摘要:

摘要:本文在对普通培养条件下异养微生物粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis,A. faecalis)反硝化特征研究的基础上,运用电化学方法于一定电势下(-0.15 V、-0.06 V、+0.06 V vs. NHE)模拟半导体矿物导带光电子能量,探讨不同能量的光电子对A. faecalis反硝化特性及细胞生长代谢的影响。实验显示,在普通培养条件下,A. faecalis在有氧和无氧环境中均不能还原NO₃^-,但还原NO₂^-效果明显。在模拟光电子实验体系中,A. faecalis可在不同电势(-0.15 V、-0.06 V、+0.06 V)的阴极石墨电极表面附着并形成具有反硝化活性的菌膜;其中,外加电势为-0.15 V的实验组菌膜量最多,其NO₃^-去除率也最高,10天达到52%;-0.06 V体系略低,NO₃^-去除率为30.5%,+0.06 V体系菌膜量最少,其NO₃^-去除效果也最差,仅为10.6%。而在不添加微生物的电化学体系中,3个外加电势下的NO₃^-浓度均未发生明显变化。本实验研究结果证明了一定能量的半导体矿物光电子可影响土壤异养微生物A. faecalis的生长代谢及反硝化行为。

摘要: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。

摘要:为探索黄龙钙华的生物成因,本研究以黄龙嗜冷细菌的胞外特征有机酸组分——琥珀酸为研究对象,通过模拟黄龙水体的低温沉积环境,利用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM),考察了琥珀酸对钙化体系中的钙化动力学过程、碳酸钙晶型和形貌的影响。结果表明： ① 高浓度琥珀酸、低pH值,低温都会在一定程度上抑制碳酸钙沉积。② 高浓度琥珀酸可以诱导球霰石型碳酸钙的形成; ③ 高温促进了体系中碳酸钙微晶的聚合。综上可见,黄龙嗜冷细菌的胞外琥珀酸组分在一定程度上参与了碳酸钙的沉积过程,对晶体的晶型和形貌具有一定的调控作用。其结果可为黄龙钙华生物成因的探究提供理论基础。

摘要:环境介质溶液中铁的水解作用和稳定化作用主要受铁细菌及其代谢有机物质的影响。铁细菌普遍存在于自然环境中,可利用低价铁源为自身生长所需能量。铁细菌胞外有机物的主要组分如多糖和蛋白质等可与铁结合,并通过氧化或沉淀作用使铁稳定、沉积而形成铁矿物;此外铁细菌胞外多聚物可催化铁的氧化或促进铁的聚集。这些生物成因铁矿物因具有良好的表面吸附与氧化还原等化学活性,及有效固定环境中的重金属、放射性核素和催化降解有机污染物的良好环境属性,在环境生物矿物材料和环境治理研究领域被日益重视。故本文基于铁细菌及其胞外多聚物对铁矿物矿化形成的重要调控作用,介绍了环境中存在的铁细菌及其生物矿化特征,重点阐述了铁细菌胞外多聚物(组分、结构及特性)及其在铁矿物矿化过程中的作用,同时对铁细菌胞外多聚物及生物成因铁矿物的环境意义进行了概述。

摘要:Zn是人体必需的微量元素之一,与疾病的发生发展关系密切。目前,Zn在人体病理性矿化灶中的分布尚不明确。本文利用同步辐射X射线荧光分析和成像技术,对乳腺癌、乳腺纤维腺瘤、乳腺增生症、乳腺炎症、卵巢浆液癌、主动脉钙化和冠状动脉钙化等病灶中的矿化物共28例中的元素含量和分布进行了测试分析,发现Zn与Ca在矿化灶中的分布总体一致,部分区域此消彼长,与Sr-Ca关系相似,提示Zn进入(碳)羟磷灰石晶格占据Ca的位置。 此外,乳腺癌与乳腺良性病变中矿化灶的Ca/Zn(摩尔浓度)值有显著差异(P<0.01),乳腺癌矿化灶中Zn元素含量较高。

摘要:金川铜镍硫化矿尾矿砂数量巨大,其中Ni、Cu和Co等有价金属种类较多,含量较为丰富,蕴含着巨大的经济价值。本文研究了氧化亚铁硫杆菌对金川铜镍尾矿砂提取有价金属效果的影响,在选取金川新尾矿库中心钻孔尾矿砂样品与氧化亚铁硫杆菌作用不同时间的基础上进行化学酸溶,利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)分析了溶液中Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺含量,并通过离子浸出率来表征微生物对尾矿中有价金属提取的影响效果。结果表明,尾矿砂直接化学酸溶后Cu²⁺、Ni²⁺浸出率分别为73.78%和69.87%,Co²⁺浸出率仅为39.57%;而氧化亚铁硫杆菌先与尾矿砂作用后再进行硫酸酸溶,其Cu²⁺、Ni²⁺总浸出率均可达到90%以上,Co²⁺总浸出率也可达到70%以上。实验结果证明氧化亚铁硫杆菌的参与促进了尾矿砂中Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺的浸出。

