『Abstract
The reaction between synthetic ferrihydrite and dissolved sulfide
was studied in artificial seawater and 0.42 M NaCl at 25℃ over
the pH range 4.0-8.2. Electron transfer between solid phase Fe(III)
and surface-complexed sulfide results in the reduction of Fe(III)
and the formation of elemental sulfur. Subsequent formation of
solid phase FeS occurs following dissolution of Fe(II) and reaction
with dissolved sulfide. However, the majority of the Fe(II) produced
at pH 7.5 remained associated with the oxide surface on the time-scale
of these experiments. Rates of both sulfide oxidation and Fe(II)
dissolution (in mol l-1 min-1) were expressed
in terms of an empirical rate equation of the form:
R ＝ki (H2S)t
= 00.5 A
where ki represents the apparent rate constants for the
oxidation of sulfide (k S) or the
dissolution Fe2+ (k Fe),
(H2S)t
= 0 is the initial sulfide concentration (in mol l-1)
and A is the initial ferrihydrite surface area (in m2
l-1). The rate constant, k S,
for the oxidation of sulfide in seawater at pH 7.5 is 8.4×10-6±0.9×10-6
mol0.5 l0.5 m-2 min-1,
with the rate of sulfide oxidation being approximately 15 times
faster than the rate of Fe(II) dissolution (given that the ratio
of sulfide oxidized to Fe(II) produced is 2:1; k Fe＝1.1×10-6±0.2×10-6 mol0.5
l0.5 m-2 min-1). The determination
of a fractional order with regard to the initial dissolved sulfide
concentration occurs because reaction rates are dependent on the
availability of reactive surface sites; the more reactive surface
sites become saturated with sulfide at relatively low ferrihydrite
to dissolved sulfide ratios. In many natural sulfidic environments,
the iron oxide to dissolved sulfide ratio is expected to be lower
than during this laboratory study. Thus, surface saturation will
exert an important influence on reaction rates in nature.
Keywords: Ferrihydrite; Hydrogen sulfide; Kinetics; Iron oxide;
Dissolution; Oxidation』
『合成フェリハイドライトと溶存硫化物間の反応が、pH4.0〜8.2の範囲で25℃の人工海水と0.42 M NaClにおいて研究された。固相Fe(III)と表面錯体化硫化物間の電子移動は、Fe(III)の還元と元素硫黄の形成を起こす。続いて起こる固相FeSの形成は、Fe(II)の溶解と溶存硫化物との反応の結果生じる。しかし、pH7.5で生成したFe(II)の大部分は、これらの実験の時間内では酸化物表面に結合したままであった。硫化物の酸化とFe(II)の溶解の両方の速度は（モル/リットル/分で）次の形の経験速度式によって表わされた：
R ＝ki (H2S)t
= 00.5 A
ここで、ki は硫化物の酸化(k S)またはFe2+の溶解(k
Fe)に対する見かけの速度定数を示し、(H2S)t = 0 は初期硫化物濃度（モル/リットルで）であり、そしてA
は初期フェリハイドライト表面積（m2/リットルで）である。pH7.5での海水中の硫化物酸化に対する速度定数k
Sは8.4×10-6±0.9×10-6モル0.5リットル0.5/m2/分で、Fe(II)溶解速度よりほぼ15倍速い硫化物酸化速度をもつ（酸化した硫化物の生成したFe(II)に対する比は2：1と与えられるた；k
Fe＝1.1×10-6±0.2×10-6モル0.5リットル0.5/m2/分）。反応速度は反応性表面サイトの有用性に依存するため、初期溶存硫化物濃度に関して分別次数を決定する必要がある；より反応性のある表面サイトは、溶存硫化物に対して比較的低いフェリハイドライト比において硫化物に飽和するようになる。多くの天然の硫化物に富む環境では、溶存硫化物に対する鉄酸化物比は、本実験でのものより低いことが予想される。したがって、表面飽和は、天然の反応速度に重要な影響を及ぼすであろう。』
1. Introduction
2. Method
2.1. Materials
2.2. Experimental
2.3. Analytical
2.4. Surface complexation modeling
3. Results
3.1. Iron and sulfur speciation
3.2. Rates of Fe dissolution and H2S oxidation
3.3. Effect of pH on reaction kinetics
4. Discussion
4.1. Reaction mechanism
4.2. Effect of pH and inhibition by seawater ions
5. Conclusion
Acknowledgements
References