黏土礦物材料與環(huán)境修復(fù)目錄信息

上篇黏土礦物材料理論、技術(shù)及譜學(xué)研究1

1緒論3

11概述3

12層狀硅酸鹽4

121四面體片4

122八面體片6

123結(jié)構(gòu)層6

13黏土礦物的分類8

14黏土礦物的表面物理化學(xué)性質(zhì)11

141黏土礦物的電荷11

142黏土礦物的電荷零點(diǎn)13

143黏土礦物的擴(kuò)散雙電層理論13

144黏土礦物的水化作用16

145黏土礦物陽離子固定作用17

15黏土礦物的吸附性17

151黏土礦物的表面積17

152物理吸附18

153化學(xué)吸附19

154離子交換性吸附19

2黏土礦物材料的晶體結(jié)構(gòu)特征24

21高嶺石蛇紋石族礦物24

211高嶺石亞族（kaolinite）24

212蛇紋石(serpentine)亞族24

213高嶺石礦物的晶體結(jié)構(gòu)特征25

22滑石葉蠟石族礦物26

221滑石Mg3Si4O10(OH)227

222葉蠟石Al2Si4O10(OH)229

23蒙脫石皂石族礦物30

231蒙脫石亞族（montmorillonite）30

232皂石亞族（saponite）31

233蒙脫石X射線衍射特征32

234蒙脫石礦物的熱分析33

235蒙脫石礦物的紅外分析36

24云母伊利石37

241黑云母、金云母基本結(jié)構(gòu)37

242黑云母、金云母的X射線衍射特征39

243黑云母、金云母的紅外光譜39

244伊利石41

25蛭石礦物41

251蛭石的形成機(jī)制42

252蛭石的礦物學(xué)44

253蛭石的礦物譜學(xué)46

26綠泥石52

261三八面體綠泥石55

262二八面體綠泥石56

27海泡石坡縷石58

271海泡石61

272坡縷石62

28間層礦物63

281間層結(jié)構(gòu)的類型64

282間層黏土礦物的名稱65

29非晶質(zhì)黏土礦物67

291水鋁英石68

292伊毛縞石70

3黏土礦物材料熱活化過程中的微結(jié)構(gòu)變化73

31蒙脫石的差熱曲線特征73

32蒙脫石及其熱產(chǎn)物的X射線衍射特征74

33蒙脫石及其熱產(chǎn)物的固體高分辨魔角旋轉(zhuǎn)核磁共振譜76

33129Si譜76

33227Al譜76

34蒙脫石及其熱產(chǎn)物的掃描電子顯微鏡研究78

35蒙脫石及其熱產(chǎn)物的順磁共振（EPR）譜特征79

36蒙脫石熱相變物理模型82

4酸活化黏土礦物材料的表面活性84

41酸化蒙脫石制備84

42酸化蒙脫石的化學(xué)組成及表面化學(xué)性質(zhì)84

43酸化蒙脫石的脫色性能86

44酸化蒙脫石的表面酸性與比表面積87

441表面酸性87

442比表面積及粒度分析89

45蒙脫石及其酸處理產(chǎn)物的譜學(xué)研究91

451蒙脫石及其酸處理產(chǎn)物的X射線衍射特征91

452蒙脫石及其酸處理產(chǎn)物的紅外光譜分析92

453蒙脫石及其酸處理產(chǎn)物的固體高分辨魔角旋轉(zhuǎn)核磁共振譜93

454蒙脫石及其酸處理產(chǎn)物的原子力顯微鏡研究94

455酸化蒙脫石的電子順磁共振譜98

46討論99

5無機(jī)柱撐黏土礦物材料的制備與表征101

51蒙脫石的單核柱撐研究101

511Keggin離子的制備101

512柱撐蒙脫石的制備107

513柱撐蒙脫石的X射線衍射特征107

514紅外光譜（IR）分析108

515羥基鋁柱化蒙脫石的熱穩(wěn)定性109

516柱撐蒙脫石的表面物理化學(xué)性質(zhì)111

517用AFM觀察柱撐蒙脫石的表面結(jié)構(gòu)112

518柱撐蒙脫石的1H MAS NMR譜112

52蒙脫石的多核柱撐研究113

521柱撐黏土的制備步驟114

522羥基鐵鋁柱化劑的結(jié)構(gòu)114

523羥基鐵鋁柱化蒙脫石的結(jié)構(gòu)116

524羥基鐵鋁柱化蒙脫石的熱穩(wěn)定性119

525羥基鐵鋁柱化蒙脫石的表面物理化學(xué)性質(zhì)120

6有機(jī)插層黏土礦物材料的制備與表征123

