Electrical spectroscopy of kaolin bentonite slurries

Özet

Dielektrik geçirgenliği ve elektrik iletkenliği kil minerallerinin elektrokinetik özelliklerini belirlemek için kullanılabilir. Bu anlamda, kaolen ve bentonit minerallerinin dielektrik geçirgenliği ve elektrik iletkenlği, farklı NaCl içeriğinde ve mineral/su oranında 0.1 kHz- 13 MHz frekans aralığında saptandı. Sonuçlar gösterdi ki, genelde, kaolen ve bentonit benzer dielektrik geçirgenlik özelliği gösteriyor: ölçüm yapılan frekans arttıkça mineral-su karışımının dielektrik geçirgenliği azalıyor. İyon konsatrasyonu arttıkça, mineral-su karışımının dielektrik geçirgenliği düşük frekanslarda (kHz) artıyor, yüksek frekanslarda azalıyor (MHz). Sistemdeki iyon konsantrasyonu arttıkça hem kaolenin hem de bentonitin elektrik iletkenliği artmaktadır. Kaolen/su oranı arttıkça elektrik iletkenliği azalmakta fakat bentonit/su oranı arttıkça elektrik iletkenliği artmaktadır. Bu olay bentonit/su karışımında yüzeysel iletkenliğin olduğunu göstermektedir. Bu çalışmanın sonuçları gösteriyorki dielektrik geçirgenliği ve elektrik iletkenliği ölçülerek kil minerallerinin elektrokinetik davranışı belirlenebilir. Yine benzer şekilde yeraltı kirlenmesinin oluşup oluşmadığı veya uygulanan yer altı temizleme yönteminin etkin olup olmadığı benzer şekilde tespit edilebilir.

Abstract

The electrical conductivity and dielectric permittivity of clay-water systems were used to characterize the physicochemical state of kaolin and bentonite-water systems. The dielectric permittivity and electrical conductivity of kaolin and bentonite were determined at various water contents and NaCl concentrations as a function of frequency, ranging from 0.1 kHz to 13 MHz. The results indicate that kaolin and bentonite have similar dielectric behavior. An increase in the frequency produces a decrease in the dielectric permittivity of the soil-pore water mixture. As the ion concentration increases, the dielectric permittivity of the mixture increases at low frequency (kHz) whereas it decreases at high frequency (MHz). The electrical conductivity of kaolin and bentonite increases with an increase in the ion concentration in the soil-water mixture. The electrical conductivity of a kaolin-water mixture decreases with an increase in the solid concentration. In contrast, the electrical conductivity of a bentonite-water mixture increases with a decrease in the solid concentration. This indicates the importance of the surface conductivity of a bentonite-water mixture. Furthermore, the results of this study indicate that dielectric permittivity and electrical conductivity might be used to characterize the electrokinetic behavior of soil minerals to determine the physiochemical changes in clay soil-water systems, such as subsurface contaminations.