Distribution, dedimentology and origin of mineralogical assemblages from a continental na-bentonite deposit in the Cretaceous Neuquén Basin (Argentina)

Collected samples of bentonite and associated facies from the Justina deposit of Cretaceous age (Anacleto Formation) have been studied. Facies analysis, mineralogical, and geochemical studies have been carried out using several techniques, including: XRD, FTIR, DTA-TGA, microscopy (OM, SEM-EDX), and chemical analysis. The deposit occurs in a shallow, saline lacustrine environment developed over a fluvial floodplain, with a thickness between 0.21 and 0.8 m intercalated between fine-grained siliciclastic facies. Three mineral assemblages were found. In assemblage 1, the bentonite has low content of detrital minerals and the smectite is sodic. In assemblage 2, the bentonite shows the occurrence of minor analcime and mica, slightly higher detrital mineral content and the smectite is sodic to sodic-calcic. The associated detrital facies (assemblage 3) is dominated by illite and a mixed layer of illite and calcic smectite (R0), subordinately kaolinite + chlorite, and locally low-ordered smectite. As inherited minerals are found: quartz, potassium feldspar, plagioclase, illite-mica, heavy minerals (monazite, zircon, apatite, titanomagnetite) and volcanic rock fragments (andesite, glass). Authigenic minerals are: sodium smectite, analcime, barite, celestine, gypsum, and hematite. A model for the formation of authigenic minerals is proposed, highlighting the formation of sodic smectite from the alteration of volcanic glass of trachyandesitic compositio

Mudstones as Landfill Liner Material for Heavy Metal Removal: Equilibrium and Dynamic Sorption Study

Clay materials used as low-permeability barriers at landfill sites can also chemically attenuate inorganic contaminants (heavy metals) in leachate. In this study, Cu(II) removal capacity from aqueous media of a raw calcareous mudstone, used as a liner material, was evaluated through both batch and column tests. Batch experiments were conducted varying contact time, pH, and Cu(II) concentration. In order to simulate waste leachates composition, the effect of the presence of some organic compounds on Cu(II) uptake was also evaluated. Column tests of compacted calcareous mudstone-sand mixtures were performed to evaluate sorption in dynamic systems. The studied calcareous mudstone exhibited higher removal capacity in a wider pH range than a commercial Na-bentonite, which is a widely used heavy metal sorbent and clay liner. It was evidenced that calcite, an important component of the calcareous mudstone and found as very small and highly porous calcareous nannofossils, contributed to its sorption properties playing a significant role in the Cu(II) removal. The presence of an anionic surfactant or phenol slightly affected the removal of Cu(II). In the clay fraction (< 2 µm), Cu(II) sorption was favored by the presence of humic acids, which add new adsorption sites for this metal. The extremely high retardation factor obtained for the raw calcareous mudstone is in good agreement with the high adsorption capacity experimentally proved in batch tests and demonstrated a great ability of this material to retain heavy metal mass during the transport in solution within porous media.Fil: Musso, Telma Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; ArgentinaFil: Carlos, Luciano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; ArgentinaFil: Parolo, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Centro de Investigaciones en Toxicología Ambiental y Agrobiotecnología del Comahue. Universidad Nacional del Comahue. Facultad de Ciencias Agrarias. Centro de Investigaciones en Toxicología Ambiental y Agrobiotecnología del Comahue; ArgentinaFil: Francisca, Franco Matias. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología; ArgentinaFil: Pettinari, Gisela Roxana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; ArgentinaFil: Giuliano, Valeria Noemí. Universidad Nacional del Comahue. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Ruffato, Marianerla. Universidad Nacional del Comahue. Facultad de Ingeniería; Argentin

pH, ionic strength, and ion competition effect on Cu(II) and Ni(II) sorption by a Na-bentonite used as liner material

