Физико-химические закономерности миграции химических элементов в мерзлых грунтах и снеге

• Автор: Федосеева, Валентина Ивановна
• Шифр специальности: 02.00.04, 25.00.09
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Якутск
• Количество страниц: 298 с. : ил

Содержание
Введение.
Глава I. Поверхностные явления, их специфика и роль в миграции химических элементов в грунтовом массиве и снеге
1.1. Роль в распространении мигрирующих форм элементов их адсорбционного взаимодействия с поверхностью дисперсных компонентов грунта

1.2. Адсорбция катионов и анионов из растворов на поверхности оксидов.

1.3. Свойства квазижидкой пленки на поверхности дисперсного льда

1.4. Миграция микроэлементов в талых и мерзлых грунтах

1.5. Снежный покров как индикатор месторождений полезных ископаемых и загрязнения природной среды.

1.6. Цель и задачи исследования.

Глава 2. Объекты и методы исследований

2.1. Растворы и фоновые электролиты для адсорбционных исследований

2.2. Расчет соотношения в растворе разных химических соединений элементов в зависимости от условий среды
2.3. Адсорбенты и проведение адсорбционных исследований.
2.4. Обработка экспериментальных адсорбционных данных.
2.5. Исследование жидкоподобной пленки дисперсного льда.
2.6. Изучение миграции золота в мерзлом песке.
2.7. Натурные исследования массопереноса на границе почваснег
Глава 3. Адсорбционные закономерности для соединений золота, молибдена, меди.
3.1. Адсорбция соединений, содержащих золото
3.1.1. Состояние в растворе и адсорбция АиСЦ на оксиде алюминия
3.1.2. Роль поляризации в адсорбции комплексов золота
3.1.3. Адсорбционное взаимодействие тиосульфатного комплекса золота с оксидом алюминия
3.1.4. Влияние температуры на адсорбционную активность АиСЦ
3.1.5. Взаимодействие комплексов золота с гуминовыми и фульвокислотами грунтов.
3.1.6. Взаимодействие золота с поверхностью дисперсного льда
3.2. Адсорбционные свойства молибдена.
3.3. Адсорбционные свойства меди
3.3.1. Влияние концентрации хлоридионов на гетерогенное взаимодействие меди и оксида алюминия.
3.3.2. Адсорбция меди на поверхности уА и бентонита в сульфатной среде.
3.3.3. Влияние комплексообразующих добавок на распределение меди в гетерогенной среде
3.4. Физикохимическое моделирование подвижности химических элементов в талых и мерзлых системах
3.4.1. Направленность перераспределения золота в грунтовом массиве под влиянием температуры по адсорбционным данным
3.4.2. Миграция золота в мерзлом песке с включением прослоек, моделирующих геохимические барьеры
3.5. Особенности распределения микроэлементов в гетерогенной среде по адсорбционным данным.
Глава 4. Физикохимические свойства поверхности дисперсного льда
4.1Сорбция органических соединений на поверхности дисперсного льда.
4.2. Влияние предсостояния дисперсного льда температура, время выдерживания на свойства поверхности.
4.3. Способ оценки удельной поверхности дисперсного льда методом адсорбции из растворов
4.4. Особенности поверхностных свойств кристаллов дисперсного льда.
Глава 5. Формирование жидкоподобной фазы на кристаллах льда снежного покрова и ее роль в миграции химических веществ.
5.1. Динамика температуры, градиента температуры, солесодержания, удельной поверхности кристаллов снега в снежном покрове.
5.2. Интенсивность переноса водяного пара в снежном покрове и ее влияние на формирование жидкоподобной фазы на кристаллах снега .
5.3. Жидкоподобная пленка как среда миграции химических веществ оценка миграционных свойств золота в снежном покрове
5.4. Особенности формирования и роль жидкоподобной пленки дисперсного льда в миграции химических веществ
Глава 6. Использование снежного покрова для поисков месторождений полезных ископаемых и оценки загрязнения территорий.
6.1. Способ геохимических поисков месторождений полезных ископаемых по снежному покрову.
6.2. Использование снега при оценке техногенного загрязнения
6.3. Снежный покров как индикатор поступления растворимых химических веществ от естественного или техногенного
источника.
Заключение и выводы.
Литература


