ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА АДСОРБЦИЮ СТРОНЦИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ГЕМАТИТА

Abstract

Адсорбция на поверхности оксидов железа в значительной степени определяет подвижность рассеянных элементов в осадках и почвах. К числу наиболее опасных радиоактивных веществ относится изотоп 90Sr, образующийся в ядерных реакциях деления урана. С помощью комбинированного метода кислотно-основного потенциометрического титрования и измерения концентрации стронция в растворе разработана модель для расчета равновесий в гетерофазной системе гематит (FeOH)-H+-Sr 2+. Изучено влияние pH и величины отношения концентраций сорбат/сорбент (Sr 2+/≡=FeOH) на характер адсорбции при температурах 25, 50 и 75°C. Обработка экспериментальных данных была проведена с помощью модифицированной модели постоянной емкости двойного слоя. Получены термодинамические данные, описывающие кислотно-основные равновесия и реакции комплексообразования Sr на поверхности гематита для 25, 50 и 75°C. Наилучшее согласие с экспериментальными данными получено в модели, включающей два поверхностных комплекса со стехиометрией, которая может быть интерпретирована как образование внутрисферных монодентатных комплексов согласно следующим уравнениям: ≡FeOH + Sr 2+ ↔ ≡FeOHSr 2+ и ≡FeOH + Sr 2+ + H 2O ↔ ≡FeOSrOH + 2H+. На возможность образования внутрисферных комплексов стронция указывают значения ∆Н и ∆S, полученные с помощью констант образования поверхностных комплексов. Энтальпии адсорбции Sr составляют 48 и 147 кДж/моль для ≡FeOHSr 2+ и ≡FeOSrOH соответственно. Величина AH, рассчитанная для комплекса =FeOSrOH, значительно больше, так как его образование всегда включает ко-адсорбцию двух гидроксил-ионов. Кроме того, энтропия образования комплекса ≡FeOHSr 2+ (196 Дж К 1 моль -1) близка по величине к энтропии гидратации иона Sr в водном растворе (205 Дж К -1 моль -1), что свидетельствует о практически полной дегидратации Sr 2+. Повышение температуры и эндотермичность реакций поверхностного комплексообразования способствуют адсорбции стронция. Адсорбция стронция и его иммобилизация в природной обстановке вряд ли возможны при нормальной температуре, однако могут быть весьма значительными при повышенных температурах, например, в местах захоронения радиоактивных отходов.