Bentonit - Bentonite

Wyoming'den bentonit (volkanik kül)
Gri şeyl ve bentonitler ( Benton Shale ; Colorado Springs, Colorado)

Bentonit ( / b ɛ n . T ə ˌ n t / ) bir bir emici şişen kil , çoğunlukla oluşan montmorillonit . Genellikle deniz suyunda volkanik külün ayrışmasından oluşur , bu da külde bulunan volkanik camı kil minerallerine dönüştürür. Bentonit yatakları, taze maruziyetlerde beyaz veya soluk mavi veya yeşildir, krem ​​rengine dönüşür ve maruz kalma daha fazla aşındıkça sarı, kırmızı veya kahverengi olur.

Şişen bir kil olarak bentonit, hacmini sekiz kata kadar artıran büyük miktarlarda suyu emme yeteneğine sahiptir. Bu, bentonit yataklarını bina ve yol yapımı için uygunsuz hale getirir. Ancak şişme özelliği sondaj çamuru ve yeraltı suyu dolgu macunlarında avantaj sağlamak amacıyla kullanılmaktadır . Bentoniti oluşturan montmorillonit , mikroskobik yassı taneler şeklini alan bir alüminyum fillosilikat mineralidir . Bunlar kile çok geniş bir toplam yüzey alanı vererek bentoniti değerli bir adsorban yapar . Plakalar ıslandığında da birbirine yapışır. Bu, kile, onu bir bağlayıcı olarak ve çanak çömlek için kullanılan kaolinit kilinin plastisitesini geliştirmek için bir katkı maddesi olarak yararlı kılan bir yapışkanlık verir .

Bentonitin ilk bulgularından biri , Wyoming'deki Rock River yakınlarındaki Kretase Benton Şeyli'ndeydi . Fort Benton Grubu , stratigrafik arkaya diğerleriyle birlikte almıştır Fort Benton, Montana tarafından 19. yüzyılda, Fielding Bradford Meek ve FV Hayden ABD Jeolojik Araştırmalar. Bentonit o zamandan beri Çin ve Yunanistan da dahil olmak üzere birçok başka yerde bulundu. 2018 yılında dünya çapında toplam bentonit üretimi 20.400.000 mt idi.

Türler

Jeolojide bentonit terimi , çoğunlukla montmorillonitten oluşan bir tür kiltaşına uygulanır . Tipik olarak deniz ortamında volkanik kül veya tüfün devitrifikasyonu ile oluşur . Bu, daha dirençli minerallerin artık kristallerini içerebilen ve dokunulduğunda sabunlu veya yağlı bir his veren çok yumuşak, gözenekli bir kaya ile sonuçlanır. Bununla birlikte, ticarette, bentonit terimi daha genel olarak, çoğunlukla smektit kil minerallerinden oluşan herhangi bir şişen kile atıfta bulunmak için kullanılır .

Bentoniti oluşturan montmorillonit , kristal yapısı düşük yüklü TOT olarak tanımlanan bir alüminyum fillosilikat mineralidir . Bu, bir montmorillonit kristalinin, her biri bir O tabakasının her iki tarafına yapıştırılmış iki T tabakasından oluşan katmanlardan oluştuğu anlamına gelir . T levha, her bir alüminyum ya da silikon iyon tetrahedron olarak düzenlenmiş dört oksijen iyonları ile çevrelenmiştir çünkü levhalar çok adlandırılır. O , her bir alüminyum iyonu, bir oktahedron olarak düzenlenmiş altı oksijen veya hidroksil iyonları ile çevrelenmiştir çünkü levhalar çok adlandırılır. Tam TOT katmanı, zayıf bir negatif elektrik yüküne sahiptir ve bu, bitişik katmanları birbirine bağlayan kalsiyum veya sodyum katyonları tarafından , katmanlar arasında yaklaşık 1 nanometrelik bir mesafe ile nötralize edilir . Negatif yük zayıf olduğu için, bir TOT tabakasının yüzeyindeki olası katyon bölgelerinin sadece bir kısmı aslında kalsiyum veya sodyum içerir. Su molekülleri tabakalar arasına kolayca sızabilir ve kalan yerleri doldurabilir. Bu, montmorillonit ve diğer smektit kil minerallerinin şişme özelliğini açıklar.