При внесении оксида в раствор происходит подкисление или подщелочение в зависимости от того, какие ионы катионы или анионы адсорбируются на поверхности. Таким образом, поверхностные гидроксильные группы проявляют кислотноосновные свойства . В точке нулевого заряда рН0 введение оксида не вызывает изменения раствора, так как количество адсорбированных анионов и катионов одинаково. В данном случае речь идет об однозарядных ионах, при адсорбции которых точки нулевого заряда и изоэлектрической точки совпадают. Адсорбция однозарядных ионов имеет электростатический характер. К этому выводу приводит тот факт, что точка нулевого заряда не зависит от концентрации электролита рис. Рис. И А0з по величине не ниже подвижности в объеме раствора ,. Двухзарядные ионы практически не перемещаются на поверхности этих оксидов. Согласно подобное наблюдается, если адсорбция носит специфический характер. По поводу механизма химической адсорбции единого мнения нет. Однако, считается, что адсорбция специфична, то есть является по сути хемосорбцией , если изоэлектрическая точка оксида ИЭТ в исследуемом электролите смещена относительно ИЭТ в растворе, ионы которого специфически не адсорбируются. ИЭТ зависит от концентрации многозарядных ионов, при их адсорбции происходит перезарядка поверхности по сравнению с системой с однозарядными ионами рис. В работе при систематическом исследовании широкого ряда катионов было обнаружено, что перезарядка поверхности может быть связана с появлением новой фазы, поскольку перезарядка поверхности, например, 8Ю2 происходит только при адсорбции катионов, гидроксиды которых имеют произведение растворимости меньше . При изменении температуры меняются свойства поверхностных групп адсорбентов, наблюдаются изменения точки нулевого заряда. Температурные изменения рНо в первую очередь обусловлены изменением ионного произведения воды К. При исследовании свойств поверхности 8Ю2 и А в температурном интервале 0С было выявлено , , что в изученном интервале сродство ионов НГ и ОН к поверхности А0з мало зависит от температуры. Однако, при понижении температуры рНо смещается в щелочную область, что может быть объяснено только изменением Куу, как это показано на примере изменения рН0 оксидов и гидроксидов МО, МОН2, Со4, СоОН2. С ростом температуры наблюдается увеличение сорбции многих элементов на оксидах. Обнаружено возрастание адсорбции кадмия рутилом и гематитом с ростом температуры от 5 до С. Щелочноземельные металлы также адсорбируются лучше при повышении температуры. Предполагается , , что возрастание величины адсорбции ионов с ростом температуры в большой мере обусловлено изменением энтропии, сопровождающим адсорбцию гидратированных многозарядных катионов и связанным с изменением состояния молекул растворителя на поверхности. Для физически адсорбирующихся ионов щелочных металлов, наоборот, адсорбционная активность на поверхности оксидов возрастает с понижением температуры , . Адсорбируемость щелочных металлов следует лиотропному ряду. На различных гидроксидах металлов цезий адсорбируется в соответствии с рядом М2, Ьа3 Ве2, А, ТЪ4 2г4 Ре3 8п4 П4 П5 . Влияние других катионов на его адсорбцию гидроксидом Т1ОН4 усиливается согласно последовательности ЬГ Ыа К ИН Т1 М2Саг2Ва2 Ът Ре3 ТЬ2 Ьа3, что соответствует их собственной адсорбируемости на оксидах. Для катионов щелочноземельных металлов последовательность М2Саг2Ва2 наблюдается при адсорбции ионов на оксиде марганца , в том же направлении возрастает прочность гидроксидов металлов. Для характеристики способности к адсорбционному взаимодействию ионов иногда используют значение ионного потенциала . С ионным потенциалом центрального атома сопоставляется адсорбционная активность гидроксидов , хотя при этом обнаруживается неполная адекватность сопоставления. Более корректно, на наш взгляд, для оценки адсорбционной активности оксидов и ионов использовать значения относительного потенциала ионизации центрального атома тех и других , а также поляризуемости связанных с ним атомов или групп. Рис.