盱眙、明光、临泽坡缕石的八面体阳离子占位及对其性能的影响

坡缕石是一种2:1型链层状结构含水富镁铝硅酸盐矿物,具有重要的资源和材料属性。不同成因、产状坡缕石八面体中类质同象替代有很大差别,而八面体类质同象替代对坡缕石性能的影响未见研究报道。本文以中国最具代表性的安徽明光、江苏盱眙、甘肃临泽坡缕石为研究对象,研究了三种坡缕石的Al、Mg、Fe含量及在八面体中的占位,并探讨了八面体的Al、Mg、Fe占位对坡缕石中水的种类和含量、表面电位和酸位以及对Pb^(2+)、Cd^(2+)吸附性能的影响。结果表明:明光坡缕石相对富镁,八面体主要被Mg^(2+)占据,具有三八面体特征;盱眙、临泽坡缕石相对富铝、铁,八面体主要被Al^(3+)占据,表现出更多的二八面体特征。盱眙坡缕石由于M1位置空位较多,结构水含量较低;坡缕石类质同象替代对Zeta电位影响不大;具有二八面体特征的盱眙、临泽坡缕石由于八面体中Al含量较高,酸位较多,催化性能较好。在重金属吸附实验中,明光坡缕石对Cd^(2+)的吸附效果最好,盱眙坡缕石对Pb^(2+)的吸附效果最好,临泽坡缕石吸附性能较差。本文可为坡缕石的改性和应用提供指导和参考。

若干黏土矿物的基础和应用研究

黏土矿物储量丰富且具有独特的微观结构和物理化学性质,其资源开发和高值化利用具有重要意义。然而,黏土矿物基础理论,特别是成分、结构及性能之间关系缺乏深入探究,在新型功能材料方面的应用受到一定的限制。本文将作者团队近几年来针对若干黏土矿物基础和应用两方面的研究成果进行了归纳总结。基础研究方面主要介绍了高岭石层堆垛有序-无序与结晶度、蒙脱石层间阳离子的能量及占位、坡缕石原矿的物相定量分析以及坡缕石八面体阳离子占位等。基于上述理论研究,进一步探讨了黏土矿物在固态电解质、发光材料、相变储能材料、膜材料以及环境材料的制备和应用,提出了现行研究存在的问题并展望了未来发展方向,以期对黏土矿物及矿物材料的研究提供一定的参考。

有色冶炼渣基胶凝材料中的重金属固化研究进展

利用有色冶炼渣制备新型胶凝材料是实现大宗固废资源化利用的重要途径之一,有色冶炼渣基胶凝材料的胶凝原理和力学性能一直是研究的热点,有色冶炼渣中重金属离子在胶凝材料中的溶出和固化机理也日益受到关注。综述了有色冶炼渣的形态结构,系统总结了重金属离子在有色冶炼渣基胶凝材料中的存在形式和固化机理。可为冶炼渣基胶凝材料应用中重金属固化的研究提供参考。

复合矿物介质动态去除重金属多污染物实验研究

本文针对广西某多金属矿山尾矿库渗滤液造成的地下水污染问题,以蛭石、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性蛭石及赤铁矿作为PRB复合介质材料,进行了动态去除水中多污染物Cu^(2+)、Zn^(2+)、Mn^(2+)、CrO_(4)^(2–)的实验,研究了三种介质材料的组装方式对多种污染物的去除行为。动态吸附实验表明,介质的不同组装方式会影响体系的p H值,及吸附柱对多污染物的去除效果。通过对反应前后矿物介质的物相、形貌等测试表征,讨论了矿物介质材料对污染物的去除机理。赤铁矿以表面吸附为主,蛭石、CTAB改性蛭石以离子交换为主,也存在表面吸附等过程。以上成果为复合矿物介质实际用于重金属污染地下水的原位修复奠定了重要基础。

