铁锰氧化物

论污染土壤修复中铁锰氧化物的作用摘要：近年来随着经济的发展，环境污染现象也逐渐增加，土壤污染近年来逐渐受到关注。

但是当前我国对于土壤污染的治理工作还有待于进一步提高，铁锰氧化物在土壤污染治理工作中发挥着十分重要的作用。

本文主要是对当前我国土壤污染现状进行分析，并就如何充分铁锰氧化物在土壤污染修复中的作用提出合理的建议。

关键词：土壤污染修复铁锰氧化物作用随着工业的发展和人们对于环境保护不当导致我国的土壤污染逐渐严重，但是我国的土壤污染治理工作并没有发挥出应有的作用。

铁锰氧化物在当前的土壤污染修复中占据着十分重要的位置，对于改善土壤的质量有着十分重要的作用。

但是由于当前我国的土壤污染缺少规范的治理导致污染土壤难以及时有效地恢复。

在今后的土壤污染治理工作中需要采取有效的措施，保障土壤污染质量工作的顺利进行。

一、当前我国土壤污染现状随着我国工业的发展，当前我国的土壤污染情况逐渐严重，这对于我国的环境建设和人们的生活造成了十分不利的影响。

尤其是在农村等人们依靠土地生活的地方，土壤污染严重影响了人们的正常生活。

一些土壤污染很难进行短时间的修复，这对于环境的保护有着十分不利的影响。

当前土壤污染比较严重的主要是以下两种情况：1.重金属对于土壤的污染重金属对于土壤的污染在当期的土壤污染治理中比较难治理，由于重金属在土壤中具有难降解，毒性强和积累效应等等特征。

我国土壤的重金属污染主要是当前一些化工企业的污染五未能及时合理的处理，将一些污染物进行掩埋等造成的土壤污染。

但是重金属对于土壤的污染十分严重并且难以治理，这对于土壤污染治理部门提出了众多的挑战。

当前对于我国土壤重金属污染的主要治理方法就是一方面在土壤中去除重金属另一方面改变重金属在土壤中的存在状态。

当前主要的技术就是采用物理方法，化学方法，生物方法等等，但是并没有取得比较好的效果，土壤污染现状并没有得到有效地改善。

2.土壤的有机污染当前我国土壤污染的另一重大来源就是有机物污染，相对于重金属污染，这一污染更加严重，污染的种类比较繁多。

论污染土壤修复中铁锰氧化物的作用摘要：近年来随着经济的发展，环境污染现象也逐渐增加，土壤污染近年来逐渐受到关注。

但是当前我国对于土壤污染的治理工作还有待于进一步提高，铁锰氧化物在土壤污染治理工作中发挥着十分重要的作用。

本文主要是对当前我国土壤污染现状进行分析，并就如何充分铁锰氧化物在土壤污染修复中的作用提出合理的建议。

关键词：土壤污染修复铁锰氧化物作用随着工业的发展和人们对于环境保护不当导致我国的土壤污染逐渐严重，但是我国的土壤污染治理工作并没有发挥出应有的作用。

铁锰氧化物在当前的土壤污染修复中占据着十分重要的位置，对于改善土壤的质量有着十分重要的作用。

但是由于当前我国的土壤污染缺少规范的治理导致污染土壤难以及时有效地恢复。

在今后的土壤污染治理工作中需要采取有效的措施，保障土壤污染质量工作的顺利进行。

一、当前我国土壤污染现状随着我国工业的发展，当前我国的土壤污染情况逐渐严重，这对于我国的环境建设和人们的生活造成了十分不利的影响。

尤其是在农村等人们依靠土地生活的地方，土壤污染严重影响了人们的正常生活。

一些土壤污染很难进行短时间的修复，这对于环境的保护有着十分不利的影响。

当前土壤污染比较严重的主要是以下两种情况：1.重金属对于土壤的污染重金属对于土壤的污染在当期的土壤污染治理中比较难治理，由于重金属在土壤中具有难降解，毒性强和积累效应等等特征。

