Взаимодействие ионов металлов и биополимеров с поверхностью минералов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.09, кандидат наук Карасева Ольга Николаевна

• Карасева Ольга Николаевна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Карасева Ольга Николаевна

Введение

Список условных обозначений и сокращений

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Общие представления о сорбционных процессах на поверхности твердых тел

1.2. Адсорбционные равновесия на (гидр)оксидах в свете современной теории поверхностного комплексообразования

1.3. Общая характеристика оксидов железа и марганца

1.4. Исследования поведения золота в зоне гипергенеза

1.5. Исследования адсорбционного взаимодействия ионов стронция с (гидр)оксидами металлов

1.6. Взаимодействие ферригидрита с веществами-загрязнителями окружающей среды

1.7. Механизмы процессов нуклеации, кристаллизации и ингибирования роста кристаллов кальцита

1.7.1. Состав, кристаллическая структура и морфология кальцита

1.7.2. Нуклеация и кристаллизация кальцита из гомогенных и гетерогенных растворов

1.7.3. Методы изучения кинетики осаждения и роста кристаллов кальцита

1.7.4. Влияние ингибиторов на осаждение и перекристаллизацию кальцита

Глава 2. Комплексообразование ионов металлов на поверхности минералов

2.1. Объекты исследований

2.2. Метод потенциометрического титрования

2.3. Методика экспериментов и обработка экспериментальных данных

2.3.1. Методика экспериментов по адсорбции АиС1^ на поверхности гематита

2.3.2. Методика экспериментов по адсорбции $г2+ на поверхности гематита

2.3.3. Методика экспериментов по адсорбции $г2+ на поверхности бернессита

2.4. Результаты экспериментов и моделирование адсорбции АиСЦ на гематите

2.4.1. Система гематит (^еОН) - Н+

2.4.2. Система гематит (^еОН) - Н+- АиС1^- С1-

2.5. Результаты экспериментов и моделирование адсорбции Бг на гематите при 25 -750С

2.5.1. Система гематит (^еОН) - Н+

2.5.2. Система гематит (^еОН) - Н+^г2+

2.5.3. Система гематит (^еОН) - Н+- СО2

2.5.4. Система гематит (^еОН) - Н+- Sr2+ - СО2

2.6. Результаты экспериментов и моделирование адсорбции Бг2+ на бернессите при 25 - 75 0С

2.6.1. Система бернессит (=МпОН) - Н+

2.6.2. Система бернессит (=МпОН) - Н+- Sr2+

2.7. Обсуждение результатов главы

Глава 3. Соосаждение ионов металлов ^п, Sr) при перекристаллизации

гидроксида железа (III)

3.1. Объекты исследования

3.2. Методика эксперимента

3.3. Результаты экспериментов по исследованию сорбции Sr2+ и Zn2+ при перекристаллизации гидроксида железа (III); их обсуждение

Глава 4. Осаждение и рост кальцита в присутствии биополимеров

4.1. Объекты исследований

4.2. Метод «постоянного состава» для изучения скорости осаждения кальцита

4.3. Метод измерения потенциала течения

4.4. Результаты экспериментов по изучению осаждения и перекристаллизации кальцита

4.4.1. Скорость осаждения кальцита в «чистой» системе

4.4.2. Влияние биополимеров на скорость осаждения кальцита

4.4.4. Скорость осаждения кальцита на поверхности природного мела

4.4.4. Электрокинетический потенциал на поверхности кальцита и природного мела

4.5. Основные выводы по главе

Геохимическое приложение

Заключение

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Взаимодействие ионов металлов и биополимеров с поверхностью минералов»

ВВЕДЕНИЕ Актуальность работы

Адсорбция, то есть накопление вещества на границе раздела минерал - раствор, является основой поверхностно-химических процессов. Знание и учет активных механизмов адсорбции позволяют создавать термодинамические модели гетерофазных систем, пригодных для экстраполяции в широком интервале концентраций, ионной силы и температуры.

В настоящей работе исследованы практически все аспекты проявления адсорбции на конкретных примерах, важных для понимания поведения природных систем.

1) Адсорбция оказывает существенное влияние на распределение компонентов между раствором и твердой фазой, тем самым в значительной степени определяя состав растворов. В настоящей работе этот аспект рассмотрен на примере взаимодействия тетрахлороауриата (III) с поверхностью гематита. Поведение золота в зоне гипергенеза представляет значительный интерес для геохимиков, и в последнее время накоплен огромный фактический материал об экзогенных золоторудных отложениях, закономерностях их размещения, составе и т.д. Однако и на сегодняшний день вопросы, касающиеся химизма процессов растворения, переноса и дальности миграции золота, влияния различных физико-химических факторов, в частности, адсорбции, на его отложение и накопление, остаются дискуссионными. Минералы с развитой поверхностью, такие как глинистые минералы, окислы железа и др. способны адсорбировать растворенное золото [1, 2]. Свободное видимое золото на этих минералах часто присутствует в виде покрытий и включений, следовательно, существует некий механизм, способствующий образованию элементарного золота в отсутствие восстановителя. По данным некоторых исследователей [3] тонкодисперсное золото встречается в ассоциациях с оксидами и гидроксидами железа (III) в корах выветривания, поэтому изучение механизма, способствующего образованию элементарного золота в отсутствие восстановителя, является достаточно актуальным.

В зависимости от степени окисления, золото в хлоридсодержащих растворах, которые являются преобладающими в большинстве гидротермальных природных

водах, образует комплексы [Аи(Ш)Ск]- и [Аи(1)СЬ]". При наличии развитой минеральной поверхности эффективная адсорбция хлоридных комплексов Аи(Ш) может способствовать смещению реакция диспропорционирования вправо, что приводит к образованию элементарного золота [4]:

3[Аи(1)СЬ]- = [Аи(Ш)С14]- + 2Аи(0) + 2С1-.

2) Адсорбция существенно уменьшает миграцию токсичных веществ в природных водах. Способность различных минералов поглощать токсичные и радиоактивные элементы из раствора является основой многих технологий защиты окружающей среды, в частности в обезвреживании промышленных стоков и захоронении радиоактивных отходов. Одним из наиболее опасных радиоактивных продуктов ядерного деления является 9С^г, имеющий длительный период полураспада (28,4 года) и являющийся более подвижным, чем другие радионуклиды, например, 137Cs [5]. Адсорбционное поведение Sr изучено явно недостаточно: до сих пор нет единого мнения по поводу механизма адсорбции Sr, практически нет данных по зависимости адсорбции от температуры, остается также открытым важнейший вопрос о влиянии на адсорбцию Sr растворенной углекислоты.

3) Адсорбция, как процесс, приводящий к концентрированию растворенного вещества на поверхности, является механизмом, предшествующим инкорпорированию компонентов раствора в структуру минерала-хозяина при перекристаллизации или соосаждении. Это важнейший «послеадсорбционный» механизм поглощения, эффективность которого возрастает с увеличением времени реакции, что крайне важно, например, для прогноза безопасности захоронения радиоактивных отходов. Инкорпорирование часто является гораздо более эффективным механизмом уменьшения подвижности токсикантов, так как, в отличие от адсорбции, поглощенный компонент может быть высвобожден обратно в раствор только при растворении твердой фазы. В настоящей работе приведены результаты исследований взаимодействия ионов металлов-токсикантов Zn и Sr с широко распространенным в зоне гипергенеза гидроксидами трехвалентного железа, величина удельной поверхности которых существенно изменяется при перекристаллизации. Как изменяется содержание металла в растворе при перекристаллизации гидроокиси? Как влияет скорость перекристаллизации на эффективность поглощения ионов металла из

раствора? Как будет различаться поведение 2и2+ и 8г2+ при перекристаллизации гидроксида железа(Ш), учитывая контрастные различия размеров ионов и сродства к электрону? Ответы на все эти важные вопросы получены в результате настоящего исследования.

