黄铁矿处理重金属废水的光谱表征

将反射光谱和吸收光谱用于黄铁矿处理酸性重金属废水的研究,探讨了黄铁矿的表面反应以及黄铁矿与重金属的相互作用。漫反射红外光谱分析证实,在处理废水过程中,黄铁矿中表面羟基与重金属离子发生反应;并通过考察黄铁矿中碳酸盐,合理解释了黄铁矿处理酸性重金属废水后的溶液自然均趋于中性(pH 7)的现象。可见区的反射光谱用于表征处理过程中的黄铁矿的颗粒及比表面变化,解释了黄铁矿在重复使用时其活性反而增强的原因。吸收光谱及XPS表征表明,黄铁矿处理含Cr(Ⅵ)废水,是一个由Cr(Ⅵ)到Cr3+再到Cr(OH)₃的吸附沉淀过程。     

重金属铊胁迫羽衣甘蓝的in situ-ATR-FTIR表征

通过植物叶片光合作用消耗二氧化碳实验,实现了羽衣甘蓝光合作用的原位衰减全反射红外光谱表征。结果表明,羽衣甘蓝无论是否受到铊胁迫,其吸收峰的位置均无明显改变,其中3 380 cm-1处的强吸收峰表征叶片中的水分,碳水化合物,蛋白质和酰胺化合物等;2 916,2 850 cm-1处的强峰以及2 960 cm-1处的肩峰表征碳水化合物和脂肪族化合物等;1 640 cm-1处的吸收峰表征水分。然而,通过对羽衣甘蓝叶片进行原位表征,发现表征CO₂的2 360和2 340 cm-1双吸收峰(“负峰”)均从无到有,逐渐增强,说明羽衣甘蓝在进行光合作用。并且,铊胁迫组叶片二氧化碳的消耗速率明显高于空白样,即一定浓度铊胁迫会提高羽衣甘蓝的光合速率,表明羽衣甘蓝对重金属铊具有耐受的特性;结果也表明成年叶光合作用强度大于幼叶,这符合植物叶片光合作用的一般规律。     

农药残留动态的原位衰减全反射红外光谱表征

原位衰减全反射红外光谱用于农药残留动态研究。通过对果蔬(西红柿)表面敌敌畏和乙酰甲胺磷两种农药的原位表征,发现敌敌畏具有显著的挥发性,喷淋20min后降解达80%,同时,表征CO的1 734cm-1吸收峰在20min转为负峰,结合3 073cm-1吸收峰显著减弱,1 277cm-1吸收峰在减弱的同时发生了显著的红移(30cm-1),表明敌敌畏可能存在一定程度的水解;而喷淋乙酰甲胺磷后120min无明显变化,表明乙酰甲胺磷相对稳定。     

粘红酵母对铀的吸附研究

研究了粘红酵母对水溶液中铀的吸附行为,发现其吸附铀的最佳pH值为6～7,最大吸附量为149.4 mgU·g-1,其吸附等温线和Langmuir吸附等温方程符合较好,相关系数R-2达到0.99;比较吸附铀前后牯红酵母的红外光谱图发现,吸附过铀的菌体的红外光谱在904cm-1处出现了一个新的峰,此峰为UO2的伸缩振动峰,说明粘红酵母确实对铀发生了吸附作用.此外,氨基或羟基的伸缩振动峰由3 309移至3 287cm-1,细胞壁中碳水化合物或醇中C-O键伸缩振动发生位移,由1 068移至1 080cm-1,说明这些基团可能参与了吸附过程;蛋白质的特征吸收峰(1 653,1 540,1 237cm-1)在吸附前后基本无明显变化,表明粘红酵母的主要成分及结构仍保持完整.吸附后的菌体利用0.1 mol·L-1的NaHCO3处理后可解吸出其中96%的铀,可见该菌在铀矿废水处理方面具有广阔的应用前景.     

