Nhiều nghiên cứu trong nhiều thập kỷ cho thấy axit đa chức như axit oxalic và axit xitric có ảnh hưởng lớn đến khả năng hòa tan khoáng vật silicat hơn là axit đơn chức axit axetic (Huang và Kiang, 1972; Franklin và nnk, 1994). Để có những kết luận đầy đủ về ảnh hưởng của các axit hữu cơ đối với sự hòa tan của khoáng vật tremolit. Đề tài tiếp tục tiến hành các thí nghiệm với dung dịch ngâm axit oxalic có nồng độ lần lượt tăng dần tương tự như đối với axit axetic.
36
3.2.2.1. Tốc độ hòa tan ở các nồng độ oxalat khác nhau.
Đối với thí nghiệm ngâm amiang với dung dịch axit axetic, nồng độ axetat càng tăng thì nồng độ Si được giải phóng vào trong dung dịch càng lớn. Tuy nhiên, khi ngâm amiang với axit oxalic đã có sự khác biệt rõ rệt, nồng độ anion oxalat tăng thì nồng độ Si giải phóng vào trong dung dịch có chiều hướng giảm dần và đạt đến giá trị xấp xỉ 0 mg L-1 ở 0,1 N (Hình 22). Kết quả nghiên cứu cho thấy, nồng độ Si đo được tăng mạnh trong khoảng 5 ngày đầu sau đó đạt dần đến trạng thái bão hòa ở những ngày cuối cùng ngâm mẫu. Trong 7 ngày ngâm mẫu, nồng độ Si đo được cao nhất ở khoảng 0,03 đến 0,05 N đạt giá trị cao nhất là 12,36 mg L-1 và giảm mạnh khi oxalat ở khoảng nồng độ 0,07 N trở đi.
Hình 22: Tốc độ hòa tan tremolit ở nồng độ các oxalat khác nhau
Cơ chế hòa tan khoáng vật tremolit ngoài việc các anion hữu cơ tấn công vào trong nhân Si làm yếu đi liên kết Si-O của tứ diện SiO4 và giải phóng Si vào dung dịch còn do sự thay thế ion H+ của dung dịch axit bằng các ion Mg2+ trên bề mặt của tremolit (Marisa Rozalen và nnk, 2013). Trong thí nghiệm này, ở nồng độ cao axit oxalic không có tác dụng trong việc hòa tan tremolit , điều này có thể được lý giải bằng ái lực với các ion kim loại của axit oxalic mạnh hơn so với axit axetic và axit
37
xitric. Ái lực của các ion kim loại đôi khi được thể hiện trong xu hướng tạo thành chất kết tủa. Vì vậy, axit oxalic cũng kết hợp với các kim loại như canxi, natri, magiê tạo thành các tinh thể muối tương ứng. Chính vì vậy, ở nền điện ly EB 0,1 molc L-1 axit oxalic kết hợp với ion Na+ tạo thành tinh thể muối oxalat điều này làm giảm tính axit của oxalic và làm giảm khả năng phân ly H+ vào dung dịch. Chính vì thế, ở nồng độ 0,1 N oxalat không có khả năng hòa tan khoáng vật tremolit .
Khi phân tích sự biến đổi ζ theo nồng độ của oxalat ở EB 0,1 molc L-1, có thể thấy sự biến thiên thế điện động ζ dưới tác động của nền điện ly EB 0,1 molc L-1 ở pH cố định là khá phức tạp. Kết quả đo điện thế ζ của dung dịch ngâm axit oxalic cũng có sự tương quan thuận với nồng độ dung dịch axit, tuy nhiên sự thay đổi điện thế theo thời gian là không ổn định lúc tăng, lúc giảm. (Hình 23). Mặc dù sự có mặt của anion oxalat ở nồng độ 0,07 đến 0,1 N không có tác dụng trong việc hòa tan tremolit tuy nhiên điện thế ζ đo được vẫn có độ âm điện cao hơn so với các dung dịch còn lại. Điều này cho thấy, sự có mặt của các anion oxalat và Na+ trong dung dịch đã có những ảnh hưởng nhất định đến hệ thế điện động. Tuy nhiên, để xác định được cụ thể tác động của chúng cần có những nghiên cứu về mặt điện động học chi
tiết hơn.
38
3.2.2.2. Tốc độ hòa tan dưới ảnh hưởng của nền điện ly khác nhau.
Tốc độ hòa tan của tremolit bị ảnh hưởng bởi nền điện ly là rất lớn đặc biệt đối với dung dịch ngâm axit oxalic. Xu hướng biến đổi nồng độ Si có sự khác nhau rõ rệt ở các nền điện ly khác nhau (Hình 24). Kết quả nghiên cứu cho thấy, ở nền điện ly EB 0,1 molc L-1 nồng độ Si giải phóng vào dung dịch đo được tăng từ 3,52 đến 9,91 mg L-1, kết quả này đã thay đổi tương ứng từ19,49 đến 55,92 mg L-1 đối với EB 0,001 molc L-1 và đạt giá trị từ 16,03 đến 53,59 mg L-1 khi ở EB 0,01 molc L-
1
. Như vậy, nền điện ly của dung dịch giảm từ 0,1 molc L-1 xuống 0,01 và 0,001 molc L-1 nồng độ Si giải phóng vào dung dịch đã tăng gấp 6 lần.
Hình 24: Tốc độ hòa tan tremolit của oxalat 0,001 N dưới các nền điện ly khác nhau
Tương ứng với kết quả đo nồng độ Si hòa tan là kết quả đo thế ζ của dung dịch mẫu. Kết quả (Hình 25) thể hiện sự tương quan giữa điện thế ζ với nồng độ Si hòa tan. Trong ngày đầu tiên ngâm mẫu thế ζ đo được có sự thay đổi rất lớn ở các nền điện ly khác nhau và theo chiều hướng tăng dần độ âm điện khi nền điện ly giảm dần. Thế ζ đo được tăng từ -143; -409; -475 mV khi EB giảm từ 0,1 molc L-1 xuống 0,001 molc L-1. Ở nền điện ly EB 0,1 molc L-1 thế ζ có xu hướng bớt âm điện
39
hơn, kết quả đo được tương ứng là -143; -111; -106; -101 và -90 mV. Trong khi ở EB 0,001 molc L-1 thế ζ đo được có độ âm điện lớn và không có sự thay đổi đáng kể trong suốt quá trình ngâm mẫu, kết quả đo được tưng ứng như sau: -475; -472; - 477; -474 và -470 mV. ở EB 0,01 molc L-1 điện thế ζ có độ âm điện tăng dần theo từng ngày ngâm mẫu và kết quả đo tương ứng là -409; -445; -476; -467; -464 mV (Hình 25).
Hình 25: Sự biến đổi thế ζ ở các nền điện ly khác nhau
Như vậy, từ kết quả nghiên cứu tốc độ hòa tan của tremolit dưới ảnh hưởng của các nền điện ly khác nhau càng cho phép ta khẳng định mối quan hệ tỷ lệ thuận giữa thế điện động ζ với hàm lượng Si hòa tan và nồng độ Na+ trong dung dịch. Sự hấp phụ của ion Na+ kéo theo sự sụt giảm nồng độ Si hòa tan là minh chứng về vài trò gia cố độ bền vững cho tremolit ngăn chặn sự tấn công của các anion hữu cơ vào nhân Si.