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岩石矿物学杂志 2012年第6期31卷 901-906页

作者：刘璟黄晰谌书刘娟武长虹西南科技大学固体废物处理与资源化教育部重点实验室四川绵阳621010 南非西开普敦大学地球科学学院应用地质系

图水羟砷铁矾是目前发现的存在于酸矿废水中的唯一的亚砷硫酸盐含铁矿物,其化学式为Fe6(AsO3)4(SO4)(OH)4.4 H2O。图水羟砷铁矾对研究酸矿废水中砷地球化学以及冶金含砷废水处理都具有重要意义。本文通过恒温水浴反应器合成该矿物,首次... 详细信息

图水羟砷铁矾是目前发现的存在于酸矿废水中的唯一的亚砷硫酸盐含铁矿物,其化学式为Fe6(AsO3)4(SO4)(OH)4.4 H2O。图水羟砷铁矾对研究酸矿废水中砷地球化学以及冶金含砷废水处理都具有重要意义。本文通过恒温水浴反应器合成该矿物,首次采用红外光谱和拉曼光谱对其表征,结果表明:位于770 cm-1处的红外特征峰来自矿物中As—O伸缩振动;位于609、663、512、455和365 cm-1处的拉曼特征峰分别来自矿物中As—OH不对称伸缩振动、As—OH伸缩振动(υ3)、AsO33-不对称弯曲振动(υ4)(512和455 cm-1)和O—As—O弯曲振动;光电子能谱结果表明矿物中As为+3价,不存在更高氧化态。低pH值和高硫酸根有利于矿物获得较好晶形;矿物在pH>3出现不谐溶解,首次测定矿物溶度积常数(Ksp)为107.7,标准吉布斯反应自由能(ΔG0f)为-3 605 kJ/mol。

关键词：图水羟砷铁矾酸矿废水人工合成矿物学

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砷黄铁矿氧化及磷基铁膜钝化研究

砷黄铁矿氧化及磷基铁膜钝化研究

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作者：邓仕明西南科技大学

学位级别：硕士

自然界中砷黄铁矿氧化常产生含砷酸性矿山废水,对生态环境和人类健康造成威胁。本文使用双氧水作为主要氧化介质,探讨砷黄铁矿氧化规律,分别使用骨炭和合成羟基磷灰石为处理材料,研究其对砷黄铁矿氧化抑制作用。采用一系列的批实验和柱... 详细信息

自然界中砷黄铁矿氧化常产生含砷酸性矿山废水,对生态环境和人类健康造成威胁。本文使用双氧水作为主要氧化介质,探讨砷黄铁矿氧化规律,分别使用骨炭和合成羟基磷灰石为处理材料,研究其对砷黄铁矿氧化抑制作用。采用一系列的批实验和柱淋滤实验,讨论温度、p H、氧化剂浓度、矿物粒径等因素对砷黄铁矿的氧化释砷规律的影响。通过添加不同配比的骨炭、钒钛磁铁矿矿渣、合成羟基磷灰石等材料,研究砷黄铁矿表面钝化状况。主要研究结果如下:(1)微生物活动可以大大提高砷黄铁矿氧化速率,砷黄铁矿在水介质中氧化速率大于在空气中氧化,元素氧化速率As>Fe>S,Fe(III)氧化砷黄铁矿的速率要远大于溶氧。(2)温度越高、粒径越小、HO浓度越高越有利于砷黄铁矿的氧化。(3)砷黄铁矿在碱性条件下氧化表面会生成一层铁系包覆层,阻止氧化溶解过程持续进行。砷黄铁矿在pH值为7-8范围内时氧化速率最低。(4)骨炭对砷黄铁矿氧化的影响主要通过影响溶液p H体现,骨炭作用下砷黄铁矿表面包覆层主要由铁的氢氧化物及磷酸铁组成。骨炭对砷黄铁矿氧化释放的重金属离子有较强的去除作用,去除率在90%以上。(5)合成羟基磷灰石未能在砷黄铁矿表面生成连续的包覆层,包覆层对矿物氧化抑制效果强于铁系包覆层和磷酸铁,包覆效果受Ca、P浓度影响。

关键词：酸矿废水砷黄铁矿磷基铁膜钝化

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酸性矿山水体微生物群落结构的环境分异及嗜酸Acidothiobacillus种群的基因型分布格局

酸性矿山水体微生物群落结构的环境分异及嗜酸Acidothiobacillus...

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作者：蔺朋武石河子大学

学位级别：硕士

目的:微生物的代谢活动对元素的地球生物化学循环来说至关重要。但目前国内外对于陆地环境中微生物种群谱系地理分化及微多样性的研究报道较少。由于AMD环境中极端嗜酸微生物栖息环境的隔离和严苛的生存条件,使其成为研究微生物谱系地... 详细信息

