蒙脱石伊利石化对含油气盆地地层压力影响的定量研究

异常高压带是含油气系统研究和资源勘探领域的热点之一。本文以东营凹陷为例，定量研究了牯土矿物成岩作用对地层压力聚集的贡献。在系统分析粘土矿物组成、成岩物理化学条件的基础上，模拟计算了蒙脱石伊利石化的动力学过程，计算了脱水造成的体积变化和硅钙释放量。指出脱水作用造成的体积变化不是形成异常高压的重要因素，但硅钙的释放可能对封隔层的形成起着非常关键的作用，对地层异常压力的积聚和保持有重要贡献。     

氨基酸在绿脱石层间域内微观结构的分子动力学模拟

黏土矿物具有浓缩、保护和催化的功能,很可能在生命起源中发挥至关重要的作用。虽然大量研究关注氨基酸在富铝黏土矿物(如蒙脱石)表面的吸附和缩合反应,然而,富铁镁黏土矿物(如绿脱石)很可能广泛存在于早期地球,氨基酸在绿脱石表面的吸附和缩合反应研究却非常缺乏。本文使用分子动力学模拟手段,通过逐步减少水分子数量模拟脱水过程,研究脱水对氨基酸在绿脱石表面的吸附、有效反应对的形成和水化能等的影响。结果表明,氨基酸通过氨基与绿脱石表面氧形成氢键稳定地吸附在绿脱石表面,并在绿脱石表面形成有效反应对。脱水不仅有助于氨基酸在绿脱石表面的吸附和有效反应对的形成,而且还能降低体系的水化能,使体系在水化时释放更多能量。体系的水化能在热力学方面有利于肽键的形成,可能成为肽形成的驱动力。综上,绿脱石很可能对肽在早期地球的形成中起到关键作用。     

石英-绿帘石化的蚀变特征及工程特性研究

针对大岗山水电站坝区石英-绿帘石化蚀变问题,在系统调研和室内试验基础上探讨了石英-绿帘石化蚀变带的地质特征、矿物学特征及物理力学性质。研究表明,花岗岩体中SN/E∠17°～26°缓倾角错动带常发育由动力变质作用形成的石英-绿帘石相蚀变,错动面常发育擦痕、阶步。蚀变产生了绢云母、绿泥石、绿帘石和方解石等软弱矿物,含量在18%左右,化学分析显示其成分变化不大。物理力学试验显示:蚀变岩石物理水理和强度特性有一定程度的弱化,天然和饱和抗压强度损失率为8.3%和5.9%。蚀变产生的石英和绿帘石对结构面的抗剪强度产生一定影响,现场直剪试验表明结构面抗剪（断）强度明显降低。研究成果具有一定创新性,对石英-绿帘石化蚀变的工程影响和处理提供参考。     

多链烷基铵链长和负载量对有机蒙脱石层间结构的影响:分子动力学模拟

有机蒙脱石是用表面活性剂与天然蒙脱石得到的复合产物,具有较强的表面疏水性,其对各类有机分子具有良好的相容性,在复合材料及环境保护与修复处理等方面具有广泛的应用。深入     

含金黄铁矿的模拟合成实验及热液作用中金富集机制

热液矿床中金主要以包体金和裂隙金两种赋存状态产出,裂隙金构成富矿石。金的两种析出形式,分别为热液演化过程中金的两组成矿化学反应的结果。同时,金的活化和沉淀作用与热液流体中铁的活动有密切关系。为阐明热液富金矿石形成的机理,进行了含金黄铁矿的模拟合成实验。实验是在自紧式冷封高压釜（石英管衬套）中完成的。实验的物理化学条件模拟胶东玲珑等金矿的实测成矿参数ｔ＝４００～２００℃;ｐ＝５０～１０ＭＰａ;ｃ（ＮａＣｌ＋Ｎａ２Ｓ）＝０５～１ｍｏｌ／Ｌ;ｐＨ＝２～６５。装填物料为Ｆｅ２Ｏ３＋６Ｓ＋ＡｕＣｌ３·ＨＣｌ·４Ｈ２Ｏ或金粉。恒温时间为７～１２ｄ。合成黄铁矿具有完好的立方体或五角十二面体晶形。盐酸分步提取法实验证明,在黄铁矿晶体的核心部分含９０×１０－６～６０×１０－６的分散包体金,而黄铁矿边缘部分及以外的残余Ｆｅ２Ｏ３中仍含有大量的反应残余金粒。实验结果证明,在合成反应体系中只有少量的金与黄铁矿同时析出;而更多的金在残余溶液中富集,在自然热液成矿过程中这部分金可形成晚期裂隙金。实验结果与在胶东等地区热液金矿床观察到的事实吻合。     

地下水水质模拟中阻滞系数的实验研究

根据具体地下水污染问题研究的需要，从野外现场采集水样和土样，以Ｃｒ＾６＋为示踪剂，在室内进行渗流模拟试验、水质分析，并用解析法求得Ｃｒ＾６＋的阻滞系数（Ｒｄ）。本文将重点介绍实验原理、实验仪器、实验步骤和实验数据的处理方法。