⑴ 如何測量溶解速率
如何測量溶解速率?
: 如果溶解慢的話可以用一些快速的化學分析,但是太快的溶解反應用化學方法就不行了,得用物理方法
⑵ 溶解速率的測定
為了通過實驗確定溶解速率,就必須測定Ca2+濃度隨時間的變化。利用以下方程:
岩溶作用動力學與環境
在表面積A和體積V已知的情況下,即可求得溶解通量F。通過測定[Ca2+]和利用差分公式,可計算出[Ca2+]的時間導數(Plummer&Wigley,1976)。
圖6.7是典型的攪拌批實驗裝置圖。在密閉的恆溫容器中攪拌溶液。為了保持溶液中CO2濃度的恆定,將已知CO2分壓(pCO2)的大氣,以每分鍾幾升的流速通入溶液。用來測定pH、電導率等的電極安裝在蓋子上。裝置還有一些口子,用來加入如酸之類的試劑,或作取樣用。旋轉盤實驗的反應容器與此類似,只不過是用旋轉盤取代磁性攪拌棒。溶液Ca2+濃度可以直接用鈣離子電極測定(Compton&Daly,1984)或通過測定電導率獲得(Baumann等,1985)。然而,在大多數實驗中,是對pH進行監測。因為,如果已知pCO2和pH,即可用WATEQ計算機程序可以計算出溶液中相應溶解組分的濃度,如[Ca2+]、[
進行實驗有兩種方法。第一種是「自由漂移」實驗,即首先制備已知組成的H2O-CO2系統,並向其中加入足量的CaCO3。然後系統在固定pCO2條件下進行反應直至達到平衡。這是第2章中討論過的開放系統條件。這些條件與鈣質土壤的非飽和帶中的方解石溶解條件很相近。
第二種方法是穩定pH值法。這種方法,首次由Morse(1974)使用。通過用自動滴管向溶液中加入稀HCl,以保持溶解過程中的pH值不變。用這種方法可以獲得比自由漂移法更廣的化學組分濃度區域,因為除pCO2外,pH值也是一個獨立的參數。在穩定pH值法實驗中的總反應式為
岩溶作用動力學與環境
所以,通過該反應的化學計量學,由酸滴加的速率,便可得到CaCO3溶解的速率。這種穩定pH值法的實驗特別適用於研究海水中方解石的溶解,因為,此種地質條件下顆粒周圍溶液的組成保持不變。有關穩定pH實驗的細節,可詳見Sjoberg(1978)和Plummer等(1978)。
圖6.7 反應裝置圖
(Morse,1974)
1—水浴;2—進水口;3—容器支撐;4—反應室;5—pH電極;6—甘汞電極;7—磁性攪拌器支撐鉑線;8—磁性攪拌棒;9—特氟綸轉體;10—轉體支撐鉑線;11—特氟綸容器頂;12—特氟綸攪拌調節器;13—溫度計;14—酸鹼入口;15—玻璃噴氣口;16—出水口;17—聚乙烯圈;18—泡沫絕緣體