厭氧微生物還原分解磁性鐵氧化物的過程和機(jī)制研究.pdf

1、利用合成針鐵礦在實(shí)驗(yàn)室條件下通過煅燒方法制備了不同比表面積的納米多孔磁鐵礦和磁赤鐵礦，針對(duì)兩種礦物開展了如下研究:低溫?zé)o水條件下納米多孔磁鐵礦的相變過程及影響因素;陰離子吸附對(duì)礦物磁性的影響;厭氧微生物（產(chǎn)甲烷菌和硫酸鹽還原菌）作用下磁鐵礦分解的過程和機(jī)理。初步獲得以下結(jié)果:
　　磁鐵礦在低溫(70℃)空氣條件下快速向磁赤鐵礦轉(zhuǎn)化，反應(yīng)52 d后轉(zhuǎn)化達(dá)到平衡，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后(70 d)礦物中Fe2+/總鐵比初始值降低約26％;隨轉(zhuǎn)化的

2、進(jìn)行礦物樣品總體積增大、結(jié)晶顆粒減小;樣品的磁化率及頻率磁化率隨礦物的轉(zhuǎn)化逐漸降低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可為自然燃燒作用生成磁赤鐵礦提供合理解釋:燃燒階段生成納米磁鐵礦，降溫階段磁鐵礦轉(zhuǎn)化為磁赤鐵礦。
　　不同種類的陰離子對(duì)磁鐵礦和磁赤鐵礦的磁性影響不同。所有的吸附陰離子均會(huì)導(dǎo)致磁鐵礦的磁化率降低，降低程度為:CO32-＞PO43-＞Cl-＞H2O＞SO42-;吸附陰離子對(duì)磁赤鐵礦磁化率的影響為:SO42-與Cl增強(qiáng)且前者增強(qiáng)的程度大于后者，

3、CO32-和PO43-降低且前者降低的程度大于后者。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可用晶體場(chǎng)理論進(jìn)行解釋:吸附離子改變了礦物表面Fe離子的配位狀態(tài)，進(jìn)而改變了Fe離子d殼層電子的自旋狀態(tài)和宏觀上的磁化率。
　　產(chǎn)甲烷菌實(shí)驗(yàn)體系中，微生物作用導(dǎo)致磁鐵礦的磁性發(fā)生變化:磁化率開始迅速增大，隨后緩慢下降，最終趨于穩(wěn)定;礦物粒徑越小，磁化率變化幅度越大（最高接近10％）。添加磁鐵礦后體系中礦物粒徑越小，CO2產(chǎn)量越大，對(duì)CH4則相反，表明磁鐵礦對(duì)體系中微生物的