สามวิธีปรับปรุงเบนโทไนต์ที่พบได้ทั่วไป

เบนโทไนต์ธรรมชาติมีคุณสมบัติชอบน้ำสูงมากและรวมตัวกับโมเลกุลน้ำในน้ำเสียได้ง่าย ทำให้การแยกของแข็งออกจากของเหลวหลังจากการดูดซับทำได้ยากและจำกัดการใช้งาน เบนโทไนต์ที่ผ่านการดัดแปลงไม่เพียงแต่มีประสิทธิภาพการดูดซับสูงกว่าเบนโทไนต์ธรรมชาติมากเท่านั้น แต่ยังขยายขอบเขตการใช้งานอีกด้วย ปัจจุบันมีวิธีการดัดแปลงเบนโทไนต์หลายวิธี ซึ่งโดยทั่วไปได้แก่ การดัดแปลงโดยการกระตุ้น การดัดแปลงด้วยโซเดียม และการดัดแปลงโดยการเติมสารดัดแปลง

1. การดัดแปลงโดยการกระตุ้น

การดัดแปลงโดยการกระตุ้นเกี่ยวข้องกับการกระตุ้นเบนโทไนต์ธรรมชาติโดยใช้วิธีการบางอย่างเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับ วิธีการกระตุ้นที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การกระตุ้นด้วยกรด การกระตุ้นด้วยการเผา และการกระตุ้นด้วยเกลืออนินทรีย์

(1) การกระตุ้นด้วยกรด

การกระตุ้นด้วยกรดเกี่ยวข้องกับการนำเบนโทไนต์ธรรมชาติมาบำบัดด้วยกรดที่มีความเข้มข้นต่างกัน ทำให้ไอออนบวก Na+, Mg2+, K+, Ca2+ และไอออนบวกอื่นๆ ที่อยู่ระหว่างชั้นของเบนโทไนต์เปลี่ยนเป็นเกลือที่ละลายได้และละลายออกไป ส่งผลให้พลังงานพันธะระหว่างชั้นผลึกของเบนโทไนต์อ่อนลง เพิ่มระยะห่างระหว่างชั้น และเกิดเป็นวัสดุที่มีรูพรุนพร้อมโครงสร้างตาข่ายไมโครพรุนและพื้นที่ผิวจำเพาะที่ใหญ่ขึ้น กรดที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ กรดซัลฟิวริกและกรดไฮโดรคลอริก

(2) วิธีการกระตุ้นด้วยการเผา

วิธีการกระตุ้นด้วยการเผาเกี่ยวข้องกับการเผาเบนโทไนต์ที่อุณหภูมิต่างๆ เพื่อกระตุ้นและปรับเปลี่ยน เมื่อได้รับความร้อน เบนโทไนต์จะสูญเสียน้ำระหว่างชั้น น้ำที่ถูกกักเก็บ และสิ่งเจือปนในรูพรุน ทำให้พื้นที่ผิวจำเพาะและความพรุนเพิ่มขึ้น ลดความต้านทานการดูดซับที่เกิดจากฟิล์มน้ำและสิ่งเจือปน และปรับปรุงประสิทธิภาพการดูดซับ อุณหภูมิการเผาที่ 400-450℃ ให้ผลการปรับปรุงที่ดีที่สุด การปรับปรุงโดยการกระตุ้นด้วยการเผาที่อุณหภูมิสูงต้องควบคุมอุณหภูมิและเวลาในการเผาอย่างเข้มงวด อุณหภูมิการเผาที่สูงเกินไปหรือเวลาการเผาที่นานเกินไปอาจทำให้กิจกรรมของเบนโทไนต์ลดลงได้ง่าย

