Wpływ procesu aktywacji na właściwości bentonitów

• Autorzy: Ryłko Kinga , Skorupa Natalia , Sobczyk Natalia , Lenar Nikola

Warianty tytułu

EN

Effect of the activation process on the properties of bentonites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Bentonit, pod względem geologicznym, zaliczany od jest do skał pochodzenia wulkanicznego. Jest to ił wykazujący silne pęcznienie oraz cechujący się unikalnymi właściwościami fizycznymi. Parametry te wynikają z wysokiej zawartości montmorylonitu (minerał ilasty należący do grupy smektytu). Podczas aktywacji zachodzi proces kontrolowanej wymiany jonów. Wspomniane jony wapnia, znajdujące się początkowo w międzypakietowej przestrzeni montmorylonitu, zastępowane są jonami sodu, które wprowadza się z aktywatorem. Proces aktywacji bentonitu powoduje polepszenie jego właściwości - zwiększoną zdolność pęcznienia czy też podwyższoną zdolność wiązania. W niniejszym artykule skupiono się na zbadaniu podstawowych właściwości bentonitów oraz ich zmiany pod wpływem procesu aktywacji. Badania pH, przeprowadzone przy użyciu elektrody szklanej, wykazały, że stężenia jonów wodorowych były znacznie wyższe i stabilniejsze w czasie w przypadku bentonitu aktywowanego. Na podstawie otrzymanych wyników przewodnictwa mierzonego metodą konduktometrii można zaobserwować wzrost jego wartości wraz z upływem czasu. Tendencja ta była obserwowalna w przypadkach obu bentonitów, z tą różnicą, że wartości przewodnictwa bentonitu aktywowanego przyjmowały kilkukrotnie wyższe wartości w porównaniu z tym niepoddanym aktywacji. Analiza otrzymanych wartości wykazała, że bentonit aktywowany pęczniał 4-krotnie bardziej niż ten nieaktywowany. Zarówno współczynnik pęcznienia, jak i zawartość wody wyznaczone zostały eksperymentalnie. Po usunięciu, w procesie suszenia, wody adsorpcyjnej oraz międzypakietowej, bentonit aktywowany zawierał dwa razy mniej wody niż ten niepoddany aktywacji węglanem sodu.

EN

Bentonite is classified as a rock of volcanic origin. It is a clay that shows strong swelling and has unique physical properties. These parameters are caused by the high content of montmorillonite (a clay mineral belonging to the smectite group). During activation, a process of controlled ion exchange takes place. The calcium ions, initially located in the inter-pack space of montmorillonite, are replaced by sodium ions with activator. The activation process of bentonite results in an improvement of its properties - increased swelling capacity or binding capacity. This article focuses on the examination of the basic properties of bentonites and their changes under the effect of the activation process. Studies of pH, conducted using a glass electrode, showed that the concentration of hydrogen ions was much higher and more stable over time for the activated bentonite. The results obtained after conductometric measurements show the incensement of conductivity with time. This trend was visible in the cases of both bentonites, with the difference that the conductivity values of the activated bentonite assumed significantly higher compared to values obtained to inactivated one. Analysis of the obtained values showed that the activated bentonite swelled 4 times more the inactivated one. Values of swelling coefficient and water content were determined experimentally. After removal of adsorption and inter-pack water (during the drying process), the activated bentonite contained twice less water than the one not activated by adding sodium carbonate.

Słowa kluczowe

PL

aktywacja; bentonity; pęcznienie; pH; zawartość wody; przewodnictwo

EN

activation; bentonites; swell; pH; water content; conductivity

• Wydawca: Katedra Chemii Analitycznej, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
• Czasopismo: Analit
• Rocznik: 2022
• Tom: Nr 12
• Strony: 36--48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., fot., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Ryłko Kinga

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

autor

Skorupa Natalia

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

autor

Sobczyk Natalia

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

autor

Lenar Nikola

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

Bibliografia

• [1] H. Kościówko, R. Wyrwicki: Metodyka badań materiałów ilastych, Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa-Wrocław 1996.
• [2] Polska Norma Branżowa: Oznaczanie zawartości montmorillonitu, BN-77, 4024-16.
• [3] R. Kozdrach, Zastosowanie montmorylonitu jako dodatku modyfikującego właściwości tribologiczne smaru plastycznego wytworzonego na bazie roślinnej, Instytut Technologii Eksploatacji - Państwowy Instytut Badawczy, 2015r, DOI: 10.18668/NG20 15.12.12.
• [4] https://www.certech.com.pl/katalog/bentonit/ (dostęp z dnia 27.11.2022r.)
• [5] M. Olejnik, Nanokompozyty polimerowe z udziałem montmorylonitu - otrzymywanie, metody oceny, właściwości i zastosowanie, Techniczne Wyroby Włókiennicze, Instytut Technologii Bezpieczeństwa "Moratex", Łódź 2008, 67-74.
• [6] http://home.agh.edu.pl/~graboska/doc/Cwiczenie-CuTET.pdf (dostęp z dnia 20.11.2022r.)
• [7] https://farmacja.cm.uj.edu.pl/cm/uploads/2019/09/Cwiczenie_1_Grawimetria_woda_WF.pdf (dostęp z dnia 20.11.2022r.).
• [8] A. Palma, I. Izdebska-Szanda, Wysokojakościowy bentonit odlewniczy produkowany z surowca bentonitu suszonego i wyselekcjonowanych frakcji powstających przy produkcji sorbentów higienicznych, Instytut Odlewnictwa, 2012r, DOI: 10.7356/iod.2012.12.
• [9] J. S. Kowalski, Technologiczne aspekty przemian temperaturowych kwarcowej osnowy piaskowej syntetycznej masy formierskiej z bentonitem, Wydawnictwo PK, 2011r.
• [10] F. Pezarski, A. Palma, I. Izdebska-Szanda, Innowacyjna technologia produkcji bentonitu odlewniczego z wykorzystaniem wyselekcjonowanych frakcji powstających przy wytwarzaniu sorbentów, Motrol, 2011, 13, 269-280.
• [11] https://inzynieria.com/uploaded/magazines/pdf/ib57_podroz%20do%20wnetrza%20bentonitu.pdf (dostęp z dnia 20.11.2022r.).
• [12] http://home.agh.edu.pl/~rusiniak/wp-content/uploads/cw-9-WSKAZNIK_PECZNIENIA.pdf (dostęp z dnia 28.11.2022r.).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).