不同层电荷数钙蒙脱石对黄曲霉毒素B_(1)的吸附性能与机理研究

以内蒙古、新疆及辽宁三地的钙基膨润土为研究对象,探究不同层电荷数钙蒙脱石对黄曲霉毒素B1(AFB_(1))的吸附性能与机理。采用X射线衍射仪、红外光谱仪、高效液相色谱仪等测试手段,研究不同产地膨润土的矿物学属性、理化性能及钙蒙脱石吸附AFB_(1)的动力学和等温吸附作用。结果表明,钙蒙脱石含量高、比表面积大、层电荷数高的内蒙古膨润土(N-Mt)吸附性能较好,当初始浓度为1.5 mg/L、吸附剂用量为5 mg时,N-Mt对AFB_(1)的饱和吸附量为1.153 mg/g,吸附过程受pH值影响较小。钙蒙脱石对AFB_(1)的吸附行为同时符合准一级动力学模型和准二级动力学模型,表明吸附过程可能同时涉及物理吸附和化学吸附。钙蒙脱石与AFB_(1)之间的吸附作用同时发生在层间域和层面上,该作用主要源于电子供体-受体结合作用和钙蒙脱石与AFB_(1)分子之间的离子-偶极相互作用。钙蒙脱石对AFB_(1)的等温吸附符合Langmuir模型,属单分子层吸附。

掺加提钛渣对二灰材料强度的影响机理研究

为了查明掺加提钛渣对二灰稳定材料强度的影响机理,在保持生石灰含量不变的条件下制备了粉煤灰与提钛渣不同配比的硬化体样品,研究了养护时间以及粉煤灰与提钛渣配比对硬化体样品强度的影响。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)等表征方法,对硬化体样品的水化产物、微观形貌进行了分析,以揭示提钛渣对二灰硬化体强度的影响机理,结果表明:掺加提钛渣后,硬化体样品早期强度明显提高,XRD图谱中出现了水铝钙石、方解石衍射峰,其中粉煤灰与提钛渣配比为22.5∶67.5的硬化体样品养护3 d的强度比基准样品提高了23.8倍,在配比为67.5∶22.5的7 d龄期硬化体样品中出现了氢氧化钙弱衍射峰,而在配比为90∶0的样品中,养护早期仅出现了氢氧化钙强衍射峰,养护龄期为90 d时出现了方解石弱衍射峰。硬化体样品强度增强的原因与方解石、C-S-H和水铝钙石的产生密切相关,C-S-H将样品胶结成了一个整体,方解石在促进C-S-H晶体生长的同时,可构成硬化体骨架,而水铝钙石可以优化样品孔结构,三者共同促进了样品强度的增长。

石棉尾渣和粉煤灰制备堇青石多孔陶瓷及其理化性能

低成本制备堇青石多孔陶瓷一直是专家学者们研究的热点,本文以石棉尾渣、粉煤灰、高岭土为原料,在不添加发泡剂的情况下,采用直接烧结法成功制备了堇青石多孔陶瓷,系统研究了堇青石多孔陶瓷的物相演化、显微结构及理化性能。结果表明:烧结温度的升高和配方中高岭土含量的增加有助于样品中堇青石的合成,高岭土的添加可以有效降低样品发泡的温度和提高样品的孔隙率;当烧结温度为1240℃,焙烧后的石棉尾渣、焙烧后的粉煤灰和高岭土质量比为5∶5∶3时,制备的堇青石多孔陶瓷的体积密度仅为0.6 g/cm 3,孔隙率高达76.94%;当烧结温度为1220℃,焙烧后的石棉尾渣、焙烧后的粉煤灰和高岭土质量比为5∶5∶5时,制备的堇青石多孔陶瓷吸水率达到最大值34.57%;此外,制备的堇青石多孔陶瓷还表现出良好的耐碱性能。

石棉尾矿制备原顽火辉石基微晶陶瓷的物相组成演变及性能研究

以石棉尾矿、石英砂尾矿为主要原料,采用一次烧结法制备原顽火辉石基微晶陶瓷。采用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜等测试手段,探究不同m(SiO_(2))/m(MgO)质量比、烧结温度对微晶陶瓷晶相组成、微观结构及理化性能的影响。结果表明:随着m(SiO_(2))/m(MgO)质量比、烧结温度的增加,微晶陶瓷中SiO_(2)与镁橄榄石反应生成的顽火辉石含量增加;经1 240~1 280℃烧结后,顽火辉石转变为其高温稳定形态的原顽火辉石,未参与反应的石英相会逐渐转变为方石英相;在m(SiO_(2))/m(MgO)质量比为1.43~3.56、烧结温度为1 280℃时,吸水率、体积密度、线收缩率和抗折强度分别为0.67%~0.15%、2.74~2.16 g·cm^(-3)、10.29%~1.37%、107.51~40.35 MPa,酸碱失量分别小于1.36%和0.13%,各性能指标优于《陶瓷砖》(GB/T 4100—2015)中Ib类低吸水率炻质砖的标准。

