硫代砷化合物的合成及其在地下水中的赋存特征:以大同盆地为例

硫代砷酸盐作为富硫地下水中砷的重要赋存形态,在其迁移转化过程中起着十分重要的作用,但现有硫代砷酸盐的标准合成方法流程复杂、操作繁琐,限制了对地下水中硫代砷酸盐赋存规律的研究。为此,首先改进了硫代砷酸盐标准物质的合成方法,采用操作简便的水热法合成了硫代砷化合物标准物质,建立了基于HPLC-ICPMS的硫代砷化合物分析方法,该方法检出限为0.01μg/L;探讨了不同保存条件对硫代砷化合物稳定性的影响,发现干冰速冻-20℃是地下水硫代砷酸盐样品的最佳保存条件。应用上述方法对大同盆地地下水中的硫代砷酸盐进行了取样分析,结果表明40%的水样中均检出硫代砷酸盐,最高质量浓度可达209.90μg/L;弱碱性还原条件有利于硫代砷酸盐的赋存,且硫化物质量浓度对硫代砷酸盐的生成有重要控制作用。对地下水中硫代砷酸盐的深入研究有助于揭示富硫地下水中砷的迁移转化规律,丰富和完善高砷地下水成因理论。

高碱溶液体系下砷的硫代行为及其分离技术

为了增强在高碱溶液体系中选择性除砷的效果,通过砷的硫代实验提升砷酸根离子与氢氧根离子的差异性,采用碱性阴离子树脂对硫代砷酸盐进行吸附,并考察液固比(溶液体积与树脂质量之比)、反应温度、反应时间、溶液p H对除砷效果的影响。研究结果表明:硫代实验后,溶液体系中的含砷组分主要以一硫代砷酸盐的形式存在;在液固比为10:1、反应温度为25℃、反应时间为150 min、pH为12.5的条件下,树脂对一硫代砷酸盐的吸附效率为86.54%;树脂吸附一硫代砷酸盐的过程遵循Langmuir模型和准二级动力学模型,吸附过程主要以化学吸附为主,最大吸附量为33.37 mg/g。

地热水中多种甲基硫代砷酸盐的同时定量测定

地热水中的砷含量常远超过其他类型天然水体,其形态分析具有重要环境地球化学意义;甲基硫代砷酸盐在特定水环境条件下可能成为砷的一种不可忽视的形态,但其环境地球化学研究几为空白.本研究合成了甲基硫代砷酸盐标准,建立了可同时定量测试天然水中多种甲基硫代砷酸盐(包括一甲基一硫代砷酸盐、一甲基二硫代砷酸盐、一甲基三硫代砷酸盐、二甲基一硫代砷酸盐、二甲基二硫代砷酸盐)及砷的其他常见形态的离子色谱-电感耦合等离子体质谱联用系统(IC-ICP-MS)及其方法,并分析了典型地热水样品中砷的形态分布,可为今后不同类型水环境中甲基硫代砷酸盐的地球化学研究奠定分析方法基础.

硫化法除钼过程中杂质砷的行为

根据已有的热力学数据,对钨钼硫化分离过程中杂质砷的各种配合物进行计算,绘制溶液中各含砷离子随pH及S与As的浓度比[S]/[As]变化的分布曲线,分析溶液中pH及硫化剂用量对砷硫化行为的影响规律。研究结果表明：控制一定的条件,将溶液中的含砷化合物较彻底地硫化为AsS4^-3在热力学上是完全可能的;溶液的pH是影响硫化效果的关键因素,并且砷的硫化程度随硫化剂用量的增加而增大;在pH=7.5-9.5范围内,硫用量[S]/[As]〉6时可使99%以上的As硫化为AsS4^3-。

一硫代砷酸盐在介质上的吸附特征及机制

在实验室条件下合成纯度> 99%的MTA,开展不同pH和固液比条件下MTA在细砂、土壤沉积物和针铁矿这3种介质上的吸附实验,分析其吸附特征和作用机制.结果发现:①MTA质量浓度分别在0. 14~23. 59、0. 19~41. 27和0. 27~32. 02mg·L-1范围时,其在细砂、土壤沉积物和针铁矿的最大平衡吸附量(Qm)分别为21. 54、277. 98和2 607. 42 mg·kg-1.值得注意的是,当MTA在3种介质上达到吸附平衡后,溶液中部分MTA开始转化形成亚砷酸盐和砷酸盐.②随着pH的增加(4~10),MTA在细砂上的平衡吸附量(Qe)逐渐减少,在土壤沉积物和针铁矿上的Qe先减少后增加;随着固液比的增加,MTA在3种介质上的Qe均呈现出逐渐减小趋势.③XRD、SEM和BET测试结果揭示出3种介质吸附MTA的主要控制因素不同,分别是细砂的低孔容特征、土壤沉积物的高结晶程度以及针铁矿上大量的羟基官能团(-OH).

