腐植酸改性强化磁铁矿吸附水体中铅镉的实验研究

磁铁矿是一种绿色廉价的矿物材料,对水体中重金属离子具有良好的吸附性,但吸附容量低,选择性差,易团聚,通过改性可以克服该缺点并提高其吸附性能。本文以腐植酸为改性剂,采用常温水相反应制备了腐植酸改性磁铁矿吸附材料。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)表征研究其表面形貌和微观结构。采用静态平衡实验考察了pH、吸附时间等因素对铅、镉吸附性能的影响,探讨了吸附动力学规律,拟合了吸附等温线。结果表明:腐植酸上的羧基、羟基被成功地接枝到了磁铁矿表面。在室温下,溶液初始pH对Pb~(2+)的吸附率几乎无影响,对Cd~(2+)的影响较大,当pH=7时,Pb~(2+)和Cd~(2+)吸附率均达到了95%。对初始质量浓度为10mg/L的Pb~(2+)、Cd~(2+)最佳吸附平衡时间为360min,吸附过程符合准二级动力学方程。吸附等温线实验得到的竞争吸附顺序为Pb~(2+)Cd~(2+),由Langmuir等温吸附模型得到Pb~(2+)、Cd~(2+)饱和吸附容量分别为39.27mg/g、28.95mg/g,显著大于磁铁矿的饱和吸附容量,表明磁铁矿经腐植酸改性后增强了对水中铅镉的吸附能力。     

X射线荧光光谱-X射线衍射-红外光谱联用技术鉴别锰矿与锰冶炼渣

鉴别锰矿与锰冶炼渣对于锰矿进口贸易和环境保护具有重要意义,由于锰冶炼渣与一些锰矿具有相似的元素组成,都含有锰和硅铝镁钙等杂质元素,仅从元素含量的高低无法准确将其鉴别。本文按国别收集我国主要进口锰矿及不同工艺的主要锰冶炼渣作为研究样品,应用X射线荧光光谱、X射线衍射及傅里叶变换红外光谱技术相结合,建立了锰矿与锰冶炼渣的鉴别方法。在元素组成上,锰冶炼渣的硅含量较高,水淬渣和空气冷却渣的钙含量较高。在物相上,锰矿的特征物相包括软锰矿、氧化锰、方锰矿、菱锰矿等;而锰冶炼渣因为经过冶炼的过程存在硅酸铁、锰橄榄石等特征峰,从而对样品属性进行鉴别。红外光谱显示,锰矿在600~400 cm~(-1)范围内有两个强吸收带,并单独或者同时在1420 cm~(-1)处有特征吸收峰;而锰冶炼渣在960 cm~(-1)左右有宽强吸收峰。本法建立了锰矿的物相谱图库及锰冶炼渣的物相特征,并充分利用红外光谱技术作了有力佐证,确定了锰矿及其冶炼渣的主要区别点。     

应用XRF-SEM-XRD-FTIR等分析测试技术研究丽水蓝色类欧泊(蛋白石)的矿物学与光学特征

直至目前,我国相关欧泊的矿藏及其相应的矿物学特征鲜见报道,近期在浙江丽水缙云地区发现的蓝色类欧泊石引起了宝玉石科研工作者的广泛关注,但此矿物的相关研究至今尚未见论述。本文应用X射线荧光光谱(XRF)、场发射扫描电镜(FE-SEM)结合X射线粉晶衍射(XRD)与傅里叶变换红外光谱(FTIR)等多种综合检测技术首次对该类蓝色原矿的矿物学及光学变彩性质进行研究。结果表明:XRF分析显示蓝色原矿的主体化学组成为SiO₂(质量含量95%),仅含极少量的Fe₂O₃与Al₂O₃等杂质。同时,蓝色原矿及其相应的热处理后样品局部区域具有明显的变彩特征,主体的化学组成与其光学特征与天然欧泊的组成及变彩效应类同。XRD分析显示原矿粉体的无机相的晶型为方石英相,衍射峰形锐化,该晶体的结构特征明显相异于天然欧泊即微晶类的蛋白石(Opal-CT)、Opal-C与非晶蛋白石类(Opal-A)。此外,样品的红外光谱与天然欧泊间存在一定的频率位移。鉴于此,初步将该类原矿归属为类欧泊,因蓝色原矿所在地丽水缙云地区属于中生代陆相火山岩的地质,因此进一步将该原矿命名为一类火山岩类的类欧泊石,而有关此类欧泊是否可以归属为广义上的欧泊有待再作商榷。同时基于对蓝色原矿有无变彩效应区域的FE-SEM测试结论,本文初步推测该类矿物的光学变彩特征与原矿表面的“叠瓦状”结构形貌有关。     

