Modelo de absorción de litio

Modelado de sorción de Zn (II) en sedimentos arcillosos utilizando un sitio múltiple
modelo de intercambio iónico

Abstracto

En estudios ambientales, es necesario poder predecir el comportamiento de los contaminantes en más o menos contextos fisicoquímicos complejos. La mejora de esta predicción depende en parte de establecer modelos termodinámicos que pueden describir el comportamiento de estos contaminantes y, en particular, las reacciones de sorción en superficies minerales. De esta manera, de acuerdo con la ley de acción masiva, es posible usar modelos de complejación de superficie y modelos de intercambio iónico. Por lo tanto, el objetivo de este estudio es (i) desarrollar un modelo de intercambio iónico capaz de describir la absorción del metal de transición sobre minerales de arcilla pura y (ii) para probar la capacidad de este enfoque para predecir la sorción de estos elementos en materiales naturales que contienen minerales de arcilla (es decir, suelos / sedimentos) bajo diversas condiciones químicas. Este estudio se centra en
el comportamiento de Zn (II) en presencia de sedimentos arcillosos.
Considerando que los minerales de arcilla son intercambiadores de cationes que contienen múltiples sitios de sorción, es posible interpretar la adsorción de Zn (II), así como cationes competidores, por equilibrios de intercambio de iones con los minerales de arcilla. Este enfoque se aplica con éxito para interpretar los datos experimentales obtenidos previamente en el Zn (II) -H + -Na + -montmorillonita sistema. El equipo de investigación de los autores ya estudió el comportamiento de Na +, K +, Ca2 + y Mg2 + versus
pH en términos de intercambio iónico en montmorillonita pura, lo que lleva al desarrollo de una termodinámica base de datos que incluye las concentraciones del sitio de intercambio asociadas con la montmorillonita y la selectividad coeficientes de Na +, K +, Ca2 +, Mg2 + y Zn2 + versus H +.

En el presente estudio, las isotermas experimentales de Zn (II) en dos sedimentos diferentes en reactores discontinuos en diferentes pH y fuerzas iónicas, utilizando NaCl y CaSO4 como electrolitos se informan.  

Suponiendo que los minerales de arcilla son las principales fases de intercambio de iones, es posible predecir la sorción de Zn (II) en los sedimentos bajo diferentes condiciones experimentales, utilizando la base de datos obtenida previamente en montmorillonita. Lo que sea
las condiciones físico-químicas probadas, se observa un acuerdo relativamente bueno entre resultados y el comportamiento de sorción predicho

1. Introducción

Muchos modelos han sido propuestos en la literatura para interpretar datos experimentales de sorción obtenidos con complejo mineralógico ensambles, tales como sedimentos y suelos (El Aamrani et al., 2002; Kurosawa et al., 2006; Vandenhove y otros, 2007). Sin embargo,
estos modelos son a menudo empíricos y no son apropiados para cubrir una amplia gama de condiciones fisicoquímicas (pH, fuerza iónica, concentración inicial del elemento traza, relación solido / solución, etc.). Esta problema es particularmente relevante cuando se modela la sorción de oligoelementos (es decir, metales) en fases sólidas en contacto con aguas en presencia de cationes competidores (es decir, Na +, K +, Ca2 + y Mg2 +). En este contexto, los autores utilizan comúnmente la termodinámica modelos, basados ​​en la ley de acción de masas, que simulan procesos de complejación superficial e intercambio iónico.

Los modelos de complejación de superficie requieren una determinación del carga superficial del sólido, la naturaleza química de los sitios de sorción ,  e idealmente, la estequiometría de la especie sorbida. En la práctica, dicha información se obtuvo principalmente para óxidos simples (goetita,alúmina, cuarzo, calcita, etc.) y, por lo tanto, complejación de superficie
los modelos fueron ampliamente desarrollados para estas fases puras (Benjamin y Leckie, 1981; Davis et al., 1987; Dzombak y Morel, 1990; Zachara y otros, 1991; Villalobos y Leckie, 2001;Appelo et al., 2002; Trivedi et al., 2004). Para minerales arcillosos,algunos modelos se desarrollaron combinando la complejación superficial mecanismos con reacciones de  intercambio catiónico (Turner et al., 1996,1998; Bradbury y Baeyens, 1997; Poinssot y otros, 1999; Tournassat et al., 2004a, b; Tertre y otros, 2006a, b). Por otra parte, la aditividad de las propiedades de sorción se ha validado en algunos casos, por el cual los componentes minerales de un conjunto complejo contribuyen en una forma lineal para el comportamiento a granel (Davis et al., 2004; Woltherset al., 2006). Sin embargo, en ciertos otros ejemplos, la complejación de la superficie enfoque no reproduce situaciones ambientales.
Este comportamiento podría deberse a la falta de conocimiento sobre interacciones electrostáticas entre fases minerales que componen una material complejo (ver discusiones en Davis et al. (1998, 2004) y Payne et al. (2004)).

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