The potential of a Na-bentonite to be used as liner material for the adsorption of Cu(II) and Ni(II) ions from mono, bi, and polycationic solutions was investigated by batch mode. pH and ionic strength effect on Cu(II) and Ni(II) sorption were evaluated. For isotherm sorption studies, metal solutions parameters (pH and ionic strength) were selected simulating common landfill leachate conditions in the acidogenic stage. The removal of these ions by the Na-bentonite is dominantly controlled by sorption (specifically, cation exchange) under acidic conditions, but it can be strongly enhanced by metal oxide/hydroxide precipitation under alkaline conditions. Adsorption equilibrium models for the single, binary, and multicomponent systems indicate that the Langmuir-type model can fit the experimental data very well for all of them. The co-presence of metals led to a decrease in the sorption of both metals due to competition for adsorption sites. Optimum conditions are obtained when the ionic strength of solution is low (<0.05 M), pH is higher than 6, and the metal concentration is lower than 20 mg/L. Adsorption rates indicate that in addition to its quality as a physical barrier this bentonite can also act as a chemical barrier, limiting the migration of heavy metals from security landfills.Fil: Musso, Telma Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; ArgentinaFil: Parolo, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Centro de Investigaciones en Toxicología Ambiental y Agrobiotecnología del Comahue. Laboratorio de Investigaciones Bioquímicas y Químicas del Ambiente | Universidad Nacional del Comahue. Facultad de Ciencias Agrarias. Centro de Investigaciones en Toxicología Ambiental y Agrobiotecnología del Comahue. Laboratorio de Investigaciones Bioquímicas y Químicas del Ambiente; ArgentinaFil: Pettinari, Gisela Roxana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; Argentin

Mineralogía de arcillas y nanofósiles calcáreos de las formaciones Jagüel y Roca en el sector oriental del lago Pellegrini, Cuenca Neuquina, República Argentina Clay mineralogy and calcareous nannofossils from Jagüel and Roca formations in the eastern sector of Pellegrini Lake, Neuquen Basin, República Argentina

Se presentan nuevos datos mineralógicos, sedimentológlcos, y micropaleontológlcos de las sedimentitas de las formaciones Jagüel (Maastrichtiano Tardío-Daniano temprano) y Roca (Daniano), en el sector oriental del lago Pellegrini, provincia de Río Negro, República Argentina. En función de las características físicas de las sedimentitas que integran estas formaciones y su edad, se definieron dos litofacies siliciclásticas y una litofacies carbonática: litofacies de fangolitas calcáreas amarillas grisáceas maastrichtianas, litofacies de fangolitas calcáreas gris oliva claro danianas y litofacies de rocas carbonáticas danianas. Las rocas pertenecientes a las litofacies siliciclásticas, que constituyen la mayor parte de los perfiles estudiados, se clasificaron como fangolitas aloquímicas y están constituidas principalmente por argilominerales y, en menor proporción, por calcita. La asociación de minerales arcillosos se encuentra dominada por un interestratificado illita/esmectita (I/S) tipo R0 (70-90% Sm) acompañado por proporciones menores de illita y caolinita. La mineralogía y microfábrica de las fangolitas reflejan que los sedimentos no habrían sido modificados significativamente por diagénesis. Los minerales arcillosos serían de origen detrítico y el predominio del I/S altamente esmectítico a lo largo de todas las secciones estaría asociado al vulcanismo activo existente en el arco magmático situado al oeste de la Cuenca Neuquina, durante el Cretácico Tardío y Paleoceno. El análisis micropaleontológico de las litofacies definidas confirmó la presencia del límite Cretácico-Paleógeno (K/P) en las sedimentitas de la Formación Jagüel. Los nanofósiles calcáreos hallados permitieron establecer una correspondencia entre edades y tipos de asociaciones mineralógicas. De esta manera, fue posible detectar que en posiciones estratigráficas próximas al límite K/P existe un incremento de caolinita (>10%) que disminuye hacia posiciones más altas del Daniano, lo cual podría indicar un clima cálido y más húmedo en este intervalo, que tendería a condiciones menos húmedas y estacionales hacia el Daniano tardío. Las asociaciones de nanofósiles calcáreos maastrichtianos sugerirían la existencia de ambientes oligotróficos con buena estratificación de la capa fótica, aunque en algunos niveles la nanoflora es abundante y con menor riqueza específica, lo que indica condiciones marinas más restringidas.<br>This study presents new mineralogical, sedimentologi-cal, and micropaleontological data from the Jagüel (Late Maastrichtian-Early Danian) and Roca (Danian) formations, located in the eastern sector of Pellegrini Lake, Río Negro province, República Argentina. According to the physical characteristics and the age of the sediments that conform these formations, two siliciclastic lithofacies and a carbonate one were recognized, they are named: Maastrichtian grayish yellow calcareous mudstones, Danian olive gray calcareous mudstones, and Danian carbonates. The rocks which constitutes siliciclastic lithofacies were classified as allochemical mudstones and the mineralogy is characterized by high proportions of clay minerals and, to a lesser extent, calcite. The clay mineral association is dominated by a random (R0) I/S mixed-layers (70-90% Sm) accompanied by lower proportions of illite and kaolinite. The mineralogy and the microfabric of the mudstones reflect that these sediments have not been affected significantly by diagenesis. Clay minerals would be of detrital origin and the predominance of the highly smectitic I/S along all sections would be associated with an active volcanism coming from the western magmatic arc, located in the Neuquén Basin during the Late Cretaceous and Paleocene. Micropalaeontological analyses confirmed the presence of Cretaceous-Paleogene transition in the Jagüel Formation beds. The calcareous nannofossils allowed to relate changes in the the mineralogical associations along the K/P transition. In this way, it was possible to detect an increase in kaolinite content close to the K/P boundary (>10%), that decreases towards higher positions of the Danian, which could indicate a warmer and wetter climate during this interval, that it would tend to be drier with seasonal conditions in the late Danian. The Maastrichtian calcareous nannofossil assemblages suggest oligotrophic environments and a well stratified photic zone, nevertheless, in some horizons, the nannoflora is abundant with lower richness which would indicate more restricted marine conditions

