土壤中典型矿物对锑的吸附-沉积行为研究

矿物开采、煤炭燃烧等人类活动使大量的锑进入土壤,造成严重的锑污染,危害人类健康。厘清环境中锑的吸附-沉积行为对锑的环境归趋预测及污染防治具有重要意义,但土壤中典型矿物对锑的吸附沉积行为缺乏系统比较,界面吸附形态也难以表征。为了系统地比较土壤中典型矿物对锑的吸附能力差异,本文选用土壤中常见的5种金属氧化物(赤铁矿、针铁矿、水铁矿、氧化铝、斜方锰矿)和1种黏土矿物(高岭石),探究Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)在其表面的吸附热、动力学行为,并基于原位拉曼光谱表征分析了锑的吸附形态,推测其吸附机理。结果表明:铁锰氧化物对锑的吸附容量较大,而氧化铝、高岭石对锑吸附容量较小,6种典型矿物对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)吸附容量(mg/g)分别为水铁矿(101.4、55.9)>斜方锰矿(16.52、7.58)>针铁矿(13.30、5.67)>赤铁矿(5.13、3.70)>氧化铝(1.66、1.69)>高岭石(0.27、0.51);受锑存在形态及矿物表面电位的影响,酸性条件下有利于Sb(Ⅴ)的吸附,吸附量较之碱性环境有24%~78%增加,而Sb(Ⅲ)的吸附受pH值影响较小(变化范围0.3%~14%);土壤中典型矿物对不同浓度的Sb(Ⅴ)主要为吸附作用,而Sb(Ⅲ)在较高浓度时,可能在矿物表面发生沉积,形成Sb_(2)O_(3)。本文通过采用拉曼光谱,基于锑的特征谱峰,可方便地对矿物表面吸附态和沉积态的锑进行原位表征。

羟基氧化铁负载聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备及除锑性能研究

以丙烯酰胺(Acrylamide,AM)为基底,在引发聚合过程中接入羟基氧化铁(FeOOH),合成新型复合絮凝剂羟基氧化铁/聚丙烯酰胺(FeOOH@PAM)。采用BET(Brunauer-Emmett-Teller)、SEM(Scanning Electron Microscope)、XRD(X-ray diffraction)方法对絮凝剂的孔结构、表面性质、晶体结构进行表征,采用FT-IR(Fourier Transforms Infrared Spectroscopy)和XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)方法探究FeOOH@PAM去除Sb(Ⅴ)的机制。系统考察不同FeOOH掺杂质量分数、pH值、絮凝剂及污染物投加质量浓度、共存离子种类、反应时间对絮凝剂除Sb(Ⅴ)效果的影响以及絮凝过程中的粒径变化情况。结果显示:与羟基氧化铁相比,复合絮凝剂为多孔无定型结构且具有更大的比表面积。在最优条件下,絮凝剂对低质量浓度Sb(Ⅴ)(20μg/L)水源水的去除率在13 min时达98.03%,去除率受HPO_(4)^(3-)和腐殖酸质量浓度的影响较大。絮体主要在慢速搅拌时形成,锑酸盐离子通过静电吸附迅速迁移至絮凝剂表面,与表面位点络合形成絮凝微团聚结沉降而被去除。

中国锑产业发展与挑战

锑作为一种关键的小金属,在全球范围内具有重要的战略地位,特别是在电池、阻燃剂、合金、半导体、催化剂和医药等多个关键领域中发挥着重要作用。中国作为世界上最大的锑生产和消费国,掌握着集中的锑资源,主要分布在湖南、广西、西藏、贵州和云南等省份。然而,近年来中国的锑矿资源储量显著下降,资源保障能力减弱,加上勘查投入的减少和新矿发现的不足,使得中国在全球锑资源中的占比下降。面对资源枯竭、技术创新不足、产业结构调整压力、国际市场竞争加剧以及国际贸易环境的不确定性等挑战,本文提出了加强资源勘探与国际合作、推动产业升级与技术创新、建立风险预警与应急机制、优化产业结构与布局、提升行业自律与社会责任以及加强锑资源战略储备等对策建议。这些措施的实施旨在降低锑产业的运营风险,推动产业的可持续发展,从而为保障国家资源安全和促进经济的高质量发展做出积极贡献。

