蒙脱石热处理产物的扫描电镜研究

本文对广东和平蒙脱石及其热处理产物进行了化学分析,差热和热重分析,Ｘ射线粉末衍射分析,红外吸收谱分析,扫描电镜等研究,结果表明,在热处理过程中蒙脱石的结构发生很大的变化。蒙脱石经１０００℃热处理后,大部分颗粒都熔融现象,经１２００℃热处理后,重结晶现象明显,经１３５０℃热处理后,生成三人变产物,衬度较大的（高突起）是方英石相,衬度中等（低突起）的是在来石相,衬度最小（凹陷）的是堇青石相。     

钠-蒙脱石地球化学性能模拟研究

膨润土已经被许多国家确定为高放废物深地质处置系统的缓冲/回填材料。钠-蒙脱石作为钠基膨润土的主要矿物,对钠基膨润土的地球化学稳定性能起着关键作用。以地球化学模拟软件PHREEQC和GWB为平台,对内蒙古高庙子膨润土的关键矿物——钠-蒙脱石在无氧和不同温度条件下的地球化学行为进行了模拟研究,分析了钠-蒙脱石在北山地下水体系中矿物成分、液相化学成分、pH值的长期演变规律。     

镍基和钠基蒙脱石的热处理对比研究

研究了钠基蒙脱石吸附Ni^2+后以及产物经过500℃热处理后的结构变化,采用了X射线荧光光谱术(XRF)、粉末X射线衍射术(XRD)、电子顺磁共振谱术(ESR)、傅里叶变换红外吸收光谱术(FTIR)以及拓展X射线吸收精细结构谱术(EXAFS)等分析手段测试了固体产物的特征,并利用电感耦合等离子体原子发射光谱术(ICP-AES)分析了吸附残余液的化学组成。吸附残余液的化学分析结果表明,溶液中Ni^2+的量显著降低,同时又检测到一定量的Na^+、Mg^2+等离子,且XRD结果也证实蒙脱石层间域发生Ni^2+的交换吸附。EXAFS和ESR的结果进一步表明吸附反应后Ni^2+以[Ni(H2O)6]^2+的形式存在于蒙脱石的层间域,样品经过500℃加热后产物的XRD和FTIR结果均显示出现类滑石相产物。     

低聚合羟基铁离子-蒙脱石复合体吸附磷和氟的实验研究

将提纯的钙蒙脱石与羟基铁离子溶液作用，制备了低聚合羟基铁-蒙脱石复合体。在实际土壤的酸度(pH=4～8)和温度(t=34～50℃)条件下，进行了低聚合羟基铁-蒙脱石复合体吸附P和F的实验，探讨了复合体的P和F吸附能力与pH值、温度、吸附时间、P和F的初始浓度、离子强度间的关系，并与蒙脱石和含水氧化铁的P和F吸附行为进行了对比。研究表明，在实验条件下，低聚合羟基铁-蒙脱石复合体对磷具有明显的亲合力，对氟的亲合力较低，只略高于蒙脱石原样。低聚合羟基铁-蒙脱石复合体对P和F的吸附，特别是对磷的吸附行为对该元素在土壤中的迁移过程有重要影响，成果对土壤学和环境学研究有参考价值。     

热处理对柯尔碱膨润土微观结构和物化性能的影响

膨润土的热稳定性及其热处理过程中微结构和性能的变化直接影响着膨润土在矿物材料领域的应用,因此研究热处理过程中膨润土成分结构的演化以及表面性质的变化具有重要意义。目前对膨润土的研究多集中在钠化改型、有机化改性以及改型改性后的结构和性能方面,而对膨润土热处理过程中的微观结构和物化性能变化研究有待加强。本文以新疆柯尔碱膨润土为研究对象,在不同温度下进行热处理,利用X射线荧光光谱法分析原土的化学成分,通过同步热分析、X射线衍射、红外光谱以及扫描电镜等技术对热处理产物进行了物相分析和结构表征,并研究了比表面积、吸蓝量及胶质价在升温过程中的变化特征。结果表明:随着热处理温度的升高,柯尔碱膨润土的比表面积逐渐减少,物相组成和结构都发生了很大变化。加热到600℃后,膨润土的吸蓝量和胶质价急剧下降,其主要成分蒙脱石八面体片中的羟基开始脱出,层状结构发生破坏;800℃后蒙脱石相已经消失;1000℃时产生新的矿相——堇青石,粉末颗粒出现熔融现象;1200℃后转变为方石英相,颗粒基本完全熔融,重结晶现象明显。研究认为,600℃时柯尔碱膨润土的膨胀性和分散性基本丧失,矿物物化性能失效。     

