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Mars exploration——In situ K-Ar dating of jarosite
2024年
To accurately determine the chronological framework of climatic variations recorded by various Martian terrains, the absolute ages of Martian events and cratering rate need to be constrained by either in situ dating or returned samples. In situ K-Ar dating is currently a more plausible dating technique as compared with sample return. Jarosite(KFe_(3)[SO_(4)]_(2)[OH]_(6)) is the only confirmed K sulfate mineral that is widely present on Mars, as indicated by in situ detection, orbital remote sensing, and meteorite studies. Jarosite can be used for precise K-Ar and (40)Ar/(39)Ar dating. The preservation of jarosite on Mars provides information about the nature and duration of aqueous processes on the Martian surface. Different ages of Martian jarosite represent the key to constraining the transition from Martian surface water activity to arid climatic conditions. This paper summarizes recent advances in our knowledge of the spatial distribution of Martian jarosite, its mineralogical properties and stability on Mars, the Ar diffusion kinetics of jarosite, and the current status of in situ K-Ar dating. Moreover, we examine the key scientific issues to be addressed for in situ K-Ar dating of jarosite and Martian sample return missions, and discuss future research directions.
Jing YANGDewen ZHENGYing WUHong CHENLi YANGBin ZHANG
关键词:MARSJAROSITESTABILITY
Making waste profitable: Efficient recovery of metallic iron from jarosite residues
2024年
To address the hazardous by-product of zinc smelting and resource utilization of jarosite residue,this study applies an electric field-assisted hot acid treatment to completely recycle iron(Fe).This innovative approach aims to enhance the leaching efficiency of Fe from jarosite residue.The introduction of an electric field changes the charge distribution on the surface of the particles to enhance ions and electrons exchange and promotes the collision between particles to strengthen reaction kinetics.Based on the above,the leaching efficiency of Fe in jarosite under sulfuric acid attack has improved observably.The result shows that Fe leaching efficiency reaches 98.83%,which is increased by 28%under the optimal experimental conditions:current density of 30 mA·cm^(-2),H_(2)SO_(4) concentration of 1.5 mol·L^(-1),solid-liquid ratio of 70 g·L^(-1),temperature of 80℃ and time of 12 h.Leaching kinetics calculations show that the apparent activation energy is 16.97 kJ·mol^(-1) and the leaching of jarosite residue is controlled by a mixture of chemical reaction and diffusion,as well as the temperature and concentration of the leaching solution have an influence on leaching.This work provides a feasible idea for the efficient leaching of Fe from jarosite residue.
Songshan ZhouYunhui HanRong HuangYin HuangQingyuan DongHaiyin GangJinchuan QinXi YuXiangfei ZengWenxing CaoJiqin WangShaoqin ChenRong WangMengjun Chen
Synthesis of plant-based biogenic jarosite nanoparticles using Azadirachta indica and Eucalyptus gunni leaf extracts and its application in Fenton degradation of dicamba
2024年
Bio-jarosite,an iron mineral synthesized biologically using bacteria,is a substitute for iron catalysts in the Fenton oxidation of organic pollutants.Iron nanocatalysts have been widely used as Fenton catalysts because they have a larger surface area than ordinary catalysts,are highly recyclable,and can be treated efficiently.This study aimed to explore the catalytic properties of bio-jarosite iron nanoparticles syn-thesized with green methods using two distinct plant species:Azadirachta indica and Eucalyptus gunni.The focus was on the degradation of dicamba via Fenton oxidation.The synthesized nanoparticles exhibited different particle size,shape,surface area,and chemical composition characteristics.Both particles were effective in removing dicamba,with removal efficiencies of 96.8%for A.indica bio-jarosite iron nano-particles(ABFeNPs)and 93.0%for E.gunni bio-jarosite iron nanoparticles(EBFeNPs)within 120 min of treatment.Increasing the catalyst dosage by 0.1 g/L resulted in 7.6%and 43.0%increases in the dicamba removal efficiency for EBFeNPs and ABFeNPs with rate constants of 0.025 min^(-1) and 0.023 min^(-1),respectively,confrming their catalytic roles.Additionally,the high efficiency of both catalysts was demonstrated through five consecutive cycles of linear pseudo-first-order Fenton oxidation reactions.
