磷酸法低灰分活性炭的制备研究

磷酸活化法是目前工业上生产生物质基活性炭的主要方法,但较高的灰分含量限制其在医药、食品等高端领域应用。基于此,以湿法磷酸为活化剂、废木屑为碳源,研究活化条件(温度、时间等)和洗涤条件(介质、酸浓度、温度等)对活性炭灰分及性能的影响,运用TG、FT-IR、XRD、SEM和TEM等表征方法分析活性炭的表面性质和微观结构。结果表明,难溶性磷酸盐是活性炭灰分产生的主要因素,通过控制活性炭制备和洗涤工艺可调控难溶性磷酸盐含量,从而调控活性炭灰分、碘值和亚甲蓝值。获得最佳工艺条件:活化温度为500℃、活化剂H_(3)PO_(4)质量分数为70%、酸屑质量比为2∶1、活化时间为60min及N_(2)气氛保护;洗涤液用量为100mL、洗涤介质为H_(3)PO_(4)、H_(3)PO_(4)质量分数为20%、洗涤温度为80℃及洗涤时间为60 min。最佳工艺条件下制备的活性炭灰分为1.07%、碘值为1241.4 mg/g、亚甲蓝值为285 mg/g、比表面积为2290 m^(2)/g,表明该技术制备的活性炭具有应用于食品、医药等高端行业领域的潜质。

墨西哥黄绿色磷灰石的宝石学和光谱学研究

墨西哥Durango地区是宝石级氟磷灰石最丰富的产地之一,对该地磷灰石的研究集中于地质年代学和矿物学标准,宝石学和光谱学资料较少。作为一种发光材料,早期学者主要利用激光诱导的光致发光光谱对未知产地的磷灰石进行研究,缺乏三维荧光光谱的研究。采用基础的宝石学测试、 LA-ICP-MS化学成分分析、红外吸收光谱、激光拉曼光谱、显微紫外-可见-近红外吸收光谱以及三维荧光光谱测试,系统性地对收集到的9颗墨西哥Durango磷灰石进行宝石学和谱学研究,旨在丰富墨西哥磷灰石的光谱学研究数据,并为产地鉴别提供科学依据。化学成分研究表明墨西哥磷灰石中稀土元素丰富,含量较高的La、 Ce、 Pr、 Nd和Sm元素,平均含量分别达3 956、 5 430、 472、 1 596和213μg·g^(-1),具有明显的轻稀土元素富集,重稀土元素亏损的特点,δEu平均值为0.29,负Eu异常显著,Ca/P摩尔比接近岩浆磷灰石的标准值1.68,为岩浆作用的产物,且形成岩浆处于中等还原状态。红外吸收光谱指纹区606和575 cm^(-1)吸收峰强度随方向的变化具有明显的规律性,能为晶体定向提供依据,官能团区显示3 482、 3 538和3 556 cm^(-1)结构水相关的吸收峰。紫外-可见-近红外吸收光谱中,由Nd^(3+)导致的528 nm的单峰和578和585 nm的双峰共同造成了黄绿区明显的透过窗,推测黄绿色体色由Nd^(3+)造成;紫外光区298 nm的吸收峰是造成可见光紫区吸收边的原因,推测由Ce^(3+)导致。三维荧光光谱最强荧光峰(λ_(ex)300 nm/λ_(em)356 nm)由Ce^(3+)的电子跃迁造成,红光区603和647 nm的发射峰由Pr^(3+)和Sm^(3+)的电子跃迁造成,与紫外灯下观察到的暗红色荧光现象相对应,推测暗红色荧光由Pr^(3+)和Sm^(3+)造成。该研究中系统的光谱学特征丰富了墨西哥产地磷灰石的谱学数据,并为产地溯源提供了科学依据。

