Water Vapor Isotherms and Heat of Immersion of Na/Ca-Montmorillonite Systems—II: Mixed Systems

Abstract

Adsorption isotherms for water vapor, c-spacing and heat of immersion in water of mixed Na/Ca-montmorillonite were measured at 25°C at various RH. There was good agreement between the calorimetric data, the heat calculated from the isotherms by use of BET equation, and the calculations from the ion-dipole model. It was concluded that the electrostatic forces between the adsorbed cations and the water molecules are the dominant forces in the hydration of the clay. Thus, at low moisture content, only the adsorbed Ca-ions are hydrated. The heat released when Na-platelets condense to form Ca-packets was measured, and it was suggested that this energy term is the driving force for the demixing phenomena.

Резюме

Изотермы адсорбции для водяного пара, с-промежутки и теплота иммерсии в воде смешанного Na/Ca монтмориллонита были замерены при 25°С и различных относительных влажностях. Существует хорошее соответствие между калориметрическими данными, теплотой, вычисленной по данным изотерм с использованием уравнения Брунауера, Эмметта, и Теллера, и вычислениями по данным ионной дипольной модели. Было сделано заключение, что электростатические силы между адсорбированными катионами и молекулами воды являются доминирующими силами при гидратации глины. Такним образом, при низком содержании влаги, гидратируются только адсорбированные ионы Са. Была замерена теплота, выделяющаяся при сокращении пластинок Na и формровании, вследствии этого, пакетов Са, и сделано предположение, что эта энергия является ведущей силой для явлений расслаивания.

Resümee

Wasserdampfadsorptionsisothermen, c-Abstand und Immersionshitze in Wasser von gemischten Na/Ca Montmorilloniten wurden bei 25°C und verschiedenen RH gemessen. Die kalorimetrischen Daten, die Hitze, welche von den Isothermen mit der BET-Gleichung errechnet wurde und Berechnungen von den lonendipolmodellen stimmten gut überein. Es wurde beschlossen, daß die elektrostatischen Kräfte zwischen den adsorbierten Kationen und den Wassermolekülen die Hauptkräfte in der Hydration der Tonerden sind. Daher sind bei niedrigem Wassergehalt nur die adsorbierten Ca-Ionen hydratisiert. Die Hitze, die freigelassen wird, wenn Natriumtäfelchen Zusammenkommen, um Ca-Päckchen zu formen, wurde gemessen, und es wurde vorgeschlagen, daß dieser Energieausdruck die treibende Kraft für die Entmischungsphänomen ist.

Résumé

Les isothermes d'adsorption de montmorillonite composée d'un mélange Na/Ca pour la vapeur d'eau, l'espacement-c, et la chaleur d'immersion dans l'eau ont été mesurés à 25°C et à des humidités relatives (RH) variées. Il y avait un bon accord entre les données calorimétriques, la chaleur calculée des isothermes par l'emploi de l’équation BET, et les calculs du modèle de l'ion dipôle. Il a été conclu que les forces électrostatiques entre les cations adsorbés et les molécules d'eau sont les forces dominantes dans l'hydratation de l'argile. C'est ainsi qu’à des humidités basses, seuls les ions de Ca adsorbés sont hydratés. La chaleur produite par la condensation de plaquettes de Na pour former des paquets de Ca a été mesurée, et il a été suggéré que ce terme d’énergie est la force responsable pour le phénomène de séparation.