粘土矿物与金属离子作用研究 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:石油工业出版社

作者:何宏平

出品人:

页数:96

译者:

出版时间:2001-12

价格:28.00

装帧:

isbn号码:9787502136437

丛书系列:

图书标签:

• 粘土矿物
• 金属离子
• 吸附
• 离子交换
• 环境地球化学
• 土壤化学
• 矿物学
• 环境科学
• 地球化学
• 污染控制

《粘土矿物与金属离子作用研究》图书简介 导言：物质世界的交织与变革 本书深入探索了地球上广泛分布的粘土矿物与各类金属离子之间复杂而关键的相互作用。粘土矿物，作为一种重要的自然界产物，其独特的层状结构和高比表面积赋予了它极强的吸附、交换和反应能力。金属离子，则贯穿于地质、环境、工程乃至生命科学的诸多领域。理解这两者之间的作用机制，不仅是揭示自然界物质循环规律的基础，更是解决现代环境污染、资源回收利用以及材料科学创新的核心课题。本书旨在系统梳理和深入剖析这些相互作用的物理化学原理、影响因素及其在实际中的应用潜力。 第一部分：粘土矿物的精微结构与特性 本部分首先构建了理解粘土矿物行为的理论基础。粘土矿物并非均一的物质，而是包含蒙脱石、高岭石、伊利石、坡缕石等多种类型的硅铝酸盐层状结构材料。 1.1 晶体结构基础 详细阐述了粘土矿物的基础构建单元——硅氧四面体层和铝氧（镁氧）八面体层，及其通过共用氧原子形成的两层（如1:1型高岭石）和三层（如2:1型蒙脱石和蛭石）晶体结构。重点解析了层间距的特性、晶格缺陷（如离子替代）如何导致净电荷的产生，以及这种负电荷如何驱动了阳离子交换能力（CEC）的形成。 1.2 表面化学与界面特性 粘土矿物的性能高度依赖于其表面化学状态。本书详述了比表面积（BET法测量）、孔隙结构（微孔、介孔分布）、表面官能团（如羟基）的性质及其对水合作用的影响。特别强调了表面电荷的复杂性，包括结构电荷（永久性电荷）和边缘电荷（pH依赖性电荷），它们是决定粘土在不同pH环境下行为的关键。 1.3 水化与溶胀行为 粘土矿物在水环境中的行为至关重要。针对2:1型粘土，细致分析了水分子进入层间，引起晶格膨胀的溶胀机制。溶胀程度与阳离子种类（如$ ext{Na}^+$与$ ext{Ca}^{2+}$的对比）、溶液离子强度以及粘土矿物的矿物学特性之间的定量关系得到了深入探讨。 第二部分：金属离子的行为与粘土的界面反应 本部分聚焦于金属离子与粘土矿物表面的物理化学交互过程，这是环境修复和材料改性的核心机制。 2.1 阳离子交换作用（CEC） 阳离子交换是粘土矿物最基本的特性之一。本书系统分类了交换性阳离子的类型，并基于Donnan模型和Stern双电层理论，阐述了交换作用的热力学基础。通过对比不同金属离子（如重金属$ ext{Cd}^{2+}$, $ ext{Pb}^{2+}$, $ ext{Cu}^{2+}$和碱土金属$ ext{Ca}^{2+}$, $ ext{Mg}^{2+}$）的离子半径、水合能和电荷密度，解释了它们在交换位点上的选择性吸附规律。对影响交换容量的因素，如离子浓度、共存离子竞争以及温度效应进行了定量分析。 2.2 表面络合与化学吸附 当金属离子浓度较高或溶液pH值适宜时，金属离子会与粘土表面的外露羟基（Si-OH和Al-OH）发生直接的表面络合反应，形成稳定的表面配合物。本书利用光谱学手段（如XPS、FTIR）对络合机理进行了推断，并引入了Site-Binding模型来描述不同类型的表面配位点（内锥、外锥等）对不同金属离子的亲和力差异。 2.3 沉淀与共沉淀作用 在特定的pH和浓度条件下，溶解的金属离子可能在粘土表面或体相中形成不溶性的氢氧化物、碳酸盐或硫化物等沉淀相。重点分析了粘土矿物作为异质成核点的作用——即粘土晶格表面如何降低新相形成所需的过饱和度，加速沉淀反应的发生。同时，研究了共沉淀现象，即目标金属离子如何被非目标沉淀物（如$ ext{Fe(OH)}_3$）捕获或包裹的过程。 2.4 阴离子和中性物种的吸附 尽管粘土矿物主要以吸附阳离子著称，但对阴离子（如磷酸根、氟化物、砷酸盐）和中性物种（如有机污染物）的吸附机制也进行了探讨。这主要涉及边缘电荷的质子化/去质子化作用、金属离子与阴离子在层间或表面的桥联作用，以及范德华力等物理吸附。 第三部分：影响因素的综合分析与动力学过程 本部分将研究对象从静态平衡扩展到动态过程，并探讨环境复杂性对作用结果的调控。 3.1 溶液pH值的控制效应 pH值被确认为调控粘土矿物-金属离子相互作用的最关键因素。详细分析了pH如何影响表面电荷、金属离子的水解状态（形成$ ext{M(OH)}_x$物种）以及竞争性$ ext{H}^+$的吸附，从而指导了重金属的去除和固化策略。 3.2 共存离子的竞争与协同作用 自然体系中，多种离子共存是常态。