同步辐射X射线荧光微探针技术测定太古宙条带状硅铁建造中硅质条带及包裹体的微量元素

通过对35亿年前曹庄岩组的条带状硅铁建造(BIF)的硅质条带以及石英中包裹体微量元素的分析,初步探讨了35亿年前的 BIF 形成时期海洋的化学成分。结果表明太古宙海洋中贫乏 P、V、Cu 等生命元素,限制了真核生物的发展,而其它微量元素高度富集,为化学自养细菌提供了良好的环境。在 BIF 的硅质条带的形成过程中,微量元素的含量受到磁铁矿沉积吸附的强烈控制。     

不同浅层含水介质系统对排污河渠中磷去除效果影响的模拟实验

通过模拟 3种不同的浅层地下含水介质系统对排污河渠中磷去除实验 ,发现不同的含水介质对排污河渠中的总磷都有去除和净化的功能 ,并随着含水介质厚度的增加 ,总磷的去除率逐渐升高。不同的含水介质对总磷的去除效果不同 ,中砂对总磷的去除效果明显优于粗砂。去除磷的主要机理为吸附和沉淀 ,含水介质对磷去除的主要影响因素有介质的颗粒大小、不均匀系数、粘粒含量等。由于排污河渠长期的污水渗漏会在河床底部形成底泥 ,增强了对磷的去除效果 ,所以排污河渠一般不易造成对地下水的磷污染。     

类质同像置换对磁铁矿吸附Pb(Ⅱ)性能的影响

矿物的表面吸附作用影响重金属在环境中的迁移和归宿。在自然界,磁铁矿结构中广泛存在类质同像置换。本文从吸附容量、作用机制和吸附形态等方面探讨不同过渡金属(如:Cr,Mn,Co和Ni)对磁铁矿吸附Pb(Ⅱ)性能的影响。上述置换离子显著增加磁铁矿的表面位密度,但等电点(pH_(pzc))无明显变化。Pb(Ⅱ)的饱和吸附量随p H值的上升而增加,且不受离子强度所抑制,吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型。各过渡金属对Pb(Ⅱ)吸附量的增强程度为:Co相似文献   

海洋浮游植物对磷的响应研究进展

磷是海洋浮游植物赖以生存的一种必需营养元素.海洋浮游植物对磷的响应,与初级生产力、碳循环以及固氮作用密切相关.总结了浮游植物可利用的磷源:优先吸收溶解无机磷;在寡磷海域,可通过相关酶类协助利用溶解有机磷来抵御无机磷的缺乏.对比了不同种类浮游植物对不同形态磷源利用方式的差异并从浮游植物生理学角度阐述了存在差异的根本原因.探讨了浮游植物对低磷环境的响应机制.近期的研究发现浮游植物细胞表面可以吸附磷,该发现有利于更加准确地衡量浮游植物承受的营养盐限制问题,进一步完善对海洋磷储库及其生物地球化学循环的认识.最后提出了今后需进一步研究的关键科学问题:浮游植物细胞表面吸附磷的机制;对不同结构有机磷化物的利用机理;浮游植物对磷的海洋生物地球化学循环的响应及反馈作用.     

黄土高原西部红粘土岩石磁学性质及其指示的亚洲内陆中中新世气候变化特征

对黄土高原西部庄浪红粘土进行详细岩石磁学分析表明,沉积物磁性由磁铁矿和赤铁矿主导,并且含有一定量的磁赤铁矿.中中新世大暖期红粘土中磁铁矿、磁赤铁矿含量显著升高;中中新世大暖期前后红粘土中的磁铁矿含量相对较低,赤铁矿相对含量较高,但并未显示较强的磁赤铁矿信息.磁性矿物的整体粒径表现为以SP,SD和PSD颗粒为主,MD颗粒较少.庄浪红粘土磁化率在16.5 ～ 13.8Ma出现峰值,与当时的夏季风强盛、降水丰富、成壤作用较强造成的亚铁磁性矿物相对含量增加密切相关.在全球气候变暖的中中新世大暖期,综合庄浪岩石磁学特征以及陆地和海洋的其他证据可以推测当时东亚冬、夏季风可能同时增强.     

