黏土矿物对风化壳淋积型稀土矿浸矿剂中NH_4~+的吸附和脱附特性研究

为了消除风化壳淋积型稀土矿中残留浸矿剂所导致的环境污染问题,本文研究了风化壳淋积型稀土矿中主要黏土矿物蒙脱土、高岭土和伊利石对稀土浸矿剂中NH_4~+的吸附和脱附行为和机理,并采用纳氏比色-分光光度法对NH_4~+进行测定。结果表明,蒙脱土、高岭土和伊利石对NH_4~+的吸附为单分子层吸附,符合Langmuir模型,且NH_4~+的最大吸附量分别为5.99mg/g、0.12mg/g、1.10mg/g,风化壳淋积型稀土矿中NH_4~+的释放源主要来自于蒙脱土和伊利石。解吸附实验结果表明金属离子和去离子水对NH_4~+的解吸附能力遵循Fe~(3+)≈Al~(3+)≥Mg~(2+)Ca~(2+)K~+Na~+H_2O。镁盐解吸附实验结果表明其对黏土矿物上NH_4~+的解吸附速度快,解吸附率高,同等条件下其对风化壳淋积型稀土矿中残留NH_4~+的洗脱率大于95%。     

有机蒙脱土的制备及对阳离子染料吸附性能研究

以钙基膨润土为原料,经提纯钠化后用季铵盐做插层剂对蒙脱土进行离子交换处理,制得有机蒙脱土,采用XRD和FT-IR等手段对改性样品进行了表征,探讨了改性蒙脱土对阳离子染料的吸附性能。结果表明,在温度为30℃,吸附时间为40min,有机蒙脱土加入量为8 g/L的条件下,对50mL质量浓度为50mg/L的阳离子紫溶液中阳离子紫的吸附率可达94%左右。     

广西田东天然钙基膨润土对Cu(Ⅱ)的吸附性能研究

为开发天然钙基膨润土在处理含铜废水和铜污染土壤修复方面的应用,以广西田东天然钙基膨润土为原料,采用批式吸附试验考察不同温度下膨润土用量、初始pH和溶液初始浓度对Cu~(2+)吸附效果的影响,研究膨润土对Cu~(2+)的吸附过程动/热力学特征。当膨润土用量为5 g/L、初始pH值为5,温度为35℃和Cu~(2+)初始质量浓度为300 mg/L时,膨润土对Cu~(2+)饱和吸附量为42.84 mg/g;热力学计算结果表明,吸附是自发、吸热的过程;准二级吸附动力学方程和Langmuir吸附等温线拟合结果表明,膨润土对Cu~(2+)的吸附为单分子层吸附、以化学吸附为主;结合平衡时溶液中Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+、K~+浓度变化规律及吸附前后层间距变化,证实主要吸附类型为离子交换吸附。天然钙基膨润土对Cu~(2+)的吸附效果较好,在含铜废水处理和铜污染土壤修复领域是一种经济环保且有应用前景的非金属矿物材料。     

有机蒙脱土的制备与性能表征

本文采用十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵和双十八烷基二甲基氯化铵分别对蒙脱土进行有机改性,对样品进行了X-射线衍射、红外光谱和热稳定性分析。结果表明三种插层剂均已进入蒙脱土的层间,有机蒙脱土的层间距由1.54nm分别增加到2.14nm、2.84nm和3.80nm。通过对蒙脱土改性前后DTA和TG分析,发现经过有机化改性后的蒙脱土对层间水分子的吸附明显变弱,吸附水和结构水的脱除温度明显降低。实验结果证明,有机季铵阳离子完全可以插层进入蒙脱土层间,并且随着有机改性剂碳链的增长,蒙脱土的层间距增大。同时,有机改性剂进入蒙脱土晶层中明显改变了蒙脱土表面的亲疏水性能,使其由亲水性变为疏水性,这对利用有机蒙脱土制备纳米复合材料具有一定的指导意义。     

高岭土对含有Cu2+和Pb2+污水吸附性实验

这是一篇环境工程领域的论文。为了研究高岭土对含有Cu²⁺和Pb²⁺污水吸附性能的影响,开展了不同初始浓度、温度、吸附时间、高岭土掺量和pH值作用下高岭土吸附重金属离子实验,并分析了高岭土对Cu²⁺和Pb²⁺共同吸附实验结果。结果表明：高岭土吸附金属Pb²⁺离子的效果要好于高岭土吸附金属Cu²⁺离子的效果。结合实验结果和经济效益而言,在初始浓度为200 mg/L,pH值为6、温度为30℃,高岭土掺量为1.5 g,吸附时间为2.0 h时,高岭土对金属Pb²⁺和Cu²⁺离子的吸附效果较优,其中金属Pb²⁺离子的吸附量分别达到了56.38、56.22、58.76、35.75、和42.42 mg/g,金属Cu²⁺离子的吸附量45.99、47.45、47.27、25.26、22.52 mg/g。整体上,高岭土对共同吸附金属离子(Cu²⁺、Pb²⁺     

