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Adsorption and Transformation of HCN on the Surface of Copper and Calcium Montmorillonite

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2024

M. Cruz ,
A. Kaiser ,
P. G. Rouxhet  and
J. J. Fripiat
M. Cruz
Affiliation:
Department of Geology, The University of Illinois, Urbana, Illinois 61801, U.S.A. Laboratoire de Physico-Chimie Minérale, Université Catholique de Louvain, de Croylaan 42, B. 3030, Heverlee, Belgium
A. Kaiser
Affiliation:
Department of Geology, The University of Illinois, Urbana, Illinois 61801, U.S.A. Laboratoire de Physico-Chimie Minérale, Université Catholique de Louvain, de Croylaan 42, B. 3030, Heverlee, Belgium
P. G. Rouxhet
Affiliation:
Department of Geology, The University of Illinois, Urbana, Illinois 61801, U.S.A. Laboratoire de Physico-Chimie Minérale, Université Catholique de Louvain, de Croylaan 42, B. 3030, Heverlee, Belgium
J. J. Fripiat*
Affiliation:
Department of Geology, The University of Illinois, Urbana, Illinois 61801, U.S.A. Laboratoire de Physico-Chimie Minérale, Université Catholique de Louvain, de Croylaan 42, B. 3030, Heverlee, Belgium
*
†Permanent Address: CNRS CRSOCI Rue de la Ferollerie, Orleans, France.
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Abstract

Adsorption isotherms of HCN by Cu- and Ca-montmorillonites show that water present in the interlayer space decreases HCN adsorption.

For Ca-montmorillonite, i.r. spectra permit distinguishing between HCN interacting with the cations and molecules filling the interlayer space. Both types are removed upon outgassing. The residual water is not displaced by HCN.

On Cu-montmorillonite, species (presumably CN− ions) strongly held by the cations are observed in addition to adsorbed HCN molecules. The residual hydroxyls retained in the interlayer space are removed by the adsorption of HCN. These hydroxyls, either OH− or H2O, are characterized by two well defined stretching bands.

Infra-red spectra of samples heated below 200°C show that adsorbed HCN is involved in chemical reactions. For both clays, bands appear in the region characteristic of carbonyl and carboxyl groups; the production of ammonium is detected for Cu-montmorillonite. The reactions and the observed spectral features could be accounted for by the formation of formamide.

Résumé

Résumé

Les isothermes d’adsorption de HCN par les montmorillonites Cu et Ca montrent que l’eau présente dans les espaces interfeuillets diminue l’adsorption de HCN.

Dans le cas de la montmorillonite Ca, les spectres infrarouges permettent de faire la distinction entre HCN interréagissant avec les cations et les molécules remplissant l’espace interfeuillet. Ces deux types de molécules sont éliminés par dégazage. L’eau résiduelle n’est pas déplacée par HCN.

Dans le cas de la montmorillonite Cu, des espèces (probablement des ions CN−) fortement retenues par les cations sont observées en plus des molécules HCN adsorbées. Les hydroxyles résiduels retenus dans l’espace interfeuillet sont éliminés lors de l’adsorption de HCN. Ces hydroxyles, soit OH− soit H2O, sont caractérisés par deux bandes de stretching bien définies.

Les spectres infrarouges d’échantillons chauffés en dessous de 200°C montrent que HCN adsorbé participe à des réactions chimiques. Pour les deux argiles étudiées, des bandes apparaissent dans la région caractéristique des groupes carbonyle et carboxyle; la production d’ammonium est détectée avec la montmorillonite Cu.

Ces réactions et les caractéristiques des spectres observés pourraient être interprètées par la formation de formamide.

Kurzreferat

Kurzreferat

Adsorptionsisothermen von HCN an Cu- und Ca-Montmorilloniten zeigen, daß in den Zwischenschichten befindliches Wasser die HCN-Adsorption herabsetzt.

Für Ca-Montmorillonite erlauben Infrarotspektren eine Unterscheidung zwischen HCN, das mit dem Kation in Wechselwirkung steht, und Molekülen, die den Zwischenschichtraum ausfüllen. Beide Arten werden durch Entgasen entfernt. Das restliche Wasser wird nicht durch HCN verdräingt.

In Cu-Montmorilloniten sind zusätzlich zu den adsorbierten HCN-Molekülen Ionensorten (vermutlich CN−) zu beobachten, die von den Kationen stark gebunden werden. Die restlichen Hydroxylionen, die im Zwischenschichtraum zurückgehalten werden, werden durch Adsorption von HCN entfernt. Diese Hydroxyleentweder OH− oder H2O-sind durch zwei wohldefinierte Streckschwingungsbanden gekennzeichnet.

Infrarotspektren von Proben, die unterhalb von 200°C erhitzt wurden, zeigen, daß adsorbiertes HCN an chemischen Reaktionen beteiligt ist. Für beide Tone erscheinen die Banden in einem für Carbonyl-und Carboxylgruppen charakteristischen Bereich. Die Entstehung von Ammonium wird für Cu-Montmorillonit nachgewiesen. Diese Reaktionen und die beobachteten spektralen Merkmale könnten durch die Bildung von Formamid erklärt werden.

Резюме

Резюме

Изотермы адсорбции (HCN), цианистого водорода, медными (Cu) и кальциевыми (Ca)-монтмориллонитами показывает, что количество воды в пространстве между слоями уменьшает адсорбцию HCN.

B случае Ca-монтмориллонита инфракрасным спектром можно различить взаимодействие HCN с катионами и молекулами, наполняющими междуслоевое пространство. Оба типа уничтожаются дегазацией. Остаточная вода не смещается HCN.

B случае Cu-монтмориллонита наблюдаются, кроме адсорбированных молекул HCN, частицы (повидимому CN- ионы), крепко удерживаемые катионами. Задержанные в пространстве между слоями остаточные гидроксилы уничтожаются адсорбцией HCN. Эти гидроксильные группы, OH− или H2O, характеризуются двумя определенными расширяющимися полосами.

Инфракрасные спектры образцов, нагретых ниже 200°C, показывают, что адсорбированный HCN участвует в химических реакциях. Для обоих видов глин, полосы появляются в районе характеризующимся карбонильными или карбоксильными группами; в случае Cu-монтмориллонита наблюдается образование аммония. Эти реакции и наблюдаемые спектральные черты могут объясняться образованием формамидов.

Type
Research Article
Information
Clays and Clay Minerals , Volume 22 , Issue 5-6 , December 1974 , pp. 417 - 425
Copyright
Copyright © Clay Minerals Society 1974

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Footnotes

*

Chargé de Recherches-Fonds National de la Recherche Scientifique.

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