基于机器学习的磷灰石微量元素判别岩石类型

近几年机器学习在地学领域发展迅猛。本文致力于利用机器学习方法研究岩浆成因的磷灰石微量元素对于岩浆岩不同岩石类型能否进行准确的判别。磷灰石是一种重要的矿物,在地质勘探和资源开发中有广泛的应用。然而,不同岩石类型中磷灰石微量元素的含量差异较大,本文收集了来自68篇文献的3720条岩浆成因的磷灰石微量元素数据信息,提出了基于随机森林(Random Forest,RF)和人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)2种机器学习的快速判别方法。结果表明,随机森林模型的分类精度达到了93.7%,其中Lu、La/Yb、MnO、Ce是对模型影响最大的4项指标;人工神经网络模型分类精度为89.7%,略低于随机森林模型,其中Lu、Gd/Yb、Ce、MnO是对模型影响最大的4项指标。本研究基于机器学习方法利用磷灰石微量元素实现了对岩浆岩岩石类型的判别,其成果不仅为磷灰石勘探提供了一种高效手段,也为机器学习在地质学领域的应用提供了实证案例。这种基于机器学习的判别方法有望为将来岩石类型鉴别和资源勘探领域的研究提供新的思路和方法。

埃迪卡拉纪陡山沱期瓮安生物群中磷酸盐化球状化石新材料及其问题讨论

磷酸盐化球状化石是埃迪卡拉纪瓮安生物群中的主要化石类型。研究初期其生物属性被归于绿藻;随后,由于发现一些球状化石标本保存有类似后生动物卵裂的二分、四分、八分、十六分、三十二分等细胞分裂特征及分裂球规则有序的排列方式,并且不同分裂阶段的球体大小基本保持一致等特征,一些学者将其解释为动物的胚胎化石,并由此引起了国内外众多学者的关注和热烈的讨论。近年来,又有学者将其解释为巨大的氧化硫细菌。本文在系统介绍这些磷酸盐化球状化石研究现状的基础上,报道了一些新的球状化石材料,包括一些具有出芽现象的球状化石以及Parapandorina和Megaclonophycus之间的过渡分子。新材料的发现显示,尽管休眠卵和胚胎假说是迄今为止对瓮安生物群中磷酸盐化球状化石的最佳解释,但仍有无法解释的一些问题,这些球状化石确切亲缘关系的确定还有待于新材料的不断发现和研究程度的不断深入。

矿物宝石精品鉴赏

矿物名称:蓝铁矿化学式:Fe_(3)(PO_(4))_(2)(H_(2)O)_(8)矿物学特征:蓝铁矿是一种含水铁磷酸盐类矿物,硬度1.5-2.0,玻璃光泽,单斜晶系,条痕为白色或者蓝绿色,晶体常为长柱状或板状,集合体为肾状、球状或结核状,因其具有平行于柱面的完全解理,柱面容易断裂并且非常容易倾斜。

贵州遵义镍-钼富集层中独居石的发现及成因意义

对贵州遵义天鹅山-黄家湾镍-钼富集层中镍-钼矿石进行了电子探针研究,在镍-钼矿石中发现了稀土独立矿物——独居石,呈不规则的细粒、蠕虫状分布于矿石中,并与镍、钼的独立矿物共生;独居石La和Ce的含量高(La2O3含量变化范围为25.70%～30.52%,Ce2O3含量变化范围为22.96%～27.68%),贫Sm、Th(Sm2O3含量的变化范围为0.49%～0.80%,ThO2含量的变化范围为0%～0.19%),具有热液成因独居石的化学成分特征。镍-钼矿石中稀土矿物独居石的发现为镍-钼矿层的热液成因提供了直接的矿物学证据。

磷灰石的稀土组成及其示踪意义

磷灰石是一种分布很普遍的含稀土矿物。作者测定并收集了产于各类岩石及某些矿石中磷灰石的稀土元素组成,绘制了磷灰石的稀土元素球粒陨石标准化分布模式的8种典型代表。据此,磷灰石可以作为一种示踪矿物来应用。

