ما هي البنتونيت والجمرة الخبيثة؟
البنتونايت هي الطين فيلوسيكات الألومنيوم تتألف في المقام الأول من مونتمورونيت. مونتموريلونيت هو سمكتيتي ديوكترال ولديه بنية بلورية من هندستها المختلطة. هندسة ثماني تقع بين طبقتين من هندسة رباعية السطوح. Na-bentonite هي واحدة من الأكثر شيوعا، وتقدر قيمتها لقدرتها على تورم(2). وهي تنشأ من الرماد البركاني الذي تم إيداعه في البيئات البحرية. البنتونيت الكالسيوم، على العكس من ذلك، لا يحظى بتقدير كبير لخصائصه تورم. وهي مشتقة من الرماد البركاني المترسب في بيئات المياه العذبة (D2). يتم التخلص من المياه الهيكلية من البنتونيت عن طريق التدفئة في حدود 400 إلى 500 درجة مئوية. التدفئة بعد 900 درجة مئوية يغير هيكل الكريستال تماما ولا رجعة فيه. ويعتبر البنتونيت كما مصبوب بسهولة أكبر بكثير ومبتعث بالمقارنة مع الكاولين، وهو مماثل كيميائيا. الانثراسيت هي واحدة من الأشكال المتفوقة للفحم ، وعلى نطاق واسع ، ومع استخدامات متعددة ، فهي مادة غير مكلفة وموثوق بها.
ملف تعريف المسامية
العديد من تطبيقات الطين البنتونايت تنبع من ملفه المسامية فريدة من نوعها، أي أنها مسامية للغاية. وتتماشى مستويات المسامية بشكل وثيق مع مساحة السطح، وترتبط مساحة السطح بكيفية الامتزاز للمادة. الامزاح هو الظاهرة الفيزيائية حيث الصلبة 'يحمل' على جزيئات من الغاز أو السائل. وكقاعدة عامة من الإبهام، خصائص محددة من الامتزاز على الرغم من، كلما كانت مساحة السطح أكبر، وأكثر الامتزاز يمكن أن تكون المادة. ويصنف الفحم بصفة عامة، والجمرة الخبيثة بصفة خاصة، على أن ذلك من المواد المسامية. وتوصف الفحمات ذات الدرجة الدنيا بأنها ماكروبوروس، في حين أن الفحم الأعلى درجة مثل الجمرة الخبيثة يوصف بأنه في الغالب ميكروبوروس (3).
البنتونيت للانسكابات
وقد وجدت البنتونايت استخدام لمعالجة النفط (وغيرها من النفايات العضوية) / انسكابات - أنه يعمل جنبا إلى جنب مع مكونات أخرى كمادة مسامية للغاية، الامتزاز المادي للنفط، وبالتالي السماح لإزالة سهلة عن طريق الترشيح. وغالبا ما تكون الانسكابات النفطية من أخطر أنواع التلوث الكيميائي في البحر وفي المجاري المائية، حيث أنها مسؤولة عن فقدان الحياة البحرية والنباتية. وعلى هذا النحو، يجب تحقيق أساليب سريعة الانتشار وموثوقة للغاية لإزالة النفط وغيره من الملوثات العضوية من المياه. البنتونيت الطين يلعب دور البطولة في هذا الجهد كما الامتزاز الابتدائي. يمكن استخدام البنتونايت وحده، تعديل (انظر أدناه) أو جنبا إلى جنب مع anthracite. وتشمل المواد الماصة الأخرى للنفط من إزالة المياه الخث والألياف الزجاجية وراتنج التبادل الأيوني Amberlite(4)
بنتونيت-أنثراسيت للانسكابات النفطية
خليط البنتونايت الجمرة الخبيثة مفيدة لفصل وإزالة النفط والمواد الزيتية والمواد العضوية القابلة للذوبان في الماء سيئة من السوائل.
يمكن عزل النفط في مستحلبات النفط في الماء باستخدام الطين البنتوني المجفف ، مع زيادة كبيرة في مساحة السطح على نطاق الماكرو تعمل بطريقة مجانية إلى مساحة السطح على نطاق صغير / نانو التي يوفرها الطين البنتونايت نفسه (5). وقد استخدم الكربون المنشط والبنتونايت والجمرة الخبيثة المودعة معا لمعالجة مستحلبات مياه النفط في قطاع النفط. وقد وجدت الأبحاث أن معدلات الامتزاز (وبالتالي معدلات إزالة النفط) تزيد مع زيادة وقت التعرض لـ(المادة الماصة) (6).
