Balázs, János

Gilde, Ferenc J.

Szántó, Ferenc

Várkonyi, Bernát

Szántó Ferenc

Várkonyi Bernát

Gilde Ferenc J.

Balázs János

University of Szeged

ÜBER EINIGE KOLLOIDCHEMISCHEN EIGENSCHAFTEN VON UNGARISCHEN BENTONITEN. I Peptisierbarkeit und Fraktionierung Von F. SZÁNTÓ, B. VÁRKONYI, M. GILDE und J. BALÁZS Institut für Kolloidchemie der Attila-Jozsef-Universität, Szeged (Eingegangen Dezember 1, 1966) Aus verschiedenen Fundstätten (Mád-Koldu, Istenmezeje, Nagytétény) stammende unga-rische Bentonite wurden nach Aktivierung mit Soda durch Sedimentierung und Zentrifugieren in Fraktionen zerlegt. Dann wurde die Untersuchung der mengenmäßigen Verteilung und minerali-schen Zusammensetzung dieser Fraktionen durchgeführt. Auf Grund dieser Untersuchungen fol-gerten wir auf die Peptisierbarkeit der verschiedenen ungarischen Bentonite und der aus diesen gewonnenen Montmorillonite. Einleitung Bekanntlich bildet der Montmorillonit das wichtigste Mineral der natürlichen Bentonite, sie enthalten jedoch außer diesem häufig in ansehnlichen Mengen auch andere Tonmineralien (wie Kaolinit und Illit) sowie weitere Beimineralien (z.B. Quarz, Kristobalit, Feldspat, Kalzit etc.). Da für bestimmte praktische Zwecke, so z.B. zur Herstellung von organophylen Bentoniten guter Qualität nur der Mont-morillonit in Betracht kommen kann, müssen die Beimineralien von diesem nach Möglichkeit abgetrennt werden. Als ungarische Bentonitvorkommnisse gibt es vorwiegend Ca-Bentonite, zu deren Fraktionierung jedoch allein in dem Fall Möglich-keit besteht, wenn sie vorerst mit Natriumkarbonat in eine gut peptisierbare ,Na-Bentonit-Form übergeführt werden. Auf diese Weise kann man nämlich sonstige Ton- und Beimineralien mehr oder weniger vollständig vom Montmorillonit sondern [1—3]. '. In diesem Zusammenhang taucht die Frage auf, wie sich die peptisierte Menge, die Verteilung und Zusammensetzung der Fraktionen, vor allem aber die' abge-trennte Montmorillonitmenge bei Variierung der Menge des Natriumkarbonat-Zusatzes gestaltet. Obgleich diese Frage sowohl in theoretischer als auch in prakti-scher Hinsicht zu Interesse kommt, wurden in dieser Beziehung wenig systematische Untersuchungen durchgeführt. In der vorliegenden Arbeit soll über einen Teil unserer Ergebnisse im Zu-sammenhang mit der Peptisation und Fraktionierung der wichtigsten ungarischen Bentonite Bericht erstattet werden. 90 F. SZÁNTÓ, B. VÁRKONYI, M. GILDE UND J . BALÁZS Versuchsmaterialien und Methoden Die Versuche wurden an den Bentoniten von Istenmezeje (cre-me), Mäd-Koldu und Nagytétény vorgenommen. Tabelle I gibt ihre durch Röntgenanalyse ermittelte mineralische Zusammensetzung wieder1. 1. Die Aktivierung der Ca-Ben-tonite Die ursprüngliche rohe Ben-tonite wurden bei Zimmertempe-ratur getrocknet, in der Kugel-mühle vermählen und durch eine Siebe DIN 30 durchgelassen. Die Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts geschah nach 5 stündiger Trocknung im Trockenschrank bei 110 °C Temperatur. Danach erfolgte mit je 200 ml Wasser die Verrührung bis zu homogener Massenkonsistenz der Bentonite von je 100 g Trockenstoffgehalt. Zu diesen Breien wurde unter weiterem ständigen Rühren in Form 5%-iger wäßriger Lösung soviel Natriumkarbonat hinzugegeben, daß die Proben auf das Trocken-substanz bezogen 2 bis 8% Natriumkarbonat enthalten sollten. Die zu Gelen er-starrten Systeme wurden mit dest. Wasser auf je 500 ml ergänzt, mehrmals umge-rührt und einen Tag lang ruhen gelassen, danach auf dem Wasserbad eingedampft, vermählen und wie oben gesiebelt. 