凹凸棒石对Zn2+、Cu2+、Cd2+的等温吸附实验研究

凹凸棒石是一种比表面积大,吸附能力强的天然粘土矿物。为了研究凹凸棒石的吸附特征,通过等温吸附实验,进行了凹凸棒石对复合重金属离子Zn_²⁺、Cu_²⁺、Cd_²⁺的吸附容量、去除率、吸附选择性和富集系数的研究。结果表明： 凹凸棒石对Zn_²⁺、Cu_²⁺、Cd_²⁺吸附容量表现为随溶液初始浓度的增加而增加,吸附选择特征表现为对Cu_²⁺的吸附大于对Zn_²⁺和Cd_²⁺的吸附。凹凸棒石对 Cu_²⁺的去除率为96.76%,对Zn_²⁺andCd_²⁺分别为48.18%和38.84%。 富集系数与吸附特征反应的结果一致,并且吸附符合Langmuir 和Freundlich方程。研究结果表明凹凸棒石可用于水体和土壤重金属污染的修复。     

耐铅链霉菌诱导碳酸钙沉淀对水中Pb2+的去除研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)可将水中游离的Pb_²⁺转化为稳定的沉淀物。本文筛选出一株耐Pb_²⁺的脲酶阳性SHT17菌株,16S rRNA 鉴定为Streptomyces mutabilis(登录号为OL677072)。探究该链霉菌诱导碳酸钙沉淀对水中Pb_²⁺的去除能力。通过电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)对水中Pb_²⁺浓度进行检测,利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能谱(EDS)、X-射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)对菌株诱导的沉淀物进行分析。结果表明,链霉菌能有效地去除水中Pb_²⁺。当Pb_²⁺浓度为200 mg/L时,水中Pb_²⁺去除率达到99.66%,并且去除的Pb_²⁺以碳酸盐的形式被固定在链霉菌诱导生成的沉淀物中。此外,随着初始Pb_²⁺浓度升高,该菌对Pb_²⁺去除率均在65%以上,且大致呈下降趋势。不同钙源影响着链霉菌诱导形成的沉淀物的形貌。     

孔雀石浮选行为研究

为了系统地了解孔雀石可浮性的影响因素,对捕收剂种类(丁基黄药、羟肟酸)及其用量、矿浆pH值、活化剂硫化钠用量、抑制剂种类(六偏磷酸钠和水玻璃)及其用量对孔雀石纯矿物浮选的影响。结果表明:(1)在自然pH条件下,羟肟酸捕收孔雀石的能力强于丁基黄药;孔雀石纯矿物的天然可浮性并不好,单一丁基黄药无论在何用量、何pH值下的上浮率都不理想。(2)在无活化剂、且不调整矿浆pH的情况下,羟肟酸对孔雀石的捕收能力最强,丁基黄药最弱,丁基黄药+羟肟酸为孔雀石捕收剂时的最佳质量配合比为1∶3。(3)在无活化剂情况下,丁基黄药或羟肟酸均宜在pH=9左右的矿浆中浮选孔雀石;丁基黄药+羟肟酸宜在pH=5.8左右的矿浆中浮选孔雀石。(4)硫化钠的活化可明显提高孔雀石的可浮性,适宜活化的pH值为9.3左右,在此情况下,少量的丁基黄药即可高效捕收孔雀石。(5)六偏磷酸钠和水玻璃对孔雀石的浮选都有明显的抑制作用。     

闪锌矿银活化及对黄药吸附影响的第一性原理研究

为深入研究银离子对闪锌矿的活化机理,采用第一性原理对闪锌矿表面Ag+替换活化和吸附活化分别开展了模拟研究,同时研究了银活化对闪锌矿表面黄药吸附的影响。计算结果表明,未活化的闪锌矿表面不与乙基黄药发生相互作用,银活化的闪锌矿表面能够与乙基黄药发生相互作用。在两种银活化模型中,Ag+吸附活化比替换活化在能量上更容易发生。Ag+替换活化的闪锌矿表面,黄药的S与表面Ag相互作用较弱;而在Ag+吸附活化的闪锌矿表面,黄药的S与表面Ag相互作用较强。态密度分析表明,在Ag+吸附活化的闪锌矿表面,黄药S原子的3p态和Ag原子的4 d态具有较多成键轨道电子云重叠区域,说明表面吸附的Ag+与黄药的S原子发生了较强的相互作用。Mulliken电荷分析表明,与替换活化相比,黄药和Ag+吸附活化的闪锌矿表面有更多的电荷转移,进一步说明Ag+吸附活化更有可能发生。      