(3) วิธีการกระตุ้นด้วยเกลือ

วิธีการกระตุ้นด้วยเกลือโดยทั่วไปจะใช้เฮไลด์ของไอออนโลหะ เช่น Na, Mg, Al และ Fe รวมถึงไนเตรต เป็นสารปรับปรุงเพื่อบำบัดเบนโทไนต์ ไอออนบวกของโลหะเหล่านี้จะปรับสมดุลประจุลบในเตตระเฮดราซิลิคอน-ออกซิเจนของเบนโทไนต์ เนื่องจากไอออนบวกเหล่านี้มีวาเลนซ์ต่ำและรัศมีขนาดใหญ่ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างพวกมันกับชั้นหน่วยโครงสร้างของเบนโทไนต์จึงอ่อนแอ ส่งผลให้เบนโทไนต์มีประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนไอออนที่ดี

II. วิธีการปรับปรุงด้วยโซเดียม

วิธีการปรับปรุงด้วยโซเดียมส่วนใหญ่ใช้สำหรับการปรับปรุงเบนโทไนต์ที่มีแคลเซียมเป็นองค์ประกอบหลัก วิธีการปรับปรุงโครงสร้างที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ วิธีการแขวนลอย วิธีการผสมแห้ง วิธีการเรียงซ้อนแบบเปียก และวิธีการอัดรีดแบบเปียก สารปรับปรุงโครงสร้างโซเดียมที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ Na₂CO₃ และ NaCl หลักการปรับปรุงโครงสร้างคือการแลกเปลี่ยนไอออน โดยที่ Na⁺ เข้ามาแทนที่ Ca²⁺ ในชั้นระหว่างผลึก ทำให้เกิดการลดลงของประจุบวก Na⁺ ที่ดูดซับอยู่บนพื้นผิวด้านนอกของผลึกและระหว่างชั้นผลึกจะช่วยปรับสมดุลประจุลบ

การดูดซับ Cd²⁺ โดยใช้เบนโทไนต์ที่มีแคลเซียมเป็นองค์ประกอบหลักและเบนโทไนต์ที่มีแคลเซียมเป็นองค์ประกอบหลักที่ปรับปรุงด้วยโซเดียม แสดงให้เห็นว่าความสามารถในการดูดซับอิ่มตัวของเบนโทไนต์ที่มีแคลเซียมเป็นองค์ประกอบหลักและเบนโทไนต์ที่มีแคลเซียมเป็นองค์ประกอบหลักที่ปรับปรุงด้วยโซเดียม คือ 2.96 มก./กรัม และ 8.45 มก./กรัม ตามลำดับ ความสามารถในการดูดซับ Cd²⁺ ของเบนโทไนต์ที่มีแคลเซียมเป็นองค์ประกอบหลักที่ปรับปรุงด้วยโซเดียมนั้นสูงกว่าเบนโทไนต์ที่มีแคลเซียมเป็นองค์ประกอบหลักอย่างมีนัยสำคัญ

III. วิธีการปรับปรุงเบนโทไนต์ด้วยสารเติมแต่ง

เบนโทไนต์ที่ได้รับการปรับปรุงด้วยวิธีการเติมสารเติมแต่งสามารถแบ่งออกได้เป็นสามประเภท ได้แก่ เบนโทไนต์อินทรีย์ เบนโทไนต์แบบเชื่อมโยง และเบนโทไนต์อินทรีย์แบบเชื่อมโยง เบนโทไนต์อินทรีย์แบบเชื่อมโยงเกี่ยวข้องกับการนำสารลดแรงตึงผิวประจุบวกที่มีความยาวของโซ่คาร์บอนมากกว่า 12 (เช่น เกลือแอมโมเนียมควอเทอร์นารี เช่น CTAB และ CTAC) เข้าไปในช่องว่างระหว่างชั้นของเบนโทไนต์แบบเชื่อมโยงเพื่อปรับปรุง ทำให้ได้เบนโทไนต์อินทรีย์แบบเชื่อมโยงที่มีขนาดรูพรุนใหญ่ขึ้นและเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับให้ดียิ่งขึ้น

การเติมสารปรับปรุงลงในเบนโทไนต์สามารถเปลี่ยนแปลงพื้นที่ผิวจำเพาะและเพิ่มระยะห่างระหว่างชั้น ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการดูดซับ นี่เป็นหนึ่งในวิธีการหลักที่ใช้ในปัจจุบันสำหรับการปรับปรุงเบนโทไนต์