Tres métodos comunes de modificación de la bentonita
La bentonita natural posee una hidrofilicidad extremadamente alta y se combina fácilmente con las moléculas de agua en las aguas residuales, lo que dificulta la separación sólido-líquido tras la adsorción y limita su aplicación. La bentonita modificada no solo presenta un rendimiento de adsorción mucho mayor que la bentonita natural, sino que también amplía su gama de aplicaciones. Actualmente, existen numerosos métodos para modificar la bentonita, entre los que se incluyen comúnmente la modificación por activación, la modificación con sodio y la modificación con modificadores añadidos.
I. Modificación por Activación
La modificación por activación implica la activación de la bentonita natural mediante ciertos métodos para mejorar su rendimiento de adsorción. Los métodos de activación más utilizados incluyen la activación por acidificación, la activación por calcinación y la activación por sales inorgánicas.
(1) Activación por Acidificación
La activación por acidificación consiste en tratar la bentonita natural con ácidos de diferentes concentraciones. Esto provoca que los cationes Na+, Mg₂, K+, Ca₂ y otros entre las capas de bentonita se conviertan en sales solubles y se disuelvan. Esto debilita la energía de enlace entre las capas cristalinas de montmorillonita, aumenta el espaciamiento interlaminar y forma un material activo poroso con una estructura de malla microporosa y una mayor superficie específica. Los ácidos más utilizados son el ácido sulfúrico y el ácido clorhídrico.
(2) Método de Activación por Calcinación
El método de activación por calcinación consiste en calcinar la bentonita a diferentes temperaturas para activarla y modificarla. Al calentarla, la bentonita pierde agua interlaminar, agua ligada e impurezas en los poros, lo que aumenta su superficie específica y porosidad, reduce la resistencia a la adsorción causada por las películas de agua y las impurezas y mejora el rendimiento de la adsorción. Una temperatura de calcinación de 400-450 ℃ produce el mejor efecto de modificación. La modificación por activación de calcinación a alta temperatura requiere un control estricto de la temperatura y el tiempo de calcinación; temperaturas de calcinación excesivamente altas o tiempos de calcinación excesivamente largos pueden fácilmente provocar una disminución de la actividad de la bentonita.
(3) Método de Activación con Sal
El método de activación con sal suele utilizar haluros de iones metálicos como Na, Mg, Al y Fe, así como nitratos, como modificadores para tratar la bentonita. Estos cationes metálicos equilibran la carga negativa de los tetraedros de silicio-oxígeno de la bentonita. Debido a su baja valencia y radios amplios, la interacción entre ellos y las capas de la unidad estructural de la bentonita es débil, lo que resulta en un buen rendimiento de intercambio iónico de la bentonita.
II. Método de Modificación con Sodio
El método de modificación con sodio se utiliza principalmente para modificar la bentonita a base de calcio. Los métodos de modificación más comunes incluyen el método de suspensión, el método de mezcla en seco, el método de apilamiento húmedo y el método de extrusión húmeda. Los modificadores de sodio más utilizados incluyen Na₂CO₃ y NaCl. El principio de modificación se basa en el intercambio iónico, donde el Na⁺ reemplaza al Ca²⁺ en la capa intermedia, lo que crea una pérdida de carga positiva. El Na⁺ adsorbido en la superficie exterior del cristal y entre las capas cristalinas equilibra la carga negativa.
La adsorción de Cd²⁺ mediante bentonita cálcica y bentonita cálcica modificada con sodio mostró que las capacidades de adsorción saturada de la bentonita cálcica y la bentonita cálcica modificada con sodio fueron de 2,96 mg/g y 8,45 mg/g, respectivamente. La capacidad de adsorción de la bentonita cálcica modificada con sodio para Cd²⁺ fue significativamente mayor que la de la bentonita cálcica.
III. Método de Modificación con Modificadores Aditivos
La bentonita modificada obtenida mediante el método de modificación con aditivos se puede dividir en tres tipos: bentonita orgánica, bentonita reticulada y bentonita orgánica-reticulada. La bentonita reticulada orgánica implica la introducción de surfactantes catiónicos con longitudes de cadena de carbono superiores a 12 (como sales de amonio cuaternario como CTAB y CTAC) en el espacio interlaminar de la bentonita reticulada para su modificación. Esto da como resultado una bentonita reticulada orgánica con poros más grandes y una mejora adicional en su capacidad de adsorción.
La adición de modificadores a la bentonita puede alterar su área superficial específica y aumentar el espaciamiento interlaminar, mejorando así su capacidad de adsorción. Este es uno de los principales métodos utilizados actualmente para la modificación de la bentonita.