61有機(jī)插層蛭石的制備124

62有機(jī)插層蛭石的X射線衍射特征125

63差熱分析125

64蛭石對HDTMA·Br的吸附機(jī)制126

641離子交換與分子吸附126

642有機(jī)插層蛭石在水中的分散與絮凝127

65HDTMA在蛭石層間的排列方式129

66有機(jī)插層蛭石的脫附特征132

67有機(jī)插層高嶺石133

671X射線衍射分析133

672Raman 光譜研究135

673DRIFT 譜研究136

6741H MAS NMR譜138

68有機(jī)插層蒙脫石142

681X射線衍射特征143

682HDTMA 插層蒙脫石的13C MAS NMR譜144

7黏土礦物層間域的界面特性及環(huán)境意義148

71影響?zhàn)ね恋V物層間域性質(zhì)的因素148

711結(jié)構(gòu)層類型的影響148

712層電荷的影響149

713電荷位置的影響150

714層間陽離子的影響150

721∶1型黏土礦物的層間域151

721吸附水151

722吸附無機(jī)化合物152

723 吸附有機(jī)化合物153

732∶1型黏土礦物的層間域155

731柱撐蒙脫石的制備156

732柱撐蒙脫石的基本特征157

733柱撐蒙脫石的應(yīng)用158

734柱撐蒙脫石對環(huán)境污染物的吸附159

74結(jié)語163

下篇黏土礦物材料對污染環(huán)境的修復(fù)165

8有機(jī)黏土礦物材料對污染地下水及土壤的修復(fù)167

81有機(jī)黏土礦物材料的基本特征168

811有機(jī)黏土礦物的制備168

812有機(jī)黏土礦物的基本特征170

813土壤改性171

82有機(jī)黏土礦物對有機(jī)污染物的吸附174

821非離子型有機(jī)污染物的吸附175

822對離子型污染物的吸附177

83對有機(jī)污染環(huán)境的修復(fù)179

831土地填埋防滲材料添加劑179

832工業(yè)廢水中有機(jī)污染物的去除180

833污染地下水的現(xiàn)場修復(fù)181

84對農(nóng)藥污染的修復(fù)機(jī)理184

841分子吸附模式185

842氫鍵吸附模式187

843不可逆交換吸附模式188

844質(zhì)子化吸附模式189

845吸附分解模式190

846層電荷對吸附模式的影響191

85細(xì)菌與黏土礦物的相互作用193

9黏土礦物材料治理赤潮污染196

91引言196

92黏土礦物對海水中主要營養(yǎng)鹽的吸附特征199

921黏土礦物對磷酸鹽的吸附作用200

922黏土礦物對硝酸鹽的吸附作用204

93黏土礦物對赤潮生物細(xì)胞生長的影響205

931尖刺擬菱形藻細(xì)胞生長速率模型206

932黏土濃度對尖刺擬菱形藻細(xì)胞生長的影響207

933黏土礦物對尖刺擬菱形藻分泌軟骨藻酸的影響208

94柱撐黏土礦物對赤潮生物的絮凝作用210

941Mg2 濃度及制備溫度對黏土表面電性的影響210

942陽離子黏土對赤潮生物的絮凝作用212

95有機(jī)改性高嶺石去除有害赤潮藻213

951HDTMAB 改性高嶺土的除藻效果214

952 HDTMAB用量對有機(jī)改性高嶺石除藻效果的影響215

953HDTMAB提高高嶺石除藻能力的機(jī)理216

96高嶺土與蒙脫石對各種赤潮生物去除能力的比較217

961范德華作用218

962靜電排斥作用219

963溶液pH值及高嶺石酸改性對去除赤潮生物的影響219

10黏土礦物材料對肥料養(yǎng)分的控釋作用222

101引言222

102有機(jī)和無機(jī)（礦物）控釋材料227

1021有機(jī)控釋材料特征227

1022無機(jī)（礦物）控釋材料特征228

103無機(jī)（礦物）緩釋氮肥229

1031有機(jī)和無機(jī)（礦物）改性（緩釋）碳酸氫銨229

1032無機(jī)（礦物）改性（緩釋）尿素236

104無機(jī)（礦物）促釋磷肥241

1041引言241

1042試驗(yàn)材料及處理241

1043改性磷肥中有效磷，水溶性磷含量242

1044盆栽試驗(yàn)結(jié)果243

