3种矿物材料对Cs^+的吸附性能研究

采用动态试验测定3种矿物材料对Cs+的吸附性能,为评价中低放核废物处置效果提供一些参考依据。结果表明:4A沸石对Cs+的平衡吸附量最大,沸石次之,凹凸棒石最小;4A沸石对Cs+的阻滞效果最好,沸石略次之,凹凸棒石最差;在消除进液流速的影响下,比较吸附材料的Cs+迁移速率,4A沸石的最小,沸石次之,凹凸棒石的最大。从而表明,4A沸石对Cs+吸附性能最好,沸石次之,凹凸棒石最差。

沸石及凹凸棒石矿物对核素銫的吸附性能研究

本文采用连续法研究了沸石及凹凸棒石矿物对Cs+的吸附性能,为评价中低放核废物处置效果提供一些参考依据。实验表明:4A沸石对Cs+的平衡吸附量为271mg/g,沸石对Cs+的平衡吸附量为195mg/g,凹凸棒石对Cs+的平衡吸附量为22mg/g;单位质量4A沸石处理0.005mol/L Cs+溶液的能力最强,沸石稍次于4A沸石,凹凸棒石最弱;4A沸石对Cs+的阻滞效果最好,沸石略次之,凹凸棒石最差。

渝东南渝页1井页岩气吸附能力及其主控因素

页岩气是一种重要的非常规天然气,其中大部分的天然气以吸附态存在。为了探讨渝东南地区下志留统龙马溪组黑色页岩的天然气吸附能力和主控因素,对渝页1井的岩芯进行了系统地采样,并做了孔隙结构和体积、矿物组成、有机质含量、成熟度测定和等温吸附实验。实验测试结果显示,饱和吸附量VL在1.25～3.90 m3/t,平均为2.17 m3/t;Langmuir压力常数pL在1.90～9.48 MPa,平均为3.69 MPa。饱和吸附量与微孔体积具有负相关,与中孔体积和宏孔体积具有正相关。粘土矿物通过对微孔和中孔体积的控制来影响页岩的吸附能力,石英含量通过对宏孔体积的控制来影响页岩吸附能力。有机碳含量对页岩的吸附能力主要由其较发育的宏孔隙控制,另外,还可能有其他方面的影响因素,比如有机碳表面的亲油性对气态烃较强的吸附能力以及气态烃在无定形和无结构基质沥青体中的溶解作用等。当Ro>2.0%时,饱和吸附量与Ro呈正相关,这可能与高成熟有机质中纳米级显微裂缝的发育导致宏孔体积的增加有关。

山东主要果园土壤的粘土矿物组成及其吸附特性

研究了山东主要果园土壤中粘土矿物的组成、类型及其对P、K和Cu、Zn、Pb金属元素的吸附特性。结果表明:山东主要果园土壤的粘土矿物类型存在着明显的差异,淋溶较强,酸度较大的棕壤(简育湿润淋溶土)中粘土矿物以高岭石占优势,对P的吸附较强,但对K+吸附固定较弱。含游离C aCO3较高的潮土(淡色潮湿雏形土)和褐土(简育干润淋溶土),对P有较强的吸附和沉淀作用,使土壤磷的有效性降低。而砂姜黑土(钙积潮湿变性土)由于含有较高的蒙脱石和1.4 nm过渡矿物,对K+具有很强的吸附和晶穴固定作用,因此砂姜黑土中磷肥和钾肥的有效性均较低,在施肥上应采取集中施肥和保持较湿润土壤环境等措施,以提高养分有效性。砂姜黑土和潮土对Cu、Zn、Pb金属元素的吸附显著地大于棕壤和褐土,主要的影响因素是不同土壤的粘粒含量和粘土矿物的类型的差异。同一土壤对Pb的吸附量远远大于对Zn和Cu的吸附量,主要取决于金属元素本身的化学性质和胶体的吸附特性。

