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第1章 含硫矿废1

1.1 硫化矿物简介1

1.2 含硫矿废的风化1

1.3 产酸反应1

1.3.1 黄铁矿氧化1

1.3.2 其他硫化矿物8

1.3.3 非硫化矿物9

1.4 中和酸反应11

1.4.1 硅酸盐氧化12

1.4.2 碳酸盐氧化13

1.4.3 可交换阳离子14

1.4.4 反应速率14

1.5 煤矿废物15

1.6 次生矿物的形成和溶解16

1.6.1 开采前和开采后产生的次生矿物16

1.6.2 次生矿物的溶解度17

1.6.3 耗酸和产酸18

1.6.4 包覆和硬质层18

1.7 产酸预测19

1.7.1 地质模拟19

1.7.2 地球化学和矿物学描述20

1.7.3 采样21

1.7.4 地球化学实验21

1.7.5 模拟含硫废物堆氧化25

1.8 含硫废物的监测25

1.9 含硫矿废的环境影响26

1.10 硫化物氧化控制27

参考文献28

第2章 含砷矿物36

2.1 施氏矿物36

2.1.1 天然施氏矿物的来源及成因36

2.1.2 施氏矿物的地球化学性质及其环境意义37

2.1.3 不同As （Ⅲ）盐类的合成39

2.2 图水羟砷铁矾40

2.2.1 图水羟砷铁矾研究现状40

2.2.2 图水羟砷铁矾的合成41

2.2.3 图水羟砷铁矾的矿物特征41

2.2.4 图水羟砷铁矾结构的影响因素44

2.2.5 图水羟砷铁矾系列固溶体的溶解度50

2.3 其他含砷矿物57

2.3.1 三氧化二砷57

2.3.2 亚砷酸钠58

2.3.3 砷氯铅矿59

2.3.4 砷锌钙矿61

参考文献67

第3章 利用矿化除砷初探69

3.1 四种低成本碱性矿物去除砷调查69

3.1.1 As（Ⅲ）固化研究背景69

3.1.2 碱性矿物中和酸能力的对比69

3.1.3 碱性矿物去除砷的效果70

3.1.4 灰岩除砷定量分析71

3.1.5 物性分析71

3.1.6 本节结论74

3.2 合成矿物固化砷75

3.2.1 亚砷铅氯晶体简介75

3.2.2 合成矿物的XRD和SEM图75

3.2.3 合成矿物的FT-IR光谱75

3.2.4 合成矿物拉曼光谱78

3.2.5 本节结论79

3.3 碱激发粉煤灰固化图水羟砷铁矾的实验研究79

3.3.1 实验原理79

3.3.2 实验原材料、试剂和仪器79

3.3.3 正交试验设计80

3.3.4 实验方法与步骤81

3.3.5 结果与讨论81

参考文献84

第4章 砷黄铁矿氧化86

4.1 砷黄铁矿简介86

4.2 砷黄铁矿氧化表层研究87

4.2.1 真空表面断口光电子能谱研究87

4.2.2 表面空气接触氧化光电子能谱研究87

4.3 电催化氧化研究89

4.4 砷黄铁矿溶解动力学92

4.4.1 三价铁氧化92

4.4.2 溶氧氧化92

4.5 砷黄铁矿微生物地球化学研究93

4.5.1 砷黄铁矿微生物氧化简介93

4.5.2 嗜酸性菌和砷黄铁矿94

4.5.3 砷毒性和解毒96

4.6 砷黄铁矿氧化讨论97

4.6.1 硫的转化97

4.6.2 元素氧化速率97

4.6.3 氧化表面包覆层的成分98

4.6.4 砷黄铁矿氧化化学计量98

4.6.5 砷黄铁矿氧化机制的启示99

4.7 砷黄铁矿氧化实验100

4.7.1 批试验100

4.7.2 柱实验105

参考文献110

第5章 利用微生物处理酸矿废水工艺研究114

5.1 嗜酸铁还原菌JF-5形貌和生理特征114

5.2 嗜酸铁还原菌JF-5的培养方法116

5.2.1 酸性Fe-TSB液体培养基116

5.2.2 酸性Fe-TSB固体培养基116

5.3 实验方法117

5.3.1 JF-5和SRB在AMD中的活性研究117

5.3.2 利用JF-5和SRB修复AMD方法研究125

5.3.3 黑色沉淀表征136

5.4 本章结论138

参考文献139

第6章 低成本矿物除砷及砷渗透性研究141

6.1 多矿物处理酸矿排水中砷及渗透性研究141

6.1.1 材料和分析仪器141

6.1.2 实验方法142

6.1.3 实验结果和讨论143

6.2 对流弥散模型推导149

6.3 As （Ⅲ）和As （Ⅴ）在多孔骨炭介质中迁移行为的对比研究151

6.3.1 材料和方法152

6.3.2 模型理论152

6.3.3 结果和讨论153

6.3.4 本节结论159

6.4 锰包覆层对骨炭去除砷及迁移行为的定量研究159

6.4.1 可渗透活性障及表面包覆技术简介159

6.4.2 材料和方法160

6.4.3 结果和讨论162

6.4.4 本节结论171

参考文献172

第7章 A113胶体结构转变机制及其对砷离子的界面吸附175

7.1 引言175

7.1.1 Al地球化学研究现状175

7.1.2 两种Al胶体的形成及其研究现状175

7.1.3 聚氧阳离子A113与两种胶体的关系及其研究现状176

7.1.4 Al系矿物及其胶体界面吸附的研究现状177

7.1.5 A113相关研究存在的问题178

7.1.6 本章研究的技术路线179

7.2 Al水解溶液中的重要多核形态——AlO4Al12 （OH） 24 （H2O） 127＋180

7.2.1 Al的单核形态180

7.2.2 Al的多核形态181

7.2.3 Al形态的检测方法182

7.2.4 MAl12系列氧同位素以及配位体交换动力学185

7.3 无机Al13胶体制备及新鲜胶体结构研究186

7.3.1 分析仪器及其测试条件186

7.3.2 无机Al胶体制备186

7.3.3 Al 13-硫酸盐晶体和A113-砷酸盐沉淀的制备187

7.3.4 结果和讨论187

7.3.5 本节结论190

7.4 无机Al13胶体熟化期间的结构变化和矿物学转化机制191

7.4.1 Al胶体形成及其研究背景191

7.4.2 实验目的和方法193

7.4.3 分析方法和仪器条件193

7.4.4 结果和讨论196

7.4.5 矿物转化机制203

7.4.6 本节结论203

7.5 无机A113胶体对ASO43-吸附行为的研究204

7.5.1 Al氧化物和水合氧化物的表面化学性质204

7.5.2 Al矿物晶体结构和表面化学的关系204

7.5.3 A1氧化物的表面酸性和带电双层206

7.5.4 Al的氧化物和水合氧化物的吸附模型208

7.5.5 吸附实验210

7.5.6 结果与讨论211

7.5.7 本次研究的环境意义216

参考文献217

附表 一些次生含砷矿物溶解度数据222

附图227