金刚石压腔蛇纹石原位拉曼光谱研究

在金刚石压腔中,运用激光拉曼光谱技术对高压下蛇纹石矿物结构及其稳定性进行了原位观测与研究。实验获得蛇纹石在常温下从0.1～5 140MPa的拉曼光谱数据。研究发现,蛇纹石低频拉曼谱峰388,471,692和705cm-1随压力增加有规律地向高频偏移;层内羟基3 664cm-1峰和层间羟基3 696cm-1峰与压力呈明显的正相关性。层内羟基3 664cm-1峰随压力变化的斜率为3.3cm-1.GPa-1,层间羟基3 696cm-1峰在2.0GPa时斜率由8.3cm-1.GPa-1变为1.1cm-1.GPa cm-1。在实验温压条件下,蛇纹石未发生脱水作用。     

低温热处理刚玉实验中含水矿物包裹体的特征研究

近年来,低温热处理刚玉出现在宝石交易市场,由于其特征容易与天然刚玉混淆,如何鉴定低温热处理刚玉成为宝石实验室的研究热点。在弱氧化氛围,360,610和650 ℃条件下,先后对9粒刚玉进行了热处理实验,并采用显微拉曼定性分析刚玉中的包裹体、显微镜下观察包裹体形貌、显微红外光谱分析含水矿物包裹体中羟基的特征峰等方法,对刚玉低温热处理前后的特征进行了对比研究。热处理实验揭示：600 ℃左右温度、弱氧化氛围已能有效去除刚玉中的蓝色调,并增强红色,可达到热处理改善或改变刚玉颜色的目的。研究结果表明：针铁矿、高岭石、勃姆石等含水矿物包体主要存在于刚玉的开放裂隙中,硬水铝石、磷灰石、云母等含水矿物包体主要存在于刚玉晶体中。针铁矿热处理前红外光谱可显示与羟基相关的3 435 cm-1吸收峰,并伴有以3 185 cm-1为中心的吸收宽带,经360 ℃热处理后相关吸收消失,其颜色由亮黄色变为红色;高岭石热处理前红外光谱在3 620,3 648,3 670和3 698 cm-1附近显示一组与羟基相关的吸收峰,经610 ℃热处理后相关吸收峰消失;勃姆石热处理前红外光谱显示与羟基相关的3 086和3 311 cm-1吸收峰,经610 ℃热处理后相关吸收峰消失。硬水铝石包裹体通常呈针状,热处理前红外光谱显示与羟基相关的1 980和2 110 cm-1吸收峰,经610 ℃热处理后相关吸收峰消失,但仍保持针状晶形假像;磷灰石包体通常呈透明柱状或粒状晶形,由于OH与F相互作用,红外光谱在3 550 cm-1附近显示与羟基相关的吸收峰,610 ℃热处理后相关吸收峰仍然存在,磷灰石包体的形貌未见改变;白云母呈近透明无色片状晶形分布于刚玉中,红外光谱在3 624 cm-1附近显示与云母中羟基相关的吸收峰,650 ℃热处理后这一吸收峰仍然存在,云母的形状未见变化,透明度略微降低。通过实验,证明含水矿物包裹体对于鉴定低温热处理刚玉具有重要作用。     

水性涂料施工过程中微观结构的FTIR研究

以市售立邦水性涂料作为研究对象,溶剂水作为变量因子。配制不同水料比的涂料系列样品,分别用FTIR/ATR、FTIR/漫反射光谱表征湿料、涂膜的微观结构特征,湿料抽滤得到的固型物用FTIR/漫反射光谱表征。分析其官能团变化情况,研究施工过程,溶剂对涂膜的影响。结果显示：随着加水量的增加,湿料的FTIR/ATR光谱中,1 727 cm-1对应的羰基吸收峰,逐渐转为肩峰,871 cm-1吸收峰发生蓝移,峰强度逐渐减弱;涂膜的漫反射红外图谱,3 400 cm-1的—OH吸收峰、3 030 cm-1不饱和—CH吸收峰强度逐渐变弱,2 962和2871 cm-1的甲基和亚甲基的吸收峰强度逐渐增强,2 516 cm-1吸收峰位移至2 603 cm-1形成肩峰,1 647 cm-1吸收峰逐渐位移至1 455 cm-1,1 107 cm-1对应的C—O伸缩振动吸收峰发生红移。在水性涂料施工过程中,溶剂水与涂料分子间存在相互作用,对涂层分子中电子云的密度分布有显著的影响,此结果对涂料的生产及施工有参考意义。     

