粘土与聚合物的相互作用:总结与展望

<正> 很久以来,土壤学家由于受土壤有机质(腐殖质)的生物稳定性的启发,对粘土与有机聚合物的相互作用发生了兴趣。腐殖质主要是一种黑色多阴离子的混合物。现在一般认为土壤里的粘土与腐殖质间的相互作用在许多土壤过程中(如矿物循环和风化,剖面的发育及土壤团粒的稳定化)都起着重要的作用,而且往往起着决定性的作用。Jack(1963)指出,这种相互作用“……如同光合作用一样,对生命的存续是必不可少的,但与光合作用相比,却了解得很少”。这种说法并不过分。因为表层土壤几乎都是粘土或粘土矿物的有机复合体系,但一些荒漠和极地土壤可能例外。     

有机粘土化学在石油成因及石油勘探中的意义

<正> 有机粘土化学是研究粘土矿物与各种有机化合物间的相互作用关系和有机粘土复合体的形成、性质及其转化的科学。虽然这门学科距今只有二、三十年的历史,但由于它在无机化学和有机化学之间起着桥梁作用,因此受到广泛的重视。例如,P.G.纳因(Nahin,1963)曾明确指出,有机粘土化学是化学研究中的重大发展,它将大大地扩大化学研究的领域。并将使粘土矿物学研究发生一个飞跃。1964年叶连俊教授也高度地评价了这一新兴学科,他认为,在金属矿床成因研究方面,有机粘土化学具     

亚临界水处理模拟有机-矿质复合体形成机制探讨

为模拟地质吸附剂中的有机质矿化腐殖化及有机-矿质复合体的形成过程,采用亚临界水处理技术,通过控制压力反应釜的温度、压力和反应时间对商用腐殖酸、高岭土及有机-矿质复合体进行处理,并通过比表面积全分析、傅里叶红外光谱（FTIR）、特定波长可见吸光度比值（E₄/E₆）、X射线衍射（XRD）和¹³C核磁共振（¹³C-NMR）等表征手段尝试探讨不同处理条件下有机质、粘土矿物及二者复合体的各自变化特征及机制.结果表明,升温增压不仅导致腐殖酸比表面积显著增加,而且分子量变大,芳化度由59.52%增加到70.90%,其主要原因是游离羧基和链烃在升温增压条件下实现了成环、聚合过程,使其结构更加复杂,化学稳定性提高.高岭土在升温增压的过程中脱水,形成结晶更加完整的有序结构.腐殖酸与高岭土形成有机-矿质复合体的过程中存在多重作用,首先高岭土优先选择腐殖酸分子中的芳香组分进行插层,至形成较为致密的内层结构,其次,补丁在外围的游离羧基、烷氧和链式结构在高温高压的作用下成环、聚合形成疏松的外层空间.高岭土、腐殖酸及二者的复合体的变化趋势分别与天然环境中粘土矿物及有机质的矿化腐殖化进程和方向相一致.     

有机氯农药污染场地表层土壤有机-矿质复合体中污染物的分布

采用湿法物理分级方法将北京市某农药厂遗留场地表层土壤分成4种粒径的有机-矿质复合体组分:粘粒、粉粒、细砂和粗砂(<2 ìm、2～20ìm、20～200ìm、>200 ìm),研究有机氯农药在其中的分布特征及土壤不同有机-矿质复合体组分中有机质和矿物质组成的差异对污染物赋存分布的影响.结果表明,污染物质六六六(HCHs)和滴滴涕(DDTs)在粉粒中分布较多,含量分别为463.1 mg·kg-1和1225.6 mg·kg-1,粗砂中分布最少,含量仅为157.8 mg·kg-1和384.5 mg·kg-1.1gKoc与污染物质在粘粒上的分布量存在显著的相关关系.通过对有机-矿质复合体进行x射线衍射分析发现,场地土壤粘粒和粉粒中粘土矿物含量较高.由于有机-矿质复合体中粘土矿物组成和含量存在差别,这在一定程度上影响了污染物质在其中的分布.同时,所研究的场地土壤中污染物易于富集的粒径范围与报道的北京大气颗粒物上HCHs和DDTs有较多吸附的粒径相近.因此,应当重视污染场地表层土壤对大气污染的可能贡献及其环境风险.     

