固体-水相互作用の下での金属含水酸化物の沈殿・結晶化の速度機構

固水相互作用下金属水合氧化物沉淀和结晶的动力学机制

• 批准号: 11878083
• 负责人: 杤山 修
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11878083/
• 关键词: 金属含水酸化物; 沈殿生成; 非晶質含水酸化物; 熟成; 水酸化物; 結晶化; 反応速度; 溶解度; 速度

金属含水酸化物の非晶質から結晶への熟成、結晶化の速度機構を解明するために、Fe(III)およびSi(IV)の含水酸化物について以下の実験を行い、それぞれに述べるような知見を得た。(1)熱重量分析による結晶化速度の評価非晶質水酸化鉄のゲータイト(α-FeOOH)への転移速度(ここでは結晶化速度と呼称する)の検討のため、固体中の非晶質水酸化物とゲータイトの分率を熱重量分析曲線より評価する方法を提案した。この方法は、非晶質水酸化物とゲータイトの熱重量曲線の違いに着目し、微分熱重量曲線を用いて結晶化度(固相全体に占めるゲータイトの分率)を求めるもので、FT-IRによる方法に比較して再現性を得やすい。(2)非晶質水酸化鉄からゲータイトへの結晶化速度上記熱重量分析曲線による方法を用いて、溶液条件(pHおよび温度)を変えて含水酸化物を調製し、非晶質水酸化鉄からゲータイトへの結晶化速度を求めた。その結果、結晶化速度は、固体中の非晶質水酸化鉄の分率に1次、pHに約0.5次の依存性を示し、その活性化エネルギーは約57kJ/molであることを見出した。生成する溶液条件を把握した。(3)Si(IV)の沈殿生成Si(IV)の析出についての検討を行い、Fe(III)の沈殿の形態との比較を行った。過飽和となったSi(IV)について、溶液中に予め固相がある場合とない場合の析出形態の比較により、沈殿生成時の過飽和度と沈殿微粒子の界面過剰エネルギーのバランスに依存することが示唆された。このことは、Fe(III)の含水酸化物が、大略として、NH_4OH溶液から沈殿を得る場合には非晶質水酸化鉄が生じ、NaOH溶液より沈殿を得る場合にはゲータイトが生成するという結果に調和的である。

The rate mechanism of crystallization and ripening of amorphous metal hydroacids was studied. The mechanism of ripening and crystallization of Fe(III) and Si(IV) hydroacids was studied. (1)A method for evaluating the crystallization rate of amorphous iron hydroxide (α-FeOOH) and the migration rate of amorphous iron hydroxide in solids by thermogravimetric analysis was proposed. This method is based on the comparison of FT-IR method and reproducibility obtained by comparing the crystallization degree (the fraction of the total solid phase) with the differential thermogravimetric curve of amorphous acidified matter and the differential thermogravimetric curve. (2)Crystallization speed of amorphous iron hydrate is recorded on thermogravimetric analysis curve, and the method is used to determine the crystallization speed of amorphous iron hydrate by changing solution conditions (pH and temperature). The results show that the crystallization rate is about 1 order, the iron fraction of amorphous water in solids is about 0.5 times, and the activation rate is about 57kJ/mol. The conditions for the formation of the solution are controlled. (3)Si(IV) precipitation formation Si(IV) precipitation process and Fe(III) precipitation process. Supersaturation of Si(IV) in solution, solid phase in solution, precipitation morphology in solution, supersaturation at the time of precipitation formation, interfacial transition of precipitation particles, and dependence of precipitation morphology. The aqueous acid compound of Fe(III) is produced in the presence of NH_4OH solution or NaOH solution, and the aqueous acid compound of Fe (III) is produced in the presence of NaOH solution or NaOH solution.

项目成果

守屋由介,杤山修,新堀雄一,田中紘一: "固体-水相互作用下での含水酸化物の沈殿と結晶化"日本原子力学会秋の大会予稿集. III. 707 (2000)

Yusuke Moriya、Osamu Kuniyama、Yuichi Shinbori、Koichi Tanaka：“固体-水相互作用下水合氧化物的沉淀和结晶”日本原子能学会秋季会议论文集 III 707。