2. Die Fraktionierung der Na-Bentonite Es wurden von den Bentoniten verschiedenen Natriumkarbonatgehalts 1 %-ige wäßrige Suspensionen dargestellt; die Dosierung der Na-Bentonite in dest. Wasser erfolgte in kleinen Zusatzmengen unter ständigem Rühren der Systeme, mit einem Vibromischer. Dann wurden die Suspensionen nach eintägigem Stehenlassen zwei Stunden lang in der Vibrationsmaschine geschüttelt und in großen Flaschen sedimentiert. Die sechstägige Sedimentation der Suspensionen geschah bei einer Sedimen-tationshöhe von 25 cm. Diese Sedimente (grobe Fraktionen III) setzen sich über-wiegend aus Teilchen mit einem Aequivalentradius von > 0,4 am zusammen. Die weitere Zerlegung der übergebliebenen Suspensionen in zwei Fraktionen verschiedenen Dispersitätsgrades wurde mit einer Superzentrifuge Type FS—45 durchgeführt. Die bei einer Durchflußgeschwindigkeit von 400 ml/Min und einer Umlaufge-schwindigkeit von 30 000 Umdreh./Min abzentrifugierten Bestandteile lieferten die mittleren Fraktionen (II) mit Teilchen von 150 bis 400nm Radiengrößen; die feinen Fraktionen (I) bestanden aus den durchgegangenen Solteilchen mit Radien von weniger als 150 nm. 1 Die Analysen wurden von I. NÁRAY-SZABÓ und Frau ÉVA PÉTER nach ihrer neuerdings entwickelten Methode [4] durchgeführt, wofür wir ihnen unseren aufrichtigen Dank aussprechen. Tabelle I Mineralische Zusammensetzung der untersuchten Bentonite % Mineral' Bentonit von Istenmezeje Mád-Koldu Nagytétény Montmorillonit lllit Kaolinit Quarz Kristobalit Kalzit Sanidin 75,0 2,9 2,3 13,3 6,5 53,6 1,7 8,3 29,1 7,3 90,0 9,0 1,0 Insgesamt 100,0 100,0 100,0 KOLLOIDCHEMISCHE EIGENSCHAFTEN VON UNGARISCHEN BENTON ITEN. I 8 9 Tabelle II Bentonit von Istenmezeje 100-Natrium-karbonat-menge % Fraktionsmenge % I. II. III. 2 30 22 48 3 57 16 27 5 55 19 26 6 46 20 34 7 45 21 34 8 42 24 34 c . o -SC k. « Ol & a. £ 50-5 10 NafiOi g/lOOg Bentonit Fig. 1. Verteilung der Fraktionen des Bentonits von Istenmezeje in Abhängigkeit der Natrium-karbonatmenge A Feine (1) Fraktion o Mittlere (II) Fraktion • Grobe (III) Fraktion Tabelle III Bentonit von Mád-Koldu Natrium-. karbonat-menge % Fraktionsmenge % 100-I. II. III. 31 15 54 33 21 •46 35 25 40 39 ' 29 32 40 32 28 40 32 28 35 27 38 c . o o «fc 50-« 4. Ol I 5 10 Naf03 g/lOOg Bentonit Fig. 2. Verteilung der Fraktionen des Bentonits. von Mäd-Koldu in Abhängigkeit der . Natrium-, karbonatmenge A Feine (I) Fraktion o Mittlere (II) Fraktion • Grobe (III) Fraktion 9 0 F. SZÁNTÓ, B. VÁRKONYI, M. GILDE UND J. BALÁZS Versuchsergebnisse Die Tabellen II—IV sowie die Abbildungen 1—3 veranschaulichen die mengen-mäßige Verteilung der Fraktionen I—III verschiedenen Dispersitätsgrades. Es geht aus diesen Abbildungen hervor, daß sich die Menge der Fraktionen nach Maximum-bzw. Minimumkurven mit der Natriumkarbonatmenge verändert. Bei allen drei untersuchten Bentoniten decken sich die Maxima der mittleren Fraktionen mit den Minima der groben Fraktionen. Tabelle IV Bentonit von Nagytétény Natrium-karbonat-menge % Fraktionsmenge % I. II. III. 2 13 12 75 3 45 15 40 4 52 16 32 5 50 29 21 6 50 33 17 7 46 31 23 8 24 23 53 100-ä? c . o L fc. <u •Q 4> £ * 50-NaxCQ, 5 g/100g 10 Bentonit Fig. 3. Verteilung der Fraktionen des Bentonits von Nagytétény in Abhängigkeit der Natrium-karbonatmenge A Feine (I) Fraktion o Mittlere (II) Fraktion • Grobe (III) Fraktion Tabelle V zeigt die Ergebnisse der