我国土壤的重金属污染主要是当前一些化工企业的污染五未能及时合理的处理，将一些污染物进行掩埋等造成的土壤污染。

但是重金属对于土壤的污染十分严重并且难以治理，这对于土壤污染治理部门提出了众多的挑战。

当前对于我国土壤重金属污染的主要治理方法就是一方面在土壤中去除重金属另一方面改变重金属在土壤中的存在状态。

当前主要的技术就是采用物理方法，化学方法，生物方法等等，但是并没有取得比较好的效果，土壤污染现状并没有得到有效地改善。

2.土壤的有机污染当前我国土壤污染的另一重大来源就是有机物污染，相对于重金属污染，这一污染更加严重，污染的种类比较繁多。

锰铁氧化物
锰铁氧化物是一种由锰（Mn）和铁（Fe）元素组成的氧化物化合物。

它们是一类重要的功能性材料，具有广泛的应用领域。

锰铁氧化物可以通过不同的化学方法进行制备，包括溶液法、凝胶法、溶胶-凝胶法等。

锰铁氧化物的晶体结构和化学组成可以根据具体的合成方法和条件而有所不同。

常见的锰铁氧化物包括三氧化二锰（Mn3O4）和四氧化三铁（Fe3O4）等。

锰铁氧化物具有一系列的特性和性质，使得它们在许多领域中得到广泛应用。

其中包括：
1. 磁性材料：锰铁氧化物是一种重要的磁性材料，具有良好的磁性能和磁学特性。

它们可以用于制备磁性材料、储能器件、传感器等。

2. 催化剂：锰铁氧化物可以被用作催化剂，在化学反应中起到催化作用。

它们在氧化反应、还原反应、催化分解等方面具有重要的应用。

3. 电化学应用：锰铁氧化物可以作为电极材料用于电池、超级电容器和电催化等领域。

4. 环境污染治理：锰铁氧化物具有良好的吸附和氧化性能，可以用于水处理、废气净化和土壤修复等环境污染治理中。

5. 药物和生物医学应用：锰铁氧化物在医学领域中有广泛应用，包括磁共振成像（MRI）对比剂、药物输送系统等。

总的来说，锰铁氧化物由于其丰富的物理、化学和电学性质，具有广泛的应用前景，并在多个领域中发挥着重要作用。

铁、锰氧化物在自然水体生物膜上的分布第19卷第9期2002年9月应用化学CHINESEjoURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYV o1.19No.9Sep.2002铁,锰氧化物在自然水体生物膜上的分布董德明李鱼花修艺张菁菁邱立民(吉林大学环境与资源学院长春130023)关键词生物膜,自然水体,锰氧化物,铁氧化物中图分类号:0652;X132文献标识码:A文章编号:1000—0518(2002)09—0902—03在自然水体中,生物膜是一个开放的动力学系统,生物膜的形成及其组分处于动态的变化中——水环境中的各种成分在生物膜上发生着合成,聚结,转化,降解等作用,从而成为生物膜的一部分,还会随着生物膜的脱落重新进入水相中,所有这些变化,与生物膜本身的性质是分不开的【1].从环境化学角度看,自然水体中生物膜主要化学组分包括金属氧化物(铁氧化物,锰氧化物和铝氧化物等),有机质及少量的矿物质,其中,铁,锰氧化物在影响痕量重金属在水环境中的迁移,最终归宿,生物地球化学特性,生物可利用性和毒性过程中起着非常重要的作用,生物膜吸附铅受膜上锰氧化物的控制,吸附镉受膜上铁氧化物的控制,铝氧化物的作用较小].本文研究了自然水体中生物膜中主要化学组分,尤其是铁,锰氧化物的分布规律.生物膜的培养:选取吉林省境内净月潭,南湖,松花湖,松花江和一井水作为培养生物膜的水体(2000年9月),采用载玻片作为人工基质在自然水体中放置2周进行生物膜培养.载玻片在使用之前,首先要进行彻底洗涤并用二次去离子水清洗,然后放人(H.O):V(HNO.)一6:1溶液中浸泡处理24h.用二次去离子水重新清洗后,再放入(HO):(HNO.)一6:1溶液中同样处理24h,再用二次去离子水冲洗.将清洗过的载玻片(48mm×75mm×1mm)垂直放在聚丙烯架上固定,将架子放在水面下约30C1TI处,培养2周.聚丙烯架在水面下保持水平状态,使全部载玻片周围环境条件相同,保证各载玻片上附着上组分恒定的生物膜.另选择净月潭水体培养生物膜,研究不同培养时间(2000年7月),同一培养时间(2001年6月,培养1周)不同水深培养的生物膜膜上铁,锰氧化物的变化规律,培养方法除时间外同上.生物膜上铁,锰氧化物总量的测定:在自然水体中培养一定周期后,将插有载玻片的聚丙烯架放人盛有原水的容器内转移到实验窒,转移过程中保持聚丙烯架始终水平浸没在水面下,进行载玻片上生物膜的组分分析.取出培养好的带有生物膜的载玻片,先用二次去离子水润洗,再放人100mm的玻璃培养皿中,加入25mL(H.O):V(HNO.)一6:1溶液,不时摇动24h.用WYX一9004型原子吸收分光光度计(FAAS,沈阳仪通仪器有限公司)测溶液中铁,锰含量.以Fe或Mn(gmol/m.)表示生物膜上金属氧化物的总量(71),换算公式为:T一,式中,C为用FAAS测得的HNO.萃取液中金属铁的含量(mg/L);V为培养皿中HNO.萃取液的体积(25mL);为Fe或Mn的原子量;5为载玻片面积(m.).结果与讨论不同水体中生物膜上铁,锰氧化物含量分析:生物膜中主要组分为铁氧化物,锰氧化物,铝氧化物,有机质和少量矿物质等.其中铁,锰氧化物的一个主要来源是水体中的铁,锰离子经化学氧化过程形成2002O1—25收稿,2002～05—10修回国家自然科学基金(20077011),教育部跨世纪优秀人才培养计划及教育部高等学校骨干教师资助计划资助通讯联系人:董德明,男,1957年生,博士,教授,博士生导师E—mail:***************;研究方向:环境污染与控制化学,环境规划与评价,环境污染物形态研究一报一一简一一究一～研—,第9期董德明等:铁,锰氧化物在自然水体生物膜上的分布903的氧化物,并对水环境中的痕量重金属的迁移转化起着重要的作用.表1列出了不同水体中生物膜主要化学组分铁,锰氧化物的含量.从表中不难看出,不同水体中生物膜上铁,锰氧化物的含量存在着很大的差异,且生物膜上铁氧化物的含量明显高于锰氧化物的含量.表1不同水体中生物膜上铁,锰氧化物的含量Table1ConcentrationofFeandMnoxidesinsurfacecoatingsdevelopedindifferentwatersources水文条件是影响生物膜形成的最主要因素之一[.研究表明,在自然水体中,控制生物膜发育的最主要参数是水的流速,高流速使生物膜易于形成单层结构,而低流速使生物膜形成复杂结构.本文所选取的5种水体中,只有松花江为河流型水体,并有很大的流速,培养的生物膜量最大,其中,铁氧化物的含量最高,锰氧化物的含量也较高.此外,不同水体生物膜上铁,锰氧化物的含量差异与培养生物膜所在水体中总铁,总锰的含量也有着密切的关系,见表2.表2不同水体中总铁,总锰的含量(mg?LI1)Table2ContentsoftotalFeandMninwaters(mg?L) WatersourceTotalFeTotalMnWatersourceTotalFeTotalMnA well0.O21(=2)0.060(=2)SouthLake0.17O(一2)0.054(=2)SonghuahuLake0.036(=2)<O.005(一2)SonghuajiangRiver0.389(一2)0.052(一2) JingyuetanLake0.14O(=2)0.033(一2)同一水体中不同培养时间生物膜上铁,锰氧化物含量的分析:自然水体中生物膜上铁,锰氧化物含量还受生物膜培养时间的影响.