锰钾矿氧化硫化物特性与动力学研究

摘要

锰钾矿是表生环境中常见的氧化锰矿物,影响土壤溶液中硫化物的迁移、转化和归趋.考察了无氧条件下锰钾矿氧化硫化钠溶液的反应过程,采用分光光度法、离子色谱法分析S2-及其氧化产物的浓度和变化趋势,用XRD、SEM表征锰钾矿粉末反应前后的晶体结构和微观形貌,探讨了溶液温度、pH值、矿物用量以及锰钾矿锰氧化度(AOS)对S2-初始氧化速率的影响.结果表明,pH为8.0～12.0、温度为20～40℃的Na2S溶液(含S2-为200 mg/L)被锰钾矿氧化成S2O23-、SO32-、SO42-和S,转化生成前三者的S2-所占质量分数不足13.4%,可见,单质S为主要产物,S2-初始氧化速率符合准一级动力学规律,且氧化速率随着温度升高、pH降低和矿物用量增加而增大;Mn(Ⅲ)含量高,有利于提高锰钾矿氧化能力,如AOS为3.81和3.98的锰钾矿氧化S2-的初始表观速率常数分别为0.220 3 min-1和0.172 9 min-1;锰钾矿首先被还原生成Mn(OH)2,其在空气中与O2作用转化成Mn3O4和H2O,Mn3O4可进一步转化生成MnOOH,可能为锰氧化物表面吸附水和O2共同与Mn3O4作用的结果.