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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
同质多像体矿物在土壤、水系沉积物等环境中广泛存在,这些化学成分相同但晶体结构不同的矿物,在不同介质环境中或受到各种物理化学作用下,其表-界面的物理化学性质也可能呈现出差异性。目前有关矿物-水界面作用的研究成果表明,矿物表面微结构及其化学活性不但控制着水体中重金属离子、持久性有机污染物等各类环境污染物与矿物/沉积物之间的各种界面反应方式,而且控制着它们之间的反应速率。因而开展同质多像体矿物表面结构与性质的差异研究对于我们了解各类有机、无机污染物在同质多像变体矿物间的表面分布与赋存状态及相互作用机理十分必要。微量热法是近年来发展起来的一种原位、实时、无破坏的细微热效应测定方法,也是研究矿物、材料、生物以及环境样品热力学与动力学的重要方法。几乎所有物质的物理化学反应过程都伴随有热量的传递和变化。微量热法就是采用微量热仪对测试物质发生反应时所引起的热焓以及比热变化进行精确的测定与分析,进而推测其可能的作用方式与过程。我们运用微量热仪对石英族同质多像变体α-石英和α-方石英与重金属离子Cu2+、Pb2+、Zn2+、Co2+反应热效应进行了初步研究。由微量热滴定数据可知,α-石英和α-方石英对Cu2+、Pb2+、Zn2+的吸附反应均为吸热反应,且α-石英的热效应值大于α-方石英,两种矿物对Cu2+、Pb2+、Zn2+的热效应值变化呈Cu2+Pb2+Zn2+的趋势。但是,与其他三种重金属离子的吸热过程不同,α-石英和α-方石英吸附Co2+的过程为放热过程,α-石英的热效应值也要大于α-方石英。这有两种可能:1)有文献报道,Co2+吸附在石英表面后,能在其表面形成三八面体层状类黏土结构。相对于吸附后呈无定形状态,新形成的结构释放能量,以保持其稳定结构,故表观为放热反应;2)吸附Co2+的反应本身为吸热反应,但因其热效应值非常小,而且由于可能存在的实验误差以及背景稀释热影响,其热效应值表观为放热反应。具体是哪种原因,需要进一步实验研究及其他表征手段验证。 相似文献
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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
<正>矿物的同质多像体,指化学成分相同而晶体结构不同的晶体。同种物质的每一种变体都是一个独立的相,在矿物学中就是独立的矿物种,可赋予不同的名称。同种物质的不同变体的化学组成虽然相同,但晶体结构不同,因而它们的晶形和物理性质,甚至化学性质有时也大不相同。Si O2矿物作为土壤和沉积物中的重要矿物组成,其表面及环境水介质界面在有机物及重金属的地球化学循环过程中起着重要作用。自然界中化学成分为Si O2的矿物主要有石英族矿物和非品质矿物蛋白石。土壤和沉积物中Si O2同质多像矿物 相似文献
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矿物结合的腐殖质可改变矿物的表面性质,矿物对腐殖酸的吸附强度与矿物的吸附位性质、密度、荷电性及比表面积有关.若按比表面积计算,矿物对腐殖酸的吸附强度顺序为氢氧化铝>高岭石>石英;按单位质量计算,吸附强度顺序为高岭石>氢氧化铝>石英.研究表明,矿物表面活性受水溶液pH值的调控,且当pH值在4～7时,上述3种矿物对腐殖酸的吸附机理为石英主要表现为氢键作用;氢氧化铝主要表现为配体交换表面配位作用;高岭石表现为多种形式并存,包括氢键、配体交换表面配位和疏水性作用以及金属离子桥键作用. 相似文献
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混合表面活性剂对长石、石英浮选分离的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