黄铁矿氧化的原位衰减全反射红外光谱表征

黄铁矿是自然界普遍存在的一种矿物,容易发生氧化反应,是酸性矿山废水(AMD)的主要来源。研究黄铁矿氧化有助于揭示其产生污染的机制。通过黄铁矿氧化生成硫酸,硫酸再与黄铁矿中所含碳酸盐(钙)反应生成二氧化碳这一设计实验,实现了黄铁矿在大气环境和水环境中氧化的原位衰减全反射红外光谱表征。通过对反应生成的CO₂进行原位表征,发现黄铁矿在空气和水中均存在明显的氧化作用,二者的氧化速率随时间而下降,差别在于,黄铁矿在水环境中的氧化速率下降较之在大气中显著,表明黄铁矿在水中的氧化较之在大气中要慢。在衰减全反射测量中,2 350 cm-1处表征CO₂的双吸收峰的选择性好,并可实现原位分析。     

酯化前后酵母菌的红外光谱比较

对啤酒酵母酯化前后的红外光谱进行了分析。啤酒酵母的红外光谱图主要由蛋白质的吸收带、碳水化合物的吸收带组成。1 652 cm-1处的吸收峰为酰胺Ⅰ带,是CO的伸缩振动,1 542 cm-1的吸收峰是酰胺Ⅱ带,振sup>振动和N—H的弯曲振动引起的。1 454 cm-1处的吸收峰为CH₃和CH₂的弯曲振动峰;1 160 cm-1处出现的峰可能为细胞壁的主要成分——碳水化合物中C—O的伸缩振动峰;1 080 cm-1处的吸收峰是由啤酒酵母中的RNA,DNA或细胞壁中存在的碳水化合物或醇中的C—O伸缩振动引起的。用甲醇酯化后在1 744和1 454 cm-1处的吸收峰强度增加,说明酵母菌细胞表面的羧基发生了酯化反应。酯化后细胞的主要成分和结构保持完整。     

非理想化学计量比氧化铀的拉曼和红外光谱

测量了七种非理想化学计量比的UO₂+x(0＜x＜0.66)及UO₂和U₃O₇等理想化学计量比氧化铀的拉曼和红外光谱,并进行了对比分析,其中U₃O₇和U₃O₈之间UO₂+x的分子振动光谱为首次报道。拉曼光谱结果显示,随着UO₂+x中x值的增加,UO₂特征峰中的578和1 150 cm-1峰强度快速减弱,当x=0.19时,这两峰基本消失,可视为准完美萤石晶体结构UO₂的标志。445 cm-1峰强度在减弱的同时变宽并偏移,当x=0.32时,该峰已偏移至459 cm-1处,同时在～630 cm-1出现一弱肩峰,这与四方相U₃O₇的特征峰一致。当x≥0.39时,459 cm-1峰发生分裂,在235和754 cm-1处出现新峰并增强,其特征逐渐与正交相的α-U₃O₈接近。但直至x=0.60时,与α-U₃O₈相比其333,397,483和805 cm-1峰仍不突出。红外光谱结果显示,随着UO₂+x中x值的增加,UO₂位于400～570 cm-1区间的强吸收特征谱带逐渐分裂为～421和～515 cm-1两峰并增强,同时UO₂在～700 cm-1的弱吸收峰逐渐消失,～645 cm-1处的肩峰逐渐显现,出现的这三个峰正是U₃O₇的特征红外吸收峰。当x≥0.39时,在744 cm-1出现一强吸收峰并增强,该峰是α-U₃O₈的最强特征峰。但即使x=0.60时,～645 cm-1峰仍然存在,同时～515 cm-1峰也未明显分裂成485和535 cm-1峰,这表明UO_2.60仍处于四方相和正交相的过渡阶段。上述结果表明,随着x值的增加,UO₂+x的晶体结构发生变化,每次变化均在拉曼和红外光谱中得到体现。通过对比各特征峰相对强度和位置的变化情况,可很好区分和表征不同的氧化铀。     