天然蒙脱土和石墨的改性及其吸附性能研究

实验研究了天然蒙脱土和石墨的改性,以及改性后的有机蒙脱土和膨胀石墨对油的吸附能力和处理含油废水的效果.结果表明,有机蒙脱土吸油能力比天然蒙脱土大大提高,而且随着改性剂用量的增大,吸附能力迅速增加.用浓硫酸-H2O2和浓硫酸-KMnO4改性分别制备的膨胀石墨,吸油能力基本一致,但是不同膨化温度对石墨吸油能力影响显著,400℃以上时,吸油能力很强.将有机蒙脱土和膨胀石墨处理含油废水比较,膨胀石墨维持高效处理的时间比有机蒙脱土长.     

TiO2-蒙脱土复合载体在平板式脱硝催化剂中的应用

为提升平板式脱硝催化剂性能,以TiO₂-蒙脱土、TiO₂-酸改性蒙脱土为复合载体进行催化剂的制备。采用XRF、XRD、N₂-吸附脱附、拉曼光谱、H₂-TPR、NH₃-TPD等表征手段对催化剂的物理化学性能进行分析。结果显示:与传统V₂O₅-MoO₃/TiO₂催化剂相比,采用上述复合载体制备的脱硝催化剂具有更高的比表面积和耐磨强度。V₂O₅-MoO₃/TiO₂-蒙脱土催化剂中碱金属元素（Na、K）的存在,降低了催化剂的还原性能和酸性性能,对催化剂的脱硝活性有负面影响。相比蒙脱土,酸改性蒙脱土的比表面积较高,碱金属元素含量降低,所以V₂O₅-MoO₃/TiO₂-酸改性蒙脱土催化剂的脱硝活性较高。此外,该催化剂还具备优良的抗SO₂、H₂O性能。      

蒙脱土/β分子筛复合催化材料的合成与表征

以蒙脱土为原料，采用原位晶化的方法合成出蒙脱土／β分子筛介孔-微孔复合催化材料（MMT／β），利用XRD、SEM-EDS、N2吸附．脱附、FT-IR和NH3．TPD对该材料分别进行表征，指出它具有蒙脱土和β分子筛的双重特征；确实由蒙脱土与β分子筛复合而成，并非二者的机械混合；具有微孔和介孔两种结构；其酸性主要集中在弱酸和中强酸．强酸较少。对影响合成的因素分析结果表明，晶化时间、晶化温度和蒙脱土用量影响显著、通过调节蒙脱土含量，可调节该材料的孔性质。     

NaOH改性沸石对硬水软化的试验研究

为了保证临汾某矿区周边居民饮用的地下水符合地下水质量标准,在分析矿区水文地质条件的基础上,利用改进的内梅罗指数法对该矿区地下各含水层进行水质评价,研究了NaOH溶液改性的沸石对第三含水层水样的处理效果,并探讨了NaOH浓度、改性时间和沸石用量对Ca~(2+)、Mg~(2+)吸附效果的影响。结果表明:当NaOH溶液的浓度为0.8 mol/L、改性时间为30 min、沸石用量为1.0 g时,所取水样中剩余Ca~(2+)、Mg~(2+)的质量浓度分别为143.64 mg/L、89.21 mg/L,总硬度降低至512.26 mg/L,经计算改进的内梅罗综合污染指数P为0.91,达到了饮用水的III类标准。     

铁改性凹凸棒土（IMA）吸附去除Sb（Ⅲ）性能研究

锑是一种有毒元素,对生物有机体有致癌性。我国锑矿区周围水体中锑含量远高于生活饮用水标准中规定的限定值。为寻求低成本处理含Sb（Ⅲ）废水的有效方法,采用FeCl3·6H2O溶液改性后的凹凸棒土为吸附剂,以K（SbO）C4H4O6·1/2H2O为Sb（Ⅲ）锑源,进行锑吸附试验,考察IMA载铁量、吸附时间和Sb（Ⅲ）初始浓度对吸附量的影响。结果表明：改性后凹凸棒土的XRD图谱中出现了羟基氧化铁（FeOOH）的特征峰;改性后凹凸棒土表面更加粗糙,比表面积增加了17%;凹凸棒土是FeOOH的优良载体;在Sb（Ⅲ）初始浓度为150 mg/L、吸附时间为720 min的条件下,IMA50对Sb（Ⅲ）的吸附量为18.51 mg/g,是天然凹凸棒土对Sb（Ⅲ）吸附量的14.9倍;IMA对Sb（Ⅲ）的吸附量随着载铁量的增加而增大,增大幅度逐渐变小;Elovich模型能较好地反映吸附动力学过程;吸附过程符合Langmuir等温模型,最大吸附量可达20.19 mg/g。对IMA50吸附Sb（Ⅲ）前后进行红外光谱分析表明,FeOOH特征吸收峰和Fe-O振动峰均向高波数方向偏移,Sb（Ⅲ）与羟基氧化铁之间发生了化学反应。试验结果对低成本处理含Sb（Ⅲ）废水有一定的指导价值。     

