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摘要
矿物表面微结构及其性质是矿物表界面作用的关键制约因素,控制着重金属元素在表生地球化学环境中迁移和归趋。本文对比了典型石英族矿物(α-石英、α-方石英)对Cu2+、Pb2+、Zn2+、Co2+等重金属离子的吸附特征和规律,通过等温滴定量热技术分析了2种矿物吸附这4种离子的热力学特征,并结合EPR谱初步分析了Cu2+和Co2+在2种不同矿物表面上的吸附机制和差异。结果表明:(1)α-石英、α-方石英对4种重金属离子有明显的选择性吸附,且对Cu2+和Pb2+的吸附能力明显大于Zn2+和Co2+。离子吸附量与矿物表面羟基位密度呈正相关关系,因此,α-石英的单位面积吸附量均大于α-方石英;(2)α-石英、α-方石英吸附Cu2+、Pb2+、Zn2+为吸热反应,且α-石英的反应焓变值大于α-方石英。α-石英、α-方石英吸附Co2+为放热反应,可能与重金属离子在其表面形成产物的结构不同有关;(3)α-石英、α-方石英与Cu2+发生配位,主要生成了内层配合物(g=2.08)。α-石英吸附Co2+产物中存在属于Co(Ⅱ)的产物信号峰,而在α-方石英中无较明显此峰,表明Co2+在α-方石英表面可能形成了其他局部微观结构,并不以简单的配位吸附Co(Ⅱ)的形式存在,但需进一步验证。本研究进一步明确了石英族矿物表面微结构和性质差异对其吸附重金属的影响。
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