收藏本站
《中国科学院研究生院(广州地球化学研究所)》 2000年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

重要沉积矿物界面反应研究及其环境意义

魏俊峰  
【摘要】: 矿物—水界面反应对水体乃至地球表层物质的循环和元素地球化学过程起着十分重要的作用,具有重要的环境意义。高岭石是土壤和沉积物中最重要的粘土矿物,也是大气、水体飘浮颗粒的主要成分,因而对大气、水体和沉积物中各种无机离子或有机分子的迁移、归宿和生物有效性有着关键性的控制作用。本文以矿物—水界面反应为核心内容,首先系统阐述了矿物—水界面反应的理论基础和反应模式,其次采用单一表面基团和两种表面基团的无静电表面络合模式,详细研究了高岭石表面的酸碱性质以及金属离子在高岭石表面的吸附行为,并结合谱学方法探讨了金属离子的表面吸附形态,然后研究了金属离子在高岭石表面的解吸动力学。论文最后研究了广州城市水体沉积物的组成、重金属污染状况及其形态分布和重金属的释放及其动力学。 本文的研究工作得到了国家自然科学基金项目《污染沉积物—水界面作用的多样性及其矿物学机制研究》(项目批准号:49773206)和广东省自然科学基金项目《矿物界面反应动力学及珠江沉积污染物可除性技术研究》(项目批准号:960504)的资助。 论文的主要研究成果如下: (1)采用单一表面基团和两种表面基团的无静电表面络合模式描述了高岭石表面在不同pH条件下的质子吸附反应,并对酸碱滴定实验数据进行了非线性拟合,得出高岭石表面的模式参数——总表面位浓度和酸度常数的拟合结果分别为:N_t=4×10~(-5)mol/g、pK_(a1)=2.75、pK_(a2)=5.52和N_(t.Al)=2.8×10~(-4)mol/g、N_(t.Si)=3.0×10~(-5)mol/g、pK_(a1.Al)=1.78、pK_(a2.Al)=8.47、pK_(a2.Si)=5.12。研究还表明,两种表面基团模式的拟合优度大于单一表面基团模式; (2)高岭石表面化合态分布随pH而变化。在单一表面基团模式情况下,正负电荷由>SOH的质子化和脱质子作用产生。在两种表面基团模式情况下,正电荷仅由高岭石表面>AlOH基团的质子化反应产生,>SiOH基团对正电荷没有贡献,表面铝位及高岭石表面总体在低于pH~4.0时带正电荷。负电荷则是由>AlOH和>SiOH基团的脱质子化反应共同产生,铝位和硅位分别在大于pH~6.2和pH~4.0时带负电荷; (3)铅和铜在高岭石表面吸附量随pH的升高而增加,在pH<4范围内,吸附量的增加非常缓慢,而在pH>4范围内,吸附量的增加相对较快。吸附反应同样可以用单一表面基团和两种表面基团的无静电表面络合模式来描述,非线性拟合的结果表明,自由水合离子Me~(2+)和羟基金属离子MeOH~+都能与高岭石表面进行络合反应,并且MeOH~+的络合常数远大于Me~(2+); (4)金属离子—高岭石体系中离子形态分布计算表明,随着pH值的升高, 金属离了可溶化合态的分数不断减少,表而吸附化介态的分数则不断增加,n **-5.5时,>*OMC“k优势,*>-5.5时,>*OMCOH*忧势。匹R i?t的分析 结果也表明存在两种吸附化合态; (5)金属离了从高岭石表而的解吸。力力学是一个-:阶段的过积,勺吸附 反应动力学相似,亦即初始的快速反应之厂伴随杉一个缓慢的反应。而风解吸 和吸附过程不是完全可逆的; “)广州城市水体污染沉积物小的纠帕矿物扣以石英、;葛岭石和水占母 类矿物为主,重金属元素什、h、*u、M、O、*n上要以残渣态、有机态和 氧化铁结合态存在。沉积物中的固川纽分对重金属元素的富集能力总的顺序 为:人定型纨化锰>>碳酸盐>氧化饮>介机质,砌富集茁则足人;两K人厂汕的 R“: (7)污染沉积物释放重金属元素及其动力学的研究表明,积累在沉积物 小的重金属污染物不是固定不变的,?[’l环境NJ pH条什发牛变化时,重金属会 重新释放出来,造成污染,因此是一个潜在的二次污染源。该研究为污染沉积 物的稳定化处理提供了依据。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 邓海波;何小民;朱海玲;吴承桧;;红柱石与绢云母、高岭石反浮选分离的研究[J];化工矿物与加工;2011年08期
