On the Mechanism of the Adsorption of Trace Copper by Bentonite

Abstract

The adsorption of trace quantities of Cu (3·89 × 10⁻⁶ to 3·00 × 10⁻⁴ M) by a bentonite clay from calcium acetate solution was studied over the range of pH 4·27–5·87. The data were fitted to an existing adsorption equation and the ‘best’ values of the adsorption parameters were calculated. The proton, cupric ion and mono (hydroxy) cupric complex were found to be the adsorbed species. The adsorption sites are of two types. It has been postulated that the majority of sites are lattice hydroxyl groups located at crystal defects and edges. The remainder arise from organic matter adsorbed by the clay and are the more important in the adsorption of Cu at very low metal concentration and at pH <5·4. The implication of the results on the potential use of bentonite clay to remove trace amounts of Cu from mine waste waters is considered briefly.

Résumé

L’adsorption de traces de cuivre (3,89 × 10⁻⁶ à 3,00 × 10⁻⁴ M) par une bentonite, à partir de solutions d’acétate de calcium a été étudiée dans un domaine de pH allant de 4,27 à 5,87. Les données ont été ajustées à une équation d’adsorption déjà connue et les “meilleures” valeurs des paramètres de l’adsorption on été calculées. Le proton, l’ion cuivrique et le complexe mono (hydroxy) cuprique ont été reconnus comme étant les espèces adsorbées. Les sites d’adsorption sont de deux types. On a fait l’hypothése que la plus grande partie des sites est constituée par les groupes hydroxyle du réseau localisés au niveau des défauts cristallins et sur les bords. Le reste de ces sites provient de la matière organique adsorbée par l’argile; c’est la partie la plus importante dans l’adsorption du cuivre aux très basses concentrations en métal et à pH <5,4. Les conséquences de ees résultats sur l’utilisation possible de la bentonite pour extraire les traces de cuivre présentes dans les eaux résiduelles des mines sont considérées rapidement.

Kurzreferat

Die Adsorption von Spurenmengen von Kupfer (3,89 × 10⁻⁶ bis 3,00 × 10⁻⁴ M) durch einen Bentonitton aus Calciumacetatlösung wurde in einem Bereich von pH 4,27–5,87 untersucht. Die Ergebnisse werden mit einer bestehenden Adsorptionsgleichung verglichen und die “besten” Werte für die Adsorptionsparameter berechnet. Das Proton, das zweiwertige Kupferion und ein Monohydroxo-Kupfer-II-Komplex werden als adsorbierte Ionensorten gefunden. Die Adsorptionsplätze sind von zweierlei Art. Es wurde festgestellt, daß die Mehrheit der Plätze Gitterhydroxylgruppen sind, die an Kristalldefekten und -seitenflächen vorliegen. Die übrigen stammen von organischer Substanz, die durch den Ton adsorbiert wurde, und stellen bei sehr geringen Metallkonzentrationen und pH <5,4 die wichtigeren Plätze für die Kupferadsorption dar. Die Bedeutung der Ergebnisse für eine mögliche Nutzung von Bentonitton zur Entfernung von Spurenmengen von Kupfer aus Mineralwässern wird kurz erörtert.

Резюме

Изучалась адсорбция ничтожного количества меди (3,89 × 10⁻⁶ до 3,00 × 10⁻⁴ М) раствором уксуснокислого кальция бентонита по диапазону рН 4,27-5,87. Данные сравнивались с существующими уравнениями адсорбции и высчитывались «лучшие» значения параметров адсорбции. Нашли, что протон, ион, содержащий двухвалентную медь и комплекс моноокиси меди являлись адсорбированными веществами. Места адсорбции имеются двух типов. Построили аксиому, что большинство мест являются групповыми оксисоединениями решетки, находящимися на дефектах кристаллов и на их гранях. Остальные образуются из органического вещества адсорбируемого глиной и играют более важную роль в процессе адсорбции меди при очень невысокой концентрации металла и при рН < 5,4. В связи с результатами рассматривается потенциальная возможность использования бентонитной глины для удаления следов меди из сточных вод рудников.