摘要:将中国仓鼠肺细胞(Chinese Hamster Lung Cell, V79细胞)分别暴露于不同浓度的温石棉及代用品粉体悬液中48 h后,MTT检测细胞存活率;免疫组化法检测V79细胞中Survivin、Cap43、Bcl-2、p16和p53肿瘤相关蛋白的分布及表达,分析我国两大主产区的温石棉及4种主要人工代用品对V79细胞的增殖抑制率与肿瘤相关蛋白谱的影响,以探讨我国温石棉及人工代用品是否是导致肿瘤的高危因素之一。结果表明: ① 在6种粉体中,四川新康及陕西陕南温石棉对细胞生长抑制最强,岩棉纤维粉体对细胞生长抑制最弱。各粉体对V79细胞的存活率影响不同,随着暴露粉体浓度的增加,细胞的存活率降低,呈现剂量效应关系。②各染毒组细胞的癌基因Survivin、Cap43、Bcl-2表达的蛋白上调,抑癌基因p16和p53表达的蛋白下调,以胞浆阳性为主。综合以上结果,发现我国不同地区温石棉及其代用品均不同程度抑制V79细胞生长,上调肿瘤相关蛋白Survivin、Cap43及Bcl-2,下调p16和p53,从而诱导癌症的发展。

摘要:有机污染物在有机-矿物质复合体上的吸附行为,是直接影响有机污染物在地质环境中迁移、转化及归宿的重要因素。为研究有机-矿物质复合体的形成及对有机污染物的吸附机理,以蒙脱石和腐植酸分别模拟地质吸附剂中的粘土矿物和有机质,制备成不同有机质含量与粘土矿物比率(C/M)的有机-矿物质复合体,对TCE进行吸附批实验。实验结果表明,腐殖酸与蒙脱石结合后提高了有机-矿物质复合体的界面疏水性,同时两者之间的相互作用也可能使得复合体中部分腐殖酸变的更加紧密,从而在一定程度上影响了整个固相介质的吸附行为;源腐植酸的K_om值为0.587 1 L/g,形成有机-矿物质复合体后K_om值均大于源腐植酸,随着复合体中C/M值的增加K_om值变化较小;TCE初始浓度的高低影响K_om值,以液相初始浓度500 μg/L为分界线,在低浓度段K_om值随着浓度的增加而减小,在高浓度段K_om值随着浓度的增加基本趋于稳定,此时TCE初始浓度对有机-矿物质复合体吸附行为的影响较小。

摘要:甲醛作为一种致畸、致癌的高毒性有机污染物,对人体健康构成威胁,如何有效去除气体中的甲醛是关注的热点问题之一。采用粒径0.84～3.35 mm的天然针铁矿矿石于300℃氢还原转化为磁铁矿纳米材料,将纳米磁铁矿固定床非均相Fenton氧化反应器与紫外光催化双氧水氧化反应器串接,对比研究了双氧水、双氧水-紫外光、磁铁矿-双氧水、磁铁矿-双氧水-紫外光4种不同反应体系中双氧水投加量、甲醛初始浓度、载气流量对甲醛净化效率的影响。通过小型质谱仪对甲醛Fenton光催化氧化产物进行在线监测及TOC碳平衡分析,探讨甲醛净化的机理。结果显示制备的磁铁矿作为催化剂去除甲醛气体效果明显,在紫外光-10%双氧水-磁铁矿协同作用下,最高去除率可达98%,且在不同气速下对气体中不同浓度的甲醛都有很好的净化效果。研究结果表明,制备的磁铁矿纳米材料催化剂在去除甲醛气体过程中起着重要作用,经紫外光均相催化的双氧水协同作用可以在常温下很好地把气体中的甲醛氧化为CO₂,是一种低成本的有机废气净化技术方法。

摘要:天然闪锌矿是一种具有良好可见光催化性能的半导体光催化剂,然而其结构缺陷会成为光生电子的捕获阱,导致其光催化反应效率降低。为了进一步提高其可见光催化效率,本文在空气气氛下对天然闪锌矿进行了500～1 200℃的热处理改性实验研究,并利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)对热改性后样品的半导体物理化学性质进行了初步的表征分析;然后以甲基橙为目标降解物进行了热处理样品的光催化实验研究。研究结果显示,空气气氛下的热处理随着温度的逐渐升高,闪锌矿物相先转变为氧化硫酸锌,再转变为红锌矿和锌铁尖晶石,到1 100～1 200℃时样品完全转变为红锌矿-锌铁尖晶石二元复合半导体光催化剂,此时样品在可见光下对甲基橙的降解率从原样的54.2%提高到99.7%,1 100～1 200℃改性后样品的可见光催化性能最好。

