Hostname: page-component-78c5997874-m6dg7 Total loading time: 0 Render date: 2024-11-10T07:26:20.719Z Has data issue: false hasContentIssue false
  • English
  • Français

Cross-Linked Smectites. II. Flocculation and Microfabric Characteristics of Hydroxy-Aluminum-Montmorillonite

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2024

N. Lahav  and
U. Shani
N. Lahav
Affiliation:
Department of Soil and Water Science, Faculty of Agriculture The Hebrew University of Jerusalem, Rehovot, Israel
U. Shani
Affiliation:
Department of Soil and Water Science, Faculty of Agriculture The Hebrew University of Jerusalem, Rehovot, Israel
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Core share and HTML view are not available for this content. However, as you have access to this content, a full PDF is available via the ‘Save PDF’ action button.

Cross-linking of Li-montmorillonite by hydroxy-aluminum oligomers was performed in a specially constructed mixing apparatus. Observations on flocculation and solution composition were carried out during and after the cross-linking reaction; the dry product was studied by scanning electron microscopy.

Flocculation was most pronounced at Al/montmorillonite ratios between 0.98 and 2.45 mM/g; below and above this range, flocculation was much less intensive. These observations can be explained by heterocoagulation and protecting colloid action. A complete neutralization of the montmorillonite charge was estimated at 1.9 mM adsorbed Al per g clay, and in order to account for the electrical charge of the hydroxy-Al, polymers with an average charge of 0.5 per Al atom must be assumed on the montmorillonite surface. Assuming that the hydroxy-aluminum form in the unreacted solution is Al6(OH)3+12, the adsorbed polymer will be Al24(OH)12+60. Alternatively, assuming Al6(OH)3+15 in the unreacted solution, this form will remain unchanged upon adsorption onto the montmorillonite surface.

Differences in the microfabric of dry Al-CLM as a function of Al/montmorillonite ratio can be explained along the lines of the interpretation of the flocculation studies.

Резюме

Резюме

Образование поперечных связей монтмориллонита, содержащего Li, c оли-гомером гидроокиси алюминия было достигнуто с помощью специально сконструированного смешивающего аппарата. Наблюдение за флоккулированием и составом раствора проводилось в течение и после реакции образования поперечных связей, сухой продукт был изучен под развертывающим электронным микроскопом.

Флоккулирование было наиболее резко выражено при отношении Al/монтмориллонит в пределах 0,98 и 2,45 мМ/г. Ниже и выше этого диапазона флоккулирование было значительно мение интенсивным. Это наблюдение может быть объяснено ге-терокоагуляцией и защитным действием коллоида. Полная нейтрализация заряда монтмориллонита была определена при 1,9 мМ адсорбированного Al на 1 г глины. Чтобы подсчитать электрический заряд гидроокиси алюминия, следует принять на поверхности монтмориллонита средний заряд в 0,5 на атом Al. Предполагая, что гидроокись алюминия в невступившем в реакцию растворе находится в форме Al6(OH)3+12, адсорбированный полимер будет Al24(OH)12+60, и, наоборот, предполагая, что в растворе до реакции находился Al6(OH)3+15, эта форма останется без изменения при адсорбции на поверхности монтмориллонита.

Различия в микроструктуре сухого Аl-ПСМ,представленные в виде функции отношения Al/монтмориллонит могут быть объяснены при интерпретации результатов изучения флоккулирования.

