海泡石的礦物學(xué)研究與其在環(huán)境治理中的應(yīng)用.pdf

1、海泡石是一種含水的硅酸鹽粘土礦物，具有巨大的比表面積和獨(dú)特的孔結(jié)構(gòu)以及良好的吸附性、流變性、催化性等。但是天然海泡石呈表面酸性弱、通道小沒(méi)有完全打開(kāi)、比表面積仍然沒(méi)有達(dá)到理論上的要求，因而限制了海泡石的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)其進(jìn)行活化處理，可作為吸附劑、凈化劑、離子交換劑等廣泛應(yīng)用于廢水處理、化肥、飼料、建材和卷煙過(guò)濾等方面。本論文致力于把分析技術(shù)與相關(guān)的環(huán)境科學(xué)、礦物學(xué)的研究方法引入到海泡石的應(yīng)用研究中，以環(huán)境科學(xué)、礦物學(xué)的理論為指導(dǎo)，對(duì)海泡石

2、的礦物特性、活化的處理方法以及在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用開(kāi)展了系統(tǒng)性的研究工作，并取得了如下的創(chuàng)新性成果和認(rèn)識(shí)： 1、通過(guò)對(duì)熱液型海泡石和沉積型海泡石的化學(xué)成分分析，表明這兩種類(lèi)型的海泡石化學(xué)成分有很大不同。熱液型海泡石樣品中SiO2和MgO的含量均高于沉積型海泡石，而Al2O3含量大大低于沉積型海泡石樣品，F(xiàn)e2O3也較沉積型海泡石低。 2、湘潭海泡石為沉積型顆粒狀，同其他產(chǎn)地的沉積型海泡石相比，Al2O3含量高出3-5倍

3、，礦物顆粒粒度呈現(xiàn)正態(tài)分布的特點(diǎn)，大部分顆粒粒度分布在4μm左右。通過(guò)電鏡研究發(fā)現(xiàn)在1萬(wàn)倍電鏡下放大到10萬(wàn)倍仍為顆粒狀。對(duì)海泡石原礦和活化海泡石的熱分析比較研究表明耐熱性能較好，海泡石脫結(jié)構(gòu)水發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞的溫度在784℃左右。海泡石熱失重具明顯的階段性，低溫條件下失去吸附水、沸石水。隨著溫度的升高，逐步失去結(jié)晶水，最后在784℃左右脫去結(jié)構(gòu)水。 3、采用現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)，利用X射線衍射和紅外光譜分別研究了海泡石的礦物學(xué)特征。粉

4、晶數(shù)據(jù)擬合分析及晶胞參數(shù)計(jì)算結(jié)果表明，海泡石屬于單斜晶系，晶胞參數(shù)a0值與礦物的晶體化學(xué)成分有密切的負(fù)相關(guān)關(guān)系。兩種類(lèi)型海泡石的紅外光譜圖存在著明顯差別，熱液型海泡石譜帶數(shù)目多，分裂清晰，且各吸收帶尖而銳，而沉積型海泡石譜帶相對(duì)較弱，某些譜帶發(fā)生復(fù)合，絕大多數(shù)吸收帶強(qiáng)度均不及熱液型海泡石，某些吸收帶有加寬趨勢(shì)。 4、通過(guò)對(duì)海泡石的吸附性研究表明：海泡石的內(nèi)部孔包括兩大部分，第一部分為晶體內(nèi)部的孔道，其大小為3.7×6.4×10-

5、20㎡，多數(shù)為沸石水充填，并且其邊緣部分還占據(jù)與Mg2+結(jié)合的四個(gè)配位結(jié)晶水；第二部分是海泡石針、棒狀晶體（粒子）構(gòu)成聚集體中的空隙孔，孔尺寸范圍分布較廣。 5、通過(guò)海泡石焙燒溫度對(duì)海泡石活化的影響研究表明，焙燒溫度對(duì)海泡石吸附性的影響研究表明，隨著溫度升高其吸附性能也提高，溫度在250℃以后，焙燒溫度提高其吸附性能反而下降。從整體考慮焙燒溫度在220-250℃時(shí)，時(shí)間為3小時(shí)應(yīng)比較合理。 6、通過(guò)活化海泡石對(duì)重金屬離子

6、的吸附實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PH值大于6.0是海泡石對(duì)鎘離子吸附的最佳酸度。海泡石對(duì)Ni2+的最大吸附容量約為43mg/g、對(duì)Pb2+的最大吸附容量約為109mg/g、對(duì)Cu2+的最大吸附容量約為34mg/g、對(duì)Zn2+的最大吸附容量約為16.7mg/g。 7、通過(guò)研究酸活化海泡石對(duì)回收鋅渣酸浸液中的鎵，發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH值為2.0-3.0之間時(shí)，既有利于鎵的提取，又有利于鎵與其他離子的分離，因此，用酸活化海泡石回收鋅渣酸浸液中的鎵時(shí)，溶