Fe(Ⅱ)对硒在方解石上吸附的影响外文翻译资料

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Fe(Ⅱ)对硒在方解石上吸附的影响

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初稿2009年，10月8日。修订后的手稿2009年12月15日。接收于2009年12月23日。

在PH=7.7时的缺氧条件下（O₂lt;1ppmv）通过X射线对边缘结构的(黄嘌呤)吸收光谱扫描发现Se(IV)在固定微米大小(100 - 200micro;m)的方解石上的吸收通过吸附或者与Fe(Ⅱ)共沉淀。Fe(Ⅱ)存在时Se(IV)在方解石上的吸附率比空白时要高。Se K-edge黄嘌呤光谱表明24小时内硒在方解石表面的吸附近一半是通过Fe(Ⅱ)使Se(IV)减少至Se(0)。减少的程度随Se(IV)加入之前的平衡时间的增加，含Fe(Ⅱ)的方解石的溶解量增多而增加。加硒元素混合后电子显微镜和x射线衍射结果表明,针状的红单斜表示Se元素在方解石表面形成的直径30 - 50 nm和长度100 nm的沉淀。72 h内，铁(II)的共沉淀不利于方解石对Se(IV)的去除。因此,铁(II)的还原能力关键取决它在方解石上的位置(在表面或游离态)，更重要的是取决于铁(II)与方解石的预平衡的时间。本篇文章的研究对预测Se在地下和核废料存储库交换、转换和衰减具有重大意义。

引言：

硒(Se)在过去的几十年里得到了全世界的关注,因为它的毒性,其在放射性废物库(79 Se是一个长寿的裂变产物半衰期为2.95times;105年),纳米工程技术应用的增加，许多国家包括中国,印度,爱尔兰和美国在土壤中发现硒元素存在。Se含量最高的是是火成岩,但在某些沉积岩石和化石燃料硒元素浓度也普遍很高，天然来源，如含硒元素的海洋沉积岩或人为活动如在Belews湖(美国)煤炭燃烧已经产生了硒污染。

Se在环境中的几种无机存在形式包括元素Se(Se0)，亚硒酸盐(Se(IV),SeO₃^2-）硒酸(Se(VI),SeO₄^2-)和硒化氢(Se^2-,H₂Se)。较高的氧化态 6和 4,可溶性、活性和毒性很高，而低氧化态的0,1,2对应化合物的毒性和溶解度较低(5)。Se在沉积物和自然水的化学形式由物理化学因素决定,包括氧化还原条件下,吸附表面的pH值和可用吸附位点。在氧化环境中，硒主要是矿物表面对Se(VI)和Se(IV)的强烈吸附吸附到(7、8)。在减少情况下,转换通过减少Se(VI)或Se(IV)(9)和氧化Se(0)转化形成Se^2-。Se(IV)减水而铁(II)不发生热因为氧化还原的还原电位的差异:Fe³ e^- T Fe² , E° ) 0.77 V (pH 0, 1 M HCl); HSeO₃^- 4e^- 5H T Se(0) 3H₂O, E° ) 0.74 V (pH 3-8)。

Se在环境的流动是由生物和非生物的途径。微生物分解和后续絮凝沉淀去除Se(0)的被认为是一种有效的生物修复技术在农业排水中去除Se(11、12)。然而,非生物法去除也进行了广泛的研究，存在许多固体像菱铁矿,四方硫铁矿、磁铁矿(13)、黄铁矿(14),陨硫铁(15)、绿锈(16、17)、铁(II)吸附（18)和零价铁(19)。Se(IV)24小时内迅速减少,通过四方硫铁矿和磁铁矿的转运而减少。绿锈,黄铁矿、菱铁矿和蒙脱石这些矿物缓慢控制活动有限氧化还原反应(13)。然而,这些先前的研究包括铁(II)的反应,这些与方解石吸附或共沉淀。根据铁(II)其阶段和pH值,可以去除各种不同元素Se(红、灰色)和铁硒化物(FeSe Fe7Se8)(13)。

在石灰岩土壤(如常见的矿物。钙质矿石)和沉积物,方解石中扮演一个重要的角色在Se(IV)吸附中性pH(20)。Se(VI)和Se(IV)也可以与方解石共沉淀(21、22)。在铁(II)吸附/共同沉淀耦合的氧化还原反应将有毒Se(IV)转换成一种毒性更小的沉积物。Se,报告在缺氧沉积物的存在(23、24)。最近,梅特勒等(25)研究铁(II)在方解石表面的氧化催化效果,。他们的研究结果表明,铁(II)与方解石的氧化反应性随水铁(II)接触与方解石之前暴露于氧气时间的增加而升高。由于部分铁(II)整合进方解石晶格。这一假设的基础上,研究探讨铁(II)的还原能力,与方解石共沉淀，pH值为7时对Se(IV)通过固相Se化合物形成，使用x射线吸收边缘结构(黄嘌呤)光谱。Se氧化还原特点测定使用x射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)。

正文

化学物质：化学分析等级和更高纯度药品使用前未经纯化。NaHCO3、氯化钙和HCl药品分别生产于Fluka Chemika, Riedel de Haeuml;n, and Fixanal (Riedel de Haeuml;n),所有的方案和悬浮液都准使用去离子水(Milli-Q,18 MΩ)经过几个小时的沸腾和随后用氩(99.9992%)进行脱气,直到溶解氧浓度下降至低于1mg/L并且立刻转移到真空设备中。

大气(CO₂、O₂lt; 1 ppmv)。1000mg/L铁(II)和Se(IV)的制备分别通过FeSO₄ · 7H₂O (Fluka Chemika) and Na₂SeO₃ · 5H₂O (Merck)。

矿物质：铁(II)吸附实验研究了在100 - 140micro;m大小的天然碳酸钙,Mikhart130, from Provenccedil;ale S.A. (Cases de Pene, France)。方解石晶体与去离子水冲洗,去除微粒和矿物学的纯度由XRD证实。天然方解石的形态在这项研究中的应用是如图3 c和详细的讨论了表征在一个先前的研究(26)。

制备铁(II)：制备铁(II)样品,自然存在方解石加入4.1 mM NaHCO₃ and 4.9 mM CaCl₂ (27) 在真空状态下3周之前铁(II)，优先加入Fe(II)。方解石悬浮液中加入制备好的Fe(II)标准溶液。得到初始浓度0.06或0.4mM。PH值调整到7.0(使用0.1 M盐酸预平衡24,96,和168 h）。铁(II)的数量,计算比较在溶液中和在方解石上的初始和最终铁(II)浓度。

合成铁(II)共沉淀方解石。铁(II)的合成共沉淀方解石在真空(lt; 1 ppmv O2)操作后由里德和同事(28、29)更详细地描述。表1中列出了反应条件。

图1所示。Se K-edge规范化黄嘌呤光谱Se(IV),铁(II)和方解石共沉淀。

Se(IV)吸附实验。在Se(IV)吸附实验中,50毫升瓶含有2.5(0.1g/L的铁(II),方解石4.1mM NaHCO₃和5.9mM氯化钙）分别在0.12或0.24mMSe(IV)溶液平衡1和24小时的背景下,在pH值=7下控制含铁(II)的方解石的共沉淀。

2.5(0.1g/L方解石没有铁(II)或0.4毫米铁(II)在同一离子背景没有方解石与0.24毫米Se(IV)反应溶液pH值=7 。72 h后测量PH，过滤取上清液。

表2 实验条件下Se(IV)在含铁(II)碳酸钙上的吸附