含铬蒙脱石中铬离子占位位置研究

采用提纯后的蒙脱石在不同浓度硫酸铬溶液中进行交换吸附制备了含铬蒙脱石,并利用包括粉末X射线衍射术 （XRD）、电子自旋共振谱术（ESR） 和傅里叶变换红外吸收光谱术（FTIR） 等分析测试手段对铬在蒙脱石中的吸附位置进 行了探索研究。研究结果显示铬离子不仅置换了层间域中的Ca2+,K+和Na+等,而且置换了位于八面体位的Mn2+ 和少量 Al3+,并较大量的进入硅氧四面体的六边形孔洞、甚至有可能置换极少量的四面体位的Al3+和Fe3+等。此外,根据X射线衍 射分析可知,在0.2 mol/L硫酸铬溶液中充分交换吸附后的蒙脱石存在两层水型和单层水型两种含铬蒙脱石,其水合阳离子 分别为[Cr(H2O)6]3+和[Cr(H2O)3O3]3+,当吸附量增大至一定程度后水合铬离子借助TOT结构片的硅氧四面体的底氧形成配位多 面体。     

不同SAR条件下滨海含水层胶体释放与渗透性变异

在野外调查的基础上, 研究不同钠吸附比(SAR)条件下滨海含水层胶体释放规律, 采集天津平原区代表性含水层土样, 采用室内批实验和土柱实验, 研究胶体释放浓度和释放量的动态特征, 识别不同含水介质胶体释放的差异性, 同时分析胶体颗粒释放过程中含水介质渗透性变异特征.结果表明, 在NaCl和CaCl₂混合溶液系统中, 含水层含水介质胶体颗粒的释放与地下水溶液所含阳离子价态有关, Ca2+含量越高, SAR越小, 胶体越不容易释放出来, Ca2+对胶体释放的抑制作用越强烈.土柱实验表明不同吸附比情况下粉砂和中砂胶体释放浓度均很小; 当地下水中SAR为0和8时粉土胶体释放很少, 当溶液的SAR为∞时胶体有明显的释放, 释放浓度随孔隙体积数的增加而增加, 在52个孔隙体积数瞬时达到峰值73.76 mg/L, 然后缓慢减少, 最后累积释放量达0.13 mg/g.胶体释放过程中, 粉土、粉砂和中砂渗透性损失分别为98.2%、86.7%和95.9%;含水介质渗透性的降低主要是由于释放的胶体颗粒在空间上重新分布造成的.      

火焰原子吸收法测定土壤、水系沉积物中二价锰的研究

用Al2(SO4)3溶液振荡浸提沉积物中Mn2+,离心后用火焰原子吸收法测定上层清液中Mn2+的浓度,从而确定沉积物中Mn2+含量的方法     

高岭石对重金属离子的吸附机理及其溶液的pH条件

高岭石对Cu^2+,Pb^2+离子的吸附实验及高岭石的溶解实验表明,高岭石对重金属离子的吸附有别于石英单一表面配位模式,离子交换和表面配位模式并存,并随溶液pH由酸性往碱性的变化发生规律性的演替：pH<6.5时主要表现为外圈层配位的离子交换吸附,且在pH<4时由于受到高岭石表层中铝的高溶出及溶液中较高离子强度的影响,高岭石对Cu^2+,Pb^2+离子的吸附率较低,pH为5～6时由于高岭石端面的荷电性为近中性,吸附率则有明显的提升并且表现为一个吸附平台;pH>6.5时离子交换和表面配位均为重要吸附机制,pH再升高时沉淀机制则起着重要作用。研究表明,pH调控高岭石-水界面溶解与质子化-去质子化反应过程,并影响着Cu^2+,Pb^2+离子的吸附行为。最后采用Sverjensky(1993)表面配位的物理模型对吸附结果作了描述。     

