بنتونیت نوعی خاک رس متورم و جاذب است که عمدتاً از ماده معدنی مونت موریلونیت تشکیل شده است. این ماده به طور طبیعی از هوازدگی خاکسترهای آتشفشانی در زیر آب دریا به وجود می‌آید. این فرآیند باعث تبدیل شیشه‌های آتشفشانی موجود در خاکستر به مواد رسی می‌شود و بنتونیت به صورت لایه‌های ساندویچی در میان سایر انواع سنگ‌ها شکل می‌گیرد. هنگامی که بنتونیت در معرض هوا قرار می‌گیرد، رنگ‌های مختلفی را به خود می‌گیرد. در ابتدا، این رس‌ها می‌توانند سفید، سبز یا آبی کمرنگ باشند، اما با گذشت زمان و در تماس بیشتر با هوا، رنگ آن‌ها به تدریج به کرم، زرد، قرمز یا قهوه‌ای تغییر می‌کند. این تغییر رنگ و ویژگی‌های جاذب بنتونیت آن را به یک ماده ارزشمند در صنایع مختلف از جمله ساختمان‌سازی، حفاری و تصفیه آب تبدیل کرده است.
بنتونیت، به عنوان یک رس با خاصیت تورم، قابلیت جذب آب به میزان قابل توجهی را دارد و می‌تواند حجم خود را تا هشت برابر افزایش دهد. این ویژگی باعث می‌شود که استفاده از آن در ساخت و ساز و راه‌سازی نامناسب باشد. با این حال، به دلیل همین خاصیت تورم، در عملیات حفاری گل و لای و ایجاد آب‌بندهای زیرزمینی کاربرد دارد.
بنتونیت چیست؟
بنتونیت، کانی رسی ارزشمندی است که از خاکستر آتشفشانی حاصل می‌شود. این ماده معدنی حاوی ترکیباتی مانند اسمکتیت و مونتوریلونیت است. گروه اسمکتیت شامل انواع دیگری از مواد معدنی مانند هکتوریت، ساپونیت، بیدلایت و نونرونیت است. این مواد رسی از کریستالیت‌های منفردی تشکیل شده‌اند که ابعاد میکروسکوپی حدود ۲ میکرومتر دارند. ساختار کریستالیت‌های اسمکتیت از سه لایه تشکیل شده است: یک لایه هشت ضلعی و دو لایه چهار ضلعی. این ساختار منحصربه‌فرد، بنتونیت را به ماده‌ای خاص و مورد توجه در صنایع مختلف تبدیل می‌کند.
یون‌های قابل تبادل در مناطق بین کریستالیت‌ها، بار منفی موجود در لایه‌های سیلیکات را خنثی می‌کنند. این بار منفی نسبتاً ضعیف است و به راحتی قادر به جذب کاتیون‌هایی مانند منیزیم، کلسیم و سدیم است. در فرایند هیدراتاسیون، تورم بین کریستال‌ها رخ می‌دهد. بنتونیت‌ها بسته به نحوه تشکیل و منبع خود، حاوی مواد معدنی دیگری مانند کوارتز، فلسپات، کلسیت و گچ هستند.
انواع بنتونیت کدامند؟
بنتونیت، ماده معدنی متنوعی است که انواع مختلفی از آن بر اساس عناصر تشکیل دهنده‌اش وجود دارد. نامگذاری این انواع بر اساس عنصر غالب در ترکیب آنهاست. در میان این طیف گسترده، بنتونیت سدیم به دلیل ویژگی‌های خاص خود، از ارزش و اهمیت بالاتری در صنعت و کاربردهای مختلف برخوردار است. این نوع بنتونیت، به دلیل حضور عنصر سدیم در ساختار خود، خواص منحصر به فردی را ارائه می‌دهد که آن را از سایر انواع متمایز می‌کند.
بنتونیت سدیم
بنتونیت سدیم، با ویژگی تورمی بالا، به عنوان یک ماده رسوبی شناخته می‌شود. ساختار کریستالی آن حاوی مقادیر قابل توجهی سدیم است، که نام آن را نیز از همین عنصر گرفته است. این کانی توانایی جذب رطوبت و انبساط قابل توجهی دارد و می‌تواند حجم زیادی از آب را به نسبت جرم خشک خود جذب کند. به دلیل خواص منحصر به فردش، بنتونیت سدیم در صنعت بسیار ارزشمند است و کاربردهای متنوعی دارد.
خاصیت کلوئیدی منحصر به فرد این ماده، آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای کاربردهای مختلف تبدیل کرده است. در صنعت نفت و گاز، به عنوان گل حفاری در چاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، و در تحقیقات زیست‌محیطی نیز نقش مهمی ایفا می‌کند. علاوه بر این، توانایی آن در جذب آب و متورم شدن، باعث می‌شود به عنوان یک درزگیر و عایق قدرتمند عمل کند، که از نفوذ رطوبت و مواد شیمیایی به شکاف‌ها جلوگیری می‌نماید. این ویژگی‌ها آن را به ماده‌ای ارزشمند در صنایع مختلف تبدیل کرده است.
