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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
<正>铁(氢)氧化物在土壤、沉积物和水相颗粒物中分布广泛,表面氧化还原活性高,以及电子输运能力强,对环境污染物(重金属和有机污染物)的地球化学过程起着重要的控制作用。相比于常见的针铁矿和赤铁矿等含铁矿物,磁铁矿在吸附-转化污染物方面具有一些独特的结构优势:1)磁铁矿表面的Fe2+具有强还原性,能通过矿物表面或内部结构向有机物、重金属传递电子,使污染物还原;2)磁铁矿具有反尖晶石结构,八面体位同时被Fe2+和Fe3+占据,电子在这两种氧化态之间迅速转移,赋予磁铁矿良好 相似文献
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水铁矿广泛分布于水、土壤、沉积物和生物体中,它具有大比表面积和高表面活性,控制和影响着环境中某些污染物质和营养元素的形态、迁移和转化。此外,它也是环境中其他晶质铁(氢)氧化物形成的前驱体。然而,人们对水铁矿在环境中的作用和重要性的认识还存在不足,主要表现在：(1)水铁矿通常被混淆为无定形铁氢氧化物或水合铁氧化物,环境中的水铁矿因难以分离和进行定量分析而使其含量常被低估;(2)水铁矿结晶弱,结构表征困难,对其在环境中的分布、组成、结构及性质的认识较欠缺。水铁矿以弱晶质的纳米颗粒形式存在,其XRD(X射线衍射)线少且宽、强度弱。根据衍射线的条数可将水铁矿分为结晶较弱的2 线水铁矿(2LFh)和结晶较好的6 线水铁矿(6LFh)。目前,普遍接受的水铁矿化学式为Fe5HO8·4H2O,但大量实验表明H2O不是水铁矿结构的必要成分,且容易被吸附的外来物质取代。有人提出水铁矿是一种二元结构,中心为八面体配位Fe,表面以四面体配位Fe为主,这有待论证。最近,通过PDF(配对分布函数)研究水铁矿的结构表明,理想水铁矿结构包含20%四面体配位Fe和80%八面体配位Fe,化学式为Fe10O14(OH)2。然而, 不少学者对这一新的水铁矿结构模型提出了质疑。对近年来水铁矿的分布、组成、结构和环境行为方面的研究和存在的问题进行了综述和讨论,并且对水铁矿的未来研究方向进行了展望。 相似文献
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砷是土壤中重要的(类)重金属污染物,其毒性主要取决于在环境中的形态及氧化还原状态。游离态Fe(Ⅱ)(Fe(Ⅱ)_(aq))驱动铁(氢)氧化物晶相重组过程是土壤铁循环的重要组成,对土壤中重金属的吸附、固定、钝化等环境行为有重要影响。本研究采用~(57)Fe稳定同位素示踪方法研究厌氧条件下Fe(Ⅱ)_(aq)驱动针铁矿晶相重组过程中砷的氧化还原及形态变化过程。结果显示,在只有针铁矿存在的对照处理中,针铁矿本身对As(Ⅲ)没有氧化作用,但83%的As(Ⅲ)被吸附到针铁矿表面。在Fe(Ⅱ)_(aq)和针铁矿共存体系中,Fe(Ⅱ)_(aq)可与针铁矿中结构态Fe(Ⅲ)发生铁原子交换,As(Ⅲ)的存在降低了铁原子交换速率。同时,在Fe(Ⅱ)_(aq)驱动针铁矿晶相转化过程中,77%的As(Ⅲ)被氧化成As(Ⅴ),As活性降低。另外,部分吸附在针铁矿表面的As(Ⅲ)和氧化转化后的As(Ⅴ)通过针铁矿的晶格单元包裹或取代Fe结构位的形式被针铁矿结构化固定,从而进一步降低了As的活性。 相似文献
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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
<正>针铁矿在地表环境中分布广泛,具有吸附能力强、催化降解污染物、参与氧化还原等方面的性质,这些特征使其在地球化学、环境化学、生物学、矿物学、土壤科学等研究方面有着重要的意义。此外针铁矿具有半导体材料的性质,其禁带宽度为2.10~2.50 e V,能够利用太阳光中的紫外及可见波段发生空穴–电子的分离,从而进一步发生矿物自溶解或与环境中有机污染物等物质发生反应。同时地表环境中的针铁矿常常为纳米尺度,因此对纳米针铁矿的半导体性能研究有助于我们进一步了解探讨环境的天然自净化功能, 相似文献
