膨潤土的相關方程式

時間：2014-05-21 10:06:33

作者：世邦機器

吳大清等（2000）用動力學方法研究了稀溶液中Pb2+、Zn2+與蒙脫石的界面交換過程以及它們的表面作用機制和結合態(tài)。膨潤土生產(chǎn)設備有很多種，膨潤土雷蒙磨就是其中的一種。他們設計一個多層反應室，反應在水浴鍋中進行，通以氮氣以增加溶液流動和排除金屬離子碳酸鹽沉淀的生成，定時測定反應溶液中Ca2+、K+、Na+、Pb2+、Zn2+等離子的濃度和被蒙脫石吸附的Pb2+、Zn2+量。

其中．H+和Pb2+、Zn2+濃度變化可用一級反應動力學方程進行擬合：

[A]=[A]eq+（[A]0―[A]eq）e一kt （3-13）

[A]為t時刻溶液中氫離子或金屬離子的濃度；[A]0和[A]eq為其初始濃度和平衡濃度；k為反應速率。

這是一個復合方程，由拋物線方程和一級反應動力學方程組合。前者常用于描述蒙脫石層間離子擴散，后者常用于描述表面離子交換（或配合反應）。擬合結果表明，式（ 3-13）擬合曲線的測定相關系數(shù)r均在0. 9011以上，Pb2+溶液中kH>kM，而Zn2+溶液中kH≈kM。溫度上升，溶液中矗kM和kH變化趨勢相反。同時50℃的Zn2+溶液中氫離子濃度反而在增加。由此可推測，蒙脫石與金屬離子之間可能的界面反應包括金屬離子的水解反應、與蒙脫石表面的配合反應和層間陽離子交換反應以及氫離子與蒙脫石層問陽離子交換反應。寫成反應式有：

M2+ +nH2O→M（OH）n（2-n）++nH+ （3-14）

SOH+M2+（MOH）→SOM+H+（ H2O）（3-15）

XN+H+（M）→XH（N）（3-16）

式中．SOH（M）和XH（N）為表面結合態(tài)和層間結合態(tài)離子；n為金屬離子在溶液中的水解級數(shù)，在本實驗pH值范圍不超過2。根據(jù)式（3-14）～式（3-16），溶液中氫離子濃度變化可寫成：

?[H]=―?N+2M2（hy）+M1（hy）+M（co）+M（ex）（3-17）

=―?N+?M+M2（hy）+M1（hy）

=―?N+?M+Q

式中，△N和△M為溶液中層間陽離子釋放量和溶液中金屬離子減量；M1（hy）和M2（hy）為金屬離子一級和二級水解離子；M（co）和M（ex）為與蒙脫石表面配合反應和層間交換反應的金屬離子數(shù)量；Q為金屬離子水解總量?？捎墒剑?-17）計算出，25℃和50℃溶液中Pb2+的水解總量分別為0. 81µmol和7.49µmol,Zn2+的水解總量分別為2.24µmol和30.2µmol?？梢?，僅在50℃的溶液中金屬離子水解沉淀才顯著，特別是在Zn2+溶液中更明顯，其結果是該溶液中氫離子濃度出現(xiàn)反常的增加。