임계 요소 중에서 (도 1), 바나듐 (V)은 특히 임계 영역에서 잠재적으로 위험한 오염 물질이 될 것으로 제안되었다. 미국 환경 보호국은 환경 위험 요소의 우선 순위 목록에 V를 분류합니다. V의 환경 문제를 해결하는 것은 다른 전이 금속에 대한 V 생물 화학에 대한 불완전한 이해를 통해 제어 될 수 있습니다. V 생물 지 화학적 행동에 대한 더 나은 이해는 환경 위험 평가를 지원하고 새로운 개선 도구 개발을 지원할 수 있습니다 (Pourret and Dia, 2018).
Vanadium은 V 화합물에서 발견되는 다양한 색상으로 인해 스칸디나비아의 아름다움과 다산의 여신 Vanadís로부터 이름을 받았습니다. 산화 상태로 인해 v2+는 자주색이고, v3+는 노란색이고, v4+는 파란색이고, v5+는 오렌지입니다.
바나듐은 원래 1801 년 델 리오 (Del Rio)에 의해 공개되었으며 부정확하게 불순한 크롬으로 확인되었다. 바나듐은 1830 년 Sefström에 의해 더 발견되었다. 바나듐은 1867 년 Roscoe에 의해 V 클로라이드에서 거의 순수한 형태의 수소로 감소되었다. 고순도 V (99.3 ~ 99.8%)는 1927 년부터 생산되었습니다.
바나듐은 암소권에서 v3+ 형태를 감소시키는 반면, 산화 조건에서 V4+ 형태 하에서 우세한 반면. Vanadium2+는 주로 환경에서 안정적이지 않지만 v3+는 더 안정적입니다. Vanadium3+는 또한 공기 또는 용존 산소에 의해 점진적으로 산화된다. Vanadium5+는 대기에 노출 된 물에서 가장 흔한 형태 일 것으로 예상되는 반면 V4+는 환경 감소 환경에서 발생합니다.
Vanadium Redox Chemistry는 특히 재생 에너지 기술에 적용하는 데 특히 관심이 있습니다. 실제로, V 산화 환원 배터리 기술은 화학 전위 에너지를 저장하기 위해 다른 V 산화 상태와 함께 충전식 흐름 유형을 사용합니다. 따라서 V에 대한 수요는 증가했으며 가까운 시일 내에 계속 증가 할 것입니다. 건축 자재에 대한 Vanadium 요청은 채굴 된 V. Vanadium을 가장 많이 사용하는 것이 금속 합금으로 사용됩니다. 소량의 바나듐은 합금 된 금속에 강도와 내열을 더합니다.
바나듐 및 철의 합금 인 Ferrovanadium은 기어, 샤프트 및 크랭크 샤프트와 같은 스트레스가 많은 자동차 부품에 사용됩니다. 티타늄 및 바나듐 합금은 제트 엔진에 사용됩니다. 따라서 지상 및 수생 저수지를 통해 순환되는 바나듐 부피는 추가로 증가 할 것으로 예상됩니다. 이로 인해 통제되지 않은 V가 환경에 방출되고 환경 문제가 개발 도상국 및 선진국에서 나타납니다. 실제로, 바나듐은 환경 검사 덕분에 중국의 탄압에 갇힌 많은 금속 중 하나 였지만 동시에 중국은 더 많은 바나디움을 요구하는 철강의 표준을 높였습니다.
이러한 맥락에서 바나듐은 글로벌 V 수요 증가로 더 많은 고려를 받았다. 그러나 환경에서의 발생은 새로운 중요한 문제가됩니다.
V4+에서 V5+의 산화 속도와 수용액에서 이들 두 종 사이의 평형은 물의 우세를 조절할 것이다 (그림 2; Pourret et al., 2012). pH, V 농도, 산화 환원 전위, 수성 시스템의 이온 강도 및 생물학적 활성과 같은 몇 가지 요인은 v 종 분화를 조절한다. 물에서, v4+는 일반적으로 바나 딜 양이온 [VO2+, VO (OH)+]로서 존재하는 반면, v5+는 바나 데이트 옥시 아니 화 (H2VO4-, HVO42-)로서 발생한다. VO2+는 유기 및 무기 표면을 포함하여 고체상으로 강렬하게 흡착된다. 음이온 성 V (H2VO4-, HVO42-)의 흡착은 양이온보다 훨씬 낮다. VO2+ 용해도는 유기물과의 복잡성을 통해 크게 개선 될 수 있습니다. V4+는 pH> 7에서 열역학적으로 안정적이지 않지만, 다양한 유기 및 무기 종에 의한 복합화는 그 안정성을 상당히 증가시킬 수있다 (도 2). 결국, v5+ 산화 상태 이온은 v4+ 이온보다 독성이 더 큽니다.
Pourret et al. (2012)는 얕은 지하수의 V 동작에 대한 몇 가지 결과를 발표했습니다. 그들은 언덕 슬로프 지하수의 V가 유기 및 무기 복합체의 혼합으로 발생하는 반면, 습지 지하수의 V는 주로 유기 종으로 발생한다고 제안했다. 그들은 연구에 설명 된 데이터 세트를 사용하여 대수층 - 록 조성 또는 인위적 기여와 같은 요인이 의심 할 여지없이 얕은 지하수에서 V 분포를 정의하는 데 무시할만한 역할을한다는 것을 강조했다. 인위적 영향에 대한 이러한 결론은 국소 규모이지만, 글로벌 V주기의 섭동은 배제 될 수 없습니다. 유기물 함량 및 산화 환원 상태는 지하수에서 V 캐리어로서 Fe-, Mn- 산화물과의 경쟁을 촉진하므로 V 사이클에 관여하는 두 가지 더 많은 지배적 요인이다. 이러한 맥락에서, 유기물 또는 산화 환원에 민감한 단계가 관련된 주요 V 운반자인지 확인하는 것이 흥미로워 보입니다. 이 분포를 명확히하기위한 추가 연구, 특히 Critical Zone에서 v 운송에 영향을 미치는 프로세스를 더 잘 이해하려면
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참조 :
- Pourret, O., Dia, A., 2018. Vanadium. 에서 :White, W.M. (ed.), 지구 화학 백과 사전 :지구의 화학에 대한 포괄적 인 참조 출처. Springer International Publishing, Cham, pp. 1474-1476.
- Pourret, O., Dia, A., Gruau, G., Davranche, M., Bouhnik-Le Coz, M., 2012. 얕은 지하수의 바나듐 분포 평가. 화학 지질학, 294 :89-102.