不同粒度煤粉对Ni2+的吸附特性

通过筛分和高能球磨得到不同粒度的煤粉，研究了粒度变化对水溶液中Ni²⁺的吸附性能的影响和吸附机理.结果表明：不同粒度煤粉对Ni²⁺的吸附符合二级吸附动力学，其吸附过程由孔隙内扩散控制，求出了有效扩散系数.得出不同粒度煤粉对Ni²⁺的吸附量随粒径的减小呈指数关系增加；粒径为9.30，4.28和4.82 μm煤粉对Ni²⁺的吸附符合Freundlich吸附等温式.     

铜离子对锡石浮选的影响及其机理研究

为探索Cu²⁺对锡石的活化机理,在苯乙烯膦酸（SPA）浮选体系中进行锡石单矿物浮选试验。结果表明,在pH为2.0~7.4的范围内Cu²⁺对锡石具有活化作用,在pH=4,SPA用量250 mg/L,Cu²⁺用量为4×10^-3 mol/L条件下,锡石的浮选回收率较未添加Cu²⁺时提高了11个百分点。动电位检测和XPS分析结果显示：Cu²⁺可以通过吸附或者取代作用在锡石表面,增加锡石表面与SPA作用的反应位点,进而活化锡石,增加SPA在锡石表面的吸附量。试验结果可以为锡石资源的浮选回收工艺提供指导。     

苯乙烯膦酸对锡石可浮性影响及其作用机理分析

通过单矿物浮选试验考察了油酸钠、苯乙烯膦酸、水杨羟肟酸3种不同捕收剂对微细粒锡石可浮性的影响,并采用动电位检测、原子力显微镜测定和X射线光电子能谱分析的方法研究了苯乙烯膦酸与锡石表面的作用机理。试验结果表明：油酸钠、苯乙烯膦酸、水杨羟肟酸均能在微细粒锡石的浮选中提高锡石的可浮性,3种捕收剂对锡石的捕收效果由强到弱为：苯乙烯膦酸>油酸钠>水杨羟肟酸。苯乙烯膦酸主要以化学吸附的形式与锡石表面发生作用,在锡石表面形成了有选择性的峰状吸附点,使锡石表面的动电位发生负移,其膦酸基上的2个O原子在矿浆中脱去H+后,能够与锡石表面的Sn原子发生结合,稳定地吸附于锡石表面。     

用浮选捕收剂处理电解铜废水的试验研究

电解铜废水主要含有Cu₂ 、Pb₂ 、Zn₂ 、Cd₂ 、Ni₂ 等离子,对人类健康和环境危害很大。因此,对电解铜废水进行处理方法的研究十分必要。本文研究用浮选捕集剂乙基黄药处理电解铜废水。研究结果表明：在调节该废水pH = 6.6的条件下,乙基黄药(10%)投加量20.0 mL/L,快搅时间1.5 min,慢搅时间10 min时Cu₂ 、Pb₂ 、Zn₂ 、Cd₂ 、Ni₂ 的去除率均可达到95%,处理后废水中重金属残留浓度均达到了国家污水综合排放标准(GB8978-2002)的允许排放浓度或一级标准。对重金属螯合物进行的稳定性研究指出,在pH = 9时,乙基黄药的重金属螯合物中Cu₂ 、Pb₂ 、Zn₂ 的泄漏量均为0 mg/g,Cd₂ 的泄漏量为0.8?10_-3 mg/g,Ni₂ 的泄漏量为14.2?10_-3 mg/g,处理后的污泥稳定性好,对环境无二次污染。浮选捕收剂乙基黄药具有pH应用范围广、操作简单、处理成本低、效果稳定等优点,在重金属废水治理中具有良好的应用前景。     