钢铁厂附近树木年轮的磁学性质及其环境意义

通过磁学手段以树木年轮为研究对象,通过多参数磁学研究探讨钢铁厂周围环境污染的历史.研究表明:钢铁厂附近树木年轮样品中磁性矿物为准单畴(其中颗粒偏向于多畴)的磁铁矿,磁性矿物形状各异,粒径大小不一;样品中磁铁矿的含量随年份的不同差异很大;通过树木不同方向上磁性参数尤其是饱和等温剩磁(SIRM)值的差异以及扫描电镜(SEM)和X射线能谱(EDX)分析,发现树木木质部中的磁性颗粒来自于树皮,即大气中颗粒被树皮和树叶表面吸附后,在树木的生长季节通过树皮进入形成层的木质部细胞,然后通过木质化作用被固定在当年生长的树木木质部木材中;另外,朝向钢铁厂方向的树干年轮钻芯样品SIRM值与对应年份钢铁厂年生产量之间高度相关,磁性颗粒在年轮之间不存在横向迁移,树干年轮钻芯的磁性参数(SIRM和部分磁滞参数)可指示该区大气环境污染的历史;污染树木钻芯样品的SIRM随时间的变化曲线说明该研究区大气污染日益严重.     

炉渣处理含磷废水的实验研究

以炉渣作为吸附剂，用静态吸附实验方法研究了炉渣对模拟含磷废水脱磷的一般规律，结果表明，炉渣是一种有效的吸附剂，对废水中的磷有较强的吸附去除性能。影响炉渣除磷的主要因素有吸附时间、炉渣用量、pH值和原水含磷浓度。在含磷浓度2～13mg／L、炉渣用量5g／L、中性、吸附时间为2h的实验条件下，磷的去除率可高达99％以上。     

腐植酸改性强化磁铁矿吸附水体中铅镉的实验研究

磁铁矿是一种绿色廉价的矿物材料,对水体中重金属离子具有良好的吸附性,但吸附容量低,选择性差,易团聚,通过改性可以克服该缺点并提高其吸附性能。本文以腐植酸为改性剂,采用常温水相反应制备了腐植酸改性磁铁矿吸附材料。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)表征研究其表面形貌和微观结构。采用静态平衡实验考察了pH、吸附时间等因素对铅、镉吸附性能的影响,探讨了吸附动力学规律,拟合了吸附等温线。结果表明:腐植酸上的羧基、羟基被成功地接枝到了磁铁矿表面。在室温下,溶液初始pH对Pb~(2+)的吸附率几乎无影响,对Cd~(2+)的影响较大,当pH=7时,Pb~(2+)和Cd~(2+)吸附率均达到了95%。对初始质量浓度为10mg/L的Pb~(2+)、Cd~(2+)最佳吸附平衡时间为360min,吸附过程符合准二级动力学方程。吸附等温线实验得到的竞争吸附顺序为Pb~(2+)Cd~(2+),由Langmuir等温吸附模型得到Pb~(2+)、Cd~(2+)饱和吸附容量分别为39.27mg/g、28.95mg/g,显著大于磁铁矿的饱和吸附容量,表明磁铁矿经腐植酸改性后增强了对水中铅镉的吸附能力。     

锌类质同像置换对Fe(Ⅱ)与磁铁矿共存体系去除Cr(Ⅵ)活性的制约

游离态Fe(Ⅱ)与磁铁矿的相互作用对环境污染物具有较强的还原活性。在自然界中,磁铁矿结构中的Fe2+和Fe3+常被过渡金属类质同像置换,显著改变磁铁矿的结构特征,物理化学性质和表面反应性。本研究考察了锌类质同像置换对磁铁矿与Fe(Ⅱ)共存体系去除Cr(Ⅵ)活性的制约及其机制。系列锌置换磁铁矿(Fe3-xZnxO4,x=0,0.25,0.49,0.74和0.99)用共沉淀法制备,并用XRD、TG、比表面积、酸碱滴定等方法进行系统的结构和物理化学性质表征。研究结果表明:系列锌置换磁铁矿样品具有尖晶石结构,Zn置换没有明显改变磁铁矿的晶体结构。比表面积和表面位密度随Zn置换量的提高而逐渐增大。在中性条件下,Cr(Ⅵ)快速吸附到磁铁矿表面,然后逐渐被磁铁矿及其表面吸附态Fe(Ⅱ)还原,最终固定在磁铁矿表面。随着Zn置换量的增加,磁铁矿与Fe(Ⅱ)共存体系对Cr(Ⅵ)的去除效率呈现先降低,后提高的变化趋势,这主要归因于共存体系对Cr(Ⅵ)还原能力的降低和吸附能力的提高。     

