Determination of thermodynamic properties of solid solutions

Crecimiento de cristales y
geoquímica experimental
de aguas
Manuel Prieto Rubio
Departamento de Geología, Universidad deOviedo
[email protected]
Imagen SEM de un grano de barita
(Después de interactuar con Cr(VI) en un medio
poroso)
Crecimiento epitaxial de Ba(CrO4,SO4) sobre la
superficie (001) de un grano de barita
BaCr0.8S0.2O4
Prieto M., Fernández-González A., and Martín-Díaz R. (2002) Sorption of chromate ions
diffusing through barite-hydrogel composites: Implications for the fate and transport of
chromium in the environment. Geochim. Cosmochim. Acta 66, 783-795.
Interacción de Cd2+(aq)
con aragonito (CaCO3)(s)
0.1 mm
0.1 mm
tiempo
0.1 mm
Observaciones microscopicas
(Atrapamiento de Cd por aragonito)
100 mm
100 mm
500
104
012
Diagrama de difracción de rayos X
con incidencia rasante
2 = 30.325
Cd0.9Ca0.1CO3
Counts
400
300
200
110
202 018
116
122
024
100
0
10
20
30
40

50
60
Atrapamiento de (Cd2+)aq en función
del tiempo (aragonito versus calcita)
a
0.08
0.06
Calcite
A-Aragonite
(0.1 mM)
0.04
0.02
0.00
b
0.5
Concentration (mM)
Concentration (mM)
0.10
0.4
0.3
Calcite
A-Aragonite
(0.5 mM)
0.2
0.1
0.0
0
5
10
15
20
Time (hours)
25
0
5
10
15
20
25
Time (hours)
Prieto M., Cubillas P., and Fernández-González A. (2003) Uptake of
dissolved cadmium by biogenic and abiogenic aragonite: a comparison with
sorption onto calcite. Geochimica et Cosmochimica Acta 67, 3859-3869.
Observaciones ‘in situ’ a nano-escala
Multicapa (3 nm) rica en Cd de (Cd, Ca)CO ,
con AFM
creciendo sobre la superficie {104} de un
3
cristal de calcita.
120
104 (solid solution)
80
60
(substrate) 104
40
20
C. Pérez-Garrido, L. Fernández-Díaz, C.M. Pina, and M. Prieto (2007) In situ AFM
observations of the interaction between calcite (10-14) surfaces and Cd-bearing
aqueous solutions. SURFACE SCIENCE 601, 5499-5509
0
28
29
2 = 30.294
Counts
100
30
31
2
32
33
¿Qué necesitamos para trabajar
con este tipo de sistemas?
 Modelización termodinámica
 Modelización cinética
1.0
Perfil de composición
0.8
XCd
 Caracterización de la fase acuosa
 Caracterización de los sólidos
0.6
0.4
0.2
0.0
1 mm
Sección de un monocristal
Ba(SO4,SeO4)
(Mn,Ca)CO3
(Sr,Ba)SO4
de (Cd,Ca)CO3
Aplicaciones
medioambientales
Sr2+
SeO42-
Barreras reactivas permeables de remedio pasivo
(suelos, acuíferos)
2+
Pb
Ni2+
Barreras cementantes en vertederos de residuos
tóxicos y peligrosos
3+
HPO42-
Eu
CrO42Co2+
Sistemas de tratamiento pasivo de drenajes
ácidos de mina
2-
HAsO4
Sistemas de tratamiento pasivo de procesos de
eutrofización
2+
Zn
Carbonatación de silicatos y secuestro de CO2
Cd2+
Mn2+
El equipo investigador
El grupo de
Oviedo
Amalia Jiménez Bautista
Ángeles Fernández
González.
Andrew Putnis
Universitat Münster
José Manuel Astilleros
Universidad Complutense
Lurdes Fernández Díaz
Universidad Complutense
Manuel Prieto Rubio
Colaboración
permanente
Proyectos
European Network QDPSS (2000-2004)
Quantifying Dissolution and Precipitation of Solid Solutions in Natural and
Industrial Processes
Université Paul Sabatier-CNRS (Scientist in charge: Eric Oelkers), Universidad de Oviedo (Manuel Prieto), Universitat Münster (Andrew
Putnis), University of Iceland (Sigurdur Gislason), University of Oslo (Bjorn Jamveit), University of Bristol (Vala Ragnarsdottir).
