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Technical Report NTB 95-04

A Quantitative Mechanistic Description of Ni, Zn and Ca Sorption on Na-Montmorillonite, Part I: Physico-Chemical Characterisation and Titration Measurements

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Die in diesem Bericht dokumentierten Arbeiten beziehen sich vor allem auf Charakterisierungsstudien und Titrationsmessungen an konditioniertem Na­Montmorillonit.

Das verwendete Ausgangsmaterial, SWy-1 Na-Montmorillonit (Crook County, Wyoming, USA), enthält Spuren von Metallverunreinigungen, löslichen Salzen und schwerlöslichen Mineralien, welche die Titrations-und Sorptionsmessungen beeinträchtigen und zu Schwierigkeiten bei der Auswertung der experimentellen Daten führen können. Ein Konditionierungsverfahren wird beschrieben, aus dem ein gereinigtes Tonmaterial in der Na-Form mit einer Teilchengrösse von < 0.5 μm resultiert. Der so "konditionierte" Na­Montmorillonit wurde mittels physikalisch-chemischer Methoden eingehend charakterisiert. Anschliessend wurden Batch-Titrationsmessungen mit Suspensionen in 0.1 und 0.5 M NaCIO4 durchgeführt. Die Kriterien für die Wahl eines Batch-Verfahrens mit Rücktitration der überstehenden Lösungen statt eines kontinuierlichen Titrationsprozesses werden diskutiert und begründet. Die Daten aus der chemischen Analyse der überstehenden Lösungen werden ebenfalls präsentiert. Der Effekt von Verunreinigungen, die durch die Konditionierung nicht entfernt werden konnten, und von Kationenaustauschprozessen auf die Form der Titrationskurven wurde ausführlich untersucht. Aus den experimentellen Daten konnten Netto-Titrationskurven für Na-Montmorillonit bei zwei verschiedene lonenstärken abgeleitet werden. Es wird angenommen, das die Kurven nur das Säure-Base-Verhalten der ≡SOH-Oberflächengruppen wiedergeben. Die ≡SOH-Gesamtkonzentration wurde aus dem Säure-Endpunkt der Titrationsdaten auf 0.08 Mol pro kg konditionierten Na-Montmorillonit abgeschätzt.

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