Farklı bentonit türlerinin her biri, ilgili baskın katyondan sonra adlandırılır. Endüstriyel amaçlar için iki ana bentonit sınıfı tanınır: sodyum ve kalsiyum bentonit. Sodyum bentonit daha değerlidir ancak kalsiyum bentonit daha yaygındır. Gelen stratigrafisine ve tephrochronology tamamen soluklaşmış kül düşüş yatak yaygın baskın kil türü olduğu zaman K-bentonitler olarak ifade edilir (volkanik cam ayrışmış) illit .

sodyum bentonit

Sodyum bentonit ıslandığında genleşir ve sudaki kuru kütlesinin birkaç katı kadarını emer . Mükemmel kolloidal özellikleri nedeniyle, genellikle petrol ve gaz kuyuları için sondaj çamurunda ve jeoteknik ve çevresel araştırmalar için sondaj kuyularında kullanılır. Şişme özelliği, aynı zamanda, kendi kendine kapanan, düşük geçirgenlikli bir bariyer sağladığından, sodyum bentoniti bir dolgu macunu olarak faydalı kılar. Örneğin , çöplüklerin tabanını hizalamak için kullanılır. Bentonit ayrıca Atık Yalıtım Pilot Projesi'nde kullanılan dolgu malzemesinin bir parçasıdır . Sodyum bentonite yönelik çeşitli yüzey modifikasyonları , örneğin polimerlerin eklenmesi gibi jeo-çevresel uygulamalarda bazı reolojik veya sızdırmazlık performansını iyileştirir .

Sodyum bentonit, gübre prili olarak kükürt ile birleştirilebilir . Bunlar, kükürtün önemli bir bitki besin maddesi olan sülfata yavaş oksidasyonuna izin verir ve yağmurla yıkanan toprakta sülfat seviyelerini saf toz kükürt veya alçıtaşından daha uzun süre korur . Organik tarım için organik gübreler eklenmiş kükürt/bentonit pedler kullanılmıştır.

Kalsiyum bentonit

Kalsiyum bentonit, çözeltideki iyonların yanı sıra katı ve sıvı yağlar için yararlı bir adsorbandır . Muhtemelen en eski endüstriyel temizlik maddelerinden biri olan fuller's earth'ün ana aktif bileşenidir .

Kalsiyum bentonit, bir iyon değiştirme işlemi ile sodyum bentonitin birçok özelliğini sergilemek için sodyum bentonite (sodyum zenginleştirme veya sodyum aktivasyonu olarak adlandırılır) dönüştürülebilir . Yaygın olarak uygulandığı gibi, bu , ıslak bentonite sodyum karbonat gibi çözünür bir sodyum tuzunun %5-10'unu eklemek , iyice karıştırmak ve iyon değişiminin gerçekleşmesi ve suyun değiştirilen kalsiyumu uzaklaştırması için zaman tanımak anlamına gelir . Sodyumla zenginleştirilmiş kalsiyum bentonitin (veya sodyumla aktifleştirilmiş bentonit) süspansiyonların viskozitesi ve sıvı kaybı gibi bazı özellikleri, doğal sodyum bentonitinkilere tam olarak eşdeğer olmayabilir. Örneğin, artık kalsiyum karbonatlar (değiştirilen katyonlar yetersiz şekilde uzaklaştırılırsa oluşur), geosentetik astarlarda bentonitin düşük performansına neden olabilir.

potasyum bentonit

Potas bentonit veya K-bentonit olarak da bilinen potasyum bentonit, smektik kilin alterasyonundan oluşan potasyumca zengin bir illitik kildir. İllit, levhaların nispeten daha çok sayıda potasyum iyonu tarafından nispeten güçlü bir şekilde bağlandığı yüksek yüklü bir TOT kil mineralidir ve bu nedenle şişen bir kil değildir ve çok az endüstriyel kullanıma sahiptir.

kullanır

Şarap preslemesinden sonra inceltme için bentonit bulamacı oluşturma

Bentonitin ana kullanım alanları sondaj çamurunda ve gübreler veya pestisitler için bağlayıcı, arındırıcı, emici ve taşıyıcıdır. 1990 yılı itibariyle, ABD bentonit üretiminin neredeyse yarısı sondaj çamuru olarak kullanılıyordu. Küçük kullanımlar, petrol rafinasyonunda dolgu maddesi, dolgu macunu ve katalizörü içerir. Kalsiyum bentonit bazen, kullanımları diğer bentonit biçimleriyle örtüşen dolgu maddesi olarak pazarlanır.

