黏土礦物材料與環境修復

基本信息

黏土礦物材料與環境修復

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：416頁

內容簡介

本書較系統介紹了黏土礦物材料及其在環境修復中的套用。內容包括：黏土礦物材料的晶體結構特徵；熱活化、酸活化過程中的微結構變化；有機/無機柱撐黏土礦物材料的製備與表征；黏土礦物層間域的界面特性及環境意義；有機黏土礦物材料對污染地下水的修復；黏土礦物材料治理赤潮污染；黏土礦物材料對肥料養分的控釋作用；黏土礦物材料/重金屬離子界面反應機制與專性吸附；有機/無機複合柱撐黏土礦物材料對毒害有機污染物的吸附特徵；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技術；黏土礦物抗菌材料；噪聲控制材料；納米介孔複合光催化材料；黏土礦物材料在環境修復中的套用前景展望等內容。本書是在作者主持的國家自然科學基金、廣東省自然科學基金和中國博士後科學基金（中博基[1999]10號）等項目發表的有關專論、論文和專利基礎上進行撰寫的專著，具有較強的先進性與實用性。

目錄信息

上篇黏土礦物材料理論、技術及譜學研究1

1緒論3

11概述3

12層狀矽酸鹽4

121四面體片4

122八面體片6

123結構層6

13黏土礦物的分類8

14黏土礦物的表面物理化學性質11

141黏土礦物的電荷11

142黏土礦物的電荷零點13

143黏土礦物的擴散雙電層理論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構特徵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構特徵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射線衍射特徵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雲母伊利石37

241黑雲母、金雲母基本結構37

242黑雲母、金雲母的X射線衍射特徵39

243黑雲母、金雲母的紅外光譜39

244伊利石41

25蛭石礦物41

251蛭石的形成機制42

252蛭石的礦物學44

253蛭石的礦物譜學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間層結構的類型64

282間層黏土礦物的名稱65

29非晶質黏土礦物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構變化73

31蒙脫石的差熱曲線特徵73

32蒙脫石及其熱產物的X射線衍射特徵74

33蒙脫石及其熱產物的固體高分辨魔角旋轉核磁共振譜76

33129Si譜76

33227Al譜76

34蒙脫石及其熱產物的掃描電子顯微鏡研究78

35蒙脫石及其熱產物的順磁共振（EPR）譜特徵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酸化蒙脫石製備84

42酸化蒙脫石的化學組成及表面化學性質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物的譜學研究91

451蒙脫石及其酸處理產物的X射線衍射特徵91

452蒙脫石及其酸處理產物的紅外光譜分析92

453蒙脫石及其酸處理產物的固體高分辨魔角旋轉核磁共振譜93

454蒙脫石及其酸處理產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無機柱撐黏土礦物材料的製備與表征101

51蒙脫石的單核柱撐研究101

511Keggin離子的製備101

512柱撐蒙脫石的製備107

513柱撐蒙脫石的X射線衍射特徵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定性109

516柱撐蒙脫石的表面物理化學性質111

517用AFM觀察柱撐蒙脫石的表面結構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柱撐黏土的製備步驟114

