毒砂在酸性溶液中的水-矿表界面反应机制研究

• 作者: 刘国宁 李娟 潘宇观 胡潇潇 蔡元峰
• 来源期刊: 南京大学学报（自然科学版）
• 关键词: 毒砂 氧化-溶解 水矿反应 XPS
• 年，卷（期）: 2013,（6）
• 所属期刊栏目: 表面矿物学
• 页码范围: 698-709
• 语种: 中文

摘要

为了解毒砂(Apy)在风化过程中其矿物表面的化学成分的变化和风化进程,并评估这一过程及其产物带来的潜在环境风险,我们采用边长切割为2.5 mm左右具有“立方体”外形的毒砂样品,将其分别与pH为0、1、3的硫酸溶液在反应釜中进行100～300℃的水矿反应实验.对反应淋出液进行了电感耦合等离子原子发射光谱(ICP-AES)分析,并对反应残余固体进行了包括表面产物的X射线光电子能谱(XPS)、电子探针微分析(EPMA)、X射线粉晶衍射测试(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)形貌观察等分析和测试.本研究的ICP-AES测试结果表明,有大量的砷(As)进入溶液(其价态未测定),且随着温度的升高或酸浓度的增加,溶液中的As离子浓度显著升高.对反应产物的形貌观察(SEM)显示,毒砂的溶解反应从矿物颗粒的裂隙边缘和立方体边缘部位开始进行,反应界面逐步向立方体内部迁移.XPS对反应残余固体表面的元素窄扫描显示,表面有Fe3+、S8、SO32-,、SO42-,、As(Ⅲ)、As(Ⅴ)和少量的As(Ⅰ)生成,其中含量较多的是As(Ⅲ)离子.样品的As 2p3/2深度剖析显示,随着剥蚀深度的增加,还原态As含量增加,而氧化态As含量减少,表明反应促使毒砂氧化,生成氧化态As.由于氧化态的As大量转移至溶液中,暗示了毒砂的氧化造成了As元素从含As的矿物、岩石中溶解活化,并通过地下水等方式参与地表及地下水循环,从而对生态环境构成巨大的潜在威胁.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	蔡元峰	南京大学地球科学与工程学院	36	430	11.0	20.0
5	李娟	南京大学内生金属成矿机制研究国家重点实验室	60	402	10.0	18.0
6	刘国宁	南京大学地球科学与工程学院	2	13	1.0	2.0
7	胡潇潇	南京大学地球科学与工程学院	5	48	4.0	5.0
8	潘宇观	南京大学内生金属成矿机制研究国家重点实验室	12	28	3.0	5.0