1045改性磷肥的X射線衍射（XRD）分析244

1046改性磷肥的紅外光譜（IR）分析247

1047改性磷肥的增效機(jī)理248

105長效無機(jī)（礦物）鉀肥250

1051長效鉀肥的制備和盆栽試驗(yàn)251

1052 盆栽試驗(yàn)結(jié)果252

1053X射線衍射分析253

1054紅外光譜特征254

106礦物微肥（鋅肥）255

1061礦物鋅肥的制備和盆栽試驗(yàn)255

1062盆栽試驗(yàn)結(jié)果256

1063礦物鋅吸附等溫線256

1064X射線衍射分析258

1065紅外光譜分析259

1066差熱與熱重分析261

1067礦物鋅肥的肥效機(jī)理分析263

11黏土礦物材料/重金屬離子界面反應(yīng)機(jī)制與專性吸附264

111引言264

112黏土礦物材料對重金屬離子的吸附容量266

113黏土礦物材料對重金屬離子的專性吸附268

114pH值對黏土礦物材料吸附重金屬離子的影響272

115黏土礦物材料/重金屬離子界面反應(yīng)機(jī)制273

1151離子交換吸附機(jī)理273

1152配合作用機(jī)理274

1153共沉淀機(jī)理275

116黏土礦物材料對重金屬污染土壤的修復(fù)276

1161重金屬污染物在環(huán)境中的存在形式276

1162重金屬在水中的存在形式276

1163重金屬在沉積物中的存在形式277

1164層狀硅酸鹽礦物對重金屬污染的治理途徑277

12有機(jī)/無機(jī)復(fù)合柱撐黏土礦物材料對毒害有機(jī)污染物的吸附特征281

121有機(jī)/無機(jī)復(fù)合柱撐蒙脫石對苯酚的吸附特性281

1211有機(jī)/無機(jī)復(fù)合柱撐蒙脫石的制備282

1212吸附實(shí)驗(yàn)方法282

1213pH值對吸附性能的影響283

1214吸附平衡時間對吸附性能的影響286

1215蒙脫石吸附苯酚的飽和吸附曲線286

1216循環(huán)再吸附實(shí)驗(yàn)287

1217柱撐蒙脫石吸附苯酚的機(jī)理290

122有機(jī)插層蛭石對苯酚和氯苯的吸附特性研究291

1221材料與方法293

1222吸附平衡時間對吸附性能的影響293

1223pH值對吸附性能的影響294

1224吸附等溫線296

1225有機(jī)插層蛭石對苯酚和氯苯同時存在的吸附298

1226有機(jī)蛭石對環(huán)境污染物的吸附機(jī)制及其環(huán)境意義299

13 黏土礦物材料對放射性廢物的處理處置301

131引言301

132環(huán)境中放射性污染物質(zhì)的來源304

1321核試驗(yàn)304

1322核武器制造、核能生產(chǎn)和核事故305

1323放射性同位素的生產(chǎn)和應(yīng)用306

1324礦物的開采、冶煉和應(yīng)用306

1325建筑材料的生產(chǎn)和應(yīng)用307

133黏土礦物對放射性元素的吸附特性308

134黏土礦物高放廢物地質(zhì)處置庫緩沖/回填防滲材料314

1341抗壓強(qiáng)度的影響因素315

1342膨潤土摻加比例對滲透系數(shù)的影響315

1343壓實(shí)含水率和壓實(shí)干密度對滲透系數(shù)的影響316

135新型放射性廢物固化膠凝材料317

1351富鋁和吸附材料的選擇318

1352抗硫酸鹽侵蝕性能319

1353耐輻照性能319

1354浸出率320

14黏土礦物材料控制沙漠化修復(fù)技術(shù)321

141前言321

142黏土淀粉接枝共聚丙烯酰胺超吸水性復(fù)合材料323

1421黏土種類對超吸水復(fù)合材料吸水性能的影響323

1422黏土添加量對超吸水復(fù)合材料吸水性能的影響324

1423交聯(lián)劑用量對超吸水復(fù)合材料吸水性能的影響324

1424超吸水復(fù)合材料的吸水率與吸水速率325

143黏土纖維素接枝共聚丙烯酰胺超吸水性復(fù)合材料325

144黏土聚乙烯醇高吸水性材料327

145黏土/聚丙烯酸鈉鹽高吸水性復(fù)合材料329

146聚丙烯酸/絹云母超吸水性復(fù)合材料331

147高吸水材料對沙漠化治理335

