Ca-,5-(As-,x-P-,1-x-O-,4-)-,3-F固溶體溶解度與穩(wěn)定性的研究.pdf

1、無(wú)機(jī)砷化物的難溶性是化工生產(chǎn)過(guò)程中廢水去砷的基礎(chǔ)。同時(shí)，這些難溶產(chǎn)物通常也是最終的處置物，所以它們?cè)诃h(huán)境中的穩(wěn)定性就顯得尤為重要。但是，這些難溶砷酸鹽化合物均含有雜質(zhì)，通常都以固溶體的形式存在。由于AsO43-與PO43-性質(zhì)非常相近，所以常形成各種類型的砷酸鹽—磷酸鹽固溶體系列化合物。因此，要了解砷在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化以及含砷廢物在環(huán)境中的穩(wěn)定性，就必須在研究簡(jiǎn)單砷酸鹽化合物穩(wěn)定性與溶解度的基礎(chǔ)上，對(duì)砷酸鹽固溶體在水中的溶解作用進(jìn)行研究

2、，同時(shí)確定其溶解度和穩(wěn)定性。本文是在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“砷酸鹽固溶體的溶解作用及其環(huán)境效應(yīng)”研究的基礎(chǔ)上完成的。 論文通過(guò)沉淀與溶解兩個(gè)方面的實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)研究了固溶體Ca5(AsxP1-xO4)3F在不同條件下的溶解度與穩(wěn)定性，并運(yùn)用PHREEQC程序進(jìn)行模擬計(jì)算和熱力學(xué)分析，計(jì)算固溶體Ca5(AsxP1-xO4)3F系列溶度積(Ksp)和生成的自由能(△G°f)。主要研究的內(nèi)容包括： (1)通過(guò)沉淀實(shí)驗(yàn)生成了Ca5(A

3、sxP1-xO4)3F固溶體系列粉末，采用SEM、X—ray衍射和紅外分析Ca5(AsxP1-xO4)3F溶解前后的晶形、結(jié)構(gòu)及化學(xué)成分； (2)研究Ca5(PO4)3F和Ca5(AsO4)3F在不同溫度下的溶解情況。使用離子色譜儀和原子吸收光譜儀分析溶液中磷酸根、氟離子以及鈣和砷的濃度變化。并將兩者的溶解過(guò)程加以對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，砷灰石溶解過(guò)程受溫度影響較大，在水中的溶解度隨著溫度的升高而降低，而磷灰石在水中的溶解過(guò)程復(fù)雜，

4、固相、液相相互作用過(guò)程的演變有待進(jìn)一步研究； (3)研究P：As摩爾比對(duì)沉淀法處理高濃度含砷(As5+)廢水的影響，研究結(jié)果表明在P：As比為2:8和8:2時(shí)，除砷效果最佳，去除率均達(dá)到了98％。同時(shí)，還分析了Ca5(AsxP1-xO4)3F固溶體系列在不同pH值下的溶解過(guò)程，結(jié)果表明，固溶體Ca5(AsxP1-xO4)3F的溶解過(guò)程受pH的影響很大，特別是在酸性條件下，水溶液中的各離子濃度要比在中性或堿性條件下的濃度的10倍，

5、因此，在處置砷灰石—氟磷灰石固溶體這種危險(xiǎn)固體廢棄物時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制好pH值，過(guò)高或過(guò)低都會(huì)使它在水環(huán)境中的溶解度升高； (4)借助PHREEQC程序，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算得出固溶體Ca5(AsxP1-xO4)3F的溶度積Ksp。計(jì)算結(jié)果表明，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，Ca5(AsxP1-xO4)3F的溶度積和自由能隨著P：As比值的增大而減少，磷灰石的溶度積為10-54.92，砷灰石的溶度積為10-39.39，在這基礎(chǔ)上，計(jì)算得出△G°f[Ca