Sondaj çamuru

Bentonit, sondaj çamurunda kesici takımları yağlamak ve soğutmak, kesikleri gidermek ve patlamaları önlemeye yardımcı olmak için kullanılır. Bentonit ayrıca çamur keki oluşumuna yardımcı olma eğilimiyle sondaj sıvısı istilasını da azaltır . Bentonitin sondaj ve jeoteknik mühendisliği endüstrisindeki kullanışlılığının çoğu , benzersiz reolojik özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Nispeten küçük miktarlarda suda asılı kalan bentonit, viskoz, kesme ile inceltici bir malzeme oluşturur. Nadiren reopektik davranış vakaları da rapor edilmiş olsa da, çoğu zaman bentonit süspansiyonları da tiksotropiktir . Yeterince yüksek konsantrasyonlarda (litre süspansiyon başına yaklaşık 60 gram bentonit), bentonit süspansiyonları bir jelin (hareket ettirmek için gereken minimum akma dayanımına sahip bir sıvı) özelliklerini almaya başlar .

bağlayıcı

Bentonit, demir ve çelik dökümhanelerinde dökümhane-kum bağı olarak yaygın olarak kullanılmaktadır . Sodyum bentonit en yaygın olarak kuru kalıplar kullanan büyük dökümler için kullanılırken, kalsiyum bentonit daha yaygın olarak "yeşil" veya ıslak kalıplar kullanan daha küçük dökümler için kullanılır. Bentonit, çelik endüstrisinde kullanıldığı gibi demir cevheri ( taconite ) peletlerinin imalatında da bağlayıcı madde olarak kullanılır. Bentonit, küçük yüzdelerde, ticari ve ev yapımı kil gövdelerinde ve seramik sırlarında bir bileşen olarak kullanılır. Kil gövdelerinin plastisitesini büyük ölçüde arttırır ve sırlarda oturmayı azaltır, bu da çoğu uygulamada çalışmayı kolaylaştırır.

Bentonitin iyonik yüzeyi, kum taneleri üzerinde yapışkan bir kaplama yapmada yararlı bir özelliğe sahiptir. Küçük bir oranda ince öğütülmüş bentonit kili sert kuma eklendiğinde ve ıslatıldığında, kil kum parçacıklarını kum dökümünde kalıp yapmak için kullanılan yaş kum olarak bilinen kalıplanabilir bir agregaya bağlar . Bazı nehir deltaları, doğal olarak böyle bir kil silti ve kum karışımı biriktirerek, eski metal işleme teknolojisi için kritik olan doğal bir mükemmel kalıplama kumu kaynağı oluşturur. Bentonitin iyonik yüzeyini modifiye etmeye yönelik modern kimyasal işlemler, bu yapışkanlığı büyük ölçüde yoğunlaştırarak, erimiş metal sıcaklıklarına dayanabilen oldukça hamur benzeri ancak güçlü döküm kumu karışımları ile sonuçlanır.

Bentonit kilinin kumsallara aynı atık su birikimi, kumdan kaleler inşa etmek için bir yerden bir yere kumun plastisitesinin çeşitliliğini açıklar . Sadece silika ve kabuk tanelerinden oluşan plaj kumu, bentonit kil ile kaplanmış tanelere göre iyi küflenmez. Bu nedenle bazı plajlar kumdan kale yapmak için diğerlerinden çok daha iyidir.

Bentonitin kendi kendine yapışkanlığı, model roket memeleri gibi sert, ateşe dayanıklı şekiller üretmek için kilin kalıplarda yüksek basınçlı sıkıştırılmasına veya preslenmesine izin verir .

arıtma

Bentonitler, çeşitli mineral, bitkisel ve hayvansal yağların rengini açmak için kullanılır. Ayrıca şarap, likör, elma şarabı, bira, bal likörü ve sirkeyi berraklaştırmak için kullanılırlar.

Bentonit, sulu çözeltilerden nispeten büyük miktarlarda protein moleküllerini adsorbe etme özelliğine sahiptir . Sonuç olarak, sürecinde da yararlıdır bentonit şarap yapımı da aşırı miktarda kaldırmak için kullanıldığında, protein gelen beyaz şarap . Bentonitin bu kullanımı olmasaydı, beyaz şarapların çoğu veya çoğu , bu proteinler denatüre olurken, ılık sıcaklıklara maruz kaldıklarında istenmeyen topaklanma bulutları veya pusları çökeltecekti . Ayrıca , hem kırmızı hem de beyaz şarapların daha hızlı berraklaştırılmasını sağlamak için tesadüfi kullanıma sahiptir .

Bentonit ayrıca sulu çözeltilerden (kontamine atık su) krom (VI) iyonlarının uzaklaştırılması için etkili bir düşük maliyetli adsorban olarak kabul edilir .

