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。

复合生物炭-坡缕石对Cd污染土壤的钝化修复

为实现重金属污染土壤的高效、环保修复,采用慢氧限制热解法制备生物炭-坡缕石复合材料(BC/PAL)。考察BC/PAL对土壤理化性质、Cd的浸出毒性和在土壤中的赋存形态、玉米生长状况及Cd的富集转运影响,从而评价该材料对土壤中Cd的潜在生态风险改善及稳定效果。结果表明,添加BC/PAL后土壤pH显著增加,当投加量为8%时,pH较对照组(CK)升高1.14。当BC/PAL投加量为6%和8%时,土壤中Cd的毒性特征浸出程序(TCLP)浸出毒性较CK下降60%以上。添加BC/PAL后,Cd在土壤中的赋存状态从活泼趋于稳定。BC/PAL可减轻Cd对玉米的胁迫,促进玉米生长,当投加量为6%时,玉米鲜重增加221.43%。BC/PAL大大降低了土壤中Cd的潜在生态风险及生物有效性,是一种高效、环保的土壤修复材料。

腐植酸钠改性坡缕石对甲基紫吸附性能的研究

坡缕石(又名凹凸棒石,简写PAL)是一种天然的2:1型的层链状含水富镁、铝硅酸盐黏土矿物,由于其独特的一维棒状晶体形貌和纳米孔道结构,已广泛应用在吸附领域。在水热条件下,将PAL添加到腐植酸钠溶液中,制备了PAL吸附剂。采用电子扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)等表征手段系统研究了水热改性对PAL吸附剂微观结构和理化性能的影响,并评价了PAL吸附剂对甲基紫的吸附性能。考察了改性剂浓度、溶液pH、振荡时间对甲基紫吸附量的影响。结果表明,PAL材料可以完全去除100 mg/L染料溶液中的甲基紫,去除率达到98%以上,相比原天然PAL,去除率提高了51%。

赤铁矿与巯基坡缕石复配对砷镉复合污染土壤修复效应研究

为探讨巯基坡缕石(MPAL)和赤铁矿(Fe2O3)对土壤重金属污染钝化阻控效应,以江西某农田Cd-As复合污染水稻土为供试土壤,采用盆栽试验研究了巯基坡缕石、赤铁矿单一以及复配处理下土壤pH值、Cd-As有效态与形态分布及水稻生物量和Cd、As、Fe含量。结果表明:施加不同材料后水稻籽粒生物量较对照显著增加了2.37~2.45倍,土壤中DTPA-Cd含量显著降低16.94%~22.57%(P<0.05)。土壤连续浸提形态分析显示,MPAL和Fe2O3复配处理提高了土壤中无定形态铁氧化物结合态Cd、As含量。MPAL和Fe_(2)O_(3)复配处理下水稻根系Cd和As含量降幅分别达7.14%、25.13%,不同处理下稻米Cd含量降幅为40.00%~60.00%,但籽粒As含量处理间差异不显著。研究表明,巯基坡缕石和赤铁矿复配材料可以有效降低土壤中Cd和As含量,减少水稻对Cd和As的吸收,具备Cd-As复合污染农田修复和安全利用的潜在应用价值。

坡缕石-In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)复合材料光催化降解甲基橙

以In_(2)O_(3)、硫代乙酰胺、坡缕石(PGS)为原料,采用水热法制备了PGS负载In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)的复合材料(PGS-In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)),通过XRD、SEM、TEM、BET、紫外-可见漫反射光谱对PGS-In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)进行了表征,测试了其电化学交流阻抗谱(EIS),考察了不同酸化PGS质量分数(以酸化PGS和In_(2)O_(3)总质量计,下同)的PGS-In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)光催化降解甲基橙(MO)的性能、抗离子干扰和循环使用性能。结果表明,PGS-In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)的In_(2)O_(3)颗粒表面附着木耳状In_(2)S_(3)纳米片及针状PGS,其在200~580 nm区域有较强的光吸收。PGS质量分数为50%的50%PGS-In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)具有最佳的光催化降解MO活性,在可见光下照射30 min,20 mg50%PGS-In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)对30 m L质量浓度为20 mg/L的MO水溶液的光催化降解率为98.8%。超氧基自由基(·O_(2)^(-))、空穴(h^(+))是50%PGS-In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)光催化降解MO的主要活性物种,除H_(2)PO_(4)^(-)外,溶液中Cl^(-)、Na^(+)等常见离子对其光催化降解MO没有影响;50%PGS-In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)对孔雀石绿、罗丹明B、结晶紫、亚甲基蓝等染料均表现出较好的物理吸附和光催化降解效果。PGS与In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)间的内置电场降低了In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)光生载流子的复合率。