Universidades Paul Sabatier de Toulouse (Eric Oelkers), Münster (Andrew Putnis), Copenhagen
(Susan Stipp), Leeds (Liane Benning) y Oviedo (Manuel Prieto)
http://www.mir-est.com/
http://www.min-gro.com/
Universidades Paul Sabatier de Toulouse (Eric Oelkers), Münster (Andrew Putnis), Copenhagen (Susan
Stipp), University College of London (Nora de Leeuw), Oslo (Per Aagaard), Islandia (Sigurdur Gislasson),
Leeds (Liane Benning) y Oviedo (Manuel Prieto) + Statoil (Paul Nadeau)
+
Inst. Mineralogie,
Univ. Münster
Magdalena
Kowacz
Dept. Earth
Sciences, Univ. Juan Diego Rodríguez
Leeds
Alex Gysi
Inst. Earth Sciences,
Univ. Iceland
Aikaterini
Vavouraki
Dionisis Katsikopoulos
André Pinto
Dep. Geología,
Univ. Oviedo
Joana Carneiro
Teresa Roncal
Lab. Mecanismes et Transferts en
Geologie, Univ. Paul Sabatier
Intercambios
Ivan Sánchez
Nano-Science Center,
Univ. Copenhagen
Dina Belova
Advanced Solid-Aqueous
Radiogeochemistry
Virtual Institute (Helmholtz-Association)
Universidad de Oviedo
Forschungszentrum Karlsruhe
Universität Karlsruhe
Universistät Frankfurt
Paul Scherrer Institut
Financiación (Europea)
Mineral-Fluid Interface Reactivity (2005-2009)
Unión Europea (MEST-021120-2)
Universidades de Oviedo, Toulouse, Münster, Copenhagen y Leeds
IMPORTE TOTAL DEL PROYECTO (U. Oviedo): 411.361 €
Mineral Nucleation and Growth Kinetics (2006-2010)
Unión Europea (MRTN-CT-2006-035488)
Universidades de Oviedo, Toulouse, Münster, Leeds, Copenhagen, Oslo, U.
College London, Islandia
IMPORTE TOTAL DEL PROYECTO (U. Oviedo): 206.422 €
Advanced Solid-Aqueous Radiogeochemistry (2008-2011)
Helmholtz-Gemeinschaft (VH-VI-313)
Universidades de Oviedo, Karlsruhe y Frankfurt, Forschungszentrum
Karlsruhe, Paul Scherrer Institut
IMPORTE TOTAL DEL PROYECTO (U. Oviedo): 75.000 €
Financiación (Pan Nacional)
Sorción de metales divalentes en disolución sobre carbonatos biogénicos y
abiogénicos (2004-2007)
Ministerio de Educación y Ciencia (CGL2004-02501-BTE)
Universidad de Oviedo
IMPORTE TOTAL DEL PROYECTO: 72.450 €.
Procesos de interacción entre sulfatos y disoluciones acuosas: Implicaciones
mineralógicas y medioambientales (2007-2010)
Ministerio de Ciencia e Innovación (CGL2007-65523-C02-02/BTE)
Universidad de Oviedo y Universidad Complutense
IMPORTE TOTAL DEL PROYECTO (U. Oviedo): 72.600 €
Retención de Se(VI)–As(III/V)–Ni(II) en cemento y hormigón. Aplicación al concepto de
barreras cementantes en vertederos de residuos tóxicos y peligrosos (2008-2009)
Ministerio de Industria Turismo y Comercio (PROFIT) (IAP-560620-2008-50)
AMPHOS XXI Consulting SL. y Universidad de Oviedo
IMPORTE TOTAL DEL PROYECTO (U. Oviedo): 81.200 €
Estudio a multi-escala de proceos de disolución-cristalización relevantes en
biomineralización y medioambiente (2011-2013)
Ministerio de Ciencia e Innovación (C CGL2010-20134-C02-02)
Universidad de Oviedo y Universidad Complutense
IMPORTE TOTAL DEL PROYECTO (U. Oviedo): 70.180 €