Badania spektralne (FTIR, UV-Vis) montmorylonitu modyfikowanego ultradźwiękami i kationami potasu

• Autorzy: Grabowska B. , Kurleto-Kozioł Ż.

Identyfikatory

DOI

10.7356/iod.2017.12

Warianty tytułu

EN

Spectral study (FTIR, UV-Vis) of montmorillonite modified by ultrasound and potassium cations

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań spektralnych (FTIR, UV-Vis) przeprowadzonych dla próbek nieaktywowanego bentonitu (wapniowego) posiadającego w swym składzie główny składnik mineralny montmorylonit (MMT). MMT, jako składnik bentonitu zawierający jony wapnia (Ca-MMT), poddano modyfikacji na drodze fizycznej i chemicznej. Proces aktywacji fizycznej zainicjowano działaniem pola ultradźwięków (40 kHz). Modyfikację chemiczną Ca-MMT, poprzez wymianę jonową kationów wapnia na kationy potasu, przeprowadzono z udziałem modyfikatora w postaci węglanu potasu, przy czasie aktywacji równym 1 h. W celu określenia efektywności przeprowadzonej modyfikacji dla zmodyfikowanych fizycznie i chemicznie próbek montmorylonitu (K-MMT) w bentonicie przeprowadzono cykl badań analitycznych, w tym strukturalnych (FTIR) oraz spektrofotometrycznych (UV-Vis). Stwierdzono, że rodzaj i sposób prowadzenia modyfikacji, w tym zmiana czasu działania czynnika fizycznego na nieaktywowany bentonit, wpływa na zdolność do wymiany jonowej montmorylonitu (CEC). Zarówno zmodyfikowany fizycznie (ultradźwięki), jak i chemicznie (kationy potasu) MMT w bentonicie wapniowym wykazuje CEC na nieco niższym poziomie od CEC wyznaczonego dla stosowanego w technologii mas formierskich bentonitu sodowego. Zmodyfikowany MMT może więc stanowić alternatywny materiał wiążący do zastosowania w masach klasycznych.

EN

This paper presented the spectral study (FTIR, UV-Vis) for samples of non-activated bentonite (calcium) which has in its composition a main mineral resource, montmorillonite (MMT). MMT, as a component which contains calcium ions (Ca-MMT, was modified physically and chemically. The process of physical activations was initiated by an ultrasound field (40 kHz) with the use of a modificator in the form of potassium carbonate with an activation time of 1 h. To measure the efficiency of the modification for modified physically and chemically samples of montmorillonite (K-MMT) in bentonite there was performed a cycle of test including structural (FITR) and spectrofotometric (UV-Vis) analysis. It was stated that the type and method of making the modification including change of time in which physical factors are influencing the non-activated bentonite influences on the change of ion exchange of montmorillonite (CEC). Both modified physically (ultrasound) and chemically (potassium cations) MMT in calcium bentonite exhibits CEC on a slightly lower level than CEC used in the moulding sand technology of sodium bentonite. Modified MMT can be therefore used as an alternative material for green sand.

Słowa kluczowe

PL

montmorylonit; modyfikacja montmorylonitu; wymiana jonowa; CEC; pole ultradźwięków

EN

montmorillonite; montmorillonite modification; ion exchange; CEC; ultrasound field

• Wydawca: Instytut Odlewnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Odlewnictwa
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 57, no. 2
• Strony: 125--136
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Grabowska B.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Odlewnictwa, Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych, ul. Reymonta 23, 30-059 Kraków, Polska

autor

Kurleto-Kozioł Ż.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Odlewnictwa, Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych, ul. Reymonta 23, 30-059 Kraków, Polska

