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黄铁矿在开采过程中经过风化、淋溶,极易被氧化并进入水体产生酸性矿山废水(AMD)。为控制AMD的产生,本论文采用表面钝化法,从源头对AMD进行治理。文章介绍了一种蒙脱石/有机硅烷复合钝化剂,采用γ-巯丙基三甲氧基硅烷(PropS-SH,记为PS)为主体钝化剂,在其中加入纳米蒙脱石粒子对其进行“填充”,从而使复合钝化剂的钝化效果得到加强。同时,为使蒙脱石能更好的分散于复合钝化液中,本实验进一步考察了不同分散剂对蒙脱石分散度及复合钝剂钝化性能的影响。本论文使用电化学测量和化学浸取相结合的方式来研究复合钝化剂中对黄铁矿的钝化性能,并通过FT-IR、XPS、29Si固体核磁测试等表征手段探讨了复合钝化剂对黄铁矿的钝化机理,得到如下重要结果:利用电化学测量和化学浸取实验研究了不同蒙脱石添加量的复合钝化剂对黄铁矿钝化效率的影响。实验结果表明,相较于单一的PS钝化剂,经PSM复合钝化剂钝化后的黄铁矿电极开路电位、电子转移阻抗、表面膜阻抗和腐蚀电位更高而腐蚀电流密度更低,说明在PS钝化剂中添加一定量的蒙脱石粒子可以提高对黄铁矿的钝化效率,且在蒙脱石添加量为lwt%时,复合钝化剂的钝化效果最好,此结果在化学浸取实验中得到了证实,当在PS钝化剂中掺杂1wt%的蒙脱石时,其对总铁和SO42-的钝化率最高,分别达到85.20%和77.98%。在蒙脱石添加量为1wt%的基础上,本实验还考察了不同分散剂,如十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)等的加入对复合钝化剂复化性能的影响。沉降实验和Zeta电位实验表明加入分散剂后复合钝化液中蒙脱石的分散稳定性均有不同程度的增加,其中加入复配分散剂(CTAB-PVA)的复合钝化液的稳定性最佳。对添加了不同分散剂的复合钝化剂钝化后的黄铁矿进行电化学和化学浸取测量,结果表明加入分散剂后的复合钝化矿较之仅添加1wt%蒙脱石的PS钝化矿开路电位、电子转移阻抗、表面膜阻抗、腐蚀电位更高而腐蚀电流密度更低,说明分散剂的加入可以提高复合钝化剂对黄铁矿的钝化能力,其中C-PVA-PSM的钝化效果最好。化学浸取实验表明,C-PVA-PSM对总铁和硫酸根离子的钝化率可达92.15和93.23%。SEM测试结果表明,蒙脱石粒子的加入使得PS表面形貌发生改变,能清晰看到团聚物负载在其表面,且颗粒数量及团聚程度随着添加量的增加而增大,说明纳米蒙脱石填充到了 PS形成的钝化膜中。接触角实验结果表明,1.0PSM钝化矿较之黄铁矿原矿表面更为疏水,静态水接触角由52.27°增大到96.62°,而在1.0PSM中加入分散剂C-PVA后,接触角进一步增大到118.81°使表面变得更为疏水,这有利于抑制黄铁矿在湿润环境下氧化。最后采用FT-IR、XPS、29Si固体核磁测试对PSM复合钝化剂在黄铁矿表面的钝化机理进行了研究。推导出的钝化机理如下:PS(简式为R-Si(OCH3)3)在水和乙醇溶剂中水解为硅醇(R-Si(OH)3),并与自身之间相互发生缩合反应形成Si-O-Si网状结构,同时蒙脱石粒子表面的羟基也与网状结构中的硅醇相交联形成Si-O-Si键,从而被包裹于PS钝化剂中形成复合钝化剂PSM。PSM钝化剂与黄铁矿表面的-OH生成Fe-O-Si键,最终在黄铁矿表面形成一层致密的钝化膜。