Advertisement

Clays and Clay Minerals

, Volume 30, Issue 4, pp 281–286 | Cite as

Effect of the Removal of Reactive Surface Material on the Solubility of Synthetic Gibbsites

  • P. R. Bloom
  • R. M. Weaver
Article

Abstract

The solubility of four different gibbsite preparations was measured, including two commercial hydrated aluminas produced by Alcoa, a Fisher ACS-grade Al(OH)3, and a laboratory preparation. The Alcoa samples and the laboratory-prepared sample had been studied previously by other investigators but without using a long-term acid treatment. Scanning electron microscopy showed globular surface material that was removed by a 14-day, 0.1 M HCl treatment. Solubility was determined at pH 4 from both over-and undersaturation with continuous agitation for 228 days. The acid treatment correlated with a decrease in log*Kso[*KSO = (Al3+)/(H+)3] of about 0.5 units. The mean solubility of the three acid-treated commercial gibbsite samples was log*KSO = 7.55 ± 0.055 (*KSO = 3.5 × 107). The solubility of the acid-treated laboratory preparation was log*KSO = 7.86 (*KSO = 7.2 × 107). The greater solubility of the laboratory-prepared gibbsite is attributed to a greater concentration of structural defects in the crystals.

Key Words

Acid solubility Gibbsite Scanning electron microscopy Solution Structural defects 

Резюме

Измерялась растворяемость четырех различных образцов гиббсита, включая: два образца производственных уводненных глиноземов, выпускаемых фирмой Алкоа, один образец А1(ОН)3 от Фишера и один лабораторный образец. Лабораторно-подготовленные и Алкоа образцы испытывались ранее другими исследователями, но без длительной кислотной обработки. Исследования путем скандирующего электронного микроскопа показали сферический поверхностный материал, который удалялся путем 14-дневной обработки 0,1 М НС1. Растворяемость определялась при рН = 4 в условиях пере- и ненасыщения с непрерывным возбуждением во время 228 дней. Кислотная обработка коррелировалась с уменьшением величины lоg*KSO[*KSO = (А13+)/(Н+)3] на около 0,5 единицы. Средняя растворяемость трех кислотно-обработанных образцов производственного гиббсита равнялась lоg*KSO = 7,55 ± 0,555(*KSO = 3,5 х 107). Растворяемость кислотно-обработанного лабораторного образца равнялась lоg*KSO = 7,86(*KSO = 7,2 х 107). Большая растворяемость лабораторного образца гиббсита приписывается большой концентрации структурных дефектов в кристаллах. [Е.С.]

Resümee

Die Löslichkeit von vier unterschiedlich präparierten Gibbsiten wurde gemessen. Es handelte sich dabei um zwei käufliche hydratisierte Al-Oxide, hergestellt von Alcoa, einen Fisher ACS-grade Al(OH)3, und einem Laborpräparat. Die Alcoa Proben und das Laborpräparat wurden schon früher von anderen Autoren untersucht, wobei allerdings keine Langzeitbehandlung mit Säuren durchgeführt wurde. Die Rasterelektronenmikroskopie zeigte kugeliges Oberflächenmaterial, das durch die 14-tägige Behandlung mit 0,1 m HCl entfernt wurde. Die Löslichkeit wurde bei pH 4 sowohl bei Übersättigung als auch bei Untersättigung unter der Einwirkung während 228 Tagen untersucht. Die Säurebehandlung ging mit einer Abnahme des log*KSO [*KSO = (Al3+)/(H+)3] auf etwa 0,5 Einheiten einher. Die Durchschnittslöslichkeit der drei säurebehandelten käuflichen Gibbsitproben betrug log*KSO = 7,55 ± 0,055 (*KSO = 3,5 × 107). Die Löslichkeit des säurebehandelten Laborpräparates betrug log*KSO = 7,86 (*KSO = 7,2 × 107). Die größere Löslichkeit des im Labor hergestellten Gibbsites wird auf eine höhere Konzentration an Fehlstellen im Kristall zurückgeführt. [U.W.]