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针铁矿,特别是生物成因的针铁矿,具有较大的比表面积和较强的吸附能力,是一种良好的环境修复材料。铬在环境中常以Cr()和Cr()存在,是一种能持久存在具有氧化还原活性的毒性金属离子。本文以水体中铁细菌矿化形成的针铁矿为材料,研究了Cr()和Cr()在该生物矿化针铁矿上的吸附行为,发现其符合Langmuir与Freundlich等温吸附模型。扫描电镜、透射电镜显微成分分析表明铬在该针铁矿上的吸附存在不均匀性,明显受其显微结构影响。显微球团结构的针铁矿比螺旋状针铁矿具有更强的结合铬离子的能力。X射线光电子能谱结果表明吸附在生物矿化针铁矿表… 相似文献
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铁矿物是环境水体、土壤、沉积物和岩石的主要组分,其变化对环境的地球化学性质影响极大,如对土壤肥力、有机质降解、重金属元素的吸附与释放等.研究以石英粉(SiO2)为基底,在其上组装磺酸根(-SO3H)为外侧功能团的自组装单层,并以此自组装单层为模板,于Fe(NO3)3-HNO3低温液相反应体系中诱导生长铁的氢氧化物纳米薄膜.最佳的薄膜沉积条件为Fe(NO3)3浓度2.0 mM、pH为2.00、70℃水浴;薄膜的生长动力学曲线表明6 h的反应时间即完成薄膜沉积,而体系pH值对薄膜沉积有较大影响;用TEM和SEM表征该薄膜,在实验条件下生成的铁氧氢氧化物薄膜结晶良好,电子衍射分析表明结晶物相为针铁矿. 相似文献
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阴离子捕获剂及其在污染防治与环境修复领域中的应用 总被引：2，自引：0，他引：2
综述了阴离子捕获剂的结构、性能、制备与表征方法、吸附专属性及其在环境修复方面的应用。阴离子捕获剂是一种具有层状结构的阴离子粘土，由于其特殊的结构和性能，可通过层间阴离子交换、层状结构重建等机制来吸附环境中的阴离子，从而清除环境中的污染物。大量研究表明。阴离子捕获剂对环境中以络阴离子形式存在的重金属污染物有很强的吸附能力，并能有效吸附水体中的N、P、As、Se和放射性元素。此外，阴离子捕获剂还能吸附有机污染物，如农药、酚类化合物、洗涤剂和腐殖质等。从环境中除去不同类型的有毒有害组分。需使用不同类型的阴离子捕获剂。其吸附能力主要由捕获剂本身的特点和外部理化条件所决定。阴离子捕获剂的研究已成为当前环境保护工程和技术研究的一个新热点。 相似文献
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针铁矿-四方纤铁矿-水体系氧同位素分馏的实验研究 总被引：3，自引：0，他引：3
针铁矿是非常重要的三价铁氧化物之一,其氧同位素组成对于古环境再造具有很大的价值。以4种不同的铁化合物作为Fe3+离子的源物质,于30～120℃范围内,采用强迫水解方法,在不同同位素组成的水中分别实验合成针铁矿和四方纤铁矿。结果表明,以Fe(NO3)3·9H2O、NH4Fe(SO4)2·12H2O、Fe(SO4)3·7H2O为Fe3+源物质合成的是纯针铁矿,而以FeCl3·6H2O为Fe3+源物质合成的是四方纤铁矿。氧同位素分析显示,在30～120℃范围内实验测定的针铁矿-水体系和四方纤铁矿-水体系氧同位素分馏几乎不可区分,并且满足下列分馏关系:103lnα针铁矿-水=9.59×103/T-26.39103lnα四方纤铁矿-水=8.85×103/T-24.44实验测定的针铁矿-水体系氧同位素分馏不仅与前人实验结果一致,而且与增量方法理论计算相近。由于实验采用不同反应途径得到了一致的分馏结果,因此所测定的针铁矿-水体系氧同位素分馏代表了热力学平衡。 相似文献