4) Адсорбция определяет реакционную способность поверхности минералов. Скорость таких процессов, как гетерогенная нуклеация и поверхностное осаждение, непосредственно зависит от свойств поверхности: от вида поверхностных комплексов и их структурной однородности. Адсорбция компонентов из раствора может привести к "отравлению" активных поверхностных центров и, как следствие, к ингибированию осаждения и растворения. Изучение ингибирования важно, например, для объяснения крайне медленной скорости перекристаллизация известняков морского происхождения (мелов), состоящих в основном из кальцита. Одним из наиболее вероятных ингибиторов перекристаллизации мела является органический материал (полисахариды и полиаминокислоты), сохранившийся от образовавших мел водорослей и моллюсков. Имеющиеся литературные данные по влиянию биополимеров на процессы растворения-осаждения кальцита достаточно противоречивы, поэтому решение этой проблемы требовало проведения всестороннего экспериментального исследования взаимодействия природных полимеров с кальцитом. В данной работе приводятся результаты исследований кинетики осаждения и роста кальцита в присутствии биополимеров альгина А^ и полиаспартата pAsp.

Основные цели работы:

- получение информации о механизмах сорбционного взаимодействия ионов металлов с поверхностью минералов и создание термодинамических моделей соответствующих гетерофазных систем, необходимых для оценки подвижности токсичных и радиоактивных элементов в природных условиях для широкого интервала рН, температуры и концентрации металлов в растворе;

- определение роли биополимеров при осаждении и перекристаллизации кальцита на синтетических и природных карбонатах.

Для достижения поставленных целей в работе решались следующие задачи:

1. Экспериментальное исследование адсорбции тетрахлороауриата(Ш) на поверхности гематита (а^е20э) в зависимости от рН раствора, концентраций С!_ и

АиС14. Расчет модели комплексообразования золота на поверхности гематита в широком интервале рН раствора.

2. Экспериментальное исследование адсорбции Sr2+ на поверхности гематита в зависимости от рН раствора, температуры, концентрации Sr2+ и присутствия СО2. Расчет термодинамических моделей систем гематит(^еОН) - Н+ - Sr2+ и гематит(^еОН) - Н+ - Sr2+ - СО2.

3. Экспериментальное исследование адсорбции Sr2+ на поверхности бернессита (8-МПО2) в зависимости от рН раствора, температуры, концентрации Sr, ионной силы раствора. Моделирование поверхностного комплексообразования стронция с применением двух различных электростатических моделей поверхности раздела (модель постоянной емкости (ССМ) и трехслойная модель (ТЬМ).

4. Экспериментальное изучение соосаждения Zn2+ и Sr2+ при перекристаллизации ферригидрита ^е(ОН)э) при различных контролируемых условиях (рН, концентрация металла, температура).

5. Экспериментальное изучение влияния биополимерных молекул (альгина А^ и полиаспартата pAsp) на скорость осаждения кальцита в широком диапазоне концентраций полимеров и пересыщений. Выяснение механизма осаждения кальцита 1) в чистой системе (без биополимеров), 2) в присутствии биополимеров, введенных в систему разными способами, 3) на поверхности природного мела. Определение потенциала на образцах кальцита с адсорбированными биополимерами и природного мела.

Фактический материал исследований

Изучение адсорбции ионов металлов (АиС14 и Sr2+) проводилось на модельных сорбентах: синтетическом гематите (а^е20э) и синтезированном в лабораторных условиях бернессите (8-МПО2); в экспериментах по соосаждению ионов металлов ^г2+ и Zn2+) использовался синтезированный ферригидрит; влияние биополимеров (альгина и полиаспартата) на скорость осаждения и перекристаллизации кальцита было изучено на образцах синтетического кальцита и природного мела.

Методы исследования

Для решения поставленных задач в работе применялся комплекс физико-химических методов исследования: потенциометрия, метод «постоянного состава» для осаждения кальцита, атомно-абсорбционная спектрометрия, рентгенофазовый анализ. Расчеты адсорбционных равновесий проведены с помощью методов математического моделирования с использованием компьютерной программы FITEQL [6]. Изображение поверхности кальцита получено с помощью атомно-силовой микроскопии (AFM). Научная новизна

На основе теории поверхностного комплексообразования [7] создана модель взаимодействия золота (III) с поверхностью гематита, адекватно описывающая поведение золота в широком интервале концентраций и рН.

Впервые исследовано влияние температуры на адсорбцию 8г2+ на оксидах железа и марганца как в инертной атмосфере, так и в присутствии углекислого газа. Определены стехиометрия и константа устойчивости поверхностного 8г-карбонатного комплекса. Получены значения ДН и Д8 реакций поверхностного комплексообразования 8г.

Разработан оригинальный метод для определения удельной поверхности при перекристаллизации ферригидрита: изменение удельной поверхности в зависимости от времени перекристаллизации рассчитывалось по адсорбции протона при проведении потенциометрических титрований.

Установлено изменение механизма осаждения и роста кристаллов кальцита: спиральный рост кальцита в чистой системе сменяется поверхностной нуклеацией в присутствии биополимеров.

Теоретическая и практическая значимость

Разработанная модель комплексообразования растворенного золота (III) на поверхности гематита может быть использована для прогноза условий накопления Аи в железосодержащих системах зоны гипергенеза.

Результаты исследований комплексообразования 8г на поверхности гематита и бернессита могут быть использованы для количественной оценки сорбции стронция в местах захоронения радиоактивных отходов, а также для осуществления долгосрочных прогнозов миграции стронция в природных системах.

Результаты исследований ингибирования роста кальцита в присутствии биополимеров важны не только для понимания процессов биоминерализации в природе, но и для выполнения практических задач, например, при создании новых композитных и биомиметических материалов.

Защищаемые положения:

1. Адсорбция золота на (гидр)оксидах железа (III) может быть одной из причин вторичного обогащения золотом гипергенных образований. Взаимодействие АиС14 с поверхностью гематита (а^е20э) происходит в широком интервале рН с образованием относительно прочных ковалентных связей по типу хемосорбции. Стехиометрия поверхностных комплексов Аи(Ш) связана с изменением состава комплексов золота в растворе: при увеличении рН раствора состав поверхностных комплексов Аи(Ш) меняется от чисто хлоридных ^еОНАиСЪ (рН<4) до гидроксокомплексов ^еОНАи(ОН> (рН> 8).

2. Бернессит и гематит могут быть эффективными адсорбентами Sr в природе. Повышение температуры (от 25 до 75 0С) и присутствие растворенной углекислоты приводят к увеличению поглощения стронция. Стронций образует на поверхности гематита прочные внутрисферные комплексы =FeOSrOH, ^сОШгСОэ, что позволяет сделать вывод о полной дегидратации Sr2+ при адсорбции. Адсорбция Sr2+ на бернессите в условиях низкой ионной силы раствора обусловлена образованием как внутрисферных =МпОШг, =MnOSr+, =MnOSrOH, так и внешнесферных поверхностных комплексов [=МпО-- Sr2+]+.

3. Основной причиной уменьшения концентрации Sr в растворе в процессе перекристаллизации ферригидрита является адсорбция. В случае с цинком инкорпорирование существенно доминирует над адсорбцией.

4. Биополимеры, содержащиеся в природном меле, могут быть причиной ингибирования осаждения и перекристаллизации кальцита. Скорость осаждения кальцита на природном меле на три порядка ниже, чем на поверхности синтетического кальцита, и контролируется поверхностной нуклеацией, в то время как рост кальцита без полимеров происходит по механизму поверхностной реакции второго порядка (спиральный рост).

