(CdxCa1-x)5(PO4)3OH固溶體在水環(huán)境中的溶解作用及其穩(wěn)定性研究.pdf

1、本文利用液相混合沉淀法合成的(CdxCa1-x)5(PO4)3OH固溶體以及前后兩個(gè)端員組分在不同pH值和不同溫度的水環(huán)境中進(jìn)行溶解實(shí)驗(yàn),主要在于研究SS-SA體系中(CdxCa1-x)5(PO4)3OH固溶體與水環(huán)境的作用,分析其溶解組分隨時(shí)間的變化規(guī)律,最后計(jì)算其溶度積和標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能。
　　合成實(shí)驗(yàn):以乙酸鈣、乙酸鎘、乙酸銨和磷酸二氫銨為反應(yīng)物混合沉淀,控制 pH為7.5以及100°C水浴溫度加熱48小時(shí)后成功合成(Cdx

2、Ca1-x)5(PO4)3OH固溶體。XRD結(jié)果可計(jì)算得出Ca5(PO4)3OH的晶格參數(shù)a=0.944nm,c=0.686nm;Cd5(PO4)3OH的晶格參數(shù)a=0.933nm,c=0.667nm;(CdxCa1-x)5(PO4)3OH固溶體則是隨著Cd/Ca+Cd比的增大, a和c都是逐漸減小,a在0.944nm~0.933nm間逐漸減小,c在0.686nm~0.667nm間逐漸減小,c/a呈減小趨勢。分析掃描電鏡結(jié)果可知,當(dāng)固溶

3、體的x(Cd/Ca+Cd)<0.7時(shí),晶體呈粗短柱狀,堆疊在一起形成多孔結(jié)構(gòu),長度小于0.1μm;當(dāng)固溶體的Cd/Ca+Cd≥0.7時(shí),晶體呈六方柱狀,并團(tuán)聚形成球狀體,長度大約在5μm左右,有的甚至長達(dá)10μm。FT-IR圖譜顯示結(jié)果證明了PO43-、OH-官能團(tuán)的存在。
　　溶解實(shí)驗(yàn):(CdxCa1-x)5(PO4)3OH固溶體在初始 pH=2,不同溫度條件下溶解前后的晶型、結(jié)構(gòu)和組成都未發(fā)生明顯的變化。Ca5(PO4)3(O

4、H)和Cd5(PO4)3(OH)分別在pH=2,溫度分別為25°C、35°C和45°C條件下溶解呈相似的變化曲線,溫度越高,pH值越小,溶度積也越小。溶解后 Cd+Ca/P摩爾比大于1.67。(CdxCa1-x)5(PO4)3OH固溶體在初始pH=2,當(dāng)x<0.7的(CdxCa1-x)5(PO4)3OH固溶體的平衡鈣濃度大小關(guān)系是 CdCaHAP-1>CdCaHAP-2>…>CdCaHAP-6,平衡時(shí)磷和鎘的濃度則與其剛好相反。x≥0.

5、7的(CdxCa1-x)5(PO4)3OH固溶體的平衡鈣和磷濃度是CdCaHAP-7>CdCaHAP-8>CdCaHAP-9,與鎘剛好相反。在pH=6和9的溶解液中,兩組組分濃度變化相差不大。鈣濃度的濃度變化跨度大,在24h達(dá)到最大值,平衡時(shí)溶出的鈣濃度極小,全部小于1mg/L。鎘濃度到48~72小時(shí)之間達(dá)到最大值,接著開始大幅減小并趨于穩(wěn)定,x<0.7的固溶體,其鎘平衡濃度小于0.1mg/L;x≥0.7的固溶體,其鎘平衡濃度大于0.1

6、mg/L,小于3.25mg/L( pH=9:小于3mg/L)。磷的平衡濃度大于鈣和鎘的平衡濃度,在1mg/L~12mg/L之間。
　　端員組分Ca5(PO4)3(OH)和Cd5(PO4)3OH的溶度積Ksp分別為10-57.65和10-64.62,吉布斯自由能oΔG f分別為-6310.47kJ·mol-1和-3970.61kJ·mol-1。初始pH=2的系列固溶體oΔG f在4448.02 kJ·mol-1~6115.20kJ·