拉曼监测溶液中－离子变化

在实验样品中，溶液体系中采用蒸馏水、0.5mol／L Na HCO3和1mol／L Na HCO3三种溶液充当碳酸化过程中的反应介质，通过拉曼光谱原位观测并采用GRAMS软件分析可知其中HCO－3离子含量动态变化情况。

图6－5显示在加热前、中、后CO2溶解在纯水中和1mol／L Na HCO3溶液中的拉曼谱图状况。从图中可以看出，在常温下，水峰在2800～3800cm－1区间形成一个近似于梯形的峰，恒温加热中，近似梯形的水峰顶部呈尖状，形成类似于三角形的水峰。这主要是由于温度的改变导致其峰随着分子振动略微变动，但并不影响对物质的鉴别和溶液中离子含量的测量。图6－5（a）显示的是纯水中的拉曼光谱图，从图中可以看出纯水中溶解有部分CO2，其拉曼峰位移为1381cm－1和1374cm－1，而在Na HCO3溶液中溶解CO2，其HCO－3离子的拉曼峰位移在1001～1012cm－1区域之间。在改变反应体系温度时，溶解在溶液中的CO2平衡会发生变化，当温度稳定在一个特定的值时，其平衡重新建立。因为反应透明玻璃腔体中的CO2总量远大于反应所需要的CO2量，即CO2足量，所以达到新的平衡后，溶解在溶液中的CO2含量基本保持恒定。

图6－4 纯净方解石谱图

图6－5 CO2在水溶液中溶解的拉曼光谱图

1.加热前；2、3.加热恒温；4.降至常温后

由表6－3可知，在压力较小的情况下，溶解在底部的CO2平均值都要稍高于顶部值，而在压力较高的情况下，溶解在底部的CO2值要稍低于顶部值，造成该现象的原因是因为压力较低时，恒温加热顶部溶解的CO2逐渐逸散出来，从顶部进入气相中，这是顶部CO2量减少较快的缘故；而另一种情况是压力越大，溶解在溶液中的CO2含量增多，CO2会首先进入液相顶部并逐渐向液相底部运移，这种情况增加了液相底部的CO2含量，对矿物的碳酸盐化更加有利。

表6－3 恒温条件下溶解在溶液中不同时刻的CO2含量均值与CO2密度均值对比