黄铁矿非生物氧化产生羟自由基机理与环境效应
发布时间：2021-07-18 19:46
黄铁矿是地球表生环境中含量最丰富的硫化矿物,广泛分布于江海河口沉积物和热液矿床中。虽然黄铁矿在无氧条件下形成,但是人类活动和自然过程会导致黄铁矿暴露于有氧环境发生氧化。根据黄铁矿赋存环境的不同,黄铁矿氧化可以发生在酸性（如:酸性硫酸盐土壤）和中性条件下（如:盐碱沼泽）。黄铁矿的形成与氧化影响着铁,硫,氧,碳和氮等元素的全球循环。此外,黄铁矿氧化产生含有硫酸,溶解态二价铁(Fe2+)以及其他金属离子的酸液,可以导致严重的环境污染。近年来研究发现黄铁矿在非生物氧化过程中除了产生酸液外,还可以产生过氧化氢（H2O2）和羟自由基（·OH）等活性氧物种,并且产生的·OH可以有效地氧化转化污染物。在黄铁矿氧化产生·OH的机理方面,虽然酸性条件下黄铁矿被O2和H2O2氧化产生·OH已经有了一定的认识,但是O2和H2O2在黄铁矿表面还原产生·OH的机理,以及不同反应途径对产生·OH的相对贡献仍不清楚;中性条...
【文章来源】：中国地质大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：192 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
黄铁矿晶体结构
图 1-2 沉积物中硫与 C，O 和 S 全球循环的关系[69]元素循环矿氧化影响着自然界中 Fe，S，O，C 和 N 等元素的生物地球化学[77]指出黄铁矿非生物氧化释放 SO42-可能是过去十亿年期间海洋增加了三倍的主要原因。无氧条件下黄铁矿可以还原溶解态 Fe(I
总体上，黄铁矿氧化机理可以分为非生物氧化和生物氧化两大2.3.1 非生物氧化地球表生环境中，Fe3+和 O2是黄铁矿氧化的主要氧化剂[15, 17]；在无氧的地境尤其是赋存有放射性铀矿区域[20, 110, 111]，H2O2是黄铁矿氧化主要的氧化剂外，湿法冶金和污染场地修复中，H2O2被广泛地用于氧化黄铁矿[12, 37, 43, 112-1铁矿被 Fe3+，O2和 H2O2氧化可以简要地归结为方程式 1-1–1-3，黄铁矿氧化 SO42-和 Fe2+/Fe3+需要转移 14 或 15 个电子。通常单步基元反应至多转移两个，因此黄铁矿氧化涉及到多步电子转移[115]。研究证明水溶液中黄铁矿非生物符合电化学机理[17, 19, 23, 116-119]，包括阴极反应，阳极反应和电子转移，其中阴应是速控步骤[19]。氧化过程中 S(-I)作为阳极失去电子，Fe(II)作为阴极位点将传递给氧化剂（图 1-3）。FeS2+ 7/2 O2+ H2O → Fe2++ 2 SO42-+ 2 H+（FeS2+ 14 Fe3++ 8 H2O → 15 Fe2++ 2 SO42-+ 16 H+（FeS2+ 15/2 H2O2→ Fe3++ 2 SO42-+ H++ 7 H2O （
【参考文献】：
期刊论文
[1]Sulfur and Oxygen Isotopes of Sulfate Extracted from Early Cambrian Phosphorite Nodules: Implications for Marine Redox Evolution in the Yangtze Platform[J]. Wenlang Qiao,Xianguo Lang,Yongbo Peng,Kaiyuan Jiang,Wu Chen,Kangjun Huang,Bing Shen. Journal of Earth Science. 2016(02)
[2]稻作对酸性硫酸盐土酸分布及迁移的影响[J]. 黄巧义,杨少海,唐拴虎,黄旭,李苹,付弘婷,易琼,张发宝. 植物营养与肥料学报. 2016(02)
[3]硫酸介质中载金黄铁矿的氧化动力学[J]. 衷水平,吴智,黄中省,阮仁满. 稀有金属. 2013(02)
[4]酸性条件下黄铁矿氧化机制的研究[J]. 王楠,易筱筠,党志,刘云. 环境科学. 2012(11)
[5]黄铁矿催化类Fenton反应处理阳离子红X-GRL废水[J]. 冯勇,吴德礼,马鲁铭. 中国环境科学. 2012(06)
[6]天然杂质对黄铁矿的电子结构及催化活性的影响[J]. 李玉琼,陈建华,郭进. 物理学报. 2011(09)
[7]黄铁矿、白铁矿和磁黄铁矿的电子结构及可浮性[J]. 陈建华,钟建莲,李玉琼,陈晔,郭进. 中国有色金属学报. 2011(07)