15黏土礦物抗菌材料337

151前言337

152未負(fù)載金屬離子的蒙脫石與細(xì)菌相互作用338

153蒙脫石對抗菌金屬離子的吸附容量340

154坡縷石載銀抗菌劑342

155海泡石載銀抗菌材料345

156累托石載銀抗菌材料347

157利用黏土礦物制抗菌劑中的幾個問題348

16噪聲控制材料350

161噪聲控制基本知識350

1611聲音的度量——分貝的概念350

1612噪聲評價351

1613國際標(biāo)準(zhǔn)化組織建議的城市公共噪聲評價標(biāo)準(zhǔn)（1971年 ）355

162吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)356

1621吸聲材料的性能和分類357

1622多孔吸聲材料的種類357

163無機(jī)多孔狀膨脹蛭石吸聲材料358

1631膨脹蛭石生產(chǎn)工藝361

1632膨脹蛭石制品生產(chǎn)工藝364

1633膨脹蛭石及其制品的技術(shù)性能368

17納米介孔復(fù)合光催化材料370

171引言370

172納米TiO2介孔柱撐蒙脫石光催化材料372

1721納米TiO2介孔柱撐蒙脫石的光催化性能373

1722光催化降解過程中GTL的UVVis譜圖變化374

1723初始pH值的影響375

173凹凸棒石負(fù)載納米TiO2的光催化性能377

1731太陽光光降解377

1732甲基橙降解動力學(xué)377

174納米TiO2/黏土礦物反應(yīng)途徑378

1741硅鈦柱撐黏土礦物(SiTiPILCs)379

1742酸化鈦柱撐蒙脫石(AcidTiPILCs)379

1743銅鈦柱撐蒙脫石(CuTiPILCs)379

1744鐵鈦柱撐蒙脫石(FeTiPILCs)379

1745釩鈦柱撐蒙脫石(VTiPILCs)380

18黏土礦物材料在環(huán)境修復(fù)中的應(yīng)用前景展望381

181黏土礦物對水體污染治理的研究382

1811重金屬離子的吸附處理382

1812處理水中的有機(jī)污染物383

1813處理水中的離子型化合物383

182大氣污染治理383

183放射性污染治理384

184環(huán)境替代材料384

185無機(jī)抗菌劑384

186節(jié)能方面的應(yīng)用385

187對土壤的修復(fù)作用386

參考文獻(xiàn)389 2100433B

本書較系統(tǒng)介紹了黏土礦物材料及其在環(huán)境修復(fù)中的應(yīng)用。內(nèi)容包括：黏土礦物材料的晶體結(jié)構(gòu)特征；熱活化、酸活化過程中的微結(jié)構(gòu)變化；有機(jī)/無機(jī)柱撐黏土礦物材料的制備與表征；黏土礦物層間域的界面特性及環(huán)境意義；有機(jī)黏土礦物材料對污染地下水的修復(fù)；黏土礦物材料治理赤潮污染；黏土礦物材料對肥料養(yǎng)分的控釋作用；黏土礦物材料/重金屬離子界面反應(yīng)機(jī)制與專性吸附；有機(jī)/無機(jī)復(fù)合柱撐黏土礦物材料對毒害有機(jī)污染物的吸附特征；黏土礦物材料對放射性廢物的處理處置；黏土礦物材料控制沙漠化修復(fù)技術(shù)；黏土礦物抗菌材料；噪聲控制材料；納米介孔復(fù)合光催化材料；黏土礦物材料在環(huán)境修復(fù)中的應(yīng)用前景展望等內(nèi)容。本書是在作者主持的國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金和中國博士后科學(xué)基金（中博基[1999]10號）等項(xiàng)目發(fā)表的有關(guān)專論、論文和專利基礎(chǔ)上進(jìn)行撰寫的專著，具有較強(qiáng)的先進(jìn)性與實(shí)用性。

黏土礦物材料與環(huán)境修復(fù)

作者：吳平霄 編著

出版日期：2004年8月

書號：7-5025-5643-5

開本：32

裝幀：平膜

版次：1版1次

頁數(shù)：416頁

（一）黏土的成因

黏土是由富含長石等鋁硅酸鹽礦物的巖石經(jīng)過風(fēng)化作用或熱液蝕變作用而形成的。這類經(jīng)風(fēng)化或蝕變作用而生成黏土的巖石統(tǒng)稱為黏土的母巖。

