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Ion-Exchange Properties of the Natural Zeolite Erionite

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2024

Howard S. Sherry
Howard S. Sherry*
Affiliation:
P. Q. Corporation, P.O. Box 258, Lafayette Hill, Pennsylvania 19444
*
2Work done at Mobil Research and Development Corporation, Paulsboro, New Jersey 08066.
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Abstract

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Natural erionite was exhaustively ion exchanged with Na+ to give the anhydrous unit-cell composition (K1.9Na5.4Ca0.1Mg0.1)[(AlO2)7.4(SiO2)28.6]. A thermodynamic study of alkali and alkaline earth metal ion exchange in this zeolite was made and the selectivity series found to be Rb > Cs ≥ K > Ba > Sr > Ca > Na > Li. In all cases approximately two K+ ions per unit cell (probably those in the cancrinite cages) could not be replaced by conventional ion exchange. It was also found that two Na+ ions per unit cell are extremely difficult to replace with alkaline earth ions. It is believed that complete replacement of the approximately six Na+ cations in the two large cages per unit cell of erionite would result in a non-uniform, divalent cation population in these cages. A more stable anhydrous composition is (K2Ca2Na2)[(AlO2)8(SiO2)28] in which each large cage contains one Ca2* or other alkaline earth cation and one Na+ ion.

Резюме

Резюме

После интенсивного ионного обмена натурального эрионита с Na+ было получено безводное соединение элементарной ячейки K1.9Na5.4Ca0.1Mg0.1((AlO2)7.4(SiO2)28.6). Было проведено термодинамическое изучение ионного обмена щелочных и щелочноземельных металлов в этом цеолите и обнаружены следующие селективные серии Rb > Cs ≥ K > Ва > Sr > Са > Na > Li. Во всех случаях примерно два иона K+ на элементарную ячейку (возможно в канкринитовых полостях) не могли быть замещены в результате обычного ионного обмена. Было также обнаржено, что два иона Na+ на элементарную ячейку замещаются щелочноземельными ионами с большими трудностями. Можно полагать, что полное замещение приблизительно 6 катионов в двух больших полостях на элементарную ячейку эрионита даст неоднородную двухвалентную совокупность катионов в этих полостях. Более стабильным безводным соединением является K2Ca2Na2((AlO2)8(SiO2)28), в котором каждая большая полость содержит один Са2+ или другой щелочноземельный катион и один ион Na+.

Resümee

Resümee

Natürlich vorkommendes Erionit wurde völlig mit Na+ ausgetauscht, um die folgende wasserfreie einzellige Zusammensetzung zu ergeben K1,9Na5,4Ca0,1Mg0,1 ((AlO2)7,4 (SiO2)28,6). Eine thermodynamische Untersuchung von Alkali-und Erdalkalimetall lonenaustausch in diesem Zeolithen wurde unternommen und die Reihenfolge der Selektivität war Rb > Cs ≥ K > Ba > Sr > Ca > Na > Li. In allen Fällen konnten ungefähr zwei K+ Ionen per Einzelle (wahrscheinlich diejenigen in den Cancrinit Körben) nicht durch üblichen Ionenaustausch ausgetauscht werden. Es wurde auch herausgefunden, daß es äußerst schwierig war, zwei Na+ Ionen per Einzelle durch Erdalkaliionen auszutauschen. Man glaubt, daß vollständiger Austausch der ungefähr 6 Na+ Kationen in den zwei großen Körben per Erionit Einzelle zu einer nicht einheitlichen, zweiwertigen Kationenbevölkerung in diesen Körben führen würde. Eine stabilere, wasserfreie Zusammensetzung ist K2Ca2Na2((AlO2)8(SiO2)28), in welcher jeder große Korb ein Ca2+ oder anderes Erdalkalikation und ein Na+ Ion enthält.

Résumé

Résumé

De l'erionite naturelle a subi un échange complet d'ions avec du Na+ pour donner la maille anhydre de composition K1,9Na5,4Ca0,1Mg0,1((AlO2)7,4(SiO2)28,6). Une étude thermodynamique de l’échange d'ions d'alcalins et de métaux alcalino-terreux dans cette zéolite a été faite et la série de sélectivité s'est montrée être Rb > Cs ≥ K > Ba > Sr > Ca > Na > Li. Dans tous les cas, environ 2 ions K+ dans chaque maille (probablement ceux dans les cages de cancrinite) ne pouvaient pas être remplacés par échange traditionnel d'ions. Il a aussi été trouvé que dans chaque maille il était très difficile de remplacer 2 ions Na+ par 2 ions alcalino-terreux. On croit que le remplacement des approximativement 6 cations Na+ dans les 2 grandes cages dans chaque maille d'erionite produirait une population non-uniforme de cations divalents dans ces cages. Une composition anhydre plus stable est K2Ca2Na2((AiO2)8(SiO2)28) dans laquelle chaque grande cage contient un Ca2+ ou un autre cation alcalino-terreux et un ion Na+.

Keywords

ErioniteIon exchangeOffretiteSelectivityZeoliteZeolite T
Type
Research Article
Information
Clays and Clay Minerals , Volume 27 , Issue 3 , June 1979 , pp. 231 - 237
Copyright
Copyright © 1979, The Clay Minerals Society

Footnotes

1

Presented at the 1978 Clay Minerals Conference, Bloomington, Indiana.

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