基于坡缕石制备的稳定超双疏涂层

水、油接触角大于150°的超双疏表面,因其在防污、防粘、防腐、自清洁和管道运输等方面具有巨大的应用潜力而备受关注。但因为超双疏表面结构的脆弱性,目前制备出的超双疏涂层仍具有稳定性不足和价格高昂的问题。使用溶胶-凝胶法在坡缕石(palygorskite,pal)表面原位生长二氧化硅(SiO_(2))并进行氟化改性,制备高含氟量的pal@SiO_(2)-F填料,利用分层喷涂的方法将pal@SiO_(2)-F填料与聚二甲基硅氧烷(PDMS)结合,制备出具有超双疏性的PDMS/pal@SiO_(2)-F涂层。pal@SiO_(2)-F填料中氟元素含量达到了33.14%,涂层的水、白矿油接触角分别达到160°和158.2°。电镜观察发现,复合涂层表面的微米尺度pal颗粒与表面生长的SiO_(2)纳米突起堆积,共同构成双重粗糙结构。PDMS作为粘结剂,为涂层与基底提供稳定的结合力,pal颗粒为表面的纳米结构提供支撑,使涂层捕获的气膜能够稳定存在,涂层在经历白矿油浸泡和腐蚀测试后,仍表现出优异的拒液性,同时在自清洁测试中展现出优异的自清洁性和抗污性。PDMS/pal@SiO_(2)-F超双疏涂层凭借其独特的制备方法和性能及相对低廉的制造成本展示出广泛应用的潜力。

巯基坡缕石对镉砷复合污染土壤钝化修复及微生物群落的影响

为探究巯基坡缕石对镉(Cd)–砷(As)复合污染土壤的修复效果及其对土壤生态功能的影响,以Cd-As复合污染水稻土为研究对象,探究了1%、2%巯基坡缕石添加对土壤理化性质、Cd和As有效态的影响,并采用高通量测序技术分析了不同处理对土壤微生物群落结构的影响。结果表明:巯基坡缕石添加显著降低了土壤pH,其中2%处理下pH降低更明显。与对照相比,1%和2%巯基坡缕石处理下,土壤有机质含量分别增加了30.2%、60.9%,Cd的有效态含量与毒性特性浸出量分别降低了97.7%~98.3%、77.1%~92.7%,而As的有效性未发生显著变化。巯基坡缕石添加对土壤微生物多样性及丰度无显著影响,但属水平下Pseudanabaena_NgrPSln22和Pseudomonas的相对丰度显著降低了85.4%~98.1%、75.3%~78.9%。巯基坡缕石处理下土壤微生物群落结构显著改变,其中pH和Cd的有效性是显著影响因素。总之,巯基坡缕石不仅能显著降低Cd有效性,提高土壤有机质含量,还会影响细菌群落结构,增加土壤抗病菌丰度和减少固氮菌丰度。

坡缕石改性沥青低温流变性能研究

采用低温延度、当量脆点和低温弯曲流变试验系统研究了不同细度、掺量坡缕石对SBS改性沥青低温流变性能的影响规律。试验结果表明,随着坡缕石掺量的增加,改性沥青5℃延度呈现减小趋势,沥青胶浆蠕变模量S值逐渐减小,蠕变速率m值逐渐增大;随着坡缕石细度增大,改性沥青当量脆点逐渐降低,掺量为5%时600目坡缕石改性沥青当量脆点达到最低值-10.27℃;掺量为20%时,600目坡缕石改性沥青胶浆蠕变模量S为238MPa,蠕变速率m为0.50。表明坡缕石细度越大,改性沥青低温延度的减小幅度越小,低温抗裂性能越强,沥青胶浆低温流变性能越优良,但坡缕石掺量不宜过大,容易造成低温延度的降低。

坡缕石改性沥青多指标掺量优化试验研究

坡缕石是一种价格低廉的高聚物复合改性材料,具有改善沥青稳定性与抗老化性能的潜力。为探究坡缕石对沥青物理性能与抗老性能的影响,确定坡缕石在沥青中的最佳掺量,文中制备了不同坡缕石掺量的改性沥青,测试了沥青老化前后的针入度、软化点与延度的变化,以层次分析-模糊数学法建立坡缕石改性沥青掺量优选模型,将沥青实测指标代入模型,计算得出各坡缕石掺量下改性沥青的优越度,结果表明,坡缕石在沥青中的最佳掺量为5%。