西宁降尘的柠檬酸酸溶特性研究

以西宁降尘为研究对象,探讨柠檬酸溶解2 d过程中体系的pH及电导率变化,借助XRD、FTIR、SEM和ICP等表征手段,对降尘经酸处理后的残余固体及上清液进行分析。降尘加入柠檬酸的前4 h,反应溶液pH迅速上升;电导率从初始的4.31 ms/cm迅速升高到5.61 ms/cm,然后缓慢下降;8 h后,pH和电导率基本达到稳定。根据XRD分析,白云石特征峰(d=0.2886 nm、0.2190 nm等)和方解石特征峰(d=0.3031nm、0.2282 nm等)完全消失;根据红外分析,代表碳酸盐矿物的特征峰(1430 cm-1和877 cm-1)也消失,结合XRD结果可以得出方解石和白云石在柠檬酸作用2 d后完全溶解。柠檬酸溶出了降尘中大量的Ca2+,K+,Mg2+,Fe3+,Al3+,Si等元素,其中Ca2+的溶出量达到711.63 mg/L。柠檬酸对不同元素溶出的促进作用由强到弱依次为:FeAlSiCaMgK。在柠檬酸的作用下,降尘中的矿物被全部或部分溶解,其中碳酸盐矿物几乎完全溶解。     

方解石表面Cd2+与Pb2+类质同象的AFM研究

 借助原位液槽原子力显微镜（in situ AFM）的观察,通过Cd2+,Pb2+替代方解石最外层晶格Ca2+生长模式的实验研究, 探讨了Cd2+与Pb2+作用下方解石表面溶解与结晶行为。在液体反应槽中,分别将含不饱和Cd2+与Pb2+溶液流经方解石{101 _ 4}解理面,结果发现:（1）Cd2+的存在不影响方解石沿<4_41> 晶向台阶的溶解,而Pb2+的存在则强烈阻碍了方解石沿<441>+晶向台阶的溶解;（2）停止输入溶液含Cd2+,Pb2+溶液后,随着方解石表面与溶液达到平衡,溶解过程逐渐转变为结晶过程。结果显示在Cd2+存在时,单分子生长层具有方解石原有的定向性,而在Pb2+存在时的生长则不具任何定向性。尽管有此差异, 但（Ca,Cd）CO3 和（Ca,Pb）CO3 固溶体都受控于单分子层外延生长这一结晶机理。 　　含Cd2+和Pb2+溶液对方解石溶解动力学的作用与选择性吸附的阳离子半径大小、吸附复合体的几何形状及其结晶学取 向有关。Cd2+离子倾向于优先进入更狭小的<4_41>- 晶向的微台阶上,而Pb2+则倾向于形成扭曲的八面体络合物吸附在更开 阔的<4_41>+ 晶向台阶上。因此,Pb2+存在下方解石表面生长方向无序可认为是白铅矿和方解石结构差异的原因。     

微生物介导碳酸盐矿物合成过程中溶液pH值及主要阳离子变化及其地质意义

微生物介导碳酸盐矿物沉淀为“白云岩”问题的解决带来了希望。本次研究利用好氧、中度嗜盐细菌,在Mg²⁺/Ca²⁺值分别为3,5和7的溶液中合成碳酸盐,记录了每隔24 h溶液中的pH值,并取样分析了溶液中主要阳离子的变化情况。了解溶液pH值和阳离子变化,有利于我们了解微生物作用下碳酸盐矿物形成的过程,对理解微生物作用下碳酸盐的形成机制具有重要意义。实验结果表明,合成的矿物主要为一水碳酸钙、方解石及原白云石。3种溶液的pH值在前4 d均明显降低,溶液整体呈酸性,4 d后溶液pH值降低的趋势减缓,10 d后溶液pH值缓慢上升,呈近中性或弱碱性。Ca²⁺,Mg²⁺均呈现先下降后略微上升的趋势,Ca²⁺,Mg²⁺后期略微上升可能是由于细菌活性降低后不再消耗Ca²⁺,Mg²⁺,溶液中的H⁺,Na⁺和K⁺等阳离子在阳离子交替吸附的作用下替换出了一部分吸附在培养基上...     