Röntgenanalysen von Bentonitfraktionen, die mit 5 prozentigen — in der Praxis am besten bewährten — Natriumkarbonat-menge peptisiert wurden2. Demnach bestehen die feinen Fraktionen praktisch aus reinem Montmorillonit, obgleich es für die Bentonite aus Istenmezeje charakteristisch ist, daß auch die kolloide Fraktion bedeutende Mengen an Kristobalit enthaltet. Die Hauptmenge des Montmorillonits läßt sich also — wie aus Tabelle VI her-vorgeht — durch einmalige Behandlung mit Soda in den Solzustand überführen, allein gibt einen Teil des Montmorillonits, der sich mit dieser Methode nicht peptisieren läßt. 2 Siehe Fußnote 1. KOLLOIDCHEMISCHE EIGENSCHAFTEN VON UNGARISCHEN BENTON ITEN. I 9 1 Tabelle V Mineralische Zusammensetzung der Fraktionen % Bentonit von Mineral Istenmezeje Mád-Koldu Nagytétény I. II. III. I. II. III. I. II. III. Montmorillonit 86,7 78,1 48,2 100 32,2 16,4 100 96,5 57,0 Illit — 3,3 8,8 — ' — 5,2 — 3,5 38,0 Kaolinit — — — 22,4 5,6 — — — Quarz — 1,0 8,0 — 36,9 57,6 — — 5,0 Kristobalit 10,6 17,6 16,0 Kalzit 2,7 — . 14,0 Sanidin — — — — ' 8,5 15,2 — • ----- — Insgesamt 100 100 100 100 100 100 100 100 100 Tabelle VI Die Verteilung des Montmörillonits in den Fraktionen MontmoriJlonitgehaJt der Fundort Montmoril- Fraktion I Fraktion II Fraktion II I lonitgehalt in Prozent in Prozent in Prozent des in Prozent in Prozent des in Prozent in Prozent des des Ausgangs- Gesamtmont- des Ausgangs- Gesamtmont- des Ausgangs- Gesamtmont-materials morillonits materials morillonits materials moriilonits Isten-mezeje 75,0 47,7 63,6 14,8 19,7 12,5 16,7 Mad-Koldu 53,6 39,0 72,8 9,3 17,4 5,3 9,8 Nagy-tétény 90,0 50,0 55,6 28,0 31,1 12,0 13,3 Bewertung der Versuchsergebnisse In den natürlichen Erdalkali-Bentoniten finden sich die Teilchen verschieden-artiger mineralischer Zusammensetzung in aggregiertem Zustand vor. Um die groben Tonmineralien und ihre Beimineralien trennen zu können und zur Pepti-sierung des Montmorillonits benötigt man den Natriumkarbonat in optimalen Mengen [1, 2). Bei Erhöhung derselben vergrößert sich nämlich vorerst das Ausmass der Desaggregierung und Peptisierung, um nach Erreichung eines Maximums wieder abzunehmen. Nach B U Z Ä G H und SZEPESI [1] sowie W E B L U S [5] findet dies seine Erklärung in der koagulierenden Wirkung des im Überschuß angewendeten Peptisators. Bei mittleren und feinen Fraktionen kann dieser Umkehrpunkt auf Einwirkung verschiedener Elektrolitmengen in Erscheinung treten. Offensichtlich steht dies mit der verschiedenen Oberflächenladung der Montmorillonite ver-schiedener Herkunft und verschiedenen Dispersitätsgrades im Zusammenhang, die theoretische Bereinigung dieser Fragen würde indessen viel eingehendere For-schung erforderlich machen. 9 2 F. SZÁNTÓ, B. VÁRKONYI, M. GILDE UND J. BALÁZS Man findet die Desaggregations- und Peptisierungsmaxima bei 3 bis 7 prozen-tigen Natriumkarbonatmengen. Dies bedeutet also größere Mengen an Natrium-karbonat als der Ionenaustauschkapazität entspricht. Zugleich aber läßt sich aller-dings ein bedeutender Teil des mit Natriumkarbonat behandelten Bentonits nicht vollständig peptisieren bzw. verursacht die zur Aktivierung benötigte Sodamenge bereits eine Koagulation der feinen Fraktionen. All dies weist darauf hin, daß die Wechselwirkung des Montmorillonits mit Natriumkarbonat nicht auf einfachem Ionenaustausch beruht — wie z.B. von W E B L U S [5] und anderen Autoren angenommen wird — sondern diese Wirkung einen komplizierten Vorgang