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Effect of Exchangeable Ions and Ionic Strength on Boron Adsorption by Montmorillonite and Illite

Published online by Cambridge University Press:  02 April 2024

R. Keren  and
G. A. O'Connor
R. Keren
Affiliation:
Institute of Soils and Water, Agricultural Research Organization, The Volcani Center, Bet Dagan, Israel
G. A. O'Connor
Affiliation:
Department of Agronomy, New Mexico State University, Las Cruces, New Mexico 88003
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Abstract

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The effects of exchangeable Na and Ca and the ionic strength of NaCl and CaCl2 solutions on the boron adsorption by the Na and Ca forms of montmorillonite and illite at pH 9 were studied. The boron adsorption by montmorillonite was greater for the Ca form than for the Na form at any boron activity in solution and at any ionic strength. For example, the amount of boron adsorbed by Na- and Ca-montmo-rillonite was 2.9 and 4.3 μmole/g, respectively, at an ionic strength of 0.36 and a boron activity of 0.875 mmole/liter in equilibrium solution. The boron adsorption by illite was much greater than by montmorillonite. For example, the amount of boron adsorbed by Na-montmorillonite and Na-illite was 1.5 and 8.7 μmole/g, respectively, at an ionic strength of 0.02 and a boron activity of 0.5 mmole/liter. However, the nature of the exchangeable cation had little effect on the boron adsorption by illite. The effect of the ionic strength on the boron adsorption by Na-montmorillonite was greater than that observed for either Camontmorillonite or illite. The data suggest that the negative electric field around the clay particles is one of the main factors controlling boron adsorption at alkaline pHs.

Резюме

Резюме

Резюме—Исследовались эффекты обменных Na и Ca и ионной силы растворов NaCl и CaCl2 на ад-сорбцию бора Иа и Ca формами монтмориллонита и иллита при pH 9. Адсорбция бора монтморилло-нитом была большая для Ca формы, чем для Ка формы при любой активности бора в растворе и при любой ионной силе. Например, количество бора, адсорбированного Na- и Ca-онтмориллонитами, было соответственно 2,9 и 4,3 μимоль/г при ионной силе 0,36 и активности бора 0,875 ммоль/литр в равновесном растворе. Адсорбция бора иллитом была гораздо больше, чем монтмориллонитом. Например, количество бора, адсорбированного Na-монтмориллонитом и Na-иллитом, было соответственно 1,5 и 8,7 μымоль/г при ионной силе 0,02 и активности бора 0,5 ммоль/литр. Однако, природа обменных катионов имела незначительный эффект на адсорбцию бора иллитом. Эффект ионной силы на адсорбцию бора Na-монтмориллонитом был сильнейший, чем в случае Ca-монт-мориллонита или иллита. Данные наводят на мысль, что отрицательное электрическое поле вокруг частиц глины является одним из основных факторов, контролирующих адсорбцию бора при щелоч-ных pH. [E.C.]

Resümee

Resümee

Es wurden die Auswirkungen der austauschbaren Ionen Na und Ca sowie der Ionenstärken der NaCl- and CaCl2-Lösungen auf die Boradsorption durch die Na- und Ca-Formen von Montmorillonit und Illit bei pH 9 untersucht. Die Boradsorption durch Montmorillonit war durch die Ca-Form größer als durch die Na-Form und zwar für jede Boraktivität in der Lösung und bei jeder Ionenstärke. So betrug z.B. die Bormenge, die durch Na- und Ca-Montmorillonit bei einer Ionenstärke von 0,36 und einer Boraktivität von 0,875 mMol/Liter in der Gleichgewichtslösung adsorbiert wurde, 2,9 bzw. 4,3 μMol/g. Die Boradsorption durch Illit war viel größer als die durch Montmorillonit. So betrug z.B. die Bormenge, die durch Na-Mont-morillonit und Na-Illit bei einer Ionenstärke von 0,02 und einer Boraktivität von 0,5 mMol/Liter adsorbiert wurde, 1,5 bzw. 8,8 μMol/g. Die Art des austauschbaren Kations hat dagegen nur einen geringen Einfluß auf die Boradsorption durch Illit. Die Auswirkung der Ionenstärke auf die Boradsorption durch Na-Montmorillonit war größer als die, die bei Ca-Montmorillonit oder Illit beobachtet wurde. Die Ergebnisse deuten daraufhin, daß das negative elektrische Feld um die Tonteilchen einer der Hauptfaktoren ist, der die Boradsorption bei alkalischen pH-Werten bestimmt. [U.W.]

Résumé

Résumé

On a étudié les effets de Na et Ca échangeables et de la force ionique de solutions de NaCl et de CaCl2 sur l'adsorption de boron par les formes-Na et -Ca de montmorillonite et d'illite au pH 9. L'adsorption de boron par la montmorillonite était plus élevée pour la forme-Ca que pour la forme-Na pour toute activité de boron en solution et pour toute force ionique. La quantité de boron adsorbée par la montmorillonite-Na et -Ca était, par exemple, 2,9 et 4,3 μmole/g, respectivement, à une force ionique de 0,36 et à une activité de boron de 0,875 mmole/litre en solution équilibrée. L'adsorption de boron par l'illite était beaucoup plus élevée que par la montmorillonite. La quantité de boron adsorbée par la montmorillonite-Na et l'illite-Na, par exemple, était 1,5 et 8,7 μmole/g respectivement, à une force ionique de 0,02 et à une activité de boron de 0,5 mmole/litre. La nature du cation échangeable avait peu d'effet sur l'adsorption de boron par l'illite. L'effet de la force ionique sur l'adsorption de boron par la montmorillonite-Na était plus grand que celui observé sur la montmorillonite-Ca ou l'illite. Les données suggèrent que le champ électrique négatif entourant les particules d'argile est un des facteurs principaux contrôlant l'adsorption de boron à des pHs alkalins. [D.J.]

Keywords

AdsorptionBoronCation exchangeHlitelonic strengthMontmorillonite
Type
Research Article
Information
Clays and Clay Minerals , Volume 30 , Issue 5 , October 1982 , pp. 341 - 346
Copyright
Copyright © 1982, The Clay Minerals Society

Footnotes

1

Journal article 856, Agricultural Experiment Station, New Mexico State University, Las Cruces, New Mexico 88003.

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