Solubility of Calcined Kaolinite, Montmorillonite, and Illite in High Molar NaOH and Suitability as Precursors for Geopolymers
Solubility of Calcined Kaolinite, Montmorillonite, and Illite in High Molar NaOH and Suitability as Precursors for Geopolymers
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煅烧高岭石、蒙脱石和伊利石在高摩尔 NaOH 中的溶解度以及作为地质聚合物前体的适用性
DOI：
10.1007/s42860-022-00185-6
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发表时间：
2022
影响因子：
2.2
通讯作者：
Emmerich
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Werling;Kaltenbach;Weidler;Schuhmann;Emmerich
粘土和粘土矿物在广泛的pH值范围内溶解，例如在沉积物成岩作用期间和各种应用中，包括核废料储存、垃圾填埋场和建筑行业中的地质聚合物粘合剂。溶解度取决于工艺参数（pH、温度、压力等）。和材料性质（相含量、粘土矿物组成、粒度等）。预处理，如煅烧或剧烈研磨，改变材料的性质，并可以提高溶解度，这被称为活化。本研究的目的是确定煅烧后的三种不同的粘土矿物（偏高岭石，变蒙脱石和偏伊利石）在高摩尔碱性溶液（NaOH）高达10.79 mol/L和pH = 14.73的溶解度。此外，分析了Al（OH）3粉末在碱性溶液（NaOH）中的溶解度，因为其可用于调节地质聚合物前体的Si：Al比。研究了碱处理后粘土矿物的残留物，以揭示其相含量的潜在变化。基于热活化和碱活化的结果，得出了关于作为地质聚合物前体的适合性的结论。所有的粘土矿物表现出增加的溶解度成比例的碱性溶液的浓度。溶解度的顺序为变高岭石>变蒙脱石>变伊利石。因此，溶解是不完全的所有三种粘土矿物（<90%）7天后，变高岭石和变伊利石的全等，但不全等的变蒙脱石。
Clays and clay minerals dissolve over a broad pH range, such as during sediment diagenesis and in a variety of applications, including nuclear waste storage, landfills, and geopolymer binders in the construction industry. The solubility depends on process parameters (pH, temperature, pressure, etc.) and material properties (phase content, clay mineral composition, particle size, etc.). Pretreatments such as calcination or severe grinding change the material properties and could enhance solubility, which is called activation. The aim of the current study was to determine the solubility of three different clay minerals after calcination (metakaolinite, metamontmorillonite, and metaillite) in high molar alkaline solutions (NaOH) up to 10.79 mol/L and pH = 14.73. Furthermore, the solubility of an Al(OH)3 powder in alkaline solution (NaOH) was analyzed, as it can be used to adjust the Si:Al ratio of geopolymer precursors. The residues of the clay minerals after the alkaline treatment were investigated to disclose potential alterations in their phase contents. Based on the results of the thermal and alkaline activation, conclusions about the suitability as geopolymer precursors were made. All clay minerals showed an increase in solubility proportional to the concentration of the alkaline solution. The solubility decreased in the order metakaolinite > metamontmorillonite > metaillite. Thereby, dissolution was incomplete for all three clay minerals (<90%) after 7 days and congruent for metakaolinite and metaillite but incongruent for metamontmorillonite.
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