摘要:红土型镍矿中镍的常压酸溶浸出是近年来国际上研究的热点。本文对红土型镍矿常压硫酸浸出液中镍的分离富集进行了初步的实验研究。不同条件的硫酸盐结晶实验表明,红土镍矿硫酸常压浸出液硫酸盐结晶析出晶体主要为MgSO₄·H₂O。析出晶体中除了金属元素Mg,还有少量的Fe和Ni,并且Fe/Ni较原矿中大大缩小。该硫酸盐析出晶体利于后续处理中金属Ni的进一步富集回收。利用硫酸盐结晶过程富集与回收红土型镍矿常压硫酸浸出液中镍的方法,既减少能源消耗,又有利于环境保护,是一种简单易行且成本低廉的绿色生产工艺。

摘要:实验研究了采用两步碱溶法从高铝粉煤灰中提取氢氧化铝的可行性。首先采用浓度为8 mol/L的NaOH溶液,在95℃的条件下溶出高铝粉煤灰中部分非晶态SiO₂;所得脱硅粉煤灰再与适量CaO混合均匀,在260～280℃下以浓度18～20 mol/L的NaOH溶液溶出Al₂O₃,得到高苛性比的铝酸钠溶液;经降低苛性比、脱硅和碳酸化分解,制得氢氧化铝制品。化学成分分析结果表明,该氢氧化铝制品符合GB/T 4294-1997规定的一级标准。与其他从高铝粉煤灰中提取氧化铝的工艺相比,该方法避免了粉煤灰原料的高温烧结过程,生产能耗显著降低,加工过程的环境相容性良好。

摘要:以天然沸石为主要原料,水泥为粘结剂,发泡聚苯乙烯球形颗粒为内核,经复合、成球、筛分、养护,制备出粒径4～8 mm的免烧球形低密度沸石复合填料。对制备的材料进行了空隙率、表观密度、强度等性能测试。研究结果表明,制备低密度沸石复合填料的最优工艺组合条件为质量百分比沸石∶水泥=75%∶25%,自然条件下养护7～10 d,此时制备的成品填料空隙率为47.4%,表观密度为1.23 g/cm³,强度为61.5 N,堆积密度为0.647 g/cm³。扫描电镜图像表明,挂膜前填料表面粗糙,内部存在大量孔隙,挂膜后表面和内部均有大量的微生物附着,与粉煤灰制备的陶粒相比,该填料挂膜微生物量提高了一倍。本研究制备的低密度沸石复合填料,用于在环境温度低于15℃下曝气生物滤池的挂膜启动运行,对氨氮的去除率达到96%,具有较好的氨氮去除效果,表明该复合填料在废水脱氮深度处理方面具有良好的应用前景。

摘要:分别以粉煤灰、煤矸石、红柱石千枚岩、油页岩渣等富硅铝矿石为原料,经过除杂、煅烧活化后,利用水热晶化法制备出纳米莫来石复相粉体。采用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、能量色散X射线荧光光谱分析(EDX)和选区电子衍射(SAED)等手段研究了复相粉体的物相组成与显微结构,并用魔角旋转核磁(MAS～NMR)分析水热晶化反应机理。结果表明:经过一定温度煅烧活化后,当NaOH溶液浓度为2～3 mol/L、搅拌温度80～90℃、恒温3 h、液固比为10 mL/g时,上述四种原料均可制得以莫来石为主晶相的纳米复相粉体,其中以煤矸石、红柱石千枚岩、油页岩渣为原料制备的晶体均为结晶良好的柱状晶,平均长度分别为50、300和150 nm,平均长径比分别为4、3.5和3.75;以粉煤灰为原料制备的晶体主要呈现棒状、针状和纤维状,其棒状晶长度约30～80 nm、直径约4.5～30 nm。

摘要:研究了大洋锰结核氨浸渣脱硫产物去除废水中镉离子的多种影响因素,如接触时间、脱硫产物粒径、溶液pH值、初始镉离子浓度和吸附剂量。并利用X射线粉末衍射(XRD)、场扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)对材料和产物进行了表征。结果表明减小脱硫产物粒径、增大吸附剂量等有利于提高去除效果;大洋锰结核氨浸渣脱硫产物去除水中镉离子是基于离子交换反应的原理:MnS+Cd²⁺→CdS+Mn²⁺。