巯基改性凹凸棒石黏土对土壤有效态镉及油菜吸收镉的影响

重金属不可降解,长期存在于土壤环境会严重影响作物安全。添加巯基改性凹凸棒石黏土(ATP-SH)到不同Cd污染程度土壤中,进行盆栽油菜实验,以石墨炉原子吸收光谱法测定了土壤有效态Cd和油菜不同部位Cd的含量;采用SPSS讨论了ATP-SH添加量、土壤有效态Cd、油菜不同部位Cd的相关性;计算了油菜对Cd的富集系数及转运系数,探究了ATP-SH对土壤Cd的钝化效果及对油菜富集和转运Cd的影响。实验结果显示,添加ATP-SH后,土壤有效态Cd、油菜各部位Cd含量显著降低,土壤有效态Cd降低率为40.65%~74.27%,油菜根、茎、枝、菜籽中Cd降低率分别为29.36%~79.46%、41.44%~88.45%、43.19%~95.89%和38.02%~95.81%;ATP-SH添加量与土壤有效态Cd、油菜各部位Cd含量均呈显著或极显著负相关,土壤有效态Cd与油菜各部位Cd含量均呈显著或极显著正相关,油菜各部位之间的Cd含量存在明显正相关关系;对照组油菜根、茎、枝、菜籽对Cd的富集系数分别是实验组的1.42~4.87倍、1.71~8.66倍、1.92~24.43倍、1.61~23.76倍,油菜各部位Cd的转运系数的大小是茎＞枝＞菜籽,且茎远大于枝和菜籽,是枝和菜籽转运系数的3.5~25倍。综上,ATP-SH能降低土壤Cd的生物有效性,阻隔土壤Cd向油菜迁移。     

应用FTIR-XRD-XRF分析测试技术研究新型仿制绿松石的矿物学特征

近年来绿松石及其仿制品的鉴定工作较多局限于应用傅里叶变换红外光谱对仿制品进行简单的筛选,前人报道的仿制绿松石的矿物组成主要为单一的矿物相(如异极矿、三水铝石、磷铝石、羟硅硼钙石、菱镁矿等)。本文应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线粉晶衍射(XRD)与X射线荧光光谱(XRF)对当前珠宝市场上几种新型仿制绿松石进行了初步分类,并对不同类别的仿制绿松石的具体矿物组成、物相及晶型特征作了对比研究。结果表明,这些新型仿制绿松石可分为三大类:一类主要由硅酸盐(斜硅钙石)与碳酸盐(方解石)两种矿物组成;另一类为白云石与方解石两种碳酸盐矿物的混合相;第三类以硅酸盐类为主要矿物,并含有钡长石、辉石与石英。显然,新型仿制绿松石的矿物组成明显相异于传统仿制品,可见仿制绿松石的矿物组成日趋多样性、复杂化,该现状必然对新型仿制样品的物相鉴定提出了更高的要求。     

