Hostname: page-component-848d4c4894-pjpqr Total loading time: 0 Render date: 2024-07-02T21:25:48.737Z Has data issue: false hasContentIssue false
  • English
  • Français

Chloritization of Montmorillonite by Its Coprecipitation with Magnesium Hydroxide

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2024

G. C. Gupta  and
W. U. Malik
G. C. Gupta*
Affiliation:
University Chemistry Department, Roorkee, India
W. U. Malik
Affiliation:
University Chemistry Department, Roorkee, India
*
*Present Address: School of Engineering, University of Mississippi, University, Mississippi.
Get access Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

A magnesium hydroxide-montmorillonite complex prepared at an OH/Mg molar ratio of 2 (16 meq Mg/g clay) and immediately cleaned of any free Mg(OH)2 behaves like magnesium-chlorite and shows no change during 3 months ageing. Magnesium hydroxide completely precipitates within the interlayer space of montmorillonite. X-ray diffraction analysis, thermal (DTA and TGA) studies, i.r. absorption analysis, polarographic reduction behaviour, and cation exchange capacity measurements confirm the transformation of montmorillonite to a chlorite-like structure. Further ageing of the complex results in the release of brucite from the interlayer space and expansion of the complex on glycerol treatment. X-ray analysis of the 6 months aged sample shows the presence of free brucite but not montmorillonite. A small but significant increase in CEC of the complex is observed on ageing. When the Mg(OH)2-montmorillonite complex is allowed to age in the presence of free Mg(OH)2 (external to montmorillonite unit layers) in a dry state, a “seeding” effect takes place and the “fixed” Mg(OH)2 starts coming out from the interlayer space after 10 days.

Résumé

Résumé

Un complexe de magnésium hydroxyde-monmorillonite préparé à un taux moléculaire de OH/Mg de 2 (16 meq Mg/g argile) et immédiatement nettoyé de tout Mg(OH)2 libre se comporte comme du magnésium-chlorite et ne montre aucun changement au cours d’un vieillissement de 3 mois. L’hydroxyde de magnésium précipite complètement à l’intérieur de l’espace entre les couches de montmorillonite.

L’analyse de diffraction aux rayons X, les études thermiques (DTA et TGA), l’analyses d’absorption à l’infrarouge, le comportement de réduction polarographique et les mesures de capacité d’échange de cations confirment la transformation de la montomorillonite en une structure ressemblant au chlorite.

Un vieillissement supplémentaire du complexe résulte en un dégagement de brucite de l’espáce entre les couches et l’expansion du complexe sur le traitement du glycérol. L’analyse aux rayons C d’échantillons vieux de 6 mois montre la présence de brucite libre mais aucune montmorillonite. Une hausse faible mais significative dans le CEC du complexe est observée pendant le vieillissement.

Quand le complexe Mg(OH)2-montmorillonite est autorisé à vieillir en présence de Mg(OH)2 libre, un observe un effect de “nucléation” et le Mg(OH)2 “fixé” commence à sortir de l’espace entre les couches après une période de 10 jours.

Kurzreferat

Kurzreferat

Ein Magnesiumhydroxyd-Montmorillonite Komplex, der bei einem OH/Mg Molarverhältnis von 2 (16 mäq Mg/g Ton) bereitet und sofort von etwa vorhandenem, freiem Mg(OH)2 befreit worden ist, verhält sich wie Magnesium-Chlorit und zeigt während einer Alterung von 3 Monaten keine Veränderung. Magnesiumhydroxyd prezipitiert vollkommen innerhalb des Zwischenschichtraums des Montmorillonits.

Die Röntgenbeugungsanalyse, thermische (DTA und TGA) Untersuchungen, Ultrarota absorptionsanalyse, Messungen des polarographischen Reduktionsverhaltens und der Kationenaustauschkapazität bestätigen die Umwandlung der Montmorillonitstruktur in eine chloritartige Struktur.

Bei weiterer Alterung des Komplexes wird im Zwischenschichtenraum Brucit freigegeben und durch Behandlung mit Glyzerin bläht sich der Komplex auf. Die Röntegenanalyse der 6 Monate alten Proben zeigt die Anwesenheit von Brucit, nicht aber von Montmorillonit an. Eine kleine aber bezeichnende Erhöhung im CEC des Komplexes wird bei der Alterung beobachtet.

Wird der Mg(OH)2-Montmorillonit Komplex in der Gegenwart von freiem Mg(OH)2 (ausserhalb der Montmorillonitschichten) in trockenem Zustand der Alterung überlassen, so findet eine “Impfungswirkung” statt und das “gebundene” Mg(OH)2 beginnt nach 10 Tagen aus dem Zwischenschichtraum herauszukommen.

Резюме

Резюме

Комплекс монтмориллонита и гидроокиси магния, приготовленный при молярном отношении OH/Mg равном 2 (16 мэкв Mg/г глины) и немедленно очищенный от примеси свободной Mg(OH)2, ведет себя как магниевый хлорит и не обнаруживает никаких изменений свойств при старении в течение 3-х месяцев. Гидроокись магния, очевидно, полностью внедряется в межслоевые промежутки монтмориллонита.