摘要:水钠锰矿是表生环境中常见的氧化锰矿物之一,影响土壤溶液中硫化物的迁移、转化和归趋。本文考察了酸性水钠锰矿氧化硫化钠溶液的反应过程,采用分光光度法、离子色谱法分析S^2-及其氧化产物的浓度和变化趋势,用XRD、SEM表征酸性水钠锰矿粉末反应前后的晶体结构和微观形貌,探讨了温度、pH值、矿物用量对S^2-氧化速率的影响。结果表明,S^2-的氧化产物主要为单质S,其氧化速率符合准一级动力学规律,且氧化速率随着温度升高、pH值降低和矿物用量增加而增大;酸性水钠锰矿首先被还原生成Mn(OH)₂,Mn(OH)₂在空气中与O₂作用转化成Mn₃O₄,Mn₃O₄可进一步转化生成MnOOH。

摘要:选取9例乳腺炎症、7例乳腺增生的钙化样品,利用光学显微镜(OM)、环境扫描电镜(ESEM)、微区X射线衍射(μ_XRD)等矿物学分析方法对样品进行了原位形貌观察、分离后结构及成分的测试分析,探讨了病灶中钙化的矿物学特征及其组成成分和形成机制。研究结果表明,发生在炎症病灶中的钙化主要类型是脂肪坏死后的钙化,其发生和死亡的脂肪细胞和周围病变后期修复性Ⅲ型胶原有直接关系。增生症中的钙化主要有发生在扩张的导管内和在束状深度交联胶原中的坏死型钙化,扩张的导管边缘处Ⅳ型胶原和大片变性Ⅲ型胶原为钙化提供了成核位点,继而参与无机矿物的形成过程,最后形成较为致密的钙化。乳腺炎症和增生症中的钙化的主要成分均为碳羟磷灰石。

摘要:实验研究了嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,简称A. f)与硫化物矿石之间的相互作用,以观察不同矿石矿物发生微生物氧化和形成次生矿物的差异。采用ICP_OES分析了反应前后溶液成分变化,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等分析手段研究了矿石表面形貌的变化和沉淀物的矿物组成。分析结果表明,A. f对同一矿石中不同矿物作用强度存在明显差异,方铅矿、闪锌矿发生强烈氧化分解,而与黄铁矿的相互作用则较弱。这种差异可能与矿物晶体结构有关,在多种矿物并存的情况下,可能发生了原电池反应,作为阴极的黄铁矿受到保护,而作为阳极的闪锌矿、方铅矿的氧化作用得到促进,总体上表现为A. f对矿石硫化矿物的选择性作用。

摘要:嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)能够在低pH值条件下,迅速将Fe²⁺氧化并产生大量次生羟基硫酸铁沉淀,从而除去水中可溶性Fe²⁺。这为富含Fe²⁺的酸性矿山废水(acid mine drainage, AMD)处理提供了新的思路。本文从晶种刺激和阳离子诱导两个方面,分别研究了固定化载体(硅藻土、石英砂)和具有强诱导能力的成矾离子(K⁺)对微生物转化酸性体系中Fe²⁺成次生矿物的影响。结果表明,3种材料均有明显促进可溶性Fe²⁺向次生矿物转化的作用,且总铁(TFe)沉淀率与3种材料的添加量呈正相关关系。在起始Fe²⁺浓度为160 mmol/L,硅藻土、石英砂和钾离子最大添加量分别为10 g、10 g和80 mmol/L时,经过72 h反应后,TFe沉淀率分别比对照增加了8%、24%和20%。矿物中的Fe、K和S元素含量与溶液中的起始K⁺浓度有非常密切的关系,随着K⁺浓度的增大,矿物中的K和S含量逐渐增加,而Fe含量则相应减少。

