Na-montmorillonite dissolution rate determined by varying the Gibbs free energy of reaction in a dispersed system and its application to a coagulated system in 0.3M NaOH solution at 70C

70C, 0.3M NaOH水溶液中におけるギブス自由エネルギー変化を伴う分散系でのNa型モンモリロナイト溶解速度の決定とその凝集系への適用

小田 治恵  ; Walker, C.; 千野 大輔*; 市毛 悟; 本田 明; 佐藤 努*; 米田 哲朗*

Oda, Chie; Walker, C.; Chino, Daisuke*; Ichige, Satoru; Honda, Akira; Sato, Tsutomu*; Yoneda, Tetsuro*

pH12, 70Cの0.3M NaOH水溶液中におけるNaモンモリロナイトの溶解速度について、フロースルー式実験とバッチ式実験とを組合せて調べた。フロースルー式実験ではSiとAlの濃度を変化させた分散系で行い、Naモンモリロナイト溶解速度を溶解反応のギブス自由エネルギー(dGr)の非線形関数として求めた。この溶解速度式を用いてバッチ式実験のシミュレーションを行い、溶解速度式のdGrがより高くなる凝集系への適用性と、凝集系で生じる二次鉱物生成が及ぼす溶解速度への影響を調べた。シミュレーションはNaモンモリロナイト溶解量や溶液中のSiとAlの濃度の実験結果をよく再現することができた。本研究によって、分散系で求めた溶解速度式が、より高いdGrの領域にある凝集系に適用可能であることと、バッチ系での溶液中のSiとAlの濃度がアナルサイムの沈殿によってコントロールされたことを示した。

Na-montmorillonite dissolution in a 0.3M NaOH solution has been investigated at pH12 and 70C. The flow-through dissolution experiments were conducted in a dispersed system with varying concentrations of Si and Al to derive a Na-montmorillonite dissolution rate, as a non-linear function of the Gibbs free energy of reaction, dGr. This rate equation was used to simulate the batch-type Na-montmorillonite reaction experiments conducted in a coagulated system. The model simulation of the batch-type experiment adopting the empirical rate equations of Na-montmorillonite dissolution and secondary mineral analcime precipitation were able to reproduce the measured changes in the amount of dissolved Na-montmorillonite and concentrations of Si and Al in solution. The results showed that the empirical rate equation of Na-montmorillonite dissolution determined in the dispersed system was applicable to the coagulated system over a higher dGr range and that the concentrations of Si and Al in the batch experiment were controlled by the precipitation of analcime.