地热水中竞争巯基化影响下的砷、锑形态分布:以西藏阿里典型水热区为例

砷、锑是地热水中的典型有害组分,受地热水独特水化学条件影响,常呈现与其他类型天然水体相异的形态分布特征。本文以西藏阿里的朗久、曲色涌巴、门士、莫落江等地热区为研究区,分析了含硫化物地热水中砷、锑在竞争巯基化过程影响下的形态分布特征。受富砷、锑岩浆流体输入或高温条件下热储围岩加强淋滤的影响,上述地热区排泄的地热水中砷、锑浓度范围分别可达5833~20750μg/L和579~2129μg/L。地热水中砷以亚砷酸盐和砷酸盐为主要存在形态,但同时存在占总砷百分比在0.1%~55.1%之间的硫代砷酸盐;与砷的情况不同,地热水中锑检测出的形态均为亚锑酸盐和/或锑酸盐,所有样品中均未检出硫代锑酸盐。考虑到相当一部分地热水样品的S/Sb摩尔比在理论上满足硫代锑酸盐的形成条件,且所有样品中砷的富集程度均不同程度高于锑,我们认为地热水中锑的含氧络阴离子的巯基化过程受到了共存砷的强烈抑制。在硫化物相对于砷、锑总量并不充分盈余的情况下,砷的竞争巯基化是控制地热水中硫代锑酸盐形成的最重要因素。本工作及其研究结果有助于深入理解西藏地热水环境中砷、锑的环境地球化学行为。

链状[NH_3CH_2CH_2NH_3]AgAsS_4的溶剂热合成及表征

利用溶剂热方法合成了链状 [NH3CH2 CH2 NH3]Ag As S4 ,通过单晶 X射线衍射技术对其进行了晶体结构分析 ,该化合物晶体属单斜晶系 ,空间群 C2 /c,晶胞参数 a=1 .3 5 80 5 ( 8) nm,b=0 .65 3 3 1 ( 3 ) nm,c=2 .2 771 1 ( 9) nm,β=1 0 6.42 ( 3 )°,Z=8.化合物具有有趣的梯子状双链结构 ,该阴离子链由 As S4 与 Ag S3共用顶点交替连接而成 ,有机阳离子在阴离子链之间存在较强的 N— H…S氢键 .DSC和 TG分析结果表明化合物在 2 0

一硫代砷在针铁矿上的吸附及影响因素

以一硫代砷酸盐(monothioarsenate, MTA)为研究对象,查明其在针铁矿上的吸附特征,分析砷酸盐、亚砷酸盐、胡敏酸(humic acid,HA)、硝酸盐和磷酸盐对针铁矿吸附MTA的影响并识别作用机制.结果发现:①当溶液中仅有一种砷形态时,MTA、砷酸盐和亚砷酸盐在针铁矿上的吸附平衡时间分别为8、 2和4 h,吸附过程均符合假二级动力学模型,平衡吸附量(qe)分别为2 129.851、 3 291.838和1 788.767mg·kg-1;当溶液中两种砷形态(砷酸盐与MTA,或亚砷酸盐与MTA)共存时,MTA在针铁矿上的吸附过程仍符合假二级动力学模型,但qe显著减少,分别为1 236.941mg·kg-1和1 532.287mg·kg-1,主要原因是砷酸盐和亚砷酸盐均能与MTA竞争吸附位点.②MTA在针铁矿上的qe随着HA浓度(10~50 mg·L-1)的增加而逐渐降低,因为HA大量的官能团抢占了针铁矿表面吸附点位,从而抑制了MTA的吸附;③当溶液中添加磷酸盐时, MTA、砷酸盐和亚砷酸盐在针铁矿上的qe显著降低,分别为492.802、 815.782和303.714mg·kg-1,这是因为P与As存在竞争性吸附;当添加硝酸盐时,溶液中电子受体数量和Eh增加从而使得3种砷形态的qe均增大,分别为2 211.030、 3 444.023和1 835.537mg·kg-1.