Thermodynamische Eigenschaften des Bleis in Lösungen der ozeanischen Salze

Hagemann, Sven

Die zunehmende Nutzung von Salzlagerstaetten als Untertagedeponien fuer Sonderabfaelle wirft die Frage auf, welche Gefaehrdung von dort abgelagerten Schadstoffen im Falle eines im Stoerfall denkbaren Loesungszutritts ausgehen kann. Um bei geochemischen Modellierungen der dabei auftretenden chemischen Reaktionen zukuenftig auch das Schwermetallion Pb2+ beruecksichtigen zu koennen, wurden in dieser Arbeit die notwendigen stoffspezifischen Parameter auf der Grundlage experimenteller Daten neu bestimmt. Ergaenzend zu Literaturdaten wurden Loeslichkeitsversuche in den Systemen Pb-M-Cl-H2O (M= Mg, Ca, Zn) und Pb-M-SO4-H2O (M= Na, K, Mg, Zn) sowie Pb,Na||Cl,SO4-H2O vorgenommen. Dabei kam es zur Entdeckung zweier bislang nicht beschriebener bleihaltiger Festphasen, PbCl2.PbSO4.2Na2SO4.5H2O und PbCl2.3MgCl2.19H2O. Quantitative Informationen ueber die Komplexbildung des Bleis mit Chlorid und Sulfat lieferten UV-spektroskopische Untersuchungen. Auf der Grundlage der gesammelten Daten wurden mit Hilfe eines neu entwickelten thermodynamischen Programmpakets Loeslichkeitskonstanten, Komplexbildungskonstanten und Pitzer-Koeffizienten fuer die Wechselwirkungen der Bleispezies mit den Ionen Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl- , SO42- und Zn2+ be-rechnet. Mit diesem Parametersatz lassen sich sowohl die Komplexverteilungs- als auch die Loeslichkeitsgleichgewichte bleihaltiger Systeme gut nachvollziehen. Erstmals gelang es, die Bleikonzentrationsentwicklung bei der Auslaugung von Abfaellen mit natuerlichen, konzentrierten Salzlaugen befriedigend zu simulieren.

Salt deposits are increasingly used as underground landfills for hazardous wastes. This fact raises the question, which level of hazard could arise from the deposited pollutants in case of brine intrusion. In order to include lead species in geochemical modelling of chemical reactions occurring under these conditions, necessary thermodynamic parameters were determined for these species from experimental data. In addition to literature data solubility measurements were conducted in the systems Pb-M-Cl-H2O (M= Mg, Ca, Zn), Pb-M-SO4-H2O (M= Na, K, Mg, Zn), and Pb,Na||Cl,SO4-H2O. Two so far unknown solid phases containing lead were discovered: PbCl2.PbSO4.2Na2SO4.5H2O and PbCl2.3MgCl2.19H2O. Ultraviolet spectroscopic measurements gave quantitative information about the complex formation of lead with chloride and sulphate. The collected data were used to calculate solubility constants, complex formation constants, and Pitzer coefficients for the interactions between lead species and the ions Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl- , SO42-, and Zn2+. For this purpose a new code for PCs was developed. The calculated set of parameters makes it possible to reproduce complex as well as solubility equilibria in lead containing systems. For the first time the evolution of lead concentrations during leaching of solid wastes by natural brines could be simulated satisfactorily.

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Hagemann, Sven: Thermodynamische Eigenschaften des Bleis in Lösungen der ozeanischen Salze. 1999.

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