蒙脱石剥离方法的对比与选择

以氯化锂、正丁基锂、葡萄糖酸为剥离剂,采取离子交换和插层反应等方法剥离蒙脱石,分别采用X射线衍射分析、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜测试手段对样品的晶体组成、形貌和微观结构进行了表征。上述结果表明,用氯化锂剥离后,样品由片层构成,分散性良好,蒙脱石(001)晶面的衍射峰峰位(2θ)向左偏移了1.2°,相应的晶面间距增大了0.27 nm,部分为薄层状结构,厚度5~10 nm,边缘发生了卷曲;正丁基锂剥离后,蒙脱石(001)晶面的衍射峰基本消失,层状结构遭到破坏,蒙脱石基本被剥离成了单层状结构,也有厚度10~15 nm的小片层;用葡萄糖酸剥离的蒙脱石层状结构无序度增加,蒙脱石的层堆积明显。通过对比上述3种方法所剥离的蒙脱石,可认为氯化锂及正丁基锂对钠基蒙脱石的剥离效果优于葡萄糖酸的剥离效果,且以正丁基锂剥离的效果最佳。     

矽线石化学物相分析方法研究

本文以江西某地矽线石矿的矿物组合为依据,建立了以铝量法为基础,铝铁比值校正石榴石的干扰,测定矽线石含量的化学物相分析方法。研究了影响矽线石溶解率的因素。批量样品的测定和外送样品的测定说明,本方法稳定、可靠。     

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。     

膨润土中蒙脱石含量测试新方法研究

对于某一特定的膨润土矿,蒙脱石含量与阳离子交换容量呈正相关,以此为依据提出了一种确定蒙脱石含量的新方法——纯样品指标标定法。对山东莱西、潍坊两地膨润土矿的实际测定结果显示,利用纯样品指标标定法确定蒙脱石含量取得了较满意的结果,说明此方法具有较大的使用价值。该方法考虑了膨润土中杂质、蒙脱石层间可交换阳离子类型及端面电荷对测定结果的影响,推荐以钠基土为试样,在pH=4的条件下采用加权法测定蒙脱石含量。     

高岭石和蒙脱石吸附胡敏酸的对比研究

高岭石和蒙脱石分别是暖湿和冷干气候带内典型土壤的代表性矿物,对二者吸附胡敏酸特点的对比研究可以为探索不同地带土壤中重金属的环境行为提供重要的依据。笔者通过一系列实验研究了pH值、离子强度和胡敏酸初始浓度对胡敏酸在高岭石和蒙脱石上吸附量的影响,重点剖析了引起高岭石和蒙脱石在吸附胡敏酸方面表现出的共性和差异的原因。研究结果表明:1)在pH=5条件下,胡敏酸在高岭石和蒙脱石上的吸附量均随着胡敏酸初始浓度和离子强度的升高而逐渐增加;2)胡敏酸在高岭石和蒙脱石上的吸附量均随着pH值的升高而降低;3)pH<6时,高岭石吸附的胡敏酸量多于蒙脱石,pH>6时则相反。这是由高岭石和蒙脱石在不同pH条件下吸附胡敏酸的机制不同造成的。在pH<6时,高岭石与胡敏酸之间的静电引力起主导作用,其次是配位交换作用和氢键作用。此时,蒙脱石以氢键作用为主要吸附机制。在pH>6时,高岭石和蒙脱石的主要吸附机制分别是疏水性作用和阳离子键桥。     