522羥基鐵鋁柱化劑的結構114

523羥基鐵鋁柱化蒙脫石的結構116

524羥基鐵鋁柱化蒙脫石的熱穩定性119

525羥基鐵鋁柱化蒙脫石的表面物理化學性質120

6有機插層黏土礦物材料的製備與表征123

61有機插層蛭石的製備124

62有機插層蛭石的X射線衍射特徵125

63差熱分析125

64蛭石對HDTMA·Br的吸附機制126

641離子交換與分子吸附126

642有機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有機插層蛭石的脫附特徵132

67有機插層高嶺石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有機插層蒙脫石142

681X射線衍射特徵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境意義148

71影響黏土礦物層間域性質的因素148

711結構層類型的影響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吸附無機化合物152

723 吸附有機化合物153

732∶1型黏土礦物的層間域155

731柱撐蒙脫石的製備156

732柱撐蒙脫石的基本特徵157

733柱撐蒙脫石的套用158

734柱撐蒙脫石對環境污染物的吸附159

74結語163

下篇黏土礦物材料對污染環境的修復165

8有機黏土礦物材料對污染地下水及土壤的修復167

81有機黏土礦物材料的基本特徵168

811有機黏土礦物的製備168

812有機黏土礦物的基本特徵170

813土壤改性171

82有機黏土礦物對有機污染物的吸附174

821非離子型有機污染物的吸附175

822對離子型污染物的吸附177

83對有機污染環境的修復179

831土地填埋防滲材料添加劑179

832工業廢水中有機污染物的去除180

833污染地下水的現場修復181

84對農藥污染的修復機理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鹽的吸附特徵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胞生長的影響205

931尖刺擬菱形藻細胞生長速率模型206

932黏土濃度對尖刺擬菱形藻細胞生長的影響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+濃度及製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分的控釋作用222

101引言222

102有機和無機（礦物）控釋材料227

1021有機控釋材料特徵227

1022無機（礦物）控釋材料特徵228

103無機（礦物）緩釋氮肥229

1031有機和無機（礦物）改性（緩釋）碳酸氫銨229

1032無機（礦物）改性（緩釋）尿素236

104無機（礦物）促釋磷肥241

1041引言241

1042試驗材料及處理241

1043改性磷肥中有效磷，水溶性磷含量242

1044盆栽試驗結果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改性磷肥的增效機理248

105長效無機（礦物）鉀肥250

1051長效鉀肥的製備和盆栽試驗251

1052 盆栽試驗結果252

1053X射線衍射分析253

1054紅外光譜特徵254

106礦物微肥（鋅肥）255

1061礦物鋅肥的製備和盆栽試驗255

1062盆栽試驗結果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礦物鋅肥的肥效機理分析263

11黏土礦物材料/重金屬離子界面反應機制與專性吸附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機制273

1151離子交換吸附機理273

1152配合作用機理274

1153共沉澱機理275

116黏土礦物材料對重金屬污染土壤的修復276

1161重金屬污染物在環境中的存在形式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層狀矽酸鹽礦物對重金屬污染的治理途徑277

12有機/無機複合柱撐黏土礦物材料對毒害有機污染物的吸附特徵281

121有機/無機複合柱撐蒙脫石對苯酚的吸附特性281

1211有機/無機複合柱撐蒙脫石的製備282

1212吸附實驗方法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循環再吸附實驗287

1217柱撐蒙脫石吸附苯酚的機理290

122有機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有機插層蛭石對苯酚和氯苯同時存在的吸附298

1226有機蛭石對環境污染物的吸附機制及其環境意義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環境中放射性污染物質的來源304

1321核試驗304

1322核武器製造、核能生產和核事故305

1323放射性同位素的生產和套用306

1324礦物的開採、冶煉和套用306

1325建築材料的生產和套用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處置庫緩衝/回填防滲材料314

1341抗壓強度的影響因素315

1342膨潤土摻加比例對滲透係數的影響315

1343壓實含水率和壓實幹密度對滲透係數的影響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技術321

141前言321

142黏土澱粉接枝共聚丙烯醯胺超吸水性複合材料323

1421黏土種類對超吸水複合材料吸水性能的影響323

1422黏土添加量對超吸水複合材料吸水性能的影響324

1423交聯劑用量對超吸水複合材料吸水性能的影響324

1424超吸水複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醯胺超吸水性複合材料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複合材料329

146聚丙烯酸/絹雲母超吸水性複合材料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未負載金屬離子的蒙脫石與細菌相互作用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國際標準化組織建議的城市公共噪聲評價標準（1971年 ）355

162吸聲材料和吸聲結構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無機多孔狀膨脹蛭石吸聲材料358

1631膨脹蛭石生產工藝361

1632膨脹蛭石製品生產工藝364

1633膨脹蛭石及其製品的技術性能368

17納米介孔複合光催化材料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377

174納米TiO2/黏土礦物反應途徑378

1741矽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黏土礦物材料在環境修復中的套用前景展望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環境替代材料384

185無機抗菌劑384

186節能方面的套用385

187對土壤的修復作用386

參考文獻389