铁铝柱撑膨润土组成特征及其磷吸附性能研究

利用天然膨润土合成了铁柱撑膨润土(Fe1-Mt、Fe10-M)t、羟基铁膨润土(FeOx-M)t、羟基铝膨润土(AlOx-M)t和羟基铝铁膨润土复合体(AlFe-M)t,对其化学组成和矿物组成等特征进行分析,比较了5种不同铁铝柱撑膨润土对磷污染水体的吸附净化性能,并通过等温吸附试验探讨了柱撑膨润土对磷的吸附机制。结果发现,不同铁铝柱撑均可以增加天然膨润土的层间距,其中以羟基铝铁膨润土复合体的层间距增加最明显,与原土相比增加约为2倍。5种不同铁铝柱撑均能显著增强膨润土对磷污染水体的吸附净化能力,其中以FeOx-Mt的理论磷吸附容量最大,为12.03mg.g-1,其次为Fe10-Mt、AlFe-Mt和AlOx-Mt,吸附等温曲线同时符合Freundlich方程和Langmuir方程,均达显著水平。结果表明,除膨润土层间距外,不同铁铝柱撑膨润土的磷吸附能力主要与铁铝氧化物的含量及铁的存在形态相关。

扬子地区古生界泥页岩吸附性及控制机理

扬子地区古生界地层为富气泥页岩层系,是我国页岩气勘探开发的主战场。吸附态是页岩气最主要的赋存方式之一,该区泥页岩吸附性及控制机理的研究较为重要。采集了扬子地区古生界泥页岩样品,对其进行TOC测试、Rock-Eval、XRD及含水量分析、等温吸附实验、超高压等温吸附实验。结果表明,不同地区、不同时代泥页岩吸附性能产生差异的原因是有机碳含量、矿物成分及组成等主要因素综合作用的结果。实验过程中TOC含量与泥页岩甲烷吸附量并未呈现前人提出的正相关关系,这与泥页岩样品数量有限、且处于高—过成熟阶段的影响因素较多有关。古生界干酪根甲烷吸附曲线显示出时代越老的干酪根甲烷吸附能力越强的特征。去除有机质丰度和成熟度的影响,Ⅲ型干酪根的吸附量要高于Ⅱ型干酪根。在有机质丰度及类型相同的情况下,高成熟干酪根比低成熟干酪根具有更高的甲烷吸附量。可溶有机质具有较强的溶解吸附特征,能够增强原岩对甲烷的吸附能力。黏土矿物含量与经TOC含量归一化后的甲烷吸附量的相关关系并不明显,这主要与样品中普遍含水有关,同时样品的成熟度、孔隙度、渗透率等对其最大甲烷吸附量可能也会有影响。高压范围内的甲烷吸附特征与低压相比具有一定的延续性,影响因素较多,需要更深入的研究工作来揭示各单一因素对页岩高压吸附特性的影响。

几种天然多孔矿物对钾肥的吸附及缓释效果

以KCl为钾源、斜发沸石、膨润土和凹凸棒石粘土3种天然多孔矿物为缓释载体,进行矿物对钾肥的吸附性能和缓释效果研究。探讨了吸附时间、K+初始浓度与吸附量的关系,确定出K+吸附量最大时的K+初始浓度。用pH=5的HCl溶液和(Ca2++Mg2+)浓度为1.6、3.2、6.4、12.8、19.2、25.6 mmol/L的混合溶液对各矿物缓释肥进行解吸。结果表明:各矿物对K+的吸附在30 min内达到平衡。斜发沸石、膨润土和凹凸棒石粘土对K+的饱和吸附量分别为44.53 mg/g、21.38 mg/g和13.97 mg/g。斜发沸石和膨润土对K+的吸附曲线符合Langmuir吸附等温式,凹凸棒石粘土对K+的吸附曲线总体符合Freundlich等温式。pH=5的HCl溶液对K+的解吸量最小,随解吸溶液中(Ca2++Mg2+)浓度增加,解吸量增大,解吸速率远小于吸附速率。斜发沸石的固钾能力最强,凹凸棒石粘土次之,膨润土相对最弱。

