Bentonite Modification with Manganese Oxides and Its Characterization

• Autorzy: Dolinska S. , Schutz T. , Znamenackova I. , Lovas M. , Vaculikova L.

Warianty tytułu

PL

Modyfikacja bentonitu tlenkami manganu i ich charakterystyka

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper describes the preparation of new composite based on relatively cheap natural materials from domestic deposits and synthetically prepared manganese oxides. At first the natural bentonite was simple chemically modified by natrification. In general, bentonite is a rock with dominant presence of clay minerals from the smectite group, mainly montmorillonite. The properties of bentonite result from the crystal structure of this group. The particles of montmorillonite have negative charges on their faces due to isomorphic substitutions in structure. The natrification salt Na2CO3 is used almost exclusively thanks to its financial accessibility. The significant changes of surface properties after the modification of bentonite were observed. Natrification increased the surface area of bentonite. Then the manganese oxides were precipitated on the surface of activated sodium bentonite particles. The structural changes of bentonite, before and after its modification, were studied by X-ray diffraction analysis and FTIR spectroscopy. The morphology of the bentonites was observed by scanning electron microscopy. X-ray diffraction analysis demonstrated that the structural changes in the bentonite after natrification, the related exchange of Ca2+ cation for Na+ in the inter-layer space of the montmorillonite structure. Manganese oxide (MnO2) with regular birnessite layer structure was present in all of the bentonite samples of modified manganese.

PL

W pracy opisywano proces uzyskiwania nowej mieszaniny opartej na naturalnych i stosunkowo tanich materiałach ze złóż krajowych i syntetycznie przygotowanych tlenków manganu. Początkowo, naturalny bentonit był chemicznie modyfikowany przez nitryfikację. Bentonit to skała z przeważającą obecnością minerałów z grupy smektytu, głównie montmorillonitu. Właściwości bentonitu wynikają ze struktury krystalicznej. Cząsteczki montmorillonitu posiadają ładunek ujemny, co jest spowodowane izomorficznymi substytutami w strukturze. Sól nitryfikująca (Na2CO3) jest stosowana z uwagi na niską cenę. Zaobserwowano znaczące zmiany we właściwościach powierzchniowych, które zaszły po modyfikacji bentonitu. Nitryfikacja zwiększyła powierzchnię bentonitu. Kolejnym krokiem była modyfikacja powierzchni bentonitu, aktywowanego sodem, tlenkami manganu. Zmiany strukturalne – przed i po modyfikacji – były przeanalizowane przy użyciu dyfrakcji rentgenowskiej i spektroskopii FTIR. Morfologię bentonitów zbadano przy pomocy mikroskopu elektronowego. Analiza wyników dyfrakcji rentgenowskiej wykazała zmiany strukturalne w bentonicie po nitryfikacji, oraz związaną z tym wymianę kationu Ca2+na Na+ w przestrzeni międzywarstwowej w strukturze montmorillonitu. Tlenek manganu (MnO2) z regularną strukturą warstwy birnezytu był obecny we wszystkich próbkach bentonitu modyfikowanego manganem.

Słowa kluczowe

EN

bentonite; nitrification; manganese oxide

PL

bentonit; nitryfikacja; tlenek manganu

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 16, nr 2
• Strony: 213--218
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Dolinska S.

• Institute of Geotechnics of Slovak Academy of Sciences; Watsonova 45, 040 01 Košice, Slovak Republic

autor

Schutz T.

autor

Znamenackova I.

• Institute of Geotechnics of Slovak Academy of Sciences; Watsonova 45, 040 01 Košice, Slovak Republic

autor

Lovas M.

• Institute of Geotechnics of Slovak Academy of Sciences; Watsonova 45, 040 01 Košice, Slovak Republic

autor

Vaculikova L.

• Institute of Geonics of the CAS, v.v.i., Studentská 1768, 708 00 Ostrava-Poruba, Czech Republic

Bibliografia

• 1. COLE, W.F. et al. 1947. "An X‐Ray Diffraction Study of Manganese Dioxide." Journal of the Electrochemical Society 92(1): 133-158.
• 2. EREN, E. et al. 2008a. "Removal of copper ions by modified Unye clay Turkey." Journal of Hazardous Materials 159: 235–244.
• 3. EREN, E. et al. 2009b. "Removal of lead ions by acid activated and manganese oxide-coated bentonite." Journal of Hazardous Materials 161: 677–685.
• 4. FAN, H.-J. et al. 2005. "Copper and cadmium removal by Mn oxide-coated granular activated carbon." Separation and Purification Technology, 45: 61–67.
• 5. FRÍAS, D. et al. 2007. "Synthesis and characterization of cryptomelane – and birnessite – type oxides: Precursor effect." Materials Characterization, 58(8–9): 776–781.
• 6. FUSOVÁ, L. et al. 2011a. "The investigation on Pb2+ and Cu2+ ions on bentonite." Inžynieria Mineralna 7(1): 11–18.
• 7. FUSOVÁ, L., et al. 2011b. "Utilization of Bentonite and Its Modification for Sorption." Środkowo-pomorskie towarzystwo naukowe ochrony Środowiska: Rocznik Ochrona Środowiska: 163–172.
• 8. FUSOVÁ, L. 2011c. "Bentonite and its modified derivates as adsorbents of lead." 11th International Multidisciplionary Scientific GeoConference SGEM 2011. Sofia (Bulgaria): STEF92 Technology Ltd., 2011c:199–206.
• 9. GALAMBOŠ, M. et al. "Adsorption of cesium and strontium on natrified bentonites." Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 283(3)/2010: 803–813.
• 10. JELÍNEK, P. 2010. "Iontová výměna u montmorillonitických jílů a její důsledky." XII. Konferencja Odlewnicza Technical: Zborník príspevkov. Nowa Sól: Technical Sp. zo.o. Nowa Sól:119–126.
• 11. JESENÁK, K. and HLAVATÝ V. 2000. "Laboratory device for sedimentation of fine bentonite fraction." Scripta Fac. Sci. Nat. Univ. Masaryk. Brun. Geology 28–29: 33–36.
• 12. JULIEN, C.M. and MASSOT, M. 2003a. "Lattice vibrations of materials for lithium rechargeable batteries I. Lithium manganese oxide spinel." Materials Science and Engineering B, 97(3): 217–230.
• 13. JULIEN, C.M. and MASSOT, M. 2004b. "Vibrational spectroscopy of electrode materials for rechargeable lithium batteries III. Oxide Frameworks, International Workshop «Advanced Techniques for Energy Sources Investigation and Testing»": Proceedings, Bulgary: Institute of Electrochemistry and Energy Systems, Sofia: 1–17.
• 14. NOÉMI, M. NAGY et al. 2004. "Study of the change in the properties of Mn-bentonite by aging." Journal of Colloid and Interface Science 278: 166–172.
• 15. RACLAVSKÁ, H. et al. 2011. "Potential reduction in nutrient leachability from sewage sludge applied in land reclamation." Inžynieria Mineralna 2(28): 47–61.
• 16. VACULÍKOVÁ, L. 2008. Nové možnosti identifikace jílových minerálů a slíd v sedimentárních horninách metodou infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací: Záverečná správa k post - doktorskému grantovému projektu GAČR, Ostrava, 105/03/D079.
• 17. ZHUE, H. et al. 2008. "Birnessite-type MnO2 Nanowalls and Their Magnetic Properties." Journal of Physical Chemistry C 112(44): 17089–17094.