豫西陆院沟金矿黄铁矿拉曼光谱特征及其对多期成矿的指示意义

豫西陆院沟金矿是熊耳山地区重要的破碎蚀变岩型金矿，黄铁矿是其主要的载金矿物，对黄铁矿主量元素、微量元素、同位素等进行测试能够分析金矿的成矿过程，常规的测试手段主要有电子探针、激光剥蚀电感耦合等离子质谱等方法，但这些方法具有测试时间长、成本高的缺点。不同温压条件下形成的黄铁矿其光谱特征不同，对黄铁矿进行激光拉曼测试，分析其拉曼特征位移峰及半高宽（FWHM）的变化可判断黄铁矿形成的温度和压力，进一步可推测金矿的成矿过程，该方法相比于传统的分析测试方法具有经济、高效的优势。通过对陆院沟金矿不同标高430~670 m的黄铁矿样品进行拉曼光谱分析发现其379 cm-1附近的特征拉曼位移A_g自标高430~500 m呈现不断增大的趋势，自标高500~580 m呈现不断减小的趋势，自标高580~670 m又呈现不断增大的趋势。A_g拉曼位移一般随着成矿压力的增大而增大，推断控矿断裂存在两期构造活动，第一期构造活动破碎带达到标高500 m左右，第二期构造活动是在第一期的基础上继续向上发展，达到标高约670 m的范围。379 cm-1处特征峰半高宽可指示黄铁矿晶体的结晶度和有序度，一般特征峰半高宽越宽其结晶度、有序度越差，黄铁矿结晶沉淀温度越高。从标高430 m至标高500 m，载金黄铁矿在379 cm-1附近峰的半高宽从7.94逐渐增大到12.81，自标高500 m至标高670 m，其半高宽从12.81逐渐减小到8.81。推测与两期构造相对应，存在两期热液活动。通过对标高430 m处的黄铁矿进行电子探针扫面分析，发现确实存在两期热液活动，第一期热液中As元素含量较低，第二期热液As元素含量较高。对标高430 m处第二期热液形成的黄铁矿进行拉曼光谱测试，其A_g为381.86，指示了较低的结晶沉淀压力；半高宽为12.80，指示了较高的黄铁矿结晶沉淀温度。上述事实证实了推测的地质过程。     

河北省灵寿县西石门金矿黄铁矿拉曼光谱研究

通过测试西石门金矿中不同矿段、不同期次的黄铁矿样品的拉曼谱峰,探讨了该区含金黄铁矿拉曼谱峰位移的变化特征及其矿床学意义。测量结果表明:在240~600cm-1范围内,黄铁矿的拉曼谱峰表现为Fe—[S2]2和Au+—[S2]2-的伸缩振动。不同矿段、不同世代的黄铁矿样品的拉曼图谱位移具明显规律性:矿化最优的330矿段,黄铁矿的拉曼图谱位移相对于290和370矿段,Au+—[S2]2-的伸缩振动变化大,其拉曼谱峰偏的强度大并向低频率偏移明显;反之,矿化差的370矿段,Fe—[S2]2的伸缩振动变化大,强度小,拉曼位移频率变化较小;同一矿段、不同世代的黄铁矿样品,其拉曼谱峰变化也具有以上规律:第Ⅰ世代黄铁矿,拉曼强度最大,拉曼谱峰向低频偏移不明显;反之,主成矿期(Ⅱ,Ⅲ世代)的黄铁矿,拉曼谱峰强度较小,向低频偏移大。这表明:对不同矿段、不同期次的黄铁矿颗粒进行拉曼谱峰测试,可以为推测其含金性及所处的地质环境提供依据。     

原位漫反射红外光谱表征钛硅分子筛TS-1催化苯乙烯氧化反应

采用高温漫反射红外光谱考察了钛硅分子筛TS-1的稳定性,发现960 cm-1吸收峰在673 K时没有变化,表明所表征的骨架钛具有一定的高温稳定性,而表征分子筛骨架振动的两个吸收峰在673 K下向低波数位移了约13 cm-1。探讨了H₂O₂吸附对TS-1分子筛骨架钛的影响,发现960 cm-1处的吸收峰在吸附H₂O₂后强度减弱,并且向高波数位移了11 cm-1;抽真空或加热,吸收峰又复原,表明骨架钛可能存在TiO结构,H₂O₂与分子筛中的TiO作用,使相应的960 cm-1吸收峰向高波数位移。原位漫反射红外光谱考察了TS-1催化苯乙烯氧化反应,谱图分析表明,苯甲醛是主要产物,TS-1催化氧化的关键是H₂O₂吸附在TS-1的骨架钛上形成活性中心。     