Emici

Bentonit, evcil hayvan atıklarını emmek için kedi kumu gibi çeşitli evcil hayvan bakım ürünlerinde kullanılır . Ayrıca yağları ve gresi emmek için kullanılır.

Taşıyıcı

Bentonit, pestisitler, gübre ve yangın geciktiriciler için inert bir taşıyıcı olarak kullanılır. Aktif maddenin homojen bir şekilde dağılmasını ve pestisitlerin ve gübrelerin bitkiler üzerinde kalmasını sağlamaya yardımcı olur.

dolgu

Bentonit, yapıştırıcılar, kozmetikler, boya, kauçuk ve sabunlar dahil olmak üzere çok çeşitli ürünlerde dolgu maddesi olarak kullanılır. Aynı zamanda bu ürünlerde stabilizatör ve genişletici görevi görür.

mastik

Su ile temas halinde şişme özelliği, sodyum bentoniti, kendiliğinden kapanan, düşük geçirgenlikli bir bariyer sağladığı için bir dolgu macunu olarak faydalı kılar. Sızıntı suyunun göçünü önlemek , yeraltı suyunun metal kirleticilerini karantinaya almak ve kullanılmış nükleer yakıt için yeraltı bertaraf sistemlerinin sızdırmazlığını sağlamak için depolama alanlarının tabanını hizalamak için kullanılır. Benzer kullanımlar, çamurlu duvarlar yapmayı , derece altı duvarların su geçirmezliğini ve örneğin bir su kuyusunun halkasını kapatmak, eski kuyuları tıkamak gibi diğer geçirimsiz bariyerleri oluşturmayı içerir .

Bentonit ayrıca yukarıda belirtilen amaçlar için geosentetik kil astarları (GCL'ler) oluşturmak için sentetik malzemeler arasında "sandviç" edilebilir . Bu teknik, daha uygun nakliye ve kuruluma olanak tanır ve gereken bentonit hacmini büyük ölçüde azaltır. Ayrıca yakındaki borulara, patikalara ve diğer altyapıya zarar vermemek için kök büyümesini sınırlamak için yeni dikilen ağaçların etrafında bir bariyer oluşturmak için de kullanılır. Çiftçiler, tutma havuzlarını ve hat kanallarını kapatmak için bentonit kullanır.

katalizör

Yüksek saflıkta kalsiyum bentonit, ağır petrol fraksiyonlarının parçalanmasında katalizör olarak kullanılmak üzere asitle işlenir .

Tıbbi

Bentonit, toplu bir müshil olarak reçete edilmiştir ve aynı zamanda birçok dermatolojik formül için bir baz olarak kullanılır. Granüler bentonit, savaş alanı yara pansumanlarında kullanılmak üzere incelenmektedir. Bentonit ayrıca çeşitli endikasyonlar için çevrimiçi olarak ve perakende satış noktalarında satılmaktadır.

Bentoquatam, zehirli sarmaşık veya zehirli meşe gibi bitkilerde bulunan yağ olan urushiol'e maruz kalmaya karşı bir kalkan görevi görmesi amaçlanan bentonat bazlı topikal bir ilaçtır .

Bentonit, adsorpsiyon özelliklerinden dolayı kurutucu olarak da kullanılabilir. Bentonit kurutucular farmasötik, nutrasötik ve teşhis ürünlerini nem bozulmasından korumak ve raf ömrünü uzatmak için başarıyla kullanılmıştır. Aslında, en yaygın paket ortamlarında bentonit kurutucular, silika jel kurutuculardan daha yüksek bir adsorpsiyon kapasitesi sunar . Bentonit, gıda ve ilaçlarla temas için FDA'ya uygundur.

Tayland'da Tarım

Kuzeydoğu Tayland'daki çiftçiler tarafından bentonit kil kullanılarak kil teknolojisinin uygulanması, toprak bozulmasını önemli ölçüde tersine çevirdi ve daha yüksek verim ve daha yüksek çıktı fiyatları ile daha büyük ekonomik getiriler sağladı. Uluslararası Su Yönetimi Enstitüsü ve ortakları tarafından 2002-2003 yıllarında yürütülen çalışmalar , yerel kaynaklı bentonit killerinin bölgedeki bozulmuş topraklara uygulanmasına odaklandı. Bu uygulamalar yapılandırılmış saha denemelerinde gerçekleştirilmiştir. Bentonit killerinin uygulanması, yağmurla beslenen koşullar altında yetiştirilen yem sorgumunun verimini etkili bir şekilde artırdı .