Suitability of two red cretaceous sedimentary rocks from Confluencia department, Neuquén, to be used as isolation barriers in landfills

En este trabajo, se presenta la caracterización de dos sedimentitas de grano fino del departamento Confluencia, Neuquén, que forman parte de las formaciones Huincul y Anacleto (Grupo Neuquén - Cretácico Superior) con el objetivo de determinar su aptitud para ser usadas como materiales para impermeabilizar la base de rellenos sanitarios. Las muestras fueron extraídas de dos canteras inactivas de arcillas rojas, explotadas como materia prima para la industria de la cerámica, y representan el material que se comercializaba para este fin. Los resultados fueron comparados con una bentonita sódica natural comercial la cual se utilizó como material de referencia. En función de la distribución del tamaño de partículas, las sedimentitas se clasifican como una fangolita (F. Huincul) y una arcilita (F. Anacleto). La mineralogía de la fracción arcilla de estas sedimentitas está representada principalmente por un interestratificado I/S tipo R0 (55-80% Sm). Las sedimentitas rojas ensayadas cumplieron con los requisitos de conductividad hidráulica estipulados por la legislación internacional para su uso como barrera impermeable (< 1 x 10-9 m/s). Su capacidad de intercambio catiónico, como también la plasticidad y compresibilidad de las mismas, demostraron un comportamiento satisfactorio para su uso en rellenos sanitarios. En mezclas con una arena mal seleccionada, el agregado de un 15% de la arcilita de la Formación Anacleto permitió superar el requisito legal de conductividad hidráulica, mientras que la fangolita de la Formación Huincul no cumplió con dicha condición. No obstante, a diferencia de una bentonita sódica natural, estas sedimentitas podrían ser utilizadas sin ser mezcladas con otros materiales naturales (suelos o arena) por su baja compresibilidad y menor potencial expansivo. El uso de los materiales ensayados en el diseño de sistemas de impermeabilización de rellenos sanitarios constituiría una alternativa efectiva no sólo porque cumplen con los requisitos técnicos estipulados para este fin, sino también por su abundancia y bajo costo de extracción en el área de estudio.In this study, two fine-grained sedimentary rocks from Huincul and Anacleto formations (Neuquén Group - upper Cretaceous) from Confluencia department, Neuquén, were tested to evaluate the potential of these materials for the construction of compacted clay liners in landfills. The samples were extracted from two inactive quarries of red clays, previously used as raw material for ceramic industry, and represent this commercial material. The results were compared with a commercial and natural sodium bentonite from this region, which was used as a reference material. According to the grain size analyses these rocks are classified as a mudstone (F. Huincul) and a claystone (F. Anacleto). The mineralogy of the clay fraction is dominated by a random (R0) I/S mixed-layer mineral (55-80% Sm). Obtained results of hydraulic conductivity, cation exchange capacities, plasticity and compressibility indexes show that powdered claystone and mudstone from Huincul and Anacleto formations meet international specifications for the construction of landfill liners. Mixtures with a well graded sand containing 15% of the powdered claystone from Anacleto Formation showed a hydraulic conductivity one order of magnitude below the legal specifications. On the other hand, the same mixture with Huincul mudstone did not meet the hydraulic conductivity requirement. However, in contrast to a natural sodium bentonite, these rocks could be used without mixing with other components (soils or sand) because of their low compressibility and swelling behaviour. Results show that the tested materials can be effectively utilized as a component of a barrier design in sanitary landfills not only because of the hydraulic behavior and chemical and mineralogical properties, but also due to their abundance and low cost of mining within the studied area.Fil: Musso, Telma Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; ArgentinaFil: Pettinari, Gisela Roxana. Universidad Nacional del Comahue. Facultad de Ingeniería. Departamento de Geología y Petróleo; ArgentinaFil: Francisca, Franco Matias. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología; Argentin