黄铁矿净化水中低浓度磷

以产自安徽铜陵新桥矿的黄铁矿为典型样品,研究黄铁矿对磷的吸附作用。静态实验考察黄铁矿粒度、固液比、pH值、离子强度、温度、吸附时间等因素对黄铁矿去除磷效果的影响,XPS和FE-SEM研究吸附磷后黄铁矿颗粒表面形貌和成分特征。结果表明：黄铁矿粒径越小（50～180目）,去除磷效率越高（9.3%～90.7%）;提高固液比（0.2～2 g/L）,磷的去除率增加（6.5%～97.1%）;在pH值3～9.65范围内黄铁矿对磷都有很好的去除效率（95%以上）;NO3-对磷的去除效果表现为微弱的促进作用,Cl-有微弱的抑制作用,溶液中SO42-、HCO3-对黄铁矿吸附磷表现出较强的抑制作用。温度对黄铁矿吸附效率基本没有影响。黄铁矿对磷吸附动态实验表明除磷效率在16 h后接近最大值。除磷作用机理是黄铁矿表面缓慢氧化产生的三价铁对磷的化学吸附。成果表明黄铁矿用于净化污水中低浓度磷具有很大的潜力。     

运用原位衰减全反射红外光谱法研究铬磁铁矿对磷酸根的吸附作用

采用原位衰减全反射红外光谱技术(ATR-FTIR)探讨pH值和磷酸根浓度对磷酸根在磁铁矿表面吸附形态的影响。结果表明:随着pH值降低,磷酸根浓度增大,磷酸根在磁铁矿表面的吸附量随之增加,形成内层吸附。发现有3种吸附模型:(1)在低pH值时,主要形成对称性为C1的吸附形态,可能主要是单质子化双齿双核络合形态;(2)在高pH值条件下发现有2种形态,高磷酸根浓度条件下,形成1种对称性为C3ν吸附形态,主要是单齿单核络合形态,在低浓度条件下,发现1种C2ν对称性吸附形态,可能是去质子化双齿双核络合形态,与单齿单核络合形态的物种在低浓度条件下共同存在。     

稀土氧化物及黏土负载La2O3除磷性能的实验研究

地表水体富营养化现象与磷的积累有密切关系,去除水体中溶解态磷是降低富营养化风险的技术关键。近十余年来,稀土元素被用于污水除磷剂的开发,并获得了良好的应用成效。本文实验比较了8种结晶态稀土氧化物(Y_2O_3、La_2O_3、CeO_2、Pr6O11、Nd_2O_3、Sm_2O_3、Eu_2O_3和Dy_2O_3)的除磷性能,结果表明La_2O_3的除磷性能最好,Pr6O11、Y_2O_3、Eu_2O_3、Nd_2O_3次之,Sm_2O_3和Dy_2O_3效果微弱,CeO_2完全没有除磷能力;研究表明稀土氧化物表面磷吸附的动力学行为更符合准一级反应模型,吸附等温线符合Langmuir模型。实验表征了除磷后的稀土氧化物和除磷过程中溶液p H值的变化,认为稀土氧化物除磷是一个表面吸附占主导,氧化物溶解出来的离子辅助沉淀的吸附过程。为了避免稀土氧化物颗粒在水体中发生团聚并降低表面吸附能力,将稀土氧化物La_2O_3微纳米颗粒负载在不同黏土矿物上,发现负载于黏土矿物表面的稀土氧化物除磷能力有较好提升,磷吸附量均提高25%左右。负载等量La_2O_3的3种黏土矿物的除磷性能差异不显著,黏土矿物提高稀土氧化物颗粒分散度可能是后者除磷能力提升的主要原因。     

