地下水超采条件下蒙脱石的脱水作用对地面沉降的影响

据统计 ,80 %的地面沉降是由地下水超采引起的。已有的计算模型 ,多数是针对土壤的主要压实作用 ,而涉及因地下水超采造成粘性土结构性调整 ,尤其是导致蒙脱石层间水释出的次要压密效应 ,并用于潜在的地面沉降的分析和研究则较少。大量的测试资料表明 ,第四纪土壤层中蒙脱石 (0 0 1)底面间距的状态有～ 1,～ 1.2 5 ,～ 1.5 5和～ 1.85nm。～ 1nm蒙脱石层间区域几乎完全不含水分子 ,且层间区域的空间大小几乎等于 0 ;～ 1.2 5nm层间区域含水量为～ 10 % (质量分数 ) ;～ 1.5 5为～ 2 0 % (质量分数 ) ;～ 1.85则为～ 2 5 % (质量分数 )。研究…     

高压条件下蒙脱石层间域对氮的保护效应

含铵(NH₄⁺)蒙脱石不仅存在于陆地土壤中,还广泛存在于蚀变洋壳、远洋和陆源沉积物中,是N的主要载体矿物,对地表N向地球深部的传输路径和效率具有重要影响。本文利用微区和粉晶X射线衍射(XRD)、漫反射傅里叶红外光谱(DRIFT)和元素分析等表征技术,研究了不同温度(25～700℃)和压力(常压和2.5GPa)条件下含铵蒙脱石的物相及结构演化,以及N的赋存状态和N含量的变化特征。结果表明,在常压条件下,温度上升会导致蒙脱石层间距从1.20nm(25℃)逐渐减小至0.96nm(700℃)。同时,蒙脱石Al2–OH(914cm^-1)和AlMg–OH(844 cm^-1)振动峰强度在升温过程中逐渐减弱,表明蒙脱石结构羟基逐渐脱失;在500℃时,蒙脱石结构羟基完全脱失,并导致层间完全坍塌。在高压(2.5GPa)条件下,温度上升会造成蒙脱石层间距从1.20 nm(25℃)逐渐减小至1.02 nm(700℃),但蒙脱石结构羟基在700℃时依然存在。在此过程中,蒙脱石膨胀性逐渐降低,表明蒙脱石逐渐向伊利石转变。在常压...     

蒸馏水中蒙脱石晶层间膨胀压力理论研究

蒙脱石颗粒周围的溶液浓度对其膨胀性有较大影响,传统的双电层模型可以对电解质环境下蒙脱石的膨胀特性做出较好的模拟,但并不适于蒸馏水的情况。针对膨润土在蒸馏水或纯水中已有的膨胀特性试验,本文在前人的研究基础上详细推导了蒸馏水中蒙脱石晶层间的膨胀压力模型,并给出一种简便算法。运用此算法可以避免非线性方程的求解,从而可以较方便的将膨胀力和晶层间距联系起来。     

论蒙脱石的脱水作用及其对地面沉降的影响

过去对开采地下水所引起的地面沉降,普遍采用有效应力原理进行解释.由于早期的有效应力观点是以假设土壤颗粒与孔隙水均不可压缩为前提,所以无法描述粘土矿物层间水脱水反应所造成的体积改变.因此对由地下水超采导致粘土发生脱水作用,从而产生地层次要压密并用于地面沉降的研究较少.蒙脱石作为第四纪土壤地层中粘土矿物的主要成分,虽然颗粒细小,但其具有特殊的形态和结构特征、特殊的物理化学性质,在其成岩转变的过程中,记录了地面沉降整个过程的演变信息.蒙脱石在地层压实过程中所发生的脱水作用,造成层间水释出,需纳入到地面沉降量的计算范围之内.本文讨论了用蒙脱石的脱水作用来计算次要地面沉降量的相关问题.     

不同分子质量聚乙二醇在蒙脱石层间的吸附作用

用蒙脱石(Mont)吸附水溶液中不同分子质量的聚乙二醇(PEG)，制备PEG／Mont复合物，采用XRD、FTIR和DTA／TG表征PEG／Mont复合物的结构。结果表明：PEG通过置换部分层间水合离子进入蒙脱石层间通道内；PEG以单层或双层平卧于蒙脱石层间；大分子质量的PEG容易形成双层复合物，但双层复合物的热稳定性较差。     

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.     