广岛花岗岩和山阴花岗岩中细脉状产出的云母粘土矿物

<正> 花岗岩中能见到许多粘土细脉,可是关于它们的产状和成因的探讨却几乎没有。近年来,我们研究了充填在广岛花岗岩(风化、半风化)小裂隙(包括节理)中的粘土细脉的产状及其风化后的粘土矿物组分(这些粘土矿物有云母粘土矿物、蒙脱石、云母-蒙脱石混合层矿物、高岭石和叙永石),并且知道了云母粘土矿物变成蒙脱石,有时甚至变成高岭石类矿物。     

黄河兰州段悬浮颗粒物对菲的吸附行为研究

用黄河兰州段水体天然颗粒、人工贫有机质颗粒、伊利石、高岭土、针铁矿作为模拟悬浮颗粒物,采用批量平衡法研究了菲在不同成分颗粒物上的吸附行为,探讨了黄河中上游水体悬浮颗粒物的各种成分对疏水性有机污染物吸附的能力与机理。研究认为,菲在天然颗粒物及粘土矿物颗粒表面的吸附等温线为“S”形,能较好地符合Freundlich方程。粒径相同的不同类型颗粒物对菲的吸附能力大小依次为:粘土矿物>人工贫有机质颗粒>针铁矿>天然颗粒物。对于低有机质含量的兰州黄河颗粒物而言,NOM对菲吸附的贡献较低;溶剂化作用可被用来解释菲在天然颗粒及粘土颗粒表面的吸附行为。     

菲在大庆黑钙土有机-矿质复合体上的吸附与解吸

利用超声分散法提取了黑龙江大庆黑钙土中不同粒级有机-矿质复合体,并测定了其基本理化性质.其中粘粒复合体的有机质含量最高,比表面积以及阳离子交换容量最大.研究了多环芳烃菲在不同粒级有机-矿质复合体上的吸附和解吸行为.结果表明,菲在各粒级有机-矿质复合体上的吸附和解吸等温线均符合Freundlich方程,随粒径减小,有机-矿质复合体对菲的吸附容量以及吸附的非线性程度都增加.菲在有机-矿质复合体上的解吸表现出明显的滞后现象.高有机质含量的粘粒有机-矿质复合体对菲的吸附和持留能力均较强.      

模拟有机-矿质体中不同吸附域对TCE的吸附影响

为研究无机矿物与有机质相互作用形成复合体对有机污染物的吸附行为影响,制备了蒙脱土-腐植酸复合体以及混合体模拟土样,分别代表蒙脱土与腐植酸之间有相互作用和无相互作用,并运用批实验的方法,针对不同有机质与无机矿物质量比(C/M)的有机-矿质复合体及混合体开展了三氯乙烯(TCE)吸附实验研究.结果表明,TCE在不同C/M的有机-矿质复合体和混合体中的吸附符合Freundlich等温吸附模型.采用纯蒙脱土及腐植酸的吸附方程叠加计算获取无相互作用模拟土样的固相吸附量计算值,计算值均小于复合体和混合体的实际固相吸附量,表明复合体中蒙脱土与腐植酸吸附域之间存在相互作用,导致腐植酸性质改变,使复合体的吸附能力增强,而混合体由于等温吸附实验过程中有水的参与,也可能在一定程度上形成了复合体.随着C/M的增大,有机-矿质复合体和混合体对TCE的吸附能力增强.当 C/M小于0.08时,复合体中蒙脱土与腐植酸发生较为充分的相互作用,导致腐植酸性质改变,增强了复合体对TCE的吸附能力,因而复合体对TCE的吸附能力明显强于混合体;当C/M大于0.08时,复合体中后续叠加在补丁上的有机质保留了源腐植酸的特性,这部分有机质将掩盖变性有机质的吸附影响,因而复合体与混合体对TCE的吸附能力基本相当.TCE初始浓度影响分析表明,当C/M固定时,随着TCE初始浓度(C0)的增大,非线性叠加模型的固相吸附量计算值与实测值的差值(?Qe)呈增大趋势,分析认为复合体中的变性有机质较其他组分对TCE具有更强的亲和力,随着C0的增加,变性有机质的吸附贡献率增大,因此导致?Qe的增大.     

