Tiga metode modifikasi umum untuk bentonit

Bentonit alami memiliki hidrofilisitas yang sangat kuat dan mudah bergabung dengan molekul air dalam air limbah, sehingga menyulitkan pemisahan padat-cair setelah adsorpsi dan membatasi aplikasinya. Bentonit yang dimodifikasi tidak hanya memiliki kinerja adsorpsi yang jauh lebih besar daripada bentonit alami, tetapi juga memperluas jangkauan aplikasinya. Saat ini, terdapat banyak metode untuk memodifikasi bentonit, yang umumnya meliputi modifikasi aktivasi, modifikasi natrium, dan modifikasi dengan penambahan pengubah.

I. Modifikasi Aktivasi

Modifikasi aktivasi melibatkan pengaktifan bentonit alami menggunakan metode tertentu untuk meningkatkan kinerja adsorpsinya. Metode aktivasi yang umum digunakan meliputi aktivasi pengasaman, aktivasi kalsinasi, dan aktivasi garam anorganik.

(1) Aktivasi Pengasaman

Aktivasi pengasaman melibatkan perlakuan bentonit alami dengan asam dengan konsentrasi berbeda, menyebabkan kation Na+, Mg2+, K+, Ca2+, dan kation lainnya di antara lapisan bentonit diubah menjadi garam yang larut dan terlarut, sehingga melemahkan energi ikatan antara lapisan kristal montmorillonit, meningkatkan jarak antar lapisan, dan membentuk material aktif berpori dengan struktur jaring mikropori dan luas permukaan spesifik yang lebih besar. Asam yang umum digunakan meliputi asam sulfat dan asam klorida.

(2) Metode Aktivasi Kalsinasi

Metode aktivasi kalsinasi melibatkan kalsinasi bentonit pada suhu berbeda untuk mengaktifkan dan memodifikasinya. Ketika dipanaskan, bentonit kehilangan air antar lapisan, air terikat, dan pengotor di dalam pori-pori, sehingga meningkatkan luas permukaan spesifik dan porositasnya, mengurangi resistensi adsorpsi yang disebabkan oleh lapisan air dan pengotor, serta meningkatkan kinerja adsorpsi. Suhu kalsinasi 400-450℃ menghasilkan efek modifikasi terbaik. Modifikasi aktivasi kalsinasi suhu tinggi memerlukan kontrol ketat terhadap suhu dan waktu kalsinasi; suhu kalsinasi yang terlalu tinggi atau waktu kalsinasi yang terlalu lama dapat dengan mudah menyebabkan penurunan aktivitas bentonit.

(3) Metode Aktivasi Garam

Metode aktivasi garam biasanya menggunakan halida ion logam seperti Na, Mg, Al, dan Fe, serta nitrat, sebagai pengubah untuk mengolah bentonit. Kation logam ini menyeimbangkan muatan negatif pada tetrahedron silikon-oksigen bentonit. Karena kation ini memiliki valensi rendah dan jari-jari besar, interaksi antara mereka dan lapisan unit struktural bentonit lemah, sehingga menghasilkan kinerja pertukaran ion bentonit yang baik.

II. Metode Modifikasi Natrium

Metode modifikasi natrium terutama digunakan untuk memodifikasi bentonit berbasis kalsium. Metode modifikasi yang umum digunakan meliputi metode suspensi, metode pencampuran kering, metode penumpukan basah, dan metode ekstrusi basah. Pengubah natrium yang umum digunakan meliputi Na₂CO₃ dan NaCl. Prinsip modifikasi dilakukan melalui pertukaran ion, di mana Na⁺ menggantikan Ca²⁺ di lapisan antar kristal, sehingga terjadi pengurangan muatan positif. Na⁺ yang terserap pada permukaan luar kristal dan di antara lapisan kristal kemudian menyeimbangkan muatan negatif.

Adsorpsi Cd²⁺ menggunakan bentonit berbasis kalsium dan bentonit berbasis kalsium yang dimodifikasi natrium menunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi jenuh bentonit berbasis kalsium dan bentonit berbasis kalsium yang dimodifikasi natrium masing-masing adalah 2,96 mg/g dan 8,45 mg/g. Kapasitas adsorpsi bentonit berbasis kalsium yang dimodifikasi natrium untuk Cd²⁺ secara signifikan lebih besar daripada bentonit berbasis kalsium.

III. Metode Modifikasi dengan Modifikator Aditif

Bentonit yang dimodifikasi yang diperoleh dengan metode modifikator aditif dapat dibagi menjadi tiga jenis: bentonit organik, bentonit yang terikat silang, dan bentonit organik-terikat silang. Bentonit yang terikat silang secara organik melibatkan pengenalan surfaktan kationik dengan panjang rantai karbon lebih besar dari 12 (seperti garam amonium kuaterner seperti CTAB dan CTAC) ke dalam ruang antar lapisan bentonit yang terikat silang untuk modifikasi, menghasilkan bentonit yang terikat silang secara organik dengan ukuran pori yang lebih besar dan lebih meningkatkan kinerja adsorpsinya.

Penambahan pengubah pada bentonit dapat mengubah luas permukaan spesifiknya dan meningkatkan jarak antar lapisan, sehingga meningkatkan kinerja adsorpsinya. Ini adalah salah satu metode utama yang saat ini digunakan untuk modifikasi bentonit.