بنتونیت کلسیم دار
بنتونیت کلسیمی، یکی از انواع بنتونیت، عنصری ضروری در پوسته زمین است. این ماده توانایی جذب چربی، روغن و یون‌ها را دارد، که آن را به یک تمیزکننده صنعتی قدرتمند تبدیل می‌کند. همچنین، با توجه به یونیزه بودن بسیاری از سموم مضر، این ماده می‌تواند در حفظ سلامت و بهداشت انسان، دام و طیور نقش مهمی ایفا کند. این ترکیب معدنی، با ویژگی‌های منحصر به فرد خود، کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارد.
بنتونیت، ماده‌ای با ویژگی تبادل یونی، می‌تواند با افزودن آب نمک، به بنتونیت سدیم‌دار تبدیل شود. این نوع بنتونیت، برخلاف نوع سدیمی، تورم‌پذیری کمتری دارد و این ویژگی آن را متمایز می‌کند.
بنتونیت پتاسیم
بنتونیت پتاسیم، یک ماده معدنی ارزشمند است که از خاکستر آتشفشانی به وجود می‌آید. این ماده حاوی مقادیر قابل توجهی از عنصر پتاسیم است و به همین دلیل، در صنایع غذایی به عنوان یک منبع غنی از این عنصر مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کانی طبیعی، نقش مهمی در تامین نیازهای غذایی و بهبود کیفیت محصولات غذایی ایفا می‌کند.
بنتونیت آلومینیوم
آلومینیوم، عنصر اصلی در نوع خاصی از بنتونیت معدنی است. این نوع بنتونیت، اگرچه در طبیعت یافت می‌شود، اما کاربرد صنعتی محدودی دارد. بنابراین، در مقایسه با سایر انواع بنتونیت، کمتر مورد توجه صنایع قرار می‌گیرد.
کاربردهای بنتونیت
با توجه به اینکه موارد استفاده ی بنتونیت زیاد است اما چند مورد از آن جزو کاربردهای اصلی بنتونیت شمرده می شوند.
کاربرد بنتونیت در حفاری چاه ارت
در طراحی سیستم‌های الکتریکی، چاه ارت عنصری حیاتی است و دوغاب بِنتونیت در این میان نقش مهمی ایفاء می‌کند. این ماده با قرار گرفتن در اطراف الکترود زمین، مقاومت آن را کاهش می‌دهد. بِنتونیت به دلیل خاصیت تیکسوتروپیک، پس از مدتی به حالت ژله‌ای تبدیل می‌شود و به حفظ رطوبت چاه کمک می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که خشک شدن چاه ارت دشوار شود و رطوبت لازم برای عملکرد بهینه را حفظ کند. علاوه بر این، بِنتونیت به دلیل سازگاری با محیط زیست و عدم استفاده از مواد شیمیایی، به عنوان یک ماده کاهش‌دهنده مقاومت زمین، مقرون به صرفه و دوستدار محیط زیست شناخته می‌شود. این ماده همچنین از صفحه لمسی داخل چاه ارت محافظت می‌کند و از این رو، در صنعت برق و الکترونیک کاربرد گسترده‌ای دارد.
بنتونیت در کشاورزی
بنتونیت سدیم، با ویژگی منحصر به فرد جذب و حفظ آب، کاربردهای متنوعی در صنعت کشاورزی دارد. این ماده قادر است آب را به خود جذب کند و به این ترتیب، نیاز به آبیاری مکرر را کاهش دهد. در تولید سموم و کودهای کشاورزی نیز از این ماده استفاده می‌شود تا کیفیت محصولات و بازدهی مزرعه را بهبود بخشد. این ویژگی‌ها بنتونیت سدیم را به عنصری ارزشمند در کشاورزی تبدیل کرده است.
بنتونیت در گندله سازی
در فرایند تولید، ترکیب سنگ معدنی حاوی سدیم با سنگ آهن خردشده، منجر به ایجاد گلوله‌های کوچکی به نام گندله می‌شود. این ترکیب پس از پخت، سفت و سخت می‌گردد و استحکام قابل توجهی در برابر ذوب و خرد شدن از خود نشان می‌دهد. گندله حاصل، به سرعت خشک می‌شود و بدون ترک خوردن، مقاومت بالایی در برابر عوامل خارجی دارد.
کاربرد در تصفیه خانه ها
بنتونیت، ماده‌ای با توانایی فوق‌العاده در جذب، در تصفیه فاضلاب‌ها نقش مهمی ایفا می‌کند. همچنین، در محل‌های دفن زباله، به عنوان یک سد محافظ، از نفوذ آلاینده‌ها به آب‌های زیرزمینی جلوگیری می‌کند. این ماده، با ویژگی‌های منحصر به فرد خود، به عنوان یک محافظ محیط زیست عمل می‌کند تا از منابع آبی در برابر آلودگی محافظت شود.
کاربرد در کاغذسازی و تولید کاتالیزور
بنتونیت، ماده‌ای ارزشمند در صنعت کاغذسازی است که نقش مهمی در بهبود کیفیت کاغذ ایفا می‌کند. این ماده، با حذف رزین‌های مزاحم، به روان‌سازی فرایند تبدیل خمیر کاغذ به کاغذ کمک می‌نماید. علاوه بر این، بنتونیت در اصلاح کاتالیزورها نیز کاربرد دارد، به ویژه در واکنش‌های تجزیه‌ای و سنتزی که بر پایه مکانیسم اسیدی عمل می‌کنند. یکی از مثال‌های بارز این واکنش‌ها، آسیلاسیون است که برای تولید مواد افزودنی سوخت مورد استفاده قرار می‌گیرد.