摘要:为深入研究准噶尔盆地南缘新生界古气候演化过程,采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段对准噶尔盆地南缘(准南)新生界地层泥岩、砂岩中粘土矿物成分、坡缕石矿物学特征进行了系统分析。分析结果表明,新生界泥岩中粘土矿物组成主要有蒙脱石、伊利石、坡缕石和绿泥石等;坡缕石是指示干旱-半干旱气候条件的特征矿物,呈纤维状、束状等形态,其形态及与周围矿物的接触关系说明坡缕石为典型自生成因,坡缕石、伊利石、绿泥石构成的粘土矿物组合所反映的干旱气候与地层颜色变化相吻合。

摘要:采集煤矿区城市义马、平顶山、永城夏季大气PM₁₀样品,采用带能谱的扫描电镜(SEM-EDX)研究了PM₁₀中的矿物颗粒组成、成因及来源。结果表明,矿区矿物颗粒按化学成分共有5种主要类型,分别为"富Si"、"富Ca"、"富S"、"富K"、"富Cl"型。其中平顶山地区"富Si"颗粒占百分比最高(78%),矿物颗粒硫酸盐化程度小;永城地区硫酸盐化程度中等,几乎所有的"富Ca"碱性碳酸盐颗粒都硫酸盐化成石膏;义马地区矿物硫酸盐化程度最大,除石膏以外,还有一定量硫酸铵形成。永城和义马地区还出现了一定量的"富K"(12.7%)和"富Cl"(10.6%)颗粒,与秸秆焚烧活动有关。通过对3个矿区城市PM₁₀硫酸盐化程度对比可以发现,偏碱性的碳酸盐矿物、煤炭燃烧和秸秆焚烧燃烧释放出大量的酸性SO₂以及较高的空气湿度,均有利于硫酸盐化的进行,硫酸盐颗粒的形成对煤矿区城市的区域性气候具有一定影响。

摘要:针对自然降尘、工业区降尘及人工粉尘进行的物相、成分、表面形貌、元素含量及粒度分析表明,降尘均以石英、方解石、钠长石、绢云母为主要物相成分,SiO₂、CaO含量较高,K₂O、Na₂O含量低。降尘粒度在0.3～5 μm内集中分布,小于2 μm的粉尘比例均超过85%。粉尘颗粒多为无规则的团块状,且颗粒表面粗糙。在模拟人体温度37℃条件下,对比研究了32 h内粉尘在缬氨酸水溶液中的溶出行为和电化学作用。不同性质的粉尘的pH值和电导率变化趋势不尽相同,大体上前4 h前各粉尘样品的pH值、电导率随时间增加上升较快,8 h后反应基本达到平衡。反应前后,溶液pH值改变较小,缬氨酸对粉尘溶解有较大缓冲作用。粉尘中元素K、Ca、Na、Mg的离子溶出总量为31～331 mg/L,其中Ca元素的溶出量最大为15～255 mg/L,其次为元素K、Mg、Na。重金属离子Fe、Zn、Mn、Pb、Ba、Cr、Ni、V的离子溶出总量为3.06～20.60 mg/L,Al、Si离子溶出总量为1.12～22.80 mg/L。粉尘中各元素主要在前8 h溶出较快,各粉尘在中性缬氨酸水溶液中的溶解程度由大到小为: 硅灰石>蛇纹石>海泡石;水泥厂降尘>自然降尘>电厂降尘。CaO含量高的水泥厂降尘和硅灰石人工粉尘溶解程度最大,表明其在中性缬氨酸环境中耐蚀性较差,表现出较低的生物持久性。SiO₂含量高的电厂降尘和海泡石人工粉尘溶解程度最小,具有较强耐蚀能力和较高生物持久性。

摘要:针对自然降尘进行的物相、成分分析表明该降尘的物相组成非常复杂,以石英、方解石、钠长石、白云石、云母为主要物相成分。为探讨降尘中矿物在有机酸中的溶解情况,进一步揭示其对人体的危害程度。本文以西宁降尘为研究对象,并选择柠檬酸为代表有机酸,分别用XRD、FTIR及ICP-AES等方法对柠檬酸处理前后降尘的残余固体及反应上清液进行分析。结果表明,降尘中方解石在经柠檬酸作用10 min后完全溶解,白云石在16 h内基本溶解完全,根据红外分析结果,Si—O、Al—O结构未发生明显破坏。然而,溶出元素结果显示,Al、Si的溶出量随着溶解时间的增长而缓慢增加,说明柠檬酸对Si—O四面体及Al—O八面体也造成了一定的破坏作用。通过分析降尘中3种难溶矿物在相同条件下的溶解速率可以得出,在整个溶解过程中,钠长石的溶解速率高于绢云母,而石英的溶解速率在不同的溶解时间有着较大的差异。根据3种纯矿的溶解速率推断三者的溶解顺序,钠长石明显先于云母溶解,石英的溶解先后顺序还有待进一步研究。通过降尘及纯矿在柠檬酸中溶解过程中不同时刻的元素溶出比例及矿物溶出速率可以得出除石英外4种主要矿物的溶解顺序为:方解石,白云石,钠长石,绢云母。