Апробация работы

Основные результаты проведенных исследований были доложены на научных конференциях, семинарах и симпозиумах:

- Goldschmidt Conference, 2004 (Copenhagen), 2007 (Köln), 2015 (Prague).

- VI International Symposium "Biogenic-abiogenic interaction in natural and anthropogenic systems", Санкт-Петербург, 2018, Россия.

- XVI Российское совещание по экспериментальной минералогии, 2010, Черноголовка, Россия.

- Ежегодные семинары по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии (ЕСЭМПГ), 2008, 2009, 2013, 2015, 2016, 2018-2020, Москва, Россия.

Публикации

Материалы диссертационной работы изложены в 35 публикациях, в том числе в 17 статьях, из которых 7 опубликованы в журналах, входящих в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных АК МГУ, и тезисов18 докладов на российских и международных научных конференциях.

Личный вклад автора

Автором проведен обзор и анализ литературных данных по теме исследования; с помощью потенциометрического титрования и метода «постоянного состава» получены экспериментальные данные, проведена их математическая обработка и интерпретация; сформулированы основные выводы.

Достоверность полученных результатов

Исследования проводили с использованием стандартных, апробированных в лабораторных условиях методик исследования, современных методов исследования и современных компьютерных программ для обработки экспериментальных данных.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав, геохимического приложения, заключения и списка литературы. Работа изложена на 151 странице и включает 23 таблицы и 56 графиков. Список цитируемой литературы включает 157 наименований.

В основу работы положены результаты исследований, выполненных автором в лаборатории гидротермальных процессов ИЭМ РАН в период с 1994 по 2018 г.г.

Благодарности

Автор выражает огромную благодарность научным руководителям, Л.З. Лакштанову и Ю.В. Алехину, за всестороннюю помощь и поддержку на всех этапах

работы. Автор искренне признателен Л.И. Ивановой, А.К. Широкову, Г.М.

Ахмеджановой за помощь в подготовке экспериментов и проведении аналитических исследований, А.Р. Котельникову и Д.А. Ханину за консультации и полезные советы, S. Sjöberg за организацию проведения экспериментальных работ на кафедре неорганической химии университета Умеа (Швеция), S.L.S. Stipp за предоставленную возможность обучения и работы на атомно-силовом микроскопе. Также автор искренне благодарен всему коллективу лаборатории гидротермальных процессов ИЭМ РАН за создание дружеской и творческой атмосферы.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ: №16-05-00234

Список условных сокращений и обозначений

=SOH - условное обозначение поверхности (гидр)оксида

ДЭС - двойной электрический слой

у - потенциал двойного электрического слоя

б - заряд двойного электрического слоя на поверхности

С - удельная электрическая емкость двойного электрического слоя

ССМ - модель постоянной емкость двойного электрического слоя

DLM - диффузная модель двойного электрического слоя

BSM - основная модель Штерна

TLM - тройная модель двойного электрического слоя

I - ионная сила

рНтнз - pH, соответствующий точке нулевого заряда на поверхности ^ - константа кислотности

es - константа поверхностного комплексообразования

esp,q,r,s(int) - истинная константа устойчивости поверхностного комплекса

ДН - энтальпия реакции поверхностного образования

AS - энтропия реакции поверхностного образования

Alg - альгиновая кислота

Asp - аспарагиновая кислота

S - пересыщение

Т - температура

R - скорость осаждения кальцита Kd - коэффициент распределения

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Общие представления о сорбционных процессах на

поверхности твердых тел

Сорбция, как комплекс физико-химических и «микробиологических процессов, влияет на распределение вещества между раствором и твердой фазой, на электростатические свойства взвешенных частиц и коллоидов, что, в свою очередь, обусловливает их склонность к агрегированию, влияет на реакционную способность поверхностей. Скорость таких процессов, как осаждение (гетерогенное зародышеобразование и поверхностное осаждение) и растворение минералов (имеет важное значение в выветривании горных пород, в формирование почв и осадков), критически зависят от свойств поверхности» [8]. Наибольшее значение сорбция имеет при наличии высокоэффективных адсорбентов, обладающих большой удельной поверхностью, таких как активированный уголь, цеолиты, силикагели, некоторые классы природных минералов (гидр(оксиды) железа, алюминия, марганца), полимерные сорбенты.

«Сорбция, то есть, поглощение компонентов раствора твердой фазой, на молекулярном уровне обычно контролируется четырьмя механизмами: (1) внешнесферным поверхностным комплексообразованием (или физической адсорбцией), (2) внутрисферным поверхностным комплексообразованием (или хемосорбцией), (3) ионным обменом и (4) структурным инкорпорированием с последующим образованием твердого раствора.

Адсорбция, накопление вещества на границе раздела минерал - раствор, является основой поверхностно-химических процессов» [8].

Условно можно выделить два вида адсорбции - физическую и химическую. Физическая адсорбция вызвана Ван - дер - ваальсовыми силами взаимодействия между молекулами адсорбата и адсорбента [9]. Из-за очень малой величины потенциального барьера физическую адсорбцию называют неактивированной адсорбцией. Процесс физической адсорбции обратим, протекает очень быстро, как

только молекулы адсорбата оказываются вблизи поверхности границы раздела двух фаз.

В отличие от физической адсорбции химическая адсорбция осуществляется при помощи химических сил. Химическая адсорбция (хемосорбция) - это реакция взаимодействия молекул адсорбирующегося вещества с активными центрами адсорбента с образованием устойчивых химических соединений [9]. Хемосорбция является локализованной из-за прочной связи, образующейся между молекулами или атомами адсорбата и адсорбента.

В таблице 1 показано упрощенное сравнение характеристик физической и химической адсорбции.

Таблица 1. Сравнение характеристик физической и химической адсорбции.

Физическая адсорбция Химическая адсорбция

Обусловлена силами Ван-дер-Ваальса Обратима Силы межмолекулярного/межатомного взаимодействия с энергией 10—20 кДж/моль Уменьшается при повышении Т Не специфична Нелокализованный характер адсорбции Обусловлена химическими силами Необратима Силы межмолекулярного/межатомного взаимодействия с энергией 40—400 кДж/моль Возрастает при повышении Т Специфична (образуется поверхностное химическое соединение) Локализованный характер адсорбции

Ионный обмен имеет некоторое сходство с адсорбцией, так как в обоих случаях твердое тело поглощает растворенное вещество. Принципиальное различие между этими явлениями состоит в том, что ионит (адсорбент, способный к обмену ионами) взамен поглощенных ионов отдает в раствор эквивалентное количество противоионов с таким же знаком заряда. «Способностью к ионному обмену обладают многие природные вещества: глины, апатиты, угли, а также синтетические вещества — плавленые цеолиты, молекулярные сита, гидроксиды железа и алюминия, смолы» [10].

Послеадсорбционные стадии обычно объединяются понятием соосаждение, которое включает в себя структурное инкорпорирование адсорбента в решетку

минерала с последующим образованием твердого раствора. Процессы соосаждения часто являются гораздо более эффективными механизмами поглощения металлов уже хотя бы потому, что в отличие от адсорбции, поглощенный компонент может быть высвобожден обратно в раствор только при растворении твердой фазы. Хорошо известно, что существенная и часто основная часть рассеянных элементов присутствует в природных осадках, в частности, на гидроокислах трехвалентного железа, в виде изоморфных примесей.

Обычно для коротких временных интервалов, характерных для лабораторных экспериментов, накопление компонентов раствора контролируется адсорбцией на поверхности минералов. Видимо по этой причине большинство работ по исследованию сорбции посвящены именно изучению адсорбционных равновесий на поверхности твердых тел.

Единой теории, которая достаточно корректно описывала бы все виды адсорбции на разных поверхностях раздела фаз, на данный момент не существует.