江西宜春黄玉-锂云母花岗岩中的铍矿化作用:铍磷酸盐矿物组合

江西宜春黄玉-锂云母花岗岩是著名的稀有金属花岗岩,P_2O_5含量较高(平均0.56%)。该花岗岩全岩 Be 含量一般超过100×10^(-6),最高可达720×10^(-6),属于铍矿化花岗岩。本文利用电子探针技术对宜春铍矿化花岗岩中的铍磷酸盐及其共生矿物进行了系统研究。研究发现羟磷铍钙石是该花岗岩中的最重要铍矿物(BeO=15%～16%),偶尔亦可见磷钠铍石,它们主要呈晶间副矿物出现在岩体的中部。与铍矿物共生的矿物仍主要为磷酸盐矿物,如氟磷灰石、磷铝锂石、磷铝钠石,表明铍矿化作用与熔体中磷的聚集作用有显著关系。研究认为,宜春黄玉-锂云母花岗岩中铍以磷酸盐矿物形式结晶,而不是硅酸盐矿物,其主要原因可能为该花岗岩的结晶晚期磷的活度远远高于硅的活度,因此,P 优先作为成网离子与铍结合形成铍磷酸盐矿物。

新疆阿尔泰伟晶岩型锂矿床磷的地球化学行为及其对锂成矿作用的指示意义

新疆阿尔泰造山带是我国重要的伟晶岩型稀有金属成矿带,分布有不同规模的多个伟晶岩型锂矿床,目前尚不明确岩浆-热液演化过程中磷的地球化学行为及其对锂成矿作用的指示意义。本文通过对可可托海3号脉、小虎斯特91号脉和塔拉提1号脉中碱性长石、磷灰石和磷锰(铁)锂矿等含磷矿物的微区结构和化学成分的对比研究,探讨上述科学问题。研究结果显示,随着岩浆分离结晶作用进行,磷逐渐在残余岩浆中富集,到达一定程度后会出现磷酸盐熔体与硅酸盐熔体的不混溶作用,由于锂更加倾向于进入磷酸盐熔体中,因此会形成磷锰(铁)锂矿等富锂的磷酸盐矿物。可可托海3号脉Ⅱ带中出现骸晶结构富锰磷灰石可能是由于岩浆过冷导致晶体快速结晶所致。此外,已经形成的磷锰(铁)锂矿等易被更晚期出溶的岩浆流体交代从而形成一系列复杂的次生磷酸盐矿物。

杂卤石溶解性能的测定

通过测定25℃,50℃,75℃时液相K+,Ca2+,Mg2+,SO42-等组成浓度随时间的变化,考察杂卤石在水中的溶解行为,测试得25℃,50℃,75℃条件下杂卤石中K+在水中的平衡浓度分别为19.13,21.29,36.77(mg/ml)。K+溶解平衡浓度随着温度的升高而增大。实验研究25℃条件下杂卤石在CaCl2溶液中的溶解行为。在5%和10%CaCl2溶液中K+的平衡浓度分别为25.65,35.24(mg/ml)。明显大于在水中的平衡浓度。表明CaCl2对杂卤石具有明显的增溶作用,可作为杂卤石的良好溶浸剂。实验结果对不溶性或难溶性的钾矿资源的开发利用具有理论参考和实际应用价值。

