δ-MnO2對Cr(Ⅲ)氧化動力學(xué)的研究.pdf

1、鉻污染是環(huán)境中最主要的重金屬污染之一，鉻在環(huán)境中的行為和歸趨一直備受人們關(guān)注。氧化錳礦物是自然界已知的唯一可氧化Cr(Ⅲ)的天然無機(jī)氧化劑，其氧化Cr(Ⅲ)的動力學(xué)過程是影響和決定鉻環(huán)境行為的重要因素，也是揭示Cr(Ⅲ)在土壤表面反應(yīng)機(jī)制的重要依據(jù)。
　　 本實(shí)驗(yàn)在批量法的基礎(chǔ)上擬運(yùn)用stirred-flow方法，模擬土壤溶液流動條件，研究實(shí)驗(yàn)室合成的水羥錳礦和水鈉錳礦氧化Cr(Ⅲ)動力學(xué)過程和機(jī)制，構(gòu)建描述該氧化還原體系反應(yīng)機(jī)

2、制的動力學(xué)模型，獲得錳礦物氧化Cr(Ⅲ)的近似化學(xué)動力學(xué)方程、速率常數(shù)和反應(yīng)機(jī)制。實(shí)驗(yàn)中取得的主要結(jié)果有：
　　 1.水羥錳礦和酸性水鈉錳礦的合成與表征。X-射線衍射(XRD)圖譜分析表明合成的兩種氧化錳礦物有明顯特征衍射峰，為單相δ-MnO2；錳平均氧化度均接近4.00；表面積兩者分別為230.8 m2/g和11.46 m2/g。
　　 2.在批量法實(shí)驗(yàn)中，水羥錳礦和水鈉錳礦氧化Cr(Ⅲ)的初始階段反應(yīng)均符合一級動力學(xué)

3、，表觀反應(yīng)速率常數(shù)k隨著Cr(Ⅲ)初始濃度增大而顯著減小，k隨著水羥錳礦初始濃度增大而增大，k隨著反應(yīng)pH增大而減小，k隨著背景電介質(zhì)的離子強(qiáng)度增大而增大。其中水羥錳礦的k值為0.080～0.425 min-1，水鈉錳礦的k值為0.008～0.072 min-1。
　　 3.在攪拌-流動法的研究中，通過流動動力學(xué)模型的建立以及與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合，得出水羥錳礦氧化Cr(Ⅲ)的表觀反應(yīng)速率常數(shù)K的變化規(guī)律與批量法類似，即水羥錳礦氧化C

4、r(Ⅲ)的表觀反應(yīng)速率常數(shù)K隨著Cr(Ⅲ)初始濃度增大而減小，隨著體系pH增大而減小，隨著流速增大而增大，K值為0.477～1.654 min-1。但水鈉錳礦未能用氧化動力學(xué)模型擬合。
　　 4.Cr(Ⅲ)和錳礦物的初始濃度以及反應(yīng)pH是直接影響Cr(Ⅲ)氧化速率的因素，而離子強(qiáng)度和流速間接影響了錳氧化物對Cr(Ⅲ)的氧化，Cr(Ⅲ)與錳礦物濃度的比值對錳礦物氧化Cr(Ⅲ)的過程中的速率常數(shù)影響尤其大。
　　 5.對比兩