Smectic clays from the North-Patagonian region in Argentina as hydraulic barriers in sanitary landfills and heavy metal retention agents

La principal preocupación en los rellenos sanitarios es la posible migración de lixiviado y eventual contaminación del agua subterránea. Esta migración se controla interponiendo barreras constituidas por capas de arcilla compactadas que poseen baja conductividad hidráulica y alta capacidad de retención de contaminantes. El objetivo de este estudio fue evaluar la conductividad hidráulica y la capacidad de retención de metales pesados de dos arcillas esmectíticas con el fin de determinar sus aptitudes como barreras hidráulicas y geoquímicas de rellenos sanitarios. Se realizaron ensayos de conductividad hidráulica de mezclas arcilla-arena con agua destilada y un lixiviado real de residuos sólidos urbanos como fluidos permeantes. Adicionalmente, se realizaron ensayos de adsorción en lotes a partir de soluciones monometálicas de Cu(II), Zn(II), Ni(II) y Cd(II). La conductividad hidráulica determinada con lixiviado fue entre uno y tres órdenes de magnitud mayor en relación con el agua, debido principalmente a la elevada salinidad de dicho lixiviado, lo que contribuye a generar un estado mas floculado de las arcillas y a la desaparición de fases minerales solubles. Los datos de adsorción de los metales estudiados sobre las arcillas se ajustaron a la isoterma de Langmuir. La capacidad de adsorción de los metales analizados fue en el orden: Zn(II) > Cu(II) > Ni(II) > Cd(II) para la bentonita CATAE y Zn(II) > Ni(II) > Cu(II) > Cd(II) para la fangolita NTOL. La capacidad de adsorción de Cu(II) y Zn(II) fue superior a la capacidad de intercambio catiónico de las arcillas, mientras que para Cd(II) y Ni(II), la cantidad retenida no supera este valor. Por otro lado, la conductividad hidráulica de las mezclas arcilla-arena fue menor a 1 x 10-9 m/s. En función de estos resultados, las arcillas analizadas muestran una aptitud adecuada para ser usadas como barreras hidráulicas y geoquímicas de rellenos sanitarios de acuerdo con lo estipulado en la legislación internacional para barreras arcillosas.Groundwater contamination through leachates migration in landfills is one of the main concerns in this kind of disposal sites. To control this migration, compacted clay liners of low hydraulic conductivity and high retention capacity are widely used to isolate urban waste leachate. The aim of this work was to evaluate the hydraulic conductivity and heavy metal adsorption capacity of two smectitic clays to determine their hydraulic and geochemical properties to be used as clay barriers in landfills. Hydraulic conductivity tests of sand-clay mixtures permeated with distilled water and a real leachate were performed. Adsorption of Cu(II), Zn(II), Ni(II) and Cd(II) from monometal solutions on clay fractions was evaluated through batch adsorption tests. Hydraulic conductivity of the specimens permeated with a real leachate was of 1 to 3 orders of magnitude higher than the ones permeated with water. This could be attributed to the highly salinity of the leachate which contributed to a more flocculated state of the clays and the dissolution of soluble mineral phases. The heavy metal adsorption data were fitted with Langmuir model. The adsorption capacities of the analyzed metals were in the following order: Zn(II) > Cu(II) > Ni(II) > Cd(II) for CATAE bentonite and Zn(II) > Ni(II) > Cu(II) > Cd(II) for NTOL mudstone. The adsorption capacity of Cu(II) and Zn(II) was higher than the cation exchange capacity (CEC) of the analyzed clays, whereas for Cd(II) and Ni(II), the retained quantity is lower than the CEC. On the other hand, the hydraulic conductivity of the sand-clay mixtures was lower than 1 × 10-9m/s. These results indicate the suitability of the tested clays to be used as hydraulic and geochemical barriers in landfills according to the international legislation requirements for clay liners.Fil: Musso, Telma Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; ArgentinaFil: Pettinari, Gisela Roxana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; ArgentinaFil: Parolo, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Centro de Investigaciones En Toxicología Ambiental y Agrobiotecnología del Comahue. Universidad Nacional del Comahue. Facultad de Cs.agrarias. Centro de Investigaciones En Toxicología Ambiental y Agrobiotecnología del Comahue; ArgentinaFil: Mesquín, Luis. Universidad Nacional del Comahue; Argentin