Данные рентгеновского, термического (ДТА и ТГА) и инфракрасного анализа, а также изучение полярографических свойств и ионно-обменной емкости подтвердили превращение монтмориллонита в хлоритоподобную структуру.

При дальнейшем старении комплекса происходит выход брусита из межслоевых промежутков, в результате чего комплекс обретает возможность разбухать при обработке глицерином. Рентгеновский анализ образца после 6-ти месяцев старения установил присутствие свободного брусита, но не монтмориллонита. В процессе старения наблюдается не очень большое, но заметное увеличение ионо-обменной емкости.

При старении комплекса Мg(ОН)2-монтмориллонит в присутствии свободной гидроокиси магния Mg(ОН)2 (находящейся вне монтмориллонитовых слоев) в сухом состоянии выход «зафиксированной» Mg(ОН)2 из межслоевых промежутков монтмориллонита начинается через 10 дней.

Type
Research Article
Information
Clays and Clay Minerals , Volume 17 , Issue 6 , December 1969 , pp. 331 - 338
Copyright
Copyright © 1969, 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

Ahlrichs, J. L. (1968) Hydroxyl stretching frequencies of synthetic Ni-, Al-, and Mg-hydroxy interlayers in expanding clays: Clays and Clay Minerals 16, 63–72.CrossRefGoogle Scholar
Barnishel, R. I. and Rich, C. I. (1963) Gibbsite formation from aluminum interlayers in montmorillonite: Soil Sci. Soc. Am. Proc. 27, 632–635.CrossRefGoogle Scholar
Bishui, B. M. and Prasad, J. (1960). I.R. spectra of some clay minerals and related structures: Bull. Central Glass Ceram. Res. Inst. India 7, 97–109.Google Scholar
Brydon, J. E., Clark, J. S. and Osborne, V. (1961) Dioctahedral Chlorites: Can. Mineralogist 6, 595–609.Google Scholar
Brydon, J. E. and Kodama, H. (1966) The nature of the aluminum hydroxide montmorillonite complex: Am. Mineralogist 51, 875–899.Google Scholar
Caillere, S. and Henin, S. (1949) Formation of chlorite from montmorillonite: Mineral. Mag. 28, 612–620.Google Scholar
de Villiers, J. M. and Jackson, M. L. (1967) Aluminous chlorite origin of pH-dependent cation exchange capacity variations: Soil Sci. Soc. Am. Proc. 31, 614–626.CrossRefGoogle Scholar
Fripiat, J. J. (1964) Surface properties of alumino silicates: Clays and Clay Minerals 12, 327–358.Google Scholar
Grim, R. E. and Johns, W. D. (1954) Clay mineral investigation of sediments in the northern gulf of Mexico: Clays and Clay Minerals 2, 81–103.Google Scholar
Gupta, G. C. and Malik, W. U. (1969) Fixation of hydroxy-aluminum by montmorillonite: Am. Mineralogist. To be published.Google Scholar
Gupta, G. C. and Malik, W. U. (1968) Thermal analysis of synthesized chlorite structures: Chem. Ind. (London) To be published.Google Scholar
Hsu, P. H. (1968) Heterogenity of montmorillonite surface and its effect on the nature of hydroxy-aluminum interlayers: Clays and Clay Minerals 16, 303–312.CrossRefGoogle Scholar
Hsu, P. H. and Bates, T. F. (1964) Fixation of hydroxy- aluminum polymers by vermiculite: Soil Sci. Soc. Am. Proc. 28, 763–769.CrossRefGoogle Scholar
Kawaski, H. and Aomine, S. (1965) Hydroxy-Al complexes of montmorillonite and vermiculite and identification of intergrades of montmorillonite-chlorite and vermiculite-chlorite: Soil Sci. Plant Nutr. 11, 24–29.CrossRefGoogle Scholar
McMurchy, R. C. (1934) The structure of the chlorites: Z. Krist. 88, 420–432.Google Scholar
Malik, W. U. and Gupta, G. C. (1968a) Suitability of Polarographic method for determining the cation exchange capacity of modified clay structures: Indian J. Techn. 6, 126–127.Google Scholar
Malik, W. U. and Gupta, G. C. (1968b) Polarographic reduction behaviour of clay minerals: Talanta 15, 39–45.CrossRefGoogle ScholarPubMed
Rich, C. I. (1968) Hydroxy interlayers in expansible layer silicates: Clays and Clay Minerals 16, 15–30.CrossRefGoogle Scholar
Slaughter, M. and Milne, I. H. (1960) The formation of chlorite like structures from montmorillonite: Clays and Clay Minerals 7, 114–124.Google Scholar
Turner, R. C. and Brydon, J. E. (1967) Effect of length of time of reaction on some properties of suspensions of Arizona bentonite, illite and kaolinite in which aluminum hydroxide is precipitated: Soil Sci. 103, 111–117.CrossRefGoogle Scholar
Wiesmiller, R. A., Ahlrichs, J. L. and White, J. L. (1967) i.r. studies of hydroxy-aluminum interlayer material: Soil Sci. Soc. Am. Proc. 31, 459–463.CrossRefGoogle Scholar