采用单矿物浮选、Zeta电位和芘荧光探针,研究由DDA和SDS组成的阴阳离子混合表面活性剂在不同的浮选条件下对长石、石英分离效能影响以及表面活性剂在矿物表面的吸附行为。结果表明:在相同浓度阴阳离子混合表面活性剂中,长石的疏水性要强于石英;Zeta电位在DDA∶SDS=1∶1时主要由阳离子决定,在DDA∶SDS=1∶2、1∶3时由阴离子决定。芘荧光探针结果表明:在pH=2.0,长石和石英表面极性在低浓度混合表面活性剂中与浓度呈负相关;在DDA∶SDS=1∶1、浓度为4×10-4 mol/L时,混合表面活性剂在矿物表面形成半胶束,且长石表面形成半胶束浓度低于石英。当DDA∶SDS=1∶2、1∶3时,长石表面形成半胶束浓度提高,而石英未能在实验条件内形成胶束。综合而言,在同一混合表面活性剂条件下,长石表面疏水性强于石英。 相似文献
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碳酸盐矿物热分解机理的研究 总被引：6，自引：2，他引：6
本文主要根据碳酸盐矿物的热分析结果,研究不同的碳酸盐矿物热分解温度不同的机理,以及影响同一种碳酸盐矿物分解性质的物理化学因素。不同碳酸盐矿物热分解温度不同,这种差别可用构成碳酸盐矿物晶体的金属阳离子与CO_3~(2-)离子之间的结合力不同来解释。影响同一种碳酸盐矿物热分解温度的因素:一是其组分中少量化学杂质在加热时的热反应与碳酸盐矿物的热分解反应互相影响,使其热分解温度提前或推迟;二是在其晶体结构中存在类质同象的离子置换现象,不同的金属阳离子与CO_3~(2-)离子的结合性质不同,使原来很规则的晶体结构中出现一些不规则部分,这些不规则部分的热分解与规则部分有差异,就必然影响碳酸盐矿物的热分解。 相似文献
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蒙脱石与滑石矿物对菲吸附-解吸行为的对比研究 总被引：2，自引：1，他引：1
采用批量处理平衡实验,考察蒙脱石与滑石矿物对菲的吸附解吸行为。采用Henry和Freundlich方程对其吸附等温线进行分析比较,并着重考察软阳离子K+对上述两种矿物吸附菲的影响机制。研究结果表明:蒙脱石对菲的吸附等温线表现出明显的非线性,吸附/解吸有滞后现象,Freundlich方程最符合其吸附/解吸曲线;滑石吸附菲的能力较之蒙脱石的强,且吸附呈线性,其吸附曲线与Henry方程吻合程度最好。此外,随着溶液中K+离子浓度增加,蒙脱石吸附菲的能力增强,而滑石吸附菲的能力减弱,说明软阳离子K+对蒙脱石吸附菲有明显的强化作用,而对滑石吸附菲却有抑制作用。说明黏土矿物内部结构与表面理化性质控制着污染物的吸附-解吸环境行为,从而影响着PAHs等污染物的迁移转化。 相似文献
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Erping BI Torsten SCHMIDT 《地学前缘》2005,12(Z1):199-208
有机组分的土水分配系数(Kd)是描述有机组分在地下系统中吸附特征的重要参数。同时,它也是物质运移模拟和环境评价中的主要参数之一。影响Kd的因素可概括为三个方面:土壤性质、有机组分本身特征及水相的物理化学性质。一般而言,对于非极性和弱极性有机组分,土壤中的有机质含量(foc )是影响Kd的最主要因素。但是,对于极性有机组分(POCs), 特别是在土壤有机质含量较低的情况下,土壤中矿物的种类和含量、水化学组分特征(pH、离子力等)经常在吸附过程中起重要作用。实验室内测定Kd的方法包括批实验和柱实验方法。批实验法适用于研究Kd较高情况下的吸附。在Kd较低的情况下,如低有机质土壤对极性有机污染物的吸附,土柱色谱法(SCC)是更适宜的选择。另外,可用土柱色谱法快速了解各种因素对吸附过程的影响,并获取详细的吸附和解吸信息。应用土柱色谱法时应当注意非平衡吸附和可能的柱堵塞问题。很多文献中提到结合柱实验和已有的吸附数据来预测土壤有机碳标准化的分配系数Koc(=Kd/foc)。但是,如果没有考虑吸附中特定的作用过程(如矿物吸附),对极性有机组分Koc的预测将会产生很大的误差。在环境评价中,将从一种土壤测定的Koc 应用到不同性质的土壤中,可能会导致错误的认识。在进行室内实验时,应把标准土(如Eurosoi 相似文献
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夏祥 《矿物岩石地球化学通报》1992,(2)