海南石碌铁矿独居石的成因类型、化学定年及地质意义

海南石碌铁矿是我国最大的富赤铁矿矿床，同时伴生有钴、铜等多金属矿产。轴向北西-南东向的复式向斜是石碌铁、钴铜矿体的主要控矿构造，富铁矿和钴铜矿的形成与该褶皱变形及伴随的韧性剪切和高温塑性流动有着密切的关系。为获得该构造变形的年代学信息和证实构造变形对成矿物质的富集影响，本文开展了石碌铁矿近矿围岩-石碌群第六层透辉石透闪石岩中独居石的显微结构观察和电子探针化学Th—U—Pb定年（CHIME法）。显微结构观察发现独居石往往沿岩石面理定向分布，且具典型的球冠结构，表现为围绕独居石核部向外依次出现磷灰石、褐帘石、绿帘石同心环。电子探针分析结果表明这些独居石为Ce—La-Nd磷酸盐[（Ce，La，Nd，Th）PO4]，具富钍独居石端元组分。ThO2含量范围（0．78％-4．61％）、稀土特征以及独居石的产出特征均暗示了其为同构造变质成因。电子探针CHIME化学定年结果表明独居石的年龄变化范围为614—397Ma，并具有两个峰值年龄：即主峰值ca．455Ma和次峰值ca．564Ma。低的ThO2（0．78％-1．65％），PbO（0．02％～0．04％）和CaO（0．50％-0．97％）含量，以及高的Th／U比值（23．06—53．11）暗示了构成ca．564Ma的独居石是早期剪切变形事件的产物。而在随后剪切变形过程中独居石在低角闪岩相变质条件下以及碱性变质流体诱导下发生了溶解-再沉淀，形成了具ca．455Ma年龄的补丁状成分区。该过程引起了U—Pb体系的局部重置，形成的独居石具有变化较大的ThO2（0．92％-4．61％）、PbO（0．01％～0．08％）和CaO（0．28％～1.58％）含量范围以及Th／U值（24．83—52．86）。在剪切变形之后，早期变质成因的独居石在绿片岩相退变质作用过程中及富Ca、Fe、Si、Al流体参与的条件下，经不平衡反应形成了磷灰石-褐帘石-绿帘石球冠物，反应机制以独居石和球冠矿物间的元素扩散动力学为主。该反应暗示了REE、Y、Th等元素发生了迁移，并可能引起边部独居石的部分Pb丢失。结合华南的构造演化，年龄谱主峰值455Ma代表了与华南加里东造山运动有关的区域变质和动力变质作用事件年龄，是加里东运动在海南岛的响应；次峰值年龄564Ma对应着冈瓦纳泛非事件，暗示了华南在晚新元古代-早古生代与冈瓦纳大陆具有亲缘性，华南加里东运动引起陆内造山过程可能与冈瓦纳大陆的聚合碰撞事件有关。因此，晚新元古代-早古生代造山事件对海南岛构造演化历史具重要影响。此外，该构造运动使石碌群发生褶皱变形，伴随产生的变质流体使铁、钴铜成矿元素进一步活化和富集，对石碌铁、钴铜矿的富集有着重要影响。

独居石的电子探针钍-铀-铅化学测年

基于独居石富含Th、U、Pb,且具有非放射性铅的含量通常可忽略不计以及不易发生放射性铅的丢失的特点,为电子探针技术进行化学测年提供了重要的前提条件。通过对已知年龄的独居石标样以及新疆土屋-延东铜矿床的一个独居石样品进行电子探针测年分析,分析结果与标样的年龄标定值及样品年龄的推测值相吻合,表明独居石Th-U-TPb电子探针化学测年技术是一种可靠有效的测年方法。

藏南程巴岩体副矿物研究:岩浆源区的指示

藏南程巴岩体具有埃达克岩的地球化学性质,但其形成年代、产出位置和成矿组合不同于冈底斯带成矿斑岩。利用背反射图像和电子探针成分分析发现其具有钙碱性花岗岩不常见的副矿物组合:Fe-Ti氧化物+锆石+磷灰石+榍石+独居石+钍石+氟碳铈矿+晶质铀矿+水氟碳钙钍矿,其中独居石富Th,钍石富U,独居石和钍石经富F、CO2流体交代形成氟碳铈矿和水氟碳钙钍矿。在(87Sr/86Sr)i和Th含量图解中,冈底斯带含矿斑岩与程巴岩体落在一条混合线线上,程巴岩体位于已证明受到上地壳物质或其他富集组分混染的甲马含矿斑岩和其他冈底斯含矿斑岩之间,表明程巴岩体在其源区或演化过程中也受到了富集端元的混染,但加入量少于甲马斑岩。

