Sorption Studies of on Calcite: Kinetics and Reversibility

The sorption of Cd$^{2+}$ on calcite was studied in aqueous solutions of several electrolytes. The Cd$^{2+}$ concentration, 10$^{-8}$ M, was kept well below saturation with respect to CdCO$_3$(s). Sorption behavior of Cd$^{2+}$ in different ionic strengths of NaClO$_4$solutions shows that sorption is independent of ionic strength. This result suggests that Cd$^{2+}$ sorption on calcite surface is of a specific nature, and adsorption is controlled by an inner-sphere type of surface complex. Two stages in the sorption behavior could be identified: an initial rapid uptake, followed by slower uptake reaching a maximum steady state by 145 hrs. No evidence was observed for surface precipitation, although it can not be entirely ruled out. Desorption of Cd$^{2+}$ from the calcite surface after resuspension into Cd-free solution is initially very rapid, but depends partly on the previous sorption history. Desorption behavior of Cd$^{2+}$ show that an initial rapid desorption followed either by slow uptake reaching a maximum, as in the adsorption experiments, or slowing desorption to reach a steady state minimum. This irreversible behavior of Cd$^{2+}$ sorption and desorption may act as one of the controls for regulating the mobility of dissolved Cd$^{2+}$ natural aqueous systems. Calculated adsorption partition coefficients suggest that overall sorption and desorption process in the concentration range are controlled by d single mechanism.ingle mechanism.

방해석의 흡착현상에 대한 연구

방해석 표면에 의한 C$d^{2+}$의 흡착연구를 하였다. 흡착실험에서 사용한 Cd의 농도는 $10^{-8}$ 로서 CdCO$_3$(s)의 침전농도 보다 낮은 농도를 유지하도록 조절하였다. NaClO$_4$를 전해질로 사용하여 이온농도를 달리 한 실험 결과 C$d^{2+}$의 흡착은 용액의 이온세기와는 무관한 것으로 나타났다. 이는 C$d^{2+}$의 방해석 표면 흡착이 특징적인 성질을 갖고 inner sphere surface complex를 형성한다는 것을 암시한다. 흡착반응은 초기의 매우 빠른 흡착시기와 후기의 지속적인 느린 흡착시기의 2단계로 구분되었다. 특히, 후기의 느린 흡착시기에는 약 145시간 경과 후 최대정상상태 (steady state maximum)에 도달하였다. 본 연구에서 사용한 C$d^{2+}$의 농도가 낮아 방해석 표면에 CdCO$_3$(s)의 침전 형성에 의한 반응은 고려되지 않았다. 방해석 표면으로부터 C$d^{2+}$의 탈착반응은 일정시간의 흡착 반응이 경과된 후 초기 흡착 실험 시와 같은 농도의 과포화 용액을 사용하여 C$d^{2+}$을 흡착한 방해석이 새로운 용액에 재 평형을 이루도록 반응을 유도하였다. 일반적으로 탈착실험에서는 새로운 과포화용액에 방해석을 넣자마자 매우 빠른 탈착반응을 보여준다. 그 이후는 2가지의 다른 경향성을 보여주며 새로운 평형에 도달하는 것으로 나타난다. 초기의 빠른 탈착반응 시기 뒤 느린 흡착반응이 지속적으로 일어나 일정 시간 경과 후 다시 평형을 이루거나, 느린 탈착반응이 계속적으로 지속되어 일정 시간 경과 후 새로운 평형을 이루는 2가지로 나타났다. 이러한 부분적으로 비가역적인 흡착 반응과 탈착반응은 실제 자연계에서 C$d^{2+}$의 유동성을 결정짓는 매우 중요한 인자로 작용할 것으로 생각된다. 흡착 반응 및 탈착반응의 평형상수 값은 이들 반응이 서로 동일한 기작에 의하여 조절됨을 보여주었다.