砷酸铜和砷酸铅的溶解度和稳定性

摘要

在一般条件下，大多数的金属砷酸盐都是难溶化合物，它们的溶解度和稳定性在很大程度上决定了自然环境的含砷水平。人们对难溶砷化合物进行了大量的研究，并主要集中在钙、钡和铁的砷酸盐研究，砷酸铜盐和砷酸铅盐的研究相对较少。本文在总结前人工作的基础上，初步研究了Cu/As摩尔比、Pb/As摩尔比和pH值对砷酸铜盐和砷酸铅盐形态的影响。并通过沉淀和溶解平衡实验，对平衡系统中砷酸铜盐和砷酸铅盐进行PHREEQC程序模拟计算和热力学分析，计算各种砷酸铜盐和砷酸铅盐的溶度积(K<,sp>)和生成自由能(△G<,f><'o>)。沉淀和溶解实验中，砷酸铜盐和砷酸铅盐的类型采用X射线衍射和扫描电镜分析等方法鉴别，溶液中As、Cu和Pb的浓度采用原子吸收分光光度法测定。研究结论如下： (1)对实验生成的砷酸铜盐进行分析鉴别后，确定本次实验中的砷酸铜盐主要有Cu<,3>(AsO<,4>)<,2>、KCu<,3>H(AsO<,4>)<,2>(OH)<,2>、KCu<,3>(OH)<,2>(AsO<,4>)(HAsO<,4>)和Cu<,5>(AsO<,4>)<,2>(HAsO<,4>)<,2>·9H<,2>O四种类型。Cu/As摩尔比为1.0，平衡pH=3.35～3.46时，生成的砷酸铜盐主要是Cu<,3>(AsO<,4>)<,2>和少量的KCu<,3>H(AsO<,4>)<,2>(OH)<,2>；Cu/As摩尔比为1.5，平衡pH=7.01～7.43时，生成的砷酸铜盐是KCu<,3>(OH)<,2>(AsO<,4>)(HAsO<,4>)：Cu/As摩尔比为2.5和3.0，平衡pH=10.88～11.21时，生成的砷酸铜盐是Cu<,5>(AsO<,4>)<,2>(HAsO<,4>)<,2>·9H<,2>O。 (2)实验鉴定的几种砷酸铜盐KCu<,3>H(AsO<,3>)<,3>(OH)<,3>、KCu<,3>(OH)<,3>(AsO<,4>)(HAsO<,4>)、Cu<,3>(AsO<,4>)<,2>和Cu<,5>(AsO<,4>)<,2>·9H<,2>O的溶度积分别等于10<'-57.47>，10<'-50.29>、10<'-43.99>和10<'-77.55>。相应的生成自由能为-2026.22 kJ/mol、-2051.40 kJ/mol、-1351.39 kJ/mol和-4975.30kJ/mol。 (3)对实验生成的砷酸铅盐进行分析鉴别后，确定本次实验中的砷酸铅盐主要有PbHAsO<,4>、Pb<,3>(AsO<,4>)<,2>、Pb<,5>(AsO<,4>)<,3>OH和Pb<,8>As<,2>O<,13>四种类型。Pb/As摩尔比为1.0，平衡pH=3.69～5.15时，生成的砷酸铅盐是PbHAsO<,4>：Pb/As摩尔比为1.5，平衡pH=12.33-12.43时，沉淀实验生成的砷酸铅盐是Pb5(AsO<,4>)<,3>OH，平衡pH=6.99-7.33时，溶解实验生成的砷酸铅盐是PbHAsO<,4>和Pb<,3>(AsO<,4>)<,2>的混合物；Pb/As摩尔比为1.67，平衡pH=11.57～12.76时，生成的砷酸铅盐是Pb5(AsO<,4>)<,3>OH：Pb/As摩尔比为2.0，平衡pH=11.55～12.92时，生成的砷酸铅盐主要是Pb5(AsO<,4>)<,3>OH和少量的PbgAs2013。 (4)实验鉴定的砷酸铅盐PbHAsO<,4>、Pb<,3>(AsO<,4>)<,2>和Pb<,5>(AsO<,4>)<,3>OH的溶度积分别为10<'-10.7>、10<'-33.83>和10<'-81.69>，相应的生成自由能为-801.67 kJ/mol、-1563.08 kJ/mol和-2690.78 kJ/mol。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1课题来源

1.2国内外研究现状

1.2.1砷概述

1.2.2砷酸铜盐的研究现状

1.2.3砷酸铅化合物的研究现状

1.3砷酸盐研究的意义

第2章实验目的和研究内容

2.1实验目的

2.2研究内容

2.2.1砷酸铜部分

2.2.2砷酸铅部分

第3章实验方法

3.1概述

3.1.1技术路线

3.1.2分析方法

3.2混合沉淀实验

3.2.1铜、砷混合沉淀反应

3.2.2铅、砷混合沉淀反应

3.2.3砷浓度测定

3.2.4铜浓度测定

3.2.5铅浓度的测定

3.2.6砷酸铜盐固相鉴别

3.2.7砷酸铅盐固相鉴别

3.3溶解实验

3.3.1砷酸铜盐的制备与鉴别

3.3.2砷酸铜盐溶解平衡实验

3.3.3砷酸铅盐的制备与鉴别

3.3.4砷酸铅盐溶解平衡实验

3.4应用PHREEQC程序模拟计算

第4章实验结果与讨论

4.1砷酸铜沉淀实验结果分析

4.1.1砷的存在形态与pH值的关系

4.1.2沉淀实验生成的砷酸铜盐的鉴别

4.1.3铜砷浓度分析

4.2砷酸铜溶解实验结果分析

4.3砷酸铅沉淀实验结果分析

4.3.1砷的存在形态与pH值的关系

4.3.2沉淀实验生成的砷酸铅盐的鉴别

4.3.3铅砷浓度分析

4.4砷酸铅化合物溶解实验结果分析

4.5砷酸铜盐浓度积计算

4.5.1 Cu3(AsO4)2的溶度积和△Gf0计算

4.5.2 KCu3H(AsO4)2(OH)2的溶度积和△Gf0计算

4.5.3 KCu3(OH)2(AsO4)(HAsO4)的溶度积和△Gf0计算

4.5.4 Cu5(AsO4)2(HAsO4)2·9H2O的溶度积和△Gf0计算

4.6砷酸铅盐浓度积计算

4.6.1 PbHAsO4的溶度积和△Gf0计算

4.6.2 Pb3(AsO4)2的溶度积和△Gf0计算

4.6.3 Pb5(AsO4)3OH的溶度积和△Gf0计算

第5章结论

致谢

参考文献

个人简历