富有机质页岩中主要黏土矿物吸附甲烷特性

为了研究富有机质页岩中黏土矿物对页岩气赋存的贡献,针对采自湘西北下古生界地层的富有机质页岩样品和购自国际黏土矿物协会的伊利石、蒙脱石、高岭石等标准黏土矿物样品,开展了不同条件下的甲烷等温吸附实验以及其他相关的测试分析。实验结果显示:在压力20MPa、温度为60℃条件下,蒙脱石的甲烷吸附量最高(4.02cm3/g),高岭石、伊利石和伊蒙混层也具有较大的吸附量(分别为3.48,3.46,3.10cm3/g),绿泥石的吸附量最小(0.88cm3/g)。黏土矿物对甲烷吸附量的大小主要受控于其有效表面积,不同种类黏土矿物内部吸附水对其甲烷分子有效吸附表面积会产生不同影响;同时对比不同温度下(30,60,90℃)伊利石的等温吸附实验结果发现,随着温度的升高甲烷吸附量呈递减的趋势;温度的升高会造成伊利石内部吸附水含量的变化,影响其对甲烷分子的束缚能力。根据等温吸附实验结果计算得到黏土矿物对两个黑色页岩样品的甲烷吸附贡献率分别为44.12%和16.74%。     

阴离子淀粉对铝硅酸盐矿物浮选的影响及机理研究

通过浮选试验、动电位和吸附量的测定, 详细考察了阴离子淀粉(LSDZ)对高岭石、叶蜡石和伊利石浮选行为的影响及作用机理。单矿物浮选试验显示, 在整个pH范围内, 阴离子淀粉对高岭石、叶蜡石和伊利石均具有活化作用, 且在酸性条件下活化能力更强; 当pH=6, 捕收剂DTAC用量为3×10^-4 mol/L时, 低用量阴离子淀粉活化伊利石和高岭石的浮选试验结果表明, LSDZ用量较低时, 伊利石和高岭石被活化, 随着LSDZ用量增加, 伊利石和高岭石被抑制; 阴离子淀粉对叶蜡石浮选影响受阳离子捕收剂DTAC用量的制约。吸附量与动电位研究表明, 阴离子淀粉通过氢键与静电力作用吸附在铝硅矿物表面使矿物表面ζ电位负移, 低用量阴离子淀粉能促进捕收剂DTAC在矿物表面的吸附。     

煤泥水中钙镁离子的吸附特性研究

针对煤泥水中金属离子含量变化,从反应时间、pH值和反应温度三方面研究了钙、镁离子对高岭石、蒙脱石、煤的吸附特性.试验结果表明:钙、镁离子对高岭石、蒙脱石、煤具有相似的吸附特点,但钙离子比镁离子吸附能力强,煤泥水的pH值决定钙、镁离子的存在状态.     

泥页岩中黏土矿物纳米孔隙结构特征及其对甲烷吸附的影响

查明黏土矿物纳米孔隙结构特征及其对甲烷吸附的影响,对认识页岩气的赋存和运移产出具有重要意义。针对蒙脱石、伊利石和绿泥石页岩中主要黏土矿物,开展了低温液氮吸附和甲烷等温吸附实验研究。结果表明:(1)黏土矿物孔隙结构复杂,主要由纳米孔组成,孔径2~50 nm的孔隙提供了主要孔隙体积和比表面积,蒙脱石、伊利石和绿泥石中孔分别占到孔隙总体积的81.45%,71.34%和75.36%,比表面积的88.70%,87.70%和90.65%,中孔(2~50 nm)孔隙构成甲烷气体赋存的重要空间。(2)矿物主要发育平行板状的狭缝型孔隙,同时含有少量的墨水瓶形孔。(3)不同黏土矿物气体吸附能力差异明显,蒙脱石、伊利石和绿泥石最大吸附量分别为8.80,3.27和2.69cm3/g。黏土矿物对甲烷吸附主要受控于矿物的中孔比表面积,最大吸附量与矿物的中孔比表面积大小具有强烈的正相关性。     

