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含砷固体在水中的溶解度对于公共卫生、水处理和环境地球化学具有非常重要的意义。要预测砷在土壤和遭受废物影响的环境中的行为,就必须了解控制砷在固液两相分配的作用,而可能的作用之一就是各种金属的砷酸盐的沉淀过程。由于一直认为砷酸钡在水环境中非常稳定,而被看成是控制淡水和固体废物渗沥液中砷浓度的含砷化合物。由于目前有关砷酸盐溶解度的数据存在较大的矛盾,本文通过沉淀与溶解两个方面的实验,详细研究了两种砷酸盐化合物Ba3(AsO4)2(c)和BaHAsO4·H2O(c)在水中的溶解度与稳定性。同时,本文也探讨了石墨炉原子吸收光谱仪测定水中微量砷和钡的方法。
首先,通过一系列条件实验,研究了石墨炉原子吸收光谱法测定水中微量砷的最佳酸度、原子化温度、灰化温度、基体改进剂等。该方法降低了背景吸收干扰和灰化损失,提高了灵敏度,改善了精密度,具有操作简便、快速、自动化程度高的特点,适用于水中砷和钡的检测。
其次,沉淀实验证明,当pH=3.63~7.43时,混和溶液中生成的沉淀为BaHAsO4·H2O(c);当pH=7.47~7.66,沉淀为Ba3(AsO4)2(c)和BaHAsO4·H2O(c)的混合物;当pH=13.03~13.10,沉淀为Ba3(AsO4)2(c)。在50℃温度下获得的Ba3(AsO4)2(c)固体为细小的叶片状晶体,在25℃温度下则主要为粒状集合体。
在溶解实验中,扫描电镜和X射线衍射分析结果显示,砷酸钡和砷酸氢钡在溶解前后未发生变化。砷酸氢钡在pH值为2.5~6的水中溶解时,水溶液的pH值升高,有利于降低水中砷的含量;砷酸钡在pH>12的水中溶解时,水溶液的pH变化不大,在pH=9~12的水中溶解时,水溶液的pH值下降,砷易于进入水中。
最后,借助PHREEQC程序,根据实验结果计算得出Ba3(AsO4)2(c)和BaHAsO4·H2O(c)的溶度积Ksp平均值分别为10-23.53(10-23.01~10-24.00)和10-5.60(10-5.23~10-5.89),△Gof值分别为-3113.40和-1544.47kJ/mol。