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岩溶地质高背景区土壤中普遍存在的铁锰结核对重金属的赋存状态和有效性有重要影响。选择广西贵港覃塘岩溶地质高背景区富含铁锰结核的表层土壤(0~20 cm)为研究对象,筛分出不同粒径的铁锰结核(10~120目)和细粒径土壤(<120目)样品进行化学分析,针对以下三个方面开展研究:(1)重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)在铁锰结核和细粒径土壤中的分布分配规律和铁氧化物矿物的组成;(2)铁氧化物矿物对富含铁锰结核的土壤中Cd等重金属富集的影响;(3)重金属在富含铁锰结核的土壤中的赋存机制。研究发现,铁锰结核中的Fe和Mn以及Cd等重金属含量随着粒径的增大而不断增加,说明Cd等重金属元素更倾向于在大粒径铁锰结核中富集;土壤中Cd等重金属总量的约90%赋存在结核中,表明研究区土壤中重金属主要以结核形式赋存;富含铁锰结核的土壤中赤铁矿和针铁矿的平均含量分别为0.61%和4.94%,且结核粒径越大,针铁矿和赤铁矿含量越高;除Hg外,Cd等重金属含量与针铁矿和赤铁矿的含量均呈现极显著正相关,与赤铁矿的相关性稍优于针铁矿,表明铁氧化物矿物与富含铁锰结核土壤中的Cd等重金属元素富集密切相关。铁锰结核的存在既能促进Cd等重金属在土壤中的富集,又能降低土壤中重金属的生物有效性,研究结果为解释岩溶地质高背景区土壤Cd等重金属元素高含量、低生物有效性提供了理论依据。 相似文献
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几种铁（氢）氧化物对溶液中磷的吸附作用对比研究 总被引：2，自引：0，他引：2
铁(氢)氧化物不仅是土壤中广泛存在的矿物,也是重要的矿物资源。表生地质作用形成的针铁矿、赤铁矿和无定形氢氧化铁都具有纳米尺度,具有很高的表面积,表现出对磷的专性吸附,是低浓度磷的潜在吸附材料。本文通过铁(氢)氧化物对水溶液中磷酸根的等温吸附实验,初步对比研究了针铁矿、合成氧化铁黄、赤铁矿和无定形氢氧化铁对水中低浓度磷的吸附作用。结果表明,无定形氢氧化铁对水溶液中磷酸根的吸附能力最强(对低浓度磷的吸附达到5.5mg/g),其次是氧化铁黄和针铁矿,赤铁矿的吸附能力最差。几种铁(氢)氧化物对磷吸附容量的差别主要受比表面积控制。无定形氢氧化铁、合成氧化铁黄、针铁矿、赤铁矿对磷的吸附符合Freundlich等温方程。针铁矿和赤铁矿对磷的吸附动力学符合双常数速率方程。 相似文献
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针铁矿/水界面反应性的实验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
选择针铁矿对Pb2+、Cu2+、Cd2+等3种重金属离子的吸附实验,开展矿物/水界面反应性研究.金属离子(M2+)在矿物-水溶液间分配有多种表面反应机制,这些表面反应发生作用的条件主要取决于吸附质水化学性质和矿物表面荷电性,因此,溶液pH值是影响矿物/水界面反应性的关键因素.在不同pH值条件下, 表面羟基可通过发生质子化或去质子化反应而使得矿物表面产生荷电性并发生改变,而金属离子的水解则可显著加快金属羟基配合物的形成,从而进一步增强了矿物/水界面反应.本实验条件下针铁矿表面对重金属离子的吸着量随pH值升高而升高,在一个较窄的pH值范围内吸附率急剧升高,呈S形分布.针铁矿对3种不同的重金属离子的吸附能力的强弱顺序是Cu2+＞Pb2+＞Cd2+.无论是Langmuir方程还是Freundlich方程,都能较好拟合针铁矿对重金属离子的等温吸附过程.Freundlich方程的n值均在0.1～0.5之间,说明重金属离子在针铁矿表面的吸附并不能简单地归结为单配位或双配位模式,可能存在着多种吸附结合形态.表观吸附常数KM值的变化规律,说明重金属离子与针铁矿表面反应模式及其表面吸附形态发生了变化,具体的吸附形态还有待谱学研究进一步证实. 相似文献