闪锌矿表面铅活化及黄药吸附的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论对闪锌矿Pb²⁺替换活化和PbOH⁺吸附活化开展了模拟研究,同时研究了铅活化对闪锌矿表面黄药吸附的影响。计算结果表明,PbOH⁺吸附活化比Pb²⁺取代活化在能量上更容易发生。Pb²⁺活化的闪锌矿表面,黄药的S与表面Pb作用距离略大于铅硫原子半径之和,相互作用较弱;而在PbOH⁺活化的闪锌矿表面,黄药的S与表面Pb作用距离略小于铅硫原子半径之和,相互作用更强。态密度分析表明,在PbOH⁺活化的闪锌矿表面,黄药S原子的3p态和Pb原子的6p态发生了轨道杂化现象。Mulliken电荷分析表明,黄药与PbOH⁺活化的闪锌矿表面有更多的电荷转移。     

甲基黄药和丁基黄药在黄铜矿（001）和（112）面的#br# 吸附机理研究#br#

黄铜矿作为铜最主要的赋存矿物，主要通过浮选与其他脉石矿物进行分离。但是，黄铜矿破碎过程 会暴露出不同晶面，由于每个晶面性质存在差异，导致黄铜矿浮选过程中不同晶面与药剂的作用机理不同，造成不 同的浮选效果。基于密度泛函理论，研究了甲基黄药和丁基黄药在黄铜矿（001）-M 面和（112）-M 面的吸附机理。 计算结果表明，相比于（001）-M 面，（112）-M 面更稳定。2 种黄药主要通过静电作用吸附在黄铜矿（112）-M 面，而 甲基黄药通过 C—S 单键中的 S 原子与黄铜矿表面 Cu 原子成键，丁基黄药通过 2 个 S 原子分别与（001）-M 面上的 Cu 和 Fe 原子成键。因此，2 种黄药在黄铜矿（001）-M 和（112）-M 的吸附机理不同。     

Effect of grinding media on the activation of pyrite flotation

In previous study, it has been found that the grinding conditions have a great effect on the flotation of chalcopyrite and galena as well as their separation from pyrite (Peng et al., 2003a, Peng et al., 2003b). In this study, the effect of the grinding conditions on the activation of pyrite by Cu²⁺ and Pb²⁺ were investigated. Based on flotation behaviour, EDTA (ethylene diamine-tetra acid) extraction, pulp potential measurement and electrokinetic study, it is found that the activation of pyrite flotation by Cu²⁺ and Pb²⁺ involves different mechanisms. Reduction of copper(II) to copper(I) and the formation of new copper sulphide phases are responsible for the activation of pyrite flotation by Cu²⁺. This is an electrochemical process. However, adsorption of lead hydroxide on pyrite surface is principally responsible for the activation of pyrite flotation by Pb²⁺. The effect of grinding media on the flotation of pyrite activated by Cu²⁺ or Pb²⁺ is through the change of pulp potential and iron oxidation species emanating from the media. The iron oxidation species from grinding media is electrostatically repulsive with respect to copper-activated pyrite and therefore, reducing conditions produced by mild steel medium promotes pyrite flotation in the presence of Cu²⁺. However, iron oxidation species from grinding media is electrostatically attractive with respect to lead-activated pyrite and therefore inert grinding medium favours pyrite flotation in the presence of Pb²⁺. This study provides a clear picture of how to increase or decrease pyrite flotation through a smart selection of grinding media.     

