The aqueous chemistry of the reduction of selenious species by sodium dithionite, sodium sulfide, stannous chloride and sulfur dioxide/sulfite was studied. The resultant precipitates were characterized using different techniques, including scanning electron microscopy, X-ray diffraction and X-ray photoelectron spectroscopy. In the case of sodium dithionite, the research showed that, at initial pH below 1.7 and dithionite stoichiometric excess above three, less than 0.5 ug/L remained in solution less than a minute after the addition of the reagent. However, it was found that the precipitate, mainly composed of red amorphous selenium, was not stable in the presence of the dithionite decomposition by-products and partially redissolved after several hours. In the case of the reaction involving selenious acid and sulfide ions, the results showed that, below a pH of approximately 7.0, the precipitation reaction was complete in less than 10 minutes at a sulfide to selenium ratio above 1.8 with less than 5 ug/L of soluble selenium remaining in solution. The precipitate was deduced to be a Se-S solid solution consisting of ring molecules of the following SenS8−n formula. However, above pH 7 the removal of selenium was incomplete due to formation of a stable colloidal suspension. In the case of industrial solutions, high dissolved sulfur dioxide content (> 5g/L) decreases the effectiveness of the precipitation reaction. Concerning the removal of Se(IV) by tin(II), at an initial pH below 1.3 and molar ratios above two, less than 5 ug/L of selenium(IV) remained in solution after reduction. The reaction products, were determined to be composed of approximately equal amounts of tin selenide and tin dioxide with a small amount of selenium(IV) being adsorbed on the latter. Finally, it was found that Se(IV) can be reduced quantitatively at ambient temperature via a combination of sulfite reduction and ultra-acidification to a colloidal form that can be determined using turbidimetry. The developed technique was shown to be equally effective with real Se(IV)-bearing industrial solutions generated in a zinc concentrate roasting operation hence making the method particularly useful as on-line process monitoring and control tool. / La chimie aqueuse des réactions de réduction entre les ions sélénieux et le dithionite de sodium, le sulfure de sodium et les ions stanneux ont été étudiées. Les précipités résultant de cette réaction ont été caractérisés par différentes techniques comme la microscopie électronique à balayage, la diffraction à rayons X et la spectrométrie de photoélectrons induits par rayons X. Dans le cas du dithionite de sodium, ce projet a démontré que, pour un pH initial inférieur à 1.7 et un ratio stœchiométrique de dithionite supérieur à trois, moins de 0.5 ug/L de sélénium(IV) restait en solution moins d'une minute après l'addition du réactif. Par contre, le précipité, formé en majorité de sélénium rouge amorphe, n'était pas stable en présence des composés issus de la réaction de décomposition du dithionite et était partiellement re-dissous après quelques heures. Dans le cas de la réaction entre l'acide sélénieux et le sulfure de sodium, les résultats indiquaient que pour un ratio molaire sulfur/sélénium plus grand que 1.8 et un pH sous 7.0 la réaction de précipitation était complète et moins de 5 ug/L de sélénium (IV) restait en solution. Aucune précipitation n'a été constatée pour un pH plus élevé que 9.5 et la réaction était incomplète pour un pH entre 7 et 9.5. Le précipité semblait être composé d'une solution solide Se-S formé de molécules circulaires répondant à la formule SenS8−n. Par contre, pour un pH plus élevé que 7, la précipitation du sélénium était incomplète à cause de la formation d'un précipité de sélénium colloïdal. De plus, dans le cas des solutions industrielles, de hautes concentrations de dioxyde de souffre dissous (> 5g/L) diminuait l'efficacité de la réaction de précipitation.En ce qui concerne la réaction entre le sélénium(IV) et l'étain, pour un pH initial sous 1.3 et un ratio molaire étain/sélénium plus grand que deux, moins de 5 ug/L de sélénium restait en solution après la réaction. Les analyses ont révélé que le précipité était composé de parts approximativement égales de séléniure d'étain et de dioxyde d'étain et que ce dernier pouvait adsorber une petite quantité d'ions sélénieux. Finalement, ce projet a démontré que le sélénium(IV) peut être réduit, à la température ambiante, par une solution ultra-acide riche en sulfites. Une fois le sélénium précipité sous forme colloïdale, la concentration originale de celui-ci peut ensuite être déterminée par turbidimétrie. Par ailleurs, cette méthode est aussi efficace sur des solutions industrielles contenant du sélénium(IV) et peut donc être appliquée pour l'analyse en temps réel de cet élément.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.104555 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Geoffroy, Nicolas |
| Contributors | George Demopoulos (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Mining and Materials) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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