海水溶解磷酸盐氧同位素组成的测定

生物磷酸盐和水分子间的氧同位素分馏主要受温度和生物活动控制,因此磷酸盐氧同位素组成既可以测量古温度又可以示踪磷循环。近年来磷酸盐氧同位素研究受到较多关注,除了传统的生物体磷灰石古温度测量外,这些研究大多是关于磷循环的。磷酸盐的氧同位素组成可以示踪海洋中磷的源区和生物对磷的利用效率。由于海水的组成十分复杂,测量前必须对样品进行富集、分离和纯化处理。目前,加州大学(Santa Cruz)Paytan教授和耶鲁大学Blake教授的实验室已建立了海水溶解磷酸盐氧同位素的测量方法,二者各有优缺点。我们结合了这两种方法的优点,并对一些步骤进行了改进,建立了海水溶解磷酸盐氧同位素组成的测量方法。通过向海水样品中加入NaOH,形成Mg(OH)2来富集海水中的PO43-,也可同时除去部分杂质离子和溶解有机质;通过将PO43-转化为CePO4沉淀来进一步除去杂质离子,然后用阳离子交换树脂除Ce3+,再通过阴离子交换树脂柱来除溶解有机质。最后将磷酸盐转换为Ag3PO4沉淀,在1350℃裂解Ag3PO4,产生的O2和石墨反应形成CO用IRMS测定。结果显示富集、分离和纯化过程可以获得纯的Ag3PO4颗粒,不会产生PO43-的氧同位素分馏。测量Ag3PO4用量仅为0.3mg,标准偏差在±0.2‰～±0.3‰之间。

中太平洋WX海山富钴结壳磷酸盐矿物学研究及成因类型分析

大洋富钴结壳普遍发生磷酸盐化,磷酸盐化对富钴结壳的各种属性存在显著影响,而磷酸盐的成因问题一直没有得到很好解决。中太平洋WX海山富钴结壳老壳层中发育着两期磷酸盐化事件所产生的上下两层磷酸盐,本文运用反光显微镜、扫描电子显微镜、电子探针、微量粉晶X衍射等手段分别对其进行了矿物学特征观察和测试,研究了老壳层上下两层磷酸盐特征并探讨其可能成因。上层磷酸盐由大量形态结构清楚的磷酸质有孔虫和超微化石以及非生物碳氟磷灰石(CFA)组成,成分均一,杂质少,表现出生物成因和原生自沉积特点;下层磷酸盐变化复杂,具有特征的交代结构,混杂较高的Si、Al、K、Fe成分,显示以磷酸盐交代碳酸盐成因为主。这表明不同磷酸盐化期形成的磷酸盐有不同的成因类型。

合成磷灰石的去氟机理研究

用固相反应法和sol- gel法合成了不同类型的磷灰石 (AP) ,并采用TEM、XRD、IR、BET比表面积法及静、动态吸附等方法研究了不同AP的比表面积、结晶度、晶胞参数、结晶尺寸、晶格缺陷度、Ca/P摩尔比和煅烧温度等与吸氟能力的关系。结果表明 :结晶度高、晶粒大的AP有较小的吸氟量 ,属表面单分子层化学络合吸附机理 ;酸活化的AP有较大的吸氟量 ,属溶解 -沉淀与沉淀物表面纳米尺寸效应吸附的复合去氟机理 ;具纳米尺寸的HAP在常温、常压、无二次污染、小于 11mg/L的低含氟浓度废水中且不酸化情况下有较大吸氟量 ,属纳米尺寸效应吸附机理。

太平洋海山磷酸盐的产状、特征及成因意义

为了更好地认识大洋富钴结壳的成矿作用,作者对与其伴生的海山磷酸盐的产状、化学成分、种类及X射线衍射特征等进行了研究。研究发现,海山磷酸盐(磷块岩或磷酸盐化岩石)的产状可划分为以下6种类型:①作为结壳的下伏基岩;②作为砾状、球状(椭球状)结壳和海山结核的核心;③呈胶结物状胶结老结壳的碎块;④呈细脉穿插于板状结壳中;⑤呈断续的“夹层状”及⑥呈碎屑状、浸染状等产于结壳中。海山磷酸盐的平均化学成分w(CaO)/w(P2O5)(1.62)与碳氟磷灰石的w(CaO)/w(P2O5)(1.621)几乎一致,而与氟磷灰石的w(CaO)/w(P2O5)(1.318)相差甚远,表明海山磷酸盐为碳氟磷灰石,其形态主要有针状-柱状微晶碳氟磷灰石、粒状微晶碳氟磷灰石及显微隐晶质碳氟磷灰石3种类型,它们在分布丰度上存在差异。研究表明,碳氟磷灰石的结构CO2含量介于5.73%～6.05%之间,属高碳氟磷灰石,其晶胞参数α变化于0.932～0.933nm之间,平均值为0.933nm。各种交代残余结构(交代角砾状结构、交代生物结构、交代凝灰结构、交代生物假象结构、交代填间结构等)表明,太平洋水下海山上的磷酸盐主要属交代成因。因此,积极开展海山磷酸盐的地球化学研究,对加快勘探和开发结壳资源,有着十分重要的理论和实际意义。