城市大气颗粒物中锑污染研究进展

随着工业化和城市化发展,高强度人类活动及锑化合物的广泛使用使城市大气环境中锑污染日趋严重。进入大气中的锑能长时间驻留并随大气环流进行长距离迁移造成跨区域污染。鉴于锑对人体的潜在毒性及致癌性,城市大气环境锑污染引起学术界和国家相关部门的高度重视,然而目前国内关于大气环境中锑的研究仍处于初期阶段。对城市大气颗粒物中锑的来源、污染特征、源解析等方面进行综述,在此基础上对大气环境中锑污染来源、迁移转化过程研究中的锑同位素应用前景进行展望,为进一步开展城市大气颗粒物锑污染研究、防治和环境管理提供参考。

锑氧还原熔炼过程有价组元热力学行为研究

以锑氧粉为研究对象,采用热力学软件FactSage计算还原过程各金属氧化物反应趋势、Me-C-O系优势区图及物相平衡分配。结果表明,在一定温度范围内,控制CO分压与O_(2)分压,可促进Sb_(2)O_(3)向金属Sb转化,PbO向金属Pb转化。随着温度的升高,金属Sb和Pb的稳定存在区域逐渐增大。验证试验表明,在还原温度800℃,还原煤率20%条件下,锑氧还原过程可顺利进行,产出合金品位大于98%,合金收率90%以上。

锑与溶解性有机质的络合作用研究进展

锑(Sb)是一种来源广泛的有毒元素,与环境中的溶解性有机质(DOM)会发生复杂的络合作用,探究两者间的络合作用及其影响因素对了解Sb在环境中的迁移转化规律至关重要。为厘清环境Sb与DOM的络合机制及其影响因素,重点综述了:环境中Sb的来源、形态与迁移转化过程;环境中不同来源DOM的类型及其组成;pH值、太阳辐射、共存离子、盐度和DOM种类等环境因子对Sb与DOM络合作用的影响。在此基础上展望了后续研究的发展方向。

锑胁迫下不同楸树无性系的光合生理特性

【目的】为了研究锑胁迫对不同锑耐受型楸树无性系光合生理的影响。【方法】以2种不同锑耐受型楸树无性系为研究对象,分别为敏感型无性系(1-1)和耐受型无性系(5-8)。以无污染的红壤为基质开展盆栽胁迫试验,设置3种锑胁迫处理,质量分数(以锑元素计)分别为0、1200、3000 mg/kg,分别在胁迫0、20、40 d测定2个无性系的生长量、叶片叶绿素相对含量、叶绿素荧光参数和光合参数。【结果】1)在相同锑胁迫条件下,敏感型无性系(1-1)较耐受型无性系(5-8)植株的生长受影响较大。2)在锑胁迫处理下,2个无性系叶片叶绿素相对含量均下降,并且随着锑胁迫质量分数的增加和时间的延长,其叶片叶绿素相对含量逐渐降低,但是耐受型无性系下降幅度远小于敏感型无性系。3)2个无性系在锑胁迫下叶绿素荧光参数存在差异。在同一时间内随着锑胁迫质量分数的升高,可变荧光、PSII最大光化学效率和PSII潜在活性均呈下降趋势,耐受型无性系受影响较小。4)锑胁迫下2个无性系净光合速率均下降,胞间CO_(2)浓度呈上升的趋势,表明在锑胁迫下楸树是受非气孔因素导致的。【结论】在高质量分数锑胁迫下耐受型无性系(5-8)相对于敏感型无性系(1-1)具有更高的叶绿素含量,光合系统受损伤的影响较小,能够更好地应对锑胁迫。

