蛭石精矿的有机改性试验

采用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)对蛭石精矿进行了有机改性,利用X射线衍射法(XRD)、红外光谱(IR)、差示扫描量热法(DSC)和热失重分析(TG)对蛭石精矿和有机改性蛭石进行了表征。实验结果表明,当反应液中蛭石与水的质量比为1∶10、反应温度在60~70℃时,HDTMAB的阳离子HDTMA进入绝大部分蛭石晶粒的晶层,将蛭石的晶层间距撑大,蛭石的(001)晶面间距d001从1.45986 nm增大到3.70134 nm。HDTMA进入了单晶颗粒之间,将蛭石颗粒分散成单晶颗粒。     

蛭石矿物柱撑改性及其吸附污染物研究进展

蛭石矿物是我国的优势非金属矿种。本文从蛭石矿物的柱撑改性和对环境污染物的吸附性入手,系统综述了蛭石矿物的柱撑方法及改进方法;有机柱化剂在蛭石矿物层间域中的排布;蛭石矿物的柱撑机理以及蛭石矿物对重金属离子和毒害性有机污染物吸附特性。为拓展蛭石矿物的应用提供了较详尽的资料。     

层间水含量对蛭石有机改性影响的研究

本文以溴代十六烷基吡啶、磷酸三丁酯对膨胀蛭石和未膨胀蛭石进行了改性处理，并用IR、XRD方法研究了蛭石在不同层间水含量情况下，这两种有机分子分别进入蛭石层间的难易情况，结果表明：（1）层间水含量能够对有机分子进入蛭石层间产生影响，但对具有较强离子交换能力的有机分子进入层间的影响不大；（2）磷酸三丁酯分子易于与含层间水少的膨胀蛭石结合，说明层间水对磷酸三丁酯分子的作用遵循异极性排斥的原则。     

有机蛭石的制备及其层间插层剂排布模式研究

对新疆尉犁蛭石进行钠化改型后用系列烷基季铵盐进行了有机插层处理,利用XRD对样品进行表征.结合季铵盐阳离子的理论几何尺寸,研究了季铵盐阳离子在蛭石晶层的结构和排布方式.结果表明,不同链长烷基季铵盐阳离子在蛭石晶层排列方式的演化途径不同,季铵盐用量和季铵盐阳离子的性质能影响季铵盐阳离子在蛭石晶层的排布方式.当季铵盐用量较低时,季铵盐阳离子在蛭石晶层形成平卧排列,当季铵盐用量较高时,季铵盐阳离子在蛭石晶层形成倾斜排列,且直链烷基越长,季铵盐阳离子在蛭石晶层间越易形成倾斜排列.     

HDTMA+柱撑蒙脱石的13C MAS NMR谱研究

目的 采用^13C魔角旋转核磁共振技术(MAS NMR)，对HDTMA柱撑蒙脱石层间域内由于堆垛密度差异所致的具不同排列方式的有机离子的构形进行了研究。结果表明，长链烷基在层间并不是完全刚性的(All-trans)状态，同时由不同构形离子组成的有机相之间的比例也不是不变的，而是随着有机离子在层间域内堆垛密度的增大，柱撑离子存在着一个从类似固体状态(Solid-like)到类似液体状态(Liquid-like)再到类似固体状态变化的宽范围的分子环境。其中平卧双层排列模式中有机分子所表现出的类似液体的性质最为明显，只有在较高堆垛密度的倾斜双层排列模式下层间离子才表现出较明显的类似固体状态。     

金云母—蛭石间层矿物分晶层晶体化学式的计算及意义

金云母－蛭石间层矿物由金云母晶层与蛭石晶层交叠排列而成，采用一般计算方法得出的晶体化学式不能充分揭示结构中金云母晶层与蛭石晶层各自的晶体化学特征。本文以化学成分分析与阳离子容量为基础，假定可交换性阳离子均为蛭石晶层层间阳离子，非交换性阳离子为金云母晶层层间阳离子，金云母晶层与蛭石晶层具有相同的八面体层等，计算出了结构中两种晶层的分晶层晶体化学式，确定了结构中两种晶层的比例和蛭石晶层的电荷数。并在此基础上讨论了新疆尉犁蛭石矿金云母－蛭石间层矿物的晶体化学特征。结果表明该方法设计合理，符合晶体化学原理，所计算的数据可靠。利用该方法计算出的两种晶层的比例为金云母－蛭石1：1规则间层矿物的确定提供了必要的依据。也为其它类似间层矿物的研究提供了一种计算分晶层晶体化学式的可行方法。     