EDTA-LDH/zeolite制备及其对重金属离子的吸附

用水热法和焙烧还原法两步合成了乙二胺四乙酸-水滑石/沸石(EDTA-LDH/zeolite)复合材料,并将其用于去除水溶液中的Cd^(2+)、Pb^(2+)、Cu^(2+),系统研究不同条件下EDTA-LDH/zeolite对单一及混合重金属离子溶液中Cd^(2+)、Pb^(2+)、Cu^(2+)的吸附效果与吸附机制。结果表明,当EDTA-LDH/zeolite投加量为0.05 g、重金属离子浓度为1500 mg/L、pH值为6.5、吸附时间为24 h时,EDTA-LDH/zeolite吸附性能最佳。重金属离子间存在竞争吸附,EDTA-LDH/zeolite对Cd^(2+)、Pb^(2+)、Cu^(2+)的最大吸附容量分别为65.33、98.35和108.51 mg/g。去除过程中沉淀作用、表面络合、螯合反应等多种机制协同作用,去除行为均符合Langmuir等温模型与拟二阶动力学模型。

天然沸石对模拟尾矿渗滤液中重金属离子的静、动态吸附研究

沸石具有良好的吸附性能和离子交换特性,对去除水中的重金属离子具有廉价、高效的优点。利用天然沸石矿物作为吸附材料,探讨了在不同条件下对干扰分选过程的多种重金属离子的去除效果和去除机制,研究了其在静、动态条件下去除模拟尾矿渗滤液中重金属离子的性能和机理。单一重金属离子静态吸附实验结果表明,沸石对Pb^(2+)、Cu^(2+)、Mn^(2+)、Zn^(2+)均有较好的去除效果,对4种重金属离子的吸附能力大小为Pb^(2+)> Cu^(2+)> Zn^(2+)> Mn^(2+)。混合离子静态吸附实验结果表明,在任意初始质量浓度下,Pb^(2+)在沸石上的吸附量均远大于Cu^(2+)、Zn^(2+)和Mn^(2+)。4种离子的吸附过程均符合Langmuir等温模型,属于单分子层吸附,准二级动力学模型能较好地描述沸石吸附4种重金属离子的过程,沸石在离子交换、表面静电和断键络合的共同作用下去除重金属离子,由于存在竞争吸附,沸石对相同价态不同阳离子的吸附能力存在较大差异,这主要受不同阳离子的水合半径的影响。动态条件下沸石对Cu^(2+)、Mn^(2+)、Pb^(2+)、Zn^(2+)的去除分别在102 h、64 h、900 h和78 h达到平衡,沸石的有效工作时间较长,可作为渗透反应格栅(PRB)的介质材料用于多金属矿尾矿渗滤液污染地下水的原位修复,具有良好的社会和经济效益。

我国矿物材料研究进展(2000-2010)

本文介绍了我国关于矿物材料定义、分类及矿物材料学内涵的讨论及其发展现状,系统综述了近十年我国功能矿物材料(包括环境、光功能、电功能、声功能、生物医用等矿物材料)、结构矿物材料(包括矿物聚合材料、矿物摩擦材料、矿物复合材料)和纳米矿物材料的研究进展。资料表明:近十年来环境矿物材料依然是我国矿物材料研究最活跃的领域,其中固体废弃物利用研究得到明显加强,电、光、声学功能矿物材料研究相对不足。结构矿物材料方面,矿物聚合材料研究的兴起引人注目。纳米矿物材料则仍以聚合物/层状结构硅酸盐纳米复合材料研究为主。我国矿物材料研究存在的主要问题是研究方向分散、创新性不强、成果推广应用薄弱。笔者指出,今后我国矿物材料研究应更紧密地结合国家经济社会发展的需要和我国矿物资源的特点,大胆创新研究方法和思路,在进一步加强基础研究的同时,更加重视成果的应用与推广。