滇中富碱斑岩风化剖面中重金属元素地球化学特征和环境风险评价

中国西南地区发育大规模富碱斑岩带,通常具有重金属高背景值的特征,岩石风化是重金属的重要来源,土壤重金属污染是全球性关注的热点问题。在云南水热条件充足、成土作用强烈的条件下,为了查清富碱斑岩成土过程中重金属元素地球化学行为特征以及可能带来的一系列生态环境问题。本文选择滇中姚安富碱斑岩岩石风化剖面为研究对象,采用电感耦合等离子体质谱/发射光谱法（ICP-MS/OES）、原子荧光光谱法（AFS）、X射线荧光光谱法（XRF）、容量法等方法测定岩石和土壤样品中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn、Al2O3、TFe2O3、CaO、Na2O、K2O、MgO、SiO2、有机碳等主微量元素含量和pH值,利用多元统计学方法和质量迁移系数研究风化剖面中重金属元素分布特征、迁移富集规律及影响因素,探讨富碱斑岩风化成土过程中重金属地球化学特征,揭示重金属元素迁移富集机制及可能带来的生态环境问题。结果表明：①富碱斑岩各风化层元素分布特征继承了基岩的特征,在风化成土过程中,As、Cr、Cu、Hg和Cd、Pb、Zn具有相似的地球化学行为,相对于Ti,重金属迁移能力强弱顺序为：Cd＞Zn＞Pb＞Hg＞Cu＞As＞Ni＞Cr;②Cu、Cr、Ni、Hg受其自身化学性质和脱硅富铝铁作用的影响,随风化最终富集于黏土矿物与Al、Fe氧化物/氢氧化物中,As与Fe、Al结合成难溶性的化合物而显著富集,土壤层迁移系数均值为7.64,Cd、Pb、Zn在酸性和强淋溶条件下显著地淋失迁移,土壤层迁移系数均值分别为−0.67、−0.45、−0.59。与大部分铅锌矿区相似,As受富铝铁作用影响原地次生富集,Cd、Pb、Zn受自身活泼的化学性质和pH影响大量淋失;③研究区土壤生态环境可能存在As、Pb污染的风险,Pb的大量淋失可能随地表径流迁入蜻岭河,应加强对富碱斑岩上覆土壤中As、Pb和流经富碱斑岩区河流中Pb、Zn的监测。     

膨润土及其酸化土、碱处理酸化土的X射线衍射特征及扫描电镜下的表面特征分析

黑山膨润土及其酸化土、碱处理酸化土的X射线衍射数据及放大4500倍和33000倍的扫描电镜照片展示了不同浓度硫酸与膨润土作用后膨润土结构的变化及微观形貌的变化。分析表明：膨润土的主要矿物组分是蒙脱石，还有少量方英石和长石，膨润土经酸化改性后，随着硫酸浓度的增加，蒙脱石含量减少，结晶程度变差，颗粒表面粗糙程度增加。这为研究膨润土的酸化改性机理提供了重要的科学依据。     

内蒙古油砂固体颗粒的矿物组成和亲疏水性特征

油砂是一种重要的非常规油气资源,由沥青、固体颗粒(包括粗颗粒和细颗粒)和水组成,其开发利用的关键在于提高其中沥青的提取效率.溶剂提取技术因其沥青提取效率高、环境友好等优点被认为有望取代现有水基提取技术.在溶剂提取过程中,主要存在沥青中固体颗粒残留率高和尾矿中有机溶剂回收效率低的问题,这与固体颗粒的组成结构和表面性质密切...     

甘肃白银东大沟地区土壤镉地球化学特征及生态风险评价

甘肃白银是中国重要的有色金属基地,历史上不科学不合理的矿产资源开发和农业生产活动,造成白银市及其周边部分地区重金属严重超标。重金属生物有效性控制因素和生态风险预测,一直是元素生物地球化学行为研究非常关注的问题。本文调查研究了白银东大沟灌区及其周边根系土与玉米籽实污染情况,分析东大沟灌区农业集中区土壤2007年与2018年关键指标变化情况,并综合评价玉米种植区生态风险。研究区土壤中局部地段Cd含量超标,平均值17.48 mg/kg,最高值达到51.1 mg/kg,不同形态Cd含量相对大小依次为碳酸盐态>离子交换态>铁锰氧化态>腐殖酸态>强有机态>残渣态?水溶态,高pH值碱性土壤和低镉积累的耐镉型玉米品种等因素限制了土壤中Cd的生物有效性,玉米籽实超标率仅为8.8%。东大沟灌区玉米地集中种植区内存在一定的Cd污染,但已得到有效控制,制约Cd生物有效性的pH值、Corg和CaO含量一半以上点位呈现升高趋势,可确保现在和未来一段时间内仍将继续保持低风险。为更好地做好东大沟灌区内Cd含量超标区管控,建议继续选择低镉积累的耐镉型玉米品种种植,同时成熟期收获籽粒作为动物...     

