Solubilité et grandeurs thermodynamiques de dissolution des zéolites 4A et 13X dans des solutions aqueuses basiques

Résumé En Fr

In the studied range of pH (0.02 M, 0.10 M and 0.50 M sodium hydroxide solutions) and temperature (25, 60 and 80 °C), the zeolites 4 A and 13 X keep during at least two months a perfect structural stability. The analysis of the samples by X-ray photoelectron spectroscopy shows that solubilization is stoichiometric. A pseudo-equilibrium of solubility is reached more or less rapidly. But, because of secondary phenomena, measured values of solubility are biased when the percentage of dissolved zeolite is low. These errors become negligible if the measurement is carried out with a high enough liquid/solid ratio (500). One observes that solubility grows with temperature and pH and is always slightly more imv ortant for zeolite 4 A. The obtained results allow, by means of some hypothesis concerning ions in solution, to calculate the thermodynamic constants corresponding to the following dissolution equilibrium : NaAl Si[x] O[2(x + 1)] + 2(x + 1)H₂O ⇋ Al(OH)₄⁻ + xSi(OH)₄ + Na⁺

Dans le domaine de pH (soude 0,02, 0,10 et 0,50 M) et de température (25, 60 et 80 °C) étudié, les zéolites 4 A et 13 X conservent pendant au moins deux mois une parfaite stabilité structurale. L'analyse des échantillons par spectroscopie de photoélectrons induits par rayons X (XPS) montre par ailleurs que la solubilisation est stœchiométrique. Un pseudo-équilibre de solubilité est plus ou moins rapidement atteint. Mais, par suite de l'existence de phénomènes parasites, les valeurs de solubilité mesurées sont faussées lorsque le pourcentage de zéolite dissoute est faible. Ces erreurs deviennent négligeables à condition d'effectuer la mesure avec un rapport liquide/solide suffisamment grand (500). On observe que la solubilité croît avec la température et le pH ; elle est toujours légèrement plus importante pour la zéolite 4 A. Les résultats obtenus permettent, moyennant quelques hypothèses concernant les ions en solution, de calculer les grandeurs thermodynamiques correspondant à l'équilibre de dissolution suivant : NaAl Si[x] O[2(x + 1)] + 2(x + 1)H₂O ⇋ Al(OH)₄⁻ + xSi(OH)₄ + Na⁺