在一定时间内,随着培养时间的增加,生物膜量越来越多,铁,锰氧化物含量也随之升高.表3列出了净月潭水体不同培养时间培养的生物膜上铁,锰氧化物含量及膜上铁,锰氧化物含量与培养时间之间的相关系数.从表2可以看出,在所研究的时间内,不但膜上铁,锰氧化物含量与培养时间之间存在着很好的相关性,而且随着培养时间的增长,膜上铁,锰氧化物含量之比由7.66倍降到1.68倍,说明膜上铁,锰氧化物的相对含量是一动态变化过程,在培养期间内,铁氧化物在膜上”积累”的速度要大于锰氧化物的”积累”速度,这种随时间的变化导致了膜上铁,锰氧化物比例的改变,说明铁,锰氧化物在生物膜形成过程中的”积累”动力学机制存在着一定的差别.表3净月潭水体中不同培养时间培养的生物膜上铁,锰氧化物含量Table3ConcentrationsofFeandMnoxidesinsurfacecoatingsdevelopedfordifferenttimeinJingyuetan LakeTime/df(Fe)/(tzmol?m)f(Mn)/(tzmol?m一)c(Fe)/(tzmol?m.)f(Mn)/(tzmol?m.)7357.5O(一2)46.64(=2)LinearequationC=279.78f一1749.4C=171.65t一1439.511890.08(=2)226.01(一2)Correlationcoefficient(r)0.98800.9844183735.40(一2)1413.21(=2)275645.38(一2)3369.96(:2)同一水体不同水深培养的生物膜上铁,锰氧化物含量的分析:影响自然水体中生物膜形成的主要因素还包括基底类型和光照条件,基底的粗糙程度是生物膜形成的另一个最主要影响因素之一_8.此外,Rao等研究淡水环境中生物膜形成的结果表明,在光照条件下,5d时间内生物膜厚度从52m 增加到128m,而无光照条件下,生物膜厚度为17～30m.光照生物膜的生物量,叶绿素和其它组分较高,硅藻数目也较多.同周围的水相比较,发现营养物富集在生物膜中,并且无光照生物膜中营养物质浓度高于那些生长在光照生物膜中营养物质浓度,说明光是影响生物膜形成的主要参数.904应用化学第19卷在同一培养时间内(7d),净月潭水体中不同水深培养的生物膜上铁,锰氧化物含量(见表4)分析结果表明,随着水深的增加,膜上铁,锰氧化物含量逐渐降低,并与水深之间呈现了显着的负相关.由于所选用的载玻片基底粗糙性一致,潭水比较平稳,光在水中产生折射,并部分被悬浮颗粒物吸收,水越深,光照越少,因此,实验结果也主要与光照有关,与Rao等[9的研究结论相吻合.研究结果表明,不同自然水体中生物膜上铁,锰氧化物的含量分布有很大差异,膜上铁氧化物的含量大于锰氧化物的含量.影响膜上铁,锰氧化物含量的主要因素包括水文条件,各水体中总铁,总锰含量水平,培养时间以及光照条件等.其中,膜上铁,锰氧化物含量与水中总铁,总锰含量之间,与培养时间之间,与培养水深之间在一定的置信水平下,均存在着显着的线性关系.但研究中发现,在同一水体,不同时间培养的生物膜膜上铁,锰氧化物的含量存在着显着的差异,以及同一水体不同培养时间内培养的生物膜上铁的”积累”速度大于锰的”积累”速度等问题,其原因还有待于进一步的研究.表4净月潭水体中不同水深培养的生物膜上铁,锰氧化物含量Table4ConcentrationsofFeMnoxidesinsurfacecoatingsdevelovedindifferentdepthsofwater Waterdepth/mc(Fe)/(~mol?m一)c(Mn)/(~mol?m～)c(Fe)/(~mol?m一)c(Mn)/(~mol?m一)0.343.00土0.96(一3)33.14土0.82(一3)LinearequationC一一14.167x+45.343C=一9.792x+34.0160.834.61土2.72(一3)24.58土1.58(:3),~orrelationcoefficient(r)0.99380.99891.323.21土0.66(一3)19.66土0.74(一3)1.817.82土1.95(一3)16.20土1.58(一3)2.315.98土0.40(一3)12.85土0.25(一3)参考文献SpathR.WatSci7[J],l998,37(4~5):207MotoyukiS.WarSciTech[J],1997,35(7):1NelsonYM,LionLW,ShulerML,eta1.EnvironSciTechnol[J],1996,30(6):2027DongD,NelsonYM,LionLW,eta1.tRes[J],2000,34(2):427DongD,LiY,HuaX.Microchem[J],2001,70(1):25DONGDe—Ming(董德明),LIY u(李鱼),HUAXiu—Yi(花修艺),eta1.ChemJChinUniv(高等学校化学学报)[J],2001,22(8):1379WimpennyJ.Biofuling[J],1996,10(1~3):43HuntAP,ParryJD.Biofulling[J],1998,12(4):287RaoTPG,V enugopalanVP,NairKVK.BiofoulingI-J],1997,11(4):265 DistributionofFeandMnOxidesinSurfaceCoatingsDevelopedinNaturalWatersDONGDe—Ming,LIY u,HUAXiu—Yi,ZHANGJing—Jing,QIULi—Min (CollegeofEnvironmentandResources,JilinUniversity,Changchun130023)AbstractThedistributionofFeandMnoxidesinsurfacecoatingsdevelopedinnaturalwatersinJilin provinceofChinahasbeeninvestigated.Theresultsindicatethattheamountsofironoxidesandman—ganeseoxidesdiffersignificantlywiththeformerbeingmuchhigherandthereisacorrelativerelation—shipbetweencontentsofFeandMnoxidesanddepthsatwhichsurfacecoatingswerecollected.The samephenumenonwasalsoobservedbetweencontentsofFeandMnoxidesanddevelopingperiodof surfacecoatings.Keywordssurfacecoatings,naturalwater,manganeseoxide,ironoxidel23456789。