摘要:应用场发射扫描电镜(FESEM)对青藏高原纳木错综合观测站和香格里拉本底站2011年7～8月份不同天气情况下收集的气溶胶样品进行研究。结果表明,区域内气溶胶单颗粒类型主要包括烟尘集合体、球形颗粒(焦油球、燃煤飞灰)、似球形颗粒、矿物颗粒、生物颗粒等,香格里拉的球形颗粒中出现了飞灰颗粒,而纳木错样品中没有。纳木错气溶胶颗粒的数量-粒度峰值和体积-粒度峰值分别出现在0.2～0.3 μm和1～2.5 μm,矿物颗粒数量和体积最多,分别占44.4%和61.7%。香格里拉气溶胶颗粒的数量-粒度峰值和体积-粒度峰值都呈现双峰分布,主峰均分布在>2.5 μm范围,矿物颗粒数量和体积最多,分别占51.7%和58.7%。细粒子和粗粒子分别为纳木错和香格里拉气溶胶的主要类型。纳木错气溶胶中矿物颗粒最多,数量百分比为44.4%,其次为烟尘集合体(29.5%)和球形颗粒(26.1%),香格里拉气溶胶中矿物颗粒数量百分比为51.7%,其次为球形颗粒(29%)和烟尘集合体(19.3%);纳木错气溶胶总颗粒物主要分布在0.2～0.3 μm粒径范围中,数量百分比为32.59%,其中矿物颗粒最多(15%),其次为球形颗粒(11.5%)和烟尘集合体(6.1%)。香格里拉气溶胶颗粒物主要分布在>2.5 μm粒径范围中,数量百分比为37.5%,其中矿物颗粒最多(17.9%),其次为球形颗粒(10%)和烟尘集合体(9.6%)。

摘要:金川镍矿浮选尾矿数量巨大,含有相当可观的有价金属,其中有价金属的回收受到越来越多的关注。金川老尾矿库尾矿砂中Ni和Cu赋存状态复杂,水溶性矿物态、可交换离子态、碳酸盐态、结晶度较差的Fe氧化物态、结晶度较好的Fe氧化物态、硫化物态和残渣态中都含有数量不等的有价金属Ni和Cu;尾矿砂风化作用释放的金属阳离子大多数在发生氧化的硫化物位置原位发生水解沉淀形成次生矿物,有价金属Ni和Cu在尾矿库中没有发生明显的富集。金川镍矿尾矿砂中Ni和Cu适于用化学酸溶浸出的方法进行二次回收。

摘要:利用X射线衍射、TG-DSC综合热分析以及环境扫描电子显微分析技术等,研究了矿渣微细粉对水泥水化产物钙矾石、Ca(OH)₂、CSH凝胶等的影响规律。研究结果表明,在水化早期,矿渣微细粉即参与水泥水化进程,显著影响水泥水化产物钙矾石、Ca(OH)₂和CSH凝胶等的生成速度和生成量及微观形貌,并且随着其掺量增大及水化时间延长,矿渣微细粉参与水泥水化反应程度逐渐提高。

摘要:针对提取氧化硅后的油页岩灰渣,对改良碱石灰烧结法提取氧化铝过程中的铝溶出进行了实验研究,主要探讨了烧结温度、烧结时间、碱铝比及钙硅比对烧结熟料中的物相特点及铝溶出率的影响。运用X射线粉末衍射(XRD)对烧结熟料进行的物相分析结果显示,主要物相为铝酸钠(NaAlO₂)和硅酸钙钠(Na₂CaSiO₄)。烧结实验结果表明,当烧结温度为1 150℃,保温时间为1.5 h,碱铝比为1.0,钙硅比为1.0时,烧结熟料中氧化铝的标准溶出率可达94%。

摘要:高钛型高炉渣富含TiO₂,是一种重要的矿物资源。为实现其中TiO₂的富集,研究了其与硫酸铵的混合物在焙烧过程中反应产物的变化及形成机理。采用TG-DTA和XRD对高钛型高炉渣与硫酸铵混合物的热效应变化和原料及焙烧产物的物相组成进行了表征。结果表明,高钛型高炉渣主要矿物组成为钙钛矿、透辉石和镁铝尖晶石,其与硫酸铵的混合物在加热过程中存在3个明显的吸热效应,为硫酸铵自身分解反应及与高钛型高炉渣中金属氧化物的反应和所形成的中间产物的分解反应所引起。在较低的焙烧温度下,硫酸铵分解产物为(NH₄)₃H(SO₄)₂,其与钙钛矿和透辉石中的金属氧化物反应可形成CaSO₄;在焙烧温度为300～375℃时,镁铝尖晶石中的Al₂O₃与(NH₄)₂SO₄和(NH₄)₃H(SO₄)₂反应形成(NH₄)₃Al(SO₄)₃;在375～425℃时,(NH₄)₃Al(SO₄)₃与Al₂O₃反应形成NH₄Al(SO₄)₂;焙烧温度升高至500℃时,NH₄Al(SO₄)₂发生分解生成Al₂(SO₄)₃。