我国某些三角洲地区绿色自生矿物颗粒的研究

广泛分布于现代陆架海区及古代沉积岩层中的绿色自生矿物颗粒,由于其重要的指相意义,一直是地质学家们感兴趣的研究课题。这些绿色颗粒是一种特殊的海洋自生矿物集合     

类质同象置换对磁铁矿表面反应性的制约机制

铁(氢)氧化物矿物对环境物质的地球化学行为有着重要的制约作用。相比于其他铁氧化物,磁铁矿具有一些独特的结构特征与表面性质,而赋予其良好的氧化还原活性。天然磁铁矿结构中广泛存在类质同象置换,探讨类质同象置换对磁铁矿表面反应的制约机制,有助于深刻理解磁铁矿族矿物在环境自净化过程中的作用机制。本文介绍了典型置换离子在磁铁矿结构中的赋存状态,及其对磁铁矿物化性质影响,重点阐述类质同象置换对磁铁矿表面反应性(如吸附、氧化、还原等性能)的制约机制,最后针对已有的相关研究现状以及面临的挑战,为未来的研究方向提出了一些设想和建议。     

早前寒武纪硫铁矿矿床Fe同位素特征及其地质意义——以山东石河庄和河北大川为例

报道了山东石河庄和河北大川地区前寒武纪层状硫化物矿床中黄铁矿单矿物的Fe同位素组成.相对于标准物质IRMM-014,大川黄铁矿的ε575Fe为-38.8～-13.1,石河庄黄铁矿的ε57Fe为-39.4～-15.1,表明形成这两个层状硫化物矿床的新元古代海水富集Fe的轻同位素.世界不同地区新太古代黑色页岩中的黄铁矿的Fe同位素组成与华北两个硫铁矿矿床的Fe同位素特征基本一致,暗示新太古代海洋富集Fe的轻同位素可能是全球现象.导致早前寒武纪海洋富集Fe轻同位素的原因是海水中大量的Fe被氧化形成了富集Fe重同位素的磁铁矿和赤铁矿.     

长江悬浮颗粒物中磷的赋存形态

2006年9~10月在长江采集悬浮颗粒物样品,应用改进后的SEDEX法对磷的赋存形态进行了分析.结果表明,自生磷灰石磷是长江悬浮颗粒物中磷的主要赋存形态.涪陵至万州江段,碎屑磷灰石磷的含量较高,弱吸附态磷和有机磷含量较低,磷的赋存形态主要受悬浮颗粒物含量的影响;香溪至葛洲坝下江段,弱吸附态磷和有机磷含量较高,碎屑磷灰石磷含量较低,磷的赋存形态主要受浮游植物生长及泥沙粒径的影响;城陵矶至大通江段,有机磷、碎屑磷灰石磷和铁结合态磷含量较高,弱吸附态磷含量较低,磷的赋存形态主要受泥沙粒径和洞庭湖输入的影响.长江悬浮颗粒物中生物可利用磷占颗粒态磷的45.6%,长江上游水体中生物可利用磷含量较低,下游含量较高.     

某镍矿渣中磁铁矿工艺矿物学及磁选试验研究

某冶炼镍矿渣中全铁品位为37.82%,为了研究该镍渣中铁矿物综合回收的可能性,在对镍渣进行粒度组成分析、化学全分析、矿物组成分析及铁物相分析的基础之上进行了不同细度和不同磁场强度下的弱磁选实验,研究发现,镍矿渣中的铁主要赋存在+200目以上的粒级中,该粒级中铁分布率为84.74%。镍矿渣中主要金属矿物为磁铁矿和铁镁氧化物类矿物,其含量分别为11.07%和2.09%,杂质矿物铁(镁)橄榄石的含量高达86.58%;镍矿渣中磁性铁含量为36.09%,其占有率为95.43%,将镍矿渣磨矿至-325目97.86%,在不同的磁场强度下进行弱磁选,选矿指标仍不理想,原矿、精矿、尾矿铁品位比较接近,分布在36%~38.5%,通过弱磁选无法对磁铁矿进行有效回收;对镍矿渣进行的MLA磁铁矿嵌布粒度分析结果表明,镍矿渣颗粒中的磁铁矿大多以薄壳的形式存在于镍矿渣颗粒边缘,薄壳厚度大多在10μm以下,通过常规磨矿的方式难以使其从脉石矿物铁(镁)橄榄石及其他伴生杂质矿物中解离出来,磁铁矿解离度达不到分选要求,因此无法采用弱磁选的方式对其进行有效回收,镍矿渣中的磁铁矿无法分离生产铁精粉,建议整体利用,用来生产建筑微晶玻璃、建筑砌块或水泥铁质校正原料。     

