理论教育 矿物溶解:大坝环境水文地质研究成果

矿物溶解:大坝环境水文地质研究成果

时间:2023-11-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:研究表明,矿物的溶解作用受到表面反应和扩散迁移这两个方面的控制。表6.3.1部分常见矿物溶解速率机理统计一般,对于多相反应动力学,矿物的溶解速率:式中:kmine为矿物的溶解速率常数;Amine为矿物的表面积;V 为和矿物相接触的溶液的体积;vmine,i为1mol矿物mine中第i 种物质的摩尔数;ci为仅由矿物mine而来的物种i 的浓度;dci/dt 为仅由矿物mine而来的组分i 的浓度的时间变化率。

矿物溶解:大坝环境水文地质研究成果

研究表明,矿物的溶解作用受到表面反应和扩散迁移这两个方面的控制。如果溶解作用的其他动力学过程都快于化学反应速率,则溶解作用受“表面控制(surface controlled)”;如果其他动力学过程都快于扩散速率,则溶解作用受“扩散控制(diffusion controlled)”。一般而言,溶解度小的矿物的溶解受表面控制,溶解度大的矿物的溶解则受扩散控制。自然界中,部分常见矿物的溶解度及反应机制见表6.3.1(中国科学院地球化学研究院,2000)。

表6.3.1 部分常见矿物溶解速率机理统计

一般,对于多相反应动力学,矿物的溶解速率:

式中:kmine为矿物的溶解速率常数;Amine为矿物的表面积;V 为和矿物相接触的溶液的体积;vminei为1mol矿物mine中第i 种物质的摩尔数(化学计量数);ci为仅由矿物mine而来的物种i 的浓度;dci/dt 为仅由矿物mine而来的组分i 的浓度的时间变化率。(www.daowen.com)

kmine依赖于pH值、T、ci以及溶液中其他组分的浓度而变,其中pH 值和热力学温度T 是影响溶解速率的两个最重要的参量。矿物溶解速率常数和pH值的关系可由实验确定:

矿物溶解速率常数对T 的依赖关系服从Arrhenius方程:

式中:Em为摩尔活化能。式(6.3.3)的物理意义是,反应物分子在它们能够反应生成产物之前必须达到某种活化状态。

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