摘要:基于"以废治废"的理念,通过湿式碳酸化法对磷石膏固定CO₂的反应温度、时间、液固比和氮硫比对固碳率的影响进行了研究。采用XRD和SEM-EDS对磷石膏原料和碳酸化产物的物相组成、显微形貌等进行了分析与表征。结果表明: 磷石膏中的石膏在碳酸化过程中全部转化为方解石,而硬石膏由于溶解度小仅有部分转化为方解石,石英对于碳酸化反应是惰性的。优化的碳酸化工艺条件为: 反应温度为65℃,碳酸化时间为60 min,液固比为3.0,氮硫比为2.25,固碳率达到95.24%。实验结果对固碳减排和磷石膏的进一步资源化利用具有一定的实际意义。

摘要:采用XRF、XRD和SEM对阿克塞红柳沟矿区的石棉尾矿进行了矿物学特征分析,并进行了制备含硅、镁系列化合物的开发研究。结果表明: 3个矿山石棉尾矿样品的主要化学组成为SiO₂ 37.01%～39.35%,MgO 37.00%～38.92%,其次是TFe₂O₃ 6.02%～8.37%,烧失量为12.29%～13.56%;主要矿物组成为蛇纹石,且含少量滑石、磁铁矿、水镁石、菱镁矿。石棉尾矿经酸浸获得硫酸镁,制备了"卡房状"氢氧化镁、片状碱式碳酸镁及"卡房状"氧化镁粉体;石棉尾矿的酸浸渣经碱浸获得偏硅酸钠,制备了球状纳米级白炭黑。研究结果对阿克塞红柳沟矿区的石棉尾矿的资源化利用和环境保护具有一定的理论和实际意义。

摘要:基于石棉尾矿中富含氧化镁组分的特点,在矿物学特征研究基础上,采用硫酸铵焙烧法提取氧化镁,利用浸出液硫酸镁制备碱式碳酸镁。采用XRD、SEM、FT-IR和TG-DTA对不同温度条件下所获得的产物的物相、形貌、分子振动光谱和热效应变化等特征进行了分析和表征。结果表明:利用硫酸铵焙烧产物的浸取液,在低于65℃的水溶液中所制备的产物为针状水合碳酸镁;在高于85℃时制备的产物为片状碱式碳酸镁;在75℃温度时形成短柱状或颗粒状水合碳酸镁和片状碱式碳酸镁的混合物。对水合碳酸镁加热,在100℃脱去部分水合水和二氧化碳后转变为片状碱式碳酸镁。研究结果对石棉尾矿的资源化利用和环境保护具有一定的理论和实际意义。

摘要:含硫化物尾矿常常释放大量的酸性排水和重金属,污染地下水、地表水和土壤,破坏生态系统,因此日益成为人们关注的焦点。本文以安徽铜陵杨山冲尾矿库浅层富硫化物尾矿为研究对象,利用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、粉末X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、光电子能谱(XPS)和同步辐射近边吸收精细结构谱(XANES)等方法,系统分析了尾矿中砷的赋存形式,发现尾矿中的砷有3种价态: As(-Ⅰ)、As(Ⅲ)、As(Ⅴ)。在风化较弱的下部尾矿中,砷以As(-Ⅰ)、As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的形式赋存;而强烈风化的表层尾矿中只检测到As(Ⅴ)的存在。从下部到表层,从低价态的As(-Ⅰ)和As(Ⅲ)逐渐变为高价态的As(Ⅴ)。下部尾矿中的砷主要赋存于黄铁矿中,而表层尾矿中的砷主要赋存在铁的(氢)氧化物和硫酸盐中。

摘要:基于当前发生的抗生素污染环境严峻问题,本文开展高活性粘土矿物蒙脱石吸附水中盐酸四环素(TC)的实验研究。采用批处理吸附实验方法,着重考查溶液初始TC浓度、初始pH值、电解质的阳离子类型及其浓度等对蒙脱石吸附性能的影响。结果显示,蒙脱石对TC的吸附行为可用Freundlich吸附等温线进行描述,并表现出显著的非线性特征;Langmuir方程确定其最大吸附量为625 mg/g;在较强酸性介质条件下(pH=2～4)蒙脱石对TC的吸附能力最强,其次为弱酸性-弱碱性环境(pH=5～9);不同阳离子类型也能显著影响蒙脱石对TC的吸附,表现为阳离子价态越高,对TC吸附的影响程度越明显。蒙脱石可被认为是一种TC的高效吸附剂,应用于盐酸四环素污染废水的处理过程。

摘要:将正长石与氯化钠进行混合,在810℃的温度条件下进行反应。对反应前后的样品进行XRF的定量成分分析。2 g长石与20 g NaCl反应时间分别为12、24、36、48、72 h,反应后Na₂O含量从3.35%分别达到了9.05%、9.33%、10.1%、10.5%和10.8%;与40 g NaCl混合后长石中的Na₂O含量则分别变为9.98%、10.3%、10.5%、10.9%和11.9%。反应12 h后正长石的离子交换速度减缓,离子交换量缓慢增加。计算离子交换反应的Na⁺分配系数,可以看出高浓度的NaCl熔盐相对于低浓度的熔盐,离子交换反应的分配系数值更高,反应进行的更加充分。正长石在高温条件下显示部分离子筛效应,可以成为良好的离子交换剂材料。