工业蛭石吸附甲苯的性能及机理研究

基于工业蛭石具有阳离子交换容量高、内比表面积大、吸附性强等特性,考察了新疆尉犁和河北灵寿蛭石矿山不同阳离子交换容量的工业蛭石对甲苯的吸附量及变化规律。结果表明,工业蛭石对甲苯的吸附能力与阳离子交换容量成正相关,阳离子交换容量为120 mmol/100g的样品对甲苯吸附量达到76.93 mg/g。本研究为工业蛭石用作甲苯吸附材料提供了试验依据和理论支撑。

烧结温度对石棉矿山废石制备微晶玻璃析晶性能的影响

以大洪沟石棉矿山废石为原料,采用直接烧结法制备了以镁橄榄石为主晶相、顽火辉石为副晶相的微晶玻璃。采用多种现代分析测试手段,研究了烧结温度(1150~1325℃)对微晶玻璃析晶的晶相、显微结构及性能的影响。结果表明:随着烧结温度的升高,晶相种类不会受到影响,但含量会发生变化,顽火辉石的含量逐渐增加,镁橄榄石晶相的含量略微减少;微晶玻璃中的晶粒长大,晶粒间形成相互交织咬合的结构。所制备的微晶玻璃理化性能较优,在烧结温度为1300℃时,其线收缩率、体积密度和抗折强度达到最大,分别为11.2%、2.78 g/cm^(3)和95 MPa,吸水率最小,为0.03%。

化学剥离膨胀石墨制备石墨烯及属性研究

以膨胀石墨为原料,采用化学一步法剥离膨胀石墨制备石墨烯,对产物的产率、电导率、缺陷等进行表征分析。结果表明,在膨胀石墨与浓硫酸质量体积比为0.5∶40(g/mL),膨胀石墨与过硫酸钾质量比为0.5∶8,反应时间为5.0 h的优化条件下,获得的石墨烯中寡层石墨烯约占90%,片径小于12μm的石墨烯约占88%;片径大于12μm的石墨烯约占12%;制备的石墨烯电导率为1.85×10^(4) S/m,灰分为1.01%。该方法制备的石墨烯氧化程度极低,可有效保留石墨完善的晶体结构。

石棉尾矿加碱焙烧去非金属氧化物作用研究

以石棉尾矿为原料,将其与氢氧化钠经混合焙烧、水浸得到焙烧水浸产物。考察主要工艺条件NaOH与SiO2摩尔比、焙烧反应温度和焙烧反应时间等对焙烧产物及焙烧水浸产物的影响,结合物相、结构变化等探讨去非金属氧化物作用过程和作用机制。结果表明,加碱焙烧的优化工艺条件为:n(NaOH)∶n(SiO_(2))摩尔比为4.0,反应温度为600℃,反应时间为2 h,此条件下加碱焙烧去非金属氧化物作用明显,水浸渣中主晶相均为氧化镁。当焙烧温度大于255℃时,随焙烧温度的升高,镁氧八面体片发生脱水,硅氧四面体结构破坏,形成可溶的硅酸镁钠;当焙烧温度为830℃时,硅酸镁钠由可溶物质转变为难溶物质。

“两山论”指导下非金属矿特色的地-矿-环学科人才培养实践

本文以“两山论”生态价值观为指引,结合西南科技大学具非金属矿特色的地(质)-矿(业)-环(境)学科专业人才培养的实践,探讨“绿水青山就是金山银山”的辩证关系与时代要求。对于构建节约矿产资源、保护生态环境与实现人类可持续发展的专业人才培养体系,以及进一步培养非金属矿特色的地-矿-环学科专业人才具有重要的指导意义。

