硅–铁氧化物共沉淀复合体还原活性的动力学研究

硅–铁氧化物共沉淀复合体在天然土壤和沉积物中普遍存在,然而关于复合体中Si对铁氧化物还原活性的影响还缺乏系统研究。本研究在pH值为3.0和7.5条件下,采用还原性溶解动力学实验和活性连续体(reactivecontinuum)模型,研究了不同Si/Fe摩尔比的Si-水铁矿(Si-Fh)复合体被抗坏血酸(AA)还原的动力学行为,并用表观速率常数k'和表观反应级数γ表征复合体的本征还原活性以及活性的非均匀度(即Fe还原过程中活性的变化)。结果表明, Si-Fh复合体中的Fe和Si均表现出非一致性溶解特征,但随Si/Fe摩尔比增大,更多的Si与Fe八面体聚合物的顶角结合或Fe被捕获进入无定形SiO_(2)中,该特征随之减弱。Si-Fh复合体的初始溶解速率随Si/Fe摩尔比增大呈增大趋势,表明Si的共沉淀以及Si含量增加可提高复合体中Fe的还原活性。由于复合体的粒度、结晶度和反应位密度等随Si/Fe摩尔比增大而发生变化,Si-Fh复合体还原活性的非均匀度随Si/Fe摩尔比增大表现出复杂的特征。本研究结果可为土壤和沉积物中Si-Fe共沉淀复合体的化学还原和微生物还原活性以及还原动力学过程提供重要信息。