胡敏酸-氧化铁-高岭石复合体的形成与表征

摘要

腐殖质、氧化物和粘土矿物广泛存在于表生环境中，它们常相互胶结相互包被形成有机-矿质复合物，这类复合物是土壤与沉积物中基本组成单元，其特性控制着土壤界面的活性，影响着土壤的物理、化学及生物过程，是决定土壤质量的内因。本文通过控制反应条件，合成了不同类型的氧化铁、高岭石和腐殖酸（PAHA）的二元及三元复合物，利用X-射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱（IR）、比表面积（BET）、热重分析（TG）等分析手段对其复合机理以及复合物的结构与表面性质进行了研究，取得的主要结果有：
　　 1．氧化铁与高岭石间的交互作用：氧化铁-高岭石复合物中氧化铁的结晶度较差，表明高岭石的存在抑制了晶质氧化铁的形成；相对高岭石单体而言，复合物中高岭石的特征衍射峰明显减弱，SEM图像说明形成的氧化铁均匀地包被在高岭石表面。FTIR分析显示，高岭石与针铁矿在交互作用过程中形成了氢键。
　　 2．矿物对PAHA的吸附：不同矿物对PAHA的吸附量差异较大，表现为针铁矿>复合物>高岭石>混合物，这些吸附量大小随矿物比表面积或表面所带正电荷量的增加而增加。吸附等温线能较好地用Langmuir方程拟合。各种矿物吸附PAHA时，反应体系的pH都明显升高，说明此吸附过程主要由腐殖酸所带的羟基、羧基等阴离子基团与矿物表面的-OH间的配位交换作用所控制。
　　 3．针铁矿、高岭石单体及其复合物吸附PAHA后的IEP相对原样有所降低；除复合物外，SSA相对增加；各种矿物吸附PAHA后形成的复合体的红外吸收带加强，表明矿物与PAHA之间形成了氢键；TG和DTG分析表明，矿物吸附PAHA前后的热稳定性差异不明显。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

1.1氧化铁与粘土矿物的相互作用

1.2氧化铁与腐殖质相互作用

1.2.1氧化铁与腐殖质相互作用的机理

1.2.2氧化铁与腐殖质相互作用的影响因素

1.3粘土矿物与腐殖质相互作用

1.3.1粘土矿物与腐殖质相互作用的机理

1.3.2粘土矿物与腐殖质相互作用的影响因素

1.4研究目的与意义

2实验材料与方法

2.1实验材料

2.1.1高岭石的处理

2.1.2针铁矿的合成

2.1.3标准胡敏酸的纯化

2.1.4针铁矿与高岭石机械混合物的制备

2.1.5氧化铁-高岭石复合物的制备

2.1.6氧化物-高岭石-PAHA复合物的制备

2.2实验方法

2.2.1X-射线衍射(XRD)分析

2.2.2扫描电子显微镜(SEM)

2.2.3红外光谱(FTIR)分析

2.2.4比表面(SSA)和孔径分布

2.2.5热重分析(TG)与热重微分分析(DTG)

2.2.6 Zeta电位的测定

2.2.7复合物中铁含量的测定

2.2.8矿物对PAHA的吸附实验

3结果分析与讨论

3.1供试高岭石、针铁矿的性质

3.1.1高岭石

3.1.2针铁矿

3.2氧化铁-高岭石复合物及机械混合物的性质

3.2.1X-射线衍射(XRD)分析

3.2.2扫描电镜(SEM)分析

3.2.3样品中铁的含量

3.2.4比表面积(SSA)及微孔结构分析

3.2.5 Zeta电位分析

3.2.6红外光谱(FTIR)分析

3.3氧化铁、高岭石及其复合物对PAHA的吸附

3.3.1矿物对PAHA的吸附等温曲线

3.3.2反应过程中pH的变化

3.4氧化铁-高岭石-PAHA复合物的性质

3.4.1X-射线衍射(XRD)

3.4.2比表面积(SSA)分析

3.4.3 Zeta电位分析

3.4.4红外光谱(FTIR)分析

3.4.5热重分析(TG)与热重微分分析(DTG)

4讨论

5结论

参考文献

致谢