高温焙烧对铝土矿尾矿重金属吸附性能的影响

我国每年均消耗大量的铝土矿资源,由此产生了大量的铝土矿尾矿。与此同时,尾矿堆积而产生的环境污染问题越来越为人们所重视。铝土矿尾矿中多含有高岭石、伊利石、叶蜡石等层状硅酸盐矿物,具有良好的多孔性能,可作为废水处理剂使用。鉴于此,为实现铝土矿尾矿资源的综合利用,采用高温焙烧方法对铝土矿尾矿进行了改性研究,并考察了改性后的铝土矿尾矿对重金属离子Cu2+和Zn2+吸附性能。试验表明:在焙烧温度为800 ℃条件下连续焙烧2 h后,该尾矿具有最好的吸附效果:常温条件下,对Cu2+和Zn2+的饱和吸附量达到2.837 mg/g和1.630 mg/g。以上研究表明,高温焙烧可以促进铝土矿尾矿对重金属的吸附性能,有可能实现该尾矿的综合利用。      

高岭石对金属阳离子的吸附特性研究

煤泥水中高岭石颗粒表面荷负电是其难以沉降的主要原因.通过高岭石对Ca2+、Mg2+、K+、Na+四种离子,分别进行了单离子吸附试验、双离子的竞争吸附试验和四离子的竞争吸附试验,使用离子色谱仪测定在不同的吸附条件下各金属阳离子的浓度,并计算其吸附量.结果表明:高岭石对金属阳离子的吸附量随着吸附时间的增加而增加,约90min后趋于平衡;高岭石对单种金属阳离子的吸附量大小顺序为:Ca2+>Mg2+>K+>Na+,在双离子和四离子竞争吸附中,其吸附竞争能力也满足该规律.本研究将为水质调控的煤泥水絮凝沉降处理技术提供理论基础.     

蒙脱石对模拟核素Ce（Ⅲ）的吸附特性和机制研究

采用静态实验方法研究了蒙脱石对水溶液中Ce(Ⅲ)的吸附特性,考察了pH值、吸附时间、固液比等参数对吸附的影响;通过研究蒙脱石吸附Ce(Ⅲ)的动力学和热力学行为,探讨蒙脱石对Ce(Ⅲ)的吸附机制。结果表明：蒙脱石吸附Ce(Ⅲ)受pH值的影响较大,随pH值的增加,吸附量增大;吸附动力学能很好地用准二级动力学方程(R2=0.9997)拟合,吸附主要是化学吸附过程;以Langmuir拟合,获得其饱和吸附容量为73.53 mg/g,Freundlich模型能够对吸附等温线很好地拟合;以分配系数与温度的线性关系推出热力学参数(ΔH?>0、ΔS?>0和ΔG?<0),数据表明蒙脱石对Ce(Ⅲ)吸附是一个自发的吸热过程。     

Synthesis and collecting properties of novel carboxyl hydroxamic acids for diaspore and aluminosilicate minerals

Novel carboxyl hydroxamic acids compounds, including 2-carboxyl-6-methylcyclohexane carboxamic acid (CMCA), 2-carboxymethyl-decylen-4-yl hydroxamic acid (CDHA), and 2-carboxymethyl-tetradecen-4-yl hydroxamic acid (CTHA) were synthesized, and the flotation behaviors of diaspore, kaolinite and illite were investigated by using these compounds as collectors. The adsorption mechanism of CTHA on the surface of diaspore, kaolinite and illite was conducted by zeta-potential, adsorption amount and FTIR spectra measurement. The interaction of CTHA on the diaspore surface may be mainly dominated by the chemical adsorption; however, the adsorption of CTHA on kaolinite or illite is mainly dominated by the physical one.     

锆柱撑蒙脱石对铜离子的吸附效果

以晶面间距为1.87 nm的锆柱撑蒙脱石(Zr-pmnt)为吸附剂,研究了其吸附Cu²⁺的工艺技术条件。结果表明：在Cu²⁺浓度为100 mg/L、pH=7的50 mL模拟废水中投加0.1 g的Zr-pmnt,20 ℃下恒温水浴振荡120 min,Zr-pmnt对Cu²⁺的吸附量为44.26 mg/g,Cu²⁺去除率达到88.52%。     

重金属离子在改性蛭石表面的竞争吸附及其动力学研究

分别利用蛭石原矿和改性蛭石为吸附剂,对水溶液中的Cu2+、Zn2+、Cd2+进行等温吸附试验,研究了吸附剂用量、溶液pH值、重金属离子浓度、吸附时间、吸附温度等环境因素对单一离子在蛭石表面吸附性能的影响,分析了蛭石吸附三种金属离子动力学机理。试验结果表明,蛭石原矿经900℃的高温膨胀及2%的CTMAB改性后,其吸附容量较蛭石原矿有明显增加。当吸附剂用量为0.3 g、pH值为5~6、金属离子初始浓度为150 mg/L、吸附时间60 min、吸附温度为室温时,改性蛭石对Cu2+、Zn2+、Cd2+三种金属离子的最大吸附率均可达90%以上。