Titelaufnahme

Titel
Precipitation of hydrous Mg-silicate from seawater and MgCl2 brines an experimental approach / Paula Marylin Frick, BSc
Weitere Titel
Precipitation of hydrous Mg-silicate from seawater and MgCl2 brines An experimental approach
Verfasser/ VerfasserinFrick, Paula Marilyn
Begutachter / BegutachterinDietzel, Martin
ErschienenGraz, 2015
Umfang38 Blätter : 2 Blatt Zusammenfassung ; Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftKarl-Franzens-Universität Graz, Masterarbeit, 2015
Anmerkung
Zusammenfassungen in Deutsch und Englisch
Abweichender Titel laut Übersetzung des Verfassers/der Verfasserin
SpracheEnglisch
DokumenttypMasterarbeit
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-96068 Persistent Identifier (URN)
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Precipitation of hydrous Mg-silicate from seawater and MgCl2 brines an experimental approach [2.16 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die Minerale der Sepiolith-Palygorskit-Gruppe, (Mg8-y-zR3+y?z)[Si12-xR3+xO30](OH)4(OH2)4·R2+(x-y+2z) 2(H2O)8-(Mg5-y-zR3+y?z)[Si8-xR3+xO20] (OH)2(OH2)4·R2+(x-y+2x)/2(H2O)4, entstehen meist durch direkte Ausfällung aus übersättigtem Oberflächenwasser und erlauben daher Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung der mineralisierenden Lösungen.In einer experimentellen Studie wurde, durch Fällung von gelöster Kieselsäure aus synthetischen MgCl2-Lösungen beziehungsweise Meerwasser, Sepiolith synthetisiert. Die Experimente wurden bei 25 5 C über einen Zeitraum von 37 bis 91 Tagen durchgeführt. Die experimentellen Lösungen, mit den molaren Si:Mg Verhältnissen von 1:27.5, 1:55 und 1:110, sowie das Meerwasser waren in Bezug auf amorphe Kieselsäure und Brucit (Mg(OH)2) untersättigt. Die Entwicklung des Lösungschemismus wurde mit Hilfe hydrogeochemischer Modellierung, UV-vis Spektroskopie und ICP-OES Analyse untersucht und die gewonnenen Feststoffe mittels XRD-Analyse, FTIR-Spektroskopie und TEM charakterisiert.Die Präzipitate wurden als modulierte Mg-reiche Phyllosilikate identifiziert, welche in Bezug auf ihre Mineralogie, Struktur und geochemische Zusammensetzung natürlichen Sepiolithen gleichen und ausschließlich aus bestehen Sepiolith. Die Wachstumsrate der präzipitierten Sepiolithe liegt bei 7.3·10-14 (Si:Mg=1:27.5), beziehungsweise 2.8·10-13 (Si:Mg=1:27.5) mol/s. Mit zunehmendem Mg-Gehalt der initialen Lösungen (Si:Mg=1:55 und Si:Mg=1:110) stiegen die Wachstumsraten auf 5.6·10-13 mol/s bis zu 1.2·10-12 mol/s.Die Wachstumsraten weisen darauf hin, dass die Ausfällung von Sepiolith aus dem mit Kieselsäure versetzten Meerwasser auf Grund der Komplexierung der freien Mg2+-Ionen mit dem gelösten Sulfat des Meerwassers kinetisch gehemmt ist, da diese zur Bildung von ungeladenen MgSO4O Aquo-Komplexen führt. Dieser Prozess könnte das seltene Vorkommen der Sepiolith-Palygorskit-Gruppen-Minerale in marinen Sedimenten erklären.

Zusammenfassung (Englisch)

Minerals in the sepiolite-palygorskite series, (Mg8-y-zR3+y?z)[Si12-x R3+xO30](OH)4(OH2)4·R2+(x-y+2z)2(H2O)8-(Mg5-y-zR3+y?z)[Si8-xR3+xO20] (OH)2(OH2)4·R2+(x-y+2x)/2(H2O)4, are commonly precipitating directly from oversaturated surface-near water masses and thus they have been extensively used for the reconstruction of sedimentary facies.In order to gain a better understanding of the processes leading to sepiolite formation in natural surroundings, sepiolite was experimentally precipitated at 25 5 C by direct precipitation from Si-doped seawater and Si-doped synthetic MgCl2 brines (both undersaturated in respect to amorphous opal-A and/or brucite/Mg(OH)2) at molar Si:Mg ratios of 1:27.5, 1:55, and 1:110. Over a period of 37 up to 91 days, changes in solution chemistry and solid-phase composition were monitored by using hydrogeochemical modeling, UV-vis spectroscopy and ICP-OES analysis as well as XRD, FT-IR, and TEM techniques.The experimental precipitates were identified as Mg-rich phyllosilicate with a modulated structure, which is mineralogically, structurally and geochemically identical to natural occurring sepiolite. Sepiolite is the only precipitate thus the apparent precipitation rates of sepiolite from seawater and synthetic MgCl2 brine (Si:Mg=1:27.5) were calculated to be 7.3·10-14 mol/s and 2.8·10-13 mol/s, respectively. At the higher Si:Mg ratios of 1:55 and 1:110 the apparent precipitation rate of sepiolite increased to 5.6·10-13 mol/s and 1.2·10-12 mol/s, respectively.The estimated crystal growth rates suggest that sepiolite precipitation from Si-doped seawater is kinetically inhibited, most probably due to the formation of uncharged MgSO40 aquo-complexes through reaction of free Mg2+ ions with seawater sulfate, as indicated by hydrogeochemical model-ling. This might explain why sepiolite-palygorskite group minerals are relatively rare in many modern and ancient marine sediments.

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