pH对粘土矿物胶体在饱和多孔介质中运移的影响

环境pH值条件的变化是影响土壤胶体运移的重要因素之一.本文选取土壤体系中常见的两种不同结构类型的粘土矿物胶体高岭石和蒙脱石作为主要实验材料,通过室内模拟实验和数学模型分析的手段,分别研究了不同pH值条件下,两种无机胶体在多孔介质中的迁移规律.结果表明:高岭石胶体受溶液的pH条件影响强烈,随着pH的变化,ξ电位及颗粒粒径大小发生明显变化,不同的pH条件下的穿透曲线差异明显.在酸性条件下,高岭石胶体回收率显著降低,而蒙脱石胶体基本不受pH影响;利用HYDRUS-1D模型拟合结果与测定数据之间非常匹配,说明利用该模型模拟饱和条件下胶体在多孔介质中的迁移完全可靠.     

精喹禾灵在高岭土和蒙脱石中的吸附行为

采用批量平衡实验,研究了精喹禾灵在蒙脱石和高岭土中的吸附行为及作用机理.结果表明,精喹禾灵在这两种供试黏土矿物中的吸附过程分为快速吸附、慢速吸附和吸附平衡3个阶段,吸附平衡时间都约为12 h;Langmuir模型能较好地描述其在两种供试黏土矿物中的吸附行为;蒙脱石和高岭土对精喹禾灵的最大吸附容量的关系为蒙脱石>高岭土;傅立叶变换红外光谱以及X-射线衍射分析显示,在吸附过程中精喹禾灵分子进入了蒙脱石层间,而未进入到高岭土层间;蒙脱石主要是通过其层间结构对精喹禾灵进行吸附,而高岭土则主要是通过硅氧外表面发生吸附,其吸附作用力主要是氢键.     

Cr(Ⅵ)对两种黏土矿物在单一及复合溶液中Cu(Ⅱ)吸附的影响

采用批量吸附实验研究了高岭石和蒙脱石两种黏土矿物对Cu(Ⅱ)的吸附,利用各种吸附模型分析了两种黏土矿物对单一Cu(Ⅱ)溶液及Cu(Ⅱ)-Cr(Ⅵ)复合溶液中Cu(Ⅱ)的吸附机制,同时探讨了pH对两种黏土矿物Cu(Ⅱ)吸附的影响,旨在搞清土壤中重金属的环境化学行为并为土壤中重金属复合污染的修复提供依据.结果表明,高岭石和蒙脱石对单一及复合溶液中Cu(Ⅱ)的吸附是一个先快后慢的过程,120 min基本达到吸附平衡;二级动力学方程为描述两种黏土矿物Cu(Ⅱ)吸附的最佳动力学模型(R2>0.983),其次是内表面扩散模型和一级动力学模型.内表面扩散模型和Boyd模型拟合结果均说明发生在矿物边缘和表面的膜扩散作用是影响吸附的限速步骤.高岭石对Cu(Ⅱ)的吸附符合Freundlich方程(R2>0.971),说明高岭石表面有多种能量不一致的吸附位点,即为不均匀表面;而蒙脱石对Cu(Ⅱ)的吸附符合Langmuir方程(R2>0.983),说明其为单层分子吸附,即化学吸附.两种黏土矿物对Cu(Ⅱ)的吸附均随pH的升高呈先升高后下降的趋势,在pH=5.0时达到最大吸附量;且以Q蒙脱石>Q高岭石,Q单一Cu>Q Cu-Cr复合.Cr(Ⅵ)存在会降低Cu(Ⅱ)的吸附,以pH=6.0时Cr(Ⅵ)对Cu(Ⅱ)的吸附影响最小.     

NO2在高岭石表面的非均相反应研究

高岭石是典型的1∶1型层状结构的硅铝酸盐,研究其非均相反应对于了解粘土类矿物的非均相反应具有重要的意义.因此,试验以原位漫反射红外傅里叶变换光谱（DRIFTS）为研究手段,对NO2在高岭石表面的非均相反应进行了系统的研究.结果表明,NO2在高岭石表面发生歧化反应生成NO3-和NO2-.相对湿度对非均相反应具有重要影响,有水汽存在时会增加反应的持续能力,但相对湿度的增加会使摄取系数降低.在干态和湿态条件下,NO2在高岭石表面的反应机理不同,干态下为二级反应,湿态下为一级反应.     

针铁矿-高岭石复合体的表面性质和吸附氟的特性

采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外(FT-IR)光谱、质子电位滴定、比表面及微孔分析等方法对针铁矿、高岭石及其复合体的基本性质进行了表征;研究了供试样品对氟的吸附容量及吸附模型.结果表明,在悬浮液体系中,针铁矿可包被在高岭石表面形成二元复合体.复合体的孔径主要分布在0.42 nm和0.61 nm左右,BET表面积为34.08 m2/g,表面分形度D=2.726,质子电荷零点(pHPZNPC)位于5.50～6.50间.初始pH=6.00时,针铁矿对氟的吸附容量(qmax)为4.506 mg/g,高岭石的吸附容量为0.608 mg/g,复合体的吸附容量为3.520 mg/g.用Langmuir和Freundlich方程拟合了针铁矿、高岭石及复合体对氟的等温吸附数据,其中Langmuir方程拟合的相关系数(R2)分别为0.964、0.991和0.799,Freundlich方程拟合的相关系数分别为0.925、0.886和0.995.3种矿物吸附氟的主要机制有阴离子配体交换、表面配位和静电作用;此外,"F-键桥"对复合体吸附氟也有重要贡献.与2种单体的平均值比较,针铁矿-高岭石复合体的孔体积和孔径分布无明显变化,比表面积和表面分形度增加,表面羟基含量和质子电荷量减少,吸附氟的能力增强.针铁矿和高岭石单体对氟的吸附属于单层吸附模式,适合用Langmuir方程拟合;多层吸附模型Freundlich方程可很好地描述复合体对氟的吸附.     

可变电荷土壤和矿物表面Cu^2＋吸附过程中H^＋释放动力学

本文以硝酸根离子选择电极为参比电极,低阻ｐＨ玻璃电极为指示电极,研究了红壤和高岭石体系Ｃｕ＾２＋吸附过程中ｐＨ的变化情况,并通过红壤和高岭石的酸碱滴定曲线求得了不同反应时间Ｈ＾＋释放的绝对量,即Ｈ＾＋释放动力学。结果表明,Ｃｕ＾２＋吸附过程中Ｈ＋释放大部分在反应刚开始时进行,反应进行５ｍｉｎ后,两种Ｃｕ＾２＋起始反应浓度的高岭石和红壤体系Ｈ＋分别释放了９２％和８２％以上。Ｃｕ＾２＋起始反应浓度愈大     

粘土矿物与重金属界面反应的研究进展

介绍了3种粘土吸附剂:蒙脱石、高岭石和伊利石对重金属的吸附、脱附等界面反应机理,以及粘土矿物对重金属的选择性及对吸附的影响因素.另外,还探讨了为提高其吸附性能而进行的改性方法.