母巖經(jīng)風(fēng)化作用而形成的黏土產(chǎn)于地表或不太深的風(fēng)化殼以下；母巖經(jīng)熱液蝕變作用而形成的黏土常產(chǎn)于地殼較深處。

風(fēng)化作用類型有：1）機(jī)械的（物理的）；2）化學(xué)的；3）生物的。

熱液蝕變型：高溫巖漿冷凝結(jié)晶后，殘余巖漿中含有大量的揮發(fā)分及水，溫度進(jìn)一步降低時，水分則以液態(tài)存在，但其中溶有大量其它化合物。當(dāng)這種熱液（水）作用于母巖時，會形成黏土礦床，這就稱為熱液蝕變型黏土礦，如衡陽界牌土。

（二）黏土的分類

1、按成因分類

1）原生黏土：又稱一次黏土，殘留黏土，是母巖風(fēng)化崩解在原地殘留下來的黏土。特點(diǎn)：顆粒較粗，可塑性較差，耐火度高。

2）次生黏土：又稱二次黏土，沉積黏土，是由風(fēng)化形成的黏土，經(jīng)雨水河流的沖刷及有時外加風(fēng)力的作用，遷移至盆地或其他地勢較低處沉積下來，而形成黏土層。特點(diǎn)：顆粒較細(xì)，可塑性較好，耐火度差 。

2、按可塑性分類

1）高可塑性黏土：軟質(zhì)黏土。其分散度大，多呈疏松狀。如粘性土、膨潤土、木節(jié)土等。

2）低可塑性黏土：硬質(zhì)黏土。其分散度小，多呈致密塊狀。如葉蠟石、焦寶石、瓷石等。

3、按耐火度分類

1）耐火黏土：一般耐火黏土的耐火度在1580℃ 以上，較純，含雜質(zhì)較少。

2）難熔黏土：其耐火度在1350~1580℃ ，含易熔雜質(zhì)在10~15%。

3）易熔黏土：其耐火度在1380℃ 以下，含有大量的雜質(zhì)。

4、按化學(xué)組成分類

1）富鋁黏土 ；2）貧鋁黏土。

（三）黏土的主要礦物類型

黏土礦物主要為高嶺石類（包括高嶺石、多水高嶺石等）、蒙脫石類（包括蒙脫石、葉蠟石等）和伊利石類（也稱水云母）等等。

1、高嶺石類

因首先在江西景德鎮(zhèn)東部的高嶺村山頭發(fā)現(xiàn)，故國際上都把這種制瓷黏土稱為高嶺(Kaolin)土，其主要礦物成分是高嶺石(Kaolinite)和多水高嶺石。

屬于高嶺石類的黏土礦物還有地(迪)開石(Dickite)、珍珠陶土(Nacrite)和多水高嶺石(埃洛石Hallysite，又稱敘永石，為我國四川敘永縣以盛產(chǎn)這種礦物為主的黏土而得名)等。

2、蒙脫石類

概述：蒙脫石（Montmorillonite）也是一種常見的黏土礦物，以蒙脫石為主要組成礦物的黏土稱為膨潤土（bentonite），一般呈白色、灰白色、粉紅色或淡黃色，被雜質(zhì)污染時呈現(xiàn)其它顏色，其晶粒呈不規(guī)則細(xì)粒狀或鱗片狀。

特性：1）吸濕膨脹性：吸水后體積可膨脹20-30倍；2）離子交換性：在水中呈懸浮和凝膠狀，具有良好的陽離子交換特性。

3、伊利石類

伊利石是白云母經(jīng)強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化作用而轉(zhuǎn)變?yōu)槊擅撌蚋邘X石過程中的中間產(chǎn)物。

組成成分與白云母相似。

4、水鋁英石

是一種非晶質(zhì)的含水硅酸鋁，它的結(jié)構(gòu)可能是由硅氧四面體和金屬離子配位八面體任意排列而成，沒有任何對稱性。

它與其它黏土礦物的區(qū)別是它能在鹽酸中溶解。而其它結(jié)晶質(zhì)的黏土礦物不溶解于鹽酸，但溶解于硫酸。

它在自然界中并不常見，往往少量地包含在其它黏土中。