浙江仇山矿区膨润土、高岭土矿石矿物地质特征

仇山膨润土矿赋存于上株罗统劳村组火山岩中，I、Ⅱ矿层为主矿层，成矿母岩为火山玻璃岩。矿石经X衍射，差热及阳离子交换量等手段测试，按其埋藏深度由浅而深依次为钙基膨润土→钠钙基膨润土→钠基膨润土→高岭土，具蒙脱石向高岭石矿物变化的地质特征。对其形成的成因机理作了分析探讨，系不同的成矿方式和介质条件所致。     

煤系高岭土插层改性及其对Ca2+的吸附性能

高岭土具有特殊的层片状结构和阳离子交换性,在环境保护领域的应用越来越广。煤系高岭土作为一种具有高纯度和高结晶度的矿物原料,经有机物插层复合后可有效拓宽其应用范围。分别以乙酸铵、乙酰胺和乙酸钾为插层剂,通过液相插层法制备了煤系高岭土插层复合物,用于吸附去除铜离子,并讨论了其吸附效果。同时,采用傅里叶红外光谱、X射线衍射分析、比表面积测定仪和扫描电镜对插层复合物的结构与性能进行了表征。结果表明,煤系高岭土结构有序,结晶程度较高,适用于插层改性。乙酸铵、乙酰胺和乙酸钾可不同程度地插入煤系高岭土的层状结构中,其中乙酸钾插层效果最好。乙酸钾-煤系高岭土插层复合物经乙醇洗涤稳定后,插层率可达44.75%,对铜离子的去除率可达69.07%。插层后,煤系高岭土的层片状结构排列取向发生了改变,由团聚状变为沿c轴方向堆叠,比表面积从9.894 m2/g提高到12.286 m~2/g。相对于Freundlich方程,乙酸钾-煤系高岭土插层复合物对Cu~(2+)的吸附等温式更符合Langmuir方程,表明其属于单分子层化学吸附。乙酸钾-煤系高岭土插层复合物对Cu~(2+)的吸附动力学方程符合准二级动力学模型。     

吸附剂浓度对Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在高岭土上吸附的影响

研究了吸附剂浓度(Cs)对Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在高岭土上吸附的影响。结果表明,随Cs增大,吸附等温线下降,呈现出明显的吸附剂浓度效应(Cs-effect)。采用经典Langmuir和Freundlich吸附等温式对吸附数据进行拟合表明,在给定Cs下,Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附等温线分别符合Langmuir和Freundlich等温式;但这2个等温式不能描述或预测Cseffect,模型参数与Cs有关,与模型理论预测相悖。为解释和描述固/液界面吸附中的Cs-effect,我们近期提出了表面组分活度(SCA)模型,并推导出了Langmuir-SCA和Freundlich-SCA等温式。采用SCA模型等温式对吸附数据进行拟合表明,Langmuir-SCA和Freundlich-SCA等温式可分别准确地描述Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在高岭土上吸附的Cs-effect结果,证明SCA模型是合理的。     

几种污水处理材料对COD和Cr(Ⅵ)的去除比较研究

研究了活性炭、硅藻土、高岭土和改性玉米秸秆几种常见污水处理材料对污水中有机物(COD)和Cr(Ⅵ)的吸附效果,发现活性炭吸附污水中有机物的效果最好,经活性炭吸附的污水的COD去除率达88.8%。同时,活性炭对Cr(Ⅵ)也有很强的吸附能力。硅藻土和高岭土对有机物的吸附效果较差,对Cr(Ⅵ)具有较好的吸附效果。改性玉米秸秆对Cr(Ⅵ)表现出很强的吸附能力,在低浓度Cr(Ⅵ)的吸附实验中,可以达到比活性炭更高的吸附量,开发应用潜力巨大。     