摘要:施威特曼石(schwertmannite)已被证实是一种具特异性能的重(类)金属吸附新材料,生物方法合成的施威特曼石由于具备较好的表面吸附性能而受到更多关注。本文通过接种有嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)的FeSO₄_H₂O矿物合成体系,研究了不同初始Fe²⁺浓度对Fe生物转化成施威特曼石效率的影响。结果表明,在Fe(Ⅱ)浓度(FeSO₄·7H₂O配制)设计为20、40、80和160 mmol/L,接种A. ferrooxidans菌密度达到6.0×10⁷个/mL时,本实验条件下矿物重量y(g)与初始Fe²⁺浓度x (mmol/L)的关系为y(g)=0.036 67+0.008 520x-8.602·10^-6x²;溶液TFe沉淀率y(%)与初始Fe²⁺浓度x(mmol/L)的关系为y(%)=39.68-0.221 0x+6.653·10^-4x²。反应后期溶液中大量残留Fe³⁺在满足饱和指数SI>0的条件下不能析出矿物沉淀,进一步分析表明,Fe³⁺水解形成施威特曼石的可能机制是利用了Acidithiobacillus ferrooxidans菌氧化Fe²⁺释放的能量才得以实现,当Fe²⁺完全氧化不再供应能量时,Fe生物转化成施威特曼石的反应也达到了最大限度。

摘要:蒙脱石具有强烈亲水性,遇水体积可膨胀至原体积的数倍甚至数十倍,从而造成油气储层的水敏损害,但在强碱条件下蒙脱石可发生结构变化与物相转变,从而使其亲水性降低。本文具体探讨了天然钠基蒙脱石在80 ℃,0.1 M KOH、0.5 M KOH、1 M KOH溶液中所发生的碱溶反应;并通过XRD、SEM、EDAX等测试手段分析发现,碱溶相变的发生与碱溶液浓度及反应温度密切相关;碱溶相变最终产物主要是微米级纤维状、柱状、颗粒状的菱沸石和麦钾沸石,均为不具膨胀性的架状硅酸盐矿物;最后通过自由膨胀实验证实蒙脱石碱溶产物膨胀性较原矿物显著降低。

摘要:贫镁和富镁坡缕石受热时表现出不同的热变化规律。物相分析表明,将提纯样品加热到设定温度并保温2 h后,贫镁坡缕石经历了失水和玻璃相阶段: 300℃以下晶体结构基本没变,350℃开始发生"折叠作用",400℃以上晶体结构被完全破坏,生成玻璃相;富镁坡缕石经历了失水、玻璃相和新晶相(顽火辉石)阶段: 300℃以下晶体结构基本没变,350～500℃发生"折叠作用", 600～950℃生成玻璃相,950℃以上生成顽火辉石雏晶。富镁坡缕石保持热稳定性的温度低于600℃,贫镁坡缕石的低于400℃。

摘要:以坡缕石粘土、淀粉、水玻璃为原料,研究了固定化酶载体的制备工艺,探究了固定化酶载体在辣根过氧化酶(HRP)降解硝基酚废水中的作用,并探讨了反应时间、酶浓度、H₂O₂及硝基酚浓度对降解效果的影响。结果表明,固定化酶载体的最佳制备工艺为:水玻璃12%,淀粉20%,煅烧温度550℃,煅烧时间2 h;固定化酶对硝基酚的去除效果明显高于原酶;固定化酶去除水中硝基酚的最佳反应条件为:反应时间1.5 h,加酶量150 U,H₂O₂浓度0.12%,硝基酚浓度100 mg/L;固定化酶重复使用7次后对硝基酚的去除率仍高于60%。

摘要:考察软阳离子钾改性蒙脱石在K⁺存在的条件下对硝基苯的强化吸附行为,详细分析比较了Henry和Freundlich方程对硝基苯吸附等温线的拟合结果,同时还进行了吸附热力学研究。实验结果表明,软阳离子钾对蒙脱石吸附硝基苯具有强化作用;硝基苯在蒙脱石上的吸附符合Freundlich 和Henry方程,两模型方程线性拟合结果的相关系数均在0.96以上。热力学分析结果表明,硝基苯在蒙脱石上的吸附过程是一个自发的放热过程,说明蒙脱石对硝基苯的吸附主要由分配与EDA作用机制所控制。钾离子存在可为硝基苯吸附营造有利场所,不仅改善准入条件,同时增加某些吸附点位,从而促进并强化蒙脱石对硝基苯的吸附。

