台東縣海端鄉利稻村西北方約2公里處，有蘊藏豐富的絹雲母礦，可開採量達一千五百萬噸，是台灣地區最具經濟價值的工業礦物原料之一。向陽絹雲母礦經水洗後粒徑細於400號篩，礦物組成以絹雲母及葉蠟石為主，屬絹雲母-葉蠟石-石英片岩型礦床。
本研究先將絹雲母原礦以沉降方式分級，所得<2 μm部分與4M之Na2SiO3溶液混合，固/液比為1/10，在250℃進行水熱反應4 hr，反應後產物為方沸石。以此合成之方沸石進行Ni2+、Mn2+、Cr3+及Sr2+之吸附實驗，利用原子吸收光譜儀分析吸附前後液體中離子濃度之變化，以探討方沸石對不同金屬離子之吸附行為、反應平衡時間、平衡濃度、吸附量、去除率及吸附機制等，依據實驗結果可得以下結論：
1.合成方沸石在0.01M之離子溶液中， Mn2+約10 hr達吸附反應平衡，Ni2+、Cr3+及Sr2+則約24 hr達反應平衡。
2.在不同離子濃度下，方沸石對Cr3+之吸附量最高，Ni2+、Mn2+及Sr2+則較低，但三者之吸附量差異不大。推測係因為Cr3+電價較高，故極性亦越高，置換性越強所致。
3.隨著金屬離子濃度增加，方沸石對離子之吸附量亦增加，Ni2+、Mn2+在0.001M、Sr2+在0.005M、Cr3+在0.01M左右達飽和吸附。
4.方沸石對離子之去除率隨離子濃度之增加而減少，係因方沸石量固定時，可供離子吸附之位址數亦固定，故當離子濃度提高時，溶液中離子數量遠大於方沸石中可供吸附之位址數量，故去除率隨之下降。同理，去除率隨固/液比增加而呈等比例增加，因固體量增加即表示可以交換的位址增多，可去除離子的量亦增多，故去除率隨之上升。
5.方沸石對Ni2+、Mn2+、Cr3+及Sr2+離子之吸附符合Langmuir等溫吸附模式，表示方沸石表面具有均勻且吸附能相同之位置，每一個吸附位址僅可吸附一個離子，呈單分子層吸附，且被吸附之離子間彼此沒有作用存在。
6.方沸石吸附溶液中之離子使其濃度減少，同時間溶液中Na+濃度增加，顯示方沸石是以離子交換之機制吸附溶液中之離子。但因Na+離子之總電荷小於吸附離子之總電荷，推測應有其他機制存在。
7.方沸石在ζ電位為負值時，吸附離子後（以Ni2+及Cr3+為例），其ζ電位絕對值減小，且吸附量越大，ζ電位絕對值越小，在Ni2+濃度≧0.01M及Cr3+濃度≧0.001M之溶液中，吸附達平衡後，ζ電位轉為正值，因此方沸石對溶液中金屬離子之吸附，應亦包含物理吸附機制。
8.離子之電價數與離子半徑大小與方沸石對離子之吸附與脫附性質有關，電價高，半徑小(0.62Å)之Cr3+離子吸附性高，但脫附性質接近零；二價離子之吸附性質依半徑由小至大之順序排列，即Ni2+ (0.69Å）>Mn2+ (0.83Å)> Sr2+ (1.18Å)，脫附則反之。

A tremendous amount of sericite deposit is located 2 kilometers northwest of Li-dao Village, Hai-duan Borough, Taitung County. The recoverable amount is estimated to be about 15,000,000 tons. This sericite deposit belongs to a sericite-pyrophyllite-quartz schist-type deposits and is one of the most economically valued industrial minerals in Taiwan. After hydraulic classification, the particle size of finished sericite powder is smaller than 400 mesh. The major mineral compositions are sericite and pyrophyllite.
In this study, <2 μm parts of the saled sericite powder were separated by sedimentation and used in the synthesis of analcime via hydrothermal routes. In the hydrothermal synthesis, the mineralizer was 4M Na2SiO3, S/L ratio was 1/10 and the reactions were carried out at 250℃ for 4 hr.
The adsorption experiments of Ni2+, Mn2+, Cr3+ and Sr2+ on the synthesized analcime were performed. The adsorption behaviors were investigated by analyzing the ion concentration of solutions, using atomic absorption spectrometry, before and after each adsorption test. The factors detailedly studied were ion species, equilibrium time, ion concentration, adsorption amount, removal percentage and adsorption mechanism. The following conclusions can be drawn.
1.In solutions of 0.01M concentration, the times required for adsorption to reach equilibrium are for Mn2+ about 10 hr, and for Ni2+, Cr3+ and Sr2+ about 24 hr.
2.For varied ion concentrations, the adsorption of Cr3+ is always the largest, while Ni2+, Mn2+ and Sr2+are smaller and almost similar. This may be due to that Cr3+ has highest valence, so that the polarity is the highest and the replacement is the largest.
3.With the increasing of ion concentrations, the adsorption amount of Ni2+, Mn2+, Cr3+ and Sr2+ also increases. The adsorption becomes saturated for Ni2+ at 0.0001M, Mn2+ at 0.001M, Sr2+ at 0.005M, and Cr3+at 0.01M, respectively.
4.The ion removal percentage decreases with the increasing of ion concentrations. This is because the total adsorption sites are fixed for a limited amount of analcime. When the ion concentration increases, the total number of ions exceeds the total number of sites, eventually reduces the removal percentage. Similarly, with the increasing of S/L ratio, removal percentage increases proportionally. Because increasing the solids is equivalent to increasing the adsorption sites, so the removal percentage can be increased.
5.The adsorption behaviors of Ni2+, Mn2+, Cr3+ and Sr2+ conform to the Langmuir isotherm model. This means, the sites on the analcime surface are equivalent and have the same adsorption energy. Each adsorption site only adsorbs one ion (i.e. monolayer adsorption). There is no interaction between adsorbed ions.
6.The adsorption of Ni2+, Mn2+, Cr3+ and Sr2+, thus the reduction in concentrations of these ions, was accompanied by the increase of the Na+ concentration. This means, the removal of ions by analcime is via the mechanism of ion exchange. However, the total charge of Na+ is less than the total charge of adsorbed Mn+, suggesting that other mechanisms should also in exist.
7.In the range that the zeta potentials of analcime are negative, the adsorption of ions (e.g. Ni2+ and Cr3+) decreases the absolute value of zeta potential. The larger the adsorption, the smaller the absolute value of zeta potential becomes. For [Ni2+]≧0.01M and [Cr3+]≧0.001M, the zeta potential even changes to positive. Therefore the adsorption of ions on analcime must also be via the mechanism of physical adsorption.
8.The valence of ions and ionic radius are closely related to the adsorption and desorption behaviors of ions on analcime. The Cr3+ ion has the highest valence and smallest radius (0.62Å), it is found that Cr3+ is most strongly adsorbed, and the desorption is almost none. The adsorption of divalent ions are in the order of, from high to low, Ni2+(0.69Å) >Mn2+(0.83Å)>Sr2+(1.18Å). While the desorption is arranged reversely.

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