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Cu2+-Adsorption Characteristics of Aluminum Hydroxide and Oxyhydroxides

Published online by Cambridge University Press:  02 April 2024

M. B. McBride
M. B. McBride*
Affiliation:
Department of Agronomy, Cornell University, Ithaca, New York 14853
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Abstract

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The nature of Cu2+ adsorption by boehmite, gibbsite, and noncrystalline alumina was studied over a range of equilibrium pH (4.5–7.5) and Cu2+ concentration (10−3–10−8 M) by electron spin resonance (ESR). Available chemisorption sites at pH 4.5 were the most numerous for noncrystalline alumina (~1 mmole/100 g), less for boehmite, and least for gibbsite as indicated by the relative strength of the rigid-limit ESR signal attributed to Cu2+ adsorbed at discrete sites. The chemisorption process involved immobilization of Cu2+ by displacement of one or more H2O ligands by hydroxyl or surface oxygen ions, with the formation of at least one Cu-O-Al bond. As the pH was raised from 4.5 to 6.0, essentially all of the solution Cu2+ appeared to be adsorbed by the solids. However, the noncrystalline alumina and boehmite chemisorbed much of the total adsorbed Cu2+ (10 mmole/100 g), whereas precipitation or nucleation of Cu(OH)2 in the gibbsite system was indicated. Precipitated Cu2+ was more readily redissolved by exposure to NH3 vapor than chemisorbed Cu2+.

Резюме

Резюме

Природа адсорбции Сu2+ бемитом, гиббситом, и некристаллическим глиноземом исследовалась в пределах равновесия рН (4,5–7,5) и концентрации Сu2+ (10−3–10−8 м) посредством электронного спинового резонанса (ЭСР). Места доступной хемосорбции при рН 4,5 были наиболее многочисленные для некристаллических глиноземов (1 ммоль/100 г), менее для бемита и менее всего для гиббсита, как это показала относительная сила жесткого предела сигнала ЭСР, относящегося к Сu2+, адсорбированному в дискретных местах. Процесс хемосорбции включает иммобилизацию Сu2+ посредством замещения одного или более лигандов Н2O гидроксилом либо поверх-постными ионами кислорода с образованием по крайней мере одной связи Сu-O-Аl. Когда рН увеличивалось от 4,5 до 6,0, по существу все Сu2+ раствора были, по-видимому, адсорбированы твердыми телами. Однако, некристаллический глинозем и бемит хемосорбировали большую часть целого количества адсорбированного Сu2+ (10 ммоль/100 г), тогда как в системе гиббсита происходило осаждение и зародышеобразование Сu(ОН)2. Осажденные Сu2+ более легко растворялись повторно при доступе пара NН3, чем хемосорбированные Сu2+. [Е.С.]

Resümee

Resümee

Es wurde die Art und Weise der Cu2+-Adsorption durch Boehmit, Gibbsit, und nichtkristallisiertem Alumininumoxid im pH-Gleichgewichtsbereich (4,5–7,5) und bei Cu2+-Kontzentrationen von 10-3 bis 10-8 M durch Elektronenspinresonanz (ESR) untersucht. Die meisten verfügbaren Chemisorptionsstellen bei pH 4,5 waren bei nichtkristallisiertem Aluminiumoxid (1 mMol/100 g), weniger bei Boehmit und am wenigsten bei Gibbsit vorhanden. Dies ging aus der relativen Stärke des ESR-Signals hervor, das von der Menge des gebundenen Kupfers abhängt und von an bestimmten Stellen adsorbiertem Cu2+ herrührte. Der Chemisorptionsprozeß umfaßte eine Immobilisierung des Cu2+ durch den Ersatz von einem oder mehr H2O-Liganden durch Hydroxyl- oder Oberflächensauerstoffionen und die Bildung von mindestens einer Cu-O-Al-Bindung. Wenn der pH-Wert von 4,5 auf 6,0 angehoben wurde, schien im wesentlichen alles Cu2+ der Lösung durch die Festsubstanzen adsorbiert worden zu sein. Das nichtkristallisierte Aluminiumoxid und der Boehmit chemisorbierten jedoch viel mehr vom gesamten adsorbierten Cu2+ (10 mMol/100 g), während im Gibbsit-System eine Ausfällung oder Nukleation von Cu(OH)2 angezeigt wurde. Ausgefälltes Cu2+ wurde durch NH3-Dampf leichter wieder aufgelöst als chemisorbiertes Cu2+. [U.W.]

Résumé

Résumé

On a étudié par résonance de spin d’électrons (ESR) la nature de l'adsorption de Cu2+ par la boéhmite, la gibbsite et l'alumine noncristalline sur une étendue de pH d’équilibre (4,5–7,5) et de concentration de Cu2+ (10−3–10−8). Les sites disponibles pourlachemisorption au pH4,5 étaient les plus nombreux pour l'alumine noncristalline (1,0 mmole/g), moins pour la boéhmite, et le moins pour la gibbsite comme indiqué par la force relative du signal ESR de limite-rigide attribuée au Cu2+ adsorbé à des sites discrets. Le procédé de chemisorption impliquait l'immobilisation de Cu2+ par déplacement d'un ou de plusieurs ligands H2O par des ions hydroxyles ou des ions oxygènes de surface, avec la formation d'au moins un lien Cu-O-Al. A fur et à mesure que le pH était élevé de 4,5 à 6,0, toute la solution Cu2+ semblait essentiellement être adsorbée par les solides. L'alumine noncristalline et la boéhmite, cependant, ont chemisorbé une grande partie du Cu2+ total adsorbé (10 mmole/100 g), tandis qu'une précipitation ou une nucléation du Cu(OH)2 dans le système gibbsite était indiquée. Exposé à une vapeur NH3, le Cu2+ précipité était plus facilement redissout que le Cu2+ chemisorbé. [D.J.]

Keywords

AdsorptionAluminaAluminumBoehmiteCopperElectron spin resonanceGibbsite
Type
Research Article
Information
Clays and Clay Minerals , Volume 30 , Issue 1 , February 1982 , pp. 21 - 28
Copyright
Copyright © 1982, The Clay Minerals Society

Footnotes

1

Agronomy paper No. 1399.

References

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