水稻土和潮土中铁锰氧化物形态与稀土元素地球化学特征之间的关系研究章海波;骆永明【摘要】稀土元素在土壤中的含量和分馏特征对它们在环境中的分布、迁移、转化、归宿以及生态效应都有重要的影响.铁锰氧化物矿物的表面作用已被认为是表生环境中元素活化迁移和污染的重要机制之一.本研究以亚热带北端的长江三角洲地区和亚热带南端的珠江三角洲地区的典型水稻土和潮土剖面为例,探讨了铁锰体系对土壤稀土元素含量和地球化学分馏的影响.研究结果表明:铁锰氧化物中以晶质态氧化铁与土壤稀土元素的结合作用为主,并且对潮土的作用要比水稻土更为显著.游离态氧化铁对水稻土Ce富集和Eu亏缺均有积极贡献;锰氧化物可能会通过对二价Eu的氧化而减少其在土壤中的亏缺程度.水稻土和潮土中稀土元素在剖面中的分馏程度也受到铁锰氧化物含量的影响,低含量的铁锰氧化物会使不同发生层之间稀土元素的分馏差异增大.Eu在铁游离度高的南亚热带水稻土中会通过还原并随Sr 元素一起淋失.【期刊名称】《土壤学报》【年(卷),期】2010(047)004【总页数】7页(P639-645)【关键词】水稻土;潮土;稀土;分馏;土壤剖面【作者】章海波;骆永明【作者单位】中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室(南京土壤研究所),中国科学院南京土壤研究所,南京,210008;中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室(南京土壤研究所),中国科学院南京土壤研究所,南京,210008【正文语种】中文【中图分类】X142我国是稀土资源的大国，储量约占全球的80%。

从20世纪70年代开始，我国开始将稀土元素应用到农业生产中，至90年代初，农业使用稀土元素的面积累积达到了9 300万亩(1 hm2=15亩)［1］。

目前，稀土微肥仍在农林生产中广泛运用。

但外源稀土进入土壤后由此形成的生态环境效应也逐渐为人们所重视，并普遍认识到稀土元素低浓度对植物生长发育和品质的促进作用，高浓度时的抑制作用，以及对动物的生理和生殖过程的影响［2］。

收稿日期:19990913;修订日期:20000110作者简介:鲁安怀(1962—　),男,博士,教授,矿物学专业,环境矿物学与环境矿物材料研究方向。

基金项目:科学技术部攀登特别支持费资助项目(99019);国家自然科学基金资助项目(49972017);矿物岩石材料国家专业实验室开放基金资助项目天然铁锰氧化物及氢氧化物环境矿物学研究鲁安怀,卢晓英,任子平,韩丽荣,方勤方,韩　勇(中国地质大学矿物岩石材料国家专业实验室,北京100083)摘　要:带有表面电荷及含有变价元素的天然铁锰氧化物及氢氧化物具有良好的表面吸附与氧化还原等化学活性。

在不同介质条件下,它们能不同程度地表现出对Cr 6+,Pb 2+,Hg 2+,Cd 2+,As 3+,Cu 2+,Zn 2+,Co 2+,Ni 2+等重金属离子有吸附作用和对NO -3,PO 3-4,F -,S2-等阴离子有吸附作用与氧化作用,并对苯酚、乙烷、乙烯、合成有机酸等有机物具有吸附和转化降解作用,还对CO 2,NO x 和SO 2等具有分解转化作用。

利用这些矿物的环境属性治理水体、土壤及大气污染的方法,具有成本低、效果好、无二次污染及有用金属可回收利用等优点,展现出广阔的环境矿物学研究与应用前景。

关键词:天然铁锰氧化物及氢氧化物;环境矿物学;水体;土壤;大气;污染治理中图分类号:P58714;X4　文献标识码:A 文章编号:10052321(2000)02047311环境矿物学是研究天然矿物与地球表面各个圈层之间交互作用及其反映自然演变、防治生态破坏、净化环境污染及参与生物作用的科学。

环境矿物学主要研究内容包括研究矿物作为反映不同时间空间尺度上环境变化的信息载体,研究矿物影响人类健康与破坏生态环境的本质及其防治方法,研究开发矿物具有治理环境污染与修复环境质量的基本性能以及研究纳米级别上矿物与生物发生交互作用的微观细节与机理等[1]。

