钛柱撑蒙脱石的表面活性研究

利用吸附吡啶的红外光谱对采用水解法和Sol—Gel法制备的钛柱撑蒙脱石和Ti—PLMs表面的酸位进行分析，结果表明：在蒙脱石表面主要存在羟基功能基和L酸位，Ti—PLMs表面除了有很强的L酸位，还出现B酸位。水解法和Sol-Gel法制备的Ti—PLMs相比，后者的L酸位较多,而B酸位较少,认为Ti—PLMs表面的酸位，尤其是B酸位，主要来自于层间产生的TiO2柱子。     

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。     

利用氨吸附漫反射红外光谱法探测蒙脱石的固体酸性

用氨吸附漫反射红外光谱学方法,借助图谱拟合解谱手段,探测了不同预处理温度下蒙脱石表面酸性变化特征,并分析了其变化原因。结果表明,低温热处理后的蒙脱石,其B酸和L酸量增大;经较高温度(400、600℃)煅烧的样品,层间距急剧减小,氨分子难以进入层间与酸位发生反应,可探测到的两种酸量都将减少。     

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。     

改性层状粘土矿物固体酸酸强度及其催化性能研究

用盐酸对高岭石和蒙脱石进行酸活化改性,再对酸活化后的蒙脱石进行羟基铝柱撑改性,然后采用X射线衍射仪对改性前后的矿物结构进行表征,并在此基础上,采用Hammett指示剂法,以正丁胺-环己烷滴定在H0为+4. 8～-5. 6酸强度范围的固体表面酸上,测出各粘土在不同酸强度下的酸量,拟合得到其酸强度分布曲线,最后以异丙苯裂解转化为模型考察了各粘土固体酸的催化性能。实验结果表明,高岭石和蒙脱石经酸活化后虽然可以提高异丙苯转化率,但是催化稳定性却有所降低;蒙脱石经过羟基铝柱撑改性后不仅大幅度提高了异丙苯转化率,而且还提高了催化稳定性。     

煅烧铝柱撑蒙脱石材料结合态Fe(Ⅱ)对邻硝基苯酚的还原转化研究

通过铝盐与蒙脱石(Na-Mt)反应制备了铝柱撑蒙脱石(Al-Mt),同时采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)对在不同温度(200~600℃)下煅烧获得的铝柱撑蒙脱石产物(At-Mt-X)进行表征。探讨Fe(Ⅱ)与Al-Mt-X所形成的复合系统对邻硝基苯酚(2-NP)的吸附-还原降解行为,包括铝柱撑蒙脱石的煅烧温度、煅烧铝柱撑蒙脱石的表面酸位变化以及溶液pH值等条件对邻硝基苯酚还原转化的影响。结果表明,由于随着煅烧温度的升高,煅烧铝柱撑蒙脱石表面酸性位点会逐渐减少,使得其对Fe(Ⅱ)的还原性能增强;煅烧温度高于500℃时,煅烧改性产物与Fe(Ⅱ)形成的Fe(Ⅱ)/煅烧铝柱撑蒙脱石复合系统显著提高了Fe(Ⅱ)物种的还原活性,因而有效增强对2-NP的还原降解。此外,Fe(Ⅱ)/煅烧铝柱撑蒙脱石复合系统对2-NP的还原降解符合准一级反应动力学方程,表观速率常数(k)随pH值和铝柱撑蒙脱石煅烧温度的升高而增大。作为一种功能性矿物材料,煅烧铝柱撑蒙脱石在缺氧环境下能有效促进吸附态Fe(Ⅱ)物种对污染物的还原降解,煅烧温度与pH值是其中两个重要的制约因素。     

粘土固体酸的表面酸性调控及其催化活性

固体酸是７０年代末发展起来的一类新型的催化材料,对有机反应具有较强的催化活性,且副反应少,产物易分离,污染少［１］。粘土固体酸是以蒙脱石类粘土为基质材料,通过采用不同的物理或化学方法在不同的条件下调控层间域而制备的,其催化活性和选择性与其表面酸的类型、浓度及强度等有关［２］,为此我们采用离子交换法,以不同类型的阳离子为取代剂,在不同条件下取代交换进入蒙脱石层间,研究制备方法及条件对表面酸性的影响,并考察了催化性能。１　实验部分１－１　原料与试剂钠基膨润土（浙江临安产,主要成分为蒙脱石,用沉降法提…     

