矿物材料与环境污染治理—以粘土矿物和沸石为例

矿物的性能，矿区地质测试和吸附能力实验表明，粘土矿物和沸石等矿物材料对于Cr,Cd,Pb,Hg,As等有害元素具有很强的吸附能力，是理想的低成本吸附剂，在废水处理中可用来取代活性炭或离子交换树脂来去除重金属等有害元素。     

伊利石:一种前景广阔的新型粘土矿物材料

伊利石是一种富钾、高铝的层状含水硅酸盐矿物,是近几年来才逐渐受到重视的新型粘土矿物材料。不同品种的伊利石可分别用作陶瓷制品的原材料,造纸用涂布粒等。经改性后的活性伊利石粉可作为橡塑制品的填充料。以优质伊利石为原料制取钾肥,同时还可获得４Ａ沸石、净水剂等多种副产品。伊利石的深层次开发具有广阔的市场前景。     

金属矿物材料在废水处理中的应用

从环境矿物学角度，对金属矿物材料(铁氧化物与氢氧化物、锰氧化物和氢氧化物、铁硫化物)在废水处理中的应用现状进行了综述，分析金属矿物材料在水环境保护方面存在的问题，并对其应用前景进行展望。     

柱撑粘土矿物材料的晶体结构和晶体化学特征

以铝基柱撑粘土矿物和钛基柱撑粘土矿物为例，讨论了柱撑粘土矿物材料的晶体结构和晶体化学特点，Al多核笼状阳离子基团的结构形式为1：12Keggin型离子，Ti多核笼状阳离子基团的结构形式为2：19Dawson型离子，两类笼状阳离子的直径均在1nm左右，前者的高度约为0．9nm，后者的高度约为1．4nm，经与粘土矿物层间阳离子交换后，择位固定在粘土矿物层间，由于多核笼状阳离子与粘土矿物硅氧四面体之间形成了较强的化学键，其具有不可交换性，铝基柱撑粘土和钛基柱撑粘土的层间孔道分别为1．2nm*1.2nm*1.2nm，和0.52nm*0.52nm*1.60nm。柱粘土矿物材料有很好的化学稳定性和耐热性，且又有一定的层间化学活性，可用于催化剂载体，由于它又具有选择性吸附能力，有望制造成新一代环保材料。     

矿物法--环境污染治理的第四类方法

总结介绍了近10年开展环境矿物材料研究所取得的较为系统的研究成果。新提出环境矿物材料基本性能,包括矿物表面效应、孔道效应、结构效应、离子交换效应、结晶效应、溶解效应、水合效应、氧化还原效应、半导体效应、纳米效应及矿物生物交互效应等。展示环境矿物材料开发应用方面的崭新成就,包括利用天然铁的硫化物矿物强还原性,发明一步法还原Cr(Ⅵ)与沉淀Cr(Ⅲ)废水处理新工艺;利用天然锰的氧化物矿物强氧化性,发明处理高浓度与强污染的印染和酚类废水新方法;利用天然钛的氧化物矿物日光催化性,发明光催化降解卤代有机污染物新方法;利用天然蛭石高温脱水膨胀热效应,发明能大幅度提高型煤固硫率与除尘新方法;利用天然钙基蒙脱石低成本制备出同时防止水体与无机和有机污染物渗漏的自愈性强的填埋场衬层建造用新型防渗材料,发明生活垃圾尤其是危险废物填埋场衬层建造新工艺;发现凝灰岩与花岗岩中长石类矿物发育有良好的孔道结构,核素进入可发生固定化作用,成为有效阻滞核素迁移的天然屏障;利用天然纳米管状纤蛇纹石成功制备二氧化硅纳米管,接枝有机物可由亲水性变为疏水性;利用黄钾铁矾的胶体特征作为多金属矿山废石堆隔离防渗层,防止金属硫化物矿物氧化分解与矿山酸性废水污染等。着重指出今后环境矿物?     