bedeutet. Mit den Fragen der Wirkungsweise des Natriumkarbonats werden wir uns in einer nächsten Arbeit befassen. Wir beabsichtigen mit den hier rezensierten Ergebnissen darzulegen, daß, die Hauptmenge des Montmorillonits durch Behandlung mit Soda und entsprechendes Abtrennungsverfahren aus Ca-Bentoniten erhalten werden kann, zwischen den Bentoniten aus verschiedenen Fundorten charakteristische Unterschiede bestehen und daß sich die von uns angewendete Methode zur praktischen Beurteilung der man-nigfaltigen Bentonite resp. Montmorillonite als geeignet erweist. Literatur [1] Buzágh, А., К. Szepesi: Acta Chim. Acad. Sri. Hung. 5, 287 (1955). [2] Buzágh, A., F. Szántó: Annales der Loránd-Eötvös-Universitát, Budapest 3, 85 (1961). [3] Szántó, F., B. Várkonyi: Kolloid-Z. und Z. Polymere 191, 123 (1963). [4] Náray-Szabó, /., É. Péter: Tschermaks miheralogische und petrographische Mitteilungen 10, 120 (1965). [5] Weblus, В.: Kolloid-Z. 132, 16 (1953). КОЛЛОИДХИМИЧЕСКИЕ СПОСОБНОСТИ ВЕНГЕРСКИХ БЕНТОНИТОВ. I Ф. Санто, Б. Варконьи, М. Гилде, Я. Балаж Венгерские бентониты из различных месторождений (Mád-Koldú, Istenmezeje, Nagy-tétény) после активирования в соде разложились осаждением и центрифугированием на фракции. Рассмотрелись количественное распределение и минеральный состав фракций, На основе исследований сделаны выводы о пептизационной способности различных вен-герских бентонитов и монтмориллонитов, полученных из них. SCIENCE CITATION INDEX, 1965 Issued by the INSTITUTE FOR SCIENTIFIC INFORMATION* The Science Citation Index (SCI) represents a new form in the development of scientific in-formation. Its basic idea of covering all natural sciences and informing about titles, authors and references in practically all periodicals of scientific importance is a new feature which enables to have information about the widest field of topics connected by the references in the papers reviewed. By these means, it facilitates new connections between workers not only on the same field, but also on contiguous subjects in a very general sense. The SCI contains four basic parts: Citation index (alphabetic in cited authors, 4 volumes) Patent index (1 volume) Source index (alphabetic in journals, 3 volumes) Guide and Journal List, which by cross-references render possible a basic literature search by informing about papers and authors referred to in the articles reviewed. The growing interest in this really valuable tool led to a steady increase in bulk as well as coverage since the first issue for the year 1961. This increase amounted in a single year (from 1964 to the present issue) to 48,6%, i. e. the total amount of source journal items in the cumulative issue of 1965 was 296,293 covering 1147 journals and the 60,492 U. S. Patents in 1965. Among the special services of Institute for Scientific Information we wish to mention the Search Service intended for those who need not use SCI regularly. By this service the Institute provides informations about citations, etc. in SCI, which are delivered within 72 hours. We are looking forward for the 1966 issue of SCI under preparation, and we are convinced that it will render further important services to its users. J. Gyulai * Institute for Scientific Information 325 Chestnut St Philadelphia Pa 19106 USA. 

Über einige kolloidchemischen Eigenschaften von ungarischen Bentoniten 1 : Peptisierbarkeit und Fraktionierung

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