本书对比了常见背景离子（如$ ext{Na}^+$, $ ext{K}^+$, $ ext{Ca}^{2+}$）对目标金属离子吸附的影响。通过Langmuir、Freundlich等吸附等温线模型的拟合，量化了竞争强度。此外，探讨了某些离子（如表面活性剂）如何通过改变粘土表面性质，对金属离子的吸附产生协同或拮抗效应。 3.3 反应动力学研究 吸附和解吸过程并非瞬时完成。本书采用准一级、准二级动力学模型对实验数据进行拟合，探究了反应的控制步骤是受扩散过程（如扩散穿过多孔结构或层间）控制，还是受表面化学反应速率控制。 第四部分：实际应用与技术展望 基于对基本作用机制的深刻理解，本书的最后部分聚焦于粘土矿物在解决实际工程和环境问题中的应用。 4.1 环境修复技术 详细介绍了粘土在重金属废水处理、土壤污染稳定化及修复中的应用案例。着重分析了不同粘土材料（天然、改性）在工程尺度上的性能衰减与长期稳定性评估。 4.2 资源回收与分离 探讨了利用粘土矿物对稀有金属（如锂、稀土元素）或放射性核素的选择性吸附与富集技术，这为发展低成本、高效率的资源回收途径提供了科学依据。 4.3 粘土基复合材料的开发 阐述了有机改性粘土（有机蒙脱石）如何通过层间插层有机物，改善其亲和性，并作为纳米填料应用于聚合物复合材料中，以提高材料的阻隔性、力学性能或催化活性。 结语：未来研究方向 本书总结了当前研究的局限性，并展望了未来在原位监测技术、高精度分子模拟（如DFT计算）在界面作用力学解析中的应用，以及开发具有特定功能的智能粘土吸附剂的前景。 本书内容全面、论述深入，为地质学、环境科学、化学工程及材料科学等领域的研究人员、工程师和高级学生提供了一部兼具理论深度和应用价值的专业参考著作。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺吸引人的，那是一种沉静的、带点大地色系的质感，让人联想到泥土的厚重与神秘。翻开目录，看到“粘土矿物”和“金属离子”这些词，我立刻就产生了一种探索的冲动。我一直觉得，这些我们脚下的泥土，隐藏着太多不为人知的秘密。它们看似平凡，却在地球的演变中扮演着至关重要的角色。而金属离子，更是生命活动不可或缺的元素，它们与粘土矿物之间错综复杂的关系，究竟是如何影响着土壤的肥力，又是如何影响着我们赖以生存的环境？我对书中关于粘土矿物的晶体结构、化学性质的介绍很感兴趣，希望能从中了解到不同种类的粘土矿物，比如蒙脱石、高岭石等等，它们各自独特的结构特点是如何决定了它们在吸附和交换金属离子时的表现。同时，我也期待书中能详细阐述金属离子的种类、形态及其在土壤中的迁移转化过程。究竟是哪些金属离子在与粘土矿物发生作用？它们的价态、浓度以及所处的环境条件（如pH值、氧化还原电位）又会如何影响这种作用？这些问题都让我充满了好奇。我希望这本书能够深入浅出地解答这些疑问，让我这个对地质学和化学都有着浓厚兴趣的普通读者，能够从中获得宝贵的知识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题《粘土矿物与金属离子作用研究》就让我产生了浓厚的兴趣，因为我一直对土壤的形成和变化过程感到好奇。书中对粘土矿物性质的介绍，让我了解到这些微小的颗粒，是如何在地球上扮演着如此重要的角色。我特别期待书中能详细阐述粘土矿物如何影响土壤的理化性质，例如透水性、保水性、通气性以及肥力等。同时，书中对金属离子在土壤中的行为的描述，也让我产生了极大的兴趣。金属离子，无论是对植物生长至关重要的微量元素，还是对环境有害的重金属，它们在土壤中的分布、迁移和转化，都与粘土矿物有着密切的关系。我希望书中能够深入探讨粘土矿物与不同种类金属离子之间的相互作用机制，比如离子交换、表面吸附、沉淀等，以及这些作用如何影响金属离子的生物有效性。如果书中能结合一些实际的土壤样品分析数据，或者介绍一些关于土壤重金属污染的案例，那就更好了，这样我能更直观地理解这些理论知识的应用。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受就是，原来我们对土地的认知，还有如此广阔的未开发领域。书中的分析方法和实验数据，都展现了作者在这一领域深厚的学术功底。虽然我不是专业研究人员，但书中逻辑严谨的论证过程，以及对一些复杂现象的细致解释，还是让我受益匪浅。我尤其对书中关于粘土矿物对重金属离子吸附机制的讨论印象深刻。重金属污染一直是环境领域的一个热点问题，而粘土矿物作为一种天然的吸附剂，其在净化水体和土壤方面具有巨大的潜力。书中详细介绍了离子交换、表面络合、沉淀等多种吸附机理，并且通过具体的实验数据，直观地展现了不同粘土矿物对不同重金属离子的吸附能力差异。这让我对如何利用粘土矿物来治理环境污染有了更清晰的认识。此外，书中对粘土矿物在农业生产中的应用也进行了探讨，比如作为土壤改良剂，能够提高土壤的保水保肥能力，促进作物生长。这些内容都充满了实际的应用价值，让我觉得这本书不仅仅是一本学术专著，更是一本具有现实意义的科普读物。