目的:微生物的代谢活动对元素的地球生物化学循环来说至关重要。但目前国内外对于陆地环境中微生物种群谱系地理分化及微多样性的研究报道较少。由于AMD环境中极端嗜酸微生物栖息环境的隔离和严苛的生存条件,使其成为研究微生物谱系地理学的首选材料。研究环境因子对AMD微生物群落的影响和嗜酸Acidothiobacillus种群的基因型分布格局,不仅可对生物修复AMD环境污染提供理论依据,同时为从废矿或低品位矿石中高效地回收高价值的金属提供基础资料。方法:本文依据高通量测序技术及环境理化参数的测定,分析不同来源AMD及沉积层中的微生物群落结构,并采用rep-PCR分子指纹分型和持家基因多位点序列分型技术分析嗜酸Acidithiobacillus spp.的遗传异质性,以阐明异质环境的生态位和地理隔离,以及环境因子对微生物群落结构的影响,并揭示环境选择对种群分化的影响,为了解微生物谱系地理提供一定的理论依据。本研究针对三个不同样地的AMD及沉积层开展相关研究工作,结果如下:结论:***环境中低pH,高金属离子浓度等极端的环境条件对栖居于此的微生物群落结构影响巨大,16SrRNA基因V4区高通量测序显示,AMD环境中细菌具有较高的多样性,在高层次分类单元门一级水平共有31个系统发育类群,其中测序reads丰度超过5%的包括proteobacteria(31.7%)和Chloroflexi(5.0%);序列超过1%的系统发育类群有Bacteroidetes(4.0%)、Firmicutes(2.4%)、Acidobacteria(2.3%)、Actinobacteria(1.5%)、Nitrospira(1.4%)和Deltaproteobacteria(1.0%);然而,进一步研究发现,不同环境类型样品,由于其环境因子的不同,导致其微生物群落组成和结构差异较大,沉积层样品有共同的优势属嗜酸Acidithiobacillus。此外,RDA分析表明,Fe、SO、Co、Zn、EC和pH等环境理化因子对沉积层环境中微生物群落结构的组成起决定性作用。2.采用3种培养基,分离不同地理来源AMD样品中的嗜酸Acidithiobacillus,结果从三个样地(广东云浮、江西德兴和江西永平),两种类型的样品中共分离出了174株嗜酸菌株,经扩增ITS序列鉴定发现,所有分离菌株在ITS序列系统发育树中被划分为5大类群,表明嗜酸Acidithiobacillus spp.存在较大的遗传异质性,该结果与rep-PCR指纹图谱的分类结果较为接近。其中***在ITS系统发育和BOX指纹图谱聚类分析中被划分为两个类群,但在ERIC聚类中归为一个类群,表明ITS序列拥有区分近缘种或亚种的能力,且BOX指纹图谱的分辨能力较强,非常适用于近缘嗜酸Acidithiobacillus的遗传差异分析。3.在本研究中,使用MLST分型技术对42株铁氧化嗜酸Acidithiobacillus进行序列分型,结果显示,所有菌株共产生8种ST型,其中32株***具有6种ST型,ST1是出现频率最高的ST型,有5种ST型由单一的分离物形成;10株***只有两种ST型,分别是ST7和ST8。结合rep-PCR指纹分型发现,嗜酸Acidothiobacillus种群的基因型呈现出一定的分布格局,在所有菌株当中,分离自湖北大冶的5株菌同属于一个ST型ST8。且通过持家基因多态性计算表明Acidothiobacillus属内不同种受不同的进化选择影响。

关键词：酸矿废水沉积层嗜酸硫杆菌系统发育遗传差异多位点序列分型

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锰包覆羟基磷灰岩去除高砷酸矿水及Matlab迁移数值模拟

锰包覆羟基磷灰岩去除高砷酸矿水及Matlab迁移数值模拟

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作者：刘娟西南科技大学

学位级别：硕士

酸矿废水中砷来自砷硫化物的氧化释放,它们导致地表和地下水出现高砷,对环境和当地人类造成威胁。本文采用羟基磷灰岩和砷(V)分别作为碱性介质和污染物。通过在骨炭表面建立不同程度的锰包覆层,开展包覆层对吸附行为的调查。采用柱实验... 详细信息

酸矿废水中砷来自砷硫化物的氧化释放,它们导致地表和地下水出现高砷,对环境和当地人类造成威胁。本文采用羟基磷灰岩和砷(V)分别作为碱性介质和污染物。通过在骨炭表面建立不同程度的锰包覆层,开展包覆层对吸附行为的调查。采用柱实验调查砷(V)在骨炭中的迁移行为,并建立起相应的滞留能力与包覆层发育之间的定量关系。开展五因素三水平27组析因实验,调查Fe、Al、Mn三种常见阳离子对砷迁移行为影响。并运用Matlab软件进行迁移数值模拟。主要研究结果如下:(1)锰包覆层可以有效地提高骨炭对砷(V)的吸附能力,并且吸附量是新鲜骨炭的78倍。(2)在相同的解吸条件下,锰包覆层比新鲜骨炭能够固定更多的砷(V)。各种锰包覆骨炭解吸砷的比例是吸附砷的量的0.02-0.6%,这优于新鲜骨炭(30%)。在锰包覆量高的骨炭(B5,B6和B7)发现两个解吸过程。(3)骨炭对砷的滞留能力与锰包覆量呈正比关系,其中滞留因子(Y)=15.1X+19.8。(4)锰包覆骨炭的中和能力随着骨炭包覆量增大而减小。锰包覆骨炭具有强的抗酸抗碱能力。骨炭中的磷酸盐释放相对于钙是抑制的,这由于H2PO3-和Mn2+的表面沉淀。(5)利用Matlab可以很好的模拟As(V)在多孔介质骨炭中的迁移数值,具有潜在的预测应用前景。

关键词：砷酸矿废水锰包覆羟基磷灰岩迁移数值模拟

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