Interakcja cezu z wermikulitem dioktaedrycznym - studium eksperymentalne

The aim of the present work was to study interaction between dioctahedral vermiculite and Cs+. For the purpose of the study a natural soil sample rich in mixed-layer clay minerals, containing dioctahedral vermiculite interlayers, was used. The sample was collected in the Dolina Suchej Wody Valley in the Tatra Mountains, Poland. Clay fraction was separated from the sample and used as starting material in numerous experiments into fixation of Cs+ cations by dioctahedral vermiculite. The degree of the fixation was evaluated using X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (IR) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS).All the experiments involving Cs+ saturation caused Cs+ fixation and irreversible collapse of the vermiculitic interlayers (peak 10.3 Å). Obtained results showed that air drying of the sample after Cs+ saturation increased the number of fixed cations relative to the material that was re-saturated with Na+ without drying. Sample that was saturated with Cs+ and immediately (i.e. without drying) re-saturated with Na+ did not contain the same amount of Cs+ as did samples re-saturated with Na+ after drying or saturated only with Cs+. With more caesium cations in the structure, the layer charge in the vermiculite decreased. Of the three samples 1E <2_Na, 1E <2_Cs_Na, 1E<2_Csd_Na, the smallest layer charge value was observed in the sample saturated with Cs+, dried and then saturated with Na+.

Celem niniejszej pracy było poszerzenie wiedzy na temat interakcji cezu z wermikulitem dioktaedrycznym. W przeprowadzonych badaniach wykorzystano próbkę gleby zawierającą znaczną porcję dioktaedrycznych minerałów mieszanopakietowych, bogatych w pakiety wermikulitowe, pochodzącą z Doliny Suchej Wody w Tatrach. Z próbki tej wydzielono frakcję ilastą, którą następnie poddano licznym eksperymentom, polegającym na nasyceniu wyjściowego materiału jonami Cs+, w celu obserwacji interakcji dioktaedrycznego wermikulitu z Cs+. Wyjściowy materiał (wydzieloną frakcję <2 mikronów), a także uzyskane produkty reakcji poddano analizie dyfrakcyjnej rentgenowskiej, badaniom z zastosowaniem spektroskopii absorpcyjnej w podczerwieni (IR), a także spektroskopii EDS.We wszystkich przeprowadzonych eksperymentach zaobserwowano nieodwracalną adsorpcję cezu i kolaps przestrzeni międzypakietowych wermikulitu (refleks 10.3 Å). Uzyskane wyniki wskazują na to, iż próbki wysuszone po procesie nasycania ich cezem, wiążą Cs+ w większej ilości, niż materiał, który nie został wcześniej wysuszony. Próbki, które zostały nasycone cezem i natychmiast po tym ponownie nasycone kationem sodu, nie unieruchomiły takiej ilości Cs+, jak te po suszeniu czy nasycone wyłącznie kationem cezu. Ciągle jednak adsorpcja ta miała miejsce. Wraz z większą ilością unieruchomionych w przestrzeni międzypakietowej kationów Cs+, zaobserwowano zmniejszenie średniego ładunku elektroujemnego pozostałych (podstawionych Na) pakietów. Spośród trzech próbek 1E<2_Na, 1E<2_Cs_Na, 1E<2_Csd_Na najmniejszy był on w próbce nasyconej cezem, wysuszonej, a następnie nasyconej kationami sodu.