晶体的空间群对称包含了大量晶体结构的信息,在相变前后晶体的空间群对称不同,相变的方向不仅受热力学限制,还受对称性限制。朗道的二级相变理论认为,相变是晶体中某种位移的不断增大产生的,位移的变换性质与诱导相变的不可约表示一致,因而原子位移的线性组合可以象一个矢量那样变换。当然对有序无序相交,是微观几率密度的改变,这时密度变量就象一个矢量那样变换。按照朗道的相变理论,晶体的自由能在相变点附近可展开为序参量的级数,随温度逐渐降低,序参量由相变点的零值逐渐增加,在任何温度点,晶体的自由能都给出极小值,因而 相似文献
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几种氧化锰矿物的合成及其对重金属的吸附和氧化特性 总被引：7，自引：0，他引：7
以改进或优化的方法合成土壤中常见的几种氧化锰矿物,对其形貌、结构、组成和表面性质进行表征,研究其对几种重金属的吸附和对Cr(Ⅲ)的氧化特性及与其结构和表面性质的关系。结果表明,合成的水钠锰矿、钙锰矿、锰钾矿和黑锰矿均为单相矿物,具有典型的形貌特征。水钠锰矿、钙锰矿和锰钾矿的PZC较低,分别为1.75、3.50和2.10,其表面可变负电荷量的大小顺序为水钠锰矿≥锰钾矿>钙锰矿;黑锰矿的PZC较高,表面可变负电荷量远低于其他3种矿物。供试矿物中,水钠锰矿对Pb2 、Cu2 、Co2 、Cd2 和Zn2 等重金属的吸附能力最强,黑锰矿的吸附能力最弱,除黑锰矿吸附更多的Cu2 外,供试氧化锰矿物对Pb2 的吸附量最大。氧化锰矿物对重金属的吸附受重金属的水解常数和矿物的表面负电荷的影响较大,它们均影响氧化锰矿物表面诱导水解作用及吸附离子形态。供试氧化锰矿物对Cr(Ⅲ)氧化能力和氧化过程中Mn2 释放量不同,受矿物结构、氧化度、表面性质以及结晶度等因素影响,氧化能力顺序为水钠锰矿>锰钾矿>钙锰矿>黑锰矿,最大氧化量分别为1330.0、422.6、59.7和36.6mmol/kg。 相似文献
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水环境中腐殖质对重金属吸附行为的影响 总被引：7，自引：1，他引：7
水环境中金属离子-腐殖质-矿物（或细菌）之间的相互作用能够显影响金属离子在地质体中的迁移和归宿。本综述了水环境中腐殖质对金属离子在矿物、微生物等表面只附行为影响的研究现状，分析讨论了复合型表面的基本特点、腐殖质对金属吸附到矿物表面的影响因素、腐殖质影响细菌表面吸附金属离子的机理，以及对三相体系不同研究的研究思路与结论等。 相似文献
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矿物-水界面的表面离子化和络合反应模式 总被引：19，自引：1，他引：19
表面络合模式已广泛应用于研究矿物表面吸附和溶解反应,尤其是(氢)氧化物和层状铝硅酸盐矿物。表面官能团是矿物参与表面络合反应的基本单元,(氢)氧化物矿物只具有表面羟基,而层状铝硅酸盐矿物除表面羟基外还具有离子交换位。矿物的表面电荷由永久结构电荷、配位表面电荷和离解表面电荷组成,各种零表面电荷状态可由不同的零电荷点来表征。恒电容模式、双层模式和三层模式是3种最常用的表面络合模式,它们在双电层结构、表面反应(质子化反应和络合反应)、表面电荷与质量平衡方程及应用范围上存在着一些差异。 相似文献
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通过对α-石英自然晶面六方柱面(100)和(010)、菱面体正形面(101)与菱面体负形面(011)、以及介于上述自然晶面之间的切面进行腐蚀形貌的观察研究发现,石英晶体同种单形的晶面(切面)腐蚀坑形态相同,但方位可以有变化,不同单形的晶面(切面)腐蚀坑形态不同;同一单形的正形与负形腐蚀坑形状不同;蚀坑形态能够反映晶体的对称性。α-石英晶体各晶面(切面)的蚀坑形态在三维空间分布的投影图可用于岩石中α-石英晶体的定向及缺陷研究。这一观察研究对厘清α-石英晶体腐蚀形貌立体全方位的对称关系、指导岩石中α-石英晶体的定向研究具有理论与实际意义。 相似文献
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铁氧化物矿物对苯酚和溶解性有机质表面吸附的初步研究 总被引：2，自引：0，他引：2