不同层间堆垛密度的HDTMA^＋柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附实验研究

本文以阳离子表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵,HDTMAB)为柱撑剂,在不同浓度条件下(0.5～2.5CEC)制备了层间季铵盐离子呈单层平卧、双层平卧和倾斜双层排列的HDTMA 柱撑蒙脱石,并研究了具有不同层间结构的HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附能力以及溶液pH值、温度、对硝基苯酚初始浓度等因素对HDTMA 柱撑蒙脱石吸附性能的影响。实验结果表明,HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附能力随着介质溶液pH值的升高而升高,这主要受对硝基苯酚在不同pH条件下的离子化程度影响;HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附能力随着介质溶液温度的升高而降低,说明吸附反应是一个放热过程。同时,从单层平卧→双层平卧→倾斜双层,HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附能力明显提高。钠基蒙脱石和低堆垛密度(单层平卧、双层平卧)的HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附等温线呈S型,而高堆垛密度(倾斜双层)的HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附等温线呈Linear型,表明前者以表面吸附为主,后者以分配作用为主。     

金云母-蛭石间层矿物的酸浸取物与酸蚀机理研究

对采自新疆尉犁蛭石矿的金云母蛭石间层矿物样品进行了酸处理实验研究。在样品化学成分和XRD分析的基础上,研究了样品酸处理后酸浸取物的化学组成、含量及结构变化特征;分析讨论了金云母蛭石间层矿物在酸处理过程中不同阳离子浸出率的变化规律和酸蚀机理。结果表明,层间可交换性阳离子的氧化物CaO和Na2O的酸浸取率最高,层间不可交换性阳离子的氧化物K2O次之,八面体中阳离子的氧化物MgO、Fe2O3和Al2O3具有较高的酸浸取率,而四面体阳离子的氧化物Si O2的酸浸取率最低;金云母蛭石间层矿物中蛭石晶层含量高的样品酸浸取率高,金云母蛭石间层矿物的耐酸蚀性能不如金云母。     

有机插层蛭石对有机污染物苯酚和氯苯的吸附特性研究

分别应用溴化十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)和溴化十六烷基吡啶(HDPY)改性插层级石对苯酚和氮苯两种非离于型环境污染物进行吸附性能研究。结果表明，蛭石原矿对苯酚和氮苯的吸附能力很小，经表面活性剂处理后其吸附能力大大增强。有机插层级石对苯酚的吸附具有表面吸附特征，其吸附等沮线为Freundish型；而对氮苯的吸附实际上是氮苯在水相与有机级石中有机相之间的一种分配过程，其吸附等沮线为直线型。苯酚和氮苯的竞争吸附并末减弱有机蛭石对氯苯的吸附能力，反而由于它们同时存在产生协同效应，使有机插层蛭石对氯苯总的吸附能力有所提高。     

有机酸盐影响下土壤中1.4 nm过渡矿物的转化特点

以我国中南地区黄棕壤和黄褐土的胶膜所对应的基质土壤为研究对象，用不同浓度的柠檬酸钠和乙酸钠溶液对土壤进行不同时间的培养试验，探讨1．4越过渡矿物．蛭石之间的转化特点。结果表明：基质土样中的部分1．4越过渡矿物已逐渐向蛭石转化；与其它处理相比，用O．5mol／L的柠檬酸钠和盐溶液培养基质土壤7个月后，其1．4啦过渡矿物向蛭石转化最为明显；培养前后用DCB脱铁与不脱铁的处理对样品中矿物转化的影响不显著。土壤经有机酸盐溶液培养后，其部分1．4越过渡矿物的层间羟基铝被柠檬酸钠或乙酸钠络合出层间，随后钾、钙、镁等的水合阳离子进入，使之转化为蛭石；有机酸盐的种类、浓度和培养时间的长短，对转化的进程起着重要的作用。     

蛭石的有机改性研究进展

本文综述了国内近十年关于粘土矿物和蛭石表面性质及表面改性的资料,分析了粘土矿物和蛭石表面改性的原理、方法和影响因素,研究了烷基季铵盐阳离子在粘土矿物和蛭石层间的排布模式,总结了有机粘土和有机蛭石吸附有机物的吸附理论和机理,为有机粘土和有机蛭石在废水处理和聚合物填充增强改性中的应用提供理论依据。     

Polarized XANES and EXAFS spectroscopic investigation into copper(II) complexes on vermiculite

