本文用密度泛函( DFT)方法研究了重金屬鎘離子(II)水合、水解物種的幾何結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)及水合、水解反應(yīng)對(duì)鎘離子活性的影響。用半經(jīng)驗(yàn)MOPAC方法研究了水分子在針鐵礦(010)面上的化學(xué)吸附,進(jìn)而研究了Cd(II)在針鐵礦(010)面上的不同化學(xué)吸附構(gòu)型及穩(wěn)定性。研究結(jié)果如下: 1.重金屬鎘離子水合、水解構(gòu)型的穩(wěn)定性順序,即Cd(II)水合物種的穩(wěn)定性優(yōu)于水解物種,其中2+Cd(OH 2 ) 6為優(yōu)勢(shì)構(gòu)型。隨著水解程度的加深,內(nèi)層逐漸失去水分子,同時(shí)Cd所帶電荷逐漸降低。由Cd(II)水合、水解反應(yīng)的△G298可知,水合反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行,且Cd(II)水合生成Cd(OH 2 ) 62+的反應(yīng)最易進(jìn)行,而Cd(II)水解反應(yīng)基本不能自發(fā)進(jìn)行。NBO分析表明水合反應(yīng)能使Cd鈍化,而水解反應(yīng)則可以活化Cd。 2.水分子與針鐵礦表面發(fā)生相互作用時(shí),解離式化學(xué)吸附優(yōu)于結(jié)合式化學(xué)吸附。水分子在針鐵礦(010)面上發(fā)生解離式化學(xué)吸附時(shí),水分子首先解離為OH-和H+,OH-與表面Fe原子結(jié)合,H+與表面O原子結(jié)合。分子動(dòng)力學(xué)研究表明,水分子在針鐵礦表面進(jìn)行化學(xué)吸附后,液態(tài)水與針鐵礦表面只發(fā)生弱作用,對(duì)表面影響較小。 3. Cd以單角、雙角和三角吸附方式在針鐵礦表面發(fā)生水解吸附,各吸附構(gòu)型穩(wěn)定性順序?yàn)镈C(b)SCTCDC(a)。Cd(OH) 24-在針鐵礦表面進(jìn)行化學(xué)吸附后,Cd(II)離子活性降低,穩(wěn)定性加強(qiáng)。
【學(xué)位單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2008
【中圖分類】：P734
【部分圖文】：

[3]。針鐵礦的吸附能力與它的表面結(jié)構(gòu)和礦物顆粒組成直接相關(guān)。圖1.1為各種天然及合成的針鐵礦形貌。圖1.2為針鐵礦結(jié)構(gòu)在(010)表面的投影。針鐵礦是一種斜方晶體結(jié)構(gòu)，具有棱鏡狀或針狀結(jié)構(gòu)。針鐵礦晶體大小范圍在10-1000納米之間，具有較大的表面積(50-200 m2/g)[36]，而且一般會(huì)包覆在較大的土壤顆粒表面[3]。圖 1.1 各種天然及合成的針鐵礦形貌 1為天然和合成的鉆石狀針鐵礦，2為由Weidler等合成的針鐵礦形貌，3為來自安大略湖的天然針鐵礦形貌，4為來自康沃爾市的自然針鐵礦形貌。FIG. 1.1 Various morphologies of goethite crystals. 1. Diamond-shaped morphology of naturaland synthetic goethite crystals. 2. Synthetic form obtained by Weidler et al. 3. Natural goethitespecimen from Steep Lake, Ontario. 4. Natural goethite specimen from Cornwall

8圖1.2 針鐵礦結(jié)構(gòu)在(010)表面的投影FIG. 1.2 Structure of goethite projected on (010) from Diamond software在 20 世紀(jì)初 X 光技術(shù)發(fā)明不久，人們就對(duì)針鐵礦晶體各晶面進(jìn)行了指數(shù)化，并且結(jié)晶軸的初始選擇被保留了下來。為了保存結(jié)晶軸的原始分配和天然針鐵礦樣本中的晶面，在多年來對(duì)針鐵礦結(jié)晶結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)完善研究中，除了 Szytula 的研究之外，均采用了 Pbnm 空間群�？臻g群是點(diǎn)對(duì)稱操作和平移對(duì)稱操作的對(duì)稱要素全部可能的組合[37]。點(diǎn)群表示晶體外形上的對(duì)稱關(guān)系，空間群表示晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的原子及離子間的對(duì)稱關(guān)系�？臻g群一共 230 個(gè)，它們分別屬于 32 個(gè)點(diǎn)群。晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性不能超出 230 個(gè)空間群的范圍

3+占據(jù)了六方最密堆積結(jié)構(gòu)中一半的位置，見圖1.3。這種連續(xù)的層狀排列可以用字母…AcBcAcBc…來表示，其中大寫字母代表了由O, OH占據(jù)的不對(duì)等晶體位置，小寫字母代表了由Fe占據(jù)的位置[38]。圖1.3 以聚多面體和緊密堆體陰離子方式表示的針鐵礦結(jié)構(gòu)FIG.. 1.3 Structure of goethite described in polyhedral and close-packed anionic terms
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 閻華;黃升謀;;硼吸附對(duì)針鐵礦表面性質(zhì)的影響[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2007年05期

2 張桂銀,畢淑琴,董元彥,李麗仙,李學(xué)垣;有機(jī)酸對(duì)針鐵礦和三羥鋁石吸附鎘離子的影響[J];河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2002年04期

3 魏俊峰,吳大清;礦物—水界面的表面離子化和絡(luò)合反應(yīng)模式[J];地球科學(xué)進(jìn)展;2000年01期

4 王志華,王書俊,黃毓禮;X射線光電子光譜法研究殼聚糖吸附鎘(Ⅱ)的機(jī)理[J];分析試驗(yàn)室;2001年06期

5 唐文清;曾光明;藍(lán)俊康;李小明;陳朝猛;高帥;;碳羥基磷灰石對(duì)廢水中Cd~(2+)的吸附[J];桂林工學(xué)院學(xué)報(bào);2006年03期

6 張彩云;膨潤(rùn)土對(duì)廢水溶液中鎘(Ⅱ)離子吸附的研究[J];廣西化工;2002年02期

7 楊勝科,費(fèi)曉華;海泡石處理含鎘廢水技術(shù)研究[J];化工礦物與加工;2004年09期

8 胥煥巖,彭明生,劉羽,石和彬;一種新型環(huán)境礦物材料在廢水治理中的應(yīng)用研究——硅質(zhì)磷塊巖吸附水溶液中鎘離子的研究[J];環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備;2003年05期

9 李暉,譚光群,彭同江;蛭石對(duì)Cd(Ⅱ)的動(dòng)態(tài)吸附研究[J];化學(xué)研究與應(yīng)用;2000年06期

10 段寧,喻克雄,李德江,胥煥巖,安勇;鈣質(zhì)磷礦石吸附Cd~(2+)離子性能的研究[J];礦產(chǎn)保護(hù)與利用;2001年02期

本文編號(hào)：2853639