Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3802
Die pH-abhängigen Sorptionsisothermen von Pb2+, Cd2+ und Ni2+ an Goethit bei konstanter Ionenstärke zeigen einen S-förmigen Verlauf. Sorptionsuntersuchungen in Abhängigkeit von der Ionenstärke verdeutlichen, dass der adsorbierte Anteil mit steigender Ionenstärke zu-nimmt, was auf die erhöhte elektrostatische Abschirmung der Ladungen zurückzuführen ist. Die Blei-Ionen werden an Goethit stärker gebunden als Cadmium- und Nickel-Ionen. Unter Berücksichtigung verschiedener Sorptionsmechanismen im TLM-Modell kann bestätigt werden, dass neben einem geringen Anteil von M2+, MOH+ die dominante, in der 1-Ebene adsorbierte Spezies darstellt. Diese Ergebnisse werden durch die Auswertung nach dem Zwei-ebenen-Modell DLM unter Zuhilfenahme der elektrophoretischen Mobilität und des Aus-werteverfahrens nach Kallay unterstützt.
Kinetische Untersuchungen mittels der konduktometrischen Drucksprung-Relaxations-methode zeigen zwei Diffusionsschritte: 1 ein schneller, diffusionskontrollierter Transport der MOH+-Spezies an die äussere Goethit-Oberfläche und 2 die langsame, geschwindigkeits-bestimmende Diffusion von MOH+ in den porösen Goethit hinein. Bei diesem System wird keine pH-Abhängigkeit und nur eine geringe Temperaturabhängigkeit der Reaktions-geschwindigkeit beobachtet.
Bei der Adsorption der polydispersen PMA an Goethit wird eine Isotherme vom L2-Typ erhalten, wobei eine Fraktionierung der Molmassen an der Oberfläche beobachtet wird. Die PMA adsorbiert schliesslich irreversibel an der Oxid-Oberfläche unter Ausbildung von Schlaufen und freien Enden. Die partielle Belegung des Goethits mit PMA bewirkt eine zu-sätzliche Deprotonierung von Carboxylgruppen an der geladenen Oberfläche, was eine Um-ladung der Oxid-Oberfläche bei niedrigeren pH-Werten zur Folge hat. Wie pH-abhängige Sorptionsisothermen zeigen, bewirkt PMA-belegter Goethit eine verstärkte Bindung der Schwermetallionen.
Özbas, Galip
Gleichgewicht und Kinetik der Sorption von Schwermetallionen an reinem und polymermodifiziertem Geothit
110 S., 2000
Diese Arbeit befasst sich mit der Reaktion der drei Schwermetallionen Pb2+, Cd2+ und Ni2+ am Oxid Goethit und an mit Polymethacrylsäure (PMA)-modifiziertem Goethit. Es werden der Ladungszustand des Goethits, die Gleichgewichtslage und die Reaktionsraten der Schwer-metallionen untersucht und mit Hilfe zweier Grenzflächenmodelle quantitativ interpretiert. Potenziometrische Titrationen von Goethit bei verschiedenen Ionenstärken ergeben, dass in dem adsorptionsrelevanten pH-Bereich von 3,0 bis 6,0 die Goethit-Oberfläche eine positive Nettoladung aufweist. Das Ladungsverhalten kann mit dem Dreiebenen-Modell TLM quanti-tativ gut beschrieben werden.
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