坡缕石改性沥青混合料施工稳定性研究

采用沥青离析试验、添加物含量对比试验、马歇尔强度试验以及冻融劈裂试验,系统研究了坡缕石粉对SBS改性沥青的相容稳定性和沥青混合料的路用性能稳定性的影响规律。试验结果表明,坡缕石表面改性能够减少与沥青的离析程度,提升坡缕石粉与沥青的相容性;采用湿法拌合,坡缕石改性沥青混合料的马歇尔强度及冻融劈裂强度比均为最优;采用干法拌合,增加拌合时间,也能够达到湿法拌合的效果。基于此,对于无机微粉类改性沥青应先进行表面改性,采用湿法拌合施工;也可增加拌合时间,采用干法进行拌合施工。

磁性坡缕石复合材料的制备及性能

以提纯和超细制备的纳米坡缕石矿浆与纳米Fe3O4磁性流体复合,经加热和活化处理后,制备了外包磁性微粒的磁性坡缕石纳米复合材料。当每100g坡缕石中加入24g纳米磁性微粒时,磁场对磁性坡缕石纳米复合材料的截留量为90.2%,其磁化率为4.3×10–2。利用化学分析、X射线衍射、红外光谱、透射电镜及磁性能测试等分析手段对磁性坡缕石复合材料进行了表征及磁性能测试,结果表明:所制备的坡缕石磁性复合材料具有高分子靶向药物载体材料的功能,有望成为新型靶向药物载体材料。

坡缕石钝化菜地土壤镉效果研究

本研究通过盆栽试验,研究了坡缕石对土壤pH值、镉(Cd)生物有效性和油菜产量的影响。结果表明,土壤中施用坡缕石能显著降低油菜对有效镉的吸收率。加入坡缕石钝化剂后的土壤,植物体内镉含量降幅最大程度达到69.48%,最低降幅亦达到了14.59%。油菜的生物量增加,地下部最大增幅为36.17%,地上部最大增幅为14.02%,土壤中有效镉的含量的降幅最大达20.80%,最小降幅也达到2.22%。随着坡缕石浓度的提高,土壤pH值略微上升,升幅在0.84%~1.20%之间。钝化剂使土壤中有效镉含量显著降低,含量为20 g/kg土壤时效果最为显著。

微波法合成有机坡缕石研究

坡缕石由于比表面积大,易团聚,并且表面富含极性羟基,故它与非极性有机高聚物的亲和性很差,对其进行有机化改性有着重要的意义。本研究通过微波法合成了有机坡缕石,与常规法比较,微波法能够加快离子的交换速率,并且具有反应时间短、操作工艺简单等特点。

青海省湟中县白云质坡缕石粘土酸活化条件及其方法研究

对产于青海省湟中县白云质坡缕石粘土的物化性能进行了测试研究，据此着重对用其生产活性白土的活化条件及工艺进行了研究。结果表明，该粘土在适当活化工艺条件下能生产出优质活性白土，可用于西北各大炼油厂的石油精炼净化处理。

贵州大方坡缕石矿矿物岩石学特征

利用矿物成分特征、化学成分特征、矿石类型、热学性质特征及坡缕石矿成因等分析方法,对贵州大方县坡缕石进行研究,将坡缕石分为3种类型:Ⅰ型为薄至中厚板片状纤维坡缕石,Ⅱ型为薄-中厚层浸染状坡缕石,Ⅲ型为角砾状粘土状坡缕石。前两种类型坡缕石的SiO2,Al2O3质量分数(平均为54.74%,12.15%)低于苏皖地区龙王山-嘉山等地凹凸棒石;据纤维状坡缕石、浸染状坡缕石的晶体化学特征等分析认为属热液成因类型。纤维状坡缕石热学特征表明主要含吸附水、配位结晶水和沸石水,红外光谱中各频率段吸收峰形态及特征,证明了其所含水类型及结晶程度,并表现出热液型坡缕石谱线特征。

贫镁和富镁坡缕石的热变化规律研究

贫镁和富镁坡缕石受热时表现出不同的热变化规律。物相分析表明,将提纯样品加热到设定温度并保温2h后,贫镁坡缕石经历了失水和玻璃相阶段：300℃以下晶体结构基本没变,350℃开始发生＂折叠作用＂,400℃以上晶体结构被完全破坏,生成玻璃相;富镁坡缕石经历了失水、玻璃相和新晶相（顽火辉石）阶段：300℃以下晶体结构基本没变,350~500℃发生＂折叠作用＂,600~950℃生成玻璃相,950℃以上生成顽火辉石雏晶。富镁坡缕石保持热稳定性的温度低于600℃,贫镁坡缕石的低于400℃。

