Thermal Study of Types of Water Associated with Clinoptilolite

The identification and quantification of the water associated with powdered clinoptilolite and clinoptilolite-bearing tuffs were made using thermogravimetric, vacuum gravimetric, and differential scanning calorimetric techniques. Inflection points on thermogravimetric curves at approximately 80° and 170°C correspond to changes in the proportions of externally adsorbed water to loosely bound zeolitic water and loosely bound zeolitic water to tightly bound zeolitic water, respectively. These three types of water can be differentiated by temperatures and heats of dehydration obtained from differential scanning calorimetry. These temperatures and heats of hydration are 75 ± 10°C and 59.2 ± 5.9 kJ/mole H2O, 171 ± 2°C and 58.7 ± 6.1 kJ/mole H2O, and 271 ± 4°C and 78.7 ± 7.0 kJ/mole H2O for external water, loosely bound water, and tightly bound water, respectively. The ratio of loosely bound zeolitic water to tightly bound zeolitic water determined in this study is similar to that reported in the literature from structural determinations, indicating that the desorption properties of clinoptilolite are determined by the specific positions of the water molecules in the structure. РезюмеИдентификация и количественный анализ воды, связанной с порошковым клиноптилолитом и клиноптилолитовыми туфами, были получены при помощи термогравиметрической, вакуумогравиметрической и дифференциально-анализирующей калориметрической техник. Точки перегиба на термогравиметрических кривых при приблизительно 80° и 170°C соответствуют изменениям в пропорциях внешне адсорбированной воды к слабо связанной цеолитовой воде и слабо связанной цеолитовой воды к сильно связанной цеолитовой воде, соответственно. Эти три типа воды могут различаться по температурам и теплотам дегидратации, полученным по данным дифференциальной анализирующей калориметрии. Эти температуры и теплоты дегидратации равны: 75 ± 10°C и 59,2 ± 5,9 кдж/моль H2O, 171 ± 2°C и 58,7 ± 6,1 кдж/моль H2O, и 271 ± 4°C и 78,7 ± 7,0 кдж/моль H2O для внешней воды, слабо связанной воды и сильно связанной воды соответственно. Соотношение слабо связанной к сильно связанной цеолитовой воде, определенное в этой работе, является подобным к опубликованным в литературе на основании структурных определений, указывая на то, что десорбционные своиства клиноптилолита определяются характерными положениями молекул воды в структуре. [E.C. ]ResümeeDie Identifizierung und Quantifizierung von Wasser, das mit gepulvertem Klinoptilolith und Klinoptilolith-haltigem Tuff assoziiert war, wurde mittels thermogravimetrischen, vakuumgravimetrisch-en, und differentialkalorimetrischen Methoden untersucht. Die Wendepunkte in den thermogravimetrischen Kurven bei ungefähr 80° und 170°C stimmen in den Größenordnungen mit Änderungen des an der Oberfläche adsorbierten Wassers und mit locker gebundenem zeolithischem Wasser überein sowie mit locker bis fest gebundenem zeolithischem Wasser. Diese drei Arten von Wasserbindung können mit Hilfe von Dehydratationstemperaturen und -wärmen, die aus der Differentialkalorimetrie gewonnen werden, unterschieden werden. Die Dehydratationstemperaturen und -wärmen betragen 75 ± 10°C und 59,2 ± 5,9 kJ/ Mol H2O, 171 ± 2°C und 58,7 ± 6,1 kJ/Mol H2O, und 271 ± 4°C und 78 ± 7,0 kJ/Mol H2O für Oberflächenwasser, locker gebundenes bzw. fest gebundenes Wasser. Das Verhältnis des locker gebundenen zeo-lithischen Wassers zum fest gebundenen zeolithischen Wasser, das in dieser Untersuchung bestimmt wurde, stimmt mit dem überein, das in der Literatur aus Strukturbestimmungen angegeben wird. Dies deutet darauf hin, daß die Desorptionseigenschaften von Klinoptilolith durch die spezifischen Lagen der Wassermoleküle in der Struktur bestimmt werden. [U.W. ]RésuméL’identification et la quantification d’eau associée avec la clinoptilolite poudrée et les tufs contenant de la clinoptilolite ont été entreprises par des techniques thermogravimètriques, gravimètriques au vide, et calorimétriques balayantes differentielles. Les points d’inflection sur les courbes thermogravimètriques à approximativement 80°C et 170°C correspondent à des changements dans les proportions d’eau adsorbée extérieurement à l’eau zéolitique lâchement liée, et d’eau zéolitique lâchement liée à l’eau zéo-litique fortement liée, respectivement. Ces trois types d’eau peuvent être différenciés par les températures et les chaleurs de déshydration obtenues de la calorimètrie balayante différentielle. Ces températures et ces chaleurs d’hydration sont respectivement pour l’eau externe, l’eau lâchement liée, et l’eau fortement liée, 75 ± 10°C et 59,2 ± 5,9 kJ/mole H2O, 171 ± 2°C et 58,7 ± 6,1 kJ/mole H2O, et 271 ± 4°C et 78,7 ± 7,0 kJ/mole H2O. La proportion d’eau zéolitique lâchement liée à l’eau zéolitique fortement liée déterminée dans cette étude est semblable à celle mentionnée dans la literature à partir de déterminations structurales, indiquant que les propriétés de désorption de la clinoptilolite sont déterminées par les positions spécifiques des molécules d’eau dans la structure. [D.J.]