Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

171

Introduction

Spontaneous precipitation of calcium carbonates may result in for-

mation of one of the three polymorphs: vaterite, aragonite or calcite

depending on the initial concentration of constituent ions, temperature

and impurities. Vaterite usually precipitates from a solution containing

only constituent ions (1), precipitation from artificial seawater (ASW)

always results in formation of aragonite (2), calcium montmorillonite

is found to be a suitable substrate for the precipitation of calcite (3),

while organic impurities inhibit the process (4). The in?uence of

montmorillonite and fulvic acid on CaCO

3

precipitation from ASW is

investigated in this work. The main purpose was to find out if mont-

morillonite could promote the precipitation process and formation of

calcite from ASW and in the presence of organic matter.

Experimental

Artificial sea water was prepared as 5·10

-1

mol dm

-3

NaCl, 5·10

-2

mol dm

-3

MgSO

4

, 10

-2

mol dm

-3

CaCl2, 2·10

-3

mol dm

-3

NaHCO

3

and 2·10

-4

mol dm

-3

Na

2

CO

3

. Montmorillonite (g = 0.4 g l

-1

) and/or

fulvic acid (c = 4 ppm) were added after the ASW was prepared.

Finally, 10

-1

mol dm

-3

NaOH was used to increase the pH to initiate

the precipitation. The propagation of reaction was followed by mea-

suring the pH of the solution. Composition of the precipitate was

determined by using a FT-IR spectroscopy.

Results and discussion

The curves shown in Figure 1 represent the precipitation from the

reference system (only ASW), from the ASW containing fulvic acid,

and from the ASW with fulvic acid and montmorillonite. Precipitation

of CaCO

3

from ASW started after approx. 40 minutes and resulted in

formation of aragonite. Addition of fulvic acid significantly delayed

the process – precipitation started after 150 minutes, and the resulting

precipitate was again aragonite. This experiment confirmed the

inhibiting effect of organic substances on the precipitation process. 

The addition of montmorillonite did not have a significant effect on

the CaCO

3

precipitation from ASW.As opposed to the precipitation

from the system containing only constituent ions where the resulting

precipitate was calcite (2), precipitation from ASW resulted in arago-

nite formation. Ionic species present in ASW (Mg

2+

especially) obvi-

ously have a much stronger in?uence on the formation of a certain

polymorph than montmorillonite.

However, the role of solid substrate in the precipitation process is

not so insignificant. When montmorillonite was added in the system

together with fulvic acid, there was no delay in the process. The pre-

cipitation started after about 40 minutes – the same as with the refer-

ence system. 

These experiments are the first in a series of investigations of the

calcium carbonate precipitation from complex systems. Further exper-

iments will be performed from the natural sea water with some other

dissolved and undissolved additives included. 

References

1. Kralj D. Brecevic Lj. and Nielsen A.E., 1990. Vaterite Growth and

Dissolution in Aqueous Solution I. Kinetics of Crystal Growth. J. Crystal

Growth104: 793-800.

2. Sabbides T.G. and Koutsoukos P.G., 1993. The crystallization of

calcium carbonate in artificial seawater; role of the substrate. J. Crystal

Growth133: 13-22.

3. Kralj D. and Vdovic N., 2000. The in?uence of some naturally

occurring minerals on the precipitation of calcium carbonate polymorphs.

Wat. Res.34/1: 179-184. 

4. Vdovic N. and Kralj D., 2000. Electrokinetic properties of

spontaneously precipitated calcium carbonate polymorphs: the in?uence

of organic substances. Colloids Surfaces161: 499-505.

CACO3 PRECIPITATION FROM ARTIFICIAL SEA WATER

THE INFLUENCE OF ORGANIC AND INORGANIC ADDITIVES

Neda Vdovic* and Damir Kralj

Rudjer Boskovic Institute, Zagreb, Croatia - vdovic@rudjer.irb.hr, kralj@rudjer.irb.hr

Abstract

The in?uence of montmorillonite and fulvic acid on the precipitation of calcium carbonate from artificial sea water (ASW) is investigated.

Precipitation from pure ASW results in formation of aragonite. Calcium montmorillonite, which was found to be a promotor of the

precipitation of calcite from the system containing only constituent ions, does not cause the same effect on the precipitation from ASW.

In this case aragonite is formed. Fulvic acid inhibits the precipitation, causing a delay in the precipitation process. When montmorillonite

is added together with fulvic acid, no delay in the precipitation is observed.

Keywords: calcium carbonate, precipitation, montmorillonite, fulvic acid

Figure 1. Variations of pH with time for the reference system

(only ASW), system with fulvic acid added, and system with ful-