發(fā)布時間：2025-01-18 14:14

　　 黏土礦物是最常見的地表礦物,其水化和吸附行為有著重要的地質(zhì)工程和環(huán)境工程應(yīng)用意義.為了研究不同金屬陽離子溶液在不同溫度下對高嶺石水化能力的影響,利用微量熱儀測定不同溫度條件下高嶺石與水、不同鹽溶液作用產(chǎn)生的反應(yīng)熱.結(jié)果表明:離子濃度越高,吸附量越大,高嶺石與溶液混合產(chǎn)生的釋熱量越高;堿金屬陽離子與高嶺石的作用強(qiáng)度與離子半徑有關(guān),具有Cs⁺>K⁺>Na⁺強(qiáng)度順序.溫度對高嶺石-堿金屬離子相互作用強(qiáng)度有著重要影響.相對高溫條件下的釋熱量明顯升高,可能與高嶺石羥基面反應(yīng)性增強(qiáng)、堿金屬離子與羥基氫的交換反應(yīng)加強(qiáng)有關(guān).由此可知,黏土礦物-流體相互作用與溫度、離子半徑和離子濃度呈正相關(guān)關(guān)系.

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【部分圖文】：

圖1 高嶺石的XRD圖譜（a),SEM圖像（b）和晶體結(jié)構(gòu)（c)

高嶺石與鹽溶液混合后，立即有熱釋放，持續(xù)時間與水化作用時間基本一致，與高濃度溶液的作用時間略長于低濃度條件（圖3）.吸附量與溫度有明顯的關(guān)系，高溫條件下的離子吸附量明顯低于低溫條件（表1）.不同溫度條件下，熱流曲線形態(tài)相似但峰值存在一定差異，70℃條件下持續(xù)時間略短，釋放的熱量一....

圖2 C80微量熱儀(a)和膜反應(yīng)池(b)結(jié)構(gòu)圖

圖1高嶺石的XRD圖譜（a),SEM圖像（b）和晶體結(jié)構(gòu)（c)在NaCl溶液中，40℃條件下的時間-熱流曲線和水化曲線的差異不明顯，但在70℃時100mmol?L-1溶液中反應(yīng)熱（14.513J?g-1）顯著高于水化熱（12.054J?g-1）和40℃時的反應(yīng)熱（12.9....

圖3 40℃和70℃條件下高嶺石與不同溶液混合的熱流-時間曲線

由于不同離子的水合能力和離子半徑存在差異，在高嶺石表面的吸附行為存在區(qū)別.前期分子模擬研究提出[35-36]，在水溶液條件下水合Na+離子一般更傾向于遠(yuǎn)離礦物表面[32]，不與羥基面發(fā)生交換反應(yīng).K+離子則與硅氧四面體的作用更強(qiáng)，傾向于陷入六元環(huán)而與表面氧原子形成內(nèi)球絡(luò)合[36]....

圖4 高嶺石與不同流體混合的熱流值

溫度對高嶺石與溶液混合釋熱影響較大，由圖4可知，盡管70℃時離子吸附量低，但混合反應(yīng)熱普遍高于40℃時.這一特征可能與離子的活動性和高嶺石表面反應(yīng)性變化有關(guān).一方面，隨著溫度上升，陽離子的活動性增強(qiáng)，更多外球絡(luò)合形式的離子有機(jī)會靠近六元環(huán)中心位置而形成內(nèi)球絡(luò)合[32,37]，從而....

本文編號：4028718