Для описания адсорбционных процессов широко применяют расчет отношения количества поглощенного вещества q (моль/кг) к равновесной концентрации Сед вещества в растворе (моль/л); это отношение называют коэффициентом распределения Кс1 [л/кг]. «Коэффициент распределения получают по результатам измерений в эксперименте с одной исходной и, соответственно, с одной равновесной концентрацией адсорбата [9]:

Ка = Г" (!)

Изотермы адсорбции представляют собой графики зависимости количества адсорбированного вещества от равновесной концентрации вещества, построенные по результатам измерений в экспериментах с серией растворов с различными равновесными концентрациями адсорбата. Изотерму адсорбции получают при фиксированной температуре, давлении и ионной силе раствора.

Экспериментально полученные зависимости количества адсорбата от его равновесной концентрации в растворе аппроксимируют с помощью различных уравнений, среди которых чаще всего используют уравнения Ленгмюра, Фрейндлиха, Фрумкина» [9].

Первоначально уравнение Ленгмюра было выведено для описания адсорбции газов, впоследствии стали широко использовать для описания адсорбции растворенного вещества на поверхности твердых тел. Это уравнение записывается следующим образом [9]:

а = ^Ч (2)

4 1+ кьсеч' у 7

«где д - количества поглощенного вещества, Сед - равновесная концентрация вещества в растворе, параметр Ь соответствует максимальной адсорбции, константу К можно определить как меру интенсивности адсорбции.

Уравнение Фрейндлиха является степенным и выглядит следующим образом:

д = Кгс»ч, (3)

где д - количества адсорбированного вещества, Сед - равновесная концентрация вещества в растворе, Ке и N - константы для данного адсорбата и адсорбента при данной температуре» [9].

Уравнение Фрумкина «отличается от других уравнений тем, что при его использовании принимается во внимание возможное взаимодействие между молекулами адсорбированного вещества» [10]. Уравнение записывается следующим образом:

¿ехр(-2 ав) = В(А) (4)

где В - константа адсорбции, [А] - равновесная концентрация адсорбтива, а -коэффициент взаимодействия между молекулами адсорбата, ® - мольная доля поверхности, занятой адсорбатом от общей поверхности адсорбента.

«Уравнение Фрумкина (4) отличается от уравнения Ленгмюра (2) введением дополнительного множителя а, и при а =0 оба уравнения становятся идентичные друг другу. Если молекулы адсорбата притягиваются друг к другу, то а > 0, если отталкиваются друг от друга, а < 0» [10].

Однако использование уравнений (изотерм) адсорбции и коэффициентов распределения не дает никакой информации о механизме адсорбции. Из экспериментальных данных можно получить только то, что ионы или молекулы переходят из раствора на поверхность и в каком количестве. Однако, как и с какими

группами они взаимодействуют, какие связи образуются, и в каком виде присутствуют на поверхности - об этом можно только догадываться. Поэтому применимость этих подходов ограничена, поскольку невозможна экстраполяция для сколь-нибудь широкого интервала геохимических условий.

В качестве альтернативы эмпирическим методам в 70-е годы XX века была разработана теория комплексообразования на поверхности, которая описывает адсорбционные процессы как химические реакции между функциональными группами поверхности и растворенными химическими веществами [7]. Несомненно, идеи о образовании поверхностных комплексов, подобных комплексам водных растворов, получившие широкое развитие в 90-х годах ХХ века, явились революционным шагом в количественном решении проблем сорбции и соосаждения различных элементов на минеральных поверхностях, переносе вещества взвешенными минеральными частицами.

1.2. Адсорбционные равновесия на (гидр)оксидах в свете современной теории поверхностного комплексообразования

«Современные представления о процессах, происходящих на поверхности раздела твердое вещество-раствор, базируются на совместном использовании двух методологических подходов.

Первый из них основан на теоретических принципах химии координационных соединений, которые вначале были разработаны для реакций, происходящих в растворах, но в настоящее время широко применяются для описания реакций взаимодействия поверхности твердых частиц с компонентами раствора [11-15]. При использовании этого подхода реакции взаимодействия активных поверхностных центров с компонентами раствора рассматриваются как процессы образования поверхностных комплексов. Второй подход использует принципы и концепции коллоидной химии, лежащие в основе теории двойного электрического слоя [16-17].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Карасева Ольга Николаевна, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Mitsyuk B. M., Mironov A. G., Plyusnin A. M., and Belomestnova N. V. Gold uptake by silica from dilute chloride, thiosulfate, and ammoniacal solutions // Geochemistry International, 1991, 28, P. 852-859.

2. Nechayev, Ye. A. The effect of solution composition on the adsorption of gold(III) complexes on hematite // Geochemistry International,1984, 21, P. 87-93.

3. Кулешевич Л.В., Олейник И.Л. Рудная минерализация и генезис золото-лимонитового проявления Южка (Эльмусская площадь, Карелия) // Труды КарНЦ РАН, №11. Сер. Геология Докембрия, 2018, C. 96-110.

4. Gammons C.H., Yu Y., Williams-Jones A. E. The disproportionation of gold(I) chloride complexes at 25 to 200°C // Geochimica et Cosmochimica Acta, V. 61(10), 1997, P. 1971-1983.

5. Ляндзберг Р.А. Какой радиоизотоп опаснее: стронций-90 или цезий-137? // Материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 75-летию рыбохозяйственного образования на Камчатке. В 2-х частях, 2017, C. 105-107.

6. Herbelin A.L., Westall J.C. FITEQL. A computer program for determination of chemical equilibrium constants from experimental data. Version 3.1. // Oregon State University, 1994, Rep. 94-01.

7. Stumm W. Chemistry of the Solid-Water Interface. John Wiley & Sons, Inc. New York /Chichester / Brisbane / Toronto / Singapore 1992, 428 p.

8. Карасева О. Н., Иванова Л. И., Лакштанов Л. З. Адсорбция стронция на оксиде марганца (S-MnO2) при повышенных температурах: эксперимент и моделирование // Геохимия, 2019, Т. 64, № 10, С. 1091-1104.

9. Макаревич Н.А., Богданович Н.И. Теоретические основы адсорбции // Сев. (Арктич.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова. - Архангельск: САФУ, 2015, 362 с.

10. Соколова Т.А., Трофимов С.Я. Сорбционные свойства почв. Адсорбция. Катионный обмен // Тула: Гриф и К, 2009, 172 c.

11. Schindler P.W., Stumm W. The surface chemistry of oxides, hydroxides, and oxide minerals // Aquatic Surface Chemistry / Ed. Stumm W. - New York: John Wiley, 1987, P.83-110.

12. Sposito G. The Surface Chemistry of Solids. -New York: Oxford University Press, 1984, 423 p.

13. Dzombak D.A., Morel F.M.M. Surface Complexation Modeling: Hydrous Ferric Oxide // New York: J.Wiley, 1990, 393 p.

14. Hayes K.F., Redden G. Ela W., Leckie J.O. Surface complexation models: An evaluation of model parameter estimation using FITEQL and oxide mineral titration data // J. Colloid Interface Sci. 1991, Vol. 142, № 2, P. 448 - 469.

15. Davis J.A., James R.O., Leckie J.O. Surface ionization and complexation at the oxide/water interface // J.Colloid Interface Sci. 1978, V. 63, p. 480-499.

16. Parks G.A., de Bruyn P.L. The zero point of charge of oxides // J. Phys. Chem. 1962, V. 66, P. 967-973.

17. Westall J.C., Hohl H. A comparison of electrostatic models for the oxide/solution interface // Adv. Colloid Interface Sci. 1980, V. 12, P. 265 - 294.

18. Davis J.A., Kent D.B. Surface complexation modeling in aqueous geochemistry // Rev. Mineral. 1990, V. 23, P. 177 - 260.