Shivaswamy BhaskarBasavaraju ManuMarikunte Yanjarappa SreenivasaArlapadavu Manoj
关键词:JAROSITEHERBICIDEDICAMBA
黄钾铁矾作为吸附材料的研究进展
2024年
黄钾铁矾具有相对较高的比表面积和较强的吸附能力,通常将黄钾铁矾作为吸附材料应用在矿山及其他工业废水处理等领域。研究表明其对Cr、Cd、Hg、Pb、As等有害重(类)金属元素具有很强的吸附和共沉淀作用,主要对黄钾铁矾的形成机制以及其作为吸附材料的研究进展进行综述,以期为更多研究黄钾铁矾的学者提供思路,继而将其吸附性能发挥最大作用,为矿区和工业废水等重金属污染治理提供理论依据。
彭龙贵丁治玉叶瑞瑞郝方涛陈姝杉
关键词:黄钾铁矾重金属
用铁矾渣吸附去除废水中Mo(Ⅵ)试验研究
2024年
研究了以锌浸出液沉铁后的铁矾渣为吸附材料去除废水中Mo(Ⅵ),考察了模拟废水初始pH和Mo(Ⅵ)初始质量浓度、铁矾渣用量、吸附时间对铁矾渣吸附Mo(Ⅵ)的影响,并探讨了吸附动力学。结果表明:在废水中Mo(Ⅵ)初始质量浓度40 mg/L、pH=3.0、吸附剂用量1.0 g/L、吸附时间240 min条件下,铁矾渣对Mo(Ⅵ)的吸附量可达13.21 mg/g;铁矾渣对废水中Mo(Ⅵ)的吸附过程更适合用准二级动力学模型描述,属于化学吸附;铁矾渣吸附钼过程更遵循Langmuir等温吸附模型,有较高的拟合精度,吸附过程属于单层分子吸附。该法工艺简单,成本较低,有望实现废渣高值化循环利用。
曾军王夏李昕张忠培吴艳喆彭慧谢雪珍叶有明
关键词:废水动力学
黄钾铁矾对硫脲浸金的影响及草酸盐的作用机理
2024年
研究生物氧化产生的黄钾铁矾对酸性硫脲浸金的影响,并探讨草酸添加剂的作用机制。结果表明,黄钾铁矾会增加硫脲的消耗和阻碍金的溶解。黄钾铁矾能显著提高硫脲的分解,阻碍金的溶解。黄钾铁矾造成不利影响的主要原因可能是酸性溶液中黄钾铁矾释放的铁离子使溶液浆电位增加,从而加速硫脲的分解,并加剧硫脲分解产生的钝化物种对金表面的钝化作用。添加草酸盐可以有效削弱黄钾铁矾的不利影响,表现为明显降低硫脲的消耗和促进金的溶解。通过溶液电位、Zeta电位和XPS分析,揭示草酸的可能作用机理。草酸盐不仅可以通过与Fe^(3+)配位减弱Fe^(3+)与硫脲之间的相互作用,还可以通过无差别吸附和静电斥力阻止钝化产物在金表面包裹。
李科李骞姜涛杨永斌徐斌许瑞张雁
关键词:草酸盐
模拟降雨下土壤中黄钾铁矾对锑的固持效应研究
2024年
锑矿采冶常导致周边土壤及水体中锑(Sb)的污染,控制污染物Sb向水土环境中迁移对当地的生态环境保护至关重要.黄钾铁矾是一种羟基硫酸盐铁矿物,广泛存在于富含硫酸盐的酸性氧化环境中,对重(类)金属有较好的固定作用.以贵州省Sb矿冶炼厂周边受Sb污染的土壤为研究对象,通过模拟降雨条件下的土柱实验,探究污染土壤剖面中Sb在垂向上的迁移转化特征以及黄钾铁矾对污染土壤中Sb的固持效果.结果表明:降雨前期(0~50 h),有黄钾铁矾土柱中Sb的溶出浓度为20μg·L^(-1),远低于无黄钾铁矾土柱(70μg·L^(-1)),黄钾铁矾对Sb的固持效率达到71.4%.模拟降雨后,土壤Sb在土柱剖面发生了垂向迁移,但无黄钾铁矾土柱在5 cm处Sb含量达71.4 mg·kg^(-1),可提取态Sb(可提取态Sb指Wenzel提取法得到的非专性吸附态(F1)+专性吸附态(F2)+无定型铁铝氧化物结合态(F3)+结晶铁铝氧化物结合态(F4))占比较高,Sb有向深层土壤迁移的趋势;而有黄钾铁矾土柱4 cm处Sb含量即达到75.3 mg·kg^(-1),而6 cm处降低为17.2 mg·kg^(-1),可提取态Sb随着土壤深度的增加向更稳定的赋存形态(残渣态(F5))转化,6 cm处可提取态Sb的转化比率达到55.3%,说明黄钾铁矾矿物的添加对Sb的迁移起到固持效果.XPS结果显示,有黄钾铁矾土柱中Fe(II)促进了Fe‒O‒Sb键的形成,使Fe 2p3/2峰向更高的结合能位点偏移,更接近Fe-Sb共沉淀的结合能位点,土壤中出现Fe-Sb的结合.同时,降雨50 h后,雨水在土柱表层蓄积,Sb溶出浓度增加,表明土壤条件的改变可影响黄钾铁矾的固持效果.
