微生物降解蒙脱石层间吸附有机质的实验研究

近年来,国内外学者意识到,有机质在蒙脱石结构层间的吸附是有机质保存的重要机理之一,然而,目前关于微生物能否降解蒙脱石层间吸附有机质以及降解的程度等尚没有任何实验数据的支撑。本文试图通过人工合成含有层间吸附有机质的蒙脱石,利用海洋和湖泊沉积物中常见的降解有机质的微生物对其进行降解实验,据此探讨有机质的蒙脱石层间吸附在沉积物埋藏过程中对有机质保存的贡献。有机质选择半胱氨酸和甲苯,前者是生物生长所需的一种重要氨基酸,后者大量存在于土壤和沉积物中,多种细菌可以在有碳氢化合物的环境下将其降解。实验菌种选择恶臭假单胞杆菌(Pseudomonas putida)和腐败希瓦氏菌(Shewanella putrefaciens CN32)2种细菌,它们均为海洋和湖泊沉积物中的主导微生物,前者有较强的有机质降解能力,后者为铁的还原菌,厌氧代谢过程中能将蒙脱石结构中的Fe(III)还原为Fe(II)。通过上述不同菌种对蒙脱石层间吸附不同性质有机质的降解实验,结果显示,微生物对蒙脱石层间吸附的有机质的降解方式主要有分泌有机酸直接降解和破坏层间结构释放有机物从而进行降解。代表菌种假单胞菌和希瓦氏菌对半胱氨酸绿脱石及甲苯绿脱石的作用表明,微生物通过分泌有机酸的形式对蒙脱石层间吸附的有机质降解作用很有限,该结构在恒定的有氧和无氧条件下对保存有机质有利;希瓦氏菌在严格无氧条件下通过还原Fe(III)进行代谢,实验表明,无氧条件下,希瓦氏菌可以一定程度破坏矿物结构,释放并消耗有机物,因此,铁还原微生物对蒙脱石层间吸附有机质的保存有一定的影响,但由于微生物对矿物晶体结构的破坏能力有限,故其对层间吸附有机质降解的能力也有限;不同有机物对生物降解过程也有影响,这些影响取决于有机质的特性及有机质与细菌之间的相互作用。绿脱石层间吸附的半胱氨酸对生物生长有利,从而可能促进生物还原Fe(III)作用。相反,甲苯却很明显的抑制了Fe(III)的还原。由此可见,有机质的蒙脱石层间吸附是有机质保存的重要方式之一。

蒙脱石对聚羧酸减水剂的层间吸附特性

为了研究集料中泥土的矿物组成对聚羧酸减水剂的吸附性能,采用总有机碳测定仪测定了水泥以及蒙脱石、伊利石、高岭石对浓度为4g/L的聚羧酸减水剂溶液中聚羧酸减水剂的吸附量。结果表明:蒙脱石对聚羧酸减水剂的吸附量最大,约为水泥颗粒的3倍,伊利石和高岭石的吸附量也比水泥颗粒略大。并对吸附了聚羧酸减水剂的蒙脱石进行热重、Fourier红外光谱、X射线衍射分析,测定了其所含的有机官能团以及层间距变化,结果表明聚羧酸减水剂吸附进入了蒙脱石的层间,这是造成其吸附量大于其他矿物的主要原因。

快吸附强抑制性HEM钻井液

针对渤中地区蒙脱石含量很高的活性泥页岩地层,合成了一种钻井液用胺基聚合物抑制剂PF-HAB。用IR、1H NMR等方法表征了PF-HAB的结构,表明其为含活性胺基聚醚类化合物。抑制性实验结果表明,10%膨润土基浆老化后表观黏度、动切力分别为77 mPa.s、71 Pa,而淡水中加入3%(w/v)PF-HAB后再加入15%膨润土老化后,表观黏度、动切力分别降至4 mPa.s、2 Pa,PF-HAB的抑制性与国外同类产品相当,优于国内同类产品。吸附量和XRD测试实验表明,PF-HAB能快速吸附在膨润土表面和晶层间。开发了以PF-HAB、两性离子聚丙烯酰胺PF-HIP和高效防泥包润滑剂PF-HLUB为主剂的HEM钻井液体系,其一次和耐久滚动回收率分别达到95%和85%,摩阻系数为0.056 7;该体系能抵抗30%钻屑或5%氯化钙的污染,且污染后钻井液流变性能稳定。该钻井液在BZ34-1N油田应用了2口井,在整个钻进过程中没有出现复杂情况,起下钻顺利,储层保护效果好。