地下咸水中Ca~(2+)和Mg~(2+)对CO_2溶解度的影响

获得CO2在地下咸水中的溶解度是CO2地质储存研究中亟待解决的问题,然而不同离子对CO2溶解度的影响却鲜有文献提及。为了填补实验数据的空缺,本研究设计了一套高压条件下CO2溶解度测量装置,克服了传统高压釜取样不便和实验重现性差的缺点;通过测定纯水中CO2的溶解度验证了实验装置和方法的精准性;测定了地质埋存条件下0.1 mol/L、0.2 mol/L和0.5 mol/L Ca Cl2、Mg Cl2溶液中CO2的溶解度。与文献结果不同,实验发现Ca2+对超临界CO2溶解度的影响小于Mg2+,并且CO2在两种溶液中的溶解度差异会受到温度和压力的影响。在本实验范围内,不同离子溶液中溶解度的最大差别高达18.53%,而几乎所有CO2溶解度模型文献都没有提及此变化。最后对溶解度随温度、压力以及离子种类变化的现象进行了理论分析。     

Ca2+含量对微粒释放的影响

通过批量试验和水平砂柱试验,以NaCl与CaCl2的混合溶液为研究对象,对Ca2+含量影响微粒释放的过程进行了研究,并提出了在不同浓度Ca2+存在情况下,混合溶液引起微粒释放的临界离子强度。研究结果表明:Ca2+不但不能引起微粒释放,而且对微粒释放过程具有明显而强烈的抑制作用,导致混合溶液引起微粒释放的浓度值急剧下降;Ca2+摩尔百分数为5%时,对应微粒释放的临界离子强度为0.02mol/L;Ca2+摩尔百分数为10%与20%时,对应微粒释放的临界离子强度分别为0.007mol/L与0.0005mol/L;Ca2+摩尔百分数为100%时,无微粒释放现象发生。上述临界离子强度值都远低于单一NaCl溶液引起微粒释放的临界盐浓度值0.06±0.005mol/L,且混合溶液中Ca2+含量越高,发生微粒释放的临界离子强度值越低,这一现象进一步验证了Ca2+对微粒释放的抑制作用。     

高钾铝硅酸盐物料中K2O含量的测定

为了精确测定分解反应过程中钾的挥发量,结合GB8574-2002,在样品高钾铝硅酸盐物料(钾长石、碳酸钾焙烧熟料,K2O含量大于15%)处理中采用聚环氧乙烷絮凝沉淀Si,新制Ca(OH)2溶液除去Mg2+、Fe2+、Fe3+、Mn2+等其他阳离子,加入碳酸铵稳定溶液pH值以除去Ca2+和Al3+.采用四苯硼钾重量法测定钾含量,测定结果与表样对照,相对误差在0.5%以内.实验表明:利用Ca(OH)2除杂,溶液pH值须控制在10～12;碳酸铵双水解反应后,溶液pH值须控制在7.35左右以除尽Ca2+和Al3+;低温(T＜473 K)蒸发溶液除去NH4+,消除了因生成四苯硼铵沉淀而带来的分析误差.结果表明该方法可以精确测定高钾铝硅酸盐物料的K2O含量,具有成本低、方便快捷、无需大型仪器之优点.     

纳米氧化锰离子筛提取卤水溶液中锂的实验研究

锂是重要的战略资源,而自然界中的锂资源主要储存于如海水、盐湖水和地热水等的卤水中。离子筛吸附剂法是目前最有前途的从含锂液态资源中提取锂的方法。本文通过利用水热合成法,以Mn(NO_3)_2·4H_2O、Na_2S_2O_8和LiNO_3为反应原料,分三个步骤制备了宽约40~80 nm、长约400~800 nm的纳米棒状尖晶石型MnO_2离子筛。通过吸附实验得到离子筛对配制的稀锂溶液中锂离子最大吸附量达到20 mg/g。同时,通过吸附实验测定并计算了溶液中各碱金属和碱土金属离子的平衡分配系数K_d的次序为Na~+K~+Mg~(2+)Li~+,说明离子筛对锂离子具有较高的选择性,溶液中的其他碱金属离子并没有对Li~+吸附造成干扰。     