摘要:通过N₂吸附-解吸附、表面电位测试及透射电镜等手段研究了湖南辰溪仙人湾埃洛石的表面吸附性能。本区埃洛石属中空管体,吸脱附等温线属于Ⅱ类等温线。由BJH方程计算孔径在2.5～200 nm之间均有分布,集中在3～40 nm之间,由HK方程计算微孔集中分布在0.6～1.9 nm之间。天蓝色埃洛石孔隙丰富,以中微孔为主,纯白色埃洛石孔隙发育程度相对较低,以微、中、大孔为主。埃洛石的表面零电点接近pH=2。在pH =5～10之间,Zeta电位趋向稳定在-40 mV左右。本区埃洛石比表面积为35～87 m²/g,平均孔径为16.20～30.12 nm,具有很强的气体吸附能力和离子交换吸附能力。天蓝色埃洛石表面吸附性能最强,是优先考虑的开发对象。

摘要:以广州市从化的赤红壤剖面为研究对象,系统测定了土壤的pH值和机械组成,土壤剖面中有机质含量、氧化铁矿物和粘土矿物的含量及分布特征,并进行了相关性分析。研究结果表明,赤红壤剖面的总有机质、稳定有机质含量、矿物稳定有机质含量和生化稳定有机质含量的变化趋势在整体上是一致的,均随深度的增加而降低。其中,矿物稳定有机质主要存在于土壤剖面的中间层,氧化铁矿物则大都集中在土壤剖面的中上层;赤红壤剖面各层位中高岭石含量都占绝对优势,为58.7%～84%,蒙脱石的含量次之,为8.5%～16.8%,除此之外,还含有较多的三水铝石。蒙脱石的含量随深度增加而降低,高岭石和三水铝石的含量随深度增加而升高。土壤有机质与氧化铁矿物的相关性较之与粘土矿物、三水铝石要大得多,有机质含量与无定形铁含量的相关系数均高于0.90,与蒙脱石、高岭石、三水铝石的相关系数分别为0.697 1、-0.681 2、-0.049 8,可见无定形铁在土壤有机质稳定中起着重要作用,提醒应更加关注土壤中有机质碳库稳定锁定中的矿物学机制及其影响因素。

摘要:土壤中有机质与无机矿物长期共存,其存在形式发生着变化。本文利用批实验的方法对三氯乙烯的吸附行为进行模拟研究,结果表明,土壤中有机质与无机矿物是以有机质-矿质复合体形式存在的,有机质与无机矿物的相互作用影响复合体的吸附性能,与有机质、无机矿物单体相比,复合体K_d、K_oc明显发生变化;并提出了有机质-矿质复合体模型。

摘要:选取某采油厂不同有机碳含量的表层土壤作为吸附剂,采用批实验方法对原油中代表性组分苯和甲苯的单组分吸附和双组分竞争吸附行为进行了研究。研究表明,单组分溶液中,苯和甲苯在土壤中的吸附符合线性规律,吸附能力与土壤有机碳含量成正比;双组分溶液中,苯和甲苯共存时存在竞争吸附,土壤对它们的吸附小于单组分时的情况。竞争吸附的结果说明,除分配吸附以外,介质表面点位对苯和甲苯的吸附也起着重要的作用。

摘要:对某垃圾填埋场包气带砂土吸附氨氮的机理进行了研究,通过吸附等温实验主要探讨了其吸附过程、不同粒级土的吸附贡献和吸附氨氮的3种形态。结果表明:样品土对氨氮的等温吸附线符合Langmuir模式,原土的计算最大吸附量为435 mg/kg;中砂、细砂和实验原土的吸附能力大小顺序为:原土>细砂>中砂;在样品土中,粉质粘土随着初始铵溶液浓度的升高吸附绝对量和吸附贡献率都在上升,由50 mg/L时的43%贡献率上升到400 mg/L时70%的贡献率,成为原土吸附氨氮的主要贡献者;随着初始铵溶液浓度的升高,水溶态铵、可交换态铵和固定态铵的绝对量都大致呈上升趋势,它们的最大吸附量分别为112.3、97.5和214.0 mg/kg;铵溶液中的铵离子进入粘土中的大致顺序为:颗粒表面的扩散层(主要为水溶态铵)→吸附层(主要为可交换态铵)→矿物晶格内部和晶层空间(主要为固定态铵)。