巯基改性蒙脱石对中国北方中碱性农田土壤镉钝化效果研究

农田土壤重金属污染是影响中国农产品环境质量安全的主要因素。钝化材料是修复农田重金属污染土壤的关键材料,研究开发出高效土壤重金属钝化材料,对于修复重金属污染农田和保障农产品食用安全非常重要。本文以蒙脱石为原材料,将巯基基团负载在其表面或层间制备巯基改性蒙脱石,借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)等技术表征巯基改性蒙脱石的特性,并开展室内土培试验,采用二乙三胺五乙酸浸提-火焰原子吸收分光光度法分析土壤镉的有效态,通过Tessier修正顺序七步提取法分析土壤镉的赋存形态。结果表明：蒙脱石经巯基改性后不仅新增了C−H、S−H共价键,而且增强了−OH和C=O化学键的活性,能与Cd2+发生巯基及羟基配位吸附。供试土壤添加巯基改性蒙脱石后,由于巯基配位吸附作用使土壤离子交换态镉转化为铁锰氧化物结合态,而增强的羟基配位吸附作用使其转化为碳酸盐结合态,结果使土壤中镉的赋存形态发生显著改变,离子交换态大幅减少,作物根系可吸收的土壤有效镉显著降低。添加1%、3%、5%巯基改性蒙脱石后,土壤有效镉分别降低21.92%、69.11%、82.90%;而作为对照组添加1%、3%、5%蒙脱石仅分别降低3.37%、1.80%、6.71%。蒙脱石经巯基改性后对土壤镉的钝化效果得到显著提升,土壤有效镉的降低幅度有随巯基改性蒙脱石添加量增加而提高的趋势。巯基改性蒙脱石对中国北方中碱性农田土壤镉的钝化效果显著,具有一定的参考应用价值。     

一种罕见的红宝石与蓝晶石共生玉石

利用傅立叶变换红外光谱、X射线粉晶衍射等分析测试方法,对市场上新近面市的一种以红、蓝两色为主的玉镯进行了初步研究。结果表明,该玉石的主要矿物成分为红宝石和蓝晶石,其次为绿泥石和伊利石,属红宝石蓝晶石质玉或蓝晶石红宝石质玉,推断该玉石的形成与气成热液作用有关。     

具磷灰石假象绿松石的岩石矿物学及谱学特征

采用x射线粉晶衍射（XRD）、博里叶变换红外光谱（FTI码以及拉曼光谱等方法对安徽马鞍山具磷灰石假象的绿松石进行了研究。结果表明：其主要矿物组成为绿松石,保留了磷灰石六边形的形态特征。XRD~U试的特征谱线d值为36745～36748（111）、29008～29025（123）、34247～34293（2101、32709～32781（113）、61626～61781（011）3020130～20162（301）,与绿松石的标准衍射谱线基本致。红外光谱测试分析表明：3510～3465cm。间的谱带归属绿松石0（OH）的伸缩振动,3300～3070cm’间的谱带归属为绿松Nu（M-H。O）伸缩振动,1210-1012cm’间的谱带归属为绿松石U3口O。）ira缩振动,在838cm。附近的吸收谱带归属为绿松石6（OH）弯曲振动,655-480cm。间的谱带归属为绿松石u4（P04）弯曲振动。拉曼光谱测试分析表明：3466cm’附近的尖锐拉曼谱峰归属于绿松石（OH）基团的伸缩振动所致,宽缓的拉曼谱峰3281cm’~03078cm’归属于绿松石中水合络离子的伸缩振动,798cm’谱峰则是由于OH的弯曲振动所致。     

津巴布韦金刚石中石墨包裹体及金刚石异常双折射特征分析

津巴布韦马朗(Marange)金刚石矿以产出混合习性(八面体与近立方体)金刚石为特征,其石墨包裹体仅存在于近立方体区.石墨包裹体的形态、分布及金刚石的异常双折射与应变特征,能反映其从开始结晶到被搬运至地表过程中经历的地质作用.因此,对津巴布韦混合习性金刚石及石墨包裹体的研究不仅能提供与其他产地金刚石有对比意义的数据,且...     

