不同氧化度碱性水钠锰矿氧化As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)的动力学特性

摘要

用批量法研究了Mn平均氧化度分别为4.02、3.85和3.70的碱性水钠锰矿对As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)氧化的动力学特性.结果表明,碱性水钠锰矿氧化As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)先经历准一级动力学反应阶段,随后表观速率常数(kobs)逐渐减小至趋近零,达到反应平衡,kobs逐渐减小除了逆反应影响外,还与产物在矿物表面不断积累,钝化反应位点有关.初始反应阶段kobs随氧化度增加而增大,氧化As(Ⅲ)的kobs分别为:0.095 1、0.039 6和0.007 1 min 1;氧化Cr(Ⅲ)的kobs分别为0.034 2、0.0178和0.014 8 min-1.氧化As(Ⅲ)的初始反应阶段生成的Mn(Ⅱ)基本保留在矿物表面,对反应位点钝化大,使kobs减小速度快.而Cr(Ⅲ)氧化初始阶段,Mn(Ⅱ)释放明显滞后于Cr(Ⅵ)释放,但随反应进行逐渐增加,与Cr(Ⅵ)释放量比值接近于反应计量比.故Cr(Ⅲ)氧化生成Mn(Ⅱ)对位点的钝化远小于As(Ⅲ)氧化,其初始反应阶段后kobs减小速度较慢,且氧化度越高,保持一级动力学的初始反应阶段越长,kobs减小越慢.因此,水钠锰矿的Mn氧化度越高,氧化As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)的反应速率越快,As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)在碱性水钠锰矿表面氧化产物的释放行为是影响其反应动力学特性的重要因素.