三维石墨烯材料的制备及在水处理中的应用研究进展

随着经济的快速发展,越来越多的污染物质进入水体,污染环境,危害人体健康,污染废水亟待净化处理。在众多污水处理方法中,吸附法因经济、高效而被广泛使用。相较于传统吸附剂,石墨烯材料作为一种新型碳材料,具有比表面积大、化学稳定性好、含氧官能团丰富、可修饰性强等优点,对水体中的污染物具有较强的吸附能力。但二维石墨烯材料因片薄、粒径细小,在吸附污染物后较难实现固液分离,从而产生二次污染。将二维石墨烯组装成三维多孔网状聚集体,不仅能有效阻止石墨烯结构层的堆积,促进污染物的扩散吸附,还有利于吸附污染物后的固液分离。因此,在水污染处理领域,三维石墨烯吸附材料逐渐成为研究的焦点。三维石墨烯材料是以(氧化)石墨烯为主体交联形成的多孔网状宏观体新材料,继承了本征石墨烯良好的理化性能。其多孔网状纳米结构赋予自身较高的孔隙率和较快的溶质传输速度等特性,使其在水污染处理中具有良好应用前景。利用不同的化学物质,采取不同的制备方法对石墨烯材料进行接枝改性、掺杂复合等,可促进石墨烯三维宏观结构和微观孔隙结构的形成。综合国内外研究成果发现,三维石墨烯主要通过静电相互作用、π-π堆叠作用、疏水作用、氢键作用和络合作用等与污染物质结合,实现污染物的去除。对于阳离子污染物质,增加三维石墨烯材料表面的活性基团及吸附位点,可有效提高其对阳离子物质的吸附容量,优化其耐酸碱性,并提高吸附质的脱附率。而疏水亲油的三维石墨烯材料是去除油类污染物质的理想吸附材料,提高其孔隙率、比表面积和机械强度可大幅提高吸附材料的吸附性能,增强其弹性强度及热稳定性可显著提高其循坏再生性能。基于水环境污染治理的迫切需求以及三维石墨烯材料优异的吸附性能,本文从水污染治理角度出发,系统总结了水热自组装法、溶剂热自组装法、化学气相沉积法、有机高分子模板法和冰模板法等制备三维石墨烯材料的机理,综述了三维石墨烯材料在含染料、油污等有机污染物以及重金属离子废水中的吸附应用,并对其研究前景和发展趋势进行了展望。

超声离心法钠化提纯膨润土

以四川三台、广西田东、新疆夏子街3个产地的膨润土为原料进行钠化提纯实验,对比重力沉降与超声离心两种不同钠化提纯工艺效果;探索离心转速、离心时间、钠化剂用量对钠化提纯效果的影响,通过物化性能的测试,比较提纯前后阳离子交换容量(CEC)、膨胀容、胶质价、吸蓝量。采用X-射线荧光、X-射线衍射仪分析原矿及提纯样品的化学成分和物相组成。结果表明,超声离心可以提高提纯效果,并且提纯后物化性能有大幅提升。

氧化石墨阳离子交换容量测定方法与原理比较

采用甲醛缩合法和蒸馏法对氧化石墨(GO)进行阳离子交换容量(CEC)测定,通过分析测定结果与中间产物的结构变化,确定适合GO的CEC测定方法。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外变换光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)对阳离子交换过程中各阶段产物的结构、官能团含量和元素种类的变化进行分析。结果表明,甲醛缩合法的CEC最大平均值为459.82 mmol/100g,蒸馏法的CEC最大平均值为125.01 mmol/100g;甲醛缩合法没有引起GO结构和羟基(-OH)含量的显著变化,而蒸馏法的GO被还原,其-OH含量从29.3%降至5.02%。甲醛缩合法测定的GO中间产物的结构比蒸馏法完整,有序度高,因此甲醛缩合法比蒸馏法更适合用于测定GO的CEC值,为GO的CEC测试方法标准的制定提供参考。