缓凝剂对水泥单矿物吸附萘系高效减水剂的影响

研究了柠檬酸(CA)和葡萄糖酸钠(SG)2种缓凝剂对C3A-CaSO4·2H2O、C4AF-CaSO4·2H2O及C3S水泥单矿物浆体吸附萘系高效减水剂(BNS)的影响.对上述浆体分别测试了对BNS的吸附量和各浆体的Zeta-电位,对C3A-CaSO4·2H2O浆体进行了X-衍射分析(XRD)和热重分析(TGA).结果表明:当缓凝剂CA、SG与BNS同时掺入到上述浆体时,随CA、SG掺量增大,C4AF-CaSO4·2H2O和C3S吸附BNS的量降低,这是源于缓凝剂和BNS在这些矿物上的竞争吸附;而C3A-CaSO4·2H2O吸附BNS的量却增大,XRD和TGA测试结果表明CA大幅度地促进了带正电的钙矾石生成,导致对BNS的吸附量增大,而SG的该作用效果较CA弱.

矿物材料对Sr^(2+)的吸附性能研究

采用连续法研究了3种矿物材料对Sr2+的吸附性能。试验结果表明,4A沸石对Sr2+的平衡吸附量为218 mg/g,沸石对Sr2+的平衡吸附量为24 mg/g,凹凸棒石对Sr2+的平衡吸附量为31 mg/g;单位质量4A沸石处理0.005 mol/L Sr2+溶液的能力最强,凹凸棒石次之,沸石稍次于凹凸棒石;4A沸石对Sr2+的阻滞效果最好,沸石次之,凹凸棒石最差。Sr2+在沸石柱中的迁移速率最小,其次是4A沸石柱,再其次是凹凸棒石柱。

氰化渣典型矿物对氰的吸附

氰化提金过程中产生大量的氰化渣,被视为是危险固体废物。氰化渣主要由黄铁矿、石英和硅酸盐等矿物组成。本实验采取静态吸附法,模拟了氰化渣中几种典型矿物及其复合矿物对氰的吸附。研究表明:矿物对氰的吸附呈线性特征,但吸附能力各不相同,各矿物对氰的吸附量大小顺序是q 黄铁矿>q 模拟氰化渣>q 硅酸盐矿>q 石英;石英对氰几乎不产生吸附,黄铁矿、硅酸盐矿物混合物和模拟氰化渣对氰的饱和吸附量分别约为13.89、1.09和6.89mg/g。开发了一种数学模型用来评估石英、硅酸盐矿物混合物和黄铁矿含量对氰化渣吸附氰总量的影响。红外分析表明,CN-吸附在矿物表面,改变了氧化产物,生成了新的物质,促进了矿物对CN-的吸附。

黔北凤冈地区页岩气吸附量影响因素分析

页岩气的吸附态是页岩气开采的主要来源之一,为了研究黔北凤冈地区影响页岩气吸附量的因素,选取凤冈1井(FC-1)等的页岩作为实验研究对象,分别进行了有机碳含量、矿物组分、孔隙结构和等温吸附曲线等分析。研究表明:凤参1井及相邻试验井页岩平均有机碳含量为4.97%,主要矿物质以石英、黏土矿物和钠长石为主,页岩孔隙的形状多为不规则的球形、椭球形、三角形;页岩对甲烷的吸附量与有机碳含量、黏土矿物质、有机质孔隙和压力呈正相关,与温度、石英矿物质、水含量呈负相关。适当进行储层改造,改善控制开采过程中页岩气解吸的影响因素,对提高页岩气开采效率、延长开采时间具有重要意义。