华南锑矿带单锑型锑矿床“两层楼”二元成矿模型——以滇东南木利锑矿床为例

华南锑矿带是我国乃至世界上最重要的锑成矿带,分布有众多大型-超大型单锑型锑矿床。本文以滇东南木利锑矿床作为主要研究对象,并与华南锑矿带内单锑型矿床中最典型的锡矿山和独山锑矿田(床)进行详细的基础地质特征对比研究。发现对于单锑型锑矿田(床)而言,无论是矿田尺度还是矿床尺度,普遍具有“石英-辉锑矿”和“方解石-辉锑矿”两种矿石类型。同一矿田内,部分矿床(段)以“石英-辉锑矿”的矿物组合为主,部分以“方解石-辉锑矿”的矿物组合为主;而矿床(段)尺度内,又往往表现为上部“石英-辉锑矿”型矿物组合,下部为“方解石-辉锑矿”型矿物组合的两层楼模式。该模型的提出对于华南锑矿带单锑型矿床成因研究和找矿勘查具有重要意义。

贵州大厂锑矿区水文地球化学特征及污染来源分析

掌握锑矿开采活动影响下的水文地球化学特征,厘清污染特征及污染来源,对矿山开采活动背景下地下水污染防治与修复具有重要意义。为探明贵州大厂锑矿水环境状况,在地表水和地下水野外取样的基础上,利用水化学分析和同位素测试手段,分析了矿区水化学特征及类型,并研究了矿山酸性水硫酸盐、硫氧稳定同位素的组成特征,分析了污染来源及其污染路径。结果表明:研究区地表水的主要污染指标为Mn、Hg、Sb、SO_(4)^(2-),地下水的主要污染指标为Mn、Sb、Al、Hg,水环境受污染情况严峻;根据硫端元分析,水环境主要污染源来自废渣堆淋滤水和平硐排水。研究结果可为矿区锑污染的长期动态监测、矿业开发活动和生态环境保护提供参考。

锑胁迫对楸树无性系叶片解剖结构的影响

以10个楸树无性系为研究对象,采用室内盆栽的方法,共设置4种浓度的锑胁迫处理,各处理锑元素含量分别为0、600、1200、2000 mg·kg^(-1);以石蜡切片方法观测叶片的解剖结构,探讨锑胁迫对楸树叶片解剖结构的影响。结果表明:除2-8、1-1号2个楸树无性系在2000 mg·kg^(-1)锑胁迫下其叶片中锑含量均下降外,10个楸树无性系在0~2000 mg·kg^(-1)锑胁迫下其叶片中锑含量均随着锑胁迫浓度的增加而增加。在不同浓度的锑胁迫下,5-8、0号2个无性系的叶片厚度均没有显著差异,其余无性系的叶片厚度表现出不同的差异性;随着锑胁迫浓度的增加,不同楸树无性系的叶片厚度表现出不同的变化规律。随着锑胁迫浓度的增加,10个楸树无性系的叶片上表皮厚度和下表皮厚度总体呈现先升高后下降的变化规律。在不同浓度锑胁迫下,10个楸树无性系的叶片组织结构存在一定差异;在600~2000 mg·kg^(-1)锑胁迫下,各楸树无性系平均栅海比排序为5-8号的(0.99)>1号的(0.91)=2-8号的(0.91)>0号的(0.90)>5-2号的(0.89)>8402号的(0.88)=72号的(0.88)>1-1号的(0.86)=20-01号的(0.86)>63号的(0.71)。0~2000 mg·kg^(-1)锑胁迫对楸树无性系叶片结构无明显破坏,楸树对锑具有一定的耐受性。