蒙脱石层间域的性质及其环境意义

蒙脱石矿物是土壤中比表面积大、分布很广的一种粘土矿物,也是土壤中主要的活性组分之一。蒙脱石层间域是一个特殊的化学反应场所。系统地评述了无机、有机阳离子、农药分子在蒙脱石层间域中的吸附、脱附、氧化还原、催化降解等反应机理,并指出它们的环境化学行为对环境的影响和意义。     

蒙脱石层电荷与有机改性蒙脱石凝胶性能关系研究

利用自然沉降法提取了山东两不同产地膨润土中的钙基蒙脱石矿物M1和M2,利用结构式推算法计算了两提纯蒙脱石的层电荷:M1单位半晶胞的层电荷为0.38,M2单位半晶胞的层电荷为0.59;利用十八烷基三甲基氯化铵对蒙脱石进行有机改性,并对有机蒙脱石凝胶性能和层电荷的相关关系进行研究。研究发现:蒙脱石单位半晶胞的层电荷越低,在水中的分散性越好,越有利于十八烷基三甲基铵阳离子的插层,相应有机改性蒙脱石在二甲苯和乙醇体系中的凝胶性能越好(如M1);蒙脱石单位半晶胞的层电荷越高,在水中的分散性越差,越不利于十八烷基三甲基铵阳离子的插层,相应有机改性蒙脱石产品的凝胶性能较差(如M2)。     

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。     

蒙脱石脱水作用与地面沉降关系的研究展望

粘土矿物在地面沉降中的作用、粘土矿物的脱水作用对地面沉降的影响等日益成为评价和防治地质、工程、水文、环境等问题的关键,也一直是相关领域的研究难题而逐渐引起高度重视。本文回顾了蒙脱石层间水性质、层间水化膨胀和脱水收缩的影响因素,提出蒙脱石层间的固溶体特征,在总结蒙脱石脱水作用与地面沉降关系研究成果的基础上,提出了用蒙脱石脱水作用研究地面沉降的思路。最后讨论了用蒙脱石的脱水作用研究地面滞后沉降及沉降趋势预测的可能性。     

干、湿态单/双链表面活性剂柱撑蒙脱石层间微结构及分子环境比较

以含不同烷基碳链长度(8、12或16个碳原子)的单/双链阳离子表面活性剂对内蒙蒙脱石样品进行了柱撑改性。用XRD和FTIR方法研究了柱撑改性后干、湿样品的层间微结构和分子环境。单链柱撑样品中,烷基链长度增加,柱撑高度也增大。湿样的柱撑高度大多高于干样品,衍射图峰形更为规整,柱撑结构更为均一;双链柱撑样品也是柱撑高度与烷基链长度正相关,但其湿样品的底面间距反而小于干样品。同时,亚甲基伸缩振动的变化趋势与层间距的变化趋势基本一致,即当烷基链长度或数目增加时,有机蒙脱石层间有机相分子的环境更接近于似固态。     

羟基铁铝柱撑蒙脱石Keggin结构的稳定性

本文利用Ｋｅｇｇｉｎ结构可以发生类质同象置的性质,制备了含过渡金属离子Ｆｅ的羟基铁铝撑蒙脱石。     

裂隙充填蒙脱石对巷道稳定性的影响

在深入调查大冶铁矿尖林山矿体上盘闪长岩蒙脱石化蚀变带地压显现特点的基础上，探索了该岩体失稳的原因，提出了提高巷道蒙脱石化围岩稳定性的措施。     

埋藏成岩作用的温压条件下，白云岩溶解过程的实验模拟研究

埋藏成岩作用的温度与压力条件（７５℃～１３０℃，２０ＭＰａ～３０ＭＰａ）下，乙酸对白云岩的溶蚀实验证明，随着温度与压力的升高，白云岩的溶解速率迅速增大。Ｃａ、Ｍｇ释放合量由７５℃、２０ＭＰａ条件下的３２.９８ｍｇ/Ｌ增至１３０℃、３０ＭＰａ条件下的３３７.９ｍｇ/Ｌ，增加了一个数量级。在各种温压条件中，１００℃、２５ＭＰａ溶蚀效果最好。实验结果说明，深埋藏条件下，白云岩溶解形成的次生孔隙将比其在浅部的表生环境中更为发育，因而２０００ｍ以下的深埋藏成岩环境中，白云岩储层比浅部地层更为发育。     

