三斜水钠锰矿层间阳离子交换作用的拉曼谱学

水钠锰矿为自然界中常见的锰氧化物矿物,其离子交换作用及结构转变理解尚不深刻,矿物表征手段较为局限.为探究水钠锰矿的离子交换特性以及结构转变在拉曼光谱上的反映,利用MnSO4和NaOH合成了三斜晶系的Na型水钠锰矿,进行了NH^(4+)、K^+、Mg^(2+)、Ca^(2+)、Ba^(2+)、Co^(2+)、Zn^(2+)的离子交换实验,使用ICP-OES、XRD、拉曼光谱等手段对离子交换水钠锰矿进行表征.拉曼光谱分析表明,570~585cm-1与640~655cm-1两个锰氧八面体伸缩振动模式的相对强度及570~585cm-1附近拉曼峰峰位指示水钠锰矿的结构对称型;570~585cm-1拉曼峰强度大、振动频率高指示三斜对称型.280cm-1与500cm-1附近的拉曼峰是层间离子种类的识别标志.水钠锰矿层间若为Na^+、K^+、Mg^(2+)、Ca^(2+)、Ba^(2+)等碱金属、碱土金属离子,则在280cm-1附近存在1个峰值,500cm-1存在2个分立的峰值;其他种类的层间离子仅500cm-1处有1个孤峰,指示层间离子排列无序.

浅海Mg^(2+)和SO_4^(2-)对微生物诱导形成锰碳酸盐的影响

为了模拟浅海环境下锰氧化物微生物还原作用诱导碳酸盐沉淀的过程,选取最常见的锰氧化物-水钠锰矿(K_(0.33)Mn_7O_(14)·7H_2O)为研究对象,在不同种类与浓度盐离子(Mg^(2+)、SO_4^(2-))存在条件下开展异化锰还原菌Dietzia cercidiphylli 45-1b好氧还原水钠锰矿的实验研究.通过测试体系蛋白、Mn^(2+)等离子浓度变化,利用X射线衍射(XRD)和X射线吸收谱(XAS)表征反应前后矿物结构变化,来探讨不同初始Mg^(2+)和SO_4^(2-)浓度对于菌株45-1b还原水钠锰矿及诱导碳酸盐矿物沉淀的影响.结果显示体系pH值在4天内从7.0迅速上升至9.3,Mn^(2+)浓度在2天内迅速上升至166μmol/L,随后迅速下降至8μmol/L(第4天),其好氧还原产物为菱锰矿(MnCO3),且其产生量随Mg^(2+)浓度的升高而降低,随SO_4^(2-)浓度的升高而升高.上述实验结果表明好氧环境下菌株45-1b能够利用乙酸为电子供体,水钠锰矿为电子受体还原水钠锰矿释放Mn^(2+),最终转化有机碳为无机碳酸盐矿物菱锰矿.Mg^(2+)通过影响微生物生长和菱锰矿成核对水钠锰矿的还原及菱锰矿沉淀产生抑制作用,而SO_4^(2-)可以缓解Mg^(2+)的抑制作用并促进水钠锰矿的还原及菱锰矿沉淀.