摘要:以高岭土为原料,采用水热法在晶化前加入合成磁铁矿制得Fe₃O₄含量为 4.48%的磁性4A分子筛。通过X 射线粉末衍射分析(XRD)、磁化率分析(MS)及磁回收效果实验对制备的磁性4A分子筛进行物性分析,并将该吸附材料应用于氨氮吸附实验,将吸附实验数据根据相应吸附等温方程进行拟合,随后使用动力学分析手段考查了其吸附过程反应机理。表征结果表明,Fe₃O₄的载入对分子筛的晶体结构影响不大,磁性4A分子筛磁化率稳定,可用来重复使用。该分子筛可以通过磁性分离进行回收,且磁性分离快速高效。吸附实验结果表明磁性4A分子筛容易吸附水中的氨氮,Fe₃O₄的载入对于分子筛本身的吸附容量影响较小。在Langmuir、Freundlich两种等温吸附模型拟合结果中,Freundlich曲线拟合效果更好。Lagergren准二级吸附动力学拟合结果表明,NH⁺₄在磁性4A分子筛上的吸附过程遵循准二级动力学反应机理。

摘要:云南先锋大型褐煤矿区共生的硅藻土是我国第二大硅藻土矿区,有机质含量高达15%～30%,传统工艺的经济利用价值低,属难于开发利用的劣质硅藻土,因而未得到有效开发利用。本文以实现先锋高有机质含量硅藻土废弃资源合理利用、提高先锋煤矿区的矿产资源综合利用率的目标出发,将先锋硅藻土矿经酸性水洗提纯后,在N₂保护气氛下500～800℃高温煅烧,将有机质碳化,形成无定形活性炭/硅藻土的复合材料。经电镜观察复合硅藻土发现,无定形活性炭均匀分散于硅藻土表面和孔隙内,形成稳定的无定形活性炭/硅藻土复合体。活性炭/硅藻土比表面积和亚甲基蓝饱和吸附量分别为55.79 m²/g和41.87 mg/g,吸附性能远高于常规硅藻土制品。活性炭/硅藻土复合吸附剂对重金属Pb²⁺、Co²⁺和Sr²⁺具有显著吸附作用,其饱和吸附量分别为54.47、37.34和25.1 mg/g。通过聚丙烯酰胺改性活性炭/硅藻土吸附性能可进一步提高。本文利用先锋高有机质硅藻土制备高效无定形活性炭/硅藻土复合吸附剂的技术路线有利于大幅提高先锋硅藻土矿产的经济利用价值,具有广阔的应用前景。

摘要:以铁氧化物对坡缕石粘土进行包覆改性,通过静态吸附实验研究了改性坡缕石吸附Cr(Ⅵ)的特性,探讨了吸附的动力学特征、吸附平衡、热力学参数和吸附机理。结果显示,改性坡缕石对Cr(Ⅵ)的吸附随溶液初始pH值的升高显著减弱,在初始pH值为4.0时,吸附90 min可达平衡,吸附过程能较好地符合pseudo-second-order动力学方程,速率常数k₂随温度的升高增大,表观活化能为18.90 kJ/mol;吸附平衡能较好地符合Langmuir方程,吸附过程吸热,ΔH为28.29 kJ/mol,ΔG为-25～-20 kJ/mol,是物理吸附和化学吸附并存的过程。

摘要:本文通过两组不同水镁石-苯酚投料比的实验,研究固体沉淀物与水质变化的关系。实验显示,水镁石解离出的Mg²⁺与苯酚降解的中间产物能形成难溶盐,并发生沉淀分离,促进含苯酚废水臭氧化降解的效率。当苯酚的初始浓度为47 g/L,初始碳镁原子比(C/Mg)为30时,经3小时充分臭氧化曝气后,投加的水镁石全部耗尽。XRD、TG/DSC结果显示新形成的沉淀物为草酸镁。反应终点的pH值在4以下,TOC去除率为40%。当体系的初始C/Mg(原子比)为1,苯酚的初始浓度为1.5 g/L时,同样的臭氧化曝气过程体系残留的沉淀物仍是水镁石。反应终点的pH值在10左右,TOC去除率为92.8%。研究证明,苯酚臭氧化过程也是体系酸化的过程,至少在高C/Mg比条件下新生的质子能与水镁石解离出的羟基中和,水镁石解离出的Mg²⁺可与草酸根结合沉淀出草酸镁。

