Ocena wpływu aktywacji bentonitu na jego właściwości sorpcyjne

• Autorzy: Niziurska Natalia , Skokoń Magdalena , Ściślak Szymon , Wieczorek Wojciech , Fendrych Katarzyna

Warianty tytułu

EN

Analysis of influence of bentonite activation on its sorption properties

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące oceny wpływu aktywacji bentonitu na jego zdolności sorpcyjne. W tym celu analizie poddano betonit surowy pochodzący ze słowackiego złoża Jelśovy Potok oraz betonit poddany procesowi aktywacji z wykorzystaniem Na₂CO₃. Materiał do badań stanowiły próbki bentonitu pobrane podczas wyjazdu technologicznego na terenie firmy CERTECH w Niedomicach. Proces aktywacji skutkuje wzrostem ilości wyługowanych z bentonitu rozpuszczalnych w wodzie składników oraz wzrostem pH_PZC, tj. wartości pH przy którym powierzchnia zawiesiny bentonitu wykazuje w wodzie elektryczny ładunek zerowy. Ponadto proces aktywacji sodowej bentonitu skutkuje niemal 4-krotnym wzrostem wartości pojemności kationowymiennej CEC, która kształtuje się na poziomie 353.3 meq/100 g bentonitu aktywowanego. Analiza składu ilościowego oraz fazowego, dokonana w oparciu o wyniki uzyskane za pomocą odpowiednio spektroskopii fluorescencji rentgenowskiej XRF oraz dyfraktometrii rentgenowskiej XRD, potwierdziła skuteczność zastosowanej procedury aktywacji bentonitu. Pomiary z wykorzystaniem spektroskopii FT-IR ujawniły pozostałość węglanu w strukturze materiału po procesie aktywacji. Badania mikrostrukturalne z wykorzystaniem skaningowej mikroskopii elektronowej SEM wskazuje, iż proces aktywacji wpływa na różnice w rozmiarze ziaren bentonitu aktywowanego (126 μm) w stosunku do bentonitu surowego (512 μm). Wzrost rozwinięcia powierzchni swobodnej bentonitu aktywowanego wpływa korzystnie na jego zdolności sorpcyjne.

EN

This work presents results of research related to assessment of activation of bentonite on its sorption properties. Samples originated from Slovak deposit Jelśovy Potok, and bentonite activated with Na₂CO₃. Bentonite was aquired during field trip to CERTECH located in Niedomice, Poland. Process of activation leads to increase of amount of water soluble substances leached from bentonite and an increase in pH_PZC. A specific value of pH in which surface of the bentonite displays zero electrical charge. Additionally, activation of bentonite results in almost 4 times increase of Cation Exchange Capacity (CEC), which is around 35.3 [meq/100g] of activated bentonite. Quantitive and phase analysis was conducted through results of XRF and XRD methods, and they showed clear effectiveness of bentonite activation. FT-IR analysis revealed residues of carbonates inside structures of bentonite, a byproduct of activation. SEM microscopy showed visible change to particulate size due to activation of bentonite. Activated bentonite had praticles sized 126 [μm] whilst raw bentonite had particles 512 [μm] in size. Siginificant increase in bentonite free surface is beneficial to its sorption abilities.

Słowa kluczowe

PL

bentonity; montmorylonit; proces aktywacji; kationy wymienne; Certech; XRD; SEM; FTIR; XRF; CEC; pojemność kationowymienna; pH; punkt ładunku izoelektrycznego

EN

bentonites; montmorillonite; activation process; exchangeable cations; Certech; XRD; SEM; FTIR; XRF; CEC; cation exchange capacity; pH; point of isoelectric charge

• 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: 23--35
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Niziurska Natalia

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

autor

Skokoń Magdalena

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

autor

Ściślak Szymon

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

autor

Wieczorek Wojciech

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

autor

Fendrych Katarzyna

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

Bibliografia

• [1] P. Wyszomirski, K. Galos, Surowce mineralne i chemiczne przemysłu ceramicznego, Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2007
• [2] B. Grabowska, Instrukcja do ćwiczenia 2, Metody spektralne w inżynierii materiałowej, Przedmiot: Nowoczesne Techniki Badawcze w Inżynierii Materiałowej
• [3] D. Kwaśniewka, „Wykorzystanie metod spektrofotometrycznych błękitu metylenowego i kompleksu Cu(II)-trietylenotetraminy (Cu-TET) do oznaczania zawartości montmorylonitu w bentonitach odlewniczych”, Praca Magisterska, promotor B. Grabowska, AGH, Kraków 2009
• [4] Rozprawa doktorska A. Bobrowski pt. „Charakterystyka pyłów suchego odpylania stacji przerobu mas z bentonitem w aspekcie ich użytkowego wykorzystania”, Kraków 2009.
• [5] H. Kościówko, R. Wyrwicki, „Metodyka badań materiałów ilastych”, Państwowy instytut geologiczny, Warszawa-Wrocław 1996.
• [6] J.L. Lewandowski: „Tworzywa na formy odlewnicze”, Wydawnictwo Akapit, Kraków 1997.
• [7] https://www.certech.com.pl/o-firmie/ dostęp: 25.11.22
• [8] W.A. Kalsido, A. Kumar, B. Tekola et al., „Evaluation of clay in modified and unodified formst o remove fluoride from water“ Water science & technology vol 84 no 10-11
• [9] S. Cukrowicz Structural Studies (FTIR, XRD) of Sodium Carboxymethyl Cellulose Modified Bentonite Czasopismo PAN (2022) 119-225
• [10] C. Paluszkiewicz, FTIR analysis of bentonite in moulding sands, Journal of Molecular Structure 880 (2008) 109-114
• [11] A. Tabak, Structural analysis of naproxen-intercalated bentonite (Unye), Chemical Engineering Journal 174 (2011) 281-288

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).