坡缕石的红外光谱研究

在仔细分析坡缕石结构特点的基础上，对坡缕石结构的组成离子进行了详细划分。利用晶体化学和分子轨道理论，深入研究了热液型和沉积型坡缕石的红外光谱谱图特点， 对坡缕石结构中的水以及 Ｓｉ— Ｏ 区红外吸收带进行了归属研究。其中， 约 ３６９４ ｃｍ － １ 、３６１１ｃｍ － １ 吸收带分别归属为 ν Ｍ ｇ— Ｏ Ｈ 、ν Ａｌ— Ｏ Ｈ ， 约 ３５４０ ｃｍ － １ 吸收带归属为 ν Ｏ Ｈ ２ ， 约 ３３９４ ｃｍ － １ 、３２９４ｃｍ － １ 吸收带归属为ν Ｈ２ Ｏ ， 约 １６５５ ｃｍ － １、１４００ ｃｍ － １ 吸收带归属为δ Ｏ Ｈ ２ 、δ Ｈ ２ Ｏ ； Ｓｉ— Ｏ 振动区，连接坡缕石倒转结构单元间的直线型 Ｓｉ— Ｏ桥倒— Ｓｉ的红外振动吸收频率最高， 与活性氧结合的 Ｓｉ— Ｏ活红外振动吸收频率居次， 其中 Ｓｉ— Ｏ活边 高于 Ｓｉ— Ｏ活内， 而连接辉石式单链的 Ｓｉ— Ｏ桥非— Ｓｉ较低， 且 Ｓｉ— Ｏ桥非间— Ｓｉ比 Ｓｉ— Ｏ桥非内 — Ｓｉ低。

坡缕石对水中亚甲基蓝的吸附动力学

研究了坡缕石对水中亚甲基蓝的吸附动力学,在初始浓度为120～210mg／L,转速为100-200 r／min,温度为298-328 K时,坡缕石对亚甲基蓝的吸附动力学数据均符合准二级速率方程。结果表明:坡缕石对亚甲基蓝的吸附仅在外表面吸附,吸附表观活化能为13．92 kJ/mol,说明此吸附并不是由单一的化学吸附为速率控制步骤,是由化学吸附和液膜扩散共同控制的吸附过程。

坡缕石/聚合物纳米复合材料的研究进展

坡缕石是一种层链状硅酸盐矿物,具有独特的纳米棒晶结构,是一种很有潜力的一维纳米增强材料。综述了坡缕石/聚合物纳米复合材料的研究进展,所涉及的聚合物包括丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂(BMI)和聚酰胺等,制备方法包括机械共混法、乳液共混共凝法、溶液共混法、熔融复合法和原位聚合法。研究表明,坡缕石纳米棒晶的分散在制备纳米复合材料的过程中非常重要,而超声波分散是目前最经济有效的方法。还简要论述了对甘肃某地坡缕石提纯并应用于丁腈橡胶制备纳米复合材料的研究。最后展望了坡缕石/聚合物纳米复合材料的应用前景,并对以后需要深入研究的方向进行了分析。

甘肃灵台黄土-红粘土序列中坡缕石的分布及其古气候意义

坡缕石是典型的干旱、强蒸发环境的指示矿物,黄土-红粘土序列中坡缕石的分布对古气候和古环境重建具有重要的指示意义。本文对灵台任家坡剖面中黄土、古土壤和红粘土代表性样品进行了场发射扫描电镜和高分辨透射电镜观察,结果发现,在3.6Ma以前沉积的红粘土中存有大量的自生坡缕石,而在3.2Ma以来沉积的红粘土及其上覆黄土古土壤序列没有坡缕石。剖面样品扫描电镜原位观察形貌特征和微观结构显示,坡缕石属于成壤作用自生矿物,系由伊蒙矿物在富镁孔隙液作用下转化形成。灵台剖面中坡缕石消失的层位与红粘土磁化率升高和粉尘通量及沉积速率增加的层位相一致。坡缕石在剖面中的分布指示3.6～3.2Ma前后是东亚季风的重要转型期,东亚古气候格局发生改变,由连续干暖的夏季风占主导向干冷冬季风和暖湿夏季风高频强波动交替环境演化。