天然铁锰氧化物与氢氧化物的代表性矿物种主要有磁铁矿、赤铁矿、针铁矿、软锰矿和硬锰矿等,在自然界分布广泛。

铁锰氧化物简介铁锰氧化物是一种由铁和锰元素组成的化合物，化学式为FeMnO3。

它具有独特的物理和化学性质，在许多领域中都有广泛的应用。

本文将详细介绍铁锰氧化物的结构、性质和应用。

结构铁锰氧化物属于钙钛矿结构，具有六方晶系。

每个晶胞中包含一个铁离子（Fe3+）和一个锰离子（Mn3+），以及三个氧离子（O2-）。

铁离子和锰离子分别占据八面体和四面体空位，形成了稳定的晶体结构。

物理性质1.密度：铁锰氧化物的密度约为5.2 g/cm³，具有较高的密度。

2.熔点：铁锰氧化物的熔点约为1350°C，属于高熔点材料。

3.磁性：由于其中含有过渡金属离子，铁锰氧化物具有一定的磁性。

其磁性可以通过控制元素配比和晶格结构来调节。

化学性质铁锰氧化物在高温下可以与其他物质反应，具有良好的化学稳定性。

它可以与氧气反应生成氧化铁和氧化锰，也可以与一些酸和碱反应生成相应的盐。

应用领域铁锰氧化物在许多领域中都有重要的应用，下面将详细介绍其中几个主要领域。

1. 电子材料由于铁锰氧化物具有较高的磁性和电导率，在电子材料领域有广泛的应用。

它可以作为磁存储材料、传感器材料和磁性记录材料等。

2. 催化剂铁锰氧化物具有优良的催化活性，可用作催化剂在许多化学反应中起到促进作用。

例如，在甲醇转换为甲醛的反应中，铁锰氧化物被广泛应用作为催化剂。

3. 环境保护由于铁锰氧化物对一些有害物质具有吸附和催化降解作用，因此在环境保护领域也有重要应用。

它可以用于废水处理、大气污染治理和土壤修复等方面，具有很大的潜力。

4. 药物铁锰氧化物还具有一定的生物学活性，在药物领域也有应用。

它可以作为药物载体用于药物传递和释放，同时还可以通过调节其磁性来实现磁导引控制释放。

总结铁锰氧化物是一种具有重要应用价值的化合物，具有特殊的结构和优良的性质。

它在电子材料、催化剂、环境保护和药物等领域都发挥着重要作用。

随着科学技术的不断发展，铁锰氧化物的应用前景将更加广阔。

五种金属氧化物化学式五种金属氧化物是指锰氧化物、铁氧化物、铝氧化物、镁氧化物和铜氧化物这五种氧化物，它们也是现代化学中常见的重要物质。

它们可以在自然界形成，也可以通过实验室合成而得到。

下面就来详细介绍一下这五种金属氧化物的化学式。

1. 锰氧化物：锰氧化物的化学式是MnO2，其中Mn是锰的原子，O是氧的原子，2是氧原子数量的系数。

锰氧化物是一种红棕色或黑色晶体，是一种无机化合物，具有电解质性质，可以用作电池的正极材料。

2.铁氧化物：铁氧化物的化学式是Fe2O3，其中Fe是铁的原子，O是氧的原子，3是氧原子数量的系数。

铁氧化物是一种红色、褐色或黑色晶体，是一种无机化合物，可以用作磁性材料，也可以用作电池的正极材料。

3.铝氧化物：铝氧化物的化学式是Al2O3，其中Al是铝的原子，O是氧的原子，3是氧原子数量的系数。

铝氧化物是一种白色或米黄色晶体，是一种无机化合物，具有优良的耐磨性和耐腐蚀性，可以用作涂料的原料或保护材料。

4.镁氧化物：镁氧化物的化学式是MgO，其中Mg是镁的原子，O是氧的原子，1是氧原子数量的系数。

镁氧化物是一种白色晶体，是一种无机化合物，具有高熔点、热稳定性和耐火性等特点，可以用作陶瓷、高温处理和冶金等工业生产中的原料。

5.铜氧化物：铜氧化物的化学式是CuO，其中Cu是铜的原子，O是氧的原子，1是氧原子数量的系数。

铜氧化物是一种橙红色的晶体，是一种无机化合物，具有优良的导电性和力学性能，可以用作电子器件的原料或电缆的绝缘材料。

以上就是这五种金属氧化物的化学式介绍。

各种金属氧化物都有它们独特的性质，可以用于不同的工业应用。

他们还可以作为催化剂，用于合成高分子材料和其他有机物质。

使用GWB软件优化铁锰氧化物的合成方法邢宇;刘宏芳;钱天伟【摘要】铁锰氧化物天然存在于湿地植物根部,可有效阻止土壤中重金属在植物内部的富集,可作为多种重金属的吸附剂.使用地球化学软件The Geochemist's Workbench对铁锰氧化物合成过程进行模拟的结果表明,采用氧化还原共沉淀法合成铁锰氧化物过程中,在硫酸亚铁溶液中投加高锰酸钾溶液,pH的波动区间为5.63 ～ 2.33,且铁的氧化物先于锰的氧化物生成;而在高锰酸钾溶液中投加硫酸亚铁溶液,混合体系pH的波动区间为10.31 ～2.34,且铁和锰的氧化物沉淀同时生成.模拟结果进一步表明,合成原料的投加顺序与铁锰氧化物颗粒的合成效果是紧密相关的.【期刊名称】《山西师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(030)001【总页数】5页(P57-61)【关键词】铁锰氧化物;The Geochemist's Workbench;模拟【作者】邢宇;刘宏芳;钱天伟【作者单位】太原科技大学环境与安全学院,山西太原030024;太原科技大学环境与安全学院,山西太原030024;太原科技大学环境与安全学院,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】X13湿地植物根部可形成天然的铁锰氧化物膜，阻止土壤重金属进入植物体内，有利于含重金属土壤中植物的正常生长[1].因此，铁锰氧化物可以阻止重金属离子随水流的迁移运动.目前,已有大量报道表明，铁锰氧化物对水中的磷[2]、铬[3]、铅[4]、酚类[5]、多氯联苯[6]、砷[7～9]等污染物有良好的去除能力.铁锰氧化物的合成方法很多，其中共沉淀法[10～13]是方便且常用的合成方法，但现有研究中未见合成铁锰氧化物的合成试剂(硫酸亚铁和高锰酸钾)的投加顺序对合成效果的影响报道.