Study of the interaction between caesium bromide and kaolinite by differential thermal analysis

The reaction occurring during the wet grinding of kaolinite with CsBr was studied by simultaneous Differential Thermal Analysis -Thermogravimetry (DTA-TG), supplemented by infrared spectroscopy of isothermally treated CsBr disks. The DTA and TG curves were compared with those of untreated kaolinite and of kaolinite mixed or air ground with different alkali halides. A new endothermic DTA peak at 75–115°, accompanied by weight loss, is due to the desorption of surface and interparticle water located mainly at the interface between the mineral and the salt. A second endothermic peak at about 500° represents the simultaneous dehydroxylation of the clay and thermal hydrolysis of CsBr. The presence of a separate CsBr phase was identified from two endothermic peaks which characterize melting and boiling of the salt; only mixtures with more than 140 mmol CsBr per 100 g kaolinite show the presence of this phase. All of the CsBr below this concentration occurs in the CsBrHOH-kaolinite intercalation complex. This degree of saturation is smaller than that obtained previously for CsCl.

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Zusammenfassung Mittels simultaner DTA-TG wurde die sich während des Naßmahlens von Kaolinit mit CsBr stattfindende Reaktion untersucht, ergänzt durch IR-spektroskopische Untersuchungen von isotherm wärmebehandelten CsBr-Plättchen. Die DTA und TG Kurven wurden mit denen von unbehandeltem Kaolinit und von Kaolinit, vermischt oder an Luft gemahlen mit verschiedenen Alkalihalogeniden. Ein neuer endothermer DTA-Peak bei 75–115°C., begleitet von einem Gewichtsverlust, wird der Desorption von Oberflächen- oder interpartikelgebundenem Wasser zugeschrieben, das hauptsächlich an den Übergangsflächen Mineral/Salz lokalisiert ist. Ein zweiter endothermer Peak bei 500°C steht für die gleichzeitige Dehydroxylierung der Tonerde und die thermische Hydrolyse von CsBr. Aus zwei für Schmelzen und Sieden des Salzes charakteristischen endothermen Peaks konnte auf eine separate CsBr-Phase geschlossen werden; nur Gemische mit mehr als 141 mmol CsBr pro 100 g Kaolinit zeigen die Gegenwart einer solchen Phase. Unterhalb dieser Konzentrationsgrenze ist alles CsBr in CsBr-HOH-Kaolinit Durchdringungskomplexen vorhanden. Dieser Sättigungsgrad ist niedriger als der für CsCl.

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Dedicated to Professor Dr. H. J. Seifert on the occasion of his 60^th birthday

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S. Y. and A. N. are grateful to the Internal Fund of the Hebrew University of Jerusalem for financial support.