Hostname: page-component-848d4c4894-ttngx Total loading time: 0 Render date: 2024-05-04T10:51:29.681Z Has data issue: false hasContentIssue false

Effect of Pressure on the Sorption of Yb by Montmorillonite

Published online by Cambridge University Press:  02 April 2024

Steven E. Miller
Affiliation:
Department of Chemistry, University of Rhode Island Kingston, Rhode Island 02881
G. Ross Heath
Affiliation:
School of Oceanography, Oregon State University, Corvallis, Oregon 97331
Richard D. Gonzalez
Affiliation:
Department of Chemistry, University of Rhode Island Kingston, Rhode Island 02881

Abstract

X-ray diffraction, infrared, and cation-exchange capacity measurements of the reaction products of montmorillonites with YbCl3.6H2O show that at 1 atm irreversible sorption of Yb3+ increases with increasing temperature in the range 20° to 280°C, whereas at 110 atm it decreases with increasing temperature. Above 100°C, less irreversible sorption occurs at 110 atm than at 1 atm. The decreased sorption at high pressure is attributed to reduced cation hydrolytic fixation and to rapid expulsion of interlayer Yb3+ by interlayer water at higher temperatures, with a concomitant decrease in Yb3+ migration to octahedral sites. At 110 atm, 160° and 200°C treatments cause changes in infrared absorption bands (884 cm-1, 848 cm-1) suggesting that sorbed Yb3+ is charge compensated by the deprotonation of Fe3+- and Mg2+-hydroxyl groups. At 290°C deprotonation is restricted to Fe3+-hydroxyl groups.

Резюме

Резюме

Измерения продуктов реакции монтмориллонита с YbCl3.6Н2O путем рентгеновской порошковой диффракции, инфракрасной спектроскопии и катионо-обменной способности указывают, что при давлении 1 атм необратимая сорбция Yb3+ увеличивается с ростом температуры в диапазоне от 20° до 280°С, тогда как при ПО атм сорбция уменьшается с ростом температуры. Выше 100°С, при ПО атм сорбция является менее необратимой, чем при 1 атм. Уменьшенная сорбция при большом давлении, вероятно, вызвана уменьшенной гидролитической фиксацией катионов и быстрым изгнанием межслойных Yb3+ межслойной водой при повышенной температуре, сопровождаемым уменьшением миграции Yb3+ в октаедрические места. При ПО атм обработка при температурах 160° и 200°С приводила к изменению полос инфракрасной спектроскопии (884 см-1, 848.СМ-1), указывая на то что сорбировенный Yb3+ уравновешивается по заряду отпротонированием Fе3+- и Мg2+-гидроксиловых групп. При 290°С отпротонирование ограничивается до Fе3+-гидрок-силовых групп. [Е.С.Е

Resümee

Resümee

Röntgenpulverdiffraktions-, Infrarot-, und Kationenaustauschkapazitäts-Messungen an den Reaktionsprodukten von Montmorillonit mit YbCl3.6H2O zeigen, daß bei 1 atm die irreversibel Sorption von Yb3+ mit zunehmender Temperatur zunimmt. Über 100°C ist bei 110 atm die Sorption weniger irreversibel als bei 1 atm. Die verringerte Sorption bei höherem Druck wird einer verringerten hydrolytischen Bindung der Kationen zugeschrieben und einer raschen Verdrängung von eingelagertem Yb3+ durch Zwischenschichtwasser bei höheren Temperaturen. Dies wird begleitet von einer Verringerung der Besetzung der Oktaederplätze durch Yb3+. Bei 110 atm bewirkt ein Erhitzen auf 160° und 200°C eine Veränderung der Infrarotadsorptions-Banden (884 cm-1, 848 cm-1), was darauf hindeutet, daß das sorbierte Yb3+ ladungsmäßig durch die Deprotonierung von Fe3+- und Mg2+-Hydroxylgruppen kompensiert wird. Bei 290°C ist die Deprotonierung auf die Fe3+-Hydroxylgruppen beschränkt. [U.W.]

Résumé

Résumé

Des mesures de diffraction de rayons-X, infrarouges, et de capacité d’échange de cations des produits de réaction entre la montmorillonite et YbCl3.6H2O montrent qu’à 1 atm la sorption irréversible de Yb3+ augmente proportionnellement à une élévation de la température sur l’étendue de 20° à 280°C, alors qu’à 110 atm, elle diminue proportionnellement à une élévation de température. Au delá de 100°C, une sorption moins irréversible se passe à 110 atm qu’à 1 atm. La sorption moindre sous haute pression est attribuée à une fixation hydrolitique de cations réduite et à l'expulsion rapide de Yb3+ intercouche par l'eau intercouche à de plus hautes temperatures entraînant une diminution de la migration de Yb3+ vers les sites octaédraux. A 110 atm, des traitements à 160° et 200°C causent des changements dans les bandes d'adsorption infrarouges (884 cm-1, 848 cm-1) suggérant que la charge de Yb3+ sorbé est compensée par la déprotonation des groupes hydroxyles Fe3+ et Mg2+. A 290°C la déprotonation est restreinte aux groupes hydroxyles Fe3+. [D.J.]

Type
Research Article
Copyright
Copyright © 1983, The Clay Minerals Society

Access options

Get access to the full version of this content by using one of the access options below. (Log in options will check for institutional or personal access. Content may require purchase if you do not have access.)

References

Calvet, R. and Prost, R., 1971 Cation migration into empty octahedral sites and surface properties of clays Clays & Clay Minerals 19 175186.CrossRefGoogle Scholar
Farmer, V. C. and Russell, J. D., 1964 The infrared spectra of layered silicates Spectrochim. Acta 20 11491173.CrossRefGoogle Scholar
Farmer, V. C. and Russell, J. D., 1971 Interlayer complexes in layer silicates. Structure of water in lamellar ionic solutions Trans. Faraday Soc. 67 27372749.CrossRefGoogle Scholar
Florence, T. M. and Smythe, L. E., 1960 Use of azo dyes for the Polarographic determination of the lanthamides Nature 187 771772.CrossRefGoogle Scholar
Fripiat, J. J., Rouxhet, P. and Jacobs, H., 1965 Proton de-localization of micas Amer. Mineral. 50 19371958.Google Scholar
Heller-Kallai, L., 1975 Montmorillonite halide interaction. A possible mechanism for illitization Clays & Clay Minerals 23 462467.CrossRefGoogle Scholar
Heller-Kallai, L. and Bailey, S. W., 1975 Interaction of montmorillonite with alkali halides Proc. Int. Clay Conf., Mexico City, 1975 361372.Google Scholar
Miller, S. E., Heath, G. R. and Gonzalez, R. D., 1982 Effects of temperature on the sorption of lanthanides by montmorillonite Clays & Clay Minerals 30 111122.CrossRefGoogle Scholar
Ross, G. J. and Mortland, M. M., 1966 A soil beidellite Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 30 337343.CrossRefGoogle Scholar
Weast, R. C., ed. (1975) Handbook of Chemistry and Physics: 56th ed., CRC Press, Cleveland, Ohio, F-209, 210.Google Scholar
Wilson, A. D., 1955 A new method for the determination of ferrous iron in rocks and minerals Bull. Geol. Surv. Great Britain 9 5658.Google Scholar