高庙子膨润土中蒙脱石碱性溶蚀的矿物学证据

高放废物地下处置库运营过程中,衬砌混凝土在地下水作用下产生的强碱性溶液,会扩散进入膨润土缓冲屏障,长期将使屏障性能发生退化。采用不同 pH 值的 KOH 溶液模拟衬砌混凝土溶出的碱性溶液,在室内进行为期一年的常温接触扩散试验,开展X射线荧光光谱（X-ray fluorescence spectroscopy,简称XRF）、X射线衍射（X-ray diffraction,简称 XRD）、扫描电镜（scanning electron microscope,简称 SEM）和能谱（energy dispersive spectrometry,简称 EDS）试验,研究强碱性溶液缓慢扩散对高庙子膨润土矿物的影响。XRF试验结果表明,当 KOH 溶液的 pH>12.6时,膨润土中 Si 元素的含量开始减少,即含Si 矿物蒙脱石、石英、方石英等发生了溶解;同时,K元素含量增多,表明膨润土与碱溶液发生离子交换反应,溶液中大量的K⁺进入蒙脱石层间。XRD 试验结果表明,在 pH=12.6时,蒙脱石矿物的 001峰开始右移、变宽,峰值强度大大减弱;在pH>13时,衍射角θ整体向右偏,晶面间距由原始膨润土样的1.385 3 nm（13.853 Å）减小为1.221 0 nm（12.210 Å）,表明蒙脱石矿物晶层被压缩。随着 KOH 溶液 pH 值增大,膨润土中蒙脱石、石英等矿物的含量明显减少,长石类矿物的含量逐渐增加,伊利石和斜发沸石的含量也呈现略微增多的趋势。SEM 试验结果表明,随着溶液 pH 的增大,蒙脱石部分晶层会发生重叠,进而产生部分裂隙和孔洞,加速蒙脱石的溶蚀进程。在为期一年的接触扩散试验中,pH=13.8的 KOH 溶液扩散深度超过7.5 mm,并且在碱溶液与膨润土接触面上观察到新生成的伊利石微晶,证实强碱性溶液会导致蒙脱石溶解及伊利石化。     

能量法在搅拌桩复合地基稳定性分析中的应用

本文基于能量原理,不仅考虑了土体内部的应力-应变关系,而且应用了Mohr-Coulomb材料相关联流动法则,根据极限分析上限定理,得出了搅拌桩复合地基稳定安全系数计算公式.算例分析表明,该方法对复合地基的稳定性分析具有一定实际意义.     

胶质芽孢杆菌－蒙脱石相互作用实验研究

利用硅酸盐细菌研究了微生物对硅酸盐矿物的分解作用。选取层状硅酸盐矿物蒙脱石在30℃与一株编号为3025的硅酸盐细菌B.mucilaginosus进行交互作用,并利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)分析溶液中Si、Al、Mg离子的出溶量,利用X射线衍射(XRD)和显微红外光谱(Micro-FTIR)分析微生物作用后矿物物相和微结构变化。发现经硅酸盐细菌作用后,蒙脱石化学成分及晶体结构发生了细微变化,为微生物活动促进粘土矿物分解作用研究提供了实验和理论依据。     

Counting error in petrographic point-count analysis: A theoretical and experimental study

The binomial model, commonly used to estimate counting error in point-count analysis, misestimates this error when the observation points on a grid are positively or negatively correlated. A model, called the cell model, is proposed as an alternative to the binomial model for use in studies, especially with coarse-grained rocks, in which such correlation is known or thought to exist. In the new model the thin section is conceptually partitioned into a number of cells (six is recommended), and the assumption is made that the proportions in the individual cells are statistically independent and that their variance does not differ from cell to cell. Empirical relations obtained from a suite of 200 thin sections of limestones are in reasonable support of the prediction that large particle size adversely affects counting error estimates based on the binomial model.     