氧化铁矿物作为环境材料在土壤和水体中的应用

本文简要介绍了氧化铁矿物的基本性能和应用领域，着重阐述了氧化铁矿物在土壤改良和治理土壤中重金属有毒元素和水体污染中的应用，明确提出氧化铁矿物作为环境矿物材料储量大、提取简单、治理污染设备简易且效果好、无二次污染，展望了氧化铁矿物在控制和保护环境领域中的应用前景。     

非金属矿物在环境治理中的应用

全球性的环境污染和生态破坏,对人类的生存和发展构成了严重的威胁。尤其是大量使用化学物质,燃烧煤、石油、天然气等,引起全球性气候变化,包括气温变暖、酸雨增加及大气臭氧层严重破坏,并带来不可逆转的恶性循环。而大量的固体及液体污染物,包括工业和生活废弃物含有大量的有毒有害物质,造成土壤、水体和大气污染,严重影响着生态系统的安全性。加强环境保护、改善生态平衡已是当务之急。１　污染物类型及其来源环境污染的方式有化学性、物理性和生物性三大类。污染主要表现在：空气污染、水污染、固体废物污染、放射性污染、噪声和…     

矿物材料在纳米科技中的应用

纳米材料由于其独特的性能和广阔的应用前景被称为21世纪的新材料、其制备技术是纳米科技的核心和研究基础。具层状结构和微孔空间的矿物材料可用于制备纳米微粒，为纳米科技提供了新的思路和生长点，也为矿物材料在高新技术领域的应用开辟新的途径。本文综述了蒙脱石、高岭石和文石珍珠层在纳米科技中的应用，粘土／有机物纳米复合材料、无机介孔材料和仿生纳米材料的制备和应用前景。     

非金属矿物材料在环境保护中的应用

介绍了膨润土、沸石、硅藻土、海泡石、凹凸棒石等非金属矿物材料的结构和性质,对其在环境保护领域的应用现状进行了综述.提出应加强非金属矿物基础研究和应用研究,并加强开发生产非金属矿物环境材料.     

柱撑粘土矿物的研究新进展——新矿物材料研究综述之一

柱撑粘土矿物作为一种大层间距的多酸型层柱微孔材料,是一种性能优异的催化剂和吸附剂,本文在较全面分析前人资料的基础上,结合笔者所做的工作,对柱撑粘土矿物的制备性能表征及其应用最新研究进展进行综述与展望。     

利用黏土矿物计算背景值评估沉积物重金属污染

综合考虑样品性质及粒度的影响,提出利用黏土矿物计算背景值的方法。实例研究表明,研究区沉积剖面不同深度样品的背景值存在一定的差异。将实测值与背景值之比视为富集因子,发现As、Cr、Cu在剖面的中下部弱富集;Pb在剖面中部弱富集;Zn与Cd在剖面的不同位置的富集程度变化较大,在中部显著富集,表层及底部中度富集。与传统方法相比,该方法综合考虑了粒度和样品性质的影响,并且可以计算出不同位置样品的背景值,使得评估结果更加准确。     

环境矿物材料处理砷(As)污染水的研究进展

由于砷化物具有较大毒性并且目前应用广泛,它对环境特别是水环境造成的污染已较为严重.环境矿物材料以其经济、有效、易获得、无二次污染等特点,在重金属污染水处理方面显示出了较大优势.本文综述了国内外在利用环境矿物材料处理砷污染水方面的研究进展并对此提出了几点建议.     

不同粘土矿物水敏性特征

通过改变砂样中的粘土矿物的种类和含量,结合咸淡水之间的单一和驱替实验,研究不同粘土矿物的水敏性特征。在单一的咸水和淡水情况下,当砂柱中的粘粒含量≤1.5%(重量比)时,其渗透系数基本不发生改变,即使粘粒含量从1.5%增加10%,其渗透系数也仅下降约一个数量级。各种粘土矿物中,蒙脱石导致含水介质渗透系数的下降最为明显,高岭土和伊利石约是其影响值的一半。咸淡水驱替实验中,加入蒙脱石颗粒的砂柱的渗透系数急剧下降,当蒙脱石含量达3~4%时,渗透系数已经下降的极低,可以看作不透水层,而加入高岭土和伊利石的砂柱的渗透系数没有急剧变化。对于这种现象的解释是:不同类型的粘土颗粒吸附不同数量的水分子,形成数量和大小不同的胶体团,使得介质渗透系数的变化量不同。     

Separation of Clay Minerals from Host Sediments Using Cation Exchange Resins

Classic physical and chemical treatments applied to separating clay minerals from the host sediments are often difficult or aggressive for clay minerals. A technique using cation exchange resins (amberlite IRC-50H and amberlite IR-120) is used to separate clay minerals from the host sediments. The technique is based on the exchange of cations in the minerals that may be associated clay minerals in sediments, such as Ca and Mg from dolomite; Ca from calcite, gypsum and francolite with cations carried by resin radicals. The associated minerals such as gypsum, calcite, dolomite and francolite are removed in descending order. Separation of clay minerals using cation exchange resins is less aggressive than that by other classic treatments. The efficiency of amberlite IRC-50H in the removal of associated minerals is greater than that of amberlite IR-120.     