根据蒙脱石的层间水化状态探讨南京仙林盆地的地面沉降及其趋势

引用B rown等和F itts等提出的蒙脱石层间水化状态修正的土壤孔隙率的计算方程,以此建立蒙脱石层间脱水作用所产生的次要地面沉降量的数学表达式,对位于山间沟谷型沉积盆地的南京仙林新市区可能产生的地面沉降量进行了模拟计算。结果表明:该地区由蒙脱石层间水部分释出而产生的次要沉降量为6.85 cm,估计该地区过去曾发生34~46 cm的地面沉降;如果蒙脱石残余层间水全部释出,那么该地区可能还存在96.47 cm的地面沉降。虽然96.47 cm的地面沉降在真实的外界环境下不可能实现,但对下一步地面沉降灾害的防治具有一定的警示作用。蒙脱石层间脱水作用及其对地面沉降影响的研究,对地面沉降趋势的预测具有启示作用。     

Heavy Metal Removal from Water by Adsorption Using Pillared Montmorillonite

Removal of Cu^2＋, Cr^3＋ and Cd^2＋ from aqueous solutions by adsorption on montmorillonite modified by sodium dodecylsulfate （SDS） and hydroxy-alumino-silicate （HAS） was investigated. Experiments were carried out as a function of solution pH, solute concentration, and time. The Langmuir model was adopted to describe the single-solute adsorption isotherm, in which the Langmuir parameters were directly taken from those obtained in single-solute systems. The kinetics of metal ions adsorption was examined and the pseudo-first-order rate constant was finally evaluated.     

还原态蒙脱石有氧条件产生羟自由基降解有机污染物

近期见有含二价铁矿物可活化分子氧产生羟自由基而氧化污染物的报道。本文选用土壤/沉积物中的常见组分蒙脱石(含铁约2%),研究了还原态蒙脱石在不同条件下活化分子氧降解苯酚的效果。结果表明,20g/L还原态蒙脱石(还原程度为30%)在pH=6和有氧条件下,可通过产生羟自由基使11μM苯酚的降解率在6h内持续增加至59.1%。苯酚降解率对应的最佳pH为5,当pH>6时降解率则随着p H的升高而急剧降低;苯酚降解效果还随还原态蒙脱石剂量(0~40g/L)增加而提高;苯酚初始浓度为11μM降解率最高,增加或者降低初始浓度均使降解率降低。还原态蒙脱石铁含量低,活化分子氧时其八面体边缘配位和结构内部二价铁共同起作用,而受八面体层Al、Mg等惰性组分阻碍,其结构二价铁难以向边缘位置传递电子,这与前期报道的还原态绿脱石(含铁约20%)不同。     

井喷失控条件下盐岩储库稳定性分析

井喷压力失控是盐岩储气库运营的极端情况。根据一维绝热管流理论解析得到井喷情形下储库卸压规律。在此基础上结合金坛盐矿工程地质条件,模拟对比分析了不同初始内压失控工况下盐岩储库应力状态、变形收敛特征和损伤破坏规律。结果表明,溶腔硬夹层总是先于盐岩体而屈服形成明显的屈服带,失控卸压阶段塑性区逐渐扩展布满整个腔体并向径向延伸6～8 m;运营压力范围内初始内压越低,储库卸压收敛越大,7 MPa下储库体积损失达5.02%;卸压阶段溶腔内壁围岩应变速率跃升至10-2 s-1数量级,属于准静态范畴。研究认为,井喷失控状态下失控初始内压是维持储库腔体稳定性的关键因素,在极端灾害环境中应确保盐岩储库处于较高的运营压力之下     

改性蒙脱石吸附Pb^2＋、Hg^2＋的实验研究

对蒙脱石进行化学改性后生成的硫代蒙脱石热稳定性好，并且对金属离子Pb^2 、Hg^2 有很好的吸附性能，是一种处理污水中有害金属离子有效的矿物材料。     

聚合物/蒙脱石纳米复合材料制备机理及研究进展

聚合物／蒙脱石纳米复合材料是当前材料科学的研究热点之一。本文在简述了蒙脱石的结构特征和表面有机修饰的基础上，讨论了聚合物／蒙脱石纳米复合材料的形成机理，即改性后蒙脱石内表面性由亲水性转变为亲油性，其片层被聚合物单体插层或撑开，并均匀分散在聚合物基体中，使复合材料的界面结合增强。该复合材料的结构通常采用XRD，TEM结合DSC，TGA，FT-IR，NMR及STM，AFM等方法来表征。最后重点介绍了该类材料的研究现状及技术发展趋势。