名义上无水矿物中水的定量方法及其优缺点:FTIR方法及其存在问题

构成地幔的主要物相多是名义上无水矿物(NAMs),如橄榄石、辉石等,其晶体结构中能赋存一定量的水.水能显著地影响矿物、岩石体系的物理、化学性质乃至地球深部的许多重要地质过程.为精确获取NAMs的水含量,科学家不断开发和改进水的定量分析方法,其中傅里叶变换红外光谱法(FTIR)是测定NAMs中水含量的最主要手段,但不同研...     

白杨河超大型铍(铀)矿床中蓝柱石(BeAlSiO4(OH))的矿物特征与地质意义

蓝柱石作为一种较为罕见的含铍矿物,通常产在过铝-准铝性的岩浆-热液演化系统中,或发育于富铝质岩石的低级变质过程中。本文通过偏光显微镜、电子探针、X射线粉晶衍射、激光拉曼光谱和红外光谱等多种手段方法,在白杨河超大型铍(铀)矿床首次发现了除羟硅铍石以外的另一种含铍矿物-蓝柱石。系统的矿物学研究表明蓝柱石应由花岗斑岩岩浆分异的岩浆热液直接沉淀而成,且形成于富F环境中。结合前人关于矿床地质特征、成矿年代学和地球化学等方面的研究,认为白杨河矿床中的铍矿化应是花岗斑岩深部岩浆房分异的岩浆热液,在不断演化过程中形成的,而与后期流体(包括幔源流体和大气降水)的淋滤作用无关或关系很小。     

应用能谱-扫描电镜和X射线衍射技术研究原煤伴生矿物中稀土和放射性元素赋存形式

研究原煤中稀土及放射性元素的赋存形式,对原煤是集中还是分散利用、燃煤过程中粉煤灰的排放截留、从原煤或粉煤灰中提取稀土及放射性元素等方面都具有指导意义。由前人研究可知不同矿区原煤中稀土及放射性元素的赋存形式有差异。本文研究了山西省霍西煤田两个矿区175个煤样中稀土及放射性元素的赋存形式,应用背散射电子图像(BSEI)定位分析区域,应用BSEI、能谱-扫描电镜法(EDX-SEM)中的面分析(EDS-mapping)和粉晶X射线衍射法确定了主要伴生矿物,应用BSEI和EDX-SEM中的点分析(EDS-point)确定了微量伴生矿物。在煤样中发现了铈镧钕钇镝钪六种稀土元素及一种放射性元素钍,其中铈、镧和钕主要以磷酸盐形式伴生于高岭石类矿物中,部分伴生在含氧化铝或氧化硅较多的矿物中,少量存在于碳中;钇、镝以磷酸盐或氧化物形式独立存在于碳中;在部分锆石、独居石中分别发现了钪和钍。研究表明,该矿区煤样中稀土元素主要以细粒自生矿物的形式伴生在其他矿物中,少数以独立矿物的形式存在于碳中,放射性元素钍伴生在独居石中。     

Microstructure Investigation in Unsaturated Soils: A Review with Special Attention to Contribution of Mercury Intrusion Porosimetry and Environmental Scanning Electron Microscopy

With the advent of modern microstructural testing techniques and microstructure based constitutive models the microstructural characterisation of soils is gaining prominence. This paper reviews the history of microstructure investigation in unsaturated soils and discusses the engineering significance of this research to date. After a brief overview of the main microstructural techniques, the paper focuses on the evaluation of the current state of use and the development of two widely used techniques to study the microstructure of partially saturated soils, namely mercury intrusion porosimetry and the environmental scanning electron microscopy. The details of these techniques, their advantages and limitations, are first covered, followed by the presentation of selected test results. These results highlight the use of these techniques for understanding different hydro-mechanical behavioural features observed at macroscopic scale. Specifically, the paper shows the use of these techniques to explore the fundamental properties of water retention characteristics, water permeability, and micro and macrostructural interactions along different hydro-mechanical paths.