【非流式回転円板反応器による方解石（単結晶・多結晶・粉末）の溶解実験】

『Abstract
　Dissolution rates of single calcite crystals, limestones, and conpressed calcite powders were determined from sample weight loss using free-drift rotating disk techniques. Experiments were performed in aqueous HCl solutions over the bulk solution pH range -1 to 3, and at temperatures of 25゜, 50゜, and 80℃. Corresponding rates of the three different sample types are identical within experimental uncertainty. Interpretation of these data using equations reported by Gregory and Riddiford [Gregory, D.P., Riddiford, A.C., 1956. Transport to the surface of a rotating disc. J. Chem. Soc. London 3, 3756-3764] yields apparent rate constants and H⁺ diffusion cefficients. The logarithms of overall calcite dissolution rates (r) obtained at constant disk rotation speed are inveresely proportional to the bulk solution pH, consistent with r = k'2aH⁺,b, where k'2 stands for an apparent rate constant and aH⁺,b designates the hydrogen ion activity in the bulk solution. This variation of dissolution rates with pH is consistent with corresponding rates reported in the literature and the calcite dissolution mechanism reported by Wollast [Wollast, R., 1990. Rate and mechanism of dissolution of carbonates in the system CaCO3-MgCO3. In: Stumm, W. (Ed.), Aquatic Chemical Kinetics. Wiley, pp.431-445]. Apparent rate constants for a disk rotation speed of 340 rpm increase from 0.07±0.02 to 0.25±0.02 mol m^-2 s^-1 in response to increasing temperature from 25゜ to 80℃. H⁺ diffusion coefficients increase from (2.9 to 9.2)×10^-9 m² s^-1 over this temperature range with an apparent activation energy of 19 kJ mol^-1.

Keywords: Calcite; Limestone; Dissolution rates; Diffusion coefficients』

『要旨
　単結晶方解石、石灰岩、および圧縮した方解石粉末の溶解速度が、非流式回転円板法を用いて、試料の重量減から決定された。実験は、-1〜3のpHおよび25゜、50゜、80℃の温度条件で、塩酸水溶液中で行われた。3種類の異なるタイプの試料に対する溶解速度は、実験の不確かさ内で同じであった。GregoryとRiddiford[Gregory, D.P., Riddiford, A.C., 1956. 回転円板の表面への輸送． J. Chem. Soc. London 3, 3756-3764] によって報告された式を用いてこれらの結果を解釈すると、見かけの速度定数とH⁺拡散係数が得られる。一定の円板回転速度で得られた全体の方解石溶解速度（r）の対数は、全溶液pHに逆比例し、r = k'2aH⁺,bに一致し、ここで k'2は見かけの速度定数を意味し、aH⁺,bは全溶液中の水素イオン活動度を示す。pHとともに溶解速度が変動するのは、文献で報告されている速度およびWollast [Wollast, R., 1990. CaCO3-MgCO3系における炭酸塩溶解の速度とメカニズム． In: Stumm, W. (Ed.), 水質化学カイネティックス. Wiley, pp.431-445]により報告された方解石溶解メカニズムと一致する。340rpmの円板回転速度での見かけの速度定数は、25℃から80℃への温度上昇に対応して、0.07±0.02 から 0.25±0.02 mol/m²/秒へ増加する。H⁺拡散係数は、この温度範囲にわたり19kJ/molという見かけの活性化エネルギーをもつと、2.9×10^-9 から 9.2×10^-9 m²/秒へ増加する。』

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