19. Савицкая Т.А. Коллоидная химия: строение двойного электрического слоя, получение и устойчивость дисперсных систем. Пособие для студентов химического факультета / Т.А. Савицкая, Д.А. Котиков, Т.А. Шичкова - Минск: БГУ, 2011, 82 с.

20. Пальтиель Л. Р., Зенин Г. С., Волынец Н. Ф. Коллоидная химия: Учеб. пособие. СПб.: СЗТУ, 2004, 68 с.

21. Schindler P.W., Kamber H.R. Die aciditat von silanolgruppen // Helv. Chim. Acta. 1968, V. 51, P.1781-1786.

22. Hohl H., Stumm W. Interaction of Pb2+ with hydrous a-AbO3 // J. Colloid Interface Sci. 1976, V. 55, P.281-288.

23. Lützenkirchen J. Parameter Estimation for the Constant Capacitance Surface Complexation Model: Analysis of Parameter Interdependencies // J. Colloid. Interface Sci., 1999, V. 210, P. 384-390.

24. Ridley M.K., Hiemstra T., Riemsdjjk W.H., Machesky M.L. Inner-sphere complexation of cations at the rutile-water interface: A concise surface structural

interpretation with the CD and MUSIC model // Geochimica et Cosmochimica Acta, 2009, V. 73, P. 1841-1856.

25. Ridley M.K., Machesky M.L, Wesolowski D.J., Palmer D.A. Surface complexation of neodymium at the rutile-water interface: A potentiometric and modeling study in NaCl media to 250°C // Geochimica et Cosmochimica Acta, 2005, V. 69, P. 63-81.

26. Sherman D.M., Peacock K.L. Surface complexation of Cu on birnessite (S-MnO2): Controls on Cu in the deep ocean // Geochimica et Cosmochimica Acta, 2010, V. 74, P. 67216730.

27. Guerin M. and Seaman J. Accounting for diffuse layer ions in triple-layer models // J. Colloid. Interface Sci., 2002, V. 250, P. 492-495.

28. Righetto L., Azimonti G., Missana T. and Bidoglio G. The Triple Layer Model Revised // Colloids and Surface, 1995, V. 95, P. 141-157.

29. Водяницкий Ю.Н. Соединения железа и их роль в охране почвы // М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии, 2010, 153 c.

30. Cornell R.M, Schwertmann U. The Iron Oxides: Structure, Properties, Reactions, Occurrences and Uses, 2nd, Completely Revised and Extended Edition. 2004, p. 703.

31. Водяницкий Ю.Н. Оксиды марганца в почвах // Издательство: Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 2005, с. 97.

32. Balistrieri L.S. and Murray J.W. The surface chemistry of MnO2 in major ion seawater // Geochim.Cosmochim.Acta, 1982, V.46, P.1041-1052.

33. McKenzie R.M. The Surface Charge on Manganese Dioxides // Aust. J. Soil Res. 1981, V.19, P. 41-50.

34. Stroes-Gascoyne S., Kramer J.R. and Snodrass W.J. Preparation, characterization and aging of S-MnO2, for use in trace metal speciation studies. // Applied Geochemistry, 1987, V.2, P. 217-226.

35. Бойцова О.В., Шекунова Т.О., Баранчиков А.Е. Синтез нанокристаллического диоксида марганца в условиях гидротермально_микроволновой обработки // Журнал неорганической химии, 2015, T. 60, № 5, C. 612-617.

36. Eggleston C. M., Hochella M. F., Stipp S., and Brown G. E. Scanning tunneling microscopy of gold sorbed onto galena // Geol. Soc. Amer. Prog. 1990, 22, A292 (abstr.).

37. Hyland M. M. and Bancroft G. M. An XPS study of gold deposition at low temperatures on sulphide minerals: Reducing agents // Geochim. Cosmochim. Acta, 1989, V.53, P. 367-372.

38. Jean, G. E. and Bancroft, G. M. An XPS and SEM study of gold deposition at low temperatures on sulphide minerals: Concentration by adsorption/reduction // Geochim. Cosmochim. Acta, 1985, V. 49, P. 979-987.

39. Мицюк Б.М., Миронов А.Г., Плюснин А.М., Беломестнова Н.В. Исследования сорбции золота кремнеземами различной природы из разбавленных хлоридных, тиосульфатных и аммиачных растворов // Геохимия, 1990, № 6, C. 860-870.

40. Machesky M. L., Andrade W. O., and Rose A. W. Adsorption of gold (III)-chloride and gold(I)-thiosulfate anions by goethite // Geochim.Cosmochim. Acta, 1991, V. 55, P. 769776.

41. Nechayev Ye. A. and Nikolenko N. V. An adsorption mechanism for supergene gold accumulation // Geochem. Intl., 1986, V. 25, P. 52-56.

42. Nechayev Ye. A. and Zvonareva G. V. Adsorption of gold(III) chloride complexes on hematite. Geokhimiya, 1983, 6, 919-924 (in Russian).

43. Schoonen M. A. A., Fisher N. S., and Wente M. Gold sorption onto pyrite and goethite: A radiotracer study // Geochim. Cosmochim. Acta, 1992, V. 56, P. 1801-1814.

44. Renders P. J. and Seward T. M. The adsorption of thio gold(I) complexes by amorphous As2Ss and Sb2Ss at 25 and 900 C // Geochim. Cosmochim. Acta, 1989, V. 53, P. 255-268.

45. Puddephatt, R. J. The Chemistry of Gold. Elsevier, 1978.

46. Collins C.R., Sherman D.M., and Ragnarsdottir K.V. Adsorption of Hg(II) and Sr(II) to goethite studied by EXAFS spectroscopy // Abstracts of Research Conference on Geochemistry of Crustal Fluids: Water/rock interaction during natural processes, Seefeld. 1996, P. 37.

47. O'Day P.A., Newville M., Neuhoff P.S., Sahai N., Carroll S.A. X-Ray Absorption Spectroscopy of Strontium(II) Coordination. J. Colloid. Interface Sci. 2000, V. 222, P. 184197.

48. Fenter P., Cheng L., Rihs S., Machesky M., Bedzyk M.J., Sturchio N.C. Electrical double-layer structure at the rutile-water interface as observed in situ with small-period X-ray standing waves // J. Colloid. Interface Sci., 2000, V. 225, P. 154-165.

49. Дрожко Е.Г., Иванов И.А., Алексахин А.И. и др. Современное состояние подземной гидросферы в районе ПО» Маяк» // Вопросы радиационной безопасности. 1996, № 1, С. 11-19.

50. Fu G., Allen H.E. and Cowan C.E. Adsorption of Cadmium and Copper by Manganese Oxide // Soil Scince. 1991, V.152, P. 72-81.

51. Zasoski R.J., and Burau R.G. Sorption and sorptive interaction of cadmium and zinc on hydrous manganese oxide // Soil Sci. Soc. Am. J. 1988, V. 52, P. 81-87.

52. Loganathan P., Burau R.G. and Fuerstenau D.W. Influence of pH on the sorption of Co2+, Zn2+ and Ca2+ by a hydrous manganese oxide // Soil Sci. Soc. Am. J. 1977, V. 41, P. 57-62.

53. Catts J.G. and Langmuir D. Adsorption of Cu, Pb and Zn by MnO2: Applicability of the site binding surface complexation model // Applied Geochemistry 1, 1986, P. 255-264.

54. Rao R. and Laitinen H.A. (1974) Studies of heavy metal adsorption by hydrous iron and manganese oxides. Anal. Chem. 1974, V. 46, P. 2022-2026.

55. Collins C.R., Sherman D.M. and Ragnarsdottir K.V. The adsorption mechanism of Sr2+ on the surface of goethite // Radiochim. Acta 1998, V. 81, P. 201-206.

56. Ali M.A. and Dzombak D.A. Effects of simple organic acids on sorption of Cu2+ and Ca2+// Geochim. Cosmochim. Acta, 1996, V. 60, P. 291-304.