وقد تبين أن خليطاً من 30% من البنتونيت و70% من غبار الفحم (حسب الوزن) يزيل الزيت والمواد العضوية الثقيلة من مستحلبات النفط/المياه عند التحويلات التي تصل إلى 98%. وتفسر أوجه الكفاءة بهذا الحجم بكون البنتونيت - الجمرة الخبيثة شديد الحساسية من الأعضاء (7). وتراوحت أحجام الجسيمات بين 0.85 و 2.36 ملم، وبالتالي يمكن تصفية الملوثات بمجرد تضخمها بالملوثات. جزء من الآلية التي البنتونيت هو ماد ماص ممتاز في تلك الورقة يعتمد على استبدال الصوديوم أو الكالسيوم مع عكس النيتروجين من أمين رباعي - فإن الطبيعة العضوية المعززة سوف يؤدي إلى تورم واضح في المواد العضوية (8)، وبالتالي يمكن القول أن تكون انتقائية للعضوية مثل النفط الخام ، البترول والبنزين. Anthracite له كثافة مماثلة لبنتونايت في الجزء الأكبر ولها تأثير على إبطاء أي امتصاص المتقدمة في الطين تورم. القدرة على امتصاص السوائل من جميع الأنواع يقلل بسرعة في درجات الحرارة العالية(9). وبالنسبة لهذه التطبيقات، يمكن إضافة البنتونيت - الجمرة إلى بركة من المياه الملوثة، أو يمكن تمرير المياه الملوثة من خلال مرشح البنتونيت - الجمرة الخبيثة.
نظام الترشيح لإزالة النفط والهيدروكربونات من مياه بيلج في قطاع النقل البحري يضمن تصريف المياه الخالية من النفط باستخدام مرشح مشترك بين الجث والجمرة الخبيثة والبنتونايت، وهو عموماً مُحمّض ومُنَحِب من الوليوفي في الطبيعة(10). ويدعي مؤلفو البراءات أن من المفيد في البيئة البحرية أن يتم حرق كعك الفلتر (الخث- الأنثرسيت - البنتونايت الملوث) للتخلص منه.
تنشأ صلاحية البنتونايت من حقيقة أنه مادة ماصة ممتازة (10). Sorbency في حالة البنتونايت تدور حول الأيونات الإيجابية الصوديوم (أو الكالسيوم) التي يتم استبدالها مع أيون الأمونيوم. ويعزز هذا النموذج الزهري العضوي، مما يجعله مثاليا لمعالجة الانسكاب النفطي. وقد أشارت الأبحاث إلى أن البنتونيت انتقائي بشكل معتدل لالمواد العضوية بما في ذلك البنزين (11). يستخدم الجمرة الخبيثة عادة جنبا إلى جنب مع البنتونيت لأنه يمزج جيدا ويمنع أي امتصاص يحدث في وقت سابق مما كان متوقعا. بالإضافة إلى ذلك، الأنثراسيت لديه كثافة السائبة مماثلة لل بنتونايت.
وقد أظهرت دراسة أن خليطا من البنتونيت والجمرة الخبيثة في نسبة 30:70 كانت فعالة في تنظيف مستحلبات النفط والماء والزيوت الاصطناعية في كفاءة 100٪ تقريبا - هذه البيانات هي شهادة على الزهري العضوي البنتونيت وملف المسامية المذكورة أعلاه. لسوء الحظ، فإن الامتصاص والقدرة على معالجة الانسكابات النفطية والعضوية تنخفض عندما تمر درجة الحرارة 100 درجة مئوية (12).
الاستفادة من الهيلية العضوية هو المفتاح لنشر البنتونيت-الأنثراسيت الناجح. كما هو سهولة الاستخدام. أحجام الجسيمات النموذجية من 0.85 إلى 2.36 ملم في حالة ما قبل تضخم يعني أن البنتونيت -anthracite من السهل التعامل معها، بل وأكثر من ذلك مرة واحدة تضخم والكامل للملوثات. كل ما هو مطلوب هو حجم استبعاد الترشيح لإزالة أي ملوث. يتم التخلص بسهولة من الأنثراسيت بنتونايت وهي في حد ذاتها ليست سامة.
