Mecanismo y velocidad de disolución de la montmorillonita en soluciones de electrolitos inertes. Influencia del ph y la temperatura

Résumé

En esta tesis doctoral se ha investigado el efecto del pH y la temperatura sobre la cinética y el mecanismo de disolución de la esmectita. Para ello se han calculado las velocidades de disolución de la montmorillonita saturada en potasio en soluciones tamponadas entre pH y 13.5, libres de ligandos a 25, 50 y 70ºC, en condiciones lejanas al equilibrio. Los experimentos de disolución se han realizado tanto en celdas de flujo continuo como en reactores tipo batch. Las velocidades de disolución presentan un valor mínimo cercano a pH 6-7 a 25ºC, incrementándose la velocidad a medida que el pH es más ácido o más básico. Asimismo al aumentar la temperatura también aumenta la velocidad de disolución tanto más cuanto más extremo es el pH. Lo resultados experimentales se han modelizado mediante una ley de velocidad que incluye las contribuciones de tres procesos de disolución: por ataque de protones, de moléculas d agua y de hidroxilos. Calculándose las constantes cinéticas los ordenes de reacción a cada temperatura. Ambos grupos de valores dependen de la temperatura. Por otra parte, las velocidades de disolución a cada pH han permitido calcular la energía de activación del proceso de disolución, que depende del pH de la solución, con un mínimo en condiciones ligeramente acidas. Para profundizar en el mecanismo de disolución se han caracterizado mineralógicamente las muestras alteradas y se han realizado valoraciones potenciométricas ácido/base de suspensiones acuosas de esmectita. La alteración produce un aumento del número de capas no hinchables en el sólido. En medio ácido no se observan cambios cristalquímicos muy importantes mientras que en medio básico hay un aumento de la carga tetraédrica y una retención de Fe y Mg, tal vez asociada esta ultima a la formación de brucita o esmectitas ricas en magnesio La aplicación de un modelo de capacitancia constante ha permitido determinar la densidad y naturaleza de los grupos superfici