纳米微球在岩石矿物表面的静态吸附规律

纳米微球调驱技术已被广泛应用于低渗透油藏开发过程。为开展纳米微球在岩石矿物表面的吸附作用机理研究,需定量表征矿物种类对微球在其表面吸附量的影响。首先,运用淀粉-碘化镉法标定纳米微球乳液的浓度,进而分别实现了微球在单组分矿物表面和多组分矿物表面吸附量的测定。随后,在所测单组分矿物表面的微球吸附量基础上按照岩石矿物的相对含量进行加权叠加,得到多组分矿物表面微球吸附量的预测值。结果表明,纳米微球在不同矿物表面的静态吸附量差异较大。黏土矿物对微球的吸附能力普遍强于非黏土矿物。对微球吸附能力最强的为高岭石,比吸附能力最弱的石英强14.75倍。微球在钾长石表面的吸附量变化值分别是在钠长石和石英表面的1.96倍和8.42倍。对于多组分矿物表面的微球吸附量,加权叠加方法预测值与实验测定值的相对误差在3%以内。基于纳米微球在孔隙通道运移时的固液界面吸附现象,分析认为孔隙壁面上的黏土矿物强化了微球的吸附作用,有利于改变孔隙半径,实现在不完全封堵条件下的部分液流转向。

黏土矿物对工业污染物Na^+和Hg^(2+)的吸附试验研究

随着工农业生产的迅速发展,大量工业废水中的金属离子通过各种渠道进入了地下水系统,给地下水水资源的开发、利用带来了极大威胁。为了探讨黏土矿物对工业废水中金属离子的吸附规律,在平煤集团30万t PVC配套25万t离子膜烧碱项目的研究基础上,通过室内静态吸附试验,对黏土矿物吸附氯碱工业污染物的吸附能力进行了研究。结果表明:黏土矿物对Na+和Hg2+有很好的吸附作用,pH值是影响其吸附效果的一个重要因素;随着介质的pH值增高,阳离子交换容量增加。该结果为干旱半干旱区合理利用污水资源,充分发挥黏土矿物在环境治理上的应用潜力,寻求可持续发展的新型环保材料提供了依据。

掺杂黏土矿物对沉积物吸持磷能力的影响

通过研究黏土矿物及掺杂黏土矿物后湖泊沉积物磷的吸附/解吸特性,分析了高岭土、膨润土和沸石掺杂于湖泊沉积物后对磷稳定固定化的可行性。试验结果表明:掺杂膨润土稳定固化磷的效果最优,其次是高岭土,但掺杂沸石减小了沉积物对磷的吸附能力。具体结果是,按5%和10%比例掺杂高岭土时,沉积物吸附磷的能力增加,最大吸附量增加17.33%;按20%和40%掺杂时,沉积物吸附磷的能力减小,最大减小了43.31%。掺杂比例小时,高岭土与沉积物之间的阳离子交换过程扩大了空隙,增大了吸附量。达到平衡后,继续掺杂高岭土,引起空隙堵塞,减小了吸附量。掺杂膨润土的比例越大,沉积物吸持磷能力越强,按40%掺杂时,最终吸持率高达81.82%。这与膨润土表面积大、活性成分多有关。沸石由于孔道内被水分子和其他阳离子占据,有效吸附面积减小,对磷稳定化不起作用。

不同页岩区的Langmuir曲线变化规律及影响因子分析

页岩气是气体存储在岩性为沥青质、富含有机质的暗色、黑色泥页岩、高碳泥页岩、致密的砂岩、砂质细粒岩或砂岩粉砂岩等薄互夹层中,以吸附或游离为聚集形式的基于生物成因或热成因而形成的天然气。其中以吸附态存在的天然气所占的份额可达50%以上,在很大程度上决定着泥页岩中天然气的富集与成藏。经研究发现页岩甲烷吸附量随有机碳含量和微孔隙体积的增加而升高。而页岩的总孔隙率随黏土含量升高而增加,认为黏土矿物的气体吸附能力可能取决于黏土的类型。为此,在文献调研的基础上,本文通过列举不同地区的页岩组分并进行Langmuir等温吸附曲线变化的分析对比,有利于进一步说明黏土矿物、有机质和TOC对页岩储层吸附能力的重要影响。