评分☆☆☆☆☆

我平时喜欢关注一些与地球科学相关的书籍，这本《粘土矿物与金属离子作用研究》正好满足了我对土壤科学的好奇心。书中关于粘土矿物微观结构和物理化学性质的描述，让我仿佛置身于一个微观的土壤世界。我一直认为，土壤的形成和演化是一个极其复杂的过程，而粘土矿物作为土壤中的重要组成部分，其作用不容忽视。书中对不同粘土矿物层状结构的详细剖析，以及其表面电荷分布的介绍，为理解其吸附性能奠定了坚实的基础。而金属离子，尤其是那些对生命具有重要意义的必需微量元素，如铁、锌、铜等，它们在土壤中的存在形式和迁移规律，直接关系到植物的营养吸收。这本书深入探讨了粘土矿物与这些金属离子之间的相互作用，包括吸附、解吸、络合等过程，这些过程如何影响金属离子的有效性，进而影响植物的生长发育，我对此非常感兴趣。我希望书中能够提供一些关于土壤重金属污染的案例分析，以及粘土矿物在这些污染治理中的应用前景，这将大大提升这本书的实用性和吸引力。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉是，它将一个看似枯燥的科学课题，通过严谨的研究和清晰的阐述，变得生动而富有启发性。我一直对地质学和环境科学有着浓厚的兴趣，而粘土矿物与金属离子的相互作用，正是连接这两个领域的一个重要交叉点。书中对粘土矿物分类、形成条件以及其独特矿物学特征的介绍，为我打开了一扇认识地球物质组成的新窗口。我尤其关注书中关于粘土矿物作为吸附剂在环境修复领域的应用。随着工业化进程的加速，各种污染物日益增多，而粘土矿物凭借其廉价易得、环境友好的特点，在处理废水、吸附重金属方面展现出巨大的潜力。书中对不同粘土矿物吸附性能的比较分析，以及影响吸附效果的因素（如pH、温度、共存离子等）的讨论，都让我对粘土矿物的应用有了更深入的理解。我希望书中能够包含更多的实例，例如利用粘土矿物处理工业废水、修复受污染土壤等，这样能够更好地展示粘土矿物在实际应用中的价值。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