累托石交换吸附特征研究进展

总结了累托石的结构和累托石交换吸附的机理 ,介绍了累托石交换吸附在处理废水中的应用 。

药用矿物蒙脱石的X-射线定向衍射分析

目的 揭示蒙脱石层状晶体结构及层间吸附和膨胀性能 ,为其作为药物和药剂辅料提供科学依据。方法 将样品提纯 ,获得粒径小于 1μm的胶体 ,制成取向样品 ,进行 X-射线定向衍射分析。结果 得到了有关蒙脱石层间域在不同条件下的变化规律。结论 蒙脱石的层间吸附是可能的 ,而且定向衍射方法可以定量测定其层间距离。

伊利石和钠蒙脱石对溴化乙锭的吸附机理研究

黏土矿物由于其独特的阳离子交换能力而表现出良好的吸附性能,在废水处理中有着广泛应用。溴化乙锭作为分子实验室中常用的核酸染料,其强烈的诱变性会对人体造成不可逆的伤害。利用2∶1型伊利石和2∶1型钠蒙脱石两种不同性质的黏土吸附溴化乙锭,探究吸附行为及吸附机理。结果表明,伊利石和钠蒙脱石吸附溴化乙锭过程均符合Langmuir等温吸附模型和伪二级动力学方程,二者对溴化乙锭的吸附容量受控于阳离子交换能力,分别为0.10 mmol/g和1.09 mmol/g。进一步发现,溴化乙锭在伊利石上的吸附主要发生在材料外表面,受H^(+)和Na^(+)对吸附点位竞争的影响较为显著;其在钠蒙脱石上的吸附则主要发生在层间,受环境pH值和离子竞争的影响较小,表明其与钠蒙脱石的亲和力高。因此,不同结构黏土矿物表现出不同的吸附行为。

聚氧乙烯醚对水泥-蒙脱石浆体流动性的影响机理

利用XRD、IR、TG等测试手段,研究不同分子量PEG与蒙脱石的相互作用机理,同时探究不同掺量及不同分子量的PEG对蒙脱石-水泥-聚羧酸型减水剂浆体流动性的影响规律。XRD的分析显示,掺加PEG的蒙脱石层间距明显增大,且随PEG分子量的增大,蒙脱石的层间距增大,说明蒙脱石与不同分子量的PEG发生插层反应;红外谱图与热重曲线也说明PEG进入了蒙脱石的层间结构;流动性的分析表明,掺加PEG后,可大幅度降低蒙脱石对水泥-聚羧酸型减水剂浆体流动性的负面影响,且随PEG分子量的增大,PEG的作用效果越显著。由此可推断,PEG进入蒙脱石的层间结构,阻碍聚羧酸型减水剂侧链结构与蒙脱石的插层反应,降低聚羧酸型减水剂的无效吸附,增强聚羧酸型减水剂的抗泥能力。

铝锆柱撑蒙脱石处理Cr(Ⅵ)废水的应用研究

比较了膨润土原土及铝锆柱撑蒙脱石处理Cr(Ⅵ )废水的性能 ,探讨了蒙脱石用量、Cr(Ⅵ )废水浓度、pH值等因素对膨润土吸附Cr(Ⅵ )实验的影响 .结果表明 :铝锆柱撑蒙脱石对Cr(Ⅵ )的吸附效果比原土有较大提高 ;Cr(Ⅵ )废水的pH值、膨润土用量对Cr(Ⅵ )吸附效率影响较大 .当pH =2 ,柱撑膨润土用量为 6g·L- 1 ,对浓度为 5 0mg·L- 1 Cr(Ⅵ )吸附率几乎达 10 0 % .铝锆柱撑蒙脱石应用于化工厂的铬渣浸出液中Cr(Ⅵ )的吸附效果显著 .铝锆柱撑蒙脱石对Cr(Ⅵ )的吸附包括表面物理吸附与层间离子化学吸附 .