腐殖质提取实验

Question

如题所述

Answer 1

以上对腐殖质作了较详细的介绍。它是植物在漫长的成煤过程中由微生物分解而形成的结构复杂的有机质。实际上，腐殖质不是纯化学物质，而是一类具有某些来源上和理化行为上有共同性的天然有机物质的总称。它们是在分子大小上和结构组成上都不均一的聚电解质的复杂混合物。腐殖质和与之伴生的其他一些天然有机化合物，如木质素、糖类、多肽、酚类、脂类等的界线往往难以准确划分。我们不能从经典的纯化学的角度去研究腐殖质，而只能从地球化学角度去研究，考查其在地球演化过程中的理化性质，以及在金属离子迁移和沉淀富集中所起的作用等。这一点在研究之前是首先要说明的。腐殖质结构中具有很多羧基、羟基、酚羟基、羰基等酸性官能团，它们在地球化学环境中具有较活跃的理化性质，与各种金属离子之间均可发生某些化学作用。通过前面的实验已经证实，那些非腐殖质在铀矿形成过程中所起作用并不很大，因此，我们把研究重点放在了腐殖质上。

也要说明一下腐殖质的提取。因为腐殖质本身是混合物，所谓提取或分离，并不是指能得到纯的化合物，而只是意味着将它们从岩石中与无机矿物、非腐殖质成分分离开来。腐殖质是具有很强的络合、吸附性能的胶体物质，要去除其中的金属离子、硅酸盐等矿物质是做不到的，并且有些非腐殖质在提取过程中也很难完全去除。因此，从岩石提取出的腐殖质成分中包含着金属元素，当然也包括铀，而且这部分铀主要是以很强的络合形式与腐殖质结合。这是我们本次实验要验证的问题，也是实验的目的。

1.主要实验步骤

1）样品仍然采用吐哈盆地西南部63号勘探线采集的9个样品，样品事先粉碎至80目。

2）用浓度0.1N氢氧化钠与0.1M焦磷酸钠的1：1（体积比）混合液，与岩石样品（固液比为1：10）在室温下抽提。

3）将抽提液用1M稀盐酸酸化，使腐殖质沉淀出来，随后用蒸馏水洗涤，用离心机分离沉淀的腐殖酸。

4）将酸析的腐殖酸用冻—融技术使之沉淀析出，然后冷冻干燥可分离出的腐殖酸。

5）用非离子型树脂XAD-8从酸析、冰融滤液等水溶液中回收黄腐酸，最后经冷冻干燥得到黄腐酸（图6—3）。

图6—3 岩石样品中腐殖酸和黄腐酸提取流程图

2.实验说明

由于我们实验目的不是想分离出灰分很低的（＜1%）腐殖酸和黄腐酸，因此在提取过程中未进行严格的脱灰处理，目的是想保留被腐殖质络合的那部分金属，这样做的不利之处是可能在提取的腐殖质中会残留一小部分无机杂质和非腐殖质，但总体不会影响实验的目的。

通过以上的分离过程，将岩石中的腐殖酸和黄腐酸提取出来，并分别作了铀含量分析（表6-7）。从表6-7中可以看出：

1）在腐殖质中，主要是黄腐酸中铀含量与CS₂-NmP提取物中铀含量相比有相当大程度的富集。初步可以说明腐殖质相对其他非腐殖质有机物与铀有着十分密切的关系。

2）黄腐酸中铀含量明显高于腐殖酸中铀含量，在强氧化带黄腐酸中铀含量是25.6×10^-6，腐殖酸中铀含量7.26×10^-6，w（U_FA）/w（U_HA）=3.52（黄腐酸中铀含量与腐殖酸中铀含量比值）。在弱氧化带，黄腐酸中平均铀含量是40.39×10^-6，腐殖酸中铀含量平均为25.34×10^-6，w（U_FA）/w（U_HA）=1.58；在氧化还原过渡带，黄腐酸中平均铀含量为3110.84×10^-6，腐殖酸中铀平均含量为30.25，w（U_FA）/w（U_HA）=102.83；在还原带，黄腐酸中铀平均含量为105.10×10^-6，腐殖酸中铀平均含量为3.99×10⁶，w（U_FA）/w（U_HA）=26.44；w（U_FA）/w（U_HA）比率在层间氧化带各地球化学分带中变化特点可见图65。从图65中很明显可以看出在氧化还原过渡带中w（U_FA）/w（U_HA）比值最高，说明铀主要富集在黄腐酸中，也就是黄腐酸与铀有着最密切的关系。铀在氧化还原过渡带中最富集，而这部分铀又绝大部分存在于黄腐酸中，腐殖酸中铀含量只占一小部分（图6-4）。这充分说明在氧化还原过渡带，在铀的沉淀富集过程中黄腐酸起到了不可忽视的重要作用。

表6—7 岩石样品所含黄腐酸与腐殖酸中铀的含量表

注：FA——黄腐酸、HA——腐殖酸；SC₁，SC₃，SC₁₀为氧化带样品；SC₂，SC₉，SC₅为氧化还原过渡带样品；SC₆，SC₄，SC₇为还原带样品。

图6—4 各地球化学分带腐殖酸、黄腐酸中铀含量柱状图

图6—5 各地球化学分带w（U_FA）/w（U_HA）比率

1—强氧化带；2—弱氧化带；3—氧化还原过渡带；4—还原带；FA—黄腐酸；HA—腐殖酸

由以上分析可看出，在还原带中黄腐酸和腐殖酸中的铀含量应该是原始状态的；在氧化带和弱氧化带中黄腐酸和腐殖酸中铀含量的减少是氧化作用的结果；氧化带中黄腐酸所失去的铀（可能包括岩石中其他组分的铀）被淋出（活化）而迁向两个方向：一是在迁移过程中被腐殖酸固定；二是向下迁移到氧化还原过渡带，重新富集在黄腐酸中。与还原带相比，铀在氧化还原过渡带黄腐酸中的富集系数为w（U_FA）_还原/w（U_FA）_过渡=29.6。

到现在，我们已经可以得出这样的结论，就是在吐哈盆地西南部层间氧化带砂岩铀矿形成中，有机质起到了主要作用，而且在铀矿沉淀富集中起最主要作用的是腐殖质中的黄腐酸。关于黄腐酸与铀之间具体作用关系，下面将作进一步探讨。