滑带土粘土矿物定向性的x射线衍射及其对滑坡的作用

本文首先论述了粘土矿物颗粒定向排列测定的基本原理并提出粘土矿物定向性定量评价方法,然后根据实例—庙上北滑坡的滑带土粘土矿物的X射线衍射结果,进行定向性定量分析计算,得出滑带土粘土矿物颗粒的定向度为弱到中等定向,并以中等定向为主。因而在水的往返作用下,滑带土具一定的胀缩性及胀缩的不均匀性,再加上粘土矿物本身亦具有的胀缩性及胀缩的可逆性和循环性,故导致滑带土抗剪强度和结构强度不断降低,大大影响斜坡的稳定性。     

多孔结构矿物（岩石）及其环境修复材料的实用性

具有多孔结构的矿物(岩石)作为一类特殊的工业原材料，在环境修复领域的应用前景正在成为研究热点。本文从微孔的尺度、结构、形态、成分等表面固体特征出发，概括性地论述了凹凸棒石、海泡石、蒙脱石、沸石、硅藻土等十几种多孔结构矿物(岩石)在环境修复工程中用作过滤材料、吸附剂、离子交换剂和催化剂等材料时的基本特征和使用时应注意的问题。     

Environmental properties of metallic minerals and their applications in environmental protection in China

In terms of environmental mineralogy, the environmental properties of metallic minerals, including chemical activation, adsorption, pore effect and nanometer effect, have been analyzed. On the basis of the analysis of environmental properties of metallic minerals, the applications of iron-bearing sultides, iron and manganese oxides in the purification of wastewaters containing heavy metal ions （Cr^6＋ ,Hg^2＋ , Pb^2＋ , etc. ） have been summarized. Moreover, research on the application of metallic minerals in environmental protection has been anticipated. It should be a piece of dominating work for environmental mineralogie researchers in the future to lucubrate systematically the physical and chemical characteristics of the metallic mineral surfaces, further reveal the reciprocity process between metallic minerals and water surface, perfect the theory and model of the metallic minerals to remove contaminants, intensify study on the facilities and techniques of metallic minerals to remove contaminants, and entail well the extension and propagation of achievements.     

洛川黄土/古土壤中有机碳的分布特征及其与粘土矿物的相关性

系统测定了陕西洛川黑木沟黄土/古土壤的总有机碳及其主要组分(稳定有机碳、矿物保护有机碳和化学稳定有机碳)的含量,并对总有机碳与粘粒含量及粘土矿物含量的相关性进行了分析。结果表明:(1)各层古土壤的总有机碳含量均高于其下伏的黄土层(S4例外),而稳定有机碳、矿物保护有机碳以及化学稳定有机碳的平均含量在黄土与古土壤之间无明显差异;(2)黄土和古土壤中有机碳含量达到稳定所需要的时间不同,分别是140~250 ka和330~410ka;(3)总有机碳和化学稳定有机碳与粘粒呈正相关关系(相关系数r分别为0.46和0.54),它们与粉粒和细砂粒的相关性较差,这说明粘粒是土壤固定有机碳的重要组分;(4)高岭石与总有机碳和化学稳定有机碳的相关性比较明显(r分别为0.74和0.61),伊利石和蒙脱石与它们不相关或相关性较差。     

吐哈盆地侏罗系砂岩储层中粘土矿物组成和分布的控制因素

在大量分析数据基础上,总结了吐哈盆地侏罗系砂岩储层中粘土矿物组成及其在纵横向上的分布特征,重点对吐哈盆地侏罗系砂岩储层中粘土矿物组成和分布的主控因素进行了分析,笔者认为吐哈盆地成岩过程中砂岩孔隙介质条件、不同沉积环境砂体渗滤条件的差异、盆地的大地构造背景和构造发育史以及盆地演化过程中的古气候变化等是影响盆地砂岩粘土矿物组成和分布的主控因素。由此可以为寻找有利储层和设计酸化采油方案提供重要的依据。     

分散性黏土研究现状与展望

分散性黏土抗水蚀能力很低,对水利工程、道路工程等建筑物的安全性造成严重威胁,是近年来岩土工程界比较关注的特殊土类之一。由于分散性黏土发现较晚,工程实例较少,对分散性黏土的研究不够深入。文中从发现历史与工程危害、地质条件与分布规律、试验鉴别方法与工程特性、分散机制与微观结构、工程应用等方面对分散性黏土的研究现状进行了分析总结,提出研究中存在的若干问题及研究方向。