摘要:为研究均一介质条件下有机碳含量及矿物质对TCE吸附行为的影响,简化了土壤环境的复杂性和异质性,以固定矿物质(高岭土∶石英砂=3∶7)作为土壤基体,添加不同质量分数的腐殖质(f_oc=0.16%～2.29%)配制成模拟土样,进行矿物质和模拟土样对TCE的吸附批实验。实验结果显示,TCE的吸附等温线呈非线性。随有机碳含量增加,表现为线性吸附增强,矿物质对TCE的吸附贡献随有机碳含量增加而减小。f_oc>0.82%时,矿物质对吸附作用的贡献率<5%;f_oc >1%时,可以基本忽略矿物质对吸附的影响。此外,TCE初始浓度也会影响有机碳和矿物质的吸附能力。用Freundlich模型分别拟合TCE吸附等温线的低浓度段和高浓度段(以C_e=500 μg/L为浓度高低的分界),Freundlich 指数n值呈现由大到小的趋势;TCE初始浓度越高,有机碳的吸附贡献率相对上升,而矿物质的贡献率则下降。TCE初始浓度在50～500 μg/L之间、f_oc由0.16%增大到1%时,矿物质的吸附贡献率范围由28%～16%缩小到3%～1%之间,此时TCE初始浓度对有机碳和矿物质的吸附贡献率基本没有影响。

摘要:青海省多目标区域地球化学调查发现,民和-海石湾一带的狭长谷地沿109国道两侧分布的土壤中存在以Cd、Pb、Hg、Cr等重金属元素为主组成的综合异常。空间上各异常元素套合较好,而且综合异常面积较大,异常元素衬度较高。经相关分析,Cr元素与土壤常量组分显著相关,与SiO₂含量呈负相关关系,同时,Cr元素水平剖面上城区含量明显高于其他地方,垂向剖面上呈现元素表层略微富集的现象;Cd与有机碳之间存在显著性相关关系,与TFe₂O₃不存在显著性相关关系;Pb元素在80 cm以上的土壤中,异常区土壤中的含量明显高于非异常区,Pb异常基本存在于表层土壤中;Hg元素含量表层富集明显,城区土壤中的Hg含量远高于其他地方。研究结果表明,人为源输入是导致该地区Cd、Pb、Hg异常的主要因素,而Cr元素异常的形成具有双成因性质,在较高自然背景上产生了人为源叠加。因此,加强异常区工业"三废"的控制和管理,是防止异常面积扩大的有效措施。

摘要:黄铁矿是自然界分布非常广泛而又极度不均匀的金属硫化物矿物,随着环境条件的变化而容易发生风化作用,人类活动也会加速黄铁矿的风化,从而降低岩体强度并导致很多工程地质问题。在地质环境中的钙离子与硫酸根结合生成石膏等次生风化矿物的过程中,当黄铁矿中的硫转化生成等摩尔数的石膏时,矿物体积将增加5倍以上。由于黄铁矿分布的极端不均匀性,导致工程建筑的膨胀破坏。另外,黄铁矿被氧化分解也可以形成易溶于水的黄钾铁矾等次生矿物,这些矿物进一步溶蚀后常在岩体中留下空洞,促使地下流体通道的形成与改造,加大了对工程的破坏程度。尽管黄铁矿风化的工程地质学意义已经受到一些重视,但是,充分利用地球化学原理解释黄铁矿风化过程所导致的工程地质问题仍然需要进行深入研究和系统总结。

摘要:以坡缕石粘土为原料,通过溶胶-凝胶法制备坡缕石/氧化铝复合材料,通过静态吸附实验研究了复合材料吸附水中磷的动力学特征、吸附平衡和热力学参数,探讨了吸附机理。结果表明,复合材料对磷有较好的吸附作用,吸附过程能较好地符合准二级动力学方程,吸附速率常数随初始浓度的增大而减小,随温度的升高有所增大;吸附平衡能较好地符合Langmuir方程和D_R方程,吸附过程吸热,ΔG为-25～-21 kJ/mol,是物理吸附和化学吸附并存的过程。