弱光下锑基太阳电池的光谱响应与性能优化

锑基薄膜太阳电池因其制备方法简单,原材料丰富,光电性能稳定等优点而得到了快速发展。其中锑基吸光层材料(硫化锑、硫硒化锑、硒化锑)具有高吸收系数特点,因而在室内或者水下等弱光条件下具有相当大的应用潜力。通过构造两种衰减光谱以研究新型锑基薄膜太阳电池在弱光下的光电响应。首先通过厚度调节硒化锑太阳电池的吸光能力,发现当吸光层厚度较薄时,电池的光电转换效率存在较大差值;而当吸光层厚度过厚时,电池性能又因载流子复合的增大而降低。在吸光层厚度处于合适的0.4~1.2μm之间时,硒化锑太阳电池在长波衰减光谱和短波衰减光谱下都能获得高于16%的转换效率。然后通过硒含量调节锑基太阳电池的光谱吸收范围,发现长波衰减光谱下,锑基太阳电池的器件性能显著高于标准光谱,并且在20%~40%硒含量下能够获得最佳的转换效率。而在短波衰减光谱下,锑基太阳电池的最佳性能出现在硒含量为60%的情况下。因而在弱光条件下,锑基太阳电池的最佳硒含量需要通过具体的光谱特性确定。最后研究了两种衰减光谱下,硫化锑/硒化锑双结叠层太阳电池的光谱响应特性。发现在短波衰减光谱下,叠层太阳电池效率会随着总厚度的增加而增加。而在长波衰减光谱下,叠层太阳电池的最佳性能能够一直保持在较高水平。当叠层电池总厚度为2μm,且硫化锑顶电池厚度在0.5~1.2μm之间时,器件在两种衰减光谱下都能够实现光谱能量在两个子电池中的合理分配,使得叠层电池效率能够保持在20%以上。通过该研究对锑基太阳电池器件结构的合理设计,能够保证单结和双结器件在不同弱光条件下的高性能输出,为高环境适应性的锑基薄膜太阳电池的研发提供技术支持。

基于PCA-NIPSO-SVM组合的铜锍中锑含量预测模型

铜锍是造锍熔炼的产物,同时也是吹炼生产粗铜的原料,锑作为铜锍中很难脱除的杂质,其含量的控制对铜品位、火法精炼阳极炉寿命、电解精炼阴极板质量等均具有重要影响。鉴于目前铜冶炼中有关锑含量控制预测研究较少、特征选取和预测结果较差等问题,提出了多种算法组合并优化的支持向量机模型。使用灰色关联分析(GRA)和主成分分析(PCA)对特征参数进行筛选和降维,并融合改进Sine混沌映射的新型粒子群算法(NIPSO)对支持向量机(SVM)进行优化,最后根据冶炼数据进行测试、训练和预测。实验结果显示PCA-NIPSO-SVM相较于PCA-PSO-SVM、PSO-SVM和SVM对锑的预测性能有较大提升,其评价指标MAE、MSE和RMSE分别为0.0118155、0.0002256及0.0150197。基于改进Sine混沌映射粒子群算法优化的支持向量机预测模型能够较好地预测铜锍中锑的含量,为氧气底吹炼铜的配料方案和工艺控制提供借鉴。

Sb_(2)S_(3)/石墨烯负极材料的制备及其储钠性能研究

钠离子电池(sodium-ion batteries,SIBs)具有成本低的潜在优势,有望成为替代锂离子电池(lithium ion batteries,LIBs)的储能设备。为提升钠离子电池的性能,开发出适应钠离子脱嵌的负极材料尤为重要。硫化锑(Sb_(2)S_(3))因其理论比容量高被认为是较好的钠离子电池负极材料。本文使用简单水热法将Sb_(2)S_(3)与石墨烯复合,制备Sb_(2)S_(3)/石墨烯复合材料(Sb_(2)S_(3)/Gr)。结果表明:Sb_(2)S_(3)/Gr作为钠离子电池负极时,不仅表现出良好的电导率(3.5×10~(-3)S/cm)和钠离子扩散速率(4.853×10~(-13)cm~2/s),而且在0.5 A/g的电流密度下,首圈库伦效率为76.27%,经150次循环后的比容量稳定在488 m A·h/g,表现出较高的比容量。Sb_(2)S_(3)/Gr复合材料表现出了极大的应用潜力,为高性能钠离子电池负极材料的研发提供了一定的参考价值。