黄铁矿表面的扫描隧道显微镜研究

为了探讨硫元素在煤中的赋存状态,对煤中硫元素的主要载体黄铁矿的表面进行了扫描隧道显微镜研究。在硅油保护下得到了黄铁矿表面高分辨率图象。根据黄铁矿晶体结构的几何分析,所观察到的是黄铁矿{210}表面的原子分布。黄铁矿的能带结构资料及前人在这方面的研究均表明,用扫描隧道显微镜应首先观察到黄铁矿表面的铁原子,但作者首先观察到的却是黄铁矿表面的硫原子。此外,作者根据所获得的实验结果认为,无论是在{210}方向还是在（100}和{101}方向,表面层以外的原子对最终成象几乎没有贡献,这与Fan和Eggleston等人的分析有所不同。

矿物改良剂在重金属污染土壤修复中的应用——湖南株洲地区Cd、Pb污染土壤的修复实验

本文介绍了我国土壤重金属污染现状及重金属在土壤中的存在状态。就石灰、磷酸盐、沸石等无机矿物作为改良剂原位修复重金属污染土壤的改良效果、改良作用机制、存在问题及国内外研究进展做了简要综述,并对此方面研究的未来趋势提出展望。

湖南株洲地区Cd、Pb污染土壤的修复实验

以海泡石、膨润土和生石灰为修复材料,对湖南株洲地区重金属元素Cd、Pb污染农田土壤进行了室内修复实验。盆栽小白菜的正交实验结果表明,对于Cd含量为1.23 mg/kg、Pb含量为136.7 mg/kg的土壤,当每10 kg土壤添加膨润土60 g、海泡石20 g、石灰6 g时,种植的小白菜中Cd含量为0.154 mg/kg,Pb含量为0.141mg/kg。与未修复土壤的实验结果对比,小白菜中Cd含量降低61%,Pb含量降低46%。

关于建立矿物科学与工程学科的一点思考

矿物学经过500多年的发展,已由地质学的一个分支学科,发展成地球科学、材料科学、环境科学、物理学和化学等众多学科的交叉学科,具备了一级学科的特点和条件。因此,作者提出建立矿物科学与工程一级学科的建议,并给出了矿物科学与工程的定义:研究矿物(包括天然和人工矿物)的成分与结构、性质与性能、鉴定与分类、形成与演化、应用理论与技术以及它们之间相互关系和规律的一门学科。对矿物科学与工程学科定义的基本内涵、学科的研究内容以及分支学科组成等进行了讨论。

自然金｛110｝晶面微形貌的STM观察

自然金常呈不规则粒状或团块状产出，规则晶体少见，因此关于自然金晶体的品面形貌研究资料不多。作者用扫描隧道显微镜对自然金菱形十二面体晶面进行观察，获得金（Ａｕ）｛Ｉｌ０｝晶面一系列微形貌图象，并从晶体生长和晶体结构的角度讨论了各种微形貌现象的成因。

环氧树脂/蛭石纳米复合材料的制备与表征

以环氧树脂为基体，二甲基苄胺为固化剂，经酸浸、加热和钠离子交换的结构修饰和有机改性的蛭石为增强剂，制备了环氧树脂／蛭石纳米复合材料。测试了环氧树脂／蛭石纳米复合材料的结构、形貌、力学和电学性能。结果表明：环氧树脂、二甲基苄胺和蛭石的混合顺序，二甲基苄胺和蛭石的用量影响蛭石的剥离，进而影响环氧树脂／蛭石纳米复合材料的性能。在蛭石加入量为环氧树脂质量的1％～5％范围内，3％时环氧树脂／蛭石纳米复合材料的抗拉强度、弹性模量和弯曲强度最大，表面电阻最低，体电阻最高。