البنتونيت - أنثراسيت للتلوث بالمياه الصناعية/التعدينية
30 - والمشاكل مثل تصريف المناجم الحمضية هي مشاكل شائعة نسبيا ومستمرة تواجه قطاع التعدين. وكانت المياه الجوفية القريبة من منجم فحم في نيجيريا قد كانت إيجابية بالنسبة لتركيزات الحديد في المنطقة. 1,300 ملغ L-1 مجموعة من الحديد, في أي مستويات السمية مشكلة. وباستخدام نظام طين الفحم المشترك والجمرة الخبيثة والطين البنتونيت، انخفضت هذه المستويات انخفاضا كبيرا(13). ويمكن أن تشمل الملوثات الأخرى في تصريف المناجم الحمضية أيونات المعادن الثقيلة والكبريتات. وكان الإعداد في هذا العمل هو السماح باحتواء مياه الصرف المنجمي بواسطة حاجز مممتز بين الفحم البنتوني، وإزالة ما يزيد على 80 في المائة من ملوثات الحديد. شبكة 8x30، 0.97 م2 غرام-1 وقد استخدمت البنتونيت-الانتراسيت مرشح العمود في تيارات مياه الصرف الصحي الصناعية لإزالة المعادن الثقيلة، وعلى الرغم من أن المرشح لم يكن أداء وكذلك زيوليت مكلفة 'clinoptilolite' في إزالة جميع الآثار، فإنه لم يتفوق من حيث إزالة العضوية من الحل بالإضافة إلى المعادن. اقترح المؤلفون أن استخدام نظام فلتر مزدوج يستفيد من متانة البنتونايت -أنثراسيت وموثوقيته وطبيعته غير المكلفة ، إلى جانب فلتر الزيوليت يمكن أن يوفر أقصى قدر من الفوائد(14).
بالنسبة لمنشآت الترشيح العامة ، يمكن أن تكون إضافة أقل من 10٪ من طين البنتونايت حسب الوزن إلى خليط تقليدي من الرمل والفحم في عمود الترشيح فعالة في تعزيز الترشيح من خلال الاستفادة من المستويات العالية من الامتصاص لنظام الفحم الرملي الطيني الآن. وقد أفيد بأن وجود الأنثراسيت هو المسؤول عن الحد من قدرات تورم خليط الطين والرمل والفحم (15).
تعديل بنتونيت كلايز لممتزات النفط
وقد تبين أن عدة أمثلة على البنتونيت المعدل مفيدة في هذا المجال. استخدمت إحدى الدراسات البلمرة الجذرية لحمض الأكريليك على حبيبات نا بنتونايت عند التحميل المنخفض. وجد المؤلفون أن سوربشن من خليط الزيت والماء في درجة الحرارة المحيطة (يتراوح من 10 إلى 21 درجة مئوية) زاد بشكل ملحوظ في النطاق الأعلى (16). وعند النظر إلى نظام أكثر تعقيدا، استخدم النا بنتونيت وحمض الأكريليك ومونتموريلونيت من نوع الصوديوم ومختلف وصلات الأكريلاميد لإنشاء مركب نانوي "فائق الماصة" (17) للمياه وبعض الزيوت؛ مع الطين مجتمعة ومونتموريلونيت المحتوى في حوالي 80٪. وفي حين يختلف هذا الـ nanocomposite عن المثال السابق المعدل Na-bentonite، فقد وجد أن قيمة الامتصاص تبلغ 1,201 غرام/غرام من النانوكبوست.
في دراسة ذات الصلة على الطين من نوع الكاولين، وأيضا aluminosilicates، تم العثور على تعديل حمض من هذا الطين للتسبب في تطوير هيكل مسامي محددة للغاية مع قوة ميكانيكية منخفضة. مساحات سطحية من كاليفورنيا. 29 م2 ز-1 تحققت مع أحجام المسام من 2-5 نانومتر. مزيد من علاج هذا الطين حمض تعديل مع قاعدة قوية قدمت الطين مسامية مع 20-40 نانومتر المسام (18). وتشير هذه البيانات إلى أن المعالجة المماثلة للطين البنتونايت المتوافق كيميائياً بنفس الطريقة من شأنها أن تحمل نتائج مماثلة. وقد ثبت الطين البنتونيت المعدلة مع ثنائي ميثيل دي (المهدرجة) الشحم (أي الدهون الحيوانية) في السوائل الدهنية لإزالة المخلفات العطرية بشكل فعال(19).
نظرا لأوجه التشابه الواضحة بين النفط الخام والمذيبات العضوية غير القابلة للذوبان في الماء (مثل البنزين والسيكلوهيكسان وديكلوروميثان وما إلى ذلك) ، تم تطبيق المسامية التي يوفرها البنتونايت كممتز لهذه الحالات (20).
يجب عليك تسجيل الدخول لكتابة تعليق.