Cr~(3+)在蒙脱石中吸附位置研究——基于蒙脱石、CTAB-和NH_4~+-交换层间域的蒙脱石吸附铬研究

蒙脱石具良好的阳离子可交换吸附特性。在提纯蒙脱石的基础上,用氯化铵(NH_4Cl)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)分别交换蒙脱石层间阳离子制备了改性蒙脱石,并用提纯蒙脱石、改性后的蒙脱石吸附碱式硫酸铬溶液中的铬离子,获得含铬蒙脱石样品。针对上述的含铬蒙脱石进行包括粉末X射线衍射术(XRD)、电子顺磁共振谱术(EPR)和傅里叶变换红外吸收光谱术(FTIR)以及电感耦合与等离子体原子发射光谱(ICP-AES)等测试和分析。吸附残余液的化学分析结果和含铬蒙脱石样品的XRD结果显示CTAB对蒙脱石的层间的封闭是较完全的,层间几乎未发生交换吸附;而NH_4~+—蒙脱石和蒙脱石层间则发生交换吸附。吸附前后样品的红外吸收谱发生了较大变化,表明三个含铬样品的红外吸收谱上出现的硅醇和铝醇向低波数延展的现象是由铬离子吸附在蒙脱石结构片的六方孔中所致。EPR的结果指示甚至在蒙脱石的少量四面体和/(或)八面体位中也有Cr~(3+)占位。     

高压条件下蒙脱石层间域对氮的保护效应

含铵(NH₄⁺)蒙脱石不仅存在于陆地土壤中,还广泛存在于蚀变洋壳、远洋和陆源沉积物中,是N的主要载体矿物,对地表N向地球深部的传输路径和效率具有重要影响。本文利用微区和粉晶X射线衍射(XRD)、漫反射傅里叶红外光谱(DRIFT)和元素分析等表征技术,研究了不同温度(25～700℃)和压力(常压和2.5GPa)条件下含铵蒙脱石的物相及结构演化,以及N的赋存状态和N含量的变化特征。结果表明,在常压条件下,温度上升会导致蒙脱石层间距从1.20nm(25℃)逐渐减小至0.96nm(700℃)。同时,蒙脱石Al2–OH(914cm^-1)和AlMg–OH(844 cm^-1)振动峰强度在升温过程中逐渐减弱,表明蒙脱石结构羟基逐渐脱失;在500℃时,蒙脱石结构羟基完全脱失,并导致层间完全坍塌。在高压(2.5GPa)条件下,温度上升会造成蒙脱石层间距从1.20 nm(25℃)逐渐减小至1.02 nm(700℃),但蒙脱石结构羟基在700℃时依然存在。在此过程中,蒙脱石膨胀性逐渐降低,表明蒙脱石逐渐向伊利石转变。在常压...     

胶质芽孢杆菌3027对钙基蒙脱石的矿物结构影响

粘土矿物在地球表层分布广泛,与微生物的交互作用十分常见。微生物能否通过除还原Fe(Ⅲ)之外的其他途径影响贫铁蒙脱石的结构与物相,成为粘土矿物与微生物交互作用的新问题。本研究选取胶质芽孢杆菌Bacillus mucilaginosus 3027与钙基蒙脱石在35℃、常压条件下进行交互作用实验,考察胶质芽孢杆菌生命活动对蒙脱石晶体结构的影响。实验定期取样进行pH值与体系总蛋白含量测试,并利用显微傅里叶变换红外光谱(micro-FTIR)、同步辐射X射线近边吸收结构(XANES)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对最终产物进行矿物学表征。实验结果显示,胶质芽孢杆菌在蒙脱石矿物悬浊液中生长,代谢分泌大量有机酸导致体系pH值降低,使蒙脱石中Si元素溶出,并造成蒙脱石晶体结构中硅氧四面体对称性、O—H振动等发生变化,Fe配位八面体对称性下降,矿物表面出现边缘卷曲现象。在微生物作用后的矿物样品中,探测到新形成的α-石英物相,可能与微生物的活动密切相关。     

粘土矿物在油气初次运移中作用的探讨

本文在大量实际分析资料基础上,总结出我国含油气盆地中蒙脱石的转化类型,并讨论了它们在油气初次运移中的作用。在蒙脱石向伊利石连续转化型的盆地中,矿物转化对初次运移有明显作用;在蒙脱石向伊利石不连续转化或少量转化类型盆地中,由于矿物转化与生油期不相匹配或可转化的蒙脱石含量太少,对初次运移的作用不明显;在蒙脱石无转化和缺少蒙脱石的盆地中,基本不存在蒙脱石的转化过程,因而对初次运移不起作用。     

酸化对蒙脱石成分和结构影响的研究

通过对高州蒙脱石及其酸化产物的X射线衍射、化学全分析、魔角旋转核磁共振谱（MASNMR）的研究发现,酸化导致蒙脱石成分和结构都发生一定程度的变化,特别是魔角旋转核磁共振谱研究发现,高州蒙脱石分别在八面体片和四面体片中存在六配位铝和四配位铝;其酸化产物由于八面体片内脱羟基,新出现了一类四配位铝。蒙脱石酸化后物化性能的改善至少与酸化引起的层间域中离子交换、八面体片内阳离子溶出及八面体片内脱羟基等因素有关。     

矿物-腐植酸-微生物体系对重金属吸附研究

设施农业中土壤重金属污染问题日趋严重.由于土壤中矿物、腐植酸、微生物等多相组分之间存在交互作用,重金属与土壤单组分体系中所获得的结合机制并不能真实有效地评价其在自然条件下的转化与归趋.本研究以蒙脱石(Mont)和高岭石(Kao)为辽宁蔬菜大棚及农田土壤层状硅酸盐代表矿物,选取胡敏酸(HA)为有机质代表,土著微生物革兰氏...     