显微-反射傅里叶变换红外光谱研究油酸钠与胶磷矿吸附机理

红外光谱已经成为浮选药剂作用机理研究的最重要手段之一。由于矿物本身具有较强的红外吸收,传统溴化钾压片透射光谱很难检测到矿物表面吸附药剂的微弱红外信号。采用显微-傅里叶变换红外光谱仪的反射模式,测定了不同浓度油酸钠在胶磷矿表面的吸附形式,并观察了吸附形貌。结果表明,与透射红外光谱相比,反射红外光谱对表面有更高的灵敏度,能更好地揭示实际浮选药剂浓度下的吸附机理。碱性条件下当油酸钠浓度较低时,油酸离子与表面晶格钙离子发生化学吸附,吸收峰在1 552 cm-1,同时也存在油酸钙沉淀的物理吸附,吸收峰在1 570和1 535 cm-1;当油酸钠浓度超过临界胶束浓度时,胶束使得胶磷矿表面亲水,导致油酸钠溶液残留在表面,吸收峰在1 560 cm-1,掩盖了其他吸收峰;表面经水洗涤后药剂吸收峰强度大幅减弱,是由于残留的油酸钠和物理吸附的油酸钙被洗掉。另外,随着油酸钠浓度增大,药剂二维形貌由点状吸附聚集为片状吸附,覆盖面积增大,但并不是完全覆盖,这与矿物表面异质性有关。以上研究结果有利于理解磷矿石提磷或铁矿石脱磷浮选体系中捕收剂与胶磷矿的作用机理。     

红外拟合光谱分析微波对重晶石浮选的影响机理

目前浮选提高重晶石品位的方法通常采用新型浮选药剂从低品位重晶石矿中进行分选,采用微波加热预处理矿物可提高浮选回收率,但微波对浮选药剂与矿物的作用机理还不清楚。微波加热技术近年来用于矿物加工、冶金与材料制备等领域,具有反应速度快、产品指标高等优点。以油酸钠为捕收剂,对微波预处理后的重晶石纯矿物进行浮选,并对不同微波作用时间下的重晶石浮选样品进行红外光谱检测,通过红外拟合平滑光谱和二阶导数光谱计算分析,研究微波对重晶石浮选的影响机理。浮选试验结果表明,未经微波预处理的重晶石,在油酸钠用量为55 mg·L-1、pH值为8.0的条件下,浮选指标最佳,回收率为91.41%;而对比之下,经微波作用后的重晶石进行浮选,随着微波处理时间的增加浮选指标逐渐提高,且在微波作用60s时的回收率最高,达95.27%。基于浮选试验的红外光谱分析表明,重晶石未经微波预处理进行浮选,与油酸钠作用,在波数为3 004 cm-1处-CH₂-的对称伸缩振动峰、2 953 cm-1处-CH₃的反对称伸缩振动峰、1 119和1 077 cm-1处SO2-₄的非对称伸缩振动峰均发生了红移,说明油酸钠在重晶石表面发生化学吸附;而经微波预处理后的重晶石浮选时,在波数为2 853 cm-1处-CH₂-对称伸缩振动峰、2 923 cm-1处-CH₂-反对称伸缩振动峰、2 958 cm-1处-CH₃反对称伸缩振动峰、1 181,1 122和1 086 cm-1处SO2-₄非对称伸缩振动峰、982 cm-1处SO2-₄对称伸缩振动峰、635和610 cm-1处SO2-₄弯曲振动峰,其峰位并未发生红移,但峰强随着微波作用时间的增加明显加强,且微波作用60 s时其峰强增加最明显;对微波处理后的红外光谱进行拟合平滑光谱和二阶导数光谱计算发现,在波数为2 958,2 923,2 853,1 181,1 122,1 086,982,635和610 cm-1处峰面积均有不同程度的增加,且在微波作用60s时峰面积分别增加了1.84%,259.12%,761.15%,235.72%,145.61%,198.50%,641.16%,549.67%和744.97%,表明微波预处理并未诱发重晶石表面发生化学反应,但强化了捕收剂油酸钠与重晶石矿之间的化学吸附,使其与重晶石表面的化学吸附更加致密,吸附量增加,因此重晶石回收率增加,浮选指标提高。     

