微生物诱导的矿化及其在油气工业的应用

微生物诱导的矿化沉淀是自然界中存在的一种普遍现象,并且碳酸盐沉淀是微生物诱导矿化的一种形式.微生物代谢活动所产生的碳酸盐沉淀,在二氧化碳封存、封堵大孔道来提高原油采收率方面具有重要的作用.常见的诱导碳酸盐沉淀的生物包括蓝藻,巴斯德孢子菌,硫酸盐还原菌,尿素分解菌,硝酸盐还原菌,产甲烷菌等,这些微生物诱导碳酸盐沉淀的潜在...     

CO2矿物封存技术研究进展

CO₂捕集与封存技术是目前实现碳减排最有效的方法。其中,CO₂矿物封存（又称CO₂矿化）是利用CO₂与含钙镁硅酸盐矿物进行反应使CO₂以稳定的碳酸盐形式永久储存起来。本文首先介绍了CO₂矿化的基本原理和技术路线,其中间接矿化反应条件较温和、矿化效率更高、得到的产物也更纯,因此对于CO₂间接矿化的研究也更广泛。本文综述并对比了天然矿物及工业固废矿化CO₂的研究进展,指出工业固废更有利于CO₂矿化过程。工业固废矿化CO₂过程矿化CO₂的同时处理了工业固废,实现以废治废,因此它在经济上也是具有一定优势。在此基础上,本文以高炉渣为代表,介绍了其矿化CO₂的详细研究进展,指出采用可循环的助剂、回收高炉渣中有价元素可提升矿化过程经济性。对于CO₂矿化过程的放大试验、生命周期的评估及低能耗的新工艺开发将是CO₂矿物封存实现工业化的关键。     

菌液浸泡法在水泥基材料表面覆膜研究

选取一种碳酸盐矿化菌,利用其新陈代谢过程中发生的酶化反应分解底物生成CO2-3,通过适时引入Ca2+,最终在水泥石表面沉积一层致密而坚硬的碳酸钙保护层.研究了不同生长阶段的细菌和Ca2+浓度对所得碳酸钙层的物理、化学性能的影响,并通过测试毛细吸水系数表征试样表面覆膜后的抗渗效果.结果表明:细菌活性和Ca2+浓度对所沉积的碳酸钙的晶型和形貌均有很大程度的影响:经过菌液浸泡法表面覆膜的水泥石试样,其表面吸水系数大大降低,抗渗性能得到有效改善.     

自修复混凝土中微生物矿化方解石的形成机理

分别从矿化产物、pH值、O2、底物4个方面对用于混凝土裂缝自修复的微生物矿化形成方解石机理进行了研究。结果表明:混凝土裂缝自修复细菌矿化产物为方解石型CaCO3,矿化过程需要O2参与;细菌生长过程中pH值从7.0逐渐升高到8.3,碱性环境在细菌矿化过程中起重要作用;CaCO3不是由底物在胞外酶作用下直接分解而得,而是需要经过细菌一系列代谢转换,代谢过程中产生CO2,底物既提供矿化所需的Ca2+源,也提供CO32–来源,其他有机营养物质也可提供CO32–。同时,对该菌株的矿化机理进行了分析,结果表明:细菌生长繁殖过程中创造碱性环境,产生CO2,细菌细胞表面带负电荷,能够吸附Ca2+并作为成核位点,在碱性环境下CO2与Ca2+反应形成CaCO3晶体。     

碳酸盐矿物研究进展及展望

文章对碳酸盐矿物的国内外研究进展作了较为详细的介绍,并阐述了碳酸盐矿物的结构特征、基本性能和主要应用。同时对碳酸盐矿物的研究趋势提出了一些思考,以期为碳酸盐岩地区碳酸盐矿物资源的利用及环境问题提供一些理论参考。     

