Hostname: page-component-78c5997874-xbtfd Total loading time: 0 Render date: 2024-11-05T17:01:20.618Z Has data issue: false hasContentIssue false

Clay-Organic Molecule Interactions: Oxidation of Acetaldehyde by Montmorillonite in N2 Atmosphere at Room Temperature

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2024

I. M. Eltantawy
Affiliation:
Department of Soil and Agricultural Chemistry, The University, Elmansoura, Egypt
M. Baverez
Affiliation:
Laboratoire de Physico-Chimie Industrielle, École Nationale Supéieure des Industries Chimiques, 1, Rue Grandville, Nancy, France
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Core share and HTML view are not available for this content. However, as you have access to this content, a full PDF is available via the ‘Save PDF’ action button.

Oxidation of acetaldehyde molecules adsorbed on Na- and Mg-Wyoming montmorillonite at room temperature (20-25°C) and in N2 atmosphere has been studied by I.R. spectroscopy, A comparison between clay-acetic acid complex and that prepared from acetaldehyde is given. The influence of the nature of the saturating cation as well as the clay pretreatment on this oxidation process are discussed and reaction pathways are proposed. Acetic acid directly adsorbed on the clay surface is almost removed at 110°C, while that produced from the oxidation of the adsorbed acetaldehyde appears to be strongly held. Within a temperature range 180-230°C, the fixed acetic acid molecules dissociate to acetate form; then occurs an interaction of the acetate and the residual acid with the lattice OH of the clay at 200–300°C. This interaction involves the loss of the structural OH and deposition of carbon on the clay surfaces. The thermal decomposition of the residual complex is almost completed at 500–600°C

Резюме

Резюме

Окисление молекул ацетальдегида, адсорбированных Вайомингским Na-и Mg- монтмориллонитом при комнатной температуре (20-25°С) и в N2 атмосфере, изучалось с помощью инфракрасной спектроскопии. Дается сравнение между комплексом глина-уксусная кислота и комплексом, приготовленным из ацетальдегида. Обсуждается влияние природы насыщающих катионов и предварительной обработки глины на этот процесс окисления и предлагаются пути проведения реакции. Уксусная кислота, непосредственно абсорбированная на поверхности глины, почти полностью удаляется при 110°С в то время как кислота, полученная при окислении адсорбированного ацетальдегида, по видимому прочно удерживается. В пределах изменения температуры 180-230°С фиксированные молекулы уксусной кислоты диссоциируются в ацетатную форму; затем ацетат и остаточная кислота взаимодействуют с кристаллизационным ОН глины при 200–300°С. Это взаимодействие сопровождается потерей структурного ОН и отложением углерода на поверхности глины. Термальное разложение остаточного комплекса почти полностью завершается при 500–600°С.

Kurzreferat

Kurzreferat

Oxydation von Acetaldehydmolekülen,an Na-und Mg-Wyoming-Mont-morillonit bei Zimmertemperatur (20-25 °C) und in N2 Atmosphäre adsorbiert, ist mit Infrarotspektroskopie untersucht worden. Ein Vergleich zwischen Ton - Essigsäurekomplex und dem, präpariert von Acetaldehyd, ist gegeben. Der Einfluß der Art des Kations, sowohl wie die Vorbehandlung des Ton, auf den Oxydationsvorgang werden diskutiert und Reaktionsverläufe vorgeschlagen. Fast alle Essigsäure, die direkt an der Tonoberfläche adsorbiert ist, wird bei HO °C entfernt, wohingegen die Essigsäure, die durch Oxydation von adsorbiertem Acetaldehyd produziert ist, anscheinend stark festgehalten wird. Innerhalb einer Temperaturspanne von 180-230°C, zersetzen sich die festgehaltenen Essigsäuremoleküle zu der Acetatform. Dann findet bei 200–300 °C eine Reaktion des Acetates und der restlichen Säure mit dem Gitter-OH des Tones statt. Diese Reaktion umfasst den Verlust des strukturellen OH und die Deposition von Kohlenstoff auf der Tonoberfläche. Die thermische Zersetzung des restlichen Komplexes ist bei 500–600 °C fast vollständig.

