بنتونیت فرآوری شده

1- مقدمه

بنتونیت سنگ معدنی است که به مرور زمان از خاکستر آتشفشان ها حاصل شده است. فرم فرآوری شده اش با املاح سدیم (سدیم بنتونیت) در صنایع شیمیایی مصارف متنوعی یافته است. اصلیترین کاربرد آن بعنوان نفوذ ناپذیر کننده خاک، روان کننده در گِل حفاری، در ساخت گریس های نسوز، و نرم و پر کننده در صنایع تولید صابون و انواع شوینده و بالاخره در تهیه آب میوه بعنوان زلال کننده می باشد.

بنتونیت طبیعی با کاتیون های یک و دو ظرفیتی ، مانند سدیم و یا کلسیم، مستقیما" از معادن مربوطه برداشت میشود. نوع با سدیم غنی آن، اولین بار در معدنی پر بار در منطقه فورت بنتون در ایالت وایومینگ امریکا یافت گردیده و در نتیجه با همین نام در دنیا معروف شده است. در مقایسه با وفور معادن کلسیم بنتونیت، منابع سدیم و یا وایومینگ بنتونیت در دنیا محدود می باشند. در ایران بیشتر منابع این خاک معدنی از نوع کلسیمی هستند و چنانچه خواص سدیمی آن مورد نیاز باشد باید نوع کلسیمی آن با روشهای شیمیایی فرآوری شود.

2 - خواص بنتونیت ها

بنتونیت ها تشکیل شده اند از سیلیکاتهای هیدراته شده آلومینیم و جزو گروه خاکهای رسی مونتموریلونیت می باشند. بطور معمول مهمترین جنبه های خاصیت و نیز تفاوت انواع بنتونیت ها یکی رنگ آنهاست و دیگری توان جذب آب آنها و یا بعبارت دیگر میزان تورم آنها در محیط های آبی می باشد. بنتونیت با توان تورم بالا اینطور تعریف شده است: " 2 گرم بنتونیت پودر شده (مِش 100) که بتدریج به یکصد سی سی آب مقطر اضافه شود حجم ژل تشکیل شده در لایه زیرین با ید لااقل 8 سی سی شود". برای بنتونیت مرغوبِ وایومینگ حجم لایه بنتونیتی تا 16 سی سی برای هر گرم و یا 16 برابر تبلیغ میشود.

علت ملکولی این خاصیت تورم در این است که ذرات پولکی شکل آن تشکیل شده اند از آلومینیوم سیلیکات با بار الکتریکی منفی زیاد. هرکدام از این ذره- سطوح های بار دار به ذرات مشابه مجاور خود با کمک بار مثبت کاتیونهای فلزی (با بار های یک و یا دو ظرفیتی مانند سدیم و یا کلسیم) متصل می باشند. در نتیجه میتوان گفت که بنتونیت از لایه های آلومینیم سیلیکات، که انواع یونهای مثبت لیتیوم، سدیم، پتاسیم، مگنزیم، کلسیم، آهن و غیره را در میان لایه ها مانند ساندویچ نگه میدارد، تشکیل میشود. برای تورم، ملکولهای آب باید بداخل این لایه ها نفوذ کرده و فاصله لایه ها را و در نتیجه حجم را افزایش دهند. لذا، میزان نفوذ پذیری ملکولهای آب بشدت تحت تاثیر نوع این کاتیونها میباشند. هر چقدر کاتیونهای تک ظرفیتی مانند سدیم و یا پتاسیم آن بر میزان کاتیونهای دوظرفیتی فزونی داشته باشند میزان تورم افزایش پیدا میکند.

بنتونیت فرآوری شده طی فرایند خاص شرکت فرزین شیمی ، در مقایسه با بنتونیت تبلیغ شده توسط شرکتهای عرضه کننده در خارج از کشور دارای این مزیت است که میزان تورم آن تا حداقل 30 برابر افزایش یافته است.

3- مزایای کاربردی بنتونیت فرآوری شده ی شرکت فرزین شیمی

همانطور که در مقدمه به اختصار آمد، یکی از کاربردهای بنتونیت قابل تورم، در مواردیست که لازم است میزان نفوذ پذیری آب در خاک و یا سازه های بتنی کاهش یافته و یا از آن کاملاً جلوگیری شود. در این کاربرد ذرات بنتونیت به داخل خلل و فرج و یا شکافهای خاک نفوذ کرده و در اثر تورم منافذ موجود را می پوشانند. از آنجاکه این ذرات بنتونیت در آب نا محلول می باشند و مخلوط خاک و بنتونیت، قشری خمیر مانند، (flexible mastic) محکم و انعطاف پذیر تشکیل میدهد که تا زمانیکه در لایه ها و یا سطوح آغشته با بنتونیت تغییرات فیزیکی داده نشود (بهم خوردگی عمده). پایدار می ماند. در نتیجه این رابطه پرکنندگی منافذ که در اثر خشک و دوباره خیس شدن در پی جذب مجدد آب و یا حتی انجماد و دوباره ذوب و نرم شدن خاک گسسته نمیشود، میتواند ابدی تلقی شود.

یکی دیگر از خواص بنتونیت فرآوری شده ی فرزین شیمی این است که پس از تورم براحتی در آب معلق میماند. این باعث میشود که ذرات کولوئیدی آن مانند یک رسوب ته نشین نشده و مانند ژل بسیار روا ن (شیرابه) براحتی قابل انتقال بمانند. از این خاصیت میتوان در تهیه پودر های لباسشوئی بعنوان جایگزینی، ارزان قیمت برای لااقل بخشی از پرکننده معمولی ( سدیم سولفات) استفاده نمود. بدین ترتیب، با جایگزین نمودن تا 5% از این نوع بنتونیت به پودر، هم بطور محسوس به قدرت شویندگی پودر اضافه شده (پودر بنتونیت به میزان قابل توجهی روغن و چربی ها را در خود جذب مینماید) و بطور اعم، بدون اینکه ذرات جامد رسوب یابند، براحتی در مرحله رینزینگ Rinsing همراه با آّب شستشوی، به فاضلاب منتقل می شوند. و از آنجائیکه مقدار جزئی از این ذرات بر روی الیاف نخی پارچه باقی میمانند به نرمی پارچه (بخصوص حوله و ملافه) پس از خشک و اتو شدن می افزایند.

لذا در عمل، اینگونه بنتونیتها میتوانند از جمله کاربرد های زیر را داشته باشند:

1. ساخت انواع آبگیر ها: سد های خاکی، حوضچه های پرورش ماهی، حوضچه های آبخیز داری، کانالهای آبرسانی (از جمله داخل قنات ها)، آماده سازی زمین برای کشت برنج، دیواره های ممانعت از نفوذ آبها و فاضلاب های زیر زمینی. حوضچه های نگهدارنده فاضلاب صنعتی. نفوذ ناپذیر نمودن کف و دیواره های زیر زمینهای مرطوب.

2. گل حفاری برای چاه های عمیق آب و نفت.
3. بعنوان نرم کننده پوست در صابون سازی و پارچه و جایگزین مواد پر کننده در پودر های شوینده.
4. ساخت بتن های انعطاف پذیر (plastic concrete).
5. تصفیه بو و رنگ زدایی چربی روغن و موم ها.
6. در داروسازی بعنوان ژل معلق کننده دارو.