氮掺杂纳米TiO_2的制备与表征

采用溶胶凝胶法制备TiO2前驱体,分别在氮气和空气中,不同温度和时间条件下焙烧,制备纳米TiO2。研究了气氛、温度、时间对TiO2晶相、平均粒径、吸收波长、表面元素组成等的影响。结果表明,氮气中焙烧制备的TiO2比同样条件下在空气中焙烧制备的样品具有更高的相转变温度、更小的晶体平均粒径、更高的表面吸附氧和间隙态N含量、更长的吸收波长。氮气中550℃焙烧4 h制备的TiO2吸收波长达435 nm。

矿物热膨胀系数计算的修正Ruffa法及其应用

对矿物热膨胀系数计算的Ruffa法进行了详细的评估和修正,提出了矿物热膨胀系数计算的修正Ruffa法;用Ruffa法、修正Ruffa法对若干种结构类型的矿物的热膨胀系数进行了计算并与实验结果进行对比,结果表明修正Ruffa法比Ruffa法具有更高的精度和更广的适用范围。

铬酸根离子在羟基铁离子-蒙脱石体系中的吸附行为研究

采矿、电镀、制革等行业废物排放及含Cr矿物风化可造成一些地区土壤和地下水的Cr污染 .Cr主要以三价和六价形式存在 ,其中Cr(Ⅵ )有强的迁移能力 ,对动植物均有很强的毒害性 .研究了在氧化、酸性条件下 ,土壤及土壤溶液中的蒙脱石和羟基铁离子共存时对铬酸根离子 (主要以HCrO2 - 4和CrO2 - 4等Cr(Ⅵ )形式存在 )的吸附行为 .进行了蒙脱石、羟基铁离子、Cr(Ⅵ )离子添加顺序不同的 3个系列的实验 ,重点研究了Cr的初始质量浓度、溶液 pH值、环境温度、吸附时间、溶液离子强度对 3个系列Cr吸附行为的影响 ,并与羟基铁离子体系进行了对比 .结果表明 ,蒙脱石 -羟基铁离子体系的Cr吸附能力明显强于蒙脱石而低于羟基铁离子 ,其Cr吸附率随Cr初始质量浓度、温度的升高和吸附时间的延长而降低 ,随离子强度的升高而升高 ,而pH值对不同系列的Cr吸附率有不尽相同的影响 .

扫描隧道显微镜和原子力显微镜在矿物学研究中的应用现状及前景

作者介绍了扫描隧道显微镜和原子力显微镜的基本原理,并结合自己的工作总结了它们在矿物学研究中的应用情况。基于这两种显微镜的原理和特点,指出了其在未来矿物学研究中一些可能的应用领域,并认为它们有可能成为矿物学研究的强有力工具。

用交流电化学腐蚀法制备隧道电流型原子力显微镜微悬臂

隧道电流型原子力显微镜是在扫描隧道显微镜基础上发展起来的一种表面分析技术。微悬臂是原子力显微镜的关键元件,它的制备与安装质量直接影响隧道电流型原子力显微镜的实验结果。本文简单介绍隧道电流型原子力显微镜微悬臂的工作原理,讨论对微悬臂的要求,提出一种简单有效的微悬臂制作方法——交流电化学腐蚀法。给出了用交流电化学腐蚀法制备的微悬臂得到的石墨标样表面原子结构图象。

院系教学管理模式探索与实践

文章从观念创新、制度创新、机制创新、营造以人为本的和谐环境和学生管理等方面,总结了中国地质大学(北京)材料科学与工程学院建院以来的教学管理经验.指出符合院系实际的教学管理体制和管理者较强的责任意识是实现院系科学管理的基础,以人为本的服务理念和宽松有序的工作环境是提高管理效率的重要条件,创新学生管理体制是建立人才培养新模式的重要组成部分.

矿物材料的定义与分类

对已提出的矿物材料定义、矿物材料分类方法和矿物材料学定义进行了分析、讨论,认为矿物材料定义、矿物材料分类方法和矿物材料学定义应在尽量符合材料学有关定义和分类方法的基础上体现矿物材料的特点。提出了新的矿物材料定义、矿物材料分类方法和矿物材料学定义,讨论了新定义的科学内涵。