57. Cowan C.E., Zachara J.M. and Resch C.T. Cadmium adsorption on iron oxides in the presence of alkaline-earth elements // Environ. Sci. Technol. 1991, V. 25, P. 437-446.

58. Axe L., Bunker G.B., Anderson P.R. and Tyson T.A. An XAFS analysis of strontium at the hydrous ferric oxide surface // J. Colloid. Interface Sci., 1998, V.199, P. 44-52.

59. Manceau A., Lanson B. and Drits A. Structure of heavy-metal sorbed birnessite: Part 3 // Geochim. Cosmochim. Acta, 2002, V. 66, P. 263 9-2663.

60. Metwally S.S., Ghaly M., El-Sherief E.A. Physicochemical properties of synthetic nano-birnessite and its enhanced scavenging of Co2+ and Sr2+ ions from aqueous solutions // Mat. Chem. Phys., 2017, V.193, P. 63-72.

61. Ghaly M., El-Dars F.M.S.E., Hegazy M.M., Abdel Rahman R.O. Evaluation of synthetic Birnessite utilization as a sorbent for cobalt and strontium removal from aqueous solution // Chem. Eng. J., 2016, V.284, P. 1373-1385.

62. Bevara S., Giric P., Acharya S.N., Bhalleraod G., Mishra R.K., Kumar A., Kaushik C.P., Tyagi A.K. Synthetic Na/K-birnessite for efficient management of Sr(II) from nuclear waste // J. Environ. Chem. Eng., 2018, V.6, P.7200-7213.

63. Tamura H., Katayama N. and Furuichi R. Modeling of ion-exchange reactions on metal oxides with the frumkin isotherm. 1. Acid-base and charge characteristics of MnO2, TiO2, Fe3O4r and AI2O3 surfaces and adsorption affinity of alkali metal ions // Environ. Sci. Technol., 1996, V.30, P.1198-1204.

64. Stroes-Gascoyne S., Kramer J.R. and Snodrass W.J. Preparation, characterization and aging of S-MnO2, for use in trace metal speciation studies // Applied Geochemistry, 1987, V.2, P. 217-226.

65. Axe L. and Anderson P.R. Sr diffusion and reaction within Fe oxides: evaluation of the rate-limiting mechanism for sorption // J. Coll. Int. Sci., 1995, V.175, P. 157-165.

66. Kolarik Z. Sorption radioaktiver Isotopen an Niederschlagen. VI. Systeme Eisen(III)-Hydroxyd-Strontiumnitrat^sung und die allgemeinen gesetzmдssigkeiten der Sorption am Eisen(III) -Hydroxyd // Collection Czech. Chem. Commun., 1961, V. 27, P. 938-949.

67. Appelo C.A.J. and Postma D. A consistent model for surface complexation on birnessite (8-MnO2) and its application to a column experiment // Geochim.Cosmochim.Acta, 1999, V.63, P. 3039-3048.

68. Аксюк А.М., Жуковская Т.Н., Тихомирова В.И. Экспериментальное исследование сорбции стронция порфиритом // Геохимические проблемы захоронения радиоактивных отходов. Миасс: Ильменский заповедник, 1994, Вып.18, С. 203 - 219.

69. Аксюк А.М., Зарайский Г.П. Взаимодействие вода - порода: Краткий обзор проблемы в связи с захоронением радиоактивных отходов в геологических толщах // Геохимические проблемы захоронения радиоактивных отходов. Миасс: Ильменский заповедник, 1994, Вып.18, С. 17-63.

70. S.L.S Stipp, M.Hansen, R. Kristensen, LBennedsen, K.Dideriksen, T.Balic-Zunic, D.Léonard, H.-J. Mathieu. Behaviour of Fe-oxides relevant to contaminant uptake in the environment // Chemical Geology, 2002, V. 190, P. 321 - 337.

71. Водяницкий Ю.В., Шоба С.А. Ферригидрит в почвах // Почвоведение, 2016, №«7, C. 862-873.

72. Водяницкий Ю.Н. Тяжелые металлы и металлоиды в почвах // М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 2008, 85 с.

73. Schulz W., Gupta D.K., Riebe B., Steinhauser G., Walther C. Sorption of radiostrontium on various soils // Applied Geochemistry, 2019, V. 101, P. 103-108.

74. Lavrynenko O.M. Interaction of Ferrihydrite with Substances-Contaminants of the Environment //Mineralogical journal, 2013, V.35(1), P.24-37.

75. Shan Meng, Huanling Wang, Hui Liu, Caihong Yang, Yu Wei, Denglu Hou. Evaluation of the ability of ferrihydrite to bind heavy metal ions on formation environment, adsorption reversibility and ageing // Applied Geochemistry, 2014, V.45, P. 114-119.

76. Wen Yong-Li, Guo Xiao-Yu, Cheng Lu, Yu Guang-Hui, Xiao Jian, He Xin-Hua, Goodman Bernard A. Organic amendments stimulate co-precipitation of ferrihydrite and dissolved organic matter in soils // Geoderma, 2021, V.402, P. 1-8.

77. Martinez C.E., McBride M.B. Coprecipitates of Cd, Cu, Pb and Zn in iron oxides: solid phase transformation and metal solubility after aging and thermal treatment // Clays Clay Mineral, 1998, V. 46, №5, P. 537-545.

78. Karthikeyan K. G., Elloitt H. A., and Chorover J. Role of surface precipitation in copper sorption by the hydrous oxides of iron and aluminum // J. of Colloid and Interface Science, 1999, V. 209, P.72-78.

79. Manceau A., Charlet L., Boisset M. C., Didier B., and Spadin L. Sorption and speciation of heavy metals on hydrous Fe and Mn oxides. From microscopic to macroscopic // Applied Clay Science, 1992, V.7, P. 201-223.

80. Crawford R. J., Harding I. H., and Mainwaring D. E. Adsorption and coprecipitation of single heavy metal ions onto the hydrated oxides of iron and chromium // Langmuir, 1993, V.9, P. 3035-3056.

81. Sakakibara M., Tanaka M., Takahashi Y., Murakami T. Redistribution of Zn during transformation of ferrihydrite: Effects of initial Zn concentration // Chemical Geology, 2019, V.522, P.121-134.

82. Chamindra L. Vithana, Scott G. Johnston, Nigel Dawson. Divergent repartitioning of copper, antimony and phosphorus following thermal transformation of schwertmannite and ferrihydrite // Chemical Geology, 2018, V.483, P.530-543.

83. Bruno J., De Pablo J., Duro L., and Figuerrola E. Experimental study and modeling of the U(VI)-Fe(OH)3 surface precipitation/coprecipitation equilibria // Geochim. Cosmochim. Acta, 1995, V. 59, P. 4113-4123.

84. Duff M. C., Coughlin J. U., and Hunter D. B. Uranium co-precipitation with iron oxide minerals // Geochim. Cosmochim. Acta, 2002, V.66, P. 3533-3547.

85. Schulze D. G. and Schwertmann U. The influence of aluminum on iron oxide: X. Properties of Al-substituted goethites // Clay Minerals, 1984, V. 19, P. 521-539.

86. Wolska E., W.Szajda., P.Piszora. Mechanism of Al- for Fe-substitution during the a-(Fe, Al) OOH^ y-(Fe, Al^Os transformation // Solid State Ionics, 1994, P. 537-541.

87. Schwertmann U., Gasser U., and Sticher H. Chromium-for-iron substitution in synthetic goethites // Geochim. Cosmochim. Acta, 1989, V.53, P. 1293-1297.

88. Charlet L., Manceau A.A. X-ray absorption spectroscopic study of the sorption of Cr(III) at the oxide-water interface: II. Adsorption, coprecipitation, and surface precipitation on hydrous ferric oxide // Journal of Colloid and Interface Science, 1992, V. 148, P. 443-458.

