吳大清等（2000）用動力學(xué)方法研究了稀溶液中Pb2+、Zn2+與蒙脫石的界面交換過程以及它們的表面作用機制和結(jié)合態(tài)。膨潤土生產(chǎn)設(shè)備有很多種，膨潤土雷蒙磨就是其中的一種。他們設(shè)計一個多層反應(yīng)室，反應(yīng)在水浴鍋中進行，通以氮氣以增加溶液流動和排除金屬離子碳酸鹽沉淀的生成，定時測定反應(yīng)溶液中Ca2+、K+、Na+、Pb2+、Zn2+等離子的濃度和被蒙脫石吸附的Pb2+、Zn2+量。

其中．H+和Pb2+、Zn2+濃度變化可用一級反應(yīng)動力學(xué)方程進行擬合：

[A]=[A]eq+（[A]0―[A]eq）e一kt （3-13）

[A]為t時刻溶液中氫離子或金屬離子的濃度；[A]0和[A]eq為其初始濃度和平衡濃度；k為反應(yīng)速率。

這是一個復(fù)合方程，由拋物線方程和一級反應(yīng)動力學(xué)方程組合。前者常用于描述蒙脫石層間離子擴散，后者常用于描述表面離子交換（或配合反應(yīng)）。擬合結(jié)果表明，式（ 3-13）擬合曲線的測定相關(guān)系數(shù)r均在0. 9011以上，Pb2+溶液中kH>kM，而Zn2+溶液中kH≈kM。溫度上升，溶液中矗kM和kH變化趨勢相反。同時50℃的Zn2+溶液中氫離子濃度反而在增加。由此可推測，蒙脫石與金屬離子之間可能的界面反應(yīng)包括金屬離子的水解反應(yīng)、與蒙脫石表面的配合反應(yīng)和層間陽離子交換反應(yīng)以及氫離子與蒙脫石層問陽離子交換反應(yīng)。寫成反應(yīng)式有：

M2+ +nH2O→M（OH）n（2-n）++nH+ （3-14）

SOH+M2+（MOH）→SOM+H+（ H2O） （3-15）

XN+H+（M）→XH（N）（3-16）

式中．SOH（M）和XH（N）為表面結(jié)合態(tài)和層間結(jié)合態(tài)離子；n為金屬離子在溶液中的水解級數(shù)，在本實驗pH值范圍不超過2。根據(jù)式（3-14）～式（3-16），溶液中氫離子濃度變化可寫成：

?[H]=―?N+2M2（hy）+M1（hy）+M（co）+M（ex） （3-17）

=―?N+?M+M2（hy）+M1（hy）

=―?N+?M+Q

式中，△N和△M為溶液中層間陽離子釋放量和溶液中金屬離子減量；M1（hy）和M2（hy）為金屬離子一級和二級水解離子；M（co）和M（ex） 為與蒙脫石表面配合反應(yīng)和層間交換反應(yīng)的金屬離子數(shù)量；Q為金屬離子水解總量?？捎墒剑?-17）計算出，25℃和50℃溶液中Pb2+的水解總量分別為0. 81µmol和7.49µmol,Zn2+的水解總量分別為2.24µmol和30.2µmol?？梢姡瑑H在50℃的溶液中金屬離子水解沉淀才顯著，特別是在Zn2+溶液中更明顯，其結(jié)果是該溶液中氫離子濃度出現(xiàn)反常的增加。

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