青海茫崖石棉矿区变质超基性岩的蚀变演化序列:岩石化学及矿物学证据

青海茫崖石棉矿区超基性岩体是由原岩以纯橄岩、辉橄岩和橄辉岩为主体组成的富镁质超基性岩体,经历自变质和后期多期热液的叠加变质蚀变作用,经蛇纹石化后形成蚀变完全的蛇纹岩岩体,其中部分蛇纹岩又进一步发生滑石化及碳酸盐化蚀变为滑石菱镁片岩、菱镁滑石片岩、滑石片岩和菱镁岩等。本文在野外地质调查基础上,在室内通过镜下岩矿综合鉴定、全岩化学成分分析以及电子探针成分分析等手段进行了岩石化学特征、矿物学特征及其蚀变演化过程研究。结果表明,该变质超基性岩体蛇纹岩主要特征组合矿物为蛇纹石(利蛇纹石、叶蛇纹石、纤蛇纹石)、磁铁矿、菱镁矿、滑石、水镁石、铬铁矿,变余矿物有斜方辉石、单斜辉石和铬铁矿,滑石菱镁片岩类主要组成矿物为菱镁矿、滑石、蛇纹石及磁铁矿,局部可见石英脉。该地区变质超基性岩体较完整地记录了橄榄岩水化、滑石化及碳酸盐化作用过程的各个阶段,超基性岩蚀变演化过程主要有两个作用阶段:(Ⅰ)橄榄石、辉石类矿物的蛇纹石化作用及蛇纹石绿泥石化作用;(Ⅱ)富Ca、CO_(2)流体交代蛇纹石、滑石及水镁石的碳酸盐化作用。蛇纹石化等变质蚀变作用促进了Si、Mg及Fe元素化学活动性,使元素发生富集与迁移,对于次生矿物的形成与演化起到了一定的催化作用。多期不同组成流体热液的交代作用过程,清晰地展示了利蛇纹石、纤蛇纹石和叶蛇纹石的演化序列,以及滑石、水镁石、铬铁矿和磁铁矿的形成过程及标形特征。

钛石膏-H_(2)SO_(4)-H_(2)O体系中石膏-硬石膏的相变规律

本文研究了在常压下钛石膏-H_(2)SO_(4)-H_(2)O体系中石膏相向硬石膏相的转化,探索了反应时间、硫酸浓度和温度对石膏-硬石膏转化的影响。结果表明:提高反应温度、增大硫酸浓度和增加反应时间都有利于石膏向硬石膏转化;当石膏转化为硬石膏后,延长反应时间硬石膏不再发生转变;在温度为70℃和80℃时,体系中石膏与硬石膏共存,二者的微观形貌差异明显,石膏呈片状,硬石膏呈长方板状;当温度升温至90℃以上时,石膏完全转变为硬石膏,其微观形貌为长方板状;常压下,在50~100℃内,在钛石膏-H_(2)SO_(4)-H_(2)O体系中发生的石膏-硬石膏的相变是石膏直接脱水形成硬石膏,没有中间产物形成。

膨润土的矿物学特征与可控改造技术研究

从膨润土属性出发,在系统阐述蒙脱石成分、结构和理化性能特点的基础上,深入讨论了蒙脱石的深度加工技术和应用。研究表明,蒙脱石具有优异的可控改造性,通过钠化改性提高膨胀性后可使蒙脱石剥离分散制备凝胶,通过阳离子交换性可进行插层改性制备有机插层和柱撑蒙脱石,进一步可向蒙脱石层间域中引入有机单体和金属氧化物前躯体,通过原位聚合和水解、脱羟、成核结晶等制备蒙脱石/聚合物纳米材料和氧化物/蒙脱石纳米复合材料等,利用蒙脱石比表面积大、化学反应活性强的特性可在低温常压下合成沸石和方钠石等。通过可控改造和深度加工可制备系列功能性蒙脱石新材料,并在战略新型产业领域中具有广泛的应用。

焙烧与生石灰改性对磷石膏中可溶磷含量的影响

磷石膏因含有可溶磷,限制了其在建材领域的应用。以生石灰作为改性剂,研究了不同生石灰/磷石膏质量比及不同焙烧温度下磷石膏中可溶磷含量的变化。采用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、酸碱度仪和激光粒度分析仪等仪器对焙烧前后磷石膏的物相组成、微观形貌、酸碱度和粒度分布等进行分析对比。结果表明:当焙烧温度为100~200℃时,磷石膏中的石膏全部转变为烧石膏,磷石膏晶体表面发生破损,导致可溶磷含量随着焙烧温度的升高而逐渐增加;由于生石灰能促进可溶磷转化为难溶物质,在加入改性剂生石灰焙烧后,磷石膏中可溶磷得到有效降低,且随生石灰用量的增加,可溶磷含量不断降低;通过对磷石膏改性焙烧,可获得可溶磷含量极低的磷石膏。这将为磷石膏的资源化利用提供新的指导。