乙二醇锑中锑含量分析方法比较

介绍了聚酯催化剂乙二醇锑中锑含量分析方法,从分析技术原理、实验设备材料、影响因素、经济适用性等方面进行了对比分析。对比结果表明,3种分析方法适用于不同的分析条件,不同的生产企业和检测单位可以根据自身的需要建立适合自己企业的分析方法。文章的研究内容对聚酯催化剂乙二醇锑中锑含量分析方法的选择具有一定的指导意义,可为相关领域的研究提供一定的参考。

铁锰泥制备多孔复合吸附剂及其对废水中锑的动态吸附研究

利用反冲洗铁锰泥和海藻酸钠(SA)制备了一种多孔复合吸附剂ISG,并用于吸附模拟废水中Sb(Ⅲ),探究了不同造孔材料及其添加量对除锑Sb(Ⅲ)性能的影响,并考察了吸附剂填料层高度、模拟废水中Sb(Ⅲ)初始质量浓度、进液流量对动态吸附锑的影响。结果表明,以固体NaHCO_(3)为造孔材料所制备的多孔复合吸附剂ISSG对模拟废水中Sb(Ⅲ)的去除效果最好,适宜条件下ISSG对Sb(Ⅲ)的去除率最高可达98%,且机械强度良好;在一定范围内,吸附剂填料层高度的升高或模拟废水Sb(Ⅲ)初始质量浓度和进液流量的降低都会延长吸附穿透时间;Yoon-Nelson和Thomas模型对吸附穿透曲线拟合良好(R^(2)>0.91),可准确预测穿透时间和饱和吸附量。

右江盆地金、锑成矿过程:来自晴隆锑矿床和泥堡金矿床萤石LA-ICP-MS微量元素研究的制约

位于“滇-黔-桂”接壤处的右江盆地中发育大量的金、锑矿床,金、锑相互伴生,具共生分异特征。然而,金、锑之间的成矿联系和成矿过程异同仍需要进一步的研究工作。萤石作为热液矿床中广泛出现的脉石矿物,前人已经对其开展了大量的研究用于揭示矿床的形成过程。右江盆地中的晴隆锑矿床和泥堡金矿床具有相似的成矿时代以及围岩蚀变特征,是研究金、锑共生分异的理想对象。因此,本文选择晴隆锑矿床和泥堡金矿床中与成矿相关的萤石展开原位LA-ICP-MS微量元素研究,旨在揭示金、锑矿床成矿过程的差异。萤石矿物化学及阴极发光(CL)研究显示,晴隆锑矿床中与成矿相关的萤石沉淀可以划分为三个阶段,第一阶段稀土元素呈LREE富集HREE亏损的右倾特征,第二阶段呈“中稀土(MREE)”富集,第三阶段沉淀的萤石基本继承了第二阶段的稀土元素的配分特征,但ΣREE更低。整体上,随着成矿过程进行,三个阶段萤石ΣREE随着成矿过程逐渐下降,且均伴随Ce的负异常。泥堡金矿床中与成矿相关的萤石沉淀可以划分为两个阶段,第一阶段萤石稀土元素也呈右倾特征,第二阶段萤石呈MREE富集特征,整体上与晴隆萤石大致相似。不同阶段萤石Y/Ho、La/Ho、Tb/Ca和Tb/La图解显示,锑、金矿床中成矿早阶段和晚阶段萤石具有不同成因特征。其中,成矿早阶段萤石主要为热液充填成因,成矿晚阶段与水/岩反应密切相关,随着水/岩反应加剧,大量围岩组分进入流体形成晚阶段萤石。同时,这一过程导致成矿流体pH的逐渐升高和稀土元素总量的逐渐降低。综合分析认为,锑成矿流体为酸性流体,强烈的水/岩反应促使碳酸盐岩围岩溶解形成大量的萤石;同时成矿环境p H的增高和成矿流体温度的降低可能是导致辉锑矿大量沉淀的原因之一;而金成矿流体呈弱酸-中性特征,去碳酸岩化作用不彻底,形成少量萤石并伴生大量白云石,有利于大量含金黄铁矿的形成。通过对已有的锑矿床中辉锑矿及成矿阶段脉石矿物稀土元素研究数据统计发现,成矿阶段脉石矿物稀土元素呈MREE富集特征可能是大量辉锑矿对轻稀土元素(La)的富集作用所导致的。