A study on the mixing proportion in groundwater samples by using Piper diagram and Phreeqc model

Piper (1944) diagram has been the basis for several important interpretations of the hydrogeochemical data. As seen in this diagram, most natural waters contain relatively few dissolved constituents, with cations (metals or bases) and anions (acid radicles) in chemical equilibrium with one another. Apart from the facies representation, the composition of the mixed sample can be identified in terms of the composition of the parental solution. To bring out this advantage of the Piper diagram, a study was conducted in the Kalpakkam region of Tamilnadu, South India. By taking the geology and water table into consideration, two sample locations were selected as parent solution and third one as the mixture sample. All three samples were analyzed for calcium (Ca), magnesium (Mg), sodium (Na), potassium (K), chloride (Cl), sulphate (SO4) and phosphate (PO4) by Ion Chromatograph (Metrohm IC 861). HCO3 was determined by volumetric titration. The Piper diagram shows that parent solutions clustered towards Na-Mg-Ca-HCO3-Cl and Na-HCO3 facies, and the mixing sample belongs to Na-Mg-HCO3 facies. Phreeqc interac-tive (Ver 2.8) along with the original composition of the mixture sample was used to correlate the mixing proportion identified by the Piper diagram.     

SDC-2500型煤层气车载钻机桅杆支架的模态分析

煤层气车载钻机桅杆是重要的执行机构,桅杆支架是桅杆的重要支撑,其工作振动的稳定性直接决定着桅杆工作的可靠性。采用有限元模态分析方法,对桅杆支架自由振动状态和预应力状态进行模态模拟分析,得到此两种状态下固有频率和模态振型数值结果及变化规律,通过对比分析,说明二者的结果很相近,但也存在细微差别,结果表明预应力对桅杆支架的振动影响很小,同时验证了桅杆支架不会产生共振,为支架结构设计提供了支撑,为拓扑优化设计和更深入的动力学分析提供了理论基础,具有十分重要的意义。     

车装全液压钻机桅杆模态分析及拓扑优化

车装全液压钻机具有自动化程度高、工艺适用范围广、机动性好及施工效率高等优点,因此被广泛应用于煤层气抽采井、水井等钻井施工。桅杆作为钻机的重要构件,支撑着动力头的回转钻进工作,桅杆工作振动的稳定性对钻机工作的可靠性具有十分重要的影响。通过对桅杆进行模态分析,明确了桅杆的固有频率和模态振型,结果表明桅杆可能发生共振现象;通过对桅杆进行拓扑优化分析,并且根据桅杆的实际功能,得到优化模型,静力分析和模态分析结果均表明优化效果显著,满足结构强度要求且避免了共振的发生。桅杆的有限元分析,为桅杆的结构设计提供了理论支撑,同时提供了一种现代机械结构设计方法,具有一定的参考意义。     

羟基铁聚合阳离子插层蒙脱石对盐酸四环素的吸附特性研究

成功制备了羟基铁聚合阳离子插层蒙脱石(Fe-Mt),采用XRD、FT-IR、TEM和BET比表面积测定等方法对其结构进行表征,并以盐酸四环素(TC)作为目标污染物,系统开展了Fe-Mt对TC的吸附性能研究,最后考察了溶液pH值、阴离子种类及其浓度对TC吸附的影响。研究结果表明,采用Langmuir和Freundlich两种等温吸附模型均可很好描述pH=3.0时Fe-Mt对TC的吸附,但前者(R20.98)相对优于后者(R20.98)。酸性条件有利于TC的吸附,同时Fe-Mt对TC的吸附随着背景电解质浓度的升高而增强,这种现象正好与蒙脱石的情况相反。在优化反应条件下(吸附剂投加量为1.0 g/L),阴离子类型显著影响Fe-Mt对TC的吸附,对TC的理论最大吸附量的增大顺序为:SO2-4NO3-Cl-,分别对应500.0、339.0和316.5 mg/g。在酸性条件下Fe-Mt对TC的吸附机理表现为多种吸附模式并存,其中以表面配位和阴离子静电作用为主。     

Numerical analysis of an embankment built on soft soil reinforced with deep mixing columns: Parametric study

The behaviour of an embankment built on normally consolidated soft soil reinforced with deep mixing columns is studied using a coupled soil–water formulation. The numerical predictions are analysed in terms of settlements, increments in vertical effective stresses and excess pore pressures. Firstly, the effectiveness of the use of deep mixing columns is studied. Afterwards, a parametric analysis is performed to study the influence on the soil-columns system of the replacement ratio (columns’ spacing), the deformability of the embankment and columns, and the coefficient of vertical permeability of the columns.