Résumé

Résumé

L'oxidation de molécules d'acétaldéhyde adsorbées sur de la montmorillonite Na et Mg du Wyoming, à température ambiante (20-25°C) et dans une atmosphère N2 a été étudiée par spectroscopie à l'infra-rouge. Une comparaison est faite entre le complexe d'acide acétique d'argile et celui préparé à partir d'acétaldéhyde. L'influence de la nature du cation saturant et le traitement préparatoire de l'argile pour ce procédé d'oxidation sont discutés et des voies de réaction sont proposées. L'acide acétique adsorbé directement sur la surface de l'argile est presque retiré à 110°C,tandis que celui produit par l'oxidation de l'acétaldéhyde adsorbée semble fortement retenue. Entre les températures de l80-280°C,les molécules fixées d'acide acétique se dissocient en une forme d'acétate; il se passe alors une interaction entre l'acétate et l'acide résiduel d'une part, et le réseau 0H de l'argile à 200–300°C, d'autre part. Cette interaction entraîne la perte d'OH de constitution, et la déposition de carbone sur les surfaces argileuses. La décomposition thermale du complexe résiduel est presque complétée à 500–600°C.

Type
Research Article
Copyright
Copyright © 1978, The Clay Minerals Society

References

Bellamy, L. J. (1962) The Infrared Spectra of Complex Molecules, 2nd Edition: Methuen, London.Google Scholar
Chi Chou, C. and McAtee, J. L. Jr. (1969) Thermal decomposition of organo-ammonium compound exchanged onto montmorillonite and hectorite: Clays & Clay Minerals 17, 339346.CrossRefGoogle Scholar
Eltantawy, I. M. (1972) Clay–organic molecule complexes in relation to estimates of surface area: Ph.D. Thesis, University of Newcastle upon Tyne, G.B.Google Scholar
Eltantawy, I. M. (1974) Differential thermal micro-analysis (DTMA) of clay–organic molecule complexes: Bull. Groupe Fr. Argiles 26, 211218.CrossRefGoogle Scholar
Eltantawy, I. M. and Baverez, M. (1975) Clay–organic molecule interaction—montmorillonite–acetaldehyde: French Clay Group Meeting, Paris.Google Scholar
Falk, M. and Giguere, P. A. (1957) Infrared spectrum of the H3O+ ion in aqueous solutions: Can. J. Chem. 35, 11951204.CrossRefGoogle Scholar
Farmer, V. C. (1974) The Infrared Spectra of Minerals: Mineral. Soc., London.CrossRefGoogle Scholar
Furukawa, T. and Brindley, G. W. (1973) Adsorption and oxidation of benzidine and aniline by montmorillonite and hectorite: Clays & Clay Minerals 21, 279288.CrossRefGoogle Scholar
Leach, H. F. (1971) Application of molecular sieve zeolites to catalysis: Annu. Rep. (Pub. The Chem. Soc., Burlington House, London) (A) 68, 195219.Google Scholar
Little, L. H. (1966) Infrared Spectra of Adsorbed Species: Academic Press, London.Google Scholar
Mortland, M. M., Fripiat, J. J., Chaussidon, J. and Uytterhoeven, J. (1963) Interaction between ammonia and the expanding lattices of montmorillonite and vermiculite: J. Phys. Chem. 67, 248258.CrossRefGoogle Scholar
Russell, J. D. and Fraser, A. R. (1971) I.R. spectroscopic evidence for interaction between hydronium ions and lattice OH groups in montmorillonite: Clays & Clay Minerals 19, 5559.CrossRefGoogle Scholar
Theng, B. K. G. (1971) Mechanisms of formation of colored clay–organic complexes. A review: Clays & Clay Minerals 19, 383390.CrossRefGoogle Scholar