磺酸型阳离子树脂的元素分配行为及高精度同位素分析应用

不同元素在离子交换树脂的分配系数是元素纯化和分离的基础,不同酸中各元素分配系数差异可用于设计高效的元素提纯流程,从而被广泛应用于现代高精度同位素分析。本文以AG®50W-X8阳离子树脂为研究对象,以分配系数(Kd)作为量化指标,通过系统实验研究不同元素在该树脂中的分配行为。在前人研究基础上,本实验增加了元素数量和酸的种类,涵盖了金属、类金属、非金属和稀土元素。结果表明：在盐酸和硝酸介质中,几乎所有元素的Kd都与酸度呈负相关,当酸度达到6mol/L时,除Th和Ca以外的所有元素都会被酸洗脱。稀土元素(REEs)和高场强元素在0.1～0.5mol/L稀硝酸和稀盐酸中强烈吸附在树脂上;而一些过渡金属、类金属和非金属元素(如Mo、W、Re、Ir、Sb、Ge、As、Se、Te等)在酸溶液中会形成含氧阴离子,不与阳离子树脂发生吸附。Al、Fe、Se、Pd、Cd、In等元素在盐酸中易与氯离子形成配位化合物或离子团,导致这些离子在盐酸中的分配系数显著降低。在硝酸和盐酸与氢氟酸的混合酸中,除稀土元素外,绝大部分元素随酸度增加Kd迅速降低。稀土元素在盐酸-氢氟酸混合介质中,随着盐酸的浓度增加(从0.1mol/L盐酸-0.2mol/L氢氟酸至6mol/L盐酸-0.2mol/L氢氟酸),稀土元素分配系数（KdREE）具有先增加后降低的趋势。氢氟酸的加入可显著降低Be、Al、Sc、Fe、Sn、Th、U、Ti、Zr、Hf等元素在稀盐酸和稀硝酸中的分配系数,使这些元素几乎不与树脂发生吸附。本研究揭示了不同酸介质中各类元素在阳离子交换树脂上的分配行为存在差异,尤其是氢氟酸的加入可显著改变高场强元素、部分过渡金属和稀土元素的分配系数,为应用该树脂开发和优化适用于高精度金属稳定同位素分析的元素提纯流程(如Li、Mg、K、Sr、Ce、U等)提供了数据支撑,并可有效地减少后续实验设计的工作量。     

Darcys Law Expressed by Chemical Index

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羟基磷灰石对水溶液中Fe3+的吸附动力学及热力学研究

研究了羟基磷灰石(HAP)对水溶液中Fe3+的吸附动力学及热力学。研究表明,HAP对水溶液中Fe3+的吸附符合Langmiur等温吸附,ct/q=0.006 4 ct+0.018 3;该吸附反应符合一级反应动力学方程,ln CR=-0.043 5 t+4.324 4;吸附反应活化能为Ea=36.26 k J/mol;标准摩尔反应焓为正值表明反应过程吸热;当温度大于285.7 K时,吉布斯自由能小于0,反应可自发进行。     

离子质谱计测定地质样品中镁同位素组成方法学研究

应用信通公司研制的离子质谱计（ＳＴ－ＩＭＳ），建立了地质样品镁同位素分析的实验流程和误差分析方法，为进一步分析微量地质样品中镁同位素组成和分布奠定了基础。     

X射线衍射和电子探针技术在矿物药雄黄鉴定及质量评价中的应用

雄黄是我国常用的矿物类中药,由于晶体空间结构不同,可分为α雄黄(AsS)和β雄黄(As4S4)。雄黄受氧化作用会产生剧毒物质砒霜(As2O3),其中β雄黄因空间结构关系更易被氧化,因此对矿物药雄黄的成分鉴定和质量评价具有重要的意义。常用的分析雄黄中砷及其他元素的方法(原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法、高效液相色谱-质谱法等)是通过测定总砷、价态砷和其他相关元素实现对雄黄的鉴别和有害成分的检测,分析过程复杂,试剂消耗大,需对样品进行破坏,而且不能直接对矿物结构进行判定。本文采用薄片鉴定、X射线衍射和电子探针对来自代表性生产地贵州思南和湖南石门的6种药用雄黄样品进行鉴别和质量评价。首先通过薄片鉴定初步确定雄黄样品的主要成分及伴生矿物,进一步利用X射线粉晶衍射和电子探针技术对雄黄的主要成分、伴生矿物进行半定量分析,再利用电子探针研究雄黄中As、S、O等元素的赋存状态,在这些技术综合鉴定的基础上,对收集的雄黄进行质量评价。分析结果显示:产自贵州思南的1号矿药由石英(82.8%)、方解石(9.5%)和白云石(7.7%)组成,2号矿药由α雄黄(64.7%)和石英(35.3%)组成;产自湖南石门的6号矿药由β雄黄(86.5%)和电气石(13.5%)组成,3号和4号矿药由α雄黄单矿物组成,5号矿药由β雄黄单矿物组成,3号、4号和5号三个样品中As含量大于70%,符合药典规定;电子探针分析样品中均未检测到砒霜,总体上表明湖南产的雄黄品质较高。研究表明,X射线粉晶衍射法利用了衍射图谱与晶体结构的一一对应性,找到不同矿物药样品的专属特性,而对于多组分矿物药样品,只要混合组分恒定,其衍射图谱就相对稳定,具有指纹特征;电子探针利用As、O等元素的赋存状态,可以有效地对雄黄的质量进行评价。X射线衍射和电子探针技术的结合用于鉴定雄黄矿物药是一种极为有效、可行的办法,与传统方法相比更为快速、经济。     