Résumé

La solubilité de quatre préparations de gibbsite différentes a été mesurée, y compris deux aluminas hydratés commerciaux produits par Alcoa, un Al(OH)3 Fisher grade-ACS, et une préparation de laboratoire. Les échantillons Alcoa et l’echantillon preparé au laboratoire avaient été etudiés précédemment par d’autres investigateurs mais sans utiliser un traitement acide à long-terme. La microscopie électronique balayante a montré du matériel de surface globulaire qui avait été enlevé par un traitement à 0,1 M HCl pendant 14 jours. La solubilité a été déterminée au pH 4 de super- et sous saturation avec une agitation continuelle pendant 228 jours. Le traitement acide était apparenté à une diminution de log*KSO [*KSO = (Al3+)/(H+)3] d’à peu près 0,5 unités. La solubilité moyenne des trois échantillons de gibbsite commerciaux traités h l’acide était log*KSO = 7,55 ± 0,055 (*KSO = 3,5 × 107). La solubilité de la préparation de laboratoire traitée à l’acide était log*KSO = 7,86 (*KSO = 7,2 × 107). La plus grande solubilité de la gibbsite preparée au laboratoire est attribuée à une plus grande concentration de défauts structuraux dans les cristaux. [D.J.]

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. Bloom, P.R., Weaver, R.M., and McBride, M.B. (1978) The spectrophotometric and fluorometric determination of aluminum with 8-hydroxyquinoline and butylacetate extraction: Soil Sci. Soc. Amer. J. 42, 713–716.CrossRefGoogle Scholar
  2. Frink, C. R. and Peech, M. (1962) The solubility of gibbsite in aqueous solutions and soil extracts: Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 26, 346–347.CrossRefGoogle Scholar
  3. Frink, C. R. and Peech, M. (1963) Hydrolysis of the aluminum ion in dilute aqueous solutions: Inorgan. Chem. 2, 473–474.CrossRefGoogle Scholar
  4. Hemingway, B. S., Robie, R. A., and Kittrick, J. A. (1978) Revised values for the Gibbs free energy of formation of [Al(OH)4 aq], diaspore, boehmite and bayerite at 298.15°K and 1 bar, the thermodynamic properties of kaolinite at 800 K and 1 bar, and the heats of solution of several gibbsite samples: Geochim. Cosmochim. Acta 42, 1533–1543.CrossRefGoogle Scholar
  5. Jackson, M. L. (1969) Soil Chemical Analysis—Advanced Course, 2nd ed, published by the author, University of Wisconsin, Madison, Wisconsin, 535–536.Google Scholar
  6. Kittrick, J. A. (1966) The free energy of formation of gibbsite and Al(OH-)4 from solubility measurements: Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 30, 595–598.CrossRefGoogle Scholar
  7. May, H. M., Helmke, P. A., and Jackson, M. L. (1979) Gibb-site solubility and thermodynamic properties of hydroxy-aluminum ions in aqueous solution at 25°C: Geochim. Cosmochim. Acta 43, 861–868.CrossRefGoogle Scholar
  8. Singh, S. S. (1972) The solubility product of gibbsite at 15°, 25°, and 35°C: Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 38, 415–117.CrossRefGoogle Scholar
  9. Van Olphen, H. and Fripiat, J. J. (1979) Data Handbook for Clay Materials and Other Non-Metallic Minerals: Perga-mon Press, New York, 257–260.Google Scholar
  10. Wagman, D. D., Evans, W. H., Parker, V. B., Halow, I. I., Bailey, S. N., and Schumm, R. H. (1968) Selected values of chemical thermodynamic properties. Tables for the first thirty-four elements in the standard order of arrangement: Natl. Bur. Stnd. Tech. Note 270–3, p. 2.Google Scholar

Copyright information

© The Clay Minerals Society 1982

Authors and Affiliations

  • P. R. Bloom
    • 1
  • R. M. Weaver
    • 1
    • 2
  1. 1.Minnesota Agricultural Experiment StationUniversity of MinnesotaSt. PaulUSA
  2. 2.J. M. Huber Corp.MaconUSA

Personalised recommendations