膨潤(rùn)土中離子的研究

時(shí)間：2014-05-21 10:06:33

作者：世邦機(jī)器

作Q與t關(guān)系曲線可發(fā)現(xiàn)，除了50℃的Zn2+溶液外，水解沉淀反應(yīng)主要發(fā)生在反應(yīng)起始時(shí)。這是由于反應(yīng)開(kāi)始時(shí)氫離子與榮脫石表層陽(yáng)離子就發(fā)生快速交換反應(yīng)，造成溶液中氫

離子濃度的局域性“虧損”，進(jìn)而引發(fā)金屬離子的水解和沉淀。膨潤(rùn)土生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，對(duì)膨潤(rùn)土生產(chǎn)線上的要求也是比較高的。而金屬離子的水解和沉淀反過(guò)來(lái)又使溶液中的氫離子濃度下降減緩，因此，溫度上升，kH反而下降，以50℃的Zn2+溶液中較為明顯；與此相反，溫度上升，加快樂(lè)層間交換作用和水解反應(yīng)，kM也表現(xiàn)出上升。Pb2+、Zn2+的水解有利于其參與層間離子交換反應(yīng)。

考察表中數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，與自由態(tài)離子M2+上相比，水解離子M（OH）+的有效靜電半徑和界面水化系數(shù)更接近Na+，特別是Zn（OH）+。實(shí)驗(yàn)已表明，Zn2+溶液中Na+擴(kuò)散反應(yīng)速率b總大于Pb2+溶液，特別是在50℃時(shí)，Zn2+溶液中水解作用較強(qiáng)，擴(kuò)散反應(yīng)速率b也非常大，達(dá)2.17µmol/h。顯然，溫度上升，水解作用加強(qiáng)，交換作用也增強(qiáng)。消解法測(cè)定也表明，蒙脫石對(duì)Zn2+的吸附量大于Pb2+。在25℃時(shí)，兩者分別為1.50mmol/kg和10. 7mmol/kg；溫度升至50℃時(shí)，分別為91. 82mmol/kg和12.7mmol/kg。這些數(shù)據(jù)說(shuō)明，溫度升高造成金屬離子水解的同時(shí)，也加大了層間離子交換反應(yīng)的速率。

綜上所述，近中性稀溶液中蒙脫石與鉛鋅離子界面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明了以下幾點(diǎn)。

Pb2+、Zn2+不但可與蒙脫石表面發(fā)生配合反應(yīng)，而且有部分進(jìn)入層間交換鈉離子。由于Zn2+有效靜電半徑與Na+更相近，界面玻恩水化系數(shù)比Pb2+高，其對(duì)層間陽(yáng)離子交換能力大于Pb2+，因此蒙脫石對(duì)Zn2+的吸附量比Pb2+大。

溫度升高，Pb2+、Zn2+水解沉淀現(xiàn)象變得明顯，特別是在50℃的Zn2+溶液中。這是由于氫離子的離子濃度較高，以及與蒙脫石表層陽(yáng)離子的交換反應(yīng)速率快，造成溶液中局域性H+“虧損”。Pb2+、Zn2+的水解沉淀反過(guò)來(lái)又促使溶液的pH值下降。

溶液中H+和Pb2+、Zn2+濃度變化可用一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程較好地?cái)M合。在Pb2+溶液中kH>kM，溫度上升，前者下降，后者上升。在Zn2+溶液中正好相反，與溫度升高時(shí)Zn2+水解作用增強(qiáng)有關(guān)。