本文利用“The Geochemist’s Workbench(GWB)”软件对铁锰氧化物合成反应的过程进行了模拟，并根据模拟结果给出更科学的铁锰氧化物的合成方法.The Geochemist’s Workbench是由美国伊利诺斯大学Craig等人开发的一款功能强大的商业性地球化学模拟软件.其拥有庞大的数据库，可对水中的物种分布、温度变化影响、物质反应路径、表面络合、液相中的溶解和沉淀反应平衡等进行分析，并可以模拟溶质弥散和扩散的一维、二维反应迁移等.1 反应路径模拟原理反应路径表示的是一组经历不可逆反应的系统逐渐达到局部热力学平衡状态的过程.反应路径模拟是在化学种态计算的基础上发展起来的，主要依据是体系的平衡.它主要基于如下几种方程：质量平衡方程、质量作用定律和电荷平衡方程[14].采用GWB软件中的React软件包对铁锰氧化物合成进行反应路径模拟.一个React模型计算有两个主要组成部分：一个起始系统和一个改变过程.React软件包通过计算系统的初始平衡状态开始模拟，然后程序通过添加(或去除)反应物，改变温度，或改变在外部缓冲中气体的逸度，从而改变系统的组成.采用的反应路径模拟模式为滴定(titration)模式.滴定模式实际上就是向某个已知组成和参数的溶液体系中逐渐加入某种物质，通过计算获取该溶液体系各组分及参数随反应进度变化的过程.这里没有时间的概念，因此实际上是热力学意义上的模拟，该模拟每一点上为其各组分平衡时状态.铁锰氧化物的合成可被表示为两个阶段：平衡阶段：2MnO2+3Fe2O3+10H+Eq1碱化阶段：Eq2定义平衡阶段中在硫酸亚铁溶液中投加高锰酸钾溶液的过程为正向合成过程，在高锰酸钾溶液中投加硫酸亚铁溶液的过程为逆向合成过程；定义碱化阶段为碱化过程.由铁锰氧化物反应方程可知，高锰酸钾与硫酸亚铁按1∶3的量反应，使用React 模型模拟正向合成过程、逆向合成过程和碱化过程的起始系统及改变过程见表 1.当组分的浓度可忽略不计，需设置一个较小的正值，这里使用1E-30 mol/l(即1×10-30 mol/L)代替0输入.表1 合成模拟起始系统和改变过程基础参数Tab.1 Basic parameters of start systems and change process in the synthesis simulation正向合成逆向合成碱化过程起始系统合成温度T25℃25℃25℃水介质0．1kg0．1kg0．1kgFeSO40．003mol/l1E-30mol/L0．003mol/LKMnO41E⁃30mol/L0．001mol/L0．001mol/L改变过程FeSO40．003mol/LKMnO40．001mol/LNaOH1．3mmol2 结果与讨论2.1 平衡阶段的pH分析(a)正向合成(b)逆向合成图1 平衡阶段pH随与反应物的投加量关系Fig.1 Reactant dosage relationship with pH in the balanced sectionGWB的平衡阶段pH模拟运行结果见图 1.可以看出，尽管正向和逆向合成过程的终点pH相等，但正向合成中pH从5.63降至2.33，逆向合成中pH从10.31降至2.34，可得到逆向合成过程的pH变化区间是大于正向合成过程的.这是由正向合成和逆向合成过程中的起始物不同造成的，即正向合成中，硫酸亚铁水解显酸性，而逆向合成中，高锰酸钾溶液水解显碱性，因此反应的起始pH值差异较大，但随着反应的进行，体系中产物趋于相同，pH也随之趋于相同.2.2 产物分析(a)正向合成矿物生成图(b)逆向合成矿物生成图图2 平衡阶段矿物生成图Fig. 2 Mineral generation diagram in the equilibrium section利用GWB软件得到平衡阶段矿物生成图2和表2.图2为平衡阶段矿物生成曲线，表 2为平衡过程最终的矿物组成.由图 2 a可知，正向合成过程中，Hematite(赤铁矿，Fe2O3)要先于Pyrolusite(软锰矿，MnO2)生成，这是因为当高锰酸根离子滴加入二价铁离子溶液中时，高锰酸根离子被还原为二价锰离子，当二价铁离子消耗完全后，继续滴加的高锰酸根离子将与溶液中的二价锰离子发生归中反应生成四价的二氧化锰；由图2b可知，逆向合成过程中，Fe2O3和MnO2是同时生成的，这是因为将二价铁离子滴加到高锰酸根溶液中时，由二价铁离子还原得到的二价锰离子随即与高锰酸根离子发生归中反应而生成四价的二氧化锰，而二氧化锰又可作为催化剂加速高锰酸钾的分解，因此才出现逆向合成时，起始阶段就有大量MnO2生成.2.3 碱化过程(a)碱化过程pH变化曲线(b)碱化过程中矿物生成曲线图3 碱化过程中pH及矿物生成曲线Fig.3 pH and mineral generation curvesin the alkaline section图3(a)显示在碱化过程中，反应体系的pH在4～10之间存在一个极陡的变化过程，该模拟结果表明将反应体系的pH值固定在4～10之间是相当困难的，且该pH范围也不利于铁锰氧化物的完全生成.该模拟结果与Byungryul An等人[9]研究中所述的最终反应体系pH设为7.5是相矛盾的.由于最终pH稳定在11左右，且该pH下矿物完全生成，故应该投加1 mmol的NaOH使溶液pH上升至11附近.矿物生成图3(b)中可以看出，碱化过程中，产物Fe2O3量基本不变，说明其主要生成在第一阶段，而MnO2的量明显增加，说明碱化过程主要促进MnO2的生成.由此可得到铁锰氧化物合成新的二段方程：1)平衡阶段2Mn+10Fe2++7H2O=2Mn2++5Fe2O3+14H+Eq35MnO2+4H+Eq42)碱化阶段：Eq5在2.1节的pH模拟分析中，我们得出平衡阶段pH是下降的，说明平衡阶段产生了大量的氢离子，这对平衡阶段中Eq4的正向发生具有抑制作用，当进入碱化阶段，随着氢氧根离子的加入，氢离子消耗，Eq4反应向正反向进行，即Eq5的发生.