CO2原位矿化选址关键参数及其封存潜力评估研究进展

温室气体特别是二氧化碳的大量排放,是导致全球变暖的主要原因之一。根据国际能源署的报道,碳捕集利用和封存(CCUS)技术是缓解全球气候变化的重要措施之一,约占累计碳减排量的15%。原位矿化封存技术基于快速CO₂矿化机制,以镁铁质岩石和超镁铁质岩石(玄武岩、橄榄岩等)地层为碳封存位点,利用CO₂与富含Ca、Mg元素矿物的矿化反应,转变为稳定的碳酸盐,从而达到永久且高效封存CO₂的目的。冰岛和美国的中试项目已经证明了该技术的可行性,但中国尚未进行相关示范项目。本文介绍了原位矿化封存技术的机理、CO₂封存潜力的评估手段及其面临的风险与挑战,讨论了已开展的案例项目及其技术细节,梳理了实施该技术所必需的选址关键参数(包括源-汇距离、矿物类型、注入性、封闭性等),并基于目前研究对其前景进行展望,以期提高我国对原位矿化技术的认识和重视,为推动该领域进一步发展提供理论指导。     

磷矿选矿药剂在巴西铌矿反浮选脉石矿物中的应用研究

通过选用磷矿选矿中成熟的选碳酸盐捕收剂PA-2、选硅酸盐捕收剂MAC,在不脱泥的条件下,对巴西博阿维斯塔铌矿中的碳酸盐和硅酸盐脉石矿物进行反浮选,采用先反浮选碳酸盐矿物(脱碳)再反浮选硅酸盐矿物(脱硅)的工艺流程,在条件试验确定的药剂制度下进行了闭路试验,结果表明:当碳酸盐矿物和硅酸盐矿物排除率为63.48%时,可以排除96.28%的P_2O_5、94.60%的S,Nb_2O_5损失率仅为20.29%。试验结果明显优于现场两个生产厂的选别指标。该流程一方面减少了Nb_2O_5在矿泥中的损失,从而保证了进入浮选作业的铌金属量;另一方面先选碳酸盐矿物,能在碳酸盐矿物浮选段排除较多的矿泥,减轻了矿泥对硅酸盐矿物浮选的影响,并且该选别流程在高效排除碳酸盐矿物和硅酸盐矿物的同时,也兼顾了杂质磷矿物和硫矿物的排除,达到了在提高铌精矿回收率的同时降低铌精矿中磷和硫杂质含量的目的。     

A.ferrooxidans次生矿物对水中Pb(Ⅱ)吸附性能的研究

通过Acidithiobacillus ferrooxidans(简称A.f菌)代谢制备次生高铁矿物,研究矿物用量、吸附时间和初始Pb2+浓度对吸附性能的影响,借助等温吸附技术探讨该矿物对Pb2+的吸附平衡特征。结果表明,在Pb2+初始浓度为15 mg/L、体积为50 m L、温度30℃、pH为3.0、吸附时间为60 min、矿物用量为10 g/L的条件下,次生矿物对Pb2+的静态吸附率达90.67%,符合Langmuir静态吸附模型,最大吸附量达2.02 mg/g,吸附平衡常数(KL)为9.27 L/mg。     

多矿物模型在碳酸盐岩岩性解释中的应用——以鄂尔多斯盆地Y地区马家沟组为例

碳酸盐岩属于复杂岩类,其矿物组分多样,岩石结构复杂,测井响应微弱,利用单一的常规测井曲线解释碳酸盐岩岩性的结果常具多解性甚至难以识别。而多矿物模型则是以最优化解释为目标,在充分利用已有的测井信息的基础上,能够识别出多种矿物组分类型及其相对含量,从而到达较为准确识别碳酸盐岩岩性的目的。本文阐述了多矿物解释模型的原理、特点及其在碳酸盐岩岩性解释中的优势,并利用实例对模型进行了验证,取得了良好的效果。结果表明,多矿物模型是进行碳酸盐岩岩性解释的有效方法。     

