Abstract
Through the low-temperature(60-150${\circ}C$) hydrothermal treatment of perlite with the alkaline solution at various NaOH concentrations, the mode of volcanic glass alteration and resultant zeolite formation were investigated in a closed system. At a temperature of 80${\circ}C$ and alkalinities of pH range 8 to 12, corresponding to the natural environments of diagenetic zeolite formation, only weak dissolution of perlitic glass occurs without zeolite formation despite the residence time of 100 days. Activities of Si and Al increase progressively, as a consequence of increasing pH, whereas activity ratios of Si/Al decrease. Zeolites were synthesized from perlite in the alkaline solution at above 0.1M NaOH concentrations. Below the temperature of 100${\circ}C$ Na-P was mainly formed, whereas analcime was the dominant zeolite at the temperature range of 100-150${\circ}C$. During Na-P synthesis chabazite and Na-X were also formed as by-products in case of lower proportion of solution/sample(<10ml/g) and higher NaOH concentraion (>3M), respectively. The alteration modes of perlite in the zeolite synthesis reflect that the formation of synthetic zeolites occurs as an incongruent dissolution likely with the diagenetic formation of natural zeolites from volcanic glass. Considering much difference in reaction kinetics between natural and synthetic systems, however, the evaluated synthetic conditions in these experiments were not directly applicable to the natural diagenetic system.
화산 유리질 암석인 진주암을 대상으로 60-150${\circ}C$의 온도 범위에서 다양한 농도의 알칼리 용액으로 수열 처리하므로서, 유리질 성분의 변질 양상 및 제올라이트의 합성 과정을 폐쇄계의 조건에서 연구하였다. 진주암을 속성 기원 제올라이트의 생성 환경에 해당되는 80${\circ}C$ 및 pH=8-12의 조건에서 100일간 처리하여도, 양간의 단순 용해 양상이 인지될 뿐 제올라이트는 합성되지 않았다. 여기서 처리 용액의 pH가 증가함에 따라, Si과 Al의 농도는 점진적으로 증가되지만 Si/Al의 농도비는 감소하는 경향을 나타내었다. 진주암을 0.1M 이상의 NaOH 용액으로 수열 처리하여 Na-P, 아날심, 체바자이트, Na-X와 같은 제올라이트를 합성하였다. 대개 100${\circ}C$를 경계로 60-100${\circ}C$의 온도 범위에서 Na-P, 그리고 100-150${\circ}C$에서 아날심이 주로 합성되었다. Na-P의 합성 과정에서 시료에 대한 용액의 혼합 조성비가 낮은 경우(<10ml/g)에 체바자이트, 그리고 처리 용액의 NaOH 농도가 높을 경우 (>3M)에 Na-X가 Na-P에 수반되어 생성되는 양상을 볼 수 있다. 제올라이트 합성 과정에 있어서 진주암질 유리의 알칼리 용액에 의한 변질은 화산 유리의 속성 변질에 의한 천연 제올라이트 생성 과정과 같은 용해${\cdot}$변질 반응(incongruent dissolution)의 형식으로 진행되는 것으로 해석된다. 그러나 반응 속도론적인 측면에서 보면, 이 실험으로부터 도출된 제올라이트의 합성 조건들은 화산 유리의 속성 변질에 의한 천연 제올라이트 생성 조건의 해석에 직접 적용될 수 없을 것으로 생각된다.