Weathering profiles in granites, Sierra Norte (Córdoba, Argentina)

Abstract: Two weathering profiles evolved on peneplain-related granites in Sierra Norte, Córdoba province, were examined. Several weathering levels, of no more than 2 m thickness, were studied in these profiles. They had developed from similar parent rock, which had been exposed to hydrothermal processes of varying intensity. Fracturing is the most notable feature produced by weathering; iron oxides and silica subsequently filled these fractures, conferring a breccia-like character to the rock. The clay minerals are predominantly illitic, reflecting the mineral composition of the protolith. Smaller amounts of interstratified I/S RO type are also present, as well as scarce caolinite+chlorite that originated from the weathering of feldspar and biotite, respectively. The geochemical parameters define the weathering as incipient, in contrast to the geomorphological characteristics of Sierra Norte, which point to a long weathering history. This apparent incompatibility could be due to the probable erosion of the more weathered levels of the ancient peneplains, of which only a few relicts remain. Similar processes have been described at different sites in the Sierras Pampeanas. Reconstruction and dating of the paleosurfaces will make it possible to set time boundaries on the weathering processes studied and adjust the paleographic and paleoclimatic interpretations of this great South American region.Fil: Kirschbaum, Alicia Matilde. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Salta. Instituto de Bio y Geociencias del NOA. Universidad Nacional de Salta. Facultad de Ciencias Naturales. Museo de Ciencias Naturales. Instituto de Bio y Geociencias del NOA; ArgentinaFil: Martínez, Estela. Universidad Nacional de Córdoba; ArgentinaFil: Pettinari, Gisela Roxana. Universidad Nacional del Comahue; ArgentinaFil: Herrero, Silvana Andrea. Universidad Nacional de Córdoba; Argentin

Influence of Ca2+ on tetracycline adsorption on montmorillonite

The adsorption of tetracycline (TC) on montmorillonite was studied as a function of pH and Ca 2+ concentration using a batch technique complemented with X-ray diffraction and transmission electron microscopy. In the absence of Ca 2+, TC adsorption was high at low pH and decreased as the pH increased. In the presence of Ca 2+, at least two different adsorption processes took place in the studied systems, i.e., cation exchange and Ca-bridging. Cation exchange was the prevailing process at pH5, and thus, TC adsorption increased by increasing Ca 2+ concentration. The pH 5 represents an isoadsorption pH where both adsorption processes compensate each other. TC adsorption became independent of Ca 2+ concentration at this pH. For TC adsorption on Ca 2+-montmorillonite in 0.01M NaCl experiments, the ratio adsorbed TC/retained Ca 2+ was close to 1 in the pH range of 5-9, indicating an important participation of Ca 2+ in the binding of TC to montmorillonite. X-ray diffraction and transmission electron microscopy showed that TC adsorption induced intercalation between montmorillonite layers forming a multiphase system with stacking of layers with and without intercalated TC.Fil: Parolo, Maria Eugenia. Universidad Nacional del Comahue. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Avena, Marcelo Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química. Instituto de Química del Sur; ArgentinaFil: Pettinari, Gisela Roxana. Universidad Nacional del Comahue. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Baschini, Miria Teresita. Universidad Nacional del Comahue. Facultad de Ingeniería; Argentin

Facile modification of montmorillonite by intercalation and grafting: The study of the binding mechanisms of a quaternary alkylammonium surfactant

