Volume 15 No1-2 1984
IRENA WACŁAWSKA
DEHYDRATION AND
DEHYDROXYLATION OF SMECTlTES
I. DEHYDRATION AND DEHYDROXYLATION KINETICS
Thermal analysis was employed to investigate the dehydration and dehydroxylation kinetics of smectites. It has been found that these reactions are determined by the kind of in terlayer cations, the amount and type of isomorphic substitution in the layers, and the resulting charge. The electric field generated by the charges of the tetrahedral sheet slackens the reaction between interlayer cations and water molecules, thus affecting the process of dehydration of smectites.
IRENA WACŁAWSKA
DEHYDRATACJA I
DEHYDROKSYLACJA SMEKTYTÓW
I. KINETYKA DEHYDRATACJI I DEHYDROKSYLACJI
Kinetyka procesu dehydratacji i dehydroksylacji smektytów jest uwarunkowana rodzajem kationów w ich przestrzeniach międzypakietowych oraz ilością i rodzajem podstawień izomorficznych w pakietach i wynikającej stąd wielkości ich ładunku. Do badań wybrano smektyty różniące się ładunkiem pakietu, które przeprowadzono w formy monojonowe, nasycając je kationami Na+, K+, Ca2+ i Mg2+. Krzywe TG i DTG wykonane na termoanalizatorze TA-2 firmy Mettler posłużyły do określenia ilości wody oddanej w procesie dehydratacji i dehydroksylacji smektytów, jak również do wyznaczenia parametrów kinetycznych tych procesów metodą Freemana-Carrolla oraz Piłojana-Nowikowej. Ilość wody oddawanej w czasie dehydratacji zależy od rodzaju kationu wymiennego oraz ładunku warstwy tetraedrycznej pakietu. Dla smektytów o ładunku 0-0,2 wobec Ca2+ jako kationu wymiennego jej zawartość wynosi średnio około 16% wag.. Wzrost ładunku warstwy tetraedrycznej do 0,5 zmniejsza do połowy ilość wody międzypakietowej gdy w pozycjach wymiennych znajdują się silnie zhydratyzowane kationy Ca2+ lub Mg2+. W obecności jonu Na+, wspomniany wzrost ładunku zmniejsza do 30% ilość wody międzypakietowej. W zależności od rodzaju kationu w przestrzeniach międzypakietowych proces dehydratacji przebiega jedno- lub kilkustopniowo. Nie stwierdzono wyraźnej zależności między wartością pozornej energii aktywacji dehydratacji, a rodzajem kationów wymiennych. Ładunek warstwy tetraedrycznej pakietu osłabia oddziaływanie kationów międzypakietowych na drobiny wody, co przejawia się obniżeniem temperatury dehydratacji oraz przesunięciem maksimum szybkości drugiego etapu dehydratacji w stronę mniejszych wartości ?. Ilość wody oddawanej w formie grup OH w smektytach wynosi średnio 3,5% wag. i ulega zmniejszeniu wraz ze wzrostem ładunku pakietu. Nie stwierdzono wpływu rodzaju kationu wymiennego na ilość wody oddawanej w czasie dehydroksylacji smektytów. Proces dehydroksylacji smektytów, niezależnie od rodzaju kationu wymiennego, przebiega jednostopniowo, a temperatura jego maksimum osiąga najniższe wartości jedynie w obecności potasu jako kationu międzypakietowego. W obecności potasu zaobserwowano również przesunięcie maksimum szybkości dehydroksylacji smektytów do niższych wartości , co można tłumaczyć tym, ze potas zmniejszając szybkość dehydroksylacji zamyka przestrzenie międzypakietowe i upodabnia strukturę smektytu do struktury miki.