البنتونيت

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة

طبقات البنتونيت من رواسب قديمة من الرماد البركاني المتجوّي في وايومنغ
الصخر الزيتي الرمادي والبنتونيت ( صخر بنتون الزيتي ؛ كولورادو سبرينغز، كولورادو)

البنتونيت ( يُلفظ / ˈbɛntənaɪt / بن -تونيت ) [ 1 ] [ 2 ] هو طين ماص ومنتفخ يتكون في معظمه من المونتموريلونيت (نوع من السميكتيت ) ، والذي قد يكون إما مونتموريلونيت الصوديوم أو مونتموريلونيت الكالسيوم. يتميز مونتموريلونيت الصوديوم بقدرة انتفاخ أكبر بكثير من مونتموريلونيت الكالسيوم .

يتشكل البنتونيت عادةً من تجوية الرماد البركاني في مياه البحر ، أو عن طريق الدوران الحراري المائي عبر مسام طبقات الرماد البركاني، [ 3 ] [ 4 ] مما يحول ( التبلور ) الزجاج البركاني ( الأوبسيديان ، وهو زجاج بركاني ذو تركيب كيميائي مكافئ للريوليت ) الموجود في الرماد إلى معادن طينية. في عملية التحول المعدني، يذوب جزء كبير (يصل إلى 40-50% وزناً) من السيليكا غير المتبلورة ويُرشح ، تاركاً رواسب البنتونيت في مكانها. تكون طبقات البنتونيت بيضاء أو زرقاء باهتة أو خضراء (آثار من الحديد الثنائي المختزل Fe2 +) .) عند تعرضها للضوء مباشرة، يتحول لونها إلى لون كريمي ثم إلى أصفر أو أحمر أو بني (آثار من الحديد المؤكسد Fe 3+) مع ازدياد تعرضها للعوامل الجوية. [ 5 ]

يتميز البنتونيت، كطين منتفخ، بقدرته على امتصاص كميات كبيرة من الماء، مما يزيد حجمه حتى ثمانية أضعاف. [ 5 ] وهذا ما يجعل طبقات البنتونيت غير مناسبة للبناء وإنشاء الطرق. مع ذلك، تُستغل خاصية الانتفاخ هذه لصالح طين الحفر ومواد منع تسرب المياه الجوفية. يتكون البنتونيت من معدن المونتموريلونيت/السميكتيت، وهو معدن سيليكات صفائحي من الألومنيوم ، يتخذ شكل حبيبات صفائحية مجهرية. تُكسب هذه الحبيبات الطين مساحة سطحية إجمالية كبيرة جدًا، مما يجعل البنتونيت مادة ماصة قيّمة . كما تلتصق الصفائح ببعضها البعض عند البلل، مما يمنح الطين تماسكًا يجعله مفيدًا كمادة رابطة ومضاف لتحسين لدونة طين الكاولينيت المستخدم في صناعة الفخار . [ 6 ]

كان أحد أوائل اكتشافات البنتونيت في تكوين بنتون الطيني الطباشيري بالقرب من روك ريفر، وايومنغ . سُميت مجموعة فورت بنتون ، إلى جانب تكوينات أخرى في التتابع الطبقي، نسبةً إلى فورت بنتون، مونتانا ، في منتصف القرن التاسع عشر من قِبل فيلدينغ برادفورد ميك وإف في هايدن من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. [ 4 ] ومنذ ذلك الحين، تم العثور على البنتونيت في العديد من المواقع الأخرى، بما في ذلك الصين واليونان (رواسب البنتونيت في جزيرة ميلوس البركانية في بحر إيجة ). بلغ إجمالي الإنتاج العالمي من البنتونيت في عام 2018 ما مقداره 20,400,000 طن متري. [ 7 ]

الأنواع

تتكون البنية البلورية للمعادن الطينية بنسبة 2:1 من ثلاث طبقات متراكبة من رباعي الأوجه-ثماني الأوجه-رباعي الأوجه (وحدة طبقة TOT)، على التوالي
التركيب الجزيئي المفصل للمونتوموريلونيت النقي ، وهو أشهر عضو طرفي في مجموعة السميكتايت . تمتلئ المسافة بