Adsorption of Alkylphosphoric Acid on Kaolinite and Smectite in Water-Decane

Abstract

Bis-ethyl 2-hexylphosphoric acid (di-2 EHPA) dissolved in decane is chemisorbed on kaolinite and montmorillonite dispersed in an acidic aqueous solution. The adsorption results in the formation of complexes with the surface cations of the clays. The adsorption isotherms are of the Langmuir type and reveal a limiting value of adsorption on H⁺-kaolinite of 12.2 mg/g, comparable to that measured in the absence of water. For H⁺-montmorillonite, however, the limiting value in the presence of acid is somewhat less (20.6 mg/g vs. 23.8 mg/g). Di-2 EHPA does not react with the magnesium cations available at the surface. The isotherm is “stepped” and suggests the presence of adsorption sites with distinctly differentiated energies. The sites of di-2 EHPA adsorption can be masked by treating the two clay minerals with polyphosphate anions. Thus, with pyro- and tripolyphosphate anions, di-2 EHPA uptake in acidic medium is very low. Adsorbed di-2 EHPA can be recovered by treating the clays with fluoride, hydroxyl, and dihydrogenphosphate anions. Dihydrogenphosphate anions lead, however, to a state of equilibrium between the organic and inorganic phosphate anions adsorbed.

Резюме

Двухэтило2-гексилофосфорная кислота (di-2EHPA), раствореная в декане, хемисорбиро-валась на каолините и монтмориллоните, дисперсированных в кислотно-водным растворе. Результатом адсорбции является образование комплексов с поверхностными катионами глин. Изотермы адсорбции типа Лангмюра показывают предельную величину адсорбции на H⁺-каолините равную 12,2 мг/г, сравнимую с величиной, измеренной при отсутствии воды. В случае H⁺-монтмориллонита предельная величина в присутствии кислоты есть немного меньшая (20,6 мг/г по сравнению c 28,8 мг/г). Di-2EHPA не реагирует с катионами магния, доступными на поверхности. Кривая изотермы есть ступеньчатая, что возможно вызвано присутствием центров адсорбции с определенно различными энергиями. Центра адсорбции di-2EHPA могут быть маскированы действием анионов полифосфата на обе глины. Потому di-2EHPA подбор в кислотной среде является небольшим в присутствии пиро- и триполифосфатов. Адсорбированный di-2EHPA может быть получен обратно путем воздействия анионов флуорида, гидроксила и двухводородо-фосфата на глины. Присутствие анионов двухводородофосфата приводит к состоянию равновесия между органическими и неорганическими адсорбированными анионами фосфата. [E.C.]

Resümee

In Decan gelöste Bi-äthyl-2-hexylphosphorsäure (Di-2EHPA) wird an Kaolinit und Montmorillonit, die in einer sauren wässrigen Lösung dispergiert sind, chemisorbiert. Die Adsorption führt zur Bildung von Komplexen mit den Oberflächenkationen der Tonminerale. Die Adsorptionsisotherme sind vom Langmuir-Typ und zeigen bei H⁺-Kaolinit einen Grenzadsorptionswert von 12,2 mg/g, der mit dem Wert vergleichbar ist, der in der Abwesenheit von Wasser Gemessen wurde. Für H⁺-Montmorillonit ist dagegen der Grenzwert bei Anwesenheit der Säure etwas kleiner (20,6 mg/g vs. 23,8 mg/g). Di-2EHPA reagiert nicht mit den Magnesiumkationen, die an der Oberfläche vorhanden sind. Die Isotherme hat Stufenform und weist auf Adsorptionsstellen mit deutlich unterschiedlichen Energien hin. Die Stellen für die Di-2EHPA-Adsorption können maskiert werden, indem die beiden Tonminerale mit Polyphosphatanionen behandelt werden. Das heißt die Aufnahme von Di-2EHPA ist bei Vorhandensein von Pyro- und Tripolyphosphatanionen in sauren Medien sehr gering. Die adsorbierte Di-2EHPA kann durch eine Behandlung der Tonminerale mit Fluorid-, Hydroxyl-, und Dihydrogenphosphatanionen wiedergewonnen werden. Die Dihydrogenphosphatanionen führen jedoch zu einem Gleichgewichtszustand zwischen den adsorbierten organischen und anorganischen Phosphatanionen. [U.W.]

Résumé

L’acide bis-éthyl 2-hexylphosphorique (di-2 EHPA) en solution dans le décane est chimisorbé sur la kaolinite et la montmorillonite, dispersées dans une solution aqueuse acide. L’adsorption s’effectue sur les cations superficiels de la structure avec formation de complexes de surface. Les isothermes sont du type Langmuir et mettent en évidence sur la kaolinite-H⁺ une valeur limite d’adsorption de 12,2 mg/g, comparable à celle mesurée en absence d’eau. Avec la montmorillonite-H⁺, la valeur limite d’adsorption en présence de la phase aqueuse acide est, par contre, plus faible (20,6 mg/g au lieu de 23,8 mg/g). Les cations magnésium présents en surface de la montmorillonite ne réagissent plus avec le di-2 EHPA. L’isotherme présente des “marches” et traduit la présence de sites d’adsorption d’énergie nettement différenciée. Les sites d’adsorption du di-2 EHPA peuvent être masqués par traitement des deux phyllites avec des anions polyphosphate. Ainsi, avec les anions pyro et tripolyphosphate, la fixation du di-2 EHPA en milieu acide est très faible. Le di-2 EHPA fixé sur les argiles peut aussi être récupéré en traitant les argiles avec des anions fluorure, hydroxyle, et dihydrogénophosphate. Avec l’anion dihydrogénophosphate, on obtient toutefois un état d’équilibre entre les anions phosphate organiques et minéraux adsorbés.