两种黏土矿物催化木质素腐殖化过程机理

利用扫描电子显微镜(SEM)、Fourier变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)研究高岭石和蒙脱石参与木质素接种混合菌株悬液液体摇瓶培养110d的结构特征变化。结果表明:高岭石参与木质素微生物转化后,结构水失衡,边缘断键使其表面集聚负电荷,表面水化层多点形成氢键,增加了缔合-OH的伸缩振动,Al-OH的边缘及基底八面体O均发生脱羟作用,使四面体片和八面体片变形并产生大量断键,导致Si-O,Si-O-Al及Si-O-Si振动频率弱化,晶体结构向长程无序转变,但未发生物相改变;蒙脱石为膨胀性矿物,内部亲水,经液体摇瓶培养后,结晶水收缩使层间结构被破坏,增加了表面粗糙程度,参与木质素微生物转化后,微生物释放的胞外聚合物与蒙脱石表面官能团形成氢键,使羟基总量及层间和晶格中的结晶水降低,并提高了Si-O,Mg-Al-OH和Fe-O-Si键(或Mg-O-Si键)的振动频率,低波处的特征衍射峰消失。