摘要:从含铁工业固体废渣中分离出来一种含锌富铁矿物材料(WMT)作为非均相Fenton催化剂,并深入研究WMT对水中偶氮染料橙黄G (orange G, OG) 的催化Fenton氧化脱色降解性能。采用批处理氧化实验方法,探讨在不同条件下WMT对水中OG非均相Fenton氧化脱色降解的效果差异,确定优化工艺参数。研究表明,WMT催化的OG非均相Fenton脱色降解,主要表现为在暗反应下大都遵循零级动力学模型(R²>0.96),但在可见光条件下却遵循伪一级动力学模型(R²>0.97)。而且,WMT具有很好的非均相光-Fenton催化性能。因此,WMT是一种潜在的并可供选择的对OG去除的非均相光-Fenton催化剂。

摘要:以MnSO₄为原料,以空气为氧化剂在碱性条件下合成K型水钠锰矿,并进行离子交换实验。能谱结果显示:Ba²⁺、Pb²⁺、NH⁺₄和Ag⁺能够全部置换层间的K;而Li⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Na⁺和Cd²⁺离子交换样品仍残留1%～3%的K。XRD和红外光谱结果显示,除Ag离子交换样品外,其它样品均保留了水钠锰矿的层状结构,但是离子交换过程中,矿物结晶度以及锰氧八面体的有序度均有一定程度的变化。差热-热重结果显示,离子交换样品在150～250℃和500～700℃有显著的物相变化和结构调整。层间离子半径和性质决定了高温相变产物。在650℃煅烧后,K⁺、Ba²⁺、Na⁺、Pb²⁺和Ag⁺等大半径离子交换样品生成具有(2×2)型或(3×3)型孔道矿物;而小半径离子不足以支撑水钠锰矿的层状结构,高温时发生分解生成低价态锰氧化物,其中Mg²⁺、Ca²⁺、Cd²⁺和Zn²⁺离子交换样品分解生成黑锰矿,Cu²⁺、Ni²⁺、Li⁺和NH⁺₄离子交换样品则分解生成方铁锰矿。

摘要:用批量法研究了Mn平均氧化度分别为4.02、3.85和3.70的碱性水钠锰矿对As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)氧化的动力学特性。结果表明,碱性水钠锰矿氧化As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)先经历准一级动力学反应阶段,随后表观速率常数(k_obs)逐渐减小至趋近零,达到反应平衡,k_obs逐渐减小除了逆反应影响外,还与产物在矿物表面不断积累,钝化反应位点有关。初始反应阶段k_obs随氧化度增加而增大,氧化As(Ⅲ)的k_obs分别为: 0.095 1、0.039 6和0.007 1 min^-1;氧化Cr(Ⅲ)的k_obs分别为0.034 2、0.017 8和0.014 8 min^-1。氧化As(Ⅲ)的初始反应阶段生成的Mn(Ⅱ)基本保留在矿物表面,对反应位点钝化大,使k_obs减小速度快。而Cr(Ⅲ) 氧化初始阶段,Mn(Ⅱ)释放明显滞后于Cr(Ⅵ)释放,但随反应进行逐渐增加,与Cr(Ⅵ)释放量比值接近于反应计量比。故Cr(Ⅲ) 氧化生成Mn(Ⅱ)对位点的钝化远小于As(Ⅲ)氧化,其初始反应阶段后k_obs减小速度较慢,且氧化度越高,保持一级动力学的初始反应阶段越长,k_obs减小越慢。因此,水钠锰矿的Mn氧化度越高,氧化As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)的反应速率越快,As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)在碱性水钠锰矿表面氧化产物的释放行为是影响其反应动力学特性的重要因素。

摘要:采用混合流反应器装置,进行了表生环境条件下闪锌矿氧化动力学模拟实验研究,选择Fe³⁺和O₂为氧化剂,实验条件为:温度20～55℃,pH=1.0～7.8、氧化剂Fe³⁺浓度1.0×10^-5～1.0×10^-2 mol/L,氧气流量0.5 L/min。实验结果表明,在Fe³⁺为氧化剂时,闪锌矿氧化速率随着Fe³⁺浓度的增加、温度升高、pH值降低而增加,且氧化过程中Zn和Cd的释放速率大致相同,其反应的活化能分别为Ea(Zn) 41.75 kJ/mol或Ea(Cd) 42.51 kJ/mol,表明闪锌矿氧化速率主要受矿物表面反应控制;而以氧气作为氧化剂时,随着pH值的变化闪锌矿的氧化机理发生变化,在pH值小于5.95范围内,闪锌矿氧化速率随着pH值的增加而降低,进入碱性范围后,随着pH值增加,闪锌矿氧化速率反而增加。对实验数据进行双对数处理并建立了闪锌矿的氧化速率公式。

摘要:根据X射线衍射(XRD)分析发现: A Fe₃(SO₄)₂(OH)₆(A=K⁺、H₃O⁺)系列铁钒的XRD数据十分相近,难以用XRD区别,需通过能谱(EDS)辅助分析,才能区分此类铁矾。另外,此类铁矾的003和107面网间距d随K⁺含量增大而增大,且呈一元三次方程的关系;而033和220面网间距d随K⁺含量增大而减小,呈一元二次方程的关系。对该现象从铁矾晶体结构方面进行解释:K⁺、H₃O⁺离子位于较大空隙中,且沿着Z轴方向排列,当K⁺、H₃O⁺离子之间相互替换时,会导致该铁矾晶体结构在Z轴方向有较明显的变化。

