Реферат: Адсорбция и поверхностное осаждение кадмия на гематите
pH+ + sFe3+ <=> Hp Fes (p+3s) , 
p,0,s (3)
Осаждение гидроксидов Cd2+ и Fe3+ из раствора описывается реакциями:
Cd2+ + 2H2 O <=> Cd(OH)2( тв ) + 2H+ ; 1/KПР (Cd) (5)
Fe3+ + 1,5H2 O <=> 0.5Fe2 O3( тв ) + 3H+ ; 1/KПР (Fe) ,(6)
где KПР - произведение растворимости соответствующего (гидр)оксида.
При образовании твердого раствора {Cd(OH)2 } . {Fe2 O3 } активности компонентов можно приближенно приравнять их мольным долям, что аналогично предположению об идеальности твердого раствора:
{Cd(OH)2(тв) } = [Cd(OH)2(тв) ]/Ts (7)
{0.5Fe2 O3(тв) } = [0.5Fe2 O3(тв) ]/ Ts (8)
Ts = [0.5Fe2 O3( тв ) + Cd(OH)2( тв ) ] (9)
Константы равновесия для реакций в водном растворе взяты из литературных данных и пересчитаны на значение ионной силы 0.001 М (Табл. 1).
Таблица 1. Константы образования включенных в модель гидроксокомплексов Cd(II) и Fe(III). Константы действительны для 298 К и пересчитаны на значение ионной силы I = 0.001 М с помощью уравнения Дэвиса.
| Cd2+ + H2 O = CdOH+ + H+ | log -1,1,0 = - 10.11 |
| Cd2+ + 2H2 O = Cd(OH)2 o + 2H+ | log -2,1,0 = - 20.38 |
| 2Cd2+ + H2 O = Cd2 (OH)3+ + H+ | log -1,2,0 = - 9.36 |
| Cd2+ + 2H2 O = -Cd(OH)2 ( тв ) + 2H+ | log Cd = - 13,68 |
| Fe3+ + H2 O = Fe(OH)2+ + H+ | log -1,0,1 = - 2.25 |
| Fe3+ + 2H2 O = Fe(OH)2 + + 2H+ | log -2,0,1 = - 5.76 |
| Fe3+ + 3H2 O = Fe(OH)3 o + 3H+ | log -3,0,1 = - 12.09 |
| Fe3+ + 4H2 O = Fe(OH)4 - + 4H+ | log -4,0,1 = - 21.66 |
Fe3+ + 1.5H2 O = 0.5 -Fe2 O3 + 3H+ | logFe = 0.61 |
Константы поверхностных равновесий, определенные уравнениями (1) и (2), являются кажущимися, поскольку зависят от заряда поверхности. Для получения истинных констант они должны быть ?исправлены¦ на кулоновскую энергию заряженной поверхности:
s p,0,0 (int) = s p,0,0 exp (pF
/RT) , (10)
sp p (int) = sp p exp((p-1)F/RT) (11)
где - электростатический потенциал поверхности, F - число Фарадея.
Балансовые уравнения для H+ (H), 
FeOH (B), Cd2+ (Cd), адсорбированного Cd (Cdads ) и Fe3+ (D) записаны ниже в виде уравнений (12) - (15):
TOT(H) = [H+ ] - [OH- ] - 2[Cd(OH)2 s ] + 
p[Hp (--O-FeOH)p ] + p[Hp (--OH-CdOH)p-1 ] + p[Hp Cdr p+2r ] + (p+3)[Hp Fes p+3s ] (12)
TOT(B) =[Hp (--O-FeOH)p ] + [Hp (--OH-CdOH)p-1 ] (13)
TOT(Cd) = [Cd2+ ] + r[Hp Cdr p+2r ] + [Hp (-OH-CdOH)p-1 ] + [Cd(OH)2 ] (14)
TOT(D) - TOT(B) = [Fe3+ ] + s[Hp Fes p+3s ] + 0.5[Fe2 O3 s ] - [Hp (--OH-CdOH)p-1 ] , (15)
где TOT - общая концентрация рассматриваемого компонента.
Поверхностный заряд (моль/кг) может быть получен из уравнения (16):
T = p[Hp (--O-FeOH)p ] +p[Hp (--OH-CdOH)p-1 ] (16)
или в электростатических единицах (Kл/м2 ):
= T F/ (s a) , (17)
где s - удельная поверхность (м2 /г), a - концентрация суспензии (г/л).
В соответствии с теорией двойного слоя постоянной емкости, связь между зарядом и потенциалом поверхности дается следующим выражением:
= / С, (18)
где С - емкость плоского двойного слоя (Ф/м2 ).