磷灰石矿物化学示踪伟晶岩型锂矿岩浆-热液演化过程——以川西党坝矿床为例

川西可尔因地区党坝花岗伟晶岩型锂矿位于松潘-甘孜造山带中部,其探明氧化锂资源量超过百万吨,为超大型锂矿床。本文在详细的地质特征研究基础上,选取富锂辉石伟晶岩脉(钠长石锂辉石伟晶岩)和贫锂辉石伟晶岩脉(钠长石伟晶岩)中的磷灰石作为研究对象,对其开展了显微结构观察、地球化学、U-Pb同位素年代学等研究,以探讨伟晶岩形成时代、动力学背景、花岗质岩浆源区及演化过程,并评价磷灰石地球化学特征对氧化态的指示意义。研究表明,磷灰石与钠长石、石英、白云母、铌钽铁矿等伴生,为高F、低Cl磷灰石。通过对钠长石锂辉石伟晶岩中的磷灰石开展LA-ICP-MS U-Pb同位素测试,获得其形成时代为186.78±4.17Ma,为燕山早期岩浆作用的产物。结合区内已有研究,表明党坝花岗伟晶岩型矿床是在岩石圈剥离的作用下,形成于由压缩向伸展的碰撞后期,并伴随着多期成矿作用的发生。地球化学结果显示,磷灰石具高F、Nd和低Cl、Sr的特征,指示区内伟晶岩与S型花岗岩具有相同或相似的岩浆来源,且伟晶岩初始岩浆熔体与三叠纪复理石沉积物部分熔融作用紧密相关。在熔体-流体演化过程中,受到以长石为主导的分离结晶作用及含Cl流体活动的改造,流体出溶导致党坝伟晶岩中磷灰石轻稀土元素富集。钠长石锂辉石伟晶岩中的磷灰石具有较高氧逸度特征,可能经历了熔-流体相互作用或富挥发分熔体的不混溶。

宁芜、庐枞火山岩地区几种表生磷酸盐矿物特征及形成机理

宁芜、庐枞火山岩地区发育有“玢岩”式各种类型的铁矿床。在其氧化带中发现有蓝铁矿、绿松石和银星石等磷酸盐矿物。研究认为它们是磷灰石风化作用形成的表生矿物。

锶锌共掺杂磷酸八钙微球制备及其骨修复性能

本文研究了锶、锌共掺杂磷酸八钙多孔微球(Sr/Zn-OCP)的制备及其体内成骨生物学效应。实验运用湿化学合成工艺制备了粒径为105μm、280μm和500μm三种单分散微球颗粒材料,然后再考察微球材料对大白兔股骨缺血性坏死骨缺损的再生修复效应以及微球颗粒度对缺损修复效率的影响规律,运用理化表征与组织学分析考察了微球的微结构和骨组织修复特性。结果显示,利用低浓度聚丙烯酸可以诱导多层化尺度均一的Sr/Zn-OCP多孔微球颗粒形成,并且通过改变反应溶液的搅拌速率可以改变微球的尺度大小;同时,三种粒度微球堆积体均可见骨缺损内新骨再生,但是粒度最大的500μm微球修复骨缺损效率最高,在微球植入术后10、16周时新骨再生率达到37%和62%。以上研究结果表明多孔性Sr/Zn-OCP微球具有优良的生物活性效应,在解决病理性骨缺损再生修复方面具有良好应用价值。