摘要:对重庆万盛地区的白云岩进行了TG-DTG热分解实验,研究其热分解机理和影响该机理的实验因素。结果表明:该地区白云岩热分解过程遵循三维扩散(球形对称,Jander方程)机理,热分解活化能E=357.4 kJ/mol,基于研究结果,建立了白云岩热分解过程的动力学模型;通过影响因素的对比实验发现,随着试样颗粒粒径的减小和试样重量的增加,白云岩的热分解活化能值会随之升高,而白云岩中SiO₂含量以及保护气体流速的改变对白云岩热分解活化能的影响很小。

摘要:本文对Schwertmannite(斯沃特曼铁矿)矿物的两种非生物合成法——慢速合成法和快速合成法进行了全面的对比研究,并对合成样品的清洗方法进行了优化。慢速合成法和快速合成法在单纯合成Schwertmannite矿物的时间上基本一致。Schwertmannite矿物传统慢速合成方法中对合成样品的透析清洗过程耗时较长,但合成样品的矿物特征峰和红外光谱特性更好,形成的矿物颗粒较大;而Schwertmannite快速合成法中没有对合成样品的清洗步骤,并且合成样品的矿物特征峰强度较弱,合成的矿物颗粒较小。透析法比离心清洗法更适合对合成Schwertmannite样品的清洗,并且采用截留分子量为3 500的透析袋能够缩短透析时间20天,大大提高对合成样品的清洗效率。恒温(40℃)干燥会造成合成样品的严重聚集,而冷冻干燥法则能够大大降低合成样品在干燥过程中的聚集程度,通过研磨能够恢复干燥合成矿物原来的颜色和特征。

摘要:本文首先分析了江西德兴铜矿区周围土壤的微量元素和矿物组成特征,结果显示该地区重金属元素富集,且表层土中重金属元素含量与粘土矿物相对含量变化具有较好的一致性。室内土柱淋滤实验结果表明,当总淋滤时间为451 h时,土壤对Pb²⁺的总吸附量为2 584.75 mg/kg,淋滤实验的前半期存在多种竞争吸附机制,后半期土壤对Pb²⁺的吸附基本达到动态平衡。淋滤后土壤矿物的相对质量分数发生了改变,粘土矿物有所减少。粘土矿物在不同土壤层对Pb²⁺的吸附能力也各异。

摘要:位于中国东北佳木斯地块中部的永清花岗闪长岩曾被认为是早古生代麻山群的一部分,LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素分析表明其形成时代为265±1 Ma(MSWD=2.1),相当于中二叠世。该岩体主要由半自形到自形的斜长石(30%～35%)、它形的石英(25%～30%)、它形的钾长石(20%～25%)和半自形的黑云母(10～15%)组成。在地球化学上,永清花岗闪长岩是高钾钙碱性到钙碱性系列的过铝质岩石,Sm/Dy值与Dy含量、Sr/Y值与Y含量以及Ce/Sm值与δEu均呈显著的线性相关,暗示在岩体侵位形成过程中同化混染作用有明显表现。考虑同化混染作用的影响,永清花岗闪长岩的母岩浆具有较高的Sr/Y和Sm/Dy值等特征可能反映源区中存在石榴子石,指示源区深度可能大于25 km。这与佳木斯地块南缘和张广才岭地区同期侵入岩的源区深度相对较浅形成鲜明的对照。结合区域研究资料,认为永清花岗闪长岩可能形成于佳木斯地块和松嫩地块及兴凯地块碰撞中或者碰撞后的环境。

摘要:榴辉岩及其围岩的变质作用和年代学研究是揭示超高压变质地体形成机制及演化过程的关键,但是作为榴辉岩围岩的副片麻岩,由于其矿物组合相对简单,缺少指示温压条件的特征矿物,不容易将其岩石学特征与变质年龄相联系。本文对柴北缘超高压变质带都兰地区3个含石榴石副片麻岩样品进行了岩石学及独居石电子探针原位U-Th-Pb化学法定年研究,获得3个样品中独居石的表面年龄分别为433±15.4 Ma(8S01,沙柳河剖面)、440±11.2 Ma(8S55,都兰北带野马滩)和435±14.7 Ma(8S116,都兰南带)。其中沙柳河及都兰南带的两个样品年龄相似,与北带样品约有5 Ma的年龄差。3个测试样品中的独居石均表现为富集轻稀土元素,重稀土元素严重亏损,具有Eu的正异常,其中Eu/Eu^*与寄主岩石石榴石中Ca含量存在耦合关系。岩石学研究及温压条件计算表明独居石为角闪岩相退变过程中变质重结晶生长而成。都兰南带独居石样品测试点年龄介于440～430 Ma时具有较高的Y含量,且Y与Eu/Eu^*之间存在明显的负相关性,表明440～430 Ma之间都兰地区部分副片麻岩经历了角闪岩相退变质作用。

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