Kurzreferat

Kurzreferat

Querverknüpfung von Li-Montmorillonit mit Hydroxyl-Aluminiumoligomeren wurde in einem spezial-hergestellten Mischungsapparat durchgeführt. Beobachtungen über Ausflocken und Zusammenstellung der Lösung wurden während und nach der Querverknüpfungsreaktion gemacht; das trockene Pro dukt wurde durch SEM untersucht. Ausflocken war am meißten bemerkbar bei Al/Montmorillonit Verhältnissen zwischen 0,98 und 2,45 mM/g; über und unter diesem Bereich war Ausflocken viel weniger intensiv. Diese Beobachtungen können durch Heterokoagulation und Schutzkolloidaktion erklärt werden.Eine vollständige Neutralisation der Montmorillomitladung wurde auf 1,9 mM adsorbiertes Al per g Ton geschätzt und um die elektrische Ladung des Hydroxyl-Aluminiums zu erklären, muß angenommen werden, daß sich Polymere mit einer durchschnittlichen Ladung von 0,5 per Al Atom an der Montmorillonitober fläche befinden.Wenn man annimmt, daß die Hydroxyl-Aluminiumform in der nichtreagierten Lösung Al6(OH)123+ ist, wird der adsorbierte Polymer Al24- (OH)6012+ sein.Andererseits, wenn angenommen wird, daß sich Al6(OH)153+ in der nichtreagierten Lösung befindet,dann wird diese Form unverändert bleiben während der Adsorption auf der Montmorillonitoberfläche. Unterschiede in der Mikrostruktur von trockenem Al/CLM, abhängig vom Al/Montmorillonit Verhältnis, kann durch dieselben Grundsätze wie in den Ausflockuntersuchungen erklärt werden.

Keywords

AluminumFlocculationHeterocoagulationLigandLithiumMontmorillonite
Type
Research Article
Information
Clays and Clay Minerals , Volume 26 , Issue 2 , April 1978 , pp. 116 - 124
Copyright
Copyright © 1978, The Clay Minerals Society

Footnotes

*

This apparatus was planned and constructed by U. Shani and J. Shani.

References

Brosset, C., Biedermann, G. and Sillen, L. G.. (1954) Studies on the hydrolysis of metal ions. XI. The aluminum ion, Al3+: Acta Chem. Scand. 8, 1917–1926.CrossRefGoogle Scholar
Hem, J. D. and Roberson, C. E. (1967) Form and stability of aluminum hydroxide complexes in dilute solution: U.S. Geol. Surv. Water-Supply Pap. 1827–A, 55 pp.Google Scholar
Hsu, Pa Ho and Bates, T. F. (1964) Formation of X-ray amorphous and crystalline aluminium hydroxides: Mineral. Mag. 33, 749–768.Google Scholar
Lahav, N., Shani, U. and Shabtai, J. (1978) Cross-linked smectites. I. Synthesis and properties of hydroxy aluminum montmorillonite: Clays & Clay Minerals 26, 107–115.CrossRefGoogle Scholar
M'Ewen, M. B. and Pratt, M. I. (1957) The gelation of montmorillonite. I. The formation of a structural framework in sols of Wyoming bentonite: Trans. Faraday Soc. 53, 535–547.CrossRefGoogle Scholar
Ragland, J. L. and Coleman, A. T. (1960) The hydrolysis of aluminum salts in clay and soil systems: Soil Sci. Soc. Am. Proc. 24, 457–460.CrossRefGoogle Scholar
Smith, R. W. and Hem, J. D. (1972) Effect of aging on aluminum hydroxide complexes in dilute aqueous solutions: U.S. Geol. Surv. Water-Supply Pap. 1827–D, 51 pp.Google Scholar
Stol, R. J., van Helden, A. K. and de Bruyn, P. L. (1976) Hydrolysis—precipitation studies of Aluminum (III) solutions 2. A kinetic study and model: J. Colloid Interface Sci. 57, 115–131.CrossRefGoogle Scholar
van Olphen, H. (1963) Clay Colloid Chemistry: Interscience Pub., New York, 301 pp.Google Scholar
Wiese, G. R. and Healy, T. W. (1975a) Coagulation and electrokinetic behaviour of TiO2 and A12O3 colloidal dispersions: J. Colloid Interface Sci. 51, 417–442.CrossRefGoogle Scholar
Wiese, G. R. and Healy, T. W. (1975b) Solubility effects in A12O3 and TiO2 colloidal dispersions: J. Colloid Interface Sci. 52, 452–457.CrossRefGoogle Scholar
Wiese, G. R. and Healy, T. W. (1975c) Heterocoagulation in mixed TiO2-Al2O3 dispersions: J. Colloid Interface Sci. 52, 458–467.CrossRefGoogle Scholar