缺氧酸性条件下三价铁对锑释放的作用机制

辉锑矿(Sb_(2)S_(3))的氧化溶解是控制锑(Sb)从岩矿中释放进入水土环境并影响其迁移转化的首要过程。酸性矿山废水中的三价铁[Fe(Ⅲ)]是矿区环境中广泛存在的天然氧化剂,然而Fe(Ⅲ)对Sb_(2)S_(3)的氧化溶解与Sb的释放作用机制尚不明确。通过模拟黑暗缺氧酸性的矿山地下水环境,开展Fe(Ⅲ)浓度与Sb_(2)S_(3)表面积比值(Ⅰ)控制的Sb_(2)S_(3)氧化溶解动力学实验,结合S-Sb-Fe氧化还原作用产物的溶解态组成与固相表征手段,揭示Fe(Ⅲ)对Sb释放的作用机制。结果显示:Fe(Ⅲ)作用下Sb_(2)S_(3)的氧化溶解是一个产酸的过程,Ⅰ值越大,Fe(Ⅲ)对Sb释放的促进作用越明显。缺氧条件下,Fe(Ⅲ)与Sb_(2)S_(3)发生氧化还原作用,主要产物是五价锑[Sb(V)]、硫单质[S(0)]和二价铁[Fe(Ⅱ)],反应后矿物表面有S(0)和Fe_(2)O_(3)检出,阻碍了Sb_(2)S_(3)氧化溶解反应的持续进行。Ⅰ值一定时,低浓度的Fe(Ⅲ)和溶解氧(DO)质量浓度的增加均会减少矿物表面S(0)的附着量,促进Sb释放量的增加;溶液中的Cl-通过配位络合效应会促进Sb_(2)S_(3)的溶解释放。缺氧酸性条件下Fe(Ⅲ)与Sb_(2)S_(3)的作用控制着Sb的释放。研究结果可为矿山闭坑后地下水Sb污染防治提供重要的理论依据。

某特大型锑矿区废石中锑的释放规律

通过选取某特大型锑矿区废石开展了浸泡试验和淋滤试验,研究了不同环境因素(pH值、溶解氧、降雨强度)对废石中锑释放量的影响,对锑的溶解释放机理进行了探讨。研究结果表明:①偏酸性或偏碱性环境更有利于废石中锑的释放;②溶解氧对废石中锑的溶解释放有一定的促进作用,然而氧气可能并不是锑溶解释放过程中Sb(Ⅲ)氧化的主要因素;③降雨强度对废石中锑的溶解释放影响明显,模拟中雨强度更有利于锑的释放;④在开放的氧化环境中辉锑矿可能先氧化溶解生成锑中间产物,随后进一步氧化水解成锑酸盐。本研究可为锑矿区废石中锑的释放机理研究提供参考和借鉴,为矿区锑污染防控工作提供技术支撑。

晴隆锑矿区土壤中锑的释放探究

探究不同土壤粒径和溶液pH下,土壤中锑的释放效应。采用贵州晴隆锑矿区土壤,磨细过10目和40目筛,用0.01M NaCl溶液做提取剂,调节其pH为2.00、4.00、5.00、6.15、8.00。土壤和提取剂混合连续震荡72 h,并于24、48、72 h离心取上清液测定三价锑和锑总量浓度,计算释放量。三价锑的测定用柠檬酸钠做掩蔽剂。结果表明,土壤中锑的释放量随着pH的上升而增加,且释放的锑主要以五价为主,占到总量的90%以上。悬浮液pH在反应的前24 h逐渐向中性靠拢,24 h后趋于平稳;锑的释放量在前24 h内有显著增加,24 h后增速缓慢,48 h后达到平衡,表现出锑释放量受到pH变化的显著影响。10目和40目土均属粗砂质地,成分组成和结构相似,因而两者锑的释放量并无明显差异。

pH值和氧化剂对硫化锑氧化溶解的影响机制

矿山开采活动影响下辉锑矿的氧化溶解是影响岩-土-水环境介质中锑的迁移转化及其环境效应的重要过程。目前对于辉锑矿溶解的研究主要关注动力学特征,对于它氧化溶解的途径、环境因素的影响、锑的释放规律等重要问题的认识还不明确。为探究碳酸盐岩矿区地下水中锑释放过程,选取重要环境因素pH值和Fe(Ⅲ),采用单因素控制条件下的批实验方法,精细刻画避光条件下辉锑矿(Sb2S3)氧化溶解速率及Sb和S氧化产物的组成特征。研究结果表明,Sb2S3的氧化溶解是一个产酸的过程,Sb和S的释放速率、途径和产物特征受pH值和Fe(Ⅲ)的显著影响。Sb2S3的氧化溶解速率由快变慢后趋于平衡,初始反应速率的量级为10^-8 mol/(m^2·s),平衡反应速率的量级为10^-10 mol/(m^2·s)。Sb的释放氧化速率随pH值的增加而增加,强碱条件下最有利于Sb的释放和氧化。强酸条件下,H2S、SO2气体逸出和S(0)的沉淀促进了Sb2S3的溶解,Sb(Ⅲ)和S(0)为主要产物。中性条件下,溶解形成的HS-经逐步氧化生成SO2-4和少量S2O3^2-,Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)含量相近。强碱条件下,SbS3^3-和S-x的生成显著提升了Sb2S3的氧化溶解速率,Sb(V)和S2O3^2-是主要产物。Fe(Ⅲ)单独氧化作用时,Sb(Ⅴ)和S(0)是主要产物,锑释放的表观速率无显著提升,可能与SbOCl和S(0)的生成有关。研究表明,O2能够协同Fe(Ⅲ)氧化Sb2S3,但以Fe(Ⅲ)的作用为主导。本研究揭示了Sb2S3在不同pH值及氧化剂条件下氧化溶解的产物组成特征,提出了不同环境因素影响下的氧化溶解途径,证明碳酸盐岩天然缓冲地层更有利于锑的释放与氧化,岩溶地下水中锑诱发的环境效应会更为严重。