腐殖酸-高岭土复合体形成机制及对三氯乙烯的吸附

为探究土壤中有机组分与无机矿质组分相互作用的机制,以腐殖酸代表有机质、高岭土代表无机矿质,制备不同有机质含量的腐殖酸-高岭土复合体模拟样品,进行三氯乙烯的吸附实验研究.结果表明,各吸附剂样品对三氯乙烯的吸附符合Freundlich等温模型,且吸附量的实际值与理论叠加值有明显差异,说明复合体样品中腐殖酸与高岭土之间存在相互作用.结合红外光谱、比表面积孔分析等多类表征,推测腐殖酸与高岭土相互作用的机制为:腐殖酸含量较低时,腐殖酸分子首先分布于高岭土表面的活性位点上,随着腐殖酸含量的增加(有机质-矿质质量比O/M为0.02~0.04),部分腐殖酸分子进入高岭土表面的孔隙,达到相对稳定后腐殖酸分子继续作用于高岭土表面形成第一层腐殖酸分子膜(O/M为0.04~0.08),随着腐殖酸含量继续增加(O/M为0.08~0.10),更多的腐殖酸分子通过与第一层腐殖酸膜相互作用而在高岭土表面进行第二层叠加,同时第一层被压缩,第二层叠加相对稳定后(O/M为0.10~0.16),仍有部分腐殖酸叠加至第二层之上进行第三层叠加,随后内层腐殖酸进一步被压缩(O/M为0.16~0.24),但可能仍有少量腐殖酸分子和聚集体继续下一层叠加.     

高岭土负载纳米铁在含水层的运移行为及重金属污染修复效能研究

为克服重金属污染物修复过程中纳米零价铁易氧化、团聚等缺陷,本研究将其负载于高岭土表面合成负载型纳米零价铁复合材料（K-nZVI）,并利用批次试验、沉降试验及模拟柱试验研究了K-nZVI在含水层中的运移行为及其对地下水重金属污染的修复效能.结果表明,K-nZVI对Pb、Cu、Cd均有很好的去除效果,去除率随着初始浓度的增加、反应温度的升高、反应时间的延长而升高,且在弱碱性条件下修复效果最好.此外,K-nZVI在含水层中表现出较好的分散和稳定性能,运移行为可通过一维对流-弥散-沉积模型描述,其运移能力随着初始浓度的增加、砂颗粒粒径的减小、地下水流速的降低和离子浓度的升高而逐渐减弱.     

锆柱撑煤系高岭土对氟离子的吸附研究

由于炼铝、磷肥、钢铁等工业持续发展,水体氟污染逐渐成为一个全球性环境问题。吸附法因具有成本低、易操作、效果好、吸附材料来源广泛等优点,是一种相对成熟的除氟方法。煤系高岭土具有特殊的层状结构,可以通过柱撑改性表现出良好的吸附性能,用于吸附去除氟离子。对经预处理的煤系高岭土进行锆柱撑改性,制得柱撑煤系高岭土复合物,同时采用傅里叶红外光谱和X射线衍射分析对其进行表征,以分析其改性原理。此外,为了研究该柱撑煤系高岭土复合物的除氟性能,文章考察了吸附剂投土比、反应pH、吸附时间、溶液初始浓度等对吸附效果的影响,并分析了吸附去除氟离子的机理。实验结果表明,锆进入了煤系高岭土的层间结构,使其层间距增大,形成了具有特殊官能团的锆柱撑高岭土复合物,利于吸附去除氟离子。在吸附剂投加量为10 g/L、反应pH=4、氟溶液初始浓度为50 mg/g、吸附时间为3 h、温度为25℃的条件下,柱撑煤系高岭土复合物对氟离子的去除率可达98.2%。该吸附剂对氟离子的吸附等温线符合Langmuir方程,吸附动力学可用准二级动力学模型描述,属于单分子化学吸附。     

富里酸-高岭土复合体对溶液中铀的吸附效果探究

为提高高岭土对溶液中铀的吸附效果,将富含官能团的富里酸与高岭土结合形成富里酸-高岭土复合体,通过静态对比试验,研究了pH值、反应时间和吸附剂投加量等因素对富里酸-高岭土复合体的铀吸附效率的影响。试验结果表明:富里酸-高岭土复合体对铀的吸附效率与高岭土相比有显著的增加,富里酸-高岭土复合体和高岭土对铀的吸附率在pH值为5时分别可达99%和80%;富里酸-高岭土复合体和高岭土对铀的吸附反应均在反应时间为20 h达到吸附平衡,富里酸-高岭土复合体和高岭土两种吸附剂的吸附反应皆遵循准二级动力学吸附规律;当吸附剂投加量在0.1～0.5 g之间时,随着富里酸-高岭土复合体和高岭土两种吸附剂投加量的增加,铀的吸附率也随之增加,铀的最大吸附率分别可达87%和78%;铀的解吸效率随着富里酸溶液浓度的增加而增加,相较于用超纯水作洗脱剂的空白试验,铀的解吸率可达60%;富里酸-高岭土复合体对溶液中铀的最佳吸附条件为:溶液pH=5、反应时间20 h、吸附剂投加量0.5 g。该研究结果可为提高溶液中铀的提取与去除效率提供理论依据。