桂北地区下寒武统清溪组海相页岩甲烷吸附特征与影响因素分析

通过对桂北地区猫儿山剖面下寒武统清溪组6个海相页岩和2个粉砂质泥岩样品的总有机碳含量(TOC)、矿物组成和高压甲烷等温吸附的测试,评价了桂北地区下寒武统清溪组海相页岩的甲烷吸附性能,探讨了该地区下寒武统清溪组海相页岩甲烷吸附性能的影响因素。实验结果显示,桂北地区猫儿山剖面下寒武统清溪组样品具有较高的TOC值,其平均值为6.57%。矿物组成特征表明,研究区样品中石英含量相对较高,其分布范围为42.3%~69.1%,是其主要组分。清溪组泥页岩样品也具有较高的黏土矿物含量,其分布范围在12.4%~32.7%之间,平均值为20.8%,是次要组分。其他矿物主要包括长石、云母和菱铁矿。通过线性拟合分析,研究区清溪组页岩甲烷最大绝对吸附量与TOC含量之间线性回归方程拟合的R^(2)为0.8328,表明研究区页岩样品的TOC对甲烷最大绝对吸附量有着直接影响,甲烷吸附能力与TOC含量呈正相关。同时,TOC标准化处理后的甲烷最大绝对吸附量与黏土矿物之间也存在较好的正相关性。TOC含量为影响桂北地区猫儿山剖面下寒武统清溪组页岩甲烷吸附能力的主要因素,黏土矿物含量次之,影响相对较弱。此外,通过对比发现,相同TOC含量下,该地区清溪组页岩的最大吸附量与四川盆地龙马溪组页岩基本一致,表明研究区清溪组页岩具有与龙马溪组页岩相似的甲烷吸附性能。

川东南地区五峰-龙马溪组海相页岩有机质与粘土矿物吸附能力表征研究

本文以川东南龙马溪组的四口井的页岩样品为基础,开展甲烷的等温吸附实验,为对页岩主要组分的吸附能力进行评价,尤其是对有机质和粘土矿物的吸附能力进行定量表征,本文将页岩主要组分简化成有机质、粘土矿物和其它矿物"三组分模型",并对其吸附量的差异进行分析。研究显示,有机质和粘土矿物是页岩中最主要的两种吸附介质,影响有机质吸附能力的因素主要为有机孔的发育程度和孔隙的孔径分布,而影响粘土矿物吸附能力的因素是粘土矿物亚类的含量。

矿物材料吸附去除污水中磷的试验研究

采用粉煤灰、高岭土、泥渣(取电厂澄清池排泥作脱水干燥处理)作为吸附剂深度处理污水中的磷,对比分析了3种吸附剂的吸附速度、吸附性能及除磷效果。结果表明:粉煤灰和高岭土用时20 min完成对磷的有效吸附,沉降泥渣用时5 min即可实现同等吸附效果;沉降泥渣对污水中磷的吸附能力较好,投加量为0.2 g/L的泥渣对磷的去除率可达98.1%,而投加量为0.2 g/L粉煤灰或高岭土对磷的去除率仅达到77.2%。

南方古生界页岩吸附特征及主控因素

南方古生界巨大的页岩气潜力近年来受到广泛关注。重点研究了南方古生界页岩的吸附特征及其控制因素。对采集的19件页岩样品,主要进行了矿物组成分析及等温吸附实验,并对典型样品开展了热模拟实验,研究了不同温度点的等温吸附容量,探讨了很高成熟度阶段页岩的吸附性能。结果表明,上二叠统页岩最大吸附量范围在0.21～5.63cm3/g之间,下志留统—下寒武统页岩最大吸附量范围在1.66～3.32cm3/g之间。页岩TOC含量是控制页岩吸附容量的主要因素。TOC含量越高,页岩的吸附容量越大。黏土矿物的吸附能力弱,其对页岩吸附容量的贡献一般被有机质所掩盖。成熟度是影响页岩吸附能力的另一关键因素。对于EqRO或RO〈3.6%的样品,其吸附容量随着成熟度的增加而增加,但当EqRO或RO〉3.6%,进一步增加成熟度,页岩的吸附容量有降低的趋势。