工业蛭石的矿物学属性及在“双碳”战略中的作用

基于工业蛭石的化学成分、矿物组成及热学与阳离子交换性等矿物学属性,重点讨论了灼烧膨胀法、插层膨胀法和插层-微波膨胀法对国内不同产地膨胀蛭石膨胀率的影响。结果表明,工业蛭石的矿物组成以金(黑)云母-蛭石间层矿物为主,含少量蛭石或金云母;工业蛭石由于结构中含有蛭石晶层而具有良好的加热或插层膨胀性与阳离子交换性;相对于灼烧加热膨胀法,采用微波膨胀法、插层膨胀法和插层—微波膨胀法可制备结构层不被破坏的高强度柔韧性膨胀蛭石。采用复合插层—微波膨胀法制备的高膨胀率膨胀蛭石为长条蠕虫状多孔轻质材料,膨胀倍数高达36倍,堆积密度仅为0.033 g/cm^(3),具有优异的轻质、保温和绝热性能。工业蛭石矿产具备战略性新兴矿产的许多特征,具有节能降耗和控制能耗强度并助力碳减排碳达峰的功能,在“双碳”战略和环保节能领域具有重要的作用。

球磨剥离鳞片石墨制备纳米石墨片的试验研究

以天然鳞片石墨(45～75μm)为原料,通过湿法球磨剥离获得纳米石墨片分散液。探究球磨剥离过程固液比、球料比、球磨机转速、球磨时间对纳米石墨片产率的影响。采用冷冻干燥获得纳米石墨片粉体,并在500℃焙烧2 h去除残留的聚乙烯吡咯烷酮(PVP),获得纳米石墨片粉体材料。利用XRD、FT-IR对纳米石墨片结构特点与含氧官能团进行分析,利用SEM对纳米石墨片的表面形貌与纳米石墨片片径进行表征。结果表明:在液固比为2.75、球料比为12.5时,纳米石墨片的产率较高,为6.26%。当转速为400 r/min,球磨20 h,获得片径均匀的纳米石墨片,当球磨时间延长至30 h时,产率可达10.13%。但球磨机转速较快、研磨时间较长,均会导致纳米石墨片含量的增加,样品变黏稠,使得已剥离的纳米石墨片进一步被破坏,片径减小。优化条件下获得的纳米石墨片片层呈蝉翼透明状,存在弯曲、揉折现象,片层厚度小于50 nm,且纳米石墨片的晶体结构完善,不含含氧官能团,导电性能好。

旺苍含钒石墨矿的工艺矿物学及钒的赋存状态研究

通过对四川旺苍地区石墨矿的工艺矿物学研究,查明了旺苍石墨矿的矿物组成、化学成分、元素分布;采用分步化学提取法提取石墨矿石中的钒,研究钒在石墨矿中的不同赋存状态。结果表明:该矿山石墨矿的固定碳含量为28.87%~47.68%;矿石的主要化学成分为SiO2、Al2O3、K2O、Fe2O3,此外V2O5的含量也较高,且V与Al、Ti、K的相关性极高;查明原矿的主要伴生矿物有石英、云母等。采用分步化学提取法提取矿石中不同赋存状态的钒,其中硅酸盐矿物态钒最多(91.30% ~ 98.57%),有机质态钒和铁氧化态钒次之,吸附态钒和方解石态钒最少。结合能谱分析与矿物镜下鉴定,查明了矿石中的钒主要以类质同象替代的方式赋存于云母矿物中,其次为铁氧化物态和有机质态。

rGO-SnO2纳米复合物的制备及其室温下NH3气敏性能

以五水四氯化锡(Sn Cl4·5H2O)和氧化石墨烯(GOs)为原料,稀氨水为pH控制剂,采用沉淀-焙烧法制备了室温下对NH3具有高灵敏度和高选择性的r GO-SnO2纳米复合材料。利用XRD、FTIR、XPS、SEM、TEM和BET对纯SnO2与r GO(1.0%,即r GO占SnO2的质量分数,下同)-SnO2纳米复合物进行了表征。与纯SnO2相比,r GO(1.0%)-SnO2纳米复合物中SnO2晶体尺寸较小,为6~20 nm,比表面积更大,为33 m2/g;r GO(1.0%)-SnO2纳米复合材料对体积分数为0.01%的NH3灵敏度达到了49.6%,是相同NH3体积分数下纯SnO2灵敏度的2.1倍,响应和恢复时间分别为21和204s,比纯SnO2缩短了24和10s,具有良好的重复性、选择性与稳定性;r GO(1.0%)-SnO2纳米复合材料优良的气敏性能是由r GO与SnO2产生的p-n异质结以及溶解的NH3电离出的导电离子共同作用的结果。