Al3+交换蛭石层间铝的赋存状态研究

利用阳离子交换实验方法,将天然蛭石转化为羟基Al3+型蛭石,通过X射线衍射、差热分析,研究铝离子在蛭石层间域中的赋存状态.结果显示,Al3+交换蛭石中的层间铝不能用KCl溶液将其提取出来,但可用柠檬酸钠溶液可以将其提取出来,是一种非交换性的聚合羟基铝.Al3+的离子电势虽然很高,但Al3+交换蛭石的脱水温度却低于蛭石原矿.表明Al3+进入蛭石层间域后发生水解反应,生成Al(OH)2+和Al(OH)2+从而降低了Al3+的有效离子电势,使其脱水温度降低.Al3+进入蛭石层间域后发生水解反应,其可能的水解反应式为[Al(OH2)6]3+〈=〉[Al(OH)x(OH2)6-x]3-x+xH+,其中x＜3.     

湘黔地区下寒武统黑色岩系型镍钼矿床中磷结核的成分特征初步研究

对湘黔地区下寒武统黑色岩系底部镍钼矿床中磷结核的成分进行了电子探针分析。根据20个磷灰石成分的测定结果,得出Ca/P变化范围为1.36~1.710,平均值为1.605,认为磷结核中磷灰石类型为羟磷灰石,成因类型为生物化学沉积型。磷结核中Na+,Fe2+,Al3+,La3+,Sm3+,Ce+,Cr3+,Ti4+的含量较高,并且均显示了异常丰富的组合类型,如Na+和LREE。在1/4大小的磷结核横剖面上,存在着单核或双核沉积中心,结核的内部构造类型为不规则纹层状。磷结核从边部到中心的贵金属元素,其活性元素相对惰性元素的参数(Pd/Pt,Ag/Au,TD/SUHR)呈现同样的变化趋势。磷结核的外层是相对活性的元素,核部则为相对惰性的元素,部分相对活性的元素(如Pt,Pd,Ag)向外层发生初步迁移。铂族元素的超常富集归因于携带海底岩石物质的热水作用。     

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。     

无机水化学离子在实验流域降雨径流过程中的响应及其示踪意义

为研究无机水化学离子在降雨径流示踪中的可能性,在实验流域实测降雨、地面径流、壤中流、地下水径流过程和流域内17个测孔的地下水过程中,施测了Na+,K+,Ca2+,Mg2+,Cl-,SO₄2-,HCO₃-+CO₃2-,NO₃-,F-,NH₄-,PO₄2-,SiO₂和pH,EC,18O的同步过程,还施测了少数土壤水水样。结果是:①在Ca2+与Cl-/SO₄2-和EC与Na+/(Na++Ca2+)的关系中以及除NO₃-,NH₄-,PO₄2-外的所有离子,都可识别出上述各种径流组分;②径流离子过程均与降雨离子过程相仿,随径流组分从地面到地下而渐趋坦化;③除个例外,离子浓度过程均以降雨为最小并从地面径流到地下水径流渐次增大;④降雨和地下水离子过程表现为径流离子过程的两端元;⑤在降雨和各径流组分中,18O过程与大部分离子过程有一定的同步性。从以上结果认为,降雨并不是流域径流离子输出的主要来源,然而却是形成它的主要控制因素。此外,有关试验结果还对应用Cl-进行地下水补给的估算方法提出了问题。     