Modified clays are among the most investigated organic-inorganic hybrid materials. Traditionally, they are prepared via reaction of the clay mineral with an organic substrate that can be bonded by cation exchange or by covalent grafting. However, the possibility of bonding one organic substrate to the clay mineral via these two mechanisms simultaneously has not been deeply investigated. In this study, a simple modification of a clay mineral was investigated via the reaction of a quaternary alkylammonium surfactant that possesses an alkoxysilane group [(3-trimethoxysilylpropyl)octadecyldimethylammonium chloride] (TPODAC) with raw bentonite that contains montmorillonite (Mt) as the main phase (~ 90%) and acid-activated bentonite (H5-Mt). The structures, morphologies, and compositions of natural and modified montmorillonites were investigated via various methods, which evidenced successful organic modification. The surface area of Mt. (50 m2g−1) was as expected for sodium bentonite. After acid activation, an increase of the BET area (120 m2g−1), a decrease of the cation-exchange capacity (CEC), and a loss of crystalline order were observed. The presence of TPODAC in the hybrid materials was evidenced by three IR absorption bands at approximately 2930 cm−1, 2860 cm−1, and 1475 cm−1. Negligible leaching of TPODAC from the hybrid materials in aqueous media at pH 3, 7, and 10, in hydrophobic media, and in high–ionic strength media were observed, thereby demonstrating the excellent chemical stability of these materials. A quantitative evaluation of the contribution of each binding mechanism of TPODAC in the hybrid materials was conducted by applying a surfactant-mineral interaction model in which grafting, cross-linking, and cation exchange mechanisms were proposed. The amounts of surfactant in the hybrid materials that were predicted by the model were in agreement with the results that were obtained via TGA.Fil: Funes, Israel German Aristoteles. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Confluencia. Centro de Investigaciones en Toxicología Ambiental y Agrobiotecnología del Comahue. Universidad Nacional del Comahue. Facultad de Ciencias Agrarias. Centro de Investigaciones en Toxicología Ambiental y Agrobiotecnología del Comahue; ArgentinaFil: Peralta, Marcos Emanuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; ArgentinaFil: Pettinari, Gisela Roxana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; ArgentinaFil: Carlos, Luciano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; ArgentinaFil: Parolo, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Confluencia. Centro de Investigaciones en Toxicología Ambiental y Agrobiotecnología del Comahue. Universidad Nacional del Comahue. Facultad de Ciencias Agrarias. Centro de Investigaciones en Toxicología Ambiental y Agrobiotecnología del Comahue; Argentin

Characterization of Organo-Modified Bentonite Sorbents: The Effect of Modification Conditions on Adsorption Performance

The organic modification of a natural bentonite was evaluated using two methods: exchanging the interlayer cations by hexadecyltrimethylammonium (HDTMA) and grafting with vinyltrimethoxysilane (VTMS) and -methacryloyloxy propyl trimethoxysilane (TMSPMA) on montmorillonite surface. The physicochemical characterization of all materials was made by X-ray diffraction (XRD), IR spectroscopy, thermogravimetric analysis (TGA) and Brunauer–Emmett–Teller (BET) surface area techniques. HDTMA cations and organosilanes were intercalated into the interlayer space of montmorillonite, as deduced from the increase of the basal spacing. IR spectroscopy, TGA and BET area give evidence of successful organic modification. The studies show a decrease in the IR absorption band intensity at 3465 cm−1 with surfactant modification, and also a decrease of mass loss due to adsorbed water observed in two samples: the organoclay and functionalized bentonites, which are evidences of a lower interlayer hydrophilicity. The efficiency of aniline removal onto natural bentonite, organobentonite and functionalized bentonites from aqueous solutions was evaluated. Aniline sorption on natural bentonite was studied using batch experiments, XRD and IR spectroscopy. The hydrophobic surface of organobentonite and functionalized bentonites increased the retention capacity for nonionic organic substances such as aniline on bentonites. The sorption properties of modified bentonite, through different modification methods, enhanced the potential industrial applications of bentonites in water decontamination.Fil: Parolo, María Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo En Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; Argentina. Universidad Nacional del Comahue. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Pettinari, Gisela R.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo En Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; Argentina. Universidad Nacional del Comahue. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Musso, Telma Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo En Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; Argentina. Universidad Nacional del Comahue. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Sanchez Izquierdo, María P.. Universidad Nacional del Comahue. Facultad de Ingenieria. Departamento de Quimica; ArgentinaFil: Fernandez, Laura G.. Universidad Nacional del Comahue. Facultad de Ingenieria. Departamento de Quimica; Argentin