文中以铁氧化物矿物对苯酚和溶解性有机质(DOM)的吸附研究为例开展生态矿物学研究。铁氧化物矿物的吸附作用存在多种机制,这些吸附机制发生作用的条件主要取决于溶液化学性质和吸附质的理化性质。批处理实验研究表明,苯酚吸附在酸性微酸性条件下不强,吸附等温线符合Langmuir方程,属于表面分子吸附模型;DOM的吸附强并发生吸附分异,配体交换、憎水键和范氏力等多种模式并存,在酸性中性条件下对DOM在针铁矿上的吸附起着重要贡献。本文实验条件下DOM吸附等温线近于线性,不能采用Langmuir方程拟合,可能原因是DOM浓度较低。矿物表面荷电性对吸附影响显著,例如,当矿物表面净电荷为零(pH=pHpzc)时,矿物表面水化膜减薄甚至消失,苯酚分子、憎水DOM分子或片断都会倾向于在矿物表面上吸附。由于苯酚吸附机制单一,其受到的影响很明显,所以苯酚在pH值7～8范围内出现吸附最大值;由于配体交换作用主要发生在酸性微酸性条件下,所以在本文pH值约7.5的实验条件下,尽管配体交换仍在发生作用,但它不是主要吸附机制,针铁矿对DOM吸附的主要贡献应是憎水键和范氏力作用,此外,DOM吸附等温方程近于线性还可能与此有关。显然,铁矿物表面作用在对有机质含量低而铁矿物含量高的红壤中污染物和DOM的固定与归宿控制中扮演着重要的角色。 相似文献
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土壤微生物与矿物的吸附作用在矿物风化过程中具有重要的意义。为了优化细菌在矿物表面吸附量的测定方法,本文以胶质芽孢杆菌和蒙脱石、伊利石、高岭石为实验材料,对吸附在矿物表面的细菌数量的测定方法进行了研究。结果表明,利用茚三酮作为显色剂测定细菌蛋白质含量的方法可以获得可靠的细菌数量;以2000rpm转数离心10min可以有效地将矿物-细菌复合体与游离态细菌、矿物分开;3种矿物对胶质芽孢杆菌的吸附能力大小顺序为:蒙脱石伊利石高岭石;矿物的比表面积、沉淀速率和表面所带电荷数量以及细菌细胞活性是影响吸附量的主要因素;黏土矿物与细菌之间的吸附作用力主要来自阳离子桥。 相似文献
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石英与钠长石浮选分离的研究 总被引：3，自引：0，他引：3
用十八胺(阳离子捕收剂)和十二烷基磺酸钠(阴离子捕收剂,SDS)作浮选为捕收剂分离石英与钠长石,研究了浮选条件对分离效果的影响以及捕收剂在矿物表面的吸附行为.结果表明,最佳浮选条件是浮选液的pH=2,阴、阳离子捕收剂的浓度分别为3.0×10-6 mol/L和4.0×10-6 mol/L;阴阳离子捕收剂在石英与钠长石两种矿物上表现出相同的吸附行为.在最佳浮选条件下,对不同配比的石英和钠长石混合物进行浮选,石英回收率为14%,钠长石回收率达80%,分离效果显著;对含微量长石的石英矿粉进行浮选,分离效果与石英与钠长石混合物相近. 相似文献
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通过密度泛函理论模拟了H_2O_2和SO_2气体在矿物氧化物(α-Fe_2O_3)表面上的非均相反应,研究了H_2O_2和SO_2在α-Fe_2O_3(001)表面的吸附机制和氧化机制。研究结果表明,SO_2、H_2O_2均在α-Fe_2O_3(001)表面通过Fe原子进行吸附,H_2O_2相比于SO_2优先吸附在α-Fe_2O_3(001)表面,且H_2O_2在表面的赋存形式趋向于两个·OH形式吸附。通过二者共吸附的局域态密度、差分电荷密度、Mulliken电荷布局分析结果发现,SO_2和H_2O_2的共吸附形式是通过H_2O_2产生的·OH吸附在α-Fe_2O_3(001)表面,同时SO_2被H_2O_2产生的·OH氧化[S(SO_2)-电荷布局:0. 79 e→1. 32 e; O(H_2O_2)-电荷布局:-0. 77 e→-1. 11 e]形成·OH+SO_2团簇。模拟结果表明大气微量气体H_2O_2能够在矿物氧化物表面介导SO_2吸附并促进SO_2的转化,为理解H_2O_2在大气中非均相氧化SO_2的反应过程提供了理论依据。 相似文献