89. Gerth J. Unit-cell dimensions of pure and trace metal-associated goethite // Geochim. Cosmochim. Acta, 1990, V.54, P.363-371.

90. Winstanley E.H., Morris K., Abrahamsen-Mills L.G., Blackham R., Shaw S. U(VI) sorption during ferrihydrite formation: Underpinning radioactive effluent treatment // J. Hazardous Materials, 2019, V. 366, P. 98 -104.

91. Романчук А., Гусев И., Власова И., Петров В., Кузьменкова Н., Егорова Б., Захарова Е., Волкова А., Калмыков С. Взаимодействие плутония с железо- и хромсодержащими осадками в условиях пласта-коллектора жидких радиоактивных отходов // Радиохимия, 2016, т. 58, № 6, С. 568-572.

92. Romanchuk A., Kalmykov S., Novikov A., Zakharova E. Regularities of the Sorption Behavior of Actinide Ions on Mineral Colloid Particles //Russian Journal of General Chemistry, 2011, V. 81, № 9, P. 2029-2038.

93. Путилина В.С., Галицкая И.В., Юганова Т.И. Сорбционные процессы при загрязнении подземных вод тяжелыми металлами и радиоактивными элементам. Стронций // Новосибирск : ГПНТБ СО РАН, Серия «Экология», 2013, вып. 101, 95 с.

94. Путилина В.С., Галицкая И.В., Юганова Т.И. Сорбционные процессы при загрязнении подземных вод тяжелыми металлами и радиоактивными элементам. Цинк // Новосибирск : ГПНТБ СО РАН, Серия «Экология», 2014, вып. 102, 99 с.

95. Водяницкий Ю.Н. Тяжелые и сверхтяжелые металлы и металлоиды в загрязненных почвах // М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии, 2009, 96 c.

96. Tatiana A. Kirpichtchikova T.A., Manceau A., Spadini L., Panfili F., Marcus A., Jacque T. Speciation and solubility of heavy metals in contaminated soil using X-ray microfluorescence, EXAFS spectroscopy, chemical extraction, and thermodynamic modeling // Geochimica et Cosmochimica Acta, 2006, V.70, P. 2163-2190

97. Bathurst R. G. Carbonate Sediments and Their Diagenesis; 2nd Edition, Elsevier.

98. Buol S.W., Hole F. D., McCracken R. J. Soil Genesis and Classification; Iowa State University Press, Ames., 1973.

99. Reddy M.M. Kinetic inhibition of calcium carbonate formation by wastewater constituents // In Chemistry of Wastewater Technology; Rubin, A.J., Ed.; Ann Arbor Science, 1978, P. 3l-58.

100. Cabrera N., Vermilyea D.A. The growth of crystals from solution // Growth and Perfection of Crystals; Doremus, R. H., Roberts, B. W., Turnbull D., Eds.; Chapman & Hall, London, 1958, P. 393-410.

101. Kawano J., Shimobayashi N., Miyake A., Kitamura M. Precipitation diagram of calcium carbonate polymorphs: its construction and significance // J. Phys. Condens. Matter, 2009, V.21(42), P. 5102-5107.

102. Nan Z., Chen X., Yang Q., Hou W. Structure Transition From Aragonite to Vaterite and Calcite by the Assistance of SDBS // Journal of Colloid and Interface Science, 2008, Vol. 325(2), P.331-336.

103. Xiaolei Feng, Simon A. T. Redfern. Iodate in calcite, aragonite and vaterite CaCO3: Insights from first-principles calculations and implications for the I/Ca geochemical proxy // Geochimica et Cosmochimica Acta, 2017, V. 98, P. 218-228.

104. Skinner A., LaFemina J., Jansen H. Structure and bonding of calcite: A theoretical study // American Mineralogist, 1994, V. 79, P. 205-214.

105. Воробьев А.Д., Дормешкин О.Б. Ингибирование процесса кристаллизации карбоната кальция смесью органических фосфатов и карбоновых кислот // Вестник Национальной Академии наук Белоруссии, 2014, №2, C. 91-97.

106. Петров Т.Г., Трейвус Е.Б., Пунин Ю.О., Касаткин А.П. Выращивание кристаллов из растворов // Л.: Недра, 1983, 200 с.

107. Фатеев В.В., Мясников С.К. Осаждение карбоната кальция при гетерогенной кристаллизации и ультразвуковом воздействии // Успехи в химии и химической технологии, 2008, том 22, № 2(82), С.17-21.

108. Rodriguez-Blanco, J. D., Shaw, S. & Benning, L. G. The kinetics and mechanisms of amorphous calcium carbonate (ACC) crystallization to calcite, via vaterite // Nanoscale, 2011, V. 3, P.265-271.

109. T. F. Kazmierczak, M. B. Tomson, G. H. Nancollas. Crystal growth of calcium carbonate. A controlled composition kinetic study // J. Phys. Chem., 1982, 86 (1), P. 103107.

110. Folk R.L. The natural history of crystalline calcium carbonate: Effects of magnesium content and salinity // Journal of Sedimentary Petrology, 1974, V. 44, P. 40-53.

111. Nielsen L.C., De Yoreo J.J., DePaolo D.J. General model for calcite growth kinetics in the presence of impurity ions // Geochim Cosmochim Acta, 2013, V. 115, P. 100-114.

112. Shiraki R., Brantley S.L. Kinetics of near-equilibrium calcite precipitation at 100°C: An evaluation of elementary reaction-based and affinity-based rate laws // Geochim. Cosmochim. Acta, 1995, V.59, P.1457-1471.

113. Borman A.H., de Jong E.W., Huizinga M., Kok D.J., Westbroek P., Bosch L. The role in CaCO3 crystallization of an acid Ca2+-binding polysaccharide associated with coccoliths of Emiliania huxleyi. Eur J Biochem, 1982, V.129, P.179-183.

114. Sand K.K., Pedersen C.S., Sjoberg S., Nielsen J.W., Makovicky E., Stipp S.L.S. Biomineralization: long-term effectiveness of polysaccharides on the growth and dissolution of calcite //Crystal Growth & Design, 2014, V. 14, No. 11, P. 5486-5494.

115. Belova D.A., Johnsson A., Bovet N., Lakshtanov L.Z., Stipp S.L.S. The effect on chalk recrystallization after treatment with oxidizing agents // Chem. Geol. 2012, V. 291, P. 217223.

116. Burki P.M., Glasser L.S.D., Smith D.N. Surface coatings on ancient coccoliths // Nature, 1982, V. 297, P.145-147.

117. Jacka, A.D. Replacement of fossils by length slow chalcedony and associated dolomitization. Journal of Sedimentary Petrology, 1974, V. 44, P.421-427.

118. Воробьев А.Д., Дормешкин О.Б. Ингибирование процесса кристаллизации карбоната кальция смесью органических фосфатов и карбоновых кислот // Техническая химия и химическая технология. Вестник национальной Академии наук Беларуси, 2014, №2, С. 92-97.

119. Karasyova O.N., Ivanova L.I., Lakshtanov L.Z., Lovgren L., Sjoberg S. Complexation of gold(III)-chloride at the surface of hematite // Aquatic Geochemistry, 1998, V.4, № 2, P. 215-231.

120. Столярова И.А., Филотава М.П. Атомно-абсорбционная спектрометрия при анализе минерального сырья // Недра, Ленингр. отделение, 1981.

121. Карасева О.Н., Иванова Л.И., Лакштанов Л.З. Влияние температуры на адсорбцию стронция на поверхности гематита // Геохимия, 2003, № 12, C. 1293-1304.