CO2间接矿化工业固废制备多晶型碳酸钙研究进展

CO₂和工业固体废弃物的排放量逐年上升,威胁人类的生存和发展,世界各国迫切寻求降碳减排的解决路径。研究人员基于钙、镁元素与CO₂反应生成稳定的碳酸盐反应,开发出一系列CO₂矿化工艺,实现CO₂的永久封存。为实现CO₂的大规模封存和含钙固废的高值化利用,降低矿化成本,选取廉价易得的含钙工业固体废弃物为矿化原料,从多晶型微纳米碳酸钙的制备入手,总结了含钙工业固废浸取和CO₂间接矿化的最新研究进展,介绍了含钙工业固废间接矿化常用的浸取剂,并着重分析了间接矿化制备微纳米碳酸钙时反应条件和晶型控制剂对碳酸钙晶型和形貌产生的影响,对其控制原理进行了解释说明,总结了CO₂间接矿化含钙固废当前存在的技术难点,展望了未来的研究重点。国内外结果表明,调变温度、pH、搅拌速率以及CO₂通气速率等矿化反应条件或添加晶型控制剂能有效控制碳酸钙的晶型、形貌和尺寸。利用含钙工业固体废弃物间接矿化CO₂制备微纳米碳酸钙能够...     

MICP矿化产物中钙离子利用率的影响因素及微观物相分析

钙离子利用率是微生物诱导碳酸钙沉积矿化技术中一项重要指标和参数，待矿化钙离子能否参与到矿化反应和如何被利用是这项技术的关键。本文借助紫外线吸光度法、电导率法和EDTA滴定法等技术手段，分析了待胶结菌液浓度和脲酶活性的时变规律，阐述了不同胶结配比对矿化反应过程中钙离子利用率的影响。结果表明：在胶结过程中，细菌的浓度和脲酶活性会逐渐降低；在合理浓度范围内，钙离子利用率随菌液浓度以及胶结液浓度的增大而提高，最高可达99.73%。进而通过X射线衍射、扫描电镜检测来揭示矿化产物的形成机理，分析得出：球霰状碳酸钙晶体是钙离子在有机质的调控下依托细菌表面的成核位点富集矿化而成，矿化产物中碳酸钙晶体尺寸大小和形态受菌液和胶结液配比浓度的影响。本研究对于微生物诱导矿化反应生成碳酸钙在工程材料领域的应用具有一定的参考价值。     

香草醛改性壳聚糖对水中Cu2＋，Pb2＋的吸附性能探讨

研究了香草醛与壳聚糖在pH值为6．8和5．5时,分别对水中Cu2＋,Pb2＋的吸附容量达到476．7mg／g和382．94mg／g。当吸附剂的用量小时,其吸附效果令人满意,可以作为自来水中祛除金属离子,净化水质的吸附剂。     

EHPG与Pb（Ⅱ）结合的紫外差光谱研究

在pH7．4,0．1mol·L^-1Hepes缓冲溶液及室温条件下,使用紫外吸收差光谱进行了Pb（Ⅱ）对N,N’-乙烯-二[2～（2-羟基苯基）苷氨酸]（EHPG）的滴定。结果表明Ph（Ⅱ）与EHPG形成1：1的配合物。Pb（Ⅱ）与EHPG结合后其紫外差光谱在245nm和291nm处出现吸收峰;配合物在291nm的摩尔吸光系数是1．78×10^3cm^-1·mol^-1·L;条件稳定常数是1gK=12．51±0．32。     

鸡蛋壳废料和磷酸改性粉末活性炭及去除生活饮用水中的重金属

从鸡蛋壳废弃物中提取钙溶液,被用来作为一种低成本的活化剂,以提高活性炭的吸附性能。并研究了这种吸附剂在自来水中对As3+、Cd2+、Pb2+、Cr6+的吸附效果。实验表明:在室温26℃,pH值为7的自来水中,鸡蛋壳废料改性的粉末活性炭用量是1 g/L,可一次去除《生活饮用水卫生标准》[1]中As3+、Cd2+、Pb2+、Cr6+限值的2.5倍量,并且自来水中原有Cu2+、Zn2+、Al3+含量均有所降低。     