电气石矿物吸附铜离子试验研究

本文研究了电气石的单晶、电气石微粉对Cu2＋的吸附作用,试验表明：电气石单晶体表面存在着以C轴为两极的静电场,该静电场对Cu2＋的吸附作用效果明显。制备的电气石微粒越细,吸附效果越好。电气石的电场效应使得它在治理污水中Cu2＋污染具有广阔的前景。     

利用GPS和DEMETER数据分析汶川地震前电离层变化

利用GPS TEC和法国DEMETER卫星ISL探测器的观测数据,分析了汶川地震前电离层变化.结果表明,电离层TEC在5月6-10日地方时下午有连续的负异常现象,5月9日地方时下午有明显的正异常现象.电离层TEC异常的范围主要位于震中南部区域,EW方向上1 100 ～1 670km,SN方向上1 600 ～3 700km.5月6日的负异常偏震中东南,5月7日的负异常偏震中西南,5月9日的正异常偏震中东南.震中西南和南部地区负异常较东南地区明显,震中南部和东南地区正异常程度较西南地区偏高,震中位置所对应南半球磁力线共轭区都出现了一定程度的正或负扰动.DEMETER卫星观测的电子密度Ne和离子密度N.在5月6-10日也出现了明显的负异常,异常分布与电离层TEC异常分布较为一致,主要集中在震中南部.震中所在的经度带上存在2个负异常峰值,且在纬度上关于地磁赤道对称.最后在上述异常的基础上,对基于岩石圈-大气层-电离层耦合的地震电离层异常机理开展了初步讨论.     

4A沸石吸附模拟核素Sr,Cs后的组分变化和结构表征

通过4A沸石吸附模拟核素Sr,Cs前后的化学成分分析、X衍射分析和红外光谱分析等手段方法,分析探讨了模拟核紊Sr,Cs在4A沸石的赋存状态,结果表明：4A沸石与模拟核素Sr,Cs之间主要以离子交换的方式发生作用,Sr^2 ,Cs^ 取代4A沸石中的可交换离子Na^ ,占据4A沸石a笼中的6元环和8元环。导致4A沸石的晶胞参数增大,晶格发生畸变。     

缅甸不同矿点翡翠的矿物学特征

通过对缅甸达木坎矿区、帕敢矿区、隆肯矿区的4个矿点翡翠样品的偏光显微镜、电子探针、X射线粉晶衍射等测试,其结果表明:各矿点翡翠均以粒状变晶结构为主,主要矿物为硬玉,次要矿物有钠长石、云母类、辉石类、闪石类矿物、沸石类矿物等。其中,哥因角矿点翡翠矿石中有较大量辉石类矿物,纳莫矿点发现较大量方沸石矿物。沸石是含水矿物,而含水矿物作为矿脉的前锋组成矿物更为合理,故纳莫翡翠矿体形成深度应相对其它矿点更深。隆肯矿点翡翠样品w(A_l2O_3)=23.187%,w(Na_2O)=17.706%,w(TiO_2)=0.349%,w(K_2O)=0.298%,高于其它矿点;哥因角矿点翡翠样品w(CaO)=1.821%,w(MgO)=2.983%,w(FeO)=1.432%,高于其它矿点;纳莫矿点样品w(SiO_2)平均61.91%,为4个矿点中最高。     

Surface chemical analysis in coal preparation research: complementary information from XPS and ToF-SIMS

The application of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) to coal surface characterisation for preparation research is described. Progress towards the acquisition of complementary surface chemical information by time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) is also discussed. Surface-based beneficiation techniques such as flotation are assuming greater importance as the proportion of fines in raw coal increases due to the proliferation of high capacity mining methods. A necessary condition for the floatability of a coal particle is adequate hydrophobicity, and the degree of hydrophobicity of the flotation concentrate is one factor influencing the ease with which its dewatering can be affected. The hydrophobicity of a coal is very difficult to measure directly because of microporosity, and it is often necessary to deduce the degree of hydrophobicity from a knowledge of the surface chemistry. XPS is able to provide sufficient analytical data to allow relative levels of hydrophobicity to be estimated. In principle, ToF-SIMS should be able to supply additional information enabling refinement of such estimates; however, there are insufficient data at present to allow the ionic fragments detected to be related to specific functional groups at the coal surface.