热处理对天然富钙粘土矿物除磷能力的影响

以天然富钙粘土矿物（海泡石和凹凸棒）为研究对象,采用热处理的方法对其进行活化,并利用X-射线衍射（XRD）分析了矿物结构的变化,同时研究了热处理粘土矿物的除磷能力和机制.结果表明,热处理能够显著改变海泡石和凹凸棒的矿物组成,大幅提高其对磷的吸附能力,并分别在900 ℃和800 ℃的活化条件下对磷的吸附能力达到最佳,吸附量分别可达37.7 mg·g^-1和30.9 mg·g^-1.Freundlich方程和准二级方程能较好地拟合热处理粘土对磷的吸附热力学和动力学过程.同时还发现,pH值（3~10）对热处理粘土除磷能力基本无影响.热处理富钙粘土的除磷机制主要是与溶液中的磷生成钙磷沉淀.     

自生粘土矿物的成因及其在石油地质中的意义

石油地质工作者通常认为,如果胶结物中高岭石是主要的粘土矿物,那么这种储集岩是有利的,这是因为高岭石比其他粘土矿物膨胀要小。在西西伯利亚的尼沃科曼矿床中,发现砂岩储集层中的含水层和含油层在自生粘土胶结物的构成上有差别。含油岩石的胶结物是蒙脱石-水云母混合层、水云母同绿泥石混合物和很少量的高岭石。反之,含水的砂岩胶结物却主要由高岭石和绿泥石组成,而只有很少量的水云母与新生粘土矿物混合物的混合层。这是由于含水砂岩经受了长期的后生作用所致,而在含油岩石中,由于石油充填了孔隙从而阻止了某些变化。此外,在含油     

粘土资源在淮河水污染治理中的应用途径

文章论述了淮河水污染特征、沿淮流域粘土资源和粘土矿物特性以及粘土矿物在水处理中的研究和应用现状，进而指出了粘土资源在淮河水污染治理中的应用途径。     

混合粘土矿物分离的新技术—连续质点电泳分离法

天然产出的粘土往往是多种矿物的混合物。过去由于缺少一种对不同粘土矿物组分的定量分离方法,因而难于进行单个粘土矿物的物理化学特征的研究,严重地影响了粘土矿物的深入研究和应用。虽然长期以来不少学者进行过混合质点分离的大量工作,但     

有机质和粘土矿物在环境地球化学研究中的意义

环境地球化学是以地球化学的原理和方法研究元素和化合物在环境中迁移转化和富集规律的科学。有机质、粘土矿物与元素、化合物之间的相互影响和相互作用,是环境地球化学研究的重要领域。环境污染危害生物和人体健康的实质,就是有害元素和化合物在环境中不断迁移、积累,破坏了某些生态平衡的结果。土壤和河流、湖泊、海洋的水体和沉积物中广泛地存在着粘土矿物和有机质。这些物质首先来自岩石的风化和火山的爆发。粘土矿物是风化产物和火山热液、热气产物。风化作用是岩石在地球表面受水、空气和有机物的影响而起的变化。岩石除含有大量的常量元素以外,还含有极少量对生物和人体有益或有害的微量元素。岩石在风化的迁移中,粘土矿物、有机质和微量元素总是相互影响和相互作用。     

表面活性剂和有机粘土矿物对底泥吸附菲的影响

根据底泥原地处理技术原理,基于有机粘土矿物的环保性能,以菲为目标污染物,开展向底泥中加入表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵,HDTMA-Br)和有机粘土矿物(十六烷基三甲基溴化铵改性膨润土,HDTMA改性土)后对其吸附菲的性能影响研究。结果表明,底泥对菲的吸附作用主要表现为表面物理吸附特征,吸附等温线符合Freundlich方程;底泥中加入HDTMA+或HDTMA改性粘土后菲在两相间的表观分配系数增大,吸附分别为表面作用和分配作用;菲在底泥上的解吸曲线呈较好线性,吸附不存在滞后效应,而在加入表面活性剂和有机粘土矿物的底泥上线性变差,对菲的吸附出现不可逆吸附现象,吸附变得稳定;在污染物浓度很低的情况下,pH、盐度和温度的改变对吸附量的影响不大。     