阪崎克洛诺菌还原蒙脱石中Fe~(3+)实验研究

为研究阪崎克洛诺菌(Cronobacter Sakazakii)还原普通钙基蒙脱石中Fe3+的过程与机理,测定了体系中总蛋白与Fe2+含量变化,应用同步辐射XRD(SRXRD)与X射线吸收近边结构(XANES)研究反应产物。总蛋白与Fe2+数据表明在厌氧条件下Cronobacter sakazakii以乙酸作为电子供体,利用钙基蒙脱石中Fe3+作为电子受体进行生长代谢,还原蒙脱石中Fe3+形成Fe2+。反应中蒙脱石晶体结构部分破坏,原始的d001峰消失,出现一系列与新生矿物有关的衍射峰。XANES结果显示蒙脱石中Fe主吸收峰向低能量方向移动0.5 e V,边前峰峰位中心向低能量方向移动且峰面积减小,Fe氧化态降低,蒙脱石晶体结构发生变化。研究探讨了自然界中广泛分布的钙基蒙脱石可能受到的微生物还原作用。     

碳酸盐岩有机质丰度测试新方法

常规有机碳测试中仅对残余固相进行测试而忽略了酸解液,而前人研究证实酸解液中含有一定量的有机质。为了准确定量碳酸盐岩样品的总有机碳(TOC),提出蒙脱石增稠元素分析的新方法。本次研究以配比标样(CaCO₃+SiO₂+有机质标样)作为研究对象,对配比标样进行传统有机碳测试以及酸解后利用蒙脱石增稠进行元素分析的新方法测试。结果显示加入有机质标样为小分子有机酸(盐)的配比标样的传统有机碳测试的相对误差为98.5%~99.6%,加入大分子有机质的配比标样传统有机碳测试的相对误差较小,为11.9%~48.1%。而酸解后蒙脱石增稠进行元素分析测试的方法中,总有机碳(TOC)的相对误差为0.76%~19.46%。不同有机碳浓度的配比标样的元素分析法测试结果的相对误差随着有机碳浓度的增大而减小。新有机碳测试方法中,由于除去无机碳后将残渣与酸解液混合均匀并增稠,避免了有机碳的流失,更能客观反映样品总有机碳(TOC)。     

天然药用矿物蒙脱石除铅实验的微波应用

蒙脱石是一种药用矿物.天然产出的蒙脱石中常含有对人体有害的Pb等重金属元素.为了除去这些重金属元素,我们分别对蒙脱石进行了酸溶处理和EDTA萃取实验,在实验过程中分别采用了常规加热和微波加热.结果表明酸溶法只能除去65%左右的Pb,而在以下条件下Pb的去除率可达93.75%:O.05 mol/L的Na-EDTA溶液;固液比1:5;中档微波处理10 min.在该条件下经过处理的蒙脱石Pb含量小于5×10-6,符合药用标准.     

二氧化钛柱撑蒙脱石对铅、铬和铜离子的吸附性能研究

以钛酸丁酯为前驱体,钠基蒙脱石为载体,应用溶胶-凝胶法制备了二氧化钛(TiO2)柱撑蒙脱石纳米复合材料(TiO2-MMT)。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X-射线能量散色谱和透射电子显微镜等分析手段对样品进行了表征。结果表明,样品晶相主要由锐钛矿型TiO2和蒙脱石组成;TiO2-MMT呈层片状结构,TiO2柱撑到蒙脱石(MMT)层间,且MMT的(001)晶面间距明显增大;钛与蒙脱石比例、柱撑温度、柱化剂陈化时间、烘干温度、煅烧温度仅对蒙脱石(001)面的晶面间距有影响,且随着钛与蒙脱石比值的增大、柱化温度的升高,陈化时间的延长,晶面间距也逐渐增大。应用静止浸渍法测试了TiO2-MMT对铅、铬和铜离子的吸附性能。结果表明,TiO2-MMT对铅离子的吸附率达到99.8%,吸附固化效果优于钠基蒙脱石。     

酸改性蒙脱石对煤气废水预处理的试验研究

根据蒙脱石层间域的活性对其进行酸改性。对酸改性蒙脱石去除煤气废水中COD和色度的适宜条件、脱色机理进行了讨论。研究结果表明：天然蒙脱石经酸改性处理后,大幅度提高了对煤气废水中COD和色度的去除能力。在酸改性蒙脱石投加量为20g/L和pH6．5～7．5,处理时间30～40min,室温条件,静置时间7-8h,煤气废水COD和色度的去除率分别为69％～70％和76％。蒙脱石粘土可以为煤气废水预处理提供廉价高效的吸附剂。     

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。     

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。