冉毅媛李学先李玲吴攀
关键词:黄钾铁矾模拟降雨
黄铵铁矾渣热分解反应机理及其动力学解析
2024年
针对黄铵铁矾渣侧吹熔炼熔渣稳定控制研究需求,采用热重−差热−质谱联用仪结合XRD、SEM-EDS等分析方法对其热分解过程及动力学特性进行研究。结果表明:黄铵铁矾渣中主要化合物为铵铁矾(NH_(4))Fe_(3)(SO_(4))_(2)(OH)_(6)、铁锌尖晶石(Zn,Fe)Fe_(2)O_(4)及硫酸铅PbSO_(4)、CaSO_(4)(H_(2)O)_(2)等硫酸盐。在热分解过程中,铵铁矾在380℃左右发生了脱氨、脱羟反应,生成各种硫酸盐,其机理函数为减速型α−t曲线;Fe_(2)(SO_(4))3在610℃时发生了分解,反应表观活化能E为153.07 kJ/mol,强化气体产物的扩散有助于推进反应进程;硫酸铅在1080℃左右发生分解,其反应机理遵循三维扩散,表观活化能较高(555.90 kJ/mol);硫酸铅分解的主要限制性因素是分解产物PbO在渣中的扩散,可通过降低渣系的熔点及黏度促进反应进行。
崔雅茹李邓王国华李小明赵俊学王正民桂海平
关键词:热分解反应机理动力学特性表观活化能
火星探测:黄钾铁矾原地K-Ar定年
2024年
为了更好地确定火星不同地形所记录的气候变化的时间尺度,确定火星历史上重大事件的绝对年龄,并校准陨石坑率,需要从火星原地或从返回样品中获得精确的年龄数据.原地K-Ar定年是目前比样品返回更为实用的一种精确远程定年技术.黄钾铁矾(KFe_(3)(SO_(4))_(2)(OH)_(6)),是火星上广泛存在的唯一一种通过就位探测、轨道遥感探测、陨石研究三种手段都确定存在的含钾硫酸盐矿物,它已被用于K-Ar和^(40)Ar/^(39)Ar精确定年.火星上黄钾铁矾的保存提供了火星上含水过程的性质和持续时间的信息,不同年龄的黄钾铁矾能有效地解读火星历史上地表水流动时期及过渡到当前干旱气候之间的演变历史.本文总结了近年来火星上黄钾铁矾存在的区域、矿物学特征、在火星上的稳定性、原地K-Ar定年的研究现状、黄钾铁矾氩扩散动力学等,探讨了黄钾铁矾原地K-Ar定年的关键科学问题、火星采样返回需求、未来研究方向等.
杨静郑德文武颖陈虹杨莉张斌
关键词:火星黄钾铁矾稳定性
黄钾铁矾渣中银的回收工艺研究
2024年
银在浸出过程中往往随着黄钾铁矾渣沉淀,且随着浸出温度的升高,黄钾铁矾渣变得越来越稳定,银的回收也越来越困难。在热酸浸出–铁矾法中一般采用超酸浸出或焙烧方法回收银;而在低中温热压中是在浸出过程中添加NaI,高温热压则通常对氧化渣进行预处理的方法来回收银。
林国钦
关键词:银回收预处理

相关作者

杨洪英
作品数:170被引量:961H指数:18
供职机构:东北大学
研究主题:细菌氧化 工艺矿物学 毒砂 铜 生物浸出
佟琳琳
作品数:63被引量:273H指数:9
供职机构:东北大学
研究主题:铜钴矿 生物浸出 工艺矿物学 细菌氧化 浸矿细菌
彭金辉
作品数:1,407被引量:2,311H指数:25
供职机构:昆明理工大学
研究主题:微波 微波加热 活性炭 微波辐射 微波干燥
申晓毅
作品数:38被引量:185H指数:9
供职机构:东北大学
研究主题:氧化锌矿 焙烧 非晶态 红土镍矿 硫酸铵
熊先学
作品数:5被引量:4H指数:2
供职机构:中南大学资源加工与生物工程学院
研究主题:微生物浸出 黄钾铁矾 铁闪锌矿 正交试验 氧化还原电位