基于XPS对硫铁矿去除SeO2-3的机理研究

硒是动植物及人体生长必需的十五种微量元素之一，具有清除体内自由基、抗氧化、增强免疫力等功能，但其安全剂量的范围却很窄。利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对湿法球磨制备的硫铁矿形貌进行了表征。SEM观测发现加乙醇助磨后的硫铁矿为粒径大小较均匀的球形颗粒团聚体，粒径范围在17～200 nm之间，平均粒径138 nm。XRD衍射图谱中的特征峰与FeS₂衍射图谱中各峰位置基本一致，因此判定硫铁矿中主要化学组分为FeS₂，且图谱中基本没有杂峰，表明制备过程中并未混入杂质，样品纯度较高。实验结果表明，该法制备的硫铁矿具有颗粒粒径小、比表面积大、反应活性高等优点。研究中利用X射线光电子能谱仪（XPS）对硫铁矿去除水体中SeO2-₃的机理进行了研究。研究结果表明, （1）在较为广泛的实验pH范围（pH 2.2～11.5），硫铁矿均能有效去除水体中SeO2-₃，去除效率（除pH值7.8以外）均达到90%以上；（2）硫铁矿与SeO2-₃发生反应后，其主要组成元素的XPS特征峰结合能有所减小，表明硫铁矿表面发生了一定化学变化；（3）酸碱环境下硫铁矿去除SeO2-₃的机理不完全相同，酸性环境下，硫铁矿对SeO2-₃的去除是单纯的氧化还原过程，即硫铁矿中被酸活化的S2-₂将SeO2-₃还原为单质Se(0)，并且酸性越强，SeO2-₃去除效果越好；碱性环境下，SeO2-₃的去除过程中氧化还原与络合反应并存，硫铁矿表面有络合态Fe(OH)SeO₃和单质Se(0)两种存在形态，且碱性越强，络合态Fe(OH)SeO₃含量越高。以上研究结果为硫铁矿去除固定水体和土壤中以SeO2-₃为代表的可变价金属阴离子提供重要理论依据和应用基础。     

巴基斯坦斯瓦特山谷祖母绿的谱学特征研究

随着哥伦比亚祖母绿矿的日益枯竭,巴基斯坦祖母绿逐渐成为市场的主力军之一,运用常规宝石学仪器、红外光谱仪、激光拉曼光谱仪、紫外-可见-近红外光谱仪(UV-Vis-Nir)和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)对巴基斯坦斯瓦特产区的祖母绿谱学特征进行了较系统的研究。结果表明,巴基斯坦斯瓦特祖母绿颜色整体呈深绿色-深蓝绿色,折射率较高为1.589～1.615。巴基斯坦斯瓦特产区的祖母绿中含有种类和数量较多的内含物,其中三相内含物呈边界清晰平直的矩形且具有明显定向性,与俄罗斯、赞比亚和埃塞俄比亚产区祖母绿的三相内含物接近。根据同一样品不同颜色的紫外-可见-近红外光谱和LA-ICP-MS的分析表明,在颜色较深的区域,紫外-可见-近红外光谱显示相对较强的427, 608, 637和679 nm(o光)Cr的R线吸收以及在o光下370 nm Fe的吸收,同时此区域内Cr和Fe含量相对较高,因此祖母绿色带是由含量不同的Cr和Fe所致。巴基斯坦斯瓦特祖母绿是由Cr致色,V对颜色有一定贡献且Cr/V极高。根据LA-ICP-MS结合红外光谱可知,巴基斯坦斯瓦特祖母绿属于富碱祖母绿,在红外光谱...