Труды КНЦ (Естественные и гуманитарные науки вып.2/2022(1))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Естественные и гуманитарные науки. Вып. 1. 2022. Т. 1, № 2. С. 93-99. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Natural Sciences and Humanities. Issue 1. 2022. Vol. 1, No. 2. P. 93-99. обусловливает равновесное значение рН 9,5 и соответствующую ему концентрацию цинка 0,08 мг/л. Экспериментальная зависимость Сzn = f (pH), полученная в равновесных условиях, при рН < 9,5 сдвинута относительно расчетной кривой в сторону меньших концентраций, что можно объяснить известным свойством Mg(OH )2 соосаждать катионы металлов. Анализ хода экспериментальной зависимости Сzn = f (pH), полученной в неравновесных условиях, показывает, что в данном случае указанное выше свойство проявляется в еще большей степени, при рН ~ 10,5 с увеличением расхода MgO наблюдается снижение Сzn от 0,08 до 0,002 мг/л. Рис. 2. Морфология частиц осадка, полученного при взаимодействии СаО с раствором ZnSO4в течение 30 сут о.і 0.01 - 0.001 - \ \ Л \ >\ \ \ 10 pH Рис. 3. Зависимость концентрации цинка в растворе от рН осаждения. Экспериментальные данные, реагентыMgO (1, 2) и метасерпентин (3, 4); продолжительность взаимодействия 24 часа (1, 3) и 30 сут (2, 4). Результаты термодинамического моделирования, осажденная фаза Zn(OH )2 (5), ZnO (6), Zn2SiO4 + ZnO (7) Система с MgO и s iO 2 моделирует взаимодействие раствора с метасерпентином. Результаты термодинамического моделирования представлены на рис. 4. В равновесных условиях при содержании SiO 2 0,01 моль/кг по мере увеличения количества MgO вплоть до отношения Mg/zn 200 моль/моль наблюдается образование ортосиликата цинка z n 2 s iO 4 (виллемит). При значении Mg/Zn > 2 моль/моль параллельно с виллемитом образуется гидросиликат магния. Полное исчерпание siO 2 , о котором свидетельствует резкое уменьшение концентрации нейтральной растворенной формы siO 2 * (при Mg/zn более 100 моль/моль), вызывает существенное рост рН, а как следствие, изменение основной растворенной формы нахождения цинка — от z n 2+ к znOH+ — с одновременным увеличением концентрации нейтральной частицы znO*. Термодинамически устойчивой фазой становится znO , а не z n 2 siO 4 . Расчетная зависимость Сzn = f (pH) показана на рис. 3, кривая 7 . Полученные в равновесных условиях экспериментальные данные (рис. 3, совокупность точек 4 ) свидетельствуют об отличии механизма осаждения цинка, который реализуется при взаимодействии с метасерпентином, от описанных выше превращений. Наблюдаемая тенденция снижения концентрации цинка при рН более ~ 8,2 соответствует образованию не оксида цинка, а его силиката. © Кременецкая И. П., Мазухина С. И., Дрогобужская С. В., Иванова Т. К. 2022 96