新的二段方程的提出，可以更好的对铁锰氧化物的生成进行阐述.2.4 铁锰氧化物概念模型(a)正向合成的铁锰氧化物颗粒(b)逆向合成的铁锰氧化物颗粒图4 铁锰氧化物概念模型(深色颗粒为MnO2，浅色颗粒为Fe2O3)Fig.4 Conceptual model of Fe-Mn oxides (Black particles are MnO2, Gray particles are Fe2O3)通过2.2节中产物分析可知，正向合成过程的Fe2O3和MnO2分段先后生成，由此可推测先生成的Fe2O3可以作为后生成的MnO2的结晶核，形成球壳结构；而逆向合成过程的Fe2O3和MnO2同时生成，将生成较均匀的铁锰氧化物颗粒.比较表 2可以发现，逆向合成过程产生的MnO2比顺向合成时多0.009 48 mmol，而Fe2O3生成量相同.反应体系中锰总量一定时，平衡阶段正向过程产生的MnO2较少，这将导致正向合成后的碱化过程中生成更多的MnO2.由以上两点可得出正向合成的铁锰氧化物颗粒最外层中MnO2含量高于逆向合成.而Fe2O3 的颜色为浅色，MnO2颜色为深色，正向合成的铁锰氧化物要比逆向合成的铁锰氧化物色泽更深，实验也证实了该现象的发生.图 4给出了一种合成铁锰氧化物颗粒的概念模型，(a)为正向合成的铁锰氧化物颗粒，(b)为逆向合成的铁锰氧化物颗粒.表2 平衡过程最终矿物组成表Tab.2 Mineral final composition Table in the equilibrium sectionMineralsmmol正向过程最终产物Hematite0．1481Pyrolusite0．08658逆向过程最终产物Hematite0．1481Pyrolusite0．096063 结论本研究采用功能强大的GWB软件中的React软件包，对使用氧化还原共沉淀法合成铁锰氧化物的过程进行了模拟.通过模拟得到合成反应中的pH变化曲线和生成矿物曲线，通过分析得到以下结论：(1)平衡过程中，正向合成和逆向合成的pH起始值不同，但终点趋于相同，说明两种合成方式最终产物趋于相同；(2)平衡过程中，正向合成产物Fe2O3先于MnO2生成，逆向合成则同时生成；(3)碱化过程中，产物Fe2O3量基本不变，而MnO2明显增加，说明Fe2O3主要生成在平衡过程中，碱化过程主要促进MnO2的生成.进一步可推测，合成原料的投加顺序不同会影响铁锰氧化物的合成效果，并进一步提出了新的铁锰合成二段方程和铁锰颗粒概念模型，为铁锰氧化物合成原理和实际应用提供了理论依据.【相关文献】[1] 刘文菊,朱永官.湿地植物根表的铁锰氧化物膜[J].生态学报,2005,25(2):358～363.[2] 刘可.KMnO4与FeSO4联用去除水中磷的效能与机理[D].哈尔滨工业大学,2010.[3] 许可,刘军坛,彭伟功，等.铁锰复合氧化物处理含铬废水的研究[J].水处理技术,2011, 37(12):20～23,27.[4] 费珊珊,花修艺,董德明，等.实验室制备的铁、锰氧化物与自然水体生物膜中相应组分吸附铅、镉特征比较[J].吉林大学学报(理学版),2005,43(5):702～706.[5] Stone A T．Reductive dissolution of manganese oxides by substitutedphenols[J].Environmental Science Technology,1987，21(10)：979～988.[6] 林志荣. 铁锰氧化物降解多氯联苯的研究[D].南京信息工程大学,2011.[7] 彭昌军,姜秀丽,计红芳,等.铁锰复合氧化物对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的吸附研究及其在沼液中的应用[J]. 化工学报,2014,05:1848～1855.[8] 李雅轩,陈梅青,王瑜瑜,等.铁锰氧化物/醋酸纤维素复合材料制备及除砷性能研究[C].中国环境科学学会.2013中国环境科学学会学术年会论文集(第五卷):中国环境科学学会,2013.4011～4016. [9] Byungryul An,Dongye Zhao.Immobilization of As(III) in soil and groundwater using a new class of polysaccharide stabilized Fe-Mn oxide nanoparticles[J]. Journal of Hazardous Materials,2012,211～212:332～341.[10] 蒋晶,李泽唐,张旭,等.纳米铁锰氧化物去除复合重金属试验研究[C].中国环境科学学会.2013中国环境科学学会学术年会论文集(第五卷):中国环境科学学会,2013:5187～5191.[11] 常方方,曲久辉,刘锐平,等.铁锰复合氧化物的制备及其吸附除砷性能[J].环境科学学报,2006,26(11):1769～1774.[12] Gaosheng Zhang, Huijuan Liu, Ruiping Liu, et al. Adsorption behavior and mechanism of arsenate at Fe-Mn binary oxide/water interface [J]. Journal of Hazardous Materials, 2009, 168(2～3)：820～825.[13] Rongcheng Wu, Jiuhui Qu, Yongsheng Chen. Magnetic powder MnO-Fe2O3 composite-a novel material for the removal of azo-dye from water[J]. Water Research, 2005, 39(4)：630～638.[14] 康明亮,陈繁荣,杨永强,等.黄铁矿与某些放射性核素的反应路径模拟[J].核化学与放射化学,2010,32(3):160～166.。

