Further Investigations on Fulvic Acid-Cu²⁺-Montmorillonite Interactions

Abstract

The major mechanism by which fulvic acid removed Cu²⁺ from Cu²⁺-montmorillonite was complexation, most likely chelation. This was confirmed by the use of a specific cupric ion electrode which showed that whereas the total Cu^{2 +} concentration in the supernatant solutions increased with rise in pH, about 7 per cent of the total Cu²⁺ solubilized by fulvic acid occurred in the ‘free’ or ‘uncomplexed’ form at pH 2.5, only 0.6 per cent was similarly distributed at pH 4.5 and 0.0009 per cent at pH 6.5. External surface area measurements by a dynamic BET method showed the following surface areas: 2.5 m²g^-1 for the fulvic acid, 8.0 m² g^-1 for the Cu²⁺-montmorillonite but 16.1 m² g^-1 for the FA-Cu²⁺-montmor-illonite complex. Electron micrographs of the FA-clay complex confirmed that fulvic acid was adsorbed in interlamellar spaces and on external surfaces of the Cu²⁺-montmorillonite.

Résumé

Le mécanisme principal par lequel l’acide fulvique extrait Cu²⁺ de la montmorillonite Cu²⁺ est la complexation ou plus probablement la chélation. Ceci a été confirmé par l’utilisation d’une électrode spécifique pour l’ion cuivrique; il a été montré que, alors que la concentration totale en Cu²⁺ dans les surnageants augmente avec le pH, environ 7 pour cent du Cu²⁺ total solubilisé par l’acide fulvique se présente sous forme ‘libre’ ou ‘non complexée’ à pH 2,5, 0,6 pour cent seulement à pH 4,5 et 0,0009 pour cent à pH 6,5. La mesure de la surface externe par une méthode BET dynamique donne les surfaces suivantes: 2,5 m2 g^-1 pour l’acide fulvique, 8,0 m2 g^-1 pour la montmorillonite Cu²⁺, mais 16,1 m2 g^-1 pour le complexe montmorillonite Cu²⁺-FA. Les micrographies électroniques du complexe argile-FA confirment que l’acide fulvique est adsorbé dans les espaces interfeuillets et sur les surfaces externes de la montmorillonite Cu²⁺.

Kurzreferat

Als wichtigster Mechanismus, durch den Fulvosäuren Cu²⁺ aus Cu²⁺-Montmorillonit verdrängten, erwies sich Komplexbildung, sehr wahrscheinlich in Form der Chelatisierung. Dies wurde durch Verwendung einer spezifischen Kupferionenelektrode bestätigt, die zeigte, daß, während die Gesamt-Cu²⁺-Konzentration in der überstehenden Lösung mit Zunahme des pH-Wertes anstieg, etwa 7% des durch Fulvosäure in Lösung gebrachten Gesamt-Cu²⁺ bei pH 2,5 in ‘freier’ oder ‘niehtkomplexierter’ Form auftrat, nur 0,6% in ähnlicher Verteilung bei pH 4.5 und 0,0009% bei pH 6,5 vorlagen. Messungen der äußeren Oberflächen durch eine dynamische BET-Methode ergaben die folgenden Oberflächen: 2,5 m2 g^-1 für die Fulvosäure, 8,0 m2 g^-1 für den Cu²⁺-Montmorillonit, aber 16,1 m2 g^-1 für den Fulvosäure-Cu²⁺-Montmorillonitkomplex. Elektronenmikroskopische Aufnahmen des Fulvo-säure-Tonkomplexes bestätigten, daß die Fulvosäure in den Zwischenschichten und an den äußeren Oberflächen des Cu²⁺-Montmorillonits adsorbiert wird.

Резюме

Главный механизм посредством которого фульвиновая кислота удаляет Сu²⁺ изСu²⁺-монтмориллонита является комплексообразование, повидимому, образование клешне-видной формы. Это подтвердили использованием специфического электрода из железа содер-жащего двухвалентную медь, который показал, что в то время как общая концентрация Сu²⁺ во всплывающих растворах поднималась при повышении рН, приблизительно 7% всего Сu²⁺, растворенного фульвиновой кислотой было при рН 2,5 в «свободной» или «неком-плексобразовавшейся» форме, при рН 4,5 только 6% было распределено таким же образом, а при рН 6,5 — 0,0009%. Измерения наружных площадей поверхностей динамическим методом ВЕТ показало: 2,5 м2/г для фульвиновой кислоты; 8,0 м2/г для Сu²⁺-монтмориллонита, но 16,1 м2/г для комплекса FА-Сu²⁺-монтмориллонита. Электронномикроскопические снимки комплексов РА-глины подтвердили, что фульвиновая кислота была адсорбирована в промежу- точных пространствах на наружных поверхностях Сu²⁺-монтмориллонита.