Löslichkeit, Hydrolyse und Carbonatkomplexierung von Fe(II) und Fe(III) in verdünnten bis konzentrierten Salzsystemen
Year: 2026
Type: book
Abstract: In dieser Arbeit wurden die Löslichkeit, Hydrolyse und Carbonatkomplexierung von Fe(II) und Fe(III) in verdünnten bis konzentrierten Salzsystemen umfassend untersucht. Löslichkeitsexperimente mit gut charakterisierten Fe(II)-Festphasen wurden aus der Untersättigung über einen breiten Bereich von pH-Werten (7,5 ≤ pHₘ ≤ 10,5) und Ionenstärken (0,01 M ≤ I ≤ 4,0 M KCl) durchgeführt. Die Charakterisierung der verwendeten Festphasen erfolgte mittels XRD-Analyse in Kombination mit Rietveld-Verfeinerung. Aus den experimentellen Ergebnissen wurden in Kombination mit Literaturdaten chemische, thermodynamische und SIT-Aktivitätsmodelle für das System Fe²⁺–K⁺–H⁺–Cl⁻–OH⁻–H₂O(l) entwickelt. Die bestimmten Löslichkeitskonstanten (log *K°s,0 (Fe(OH)₂(cr)) = 12,32 ± 0,05; log *K°s,0 (Fe₂(OH)₃Cl(cr)) = 16,38 ± 0,20) erweitern die Datenbasis zur Beschreibung der Fe-Chemie unter reduzierenden Bedingungen, wie sie etwa bei der tiefengeologischen Endlagerung radioaktiver Abfälle auftreten. Unter hyperalkalischen Bedingungen wurde die Löslichkeit von Fe(OH)₂(cr) untersucht und der Beitrag von Fe(OH)₃⁻ und Fe(OH)₄²⁻ zur Eisenspeziation nachgewiesen. Ebenso wurde die Löslichkeit verschiedenartiger Fe(III)-Festphasen, unter anderem Goethit, Ferrihydrit und Lepidokrokit, sowohl in sauren als auch alkalischen Medien und unter dem Einfluss von Carbonat und Calcium untersucht. Insbesondere erhöhte Calcium die Löslichkeit von Fe(III) signifikant, was durch die Bildung ternärer Ca-Fe(III)-OH-Komplexe erklärt werden kann. EXAFS-Messungen belegen Calcium in der zweiten Koordinationssphäre von Fe(III). Carbonat hatte unter den untersuchten Bedingungen keinen signifikanten Einfluss auf die Löslichkeit. Die erarbeiteten thermodynamischen Modelle und Parameter liefern wesentliche Beiträge zur verbesserten Beschreibung der Eisenchemie in tiefengeologischen Endlagersystemen und können direkt in geochemische Berechnungen und Datenbanken integriert werden.
Source: KITopen
Author: Fürst, Paul Quentin
Language: German
Subfield: Filtration and Separation
Field: Chemical Engineering
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W7221602845