不同离子桥键的有机矿质复合体对菲的吸附-解吸研究

从自然土壤中有机质与矿物的结合方式出发,研究了Ca²⁺、Fe³⁺和Al³⁺桥键的有机矿质复合体对菲的吸附-解吸行为.结果表明,不同离子饱和的蒙脱石及其相应的胡敏酸-矿物复合体对菲的吸附-解吸数据都能用Freundlich模型较好地拟合,吸附容量（K_f）大小的顺序分别为Ca-Mont（0.184）>Fe-Mont（0.028）>Al-Mont（0.015）和Fe-Mont-HA（2.341）>Ca-Mont-HA（1.557）>Al-Mont-HA（1.136）.有机矿质复合体的K_f值远远高于相应的矿物,表明了复合体中的胡敏酸对菲的吸附容量贡献较大.但不同离子桥键的复合体K_f值的大小与它们有机质的含量高低次序不一致,表明了复合体中有机质的含量以及有机质与矿物结合方式的不同,都可能会影响它们对菲的吸附.Ca²⁺和Al³⁺桥键的有机矿质复合体对菲的解吸都有滞后现象,滞后现象主要来自有机质对菲的吸附,而矿物对菲的解吸滞后现象影响不明显.     

粘土矿物的催化作用和石油的形成

<正> 用粘土作为天然催化剂,在低温下促使分散有机质向液态和气态烃转变,成了越来越引人注意的课题。本文集中评论在粘土矿物催化剂直接参与下石油的形成和成熟的问题。 石油的先驱物 一部分石油看来是直接由生物产生的脂类先驱物如:脂肪、石腊或脂肪酸的衍生物和高分子量的烃类先驱物衍生而来的。 但大量液态气态烃的最先前驱物是干酪根,因为它是沉积物和沉积岩中占优势的有机组分。干酪根是     

成层岩石圈是含矿溶液的来源吗?

对于层状金属矿床及油气的成因,近年来兴起的新观点认为,成层岩石圈本身就能产生成矿的含金属流体和含油气流体。在沉降运动过程中粘土通过压实作用和蒙脱石在一定温压下向水云母转变而脱水。在成岩阶段,在脱硫细菌作用下粘土软泥的水富含H_2S和CO_2。这些化合物控制着许多地球化学反应的进行。碳酸盐水解以及CO_2非生物形成作用提高了水对某些元素的迁移能力。分散有机质对粘土层中排出的流体的形成起很大作用。在粘土层下沉到1.8～2km和3.5km深度时,分散有机质形成沥青、石油和可溶性有机质。在5～6km深度,分散有机质形成含油气溶液,其大量形成离不开含浮游生物和底栖生物沉积有机质的成油粘土。含油气溶液在一定条件下能提取粘土中分散的含金属碳酸盐和硅酸盐,并使它们再沉淀和富集,因而逐渐成为矿源。粘土中排出的石油和烃气沿裂隙和断裂运移至砂岩和碳酸盐储集层中,在有天然屏障的情况下发生分离并聚集成油气藏。     

除草剂普杀特在粘土矿物上的作用行为研究

以土壤蒙脱石为粘土矿物代表，通过制备Ｎａ＾＋，Ｋ＾＋，Ｃａ＾２＋和Ａｌ＾３＋等单离子饱和的粘土自载膜，运用红外光谱仪ＦＴ－ＩＲ研究了新型除草剂普杀特在自载膜上的作用机理，并由Ｘ衍射仪表现了普杀特在蒙脱石内层生成配合物的可能。     

利用粘土矿物进行沉积相分析

<正> 一、引言沉积岩的沉积区域及其氧化还原环境在许多情况下是通过粘土矿物组成而显示其特征的。因此,从湖泊-河流向海洋区域过渡时,碎屑供给的组成关系就会发生变化,譬如说,高岭石组分逐渐减少,而伊利石和蒙脱石含量则逐渐增加。在水中盐份增加的情况下,这样的分布是与根据粘土矿物的粒度和不同凝结状态对碎屑岩的划分相一致的。上述结果必定首先与潮湿的气候带有关,那儿有相应的粘土矿物共生组合出露于地表,并会被侵蚀。在其他气候带内,粘土矿物的这种划分在水平地层内留下的印记较少,或者完全不存在,所以用这种方法进行相分析势必会增加困难。     

粘土矿物的电子自旋共振

<正> 近年来,许多现代物理技术用于研究粘土矿物的工作日益增多。电子自旋共振(ESR)谱学是其中之一。粘土矿物中往往存在微量的过渡族离子(例如Mn~(2+)、Fe~(3+)、Cu~(2+)、VO~(2+)、Cr~(3+)等)以及无机基(电子-空穴中心)和有机基,而这些顺磁中心正是ESR技术研究的对象。对于粘土矿物中顺磁中心的存在和所处的位置;粘土矿物的结构无序度和受热相转变的