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Cr在环境中释放易导致重金属污染,其所造成的环境危害与Cr存在形态紧密相关。Cr(Ⅵ)多以CrO42-或Cr2O72-形式存在,在水体中具有较高溶解度和迁移性,且具有较大的毒性。水铁矿具有大比表面积和高反应活性,是环境中Cr(Ⅵ)的重要吸附剂;同时,水铁矿也是一种天然半导体矿物,在光照诱导作用下可产生光电子并转移电子。然而,水铁矿表面的光化学反应对Cr(Ⅵ)地球化学行为的影响尚不清楚。因此,本研究探讨了光照对水铁矿去除Cr(Ⅵ)的影响。结果表明:在黑暗条件下,水铁矿通过吸附作用去除了57%的Cr(Ⅵ);在光照有氧条件下,水铁矿对Cr(Ⅵ)的去除率上升到67%;在厌氧条件下,光照效应的增强作用更加明显水溶液中Cr(Ⅵ)几乎完全被去除。结合傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析发现,水铁矿能够快速吸附Cr(Ⅵ),其中有62%的Cr在水铁矿表面被还原,占总去除率的41.5%。因此光照能够通过还原作用增强水铁矿对Cr(Ⅵ)的去除,从而降低Cr(... 相似文献
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Fe(Ⅱ)/铁氧化物表面结合铁系统还原有机污染物的研究进展 总被引：3，自引：0，他引：3
在土壤和沉积物的自然厌氧环境中,铁氧化物可被铁还原茵等微生物异化还原产生Fe(Ⅱ),形成的Fe(Ⅱ)/铁氧化物表面结合铁系统具有还原活性,可使有机污染物还原转化.综述了含卤和含硝基有机污染物的非生物还原转化过程和表面结合铁系统与有机污染物之间的界面反应机理,进而揭示了污染物在环境中的赋存状态和迁移转化规律;重点分析了影响该还原过程的因素,如铁氧化物类型、pH值、Fe(Ⅱ)与铁氧化物接触时间,以及过渡金属、腐殖酸等竞争因子对反应过程的影响.强化自然界中天然的Fe(Ⅱ)/铁氧化物表面结合铁系统在有机污染治理中的作用,在受污染环境修复领域具有广阔的应用前景. 相似文献
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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
矿山酸性废水(Acid mine drainage,AMD)中,含有大量的溶解性Fe、SO2-4和重金属,因此在AMD这种极端特殊的环境中容易形成含铁硫酸盐次生矿物,比如施氏矿物、水铁矿、黄钾铁矾、针铁矿等。据报道,这些次生矿物对AMD河流中重金属的迁移特性起着至关重要的作用[1,2]。因此对AMD河流沉积物中矿物组成特征的调查研究,有助于了解主要矿物对类重金属迁移转化等地球化学过程的影响,为矿区重金属污染修复提供可靠的理论依据[3]。因此本研究结合差示X射线衍射和连续萃取的方法,建立适合典型金属硫化物矿区受AMD影响河流沉积物的矿物学分析方法,在此基础上研究施氏矿物、水铁矿、黄钾铁矾、针铁矿等次生矿物对类重金属环境特性的影响。本研究以广东省韶关市大宝山矿区(24°34′28″N,113°43′42″E)受AMD污染的横石河流域为研究对象,沿河采集了河床卵石沉积物和河流淤泥两种沉积物样品,共采集了18个点位的沉积物样品,包括3个不受AMD影响的支流对照组。样品经过一系列预处理(冷冻干燥、研磨、过筛等)过程,于4℃下保存备用。本研究利用连续萃取的方法结合扫描电镜、X射线衍射、傅立叶红外光谱、拉曼光谱等手段对沉积物样品进行了萃取和表征。结果表明:p H沿着横石河升高,伴随着矿物的组成出现演替现象并且重金属的含量也随之衰减。沉积物中除了含有硅铝酸盐、石英外,主要成分为铁羟基硫酸盐矿物。其中,横石河上游主要矿物组成为黄钾铁矾和施氏矿物,到中下游时以针铁矿和水铁矿为主。类重金属As、Cd、Cu、Pb、Mo、Cr、Ni、Mn、Zn等以吸附和共沉淀的形式伴随着矿物暂时固定于沉积物中。但是,随着河流环境条件的改变,次生矿物将发生相转化并可能将引起重金属的释放。 相似文献