砷锑烟尘与冶炼污酸的联合处置

基于砷、锑在酸性溶液中的溶解差异性,结合砷锑烟尘和冶炼污酸的成分特征,提出氧化酸浸分砷—湿法还原固砷的砷锑烟尘与冶炼污酸的联合处置工艺。结果表明,在过氧化氢加料系数1、过氧化氢质量分数30%、液固比5、温度30℃、浸出时间4 h、污酸酸度1 mol/L条件下,砷的浸出率可达99%以上,所得浸出渣锑含量高达90%,砷含量仅为0.2%,实现了高砷锑烟尘中砷和锑的初步分离;采用氯化亚锡二段还原工艺,在酸度12 mol/L、温度90℃、n(NaCl)/n(As)=3、还原剂系数1、反应时间4 h的条件下,砷还原率可达99.75%,反应后液中锑浓度为6.72 g/L,砷浓度仅为0.17 g/L,实现砷和锑的二次分离。

贵州晴隆锑矿区土壤中锑的形态分布和地球化学模型

以贵州晴隆锑矿区某冶炼厂及周边地区土壤为对象研究了锑的形态分布特征.结果发现,冶炼厂土壤中锑污染严重,含量最高达31265 mg·kg^(-1),但在下游土壤中随距离增加,锑浓度迅速下降到100mg·kg^(-1)以内.XRD和XPS结果显示土壤中主要含锑化合物为锑酸钙(Ca_(2)Sb_(2)O_(7))、锑酸钾(K_(3)Sb_(5)O_(14))以及氧化锑(Sb_(2)O_(5)),锑以五价形态存在.连续提取形态分析表明除残渣态外,厂区附近污染土壤中碳酸盐和金属氧化物的共沉淀态是锑的主要宿主相,而下游土壤中吸附态比例显著升高,说明在迁移过程中土壤中锑的活性增加.构建了以水合铁氧化物和针铁矿作为锑主要活性表面的土壤中锑地球化学多表面形态模型(MSM),当采用1 mol·L^(-1)Na_(2)HPO_(4)提取的锑作为总有效态锑输入值时,该模型可很好地预测不同性质和污染程度的土壤中锑的溶出效应(RMSE=0.29),说明该模型可为准确评估锑冶炼厂周边污染土壤中锑生态毒性和迁移淋溶风险提供有潜力的工具和方法.

锑精矿制备乙二醇锑工艺研究

指出了锑精矿制备三氯化锑的工艺思路,研究了三氯化锑法合成乙二醇锑的工艺条件。通过单因素实验的探索,初步确定了适宜的反应温度为70℃,反应时间为90min,物料配比为50。

硫铁改性生物炭对水中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的去除研究

以九水合硫化钠、七水合硫酸亚铁、生物炭为原料,采用共沉淀法制备硫铁改性生物炭材料(FeS-BC),并研究其对水中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附性能,利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对硫铁改性生物炭的形貌及结构进行表征。结果表明,在pH=7、质量浓度为1 g/L条件下对10 mg/L Sb(Ⅲ)吸附率达到80.26%,在pH=7、质量浓度为7 g/L条件下对10 mg/L Sb(Ⅴ)的吸附率达到89.48%;在最佳FeS/BC质量比、固液比的情况下对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)最大吸附量分别为32.20、22.35 mg/g;pH对Sb(Ⅲ)去除率影响不大,在pH=10时对Sb(Ⅴ)去除率影响比较明显;CO_(3)^(2-)、PO_(4)^(3-)、SiO_(3)^(2-)对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附具有不同程度的抑制作用;经试验模拟表面材料对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)吸附符合准二级动力学和Langmuir等温模型。