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Selective Adsorption of Zinc on Halloysite

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2024

Koji Wada
Affiliation:
Faculty of Agriculture, Kyushu University 46, Fukuoka 812, Japan
Yasuko Kakuto
Affiliation:
Faculty of Agriculture, Kyushu University 46, Fukuoka 812, Japan

Abstract

Zn- and Ca-adsorption equilibria of five Ca-saturated halloysite samples were measured at equilibrium Zn concentrations up to 10−2 M in 10−4 to 10−2 M CaCl2. The results were interpreted on KCaZn vs. [Zn]/CEC (%) plots, where KCaZn is the selectivity coefficient (= [Zn][Ca]/[Ca][Zn]), Zn and Ca represent the adsorbed species, and CEC is the cation-exchange capacity. All Zn adsorption occurred at cation-exchange sites, and 0.77 to 36.0 meq Zn/100 g clay, which constitutes 9 to 83% of the CEC, was adsorbed with “high selectivities” (KCaZn > 10). The higher values were found for two spherical and one “filmy” halloysites, whereas the lower values were found for two tubular halloysites. The magnitude of their 001 intensity, hydration in interlayer space, CEC, and “free” iron oxide content did not correlate with the selective Zn adsorption, but a good correlation was found between the proportion of “high selectivity” sites for Zn and proportion of “high affinity” sites for H+. The adsorption of Zn at the “high selectivity” sites was not completely reversible, and KCaZn values >1000 were recorded in 0.5 M CaCl2 for Zn which occupied 10–40% of the exchange sites. Selective Zn adsorption decreased with decreasing pH, and all adsorbed Zn was extracted with 0.1 M HCl.

Резюме

Резюме

Измерялись адсорбционные равновесия Zn и Са в пяти образцах галлуазита, насыщенного Са при равновесных концентрациях Zn до 10−2 М в 10−4–10−2 М СаС12. Результаты анализировались с помощью графиков зависимостп KCaZn и [Zn]/KOC (%), где KCaZn = это коэффициент селективности (= [Zn][Ca]/[Ca][Zn]; Zn и Са представляют адсорбированные разновидности, а KОС = катионная обменная способность. Вся адсорбция Zn происходила в местах обмена катионов, и от 0,77 до 36,0 мэк Zn/100 г глины, что составляет от 9 до 83% КОС, было адсорбировано с “высокими селективностями” (KCaZn > 10). Более высокие величины были обнаружены для двух сферических и одного “пленочного” галлуазита и более низкие величины—для двух трубчатых галлуазитов. Величина их интенсивности 001, гидротация в межслойном пространстве, KОС, и содержание “свободной” окиси железа не согласуются с селективной адсорбцией Zn, но была установлена хорошая корреляция между пропорцией мест “высокой селективности” для Zn и пропорцией мест “высокого” сродства для Н+. Адсорбция Zn в местах “высокой селективности” не была полностью обратимой, а величины KCaZn > 1000 были обнаружены в 0,5 М СаС12 для Zn, который занимал 10–40% мест обмена. Селективная адсорбция Zn уменьшалась с понижением рН, и весь адсорбированный Zn был извлечен с помощью 0,1 М НС1. [N.R.]

Resümee

Resümee

Die Zn- und Ca-Adsorptionsgleichgewichte fünf Ca-gesättigter Halloysitproben wurden bei Zinkgleichgewichtskonzentrationen bis zu 10−2 M in 10−4 bis 10−2 M CaCl2 gemessen. Die Ergebnisse wurden in Diagrammen, in denen KCaZn gegen [Zn]/CEC(%) aufgetragen ist, interpretiert, wobei KCaZn der Selektivitätskoeffizient (=[Zn][Ca]/[Ca][Zn] ist, Zn und Ca die adsorbierte Ionenart darstellt, und CEC die Kationenaustauschkapazität ist. Jede Zn-Adsorption findet an Kationenaustauschplätzen statt, und 0,77 bis 0,36 mÄq Zn/100 g Ton, die 9 bis 83% der CEC ausmachen, wurden mit “hoher Selektivität” (KCaZn > 10) adsorbiert. Die höheren Werte wurden bei zwei kugelförmigen und einem “filmy” Halloysit gefunden, die niedrigeren Werte hingegen bei zwei röhrenförmigen Halloysiten. Die Größe ihrer 001-Intensität, die Hydratation im Zwischenschichtraum, die CEC, und der “freie” Eisenoxidgehalt korreliert nicht mit der selektiven Zn-Adsorption. Eine gute Korrelation wurde jedoch zwischen dem Verhältnis von Plätzen mit “hoher Selektivität” für Zink und dem Verhältnis von Plätzen mit “hoher Selektivität” für H+ gefunden. Die Adsorption von Zn an die Plätze “hoher Selektivität” war nicht vollständig reversibel. KCaZn-Werte > 1000 wurden für Zn in 0,5 M CaCl2 verzeichnet, das 10–40% der Austauschplätze besetzt. Die selektive Adsorption von Zn nimmt mit abnehmendem pH ab. Alles adsorbierte Zn wurde mit 0,1 M HCl extrahiert. [U.W.]

Résumé

Résumé

Les équilibres d'adsorption-Zn et -Ca de cinq échantillons d'halloysite saturés de Ca ont été mesurés à des concentrations d’équilibre Zn jusqu’à 10−2 M dans 10−4 à 10−2 M CaCl2. Les résultats ont été interprétés sur des diagrammes KCaZn vs. [Zn ]/CEC (%), où KCaZn est le coefficient de sélectivité (=[Zn][Ca]/[Ca][Zn]), Zn et Ca représentant les espèces adsorbées,et CEC est la capacité d’échange de cations. Toute l'adsorption Zn s'est passée sur des sites d’échange de cations, et de 0,77 à 36,0 meq Zn/100 g d'argile, ce qui constitue de 9 à 83% de la CEC, ont été adsorbées à de “hautes sélectivités” (KCaZn > 10). Les valeurs les plus hautes ont été trouvées pour deux halloysites sphériques et une halloysite “recouverte d'un film,” tandis que les valeurs les plus basses ont été trouvées pour deux halloysites tubulaires. La magnitude de leur intensité 001, l'hydration dans l'espace inter-couche, la CEC, et le contenu en oxide de fer “libre” n'ont montré aucune corrélation avec l'adsorption sélective Zn, mais une bonne corrélation a été trouvée entre la proportion de sites à “haute sélectivité” de Zn et la proportion de sites à “haute affinité” pour H+. L'adsorption de Zn aux sites de “haute sélectivité” n’était pas complètement réversible, et des valeurs KCaZn > 1000 ont été observées dans 0,5 M CaCl2 pour Zn qui se trouvaient dans 10–40% des sites d’échange. L'adsorption sélective Zn a diminué à mesure que le pH décroissait, et tout le Zn adsorbé a été extrait par 0.1 M HCl. [D.J.]

Type
Research Article
Copyright
Copyright © Clay Minerals Society 1980

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