Bentonit uygulaması, çiftçilerin ekinleri için aldıkları fiyatları da etkiledi. Üretim maliyetleri daha yüksektir, ancak daha fazla üretim ve gıda kalitesi nedeniyle kil çiftçileri, kil kullanmayan çiftçilere kıyasla daha fazla ve daha iyi gıda yatırımı yapabilir ve yetiştirebilir.

Modern inşaatta bentonit bulamaç duvarları

Bentonit bulamaç duvarları (diyafram duvarlar olarak da bilinir), bulamaç duvarının kalın bir kolloidal bentonit ve su karışımı ile doldurulmuş bir hendek olduğu inşaatta kullanılır . Çevredeki topraktaki hidrolik basınç nedeniyle çökecek bir hendek, bulamaç hidrolik basıncı dengelediğinden çökmez. Beton ve inşaat demiri için kalıplar, bulamaçla doldurulmuş bir hendekte monte edilebilir ve daha sonra kalıba beton dökülebilir. Sıvı betonun daha yoğun olması, daha az yoğun olan bentonit bulamacının yerini alır ve ikincisinin hendekten taşmasına neden olur. Bu yer değiştiren bentonit bulamacı daha sonra, inşaat sahasında başka bir yerde yeni bir hendekte yeniden kullanılabileceği bir geri dönüşüm ünitesine yönlendirilir.

Ek olarak, kolloid suya nispeten geçirimsiz olduğundan, bir bulamaç duvarı yeraltı suyunun sızmasını önleyebilir, bu da endüstriyel atık gibi toksik maddelerle kirlenmiş yeraltı suyunun daha fazla yayılmasını önlemede faydalıdır.

çanak çömlek

Çömlekçiliğin yapıldığı kil, çatlamadan gerilebilirse "plastik" olarak veya şekillendirildiğinde kırılma eğilimindeyse "kısa" veya plastik olmayan olarak tanımlanır. Bir kil karışımını daha plastik hale getirmek için genellikle az miktarda bentonit eklenir. Bu, çömlekçi çarkına atma ve çeşitli el yapım teknikleri gibi yöntemlerle kilin daha kolay şekillenmesini sağlar . Sadece kaolinit ve feldispattan oluşan bir porselen karışımı gibi kısa kil, sadece presleme ve kalıplama gibi kile gerilim vermeyen sınırlı bir dizi yöntemle oluşturulabilir. Bununla birlikte, bentonit tipik olarak, karışımın rengini etkileyen mineraller içerir ve şişme emici özellikleri, bu tür bir karışımı, kurudukça önemli ölçüde büzülmeye ve potansiyel çatlamaya eğilimli hale getirebilir.

Seramik sırlar genellikle bentonit içerir. Sırların çökmesini yavaşlatmak veya önlemek için bentonit eklenir. Ayrıca, gözenekli bisküvi ile pişirilen mallar üzerine sır uygulamasının tutarlılığını da iyileştirebilir . Bisküvi tarafından belirli bir miktar glaze suyu emildiğinde, bentonit gözenekleri etkili bir şekilde tıkar ve daha fazla suyun emilmesine direnerek daha eşit kalınlıkta bir kaplama ile sonuçlanır.

Acil kullanım

Bentonit, endüstride ve acil müdahalede kimyasal emici ve kap sızdırmazlık maddesi olarak kullanılmaktadır.

Tarih ve doğal oluşum

2018'de Çin, dünya üretiminin neredeyse dörtte birlik payıyla en büyük bentonit üreticisi oldu ve onu ABD ve Hindistan izledi. Dünya çapında toplam üretim 24.400.000 mt bentonit ve 3.400.000 mt dolgu toprağıydı.

Çoğu yüksek dereceli doğal sodyum bentonit arasındaki bir alanda batı ABD'den üretilen Black Hills of South Dakota ve Bighorn Havzası'nda Wyoming, Türkiye'nin Tokat Reşadiye bölgesinde. Karışık sodyum/kalsiyum bentonit, Yunanistan , Avustralya , Hindistan , Rusya ve Ukrayna'da çıkarılmaktadır .

Amerika Birleşik Devletleri'nde, kalsiyum bentonit öncelikle Mississippi ve Alabama'da çıkarılır . Kalsiyum bentonit üreten diğer önemli yerler Yeni Zelanda, Almanya, Yunanistan, Türkiye, Hindistan ve Çin'dir.

Ayrıca bakınız

  • Tıbbi kil  – Sağlık nedenleriyle kil kullanımı

Referanslar

Dış bağlantılar