Bibliografia

• 1. Nones J., H. Gracher Riella, A. Gonçalves Trentin, J. Nones. 2015. „Effects of bentonite on different cell types: A brief review”. Applied Clay Science 105−106 : 225−230.
• 2. Olejnik M. 2008. „Nanokompozyty polimerowe z udziałem montmorylonitu – otrzymywanie, metody oceny, właściwości i zastosowanie”. Techniczne Wyroby Włókiennicze 16 (3−4) : 67−74.
• 3. Zazoua A., I. Kazane, N. Khedimallah, C. Dernane, A. Errachid, N. Jaffrezic-Renault. 2013. „Evidence of ammonium ion-exchange properties of natural bentonite and application to ammonium detection”. Materials Science and Engineering C 33 (8) : 5084−5089.
• 4. Rabek J.F. 2013. Polimery. Otrzymywanie, metody badawcze, zastosowanie. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.
• 5. Lewandowski L. 1997. Tworzywa na formy odlewnicze. Kraków: Wydawnictwo Naukowe AKAPIT.
• 6. Wyszomirski P., E. Lewicka. 2005. „Bentonity jako uniwersalny surowiec wielu dziedzin przemysłu”. Gospodarka Surowcami Mineralnymi 21 (3) : 5−19.
• 7. Önal M. 2016. „Physicochemical properties of bentonite: An overview”. Communications Faculty of Sciences University of Ankara Series B: Chemistry, Chemical Engineering 52 (2) : 7−21.
• 8. Tabak A., M. Kaya, N. Yilmaz, K. Meral, Y. Onganer, B. Caglar, O. Sungur. 2014. „Pyronin Y (basic xanthene dye)-bentonite composite: A spectroscopic study”. Journal of Molecular Structure 1059 : 271−279.
• 9. Pagacz J., K. Pielichowski. 2007. „Modyfikacja krzemianów warstwowych do zastosowań w nanotechnologii”. Czasopismo Techniczne. Chemia 104 (1-Ch) : 133−147.
• 10. Kuczyńska H., E. Kamińska-Tarnawska, P. Majkrzak. 2008. „Wpływ modyfikacji montmorylonitu na właściwości reologiczne organicznych układów powłokotwórczych z jego udziałem”. Polimery 53 (7−8) : 551−558.
• 11. Sarbak Z. 2010. „Wykorzystanie sorbentów w procesach oczyszczania gruntów”. Metrologia 15 (1) : 77−92.
• 12. Rybiński P., G. Janowska. 2013. „Palność oraz inne właściwości materiałów i nanomateriałów elastomerowych. Cz. I. Nanokompozyty elastomerowe z montmorylonitem lub haloizytem”. Polimery 58 (5) : 325−341.
• 13. Chmielarz L. 2012. Naturalne krzemiany warstwowe jako materiały do syntezy katalizatorów dla procesu DeNOx. W Adsorbenty i katalizatory: Wybrane technologie a środowisko, 7−29. Rzeszów: Uniwersytet Rzeszowski.
• 14. Dobosz S.M. 2007. Zmniejszenie wrażliwości mas bentonitowych na zmianę wilgotności. W X Konferencja Odlewnicza TECHNICAL ,,Odlewnictwo XXI wieku – technologie, maszyny i urządzenia odlewnicze”, 21−27. Kraków: AGH, Wydział Odlewnictwa, Nowa Sól: P.P.P. TECHNICAL sp. z o.o.
• 15. Grabowska B., M. Holtzer, I. Kot, D. Kwaśniewska-Królikowska. 2011. „Spectrophotometry application for the montmorillonite content determination in moulding sands with bentonite”. Metallurgy and Foundry Engineering 37 (1) : 73−79.
• 16. Kurleto Ż., Ł. Szymański, K. Kaczmarska. 2016. Glinokrzemiany stosowane w przemyśle odlewniczym. Część I: Budowa, właściwości, zastosowania. W Badania i Rozwój Młodych Naukowców w Polsce: Nauki techniczne i inżynieryjne, Cz. 4, red. J. Leśny, J. Nyćkowiak, 14−20. Poznań: Wydawnictwo Młodych Naukowców.
• 17. Kurleto-Kozioł Ż., B. Grabowska. 2016. „Study on the activation of calcium montmorillonite (Ca-MMT) by sodium cations”. Metallurgy and Foundry Engineering 42 (3) : 171−178.
• 18. Grabowska B., K. Kaczmarska, A. Bobrowski, Ż. Kurleto, N. Mrówka, S. Żymankowska-Kumon. 2015. „Zdolność wymiany jonowej (CEC) attapulgitu – glinokrzemianu z grupy pałygorskitów”. Archives of Foundry Engineering 15 (sp.is. 4) : 43−46.
• 19. Harasowski J., H. Paczek. 1966. Method of activating bentonite clays. U.S. Patent No. 3,240,616. United States Patent Office.
• 20. Bolewski A., W. Żabiński (red.). 1979. Metody badań minerałow i skał. Warszawa: Wydawnictwa Geologiczne.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).