⑴ 如何测量溶解速率
如何测量溶解速率?
: 如果溶解慢的话可以用一些快速的化学分析,但是太快的溶解反应用化学方法就不行了,得用物理方法
⑵ 溶解速率的测定
为了通过实验确定溶解速率,就必须测定Ca2+浓度随时间的变化。利用以下方程:
岩溶作用动力学与环境
在表面积A和体积V已知的情况下,即可求得溶解通量F。通过测定[Ca2+]和利用差分公式,可计算出[Ca2+]的时间导数(Plummer&Wigley,1976)。
图6.7是典型的搅拌批实验装置图。在密闭的恒温容器中搅拌溶液。为了保持溶液中CO2浓度的恒定,将已知CO2分压(pCO2)的大气,以每分钟几升的流速通入溶液。用来测定pH、电导率等的电极安装在盖子上。装置还有一些口子,用来加入如酸之类的试剂,或作取样用。旋转盘实验的反应容器与此类似,只不过是用旋转盘取代磁性搅拌棒。溶液Ca2+浓度可以直接用钙离子电极测定(Compton&Daly,1984)或通过测定电导率获得(Baumann等,1985)。然而,在大多数实验中,是对pH进行监测。因为,如果已知pCO2和pH,即可用WATEQ计算机程序可以计算出溶液中相应溶解组分的浓度,如[Ca2+]、[
进行实验有两种方法。第一种是“自由漂移”实验,即首先制备已知组成的H2O-CO2系统,并向其中加入足量的CaCO3。然后系统在固定pCO2条件下进行反应直至达到平衡。这是第2章中讨论过的开放系统条件。这些条件与钙质土壤的非饱和带中的方解石溶解条件很相近。
第二种方法是稳定pH值法。这种方法,首次由Morse(1974)使用。通过用自动滴管向溶液中加入稀HCl,以保持溶解过程中的pH值不变。用这种方法可以获得比自由漂移法更广的化学组分浓度区域,因为除pCO2外,pH值也是一个独立的参数。在稳定pH值法实验中的总反应式为
岩溶作用动力学与环境
所以,通过该反应的化学计量学,由酸滴加的速率,便可得到CaCO3溶解的速率。这种稳定pH值法的实验特别适用于研究海水中方解石的溶解,因为,此种地质条件下颗粒周围溶液的组成保持不变。有关稳定pH实验的细节,可详见Sjoberg(1978)和Plummer等(1978)。
图6.7 反应装置图
(Morse,1974)
1—水浴;2—进水口;3—容器支撑;4—反应室;5—pH电极;6—甘汞电极;7—磁性搅拌器支撑铂线;8—磁性搅拌棒;9—特氟纶转体;10—转体支撑铂线;11—特氟纶容器顶;12—特氟纶搅拌调节器;13—温度计;14—酸碱入口;15—玻璃喷气口;16—出水口;17—聚乙烯圈;18—泡沫绝缘体