STUDY OF THE INFLUENCE OF HUMIC SUBSTANCES ON THE SORPTION OF RARE EARTH ELEMENTS AT THE KAOLINITE AND BENTONITE SURFACES

The isotherms for sorption of fulvic acid from weathered coal,and the distribution ratios,Rd,of ^169Yb at various concentration of fulvic acid on Na-bentonite and Na-Kaolinite have been measured.Meantime,the dependences of Rd of ^169 Yb on pH values at a constant initial concentration of FA were obtained.It was not found that the parallel relationship between the high affinity of humic substance to the clay and the high uptake of metal which has strong ability to complex with this humic substance.     

高岭石基介孔复合材料的二氧化碳吸附性能

碳排放量的快速增长所引起的全球气候变暖问题越来越受到各国的关注,因此研发制备可行高效的二氧化碳(CO₂)捕获材料具有极其重要的意义。本文以高岭石为原材料,采用煅烧-碱活化-酸刻蚀的方法,制备出介孔氧化硅载体(KNH),再将KNH经过五乙烯六胺(PEHA)修饰后制备出介孔复合材料(KNH-PEHA)。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、N₂物理吸附等方法对样品进行表征,并进一步对样品进行CO₂吸附性能研究。结果表明,PEHA的浸渍修饰并未改变载体的结构,但显著提高了介孔复合材料对CO₂的吸附能力。吸附温度为25 ℃,KNH的CO₂吸附量为147.39 cm³/g,而PEHA质量分数为30%的KNH(KNH-P-30)平衡时的CO₂吸附量达到389 cm³/g,远高于未经PEHA修饰的KNH的吸附量,同时提出了该固体吸附剂对CO₂的吸附机理,为高岭石在气体吸附领域的应用提供一个新思路。     

水合Pb(OH)~+在高岭石(001)晶面的吸附机理(英文)

采用密度泛函理论广义梯度近似平面波赝势法,结合周期平板模型,探讨了水体环境中Pb(OH)+在高岭石铝氧八面体(001)晶面的吸附行为和机理,确定了吸附配合物的结构、配位数、优势吸附位和吸附类型.结果表明,Pb(II)与高岭石铝氧(001)面的氧原子形成单齿或双齿配合物,其配位数为3-5,均为半方位构型.高岭石表面存在含"平伏"氢原子的表面氧(Ol)位和含"直立"氢原子的氧(Ou)位,后者更易与Pb(OH)+单齿配位,该吸附配合物具有较高的结合能(-182.60 kJ·mol-1),为优势吸附物种;高岭石表面位于同一个Al原子上的"OuOl"位可形成双齿配合物.表面Ol与水分子配体形成氢键,对配合物的稳定性起到关键作用.Mulliken布居和态密度分析表明,高岭石单齿配合物中Pb―O成键机理主要为Pb 6p轨道与Pb 6s―O 2p反键轨道进行耦合,电子转移到反键轨道.双齿配合物"Pb―Ol―H"共配位结构中,受配位氢原子影响,Pb―Ol成键过程成键态电子填充占主导地位.     

高岭石/APTES插层复合物的表征及其脱嵌反应动力学

以高岭石/甲醇(K/M)复合物为前驱体,利用置换法制备出了高岭石/γ-氨丙基三乙氧基硅烷插层复合物(K/APTES),并应用 XRD、FTIR、TEM、TG-DSC分析等表征手段对复合物进行了分析.结果表明:APTES分子的氨基与前驱体K/M的四面体硅氧烷基、嫁接在铝氧八面体表面上的甲氧基均发生键合作用形成氢键,APTES分子为两层倾斜排列于高岭石层间,倾角大小与温度有关.插层剂APTES破坏了高岭石层间的氢键,加剧了高岭石自身结构中硅氧四面体片层与铝氧八面体片层之间存在的错位,使得K/APTES插层复合物的部分片层卷曲变形.还针对复合物的插层剂APTES的脱嵌反应,采用Satava积分法和Achar-Brindley-Sharp-Wendworth微分法相结合的动力学方法计算得到了完整的动力学三因子:活化能E=197.8 kJ·mol^-1,指前因子的对数lg(A/s^-1)=14.60,最概然机理函数为:f(α)=[-ln(1-α)]^-1,G(α)=α+(1-α)ln(1-α).     

机械研磨影响高岭石结构的光谱研究

将高岭石矿物分别用干法和湿法连续研磨，通过不同研磨时间各粉样的傅立叶变换红外光谱（ＦＴＩＲ）及Ｘ射线衍射光谱（ＸＲＤ）的实测和比较，发现干法研磨１２ｈ高岭石的结构开始改变，经４２ｈ其层状结构完全破坏。但在湿法条件下即使研磨５４ｈ，高岭石的结构也无明显变化。由此可见，湿汉研磨比干法好。文中还初步探讨了研磨影响粘土结构的原因。     

Φ42 mm腔体高岭石-白云石质传压密封介质金刚石合成扩大试验

 高岭石具有良好的流动密封、固体传压及机械加工等物理性能,是传统传压密封介质原料叶蜡石的替代品。采用比纯高岭石更适合作为传压密封介质原料的某地高岭石矿物,经过配料、混料、装模、压制成型以及焙烧等工序,制成了高岭石-白云石质传压密封介质,并对其进行金刚石合成扩大试验。试验结果表明：高岭石-白云石质传压密封介质能够达到与叶蜡石质传压密封介质相当的效果;合成金刚石的单产为19 g,抗压强度不小于160 N的晶粒占32%,晶粒尺寸大于或等于0.30 mm的占82%,合成1 g金刚石的顶锤消耗小于0.5 g,合成过程稳定。     