2 刘长淼;冯安生;郭珍旭;曹学锋;胡岳华;;叔胺在高岭石(001)面吸附的分子动力学模拟(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2011年08期
3 邓承继;余超;祝洪喜;匡健磊;员文杰;;铝对高岭石熟料合成Al_4SiC_4-Al_4O_4C复合材料的影响[J];耐火材料;2011年03期
4 余新阳;钟宏;刘广义;苏晓明;;铝土矿反浮选新型阳离子有机硅类捕收剂QAS222[J];中南大学学报(自然科学版);2011年07期
5 孙强;姜春露;朱术云;王杰;;饱水岩石水稳试验及力学特性研究[J];采矿与安全工程学报;2011年02期
6 曾伟;董明;孔令明;朱曰;;鄂尔多斯盆地苏里格气田中、下二叠统砂岩储层敏感性影响因素分析[J];天然气勘探与开发;2011年03期
7 温兆翠;姜波;刘明银;;晋城矿区粘土矿物特征及沉积-成岩响应[J];中国煤炭地质;2011年07期
8 孙国忠;;磨制粘土岩类薄片的方法[J];实验技术与管理;1990年03期
9 张家锋;高炎;赵逸清;张海涛;黄波;;准噶尔盆地吉7井区梧桐沟组二段储层特征研究[J];长江大学学报(自然科学版);2011年06期
10 祝新政;李勇;丘东洲;肖敦清;蒲秀刚;刘子藏;袁淑琴;段润梅;张威;张自力;曹兴;王锦程;鲍居彪;;大港油田孔南地区上石盒子组碎屑岩储层物性控制因素[J];沉积与特提斯地质;2011年01期
11 吕子虎;卫敏;吴东印;;某半风化型高岭土可选性试验研究[J];矿产保护与利用;2011年03期
12 刘飞燕;杨磊;刘江涛;陈家彪;;某难选煤系硫铁矿工艺矿物学研究[J];金属矿山;2011年08期
13 张永;钟宏;谭鑫;詹金华;;阳离子捕收剂研究进展[J];矿产保护与利用;2011年03期
14 高振昕;;铝土矿的烧结与均化烧结[J];耐火材料;2011年04期
15 李振飞;李平;刘水庚;古吉汉;贺新天;;某难选含钨矿石工艺矿物学研究[J];中国钨业;2011年04期
16 陈忠恒;张永明;潘莉莎;吴景春;;茂名高岭土制备裂化催化剂的特性[J];广东化工;2011年06期
17 温佳霖;张刚;魏登峰;高嘉喜;张敏;;定边油田新安边油区延9油层储层特征研究[J];延安大学学报(自然科学版);2011年02期
18 李伟;冯瑞;马贯军;;一种新型螯合剂在铝土矿浮选分离中的应用[J];广州化工;2011年14期
19 阚甲广;张农;李桂臣;梁国栋;陈亮;司光耀;;泥化巷道底板控制技术研究[J];采矿与安全工程学报;2011年03期
20 王凤宇;;浅析西窑矿区铝土矿勘查工程中矿床地质特征及成矿规律[J];中国工程咨询;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张关龙;陈世悦;鄢继华;袁文芳;;郑家、王庄地区沙三段高岭石矿物特征及对储层物性的影响[A];第三届全国沉积学大会论文摘要汇编[C];2004年
2 张云海;魏德洲;;磷化淀粉在铝土矿反浮选脱硅中的应用及机理分析[A];中国有色金属学会第六届学术年会论文集[C];2005年
3 郑直;吕达人;史路;;我国北方煤系地层中高岭石粘土岩的岩石矿物学特征、形成条件及其经济意义[A];中国地质科学院文集(14)[C];1986年
4 赵东升;孔红喜;崔俊;雷振锋;;青海省柴达木盆地黏土矿物分布特征及演化控制因素[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策(下册)[C];2002年
5 陈洁渝;严春杰;王焰新;姜磊;;煤系高岭土/尿素插层复合物的制备及插层机理[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
6 吴吉玉;林佩玉;刘木辉;李振;;内蒙高岭石烧结性能探讨[A];2011年耐火原料学术交流会论文集[C];2011年
7 王林江;吴大清;;高岭石-聚丙烯酰胺插层原位合成Sialon粉体[A];2005年全国矿物科学与工程学术会议论文集[C];2005年