[8]黄铁矿氧化的原位衰减全反射红外光谱表征[J]. 张平,陈永亨,刘娟,王春霖. 光谱学与光谱分析. 2008(11)
[9]黄铁矿生物氧化过程的阶段性[J]. 蒋磊,周怀阳,彭晓彤. 金属矿山. 2007(10)
[10]氧化亚铁硫杆菌对黄铁矿、黄铜矿和磁黄铁矿的生物氧化作用研究[J]. 蒋磊,周怀阳,彭晓彤. 科学通报. 2007(15)
本文编号：3290244
【文章来源】：中国地质大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：192 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
黄铁矿晶体结构
图 1-2 沉积物中硫与 C，O 和 S 全球循环的关系[69]元素循环矿氧化影响着自然界中 Fe，S，O，C 和 N 等元素的生物地球化学[77]指出黄铁矿非生物氧化释放 SO42-可能是过去十亿年期间海洋增加了三倍的主要原因。无氧条件下黄铁矿可以还原溶解态 Fe(I
总体上，黄铁矿氧化机理可以分为非生物氧化和生物氧化两大2.3.1 非生物氧化地球表生环境中，Fe3+和 O2是黄铁矿氧化的主要氧化剂[15, 17]；在无氧的地境尤其是赋存有放射性铀矿区域[20, 110, 111]，H2O2是黄铁矿氧化主要的氧化剂外，湿法冶金和污染场地修复中，H2O2被广泛地用于氧化黄铁矿[12, 37, 43, 112-1铁矿被 Fe3+，O2和 H2O2氧化可以简要地归结为方程式 1-1–1-3，黄铁矿氧化 SO42-和 Fe2+/Fe3+需要转移 14 或 15 个电子。通常单步基元反应至多转移两个，因此黄铁矿氧化涉及到多步电子转移[115]。研究证明水溶液中黄铁矿非生物符合电化学机理[17, 19, 23, 116-119]，包括阴极反应，阳极反应和电子转移，其中阴应是速控步骤[19]。氧化过程中 S(-I)作为阳极失去电子，Fe(II)作为阴极位点将传递给氧化剂（图 1-3）。FeS2+ 7/2 O2+ H2O → Fe2++ 2 SO42-+ 2 H+（FeS2+ 14 Fe3++ 8 H2O → 15 Fe2++ 2 SO42-+ 16 H+（FeS2+ 15/2 H2O2→ Fe3++ 2 SO42-+ H++ 7 H2O （
【参考文献】：
期刊论文
[1]Sulfur and Oxygen Isotopes of Sulfate Extracted from Early Cambrian Phosphorite Nodules: Implications for Marine Redox Evolution in the Yangtze Platform[J]. Wenlang Qiao,Xianguo Lang,Yongbo Peng,Kaiyuan Jiang,Wu Chen,Kangjun Huang,Bing Shen. Journal of Earth Science. 2016(02)
[2]稻作对酸性硫酸盐土酸分布及迁移的影响[J]. 黄巧义,杨少海,唐拴虎,黄旭,李苹,付弘婷,易琼,张发宝. 植物营养与肥料学报. 2016(02)
[3]硫酸介质中载金黄铁矿的氧化动力学[J]. 衷水平,吴智,黄中省,阮仁满. 稀有金属. 2013(02)
[4]酸性条件下黄铁矿氧化机制的研究[J]. 王楠,易筱筠,党志,刘云. 环境科学. 2012(11)
[5]黄铁矿催化类Fenton反应处理阳离子红X-GRL废水[J]. 冯勇,吴德礼,马鲁铭. 中国环境科学. 2012(06)
[6]天然杂质对黄铁矿的电子结构及催化活性的影响[J]. 李玉琼,陈建华,郭进. 物理学报. 2011(09)
[7]黄铁矿、白铁矿和磁黄铁矿的电子结构及可浮性[J]. 陈建华,钟建莲,李玉琼,陈晔,郭进. 中国有色金属学报. 2011(07)
[8]黄铁矿氧化的原位衰减全反射红外光谱表征[J]. 张平,陈永亨,刘娟,王春霖. 光谱学与光谱分析. 2008(11)
[9]黄铁矿生物氧化过程的阶段性[J]. 蒋磊,周怀阳,彭晓彤. 金属矿山. 2007(10)
[10]氧化亚铁硫杆菌对黄铁矿、黄铜矿和磁黄铁矿的生物氧化作用研究[J]. 蒋磊,周怀阳,彭晓彤. 科学通报. 2007(15)
本文编号：3290244
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3290244.html