修复含Pb2＋污水的植物筛选

以香蒲、水芹菜、绿叶苋菜为研究对象，采用水培方法在不同Pb2＋初始浓度条件下，研究了它们对重金属Pb2＋的吸收和累积特性。结果表明，Pb2＋在3种植物根系的富集明显高于茎叶；3种植物对pb2＋的累积量大小依次为香蒲〉水芹菜〉绿叶苋菜；3种植物对Pb抖的去除率大小依次为香蒲〉水芹菜〉绿叶苋莱。     

杯芳烃衍生物修饰电极的电化学性能研究

采用5,11,17,23-四叔丁基-25,27-二羟基-26,28-二(乙氧羰基甲氧基)杯[4]芳烃(酯-杯[4]芳烃)-PVC膜修饰玻碳电极,研究了其对Pb2+的电化学行为。研究表明:该修饰电极在碱性条件中为不可氧化过程,在酸性条件下具有良好的电化学活性,对Pb2+具有很高的响应,在3.65×10-6～4.83×10-3mol.L-1范围内线性扫描溶出伏安峰电流与Pb2+浓度具有良好的线性关系,检测限为1.28×10-6mol.L-1。     

DIPYRRIN和BODIPY衍生物的合成及其对金属离子识别性能的研究

本文设计了一类基于DIPYRRIN和BODIPY衍生物的荧光传感器2a和2b,在PBS缓冲溶液中对Pb2+具有良好的选择性和灵敏度。2a的荧光增强作用是其他离子(Na+,Li+,K+,Ag+,Mg2+,Ca2+,Cu2+,Ba2+,Fe3+,Y3+,Al3+,Co2+,Ni2+,Pb2+和Zn2+)的5倍,2b为2倍。试验证明2a和2b与Cu2+是以1∶3的方式结合。     

十二烷基磺酸根插层Ni^2＋-Fe^3＋/Co^2＋-Ni^2＋-Fe^3＋ LDHs及其结构研究

应用水热技术制备了二元Ni^2＋-Fe^3＋-CO3^2- LDHs和三元Co2＋-Ni2＋-Fe3＋-CO32- LDHs,以十二烷基磺酸根离子作为插层客体,通过离子交换反应在酸性溶液中实现了十二烷基磺酸根插层Ni2＋-Fe3＋ LDHs和Co2＋-Ni2＋-Fe3＋-LDHs。十二烷基磺酸根在Ni2＋-Fe3＋LDHs层间出现了2种空间导向和排列：即十二烷基磺酸根以单层垂直方向排布和以双层垂直方向排布在层间;十二烷基磺酸根在三元组分Co2＋-Ni2＋-Fe3＋-LDHs层间只有一种空间排列方式,即十二烷基磺酸根以单层垂直方向排布于Co2＋-Ni2＋-Fe3＋-LDHs层间。     

酸、热联合改性海泡石处理多金属废水

对海泡石原矿进行酸、热联合改性。采用单因素实验,对改性海泡石处理Cu2＋、Pb2＋、Zn2＋多金属废水进行了研究。结果表明,经过0.9 mol/L的盐酸浸泡活化29 h,再经过450℃高温焙烧的改性海泡石,在初始pH为7.0、35℃的条件下,对初始浓度50 mg/L Cu2＋、Pb2＋、Zn2＋的吸附率可达80%以上,吸附特征可用Freundlich吸附等温式很好地模拟。     

碳酸钙改性硅藻土的制备及其吸附性能研究

利用天然硅藻土为原料成功制备出具有高效吸附性能的碳酸钙改性硅藻土。通过扫描电子显微镜以及比表面测试仪对改性硅藻土进行了表征,研究确定了最佳的改性条件。在静态条件下,研究了改性硅藻土对重金属离子Pb2＋、Cu2＋、Zn2＋、Cd2＋的吸附效果,同时以Pb2＋为例探讨了吸附条件对吸附效果的影响。