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通过热处理低品位菱锰矿矿石制备高活性纳米材料,并探究其催化去除NOx、吸附重金属性能.利用X射线荧光光谱仪、透射电子显微镜等研究菱锰矿矿石组成;利用X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜、比表面积分析仪、烟气分析仪、原子吸收分光光度计等研究菱锰矿矿石空气中热处理后结构变化及其NH3-SCR脱硝、重金属吸附效果.菱锰矿矿石主要组分为菱锰矿,含有少量黄铁矿、石英、白云石及硫酸盐.在空气中550℃煅烧1 h后,菱锰矿分解完全,产物以黑锰矿为主晶相,同时含有其他低结晶态锰氧化物;样品表面出现大量3~7 nm气孔,比表面积达到最大（31.5 m2/g）.脱硝实验显示R550在170℃时脱硝效率可达到90%;吸附实验表明R550对Cd2+、Pb2+、Cu2+均有较好的吸附作用,表明低品位菱锰矿矿石在空气中550℃煅烧可获得高比表面积、高活性的纳米结构化材料,在环境污染物去除方面有潜在的利用价值. 相似文献
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安徽姑山矿浆型铁矿床Fe同位素初步研究 总被引：2，自引：0，他引：2
文章报道了宁芜矿集区内姑山矿浆型铁矿床中的铁氧化物、辉石闪长玢岩和赋矿围岩的Fe同位素组成,其δ57Fe的总体分布范围为-0.05‰~0.79‰。结果显示,姑山铁矿床的铁氧化物赤铁矿和镜铁矿均比硅酸盐岩浆结晶产物(辉石闪长岩)富集重的Fe同位素,并且硅酸盐岩浆的Fe同位素组成比已报道的火山岩的平均Fe同位素组成更富集轻的Fe同位素,表明在岩浆不混溶的过程中Fe同位素发生了分馏,富铁熔体相对富集重的Fe同位素,而硅酸盐熔体相对富集轻的Fe同位素;相对于赋矿地层(黄马青组石英砂岩)和辉石闪长玢岩,赤铁矿和镜铁矿更富集重的Fe同位素,围岩地层和闪长岩岩体则富集轻的Fe同位素。因此,姑山铁矿床的铁质不大可能来自于地层或闪长玢岩岩体,而主要来源于深部岩浆房。 相似文献
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羟基氧化铁(FeOOH)广泛存在于土壤、水体沉积物和矿山废水等环境介质中,通常以针铁矿、四方纤铁矿和纤铁矿等多种同质多像体形式存在.羟基氧化铁因具有稳定的化学性质、较高的比表面积和细微的颗粒结构,在重金属治理中被日益重视.由于矿物的环境功能与所形成矿物的性质如矿相、颗粒形貌及大小和结构界面特性密切相关,而矿物的这些性质又与其合成方法、条件密不可分,故本文介绍了羟基氧化铁的种类、结构组成、矿相稳定性及转化,重点对羟基氧化铁形成、制备方法或途径(水解沉淀、化学氧化、生物氧化与生物矿化和凝胶网格法等)及反应物和反应条件(铁盐种类、沉淀剂、pH值、温度、阴阳离子调节剂和表面活性剂等)对矿物产物性质的影响进行了综述,同时,对不同晶型羟基氧化铁在吸附去除重金属Cr(Ⅵ)上的作用的相关研究进行了概述. 相似文献
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湖泊沉积物-水界面铁的微生物地球化学循环及其与微量金属元素的关系 总被引：15，自引：0，他引：15
沉积物容纳了来自流域自然风化及人为排放的各种金属元素，成为一个潜在的“化学炸弹”。微生物以其体积小、繁殖快、具有巨大的比表面积等特点可以大大地改变微量金属在环境中的分布。铁在陆地水体．沉积物环境中具有很高的丰度、合适的电化学特性，在好氧、厌氧转换的界面环境中强烈地推动了早期成岩作用。本文针对铁在亚表面水环境中的重要性，侧重介绍了沉积物．水界面的铁的微生物地球化学循环过程，以及这一过程对蓄积在沉积物中的微量金属元素的重新分布的影响机制。 相似文献