- 1 -高 新 技 术0 引言随着经济发展，在各种新技术的支持下，更多化学有机物为大众生活提供了便利。

其中，氯苯胺类的有机物在药物合成、塑料生产加工以及杀虫剂制作等领域应用量较大，不仅导致一定量的氯苯胺类化合物直接进入自然界，而且在使用过程中以中间代谢物的形式存在，这也导致水中该类物质的污染情况日益严峻，现阶段水中氯苯胺化合物治理成为一大难点和关注重点。

现有的清除水中氯苯胺类化合物的方法主要有3种，分别是微生物法、辐射降解法和光化学催化氧化法。

3种方法各有优缺点，在具体应用过程中光化学催化氧化法较常见，过硫酸盐在光、热以及过渡金属等条件下可以活化分解出硫酸自由基（SO -·4），硫酸自由基的标准氧化还原电位接近羟基自由基（·OH ），在特定条件下其具备一定的强氧化性，可以实现降解大多数有机物的目标。

因此，探究铁锰氧化物催化过二硫酸盐降解水中对（间）氯苯胺的方法是有理论依据的。

1 试验1.1 试验试剂该试验的要点是通过探究高级氧化技术降解水中对氯苯胺和间氯苯胺的效果。

具体来看，试验以对氯苯胺、间氯苯胺为主要试剂。

同时，该试验探究铁锰氧化物催化过二硫酸盐的降解作用，基于成本、稳定性等因素影响，选择以过二硫酸盐类中的过硫酸钾作为研究对象。

同时，为了保证试验研究结论的可信度，避免外来因素的干扰，所有试验用水均为去离子水。

除此之外，该试验还应用其他试剂作为分析纯和色谱纯。

应用的全部试剂见表1。

1.2 试验仪器试验过程主要分为3个步骤：1） 通过试验制备符合要求的MnFe 2O 4催化剂，再使用X 射线衍射透射电镜和扫描电镜进行分析，并采用傅里叶变换红外光谱分析法（FTIR ）和 X射线光电子能谱（X-ray Photoelectron Spectroscopy ，XPS ）分析方法验证在降解对氯苯胺（PCA ）和间氯苯胺（MCA ）过程中催化剂是否发生变化。

2） 通过不同温度煅烧催化剂，从而催化过二硫酸盐（PDS ），进而探究不同温度对PCA 和MCA的降解情况，并验证各反应阶段中温度、pH 值等因素对其的影响。

粘土矿物铁锰氧化物
粘土矿物是一类具有黏性和塑性的矿物，主要由硅酸盐、氧化物、水合物等组成。

它们通常形成于含水环境中，经过长时间的化学和物理作用而形成。

粘土矿物在地质、工程和工业上具有重要的应用价值。

常见的粘土矿物包括蒙脱石、伊利石、高岭石等，它们在陶瓷、建筑材料、化妆品、医药等领域有广泛的应用。

铁锰氧化物是指含有铁和锰元素的氧化物矿物。

铁锰氧化物在自然界中广泛存在，常见的有赤铁矿、锰矿等。

这些矿物在冶金、矿产资源开发、环境治理等方面具有重要意义。

赤铁矿是一种重要的铁矿石，可用于冶炼铁和生产铁合金；锰矿则是锰的重要来源，广泛应用于冶金、化工、电子等行业。

从地质学角度看，粘土矿物和铁锰氧化物在地质过程中扮演着重要的角色。

粘土矿物是沉积岩和变质岩的主要成分之一，记录着地球历史上的重要信息，对研究古气候、古地理等具有重要意义。

铁锰氧化物则常常与地质构造、成矿作用等密切相关，对于研究地球内部和矿床成因具有重要意义。

在工业和应用方面，粘土矿物被广泛用于陶瓷、建筑材料、造
纸、医药等行业。

它们的吸附性、稳定性和化学反应性使其成为环境工程中重要的材料。

铁锰氧化物则在冶金、电子、化工等领域发挥着重要作用，如用作催化剂、吸附剂等。

总的来说，粘土矿物和铁锰氧化物作为重要的矿物资源，在地质、工程和工业领域都具有重要的地位和应用前景。

对于深入了解它们的性质、成因、应用等方面，还需要进一步的研究和探讨。

铁锰复合氧化物表面砷解吸及锑吸附行为研究篇一最近我一头扎进了铁锰复合氧化物表面砷解吸及锑吸附行为的研究里，这感觉就像是在一个神秘的微观世界里探险，到处都是未知的惊喜和挑战。

我刚开始准备做实验的时候，就先得合成铁锰复合氧化物。

这可不是个简单事儿，各种试剂的配比就像一个超级复杂的菜谱。

我拿着天平，像个大厨一样小心翼翼地称取着硝酸铁和硝酸锰，眼睛紧紧盯着天平的指针，生怕多了一克少了一克，嘴里还不停地念叨着：“这可不能出错，就像做菜盐放多了就毁了一锅汤。

”把试剂称好混合后，就要进行反应了。

我把溶液放在磁力搅拌器上，看着那小磁子在里面欢快地转啊转，就像一个不知疲倦的小舞者。

随着反应的进行，溶液的颜色慢慢发生了变化，从最初的透明变成了淡淡的棕色，我好奇地凑近去看，就像在观察一个正在变身的小魔法。

反应完成后，要把生成的沉淀过滤出来。

我把滤纸折好放进漏斗，然后慢慢地把溶液倒进去，那溶液就像一条涓涓细流，缓缓地流过滤纸。

可是，这过程中出了点小岔子，滤纸好像有点破了，有一些沉淀漏了下去。

我着急地叫起来：“哎呀，这可咋整啊！”没办法，只能重新再来一遍。

这一次我格外小心，仔仔细细地检查了滤纸，确保没有任何问题后才开始过滤，看着那纯净的沉淀一点点在滤纸上堆积起来，我心里别提多高兴了，就像收获了一堆宝藏。

有了铁锰复合氧化物，就开始研究砷的解吸了。

我把含有砷的溶液和氧化物混合在一起，放在振荡器上振荡。

这振荡器“嗡嗡”地响着，就像一只勤劳的小蜜蜂。

我每隔一会儿就取一点溶液出来，用各种仪器检测砷的浓度。

在检测过程中，我发现随着时间的推移，砷的浓度在慢慢地变化，这就像是一场看不见硝烟的战斗，砷在铁锰复合氧化物表面的吸附和解吸在不断地进行着拉锯战。

我仔细地记录着每一个数据，就像一个侦探在记录案件的线索。

有时候数据不太理想，我就会皱着眉头思考，是不是哪里的操作出了问题呢？是溶液的酸碱度没调好，还是振荡的时间不够长？我不断地调整实验条件，就像一个工匠在精心雕琢一件艺术品，不放过任何一个可能影响结果的细节。