수용액 내 캐올리나이트와 할로이사이트의 표면화학 특성: 표면복합반응 모델링 (Surface Chemical Properties of Aqueous Kaolinite and Halloysite: Surface Complexation Modeling)

서지정보

· 발행기관 : 한국광물학회
· 수록지 정보 : 광물과 암석 / 17권 / 2호 / 157 ~ 168페이지
· 저자명 : 장세정, 김수진

초록

수용액 내 캐올리나이트와 할로이사이트의 표면화학 특성을 전위차 적정 실험과 FITEQL3.2 프로그램을 이용하여 연구하였다. 표면복합반응 모델 중 일정용량 모델을 적용하였으며, 표면을 사면체 자리와 팔면체 자리로 나누어 설정한 2 sites - 3 pKas 모델은 캐올리나이트와 할로이사이트의 표면화학 특성을 설명하는데 적합하였다. 두 점토광물 표면은 pH 4 이상에서 음전하를 띄며 pH가 높아질수록 양성자 표면 전하 밀도는 낮아진다. 산성 및 중성 영역에선 Si 자리(≡SiO-)가, 염기성 영역에선 Al 자리(≡AlO-)가 양이온을 흡착하는데 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 모델링 결과 캐올리나이트의 경우 pKa2(Si)int, pKa1(Al)int, pKa2(Al)int는 각각 4.436, 4.564, 및 8.461이며, 할로이사이트의 경우는 각각 7.852, 3.885, 7.084이다. 캐올리나이트의 총 Si 표면자리 농도와 총 Al 표면자리 농도는 0.215와 0.148 mM이며, 할로이사이트의 경우는 0.357과 0.246 mM이다. 두 광물 모두 Si 표면자리 밀도 : Al 표면자리 밀도가 1 : 0.69로 비슷하다. 캐올리나이트의 총 표면자리 밀도는 3.774 sites/nm2로 할로이사이트의 2.292 sites/nm2 값보다 약 1.6배 정도 높다.

영어초록

The surface chemical properties of aqueous kaolinite and halloysite were studied using a potentiometric titration experiment and a computer program FITEQL3.2. Among the surface complexation models a constant capacitance model was selected for this study. The 2 sites - 3 pKas model, in which the surfaces were assumed to have tetrahedral and octahedral sites, was reasonable for the description of the experimental data. The surface charges of both minerals were negative above pH of 4. The higher the pH, the lower the proton surface charge densities of both minerals. The ≡SiO- site played an important role in cation adsorption in acid and neutral pH range; whereas the ≡AlO- site was in an alkaline pH range. The optimized intrinsic constants of kaolinite, pKa2(Si)int, pKa1(Al)int, and pKa2(Al)int were 4.436, 4.564, and 8.461, respectively, and those of halloysite were 7.852, 3.885, and 7.084, respectively. The total Si and Al surface sites concentrations of kaolinite were 0.215 and 0.148 mM, and those of halloysite were 0.357 and 0.246 mM. The ratio of Si and Al surface site densities ([≡SiOH]:[≡AlOH]) of both minerals was 1:0.69. The total surface site density of kaolinite, 3.774 sites/nm2, was 1.6 times larger than that of halloysite, 2.292 sites/nm2.

참고자료

· 없음