机械研磨作用对磁铁矿低温氧化及磁化率的影响

磁铁矿是岩石、土壤和沉积物中少量而又普遍存在的副矿物,是环境磁记录的主要载体.磁铁矿在表生地质过程中受到机械、生物和化学风化作用使其结构、粒径、氧化程度、磁学性质发生一系列变化,这些变化对环境磁学以及表生地质过程的研究具有重要意义.从矿物学角度研究了磁铁矿粒径、相转变、氧化程度和磁化率随着研磨时间的变化规律.结果表明,平均粒径为4 μm的磁铁矿在研磨1 h后粒径变化趋于稳定,但随着研磨时间的增加,磁化率逐步降低而氧化率逐渐增加.通过对研磨后样品进行XRD分析表明,随着研磨时间的增加,磁铁矿衍射峰强度明显减弱,衍射峰宽化,赤铁矿的衍射峰强度逐渐增强.由此可见,原生磁铁矿(对沉积物而言属于碎屑磁铁矿)低温氧化产物是赤铁矿而不是磁赤铁矿.在表生地质演化过程中颗粒的机械碰撞不仅使磁铁矿颗粒变细,而且可能影响到磁铁矿常温氧化、磁学性质和晶体结构.     

氢气还原富铁矿石制备零价铁富集磷

以褐铁矿、菱铁矿、赤铁矿和磁铁矿为原料,在600 ℃下氢气焙烧制备零价铁(ZVI).采用X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪、比表面积和孔结构分析仪、扫描电镜、X射线光电子能谱、红外光谱表征了富铁矿石矿物组成及制备产物ZVI的形貌、比表面积和孔结构特征,考察了接触时间、初始磷浓度和pH值对磷富集的影响,并分析了pH值为3和5时,富铁矿石中Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)的释放情况,探讨了零价铁对磷的富集性能及作用机制.结果 表明,磁铁矿制备的ZVI中铁含量较高(Fe2O387.4％)、杂质较少、拥有大量的微纳米孔隙且矿石原样在15天内未检出Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)的释放,磁铁矿制备的ZVI表现出最好的磷富集效果,w(P)可达13.45 mg/g.使用NaOH (2.2 mol/L)溶液可以回收ZVI富集的磷,回收率可达到99.9％.表面络合、静电吸附和Fe氧化产生的Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)对磷的共沉淀作用是ZVI富集磷的主要机制.研究结果有助于推动富铁矿石的综合利用及其在磷的深度处理或磷资源循环利用方面的应用.     

山西新太古界柏芝岩组条带状铁建造中的菱铁矿:成因机制与古环境意义*

菱铁矿是前寒武纪条带状铁建造(BIF)中重要的矿物组分和古海洋信息载体,但它可能具有原生、早期成岩和晚期成岩多种成因,这在一定程度上限制了其在古海洋条件分析中的应用。虽然前人对菱铁矿开展了广泛的地球化学分析,但在岩相学研究方面相对薄弱。为进一步揭示BIF中菱铁矿的成因机制,以山西代县羊角沟矿区新太古界柏芝岩组的BIF为研究对象,开展了系统的岩相学工作。研究表明,该BIF主要由厘米级交互的富铁与富硅条带构成,其中普遍缺少水体扰动沉积构造,偶见交错层理和风暴碎屑,表明主要沉积于风暴浪基面之下。菱铁矿的主要产出形式有3种: (1)亚毫米级条带,其内“悬浮”有风暴成因碎屑颗粒,具有水柱或沉积物/水界面的原生成因特征;(2)在富铁条带中的晶体间隙充填,可能为早期成岩成因;(3)富硅条带中存在绿泥石层间脉状充填或截切石英和铁白云石的脉体,具有晚期成岩成因。原生菱铁矿的产出,表明新太古代在风暴浪基面之下的海水强烈缺氧、富铁并具有低硫酸盐浓度的特征。尽管原生菱铁矿条带的产出表明菱铁矿具有反映海洋化学条件的潜力,但多种成因菱铁矿的同时产出,也要求在应用菱铁矿分析古海洋条件时应当分组构进行。