【回転円板反応器を用いて単結晶方解石を塩酸酸性溶液中で溶解する実験】

『Abstract
　Dissolution rates of single calcite crystals were determined from sample weight loss using free-drift rotating disk techniques. Experiments were performed at 25℃ in aqueous HCl solutions over the bulk solution pH range -1 to 3 and in the presence of trace concentrations of aqueous NaPO3 and MgCl2. These salts were chosen for this study because aquwous magnesium and phosphate are known to strongly inhibit calcite dissolution at neutral to basic pH. Reactive solutions were undersaturated with respect to possible secondary phases. Neither an inhibition or enhancement of calcite dissolution rates was observed in the presence of aqueous MgCl2 at pH a and 3. The presence of trace quantities of NaPO3, which dissociates in solution to Na⁺ and H2PO4^-, decreased the overall calcite dissolution rate at pH ≦ 2. This contrasting behavior could be attributed to the different adsorption behavior of these dissolved species. As calcite surfaces are positively charged in acidic solutions, aqueous Mg²⁺ may not adsorb, whereas aqueous phosphate, present as either the anion H2PO4^- or the neutral species H3PO4⁰, readily adsorbs on calcite surfaces leading to significant dissolution inhibition.

Keywords: Calcite dissolution rates; NaPO3; MgCl2』

『要旨
　方解石単結晶の溶解速度が、非流式回転円板法を用いて、試料の重量減少から決定された。実験は、全溶液pH -1〜3の範囲にわたり、微小濃度の水溶性NaPO3 および MgCl2が存在する条件下において、25℃の塩酸溶液中で行われた。これらの塩が本研究に選ばれたのは、水溶性のマグネシウムと燐酸塩が中性から塩基性のpHにおいて、方解石の溶解を強く抑制することが知られているためである。反応性の溶液は、可能性のある二次相に関して未飽和であった。方解石の溶解速度の抑制も促進も、pH1と3で水溶性MgCl2が存在しても観察されなかった。微量のNaPO3 が存在すると、溶液中でNa⁺ と H2PO4^-に解離するが、pH≦2で全体的に方解石溶解速度を減少させた。この相反する挙動は、これらの溶解した化学種が異なる吸着挙動をとるためであろう。方解石表面が酸性溶液中で正に荷電されるにつれ、溶液中のMg²⁺は吸着しないだろうが、一方水溶液中の燐酸塩は、陰イオンH2PO4^- または中性の化学種 H3PO4⁰として存在し、たやすく方解石の表面に吸着して重大な溶解抑制をもたらす。』

1. Introduction
2. Materials and methods
3. Theoretical background
4. Experimental results and discussion
5. Conclusion
Acknowledgements
References