3
SPIS TREŚCI
1. WSTĘP ... 5
2. AKTUALNY STAN WIEDZY ... 7
2.1. Charakterystyka ołowiu, fosforu, wanadu i arsenu oraz ich wpływ na środowisko naturalne oraz organizmy żywe ... 7
2.2. Charakterystyka minerałów z supergrupy apatytów, w tym piromorfitu, mimetytu i wanadynitu ... 9
2.3. Wykorzystanie minerałów z supergrupy apatytów w ochronie środowiska ... 13
3. CEL PRACY ... 15
4. METODYKA ... 17
4.1. Synteza ... 17
4.1.1. Dobranie warunków syntez ... 17
4.1.2. Synteza piromorfitu, mimetytu, wanadynitu oraz roztworów stałych szeregów piromorfit-wanadynit oraz mimetyt-wanadynit ... 17
4.1.3. Analiza składu chemicznego faz syntetycznych ... 22
4.2. Metody analityczne wykorzystane do charakterystyki mineralogiczno-chemicznej faz syntetycznych oraz roztworów po eksperymentach rozpuszczania .. 23
4.2.1. Dyfraktometria rentgenowska (XRD) ... 23
4.2.2. Skaningowa mikroskopia elektronowa z analizą dyspersji energii (SEM/EDS) ... 24
4.2.3. Spektroskopia ramanowska ... 24
4.2.4. Spektroskopia absorpcyjna w podczerwieni (FTIR) ... 25
4.2.5. Atomowa spektroskopia absorpcyjna (ASA) ... 25
4.2.6. Spektrofotometria UV-Vis ... 25
4.3. Określenie stałych termodynamicznych piromorfitu, mimetytu, wanadynitu oraz otrzymanych roztworów stałych ... 27
4.3.1. Eksperymenty rozpuszczania ... 27
4.3.2. Modelowania ... 29
5. WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA ... 30
5.1. Dobór warunków syntez ... 30
5.2. Szereg piromorfit-wanadynit ... 30
5.2.1. Charakterystyka ciała stałego ... 30
5.2.1.1. Barwa ... 30
5.2.1.2. Skład chemiczny ... 31
5.2.1.3. Dyfraktometria rentgenowska (XRD) ... 32
5.2.1.4. Skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM) ... 36
5.2.1.5. Spektroskopia ramanowska ... 38
5.2.1.6. Spektroskopia absorpcyjna w podczerwieni (FTIR) ... 42
4 5.2.2.1. Zmienność stężenia Pb(II), P(V), V(V), Cl oraz pH w trakcie
rozpuszczania w temperaturach 5, 25, 45, 65°C ... 48
5.2.2.2. Kryterium stanu równowagi ... 65
5.2.2.3. Charakterystyka ciała stałego po rozpuszczaniu – XRD, SEM ... 69
5.2.2.4. Modelowanie stałej rozpuszczalności Ksp ... 72
5.2.3 Określenie stałych termodynamicznych ΔHf°, ΔGf°, ΔSf°, ΔCp,f° roztworów stałych ... 83
5.3. Szereg mimetyt-wanadynit ... 88
5.3.1. Charakterystyka ciała stałego ... 88
5.3.1.1. Barwa ... 88
5.3.1.2. Skład chemiczny ... 89
5.3.1.3. Dyfraktometria rentgenowska (XRD) ... 90
5.3.1.4. Skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM) ... 94
5.3.1.5. Spektroskopia ramanowska ... 96
5.3.1.6. Spektroskopia absorpcyjna w podczerwieni (FTIR) ... 100
5.3.2. Eksperymenty rozpuszczania ... 104
5.3.2.1. Zmienność stężenia Pb(II), As(V), V(V) oraz Cl w trakcie rozpuszczania w temperaturach 5, 25, 45, 65°C ... 104
5.3.2.2. Kryterium stanu równowagi ... 120
5.3.2.3. Charakterystyka ciała stałego po rozpuszczaniu – XRD, SEM ... 124
5.3.2.4. Modelowanie stałej rozpuszczalności Ksp ... 127
5.3.3 Określenie stałych termodynamicznych ΔHf°, ΔGf°, Sf°, ΔCp,f° roztworów stałych ... 138 6. PODSUMOWANIE I WNIOSKI ... 143 BIBLIOGRAFIA ... 147 SPIS FIGUR ... 157 SPIS TABEL ... 164 SPIS ZAŁĄCZNIKÓW ... 167