122. Karaseva O.N., Ivanova L.I., Lakshtanov L.Z. Influence of temperature on strontium adsorption on hematite // Geochemistry International, 2003, V. 41, № 12, P. 1183-1193.

123. Karasyova O.N., Ivanova L.I., Lakshtanov L.Z., Lovgren L. Strontium sorption on hematite at elevated temperatures // Journal of Colloid and Interface Science, 1999, V.220, № 2, P. 419-428.

124. Карасева О.Н., Иванова Л.И., Лакштанов Л.З. Адсорбция стронция на гематите. Влияние температуры и атмосферной углекислоты // Экспериментальная минералогия: некоторые итоги на рубеже столетий, 2004, т.2, C. 241 - 254.

125. Карасева O. Н., Иванова Л.И., Лакштанов Л.З. Адсорбция стронция на оксиде марганца (8-MnO2) при повышенных температурах: эксперимент и моделирование // Геохимия, 2019, №64(10), C.1091-1104.

126. Karaseva O.N., Ivanova L.I., Lakshtanov L.Z. Strontium Adsorption on Manganese Oxide (S-MnO2) at Elevated Temperatures // Geochemistry International, 2019, V. 57, № 10, P. 1107-1119.

127. Balistrieri L.S. and Murray J.W. The surface chemistry of MnO2 in major ion seawater // Geochim.Cosmochim.Acta, 1982, V.46, P.1041-1052.

128. Nilsson N. Inner/outer sphere complexation of phosphate and organic ligands at the goethite-water interface // Ph.D.Dissertation, Umea univ. 1995.

129. Davis J.A., James R.O., and Leckie J.O. Surface ionization and complexation at the oxide/water interface. 1. Computation of electrical double layer properties in simple electrolytes. // J. Colloid Interface Sci., 1978, V. 63, P. 480-499.

130. Lützenkirchen J. The Constant Capacitance Model and Variable Ionic Strength: An Evaluation of Possible Applications and Applicability // J. Colloid. Interface Sci., 1999, V. 217, P.8-18.

131. Righetto L., Azimonti G., Missana T. and Bidoglio G. The Triple Layer Model Revised. Colloids and Surface, 1995, V. 95, P.141-157.

132. Tossell, J. A. The speciation of gold in aqueous solution: A theoretical study. Geochim. Cosmochim. Acta, 1996, V.60, P.17-29.

133. Kostov I. Mineralogy. Oliver & Boyd, 1968.

134. Schindler P.W., and Gamsjдger H. Acid-base reactions of the TiO2 (anatase) - water interface and the zedevisro point of charge of TiO2 suspensions // Kolloid-Z u. Z. Polymere, 1972, V.250, P. 759-765.

135. Yates D.E., Levine S., and Healy T.W. Site-binding model of the electrical double layer at the oxide-water interface // J. Chem. Soc. Faraday Trans., 1974, V.70, P. 1807-1818.

136. Иванова Л.И., Лакштанов Л.З. Поверхностные свойства оксидов алюминия и кремния в растворах электролитов при температурах до 250oC // Экспериментальные проблемы геологии. М.: Наука, 1994, С. 578-588.

137. Kinniburgh D.G. The H+/ M2+ exchange stoichiometry of calcium and zinc adsorption by ferrihydrite // J. Soil Sci., 1983, V.34, P. 759-768.

138. Lövgren L., Sjöberg S. and Schindler P.W. Acid/Base reactions and AI(III) complexation at the surface of goethite // Geochim. Cosmochim. Acta, 1990, V. 54, P.1301-1306.

139. Gunneriusson L. and Sjöberg S. Surface complexation in the H+-goethite ([alpha]-FeOOH)Hg (II)-chloride system // J. Colloid. Interface Sci., 1993, V.156, P.121-128.

140. Sverjensky D.A. Interpretation and prediction of triple-layer model capacitances and the structure of the oxide- electrolyte-water interface. Geochim.Cosmochim.Acta, 2001, V.65, P.3643-3655.

141. Kosmulski M. Standard Enthalpies of Adsorption of Di- and Trivalent Cations on Alumina // J. Colloid. Interface Sci., 1997, V.192, P.215-227.

142. Trivedi P. and Axe L. Ni and Zn Sorption to Amorphous versus Crystalline Iron Oxides: Macroscopic Studies // J. Colloid. Interface Sci., 2001, V.244, P.221-229.

143. Komarek M., Antelo J., Kralova M., Cihalova S., Chrastny V., Ettler V., Filip J., Yu Q., Fein J.B., Koretsk C.M. Revisiting models of Cd, Cu, Pb and Zn adsorption onto Fe(III) oxides // Chemical Geology, 2018, V. 493, P. 189-198.

144. Appelo C.A.J. and Postma D. A. Geochemistry, groundwater and pollution // A.A. Balkema Publishers, Leiden, The Netherlands a member of Taylor & Francis Group pla, 2005, 634 p.

145. Martin S., Zhu C., Rule J., Nuhfer N.,Ford R., Hedges S. A high-resolution TEM-AEM, pH titration, and modeling study of Zn2+ coprecipitation with ferrihydrite // Geochimica et Cosmochimica Acta, 2005, V. 69, № 6, P. 1543-1553.

146. Барон Н.М., Пономарева А.М., Равдель А.А., Тимофеева З.Н. Краткий справочник физико-химических величин // Л: Химия, 1983, C. 232.

147. Gerth J. Unit-cell Dimensions of pure and trace metal-associated goethites // Genchimica et Cosmwhimica Acta, 1989, V. 54, P. 363-311.

148. Manceau A., Schlegel M.L., Musso M., Sole V., Gauthier C., Petit P., Trolard F. Crystal chemistry of trace elements in natural and synthetic goethite // Geochimica et Cosmochimica Acta, 2000, V. 64 (21), P. 3643-3661.

149. Waychunas G.A., Fuller C.C., Davis J.A. Surface complexation and precipitate geometry for aqueous Zn(II) sorption on ferrihydrite I: X-ray absorption extended fine structure spectroscopy analysis // Geochimica et Cosmochimica Acta, 2002, V. 66, № 7., P. 1119-1137.

150. Карасева О.Н., Л.З. Лакштанов. Влияние биополимеров на рост кальцита // Экспериментальная геохимия. Труды ВЕСЭМПГ-2015, Т.1, с.193-196

151. Lakshtanov L.Z., Karaseva O.N., Okhrimenko D.V., Stipp S.L.S. How biopolymers control the kinetics of calcite precipitation from aqueous solutions // Advances in Experimental and Genetic Mineralogy, New York, 2020, V. 11, p. 223-246.

152. Stipp S.L.S., Hochella M.F. Structure and bonding environments at the calcite surface as observed with x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and low energy electron diffraction (LEED) // Geochim. Cosmochim. Acta, 1991, V.55, P.1723-1736.

153. Nielsen A.E, Toft J.M. Electrolyte crystal growth kinectics // J. Cryst. Growth, 1984, V.67, P.278-288.

154. Verdoes D., Kashchiev D., Rosmalen G.M. Determination of nucleation and growth rates from induction times in seeded and unseeded precipitation of calcium carbonate // J. Cryst. Growth, 1992, V.118, P.401-413.

155. Van der Leeden M.C, Kashchiev D, van Rosmalen G.M. Effect of additives on nucleation rate, crystal growth rate and induction time in precipitation // J. Cryst. Growth, 1993, V.130, P.221-232.

156. Van Cappellen P, Charlet L, Stumm W, Wersin P.A. Surface complexation model of the carbonate mineral-aqueous solution interface // Geochim Cosmochim Acta, 1993, V.57, P.3505-3518.

157. Pokrovsky O.S, Mielczarski J.A, Barres O, Schott J. Surface speciation models of calcite and dolomite/aqueous solution interfaces and their spectroscopic evaluation // Langmuir, 2000, V. 6, P. 2677-2688.