Interaction of heavy metals with clay minerals can dominate solid-solution reactions in soil, controlling the fate of the metals in the environment. In this study we used powdered and polarized extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectroscopy and X-ray absorption near edge spectroscopy (XANES) to investigate Cu sorbed on Llano vermiculite and compare the results to reported Cu sorption mechanism on Wyoming (WY) smectite and reduced South African (SA) vermiculite. Analysis of the Cu K-edge spectra revealed that Cu sorbed on Llano vermiculite at high ionic strength (I) has the greatest degree of covalent bond character, followed by Cu sorbed on montmorillonite at high I, and Cu sorbed on reduced SA vermiculite at high I. Cu sorbed on clay minerals at low I has the least covalent character. EXAFS data from Cu sorbed Ca- and K-equilibrated Llano vermiculites showed the presence of a second-shell Al, Si, or Mg backscatterer at 3.02 Å. This distance is consistent with Cu sorbing via a corner-sharing monodentate or bidentate bond. Polarized XANES and EXAFS results revealed that the angle between the Cu atom and the mineral sorption sites is 68° with respect to the [001] direction. From the bond angle and the persistence of the second-shell backscatterer when the interlayer is collapsed (K-equilibration), we conclude that Cu adsorption on the Llano vermiculite is not occurring in the interlayer but rather Cu is adsorbing onto the edges of the vermiculite. Results from this research provide evidence that Cu forms inner-sphere and outer-sphere complexes on clay minerals, and does not form the vast multinuclear surface precipitates that have been observed for Co, Zn, and Ni.     

氯化铵-乙醇法测定蛭石的阳离子交换容量

采用氯化铵-乙醇法测定了蛭石精矿的阳离子交换容量。实验结果表明:氯化铵-乙醇法测定蛭石精矿的阳离子交换容量时,必须使蛭石充分润湿分散,以利于NH₄⁺与蛭石层间阳离子的充分交换。甲醛法滴定NH₄⁺含量时,必须消除甲酸的影响,并且不加热待滴定液可以获得较准确的测试结果。实验测得蛭石精矿的阳离子交换容量为60.8824×10^-3mol/100 g。     

层间阳离子对水黑云母层间水赋存状态的影响

水黑云是云母－蛭石的１：１规则间层矿物。本文通过阳郭了交换方法得到多种单离子型（Ｎａ＾＋、Ｋ＾＋、Ｃａ＾２＋、Ｍｇ＾２＋、Ｂａ＾２＋、Ｃｕ＾２＋、Ｚｎ＾２＋、Ｃｏ＾２＋和Ａｌ＾３＋）水黑云母。利用Ｘ射线衍射分析和热分析,探讨了层间阳郭了类型对水黑云母间水赋存状态的影响。     

Effect of the Si/Al ordering on structural parameters and the energetic stabilization of vermiculites – a theoretical study

The effect of the Si/Al distribution in the tetrahedral sheets of the vermiculite mineral has been investigated employing density functional theory. The structures of six models for vermiculite with the structural formula (Mg₄)(Mg₁₂)(Si₈Al₈)O₄₀(OH)₈·24(H₂O) per unit cell were fully optimized. The models differ by the T···Mg²⁺···T coordination of the interlayer Mg²⁺ cations by two central cations from the adjacent tetrahedral sheets of the 2:1 vermiculite layers (T,T=Si,Al). We observed the formation of very strong hydrogen bonds between water molecules solvating the interlayer Mg²⁺ cations and the surface basal oxygen atoms of the 2:1 layers. The directionality of hydrogen bonds is the major factor determining the layer stacking in the vermiculite structure. Results showed that the most stable model is that where only silicon atoms in the tetrahedral sheets coordinate all interlayer Mg²⁺ cations.     

铜型蛭石抗菌剂中Cu^2＋的赋存状态

利用天然矿物蛭石的阳离子交换特点，通过离子交换法将Cu^2 植入到蛭石中，制得铜含量高达5.5%（相当于蛭石阳离子交换容量的80%）、具良好抗菌性能的铜型蛭石。经XRD、TEM、AAS分析，结合晶胞参数及晶体化学式的计算，铜型蛭石的XRD特征值更接近于标准的Mg^-蛭石，这与Cu^2 与Mg^2 半径相近，电价相等的特点相符合，Cu^2 部分以水合物的形式存在于蛭石层间，部分进入八面体中以六次配位的形式存在。铜型蛭石的a0和b0值无明显变化而c0值略有减小，这对于Cu^2 的稳定是有利的，上述各特点有利于铜型蛭石抗菌剂的稳定性和持久性。     

高表面活性矿物对Zn~(2+)的吸附机理及其环境意义

本文利用高表面活性矿物蒙脱石、蛭石、沸石在一定的介质条件下对Zn2 +进行吸附实验研究。蒙脱石和蛭石对Zn2 +的等温吸附线呈双“S”型 ,而沸石对Zn2 +的等温吸附线则呈“Langmuir”型。三种矿物对Zn2 +的吸附容量大小顺序为 :蒙脱石 >蛭石 >沸石。运用粉晶X射线衍射、红外光谱、差热及热重分析等技术对矿物及矿物吸附Zn2 +后的结构特征进行了研究。结果表明 ,蒙脱石吸附锌后其层间域中吸附锌大量水解形成新的物相 ,而蛭石与沸石吸附锌后水解很少。这为利用高表面活性矿物控制和治理环境污染及其可循环利用提供了理论依据。