高锰酸钾改性对颗粒活性炭吸附Cu2+的影响

采用KMnO₄溶液在回流状态下对颗粒活性炭进行了改性。考察了KMnO₄ 溶液浓度对Cu²⁺吸附率-pH曲线及pH的影响,并研究了KMnO₄ 改性对颗粒活性炭吸附和解吸Cu²⁺性能的影响。结果表明,KMnO₄ 改性使颗粒活性炭对 Cu²⁺吸附率-pH曲线及pH向低pH偏移。当KMnO₄溶液浓度为0.03 mol/L时,改性颗粒活性炭效果最好;KMnO₄ 改性提高了颗粒活性炭对Cu²⁺的吸附速率,使其投加量节省约3倍;Cu²⁺在改性及未改性活性炭上的吸附遵循Freundlich等温吸附方程,在相同Cu²⁺平衡浓度下,KMnO₄改性活性炭对 Cu²⁺的吸附量提高约 2.7倍;使用 0.35 mol/L的HCl溶液作解吸液,Cu²⁺从KMnO₄改性活性炭上的解吸率为 91.1%,而Cu²⁺从未改性活性炭上的解吸率仅为8.8%。KMnO₄ 改性提高了颗粒活性炭从水中吸附重金属离子的能力,并促进了其解吸再生性能。     

Zn2+抑控煤中α位硫酚氧化效果的能量表征

由于煤氧化反应的初始阶段就是煤吸附O2的过程,可通过抑制O2的吸附来抑制煤的氧化自燃。应用Gaussian 03程序,采用密度泛函（DFT）方法,在B3LYP/6-31G(d,p)水平下研究分析Zn2+与煤中α位硫酚结构的作用机理,并以活化能作为指标表征Zn2+抑控煤中α位硫酚结构氧化的效果。由计算结果可知,α-萘硫酚结构中S原子LP(2)轨道上的孤对电子向Zn的LP*(6)空轨道转移,通过sp杂化形成σZn-S配位键,配位键的二阶稳定化能为266.60 kJ/mol。当α-萘硫酚结构氧化时,首先与O2发生物理吸附形成复合物ComplexⅠ并释放20.12 kJ/mol的能量,然后复合物ComplexⅠ的分子间发生化学作用,导致O2分子被化学吸附在-SH基上,所需活化能Ea=62.71 kJ/mol。[ZnSH8C10]2+配合物物理吸附O2释放的能量减少了14.92 kJ/mol,且形成化学吸附所需的活化能增加了47.62 kJ/mol,Zn2+对煤中α位硫酚氧化具有明显的控制作用。     

用高锰酸钾改性提高竹炭对Cu2+ 的吸附能力

采用KMnO₄溶液在回流状态下对竹炭进行改性,得到改性竹炭。比较研究了 KMnO₄浓度对Cu²⁺ 在竹炭上的吸附率-pH曲线的影响,并研究了KMnO₄改性对竹炭吸附和解吸Cu²⁺ 性能的影响。静态吸附试验表明, KMnO₄ 改性使竹炭对Cu²⁺ 吸附率-pH曲线及pH₅₀向低pH偏移,当 KMnO₄溶液浓度为0.04 mol/L时,改性效果最好; KMnO₄ 改性使其投加量节省约2倍; 竹炭对Cu²⁺ 的吸附均遵循Langmuir单分子层吸附规律, 在相同Cu²⁺ 平衡浓度下,改性后的竹炭对Cu²⁺ 的吸附量提高约53%,升高温度能明显提高改性竹炭对Cu²⁺ 的吸附能力,40 ℃的饱和吸附量是25 ℃的1.69倍。KMnO₄ 改性提高了竹炭从水中吸附重金属离子的能力,并改善了其解吸再生性能。     

淀粉衍生物DSX的合成及对重金属的吸附

将以氮为中心的交联淀粉与丙烯酰胺进行接枝共聚和磺化,合成了淀粉衍生物硫代氨基淀粉黄原酸盐（DSX）,并通过红外光谱分析对其结构进行了表征。用DSX处理Cu²⁺,Pb²⁺,Zn²⁺,Cd²⁺浓度均为20 mg/L的模拟重金属废水,结果表明,当温度为20 ℃,pH为7,DSX投加量为1.5 g/L,处理时间20 min时,Cu²⁺,Pb²⁺,Zn²⁺, Cd²⁺的吸附去除率分别达到99.5%,99.4%,99.0%,99.2%。     

