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无机砷化物的难溶性是化工生产过程中废水去砷的依据。同时,这些难溶产物通常也是最终的处置物,所以它们在环境中的稳写性就显得尤为重要。但是,这些难溶砷酸盐化合物均含有杂质,通常都以固溶体的形式存在。因此,要了解砷在环境中的迁移转化以及含砷废物在环境中的稳定性,就必须在研究简单砷酸盐化合物稳定性与溶解度的基础上,对砷酸盐固溶体在水中的溶解作用进行研究,同时确定其溶解度和稳定性。本文通过沉淀与溶解两个方面的实验,详细研究了固溶体(CoxNi1-x)3(As04)2·8H20在不同条件下的溶解度与稳定性,并运用PHREEQC程序进行模拟计算和热力学分析,计算固溶体(CoxNil-x)3(As04)2·8H20系列溶度积(Ksp)和生成的自由能(△Gg°f)。主要研究的内容包括:
(1)通过沉淀实验生成了(CoxNi1-x)3(As04)2·8H20固溶体系列粉末,采用SEM、XRD衍射和红外分析(CoxNi1-x)3(As04)2·8H20溶解前后的晶形、结构及化学成分。
(2)研究C03(As04)2·8H20和Ni3(As04)2·8H20在产同pH值下的溶解情况,并将两者的溶解过程加以对比。实验过程中使用原子吸收光谱仪分析溶液中钴、镍和砷的浓度变化。实验结果表明,钴华和镍华的溶解受pH值影响很大,酸性条件下砷的浓度要比在中性或碱性条件下的浓度大很多倍。
(3)同时分析了(CoxNi1-x)3(As04)2·8H20固溶体系列在不同pH值下的溶解过程,结果表明,固溶体(CoxNi1-x)3(As04)2·8H20的溶解过程受pH值的影响很大,特别是在酸性条件下,水溶液中的各离子浓度要比在中性或碱性条件下的浓度大很多倍。pH值相同时,Co/Ni的值越大则溶液中砷的浓度越小。因此,在处置钴华—镍华固溶体这种危险固体废弃物时,应严格控制好pH值,过低的pH值会使其在水环境中的溶解度升高。
(4)借助PHREEQC程序,根据实验结果计算得出固溶体(CoxNi1-x)a(As04)2·8H20的溶度积Ksp。钴华的溶度积为10-27.57,镍华的溶度积为10-24.26。在此基础上,计算得出△Gg°f[C03(As04)2.8H20]为-3217.03kJ/mol,△Gg°f[Ni3(As04)2·8H2O]为-3102.65kJ/mol。