8 宋开慧;张超;王幸;钱萍;;量子化学法研究甲酰胺在高岭石的表面吸附[A];中国化学会第28届学术年会第13分会场摘要集[C];2012年
9 夏华;王方正;;高岭石/有机插层复合物[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
10 陈洁渝;严春杰;谌祺;;用SEM分析肼对高岭石的插层作用[A];第十二届全国电子显微学会议论文集[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者姚建;田黄石不含高岭石[N];中国黄金报;2009年
2 张立;天生丽质鸡血石[N];中国矿业报;2005年
3 记者 刘浪 实习生 陈静;我市多举措建设节约型社会[N];重庆日报;2005年
4 晓井 主持;中国奇石鉴赏[N];中华合作时报;2005年
5 舒家声;田黄岂能靠仪器检测[N];中国商报;2006年
6 西南科技大学非金属矿研究所 易发成 王哲;黏土矿物在环境保护领域的应用现状和发展前景[N];中国建材报;2008年
7 钱高潮;昌化石的品种[N];长春日报;2006年
8 本报通讯员 吴琼洁 本报记者 叶辉;石中精华:昌化鸡血石[N];光明日报;2007年
9 王嘉君 李文才;立足本地实际“种养特”多业并举[N];吉林农村报;2006年
10 增伟 金宝;“一村一品”多业并举[N];长白山日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏俊峰;重要沉积矿物界面反应研究及其环境意义[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2000年
2 王林江;高岭石有机插层反应及Sialon材料原位合成[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2002年
3 司鹏;煤矸石酸法提铝的活化技术研究[D];华东理工大学;2011年
4 王万军;高岭石有机插层复合物的制备、表征及应用探讨[D];中南大学;2005年
5 张国范;铝土矿浮选脱硅基础理论及工艺研究[D];中南大学;2001年
6 王风华;王庄—宁海地区砂岩储层敏感性机理研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2007年
7 孙慧敏;粘土矿物胶体对铅的环境行为影响研究[D];西北农林科技大学;2011年
8 赵清杰;硅矿物及有机物在拜耳法生产氧化铝过程中的行为[D];中南大学;2008年
9 张萌;鄂尔多斯盆地上古生界碎屑岩次生孔隙形成机制的热力学计算和溶解实验模拟研究[D];成都理工大学;2007年
10 荣兴民;几种细菌与土壤粘粒矿物相互作用的热力学研究[D];华中农业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高嵩;矿物—水体系的界面性质及吸附机理研究[D];华南师范大学;2005年
2 韩景敏;鲁西地区二叠系铝土矿特征及成矿机制研究[D];山东科技大学;2005年
3 刘茜;胡敏酸—氧化铁—高岭石复合体的形成与表征[D];华中农业大学;2009年
4 杨波;常压碱性介质预处理中低品位铝土矿应用基础研究[D];北京化工大学;2008年
5 张晓萍;微细粒高岭石与伊利石疏水聚团的机理研究[D];中南大学;2007年
6 何为红;重金属离子在粘土矿物—胡敏酸复合体上的吸附研究[D];南京农业大学;2007年
7 张晓玲;高岭石—偶氮苯分子的界面作用机理研究[D];中国地质大学;2009年
8 冯文立;鄂尔多斯盆地东北部太原组储层砂岩中粘土矿物特征及成因[D];成都理工大学;2009年
9 胡华锋;低分子量有机酸对高岭石溶解作用的研究[D];河南农业大学;2004年
10 徐剑锋;高岭石的插层及水合高岭石制备与应用研究[D];浙江大学;2011年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978