乙酸溶液对碱性长石的溶蚀作用及数值模拟研究

本次以碱性长石为研究对象,在乙酸溶液条件下,将实验与数值模拟相结合进行研究,取得以下认识:(1)温度和溶液性质是碱性长石发生次生变化的主要控制因素。低温下碱性长石以溶解为主;在高温下碱性长石以溶蚀溶解为主,形成港湾状、条带状溶孔和溶蚀残余骨架;伴随温度提升,实验样品质量损失增大。(2)残留溶液中离子浓度的规律性变化是矿物的溶蚀、溶解和新生矿物的沉淀的集中体现。随实验温度升高,K~+,SiO_2和矿化度浓度升高,K~+浓度在0.21 mg/L~16.29 mg/L之间,SiO_2浓度在4.26 mg/L~108.2mg/L之间,矿化度在32mg/L~234mg/L之间。新生高岭石的长、宽分布在2.5μm~4μm之间,厚度分布在0.2μm~0.4μm之间,长/宽比值分布在1.2~1.4之间。(3)PHREEQC数值模拟验证了长石溶蚀溶解作用和新生高岭石沉淀的实验结果,数值模拟可从理论上为实验研究提供依据。     

地下水环境水化学分类

一、地下水的离子伴存理论 地下水是一种多组分的天然溶液。它的主要化学成分即为主离子,包括碱金属主阳离子Na~+和K~+,碱土金属主阳离子Ca~(2+)与Mg(2+);Cl~-无氧强酸主阴离子,HGO_3-《包括CO(_3~2-),     

Sorption of Zr~(4+) and Hf~(4+) onto Hydrous Ferric Oxide and Their Fractionation Behaviors:An experimental Study

1 Introduction Coherent element pairs (Y3+-Ho3+, Zr4+-Hf4+, Nb5+-Ta5+ and Sr2+-Eu2+) have the same valences and very similar ionic radii. They are seldom fractionated during silicate mineral/melt interaction systems because the partitioning of these element pairs between melts and minerals is tightly controlled by charge valence and crystal structure (lattice site size) or ionic radius. The concentration ratios of these pairs in igneous rocks are close to the chondritic values (Y/Ho=28, Zr…     

金在黄铁矿表面沉淀机理的实验研究

为了研究金在黄铁矿表面沉淀的机理,于室温、常压,在氯化物溶液中进行了黄铁矿粉末吸附金的实验。在不同pH的溶液中,黄铁矿均可吸附金,而且pH值明显地影响吸附速率。扫描电镜观察表明,反应后黄铁矿粒表面有金晶体形成。XPS研究得知,黄铁矿光片与含金氯化物溶液反应后表面有A⁰存在;硫在反应初期为S⁰、S₂O₃^2-,随后转变为SO₄^2-,而铁成为Fe³⁺.黄铁矿中的Fe²⁺和S₂^2-是溶液中金的还原剂。金在黄铁矿表面沉淀可能涉及吸附、还原和晶体生长等过程。     

青海省果洛龙洼金矿区年代学研究与流体包裹体特征

青海省都兰县果洛龙洼金矿床位于东昆仑造山带东段, 昆中断裂南侧。利用40Ar/39Ar测年法,获得成岩年龄介于201.8~229.3Ma,集中在202.2~204.6Ma。平均年龄为202.7±1.5Ma。成矿流体均一温度主要集中在126℃～280℃,盐度一般为6.8～17.5(wt%),成矿流体特征表明金的成矿作用与岩浆热液关系密切,属于中温岩浆热液矿床。流体包裹体气相成分主要为H2O和CO2,还有含有一定量的CH4和少量H2。液相成分中,阳离子以Na+和K+为主,阴离子以SO42-、Cl-为主。所有样品中,Na+>K+含量,Cl->SO42-含量。成矿溶液属于CO2－Na+(K+,Ca+)－Cl-（SO42-,F-)－H2O体系。后期的热液活动存在明显的H2O和CO2的分离作用,对金矿成矿起到了改造富集作用。流体包裹体成分测量表明,成矿流体属于偏碱性的富硫流体,流体中大多数是Na+>K+,这与整个东昆仑成矿带中岩体的Na20高于K2O的现象一致,流体中富Ca2+贫Mg2+。