江西“高洲石”的矿物学和谱学特征研究

印章石是我国特有的具有民族历史文化特色的艺术品,江西“高洲石”是近年来新发现并在市场上流通的印章石品种。采用X射线粉晶衍射(XRD)、X射线荧光光谱分析(XRF)、红外光谱分析(FTIR)、扫描电镜(SEM)及差热分析(DTA)对“高洲石”的矿物学特征和谱学特征进行了系统的研究。粉晶衍射结果表明,“高洲石”的主要矿物成分为高岭石族矿物和叶蜡石,其次含有少量的绢云母和伊利石等。其中高岭石和地开石多型可通过18°～40°(2θ)范围内一系列地开石特有的衍射峰鉴别。“高洲石”中高岭石族矿物同时出现高岭石和地开石的特征衍射峰,主要为高岭石-地开石过渡矿物。“高洲石”主要化学成分为SiO₂和Al₂O₃,次要成分为Fe₂O₃和K₂O和Na₂O等,这与高岭石族矿物的化学成分相一致。红外光谱的结果显示“高洲石”中高岭石-地开石过渡矿物在高频区一般出现3 689, 3 645和3 615 cm-1三个谱带,其中归属于面外羟基振动的3 689 cm-1谱带和面内羟基振动的3 615 cm-1谱带强度近似相等,部分略有变化,其变化因含高岭石层或地开石层较多造成。扫描电镜下观察到“高洲石”中高岭石矿物的形态主要呈直径为0.5～4 μm的不规则片状或假六方板状,与我国其他产地印石的扫描电镜特征较为相似。差热分析结果表明高岭石族矿物的脱羟吸热谷温度与其矿物种属有一定对应关系,同时此温度还受矿物颗粒大小的影响。综合研究表明,“高洲石”的矿物类型与我国四大印石(寿山石、昌化石、青田石、巴林石)相似,作为四大印石的替代品,“高洲石”具有广阔的市场前景。     

FTIR和XRD研究甲酰胺在高岭石插层复合体系中的形态及其复合物的微观结构

插层复合体系中,有机插层剂在插层的同时也可能吸附在复合物的表面或以自由态存在,对插层分子的表征将会产生较大的影响。以丙酮作淋洗剂,用FTIR及XRD技术对淋洗前后的插层复合体系监控,插层剂分子在复合体系中的可能存在形式,探讨水的作用及复合物微观结构的变化。结果显示：甲酰胺有插层、游离和吸附在复合物表面三种存在形态。3 355和3 462 cm-1处的红外振动峰归属于表面吸附的插层剂分子,3 626 cm-1的峰归属于插层的H₂O分子,在干燥后均消失。H₂O作为填充空间的分子参预了插层过程,且插入到层间,并在干燥后脱嵌。3 534 cm-1处的振动峰在淋洗前后一直存在,是由于插层的甲酰胺分子与高岭石层间形成氢键作用的结果。以丙酮作为淋洗剂,可以选择性的消除表面吸附的甲酰胺而不影响复合物的结构。插层的甲酰胺分子以C—N键垂直于层片呈单分子层排列,并通过氨基与高岭石铝氧八面体层的内表面羟基和硅氧四面体层的氧形成了两种氢键作用。     

煤系高岭石插层合成X型沸石分子筛及其结构中钾的占位

归属于八面沸石结构(FAU)的X型沸石分子筛是一种重要的催化剂,在石油化工及吸附剂领域具有广泛应用前景,目前利用传统工艺生产的沸石分子筛价格昂贵.我国煤系高岭石资源丰富、品质优良,经过醋酸钾插层处理后,是合成X型分子筛的理想原料.本文应用X射线衍射、红外光谱、热重等多种表征技术,对高温焙烧后的高岭石/醋酸钾插层复合物进行了表征.结果表明,焙烧高岭石/醋酸钾插层复合物合成X型沸石的最佳温度为800℃,最佳浓度为30;.并进一步探讨了高岭石/醋酸钾插层复合物合成X型沸石分子筛的机理、结构以及钾离子在沸石分子筛骨架外的分布位置.     

聚氧化乙烯/高岭石聚合物电解质的制备与表征

通过尿素对高岭石的插层及随后的超声脱除处理,制备了一种片层剥离的高岭石粉体,并将这种剥离高岭石与聚氧化乙烯/高氯酸锂(PEO/LiClO_4)体系复合,制备出PEO/高岭石复合物.采用X射线衍射仪、红外光谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、扫描量热仪、电化学工作站和万能材料试验机进行结构表征和性能测试.结果表明,尿素在高岭石层间的插层和脱除引起了高岭石片层的剥离,片层厚度小于50 nm.剥离高岭石在PEO/LiClO_4体系中与PEO形成了强烈的氢键作用,促进了PEO结晶度的降低,进而提高复合物的离子电导率.含有20 wt%剥离高岭石填料的PEO/高岭石复合物的离子电导率达到6.0×10~(-5) S/cm,与未复合的PEO/LiClO_4相比,提高了一个数量级.复合物制备过程中的烘干温度对PEO的结晶度会产生一定的影响,95°C下的烘干处理能得到结晶度较低,离子电导率较高的复合物.此外,剥离高岭石的添加显著提高了聚合物的杨氏模量和拉伸强度,与未复合的PEO/LiClO_4相比,杨氏模量和拉伸强度最大提高了256%和121%.