Attenuation of heavy metal ions by lean grade phosphorite

The sorption of heavy metal ions (Pb²⁺, Cu²⁺ and Zn²⁺) present as a single and as well as multiple species onto a low grade (<15%P₂0₅) carbonatic (CA) and siliceous (SL) phosphorite minerals from Madhya Pradesh (India) was investigated under natural conditions. Sorption of heavy metal ions was found to follow the order: Pb2+ >Cu²⁺ > Zn2+ in the cases of single and multiple species. CA was found effective in removing Pb²⁺, with a Pb removal of 82 – 99.9 % and a maximum L.R.C (lead removal capacity) of 0.082 g of Pb / g of carbonatic phosphorite.     

锡石表面电子结构及羟基化第一性原理计算

基于密度泛函理论,采用Materials Studio 7.0软件进行了锡石{100}、{110}、{101}解理面的电子结构及表面能的第一性原理计算,并以此为基础进一步研究了氢氧根离子在锡石{100}表面上吸附的羟基化影响。计算结果表明:与{101}面相比,{100}面和{110}面具有更低的表面能,是锡石最常见的解理面;氢氧根离子主要通过带负电的氧原子与表面上五配位的锡原子发生键合形成吸附,这种具有悬挂键的锡原子是锡石表面的活性位点。理论模拟计算能为新型锡石捕收剂的开发提供指导。     

Multilayer adsorption mechanism of coal surface adsorption to three oxygen molecule

Compared chemical bonds change situation of coal surface and oxygen molecules before and after coal surface adsorption to three oxygen molecules, after adsorption each oxygen molecule’s chemical bond got longer, but had not broken, the coal surface’s chemical bonds changed a little. It proves that the coal surface adsorption to five oxygen molecules is the physical adsorption and is the multilayer adsorption according to the optimized geometry structure. The oxygen molecule’s bond length that adsorbed by the side chain of coal surface changes most from 1.258 2×10⁻¹⁰ m to 1.316 8×10⁻¹⁰ m, which indicates this oxygen molecular to be the liveliest. The analysis of charge population reveals that how many electrons shift in the atom is directly proportional to the change of chemical bonds. The more electrons shift in the atom, the more molecule chemical bond changes. In the adsorption state, which is composed of coal surface and five oxygen molecules, the vibration frequency of oxygen molecules drops off, and the adsorption energy reached by calculation is 202.11 kJ/mol. Supported by National Natural Science Foundation(50474010); Eleventh Five Year Key Technologies(2006BAK03B05)     

六偏磷酸钠抑锌浮铜分选过程中的微量热动力学机理

在单矿物浮选试验的基础上,结合微量热法和吸附量测试研究了六偏磷酸钠对黄铜矿和闪锌矿的作用效果,旨在从热动力学角度阐释六偏磷酸钠的抑制作用机理,为铜锌硫化矿的高效浮选分离提供依据。浮选试验结果表明：pH=9时,浓度为2×10-4 mol·L-1的六偏磷酸钠对黄铜矿与Cu2+活化后的闪锌矿有较好分离效果,与不添加六偏磷酸钠相比,黄铜矿浮选回收率由95.15%小幅降至90.77%,而Cu2+活化后的闪锌矿浮选回收率则由85.13%大幅降低至28.51%。微量热测试结果表明,乙硫氮在黄铜矿和Cu2+活化后的闪锌矿表面吸附过程的表观活化能分别为36.95 kJ·mol-1和57.28 kJ·mol-1,经六偏磷酸钠作用后,乙硫氮在两种矿物表面吸附的表观活化能分别升高了13.07%,37.08%,而表观活化能差值则显著升高了80.72%。这表明乙硫氮更容易在黄铜矿表面吸附,六偏磷酸钠可以显著增大了乙硫氮在Cu2+活化后的闪锌矿表面的吸附难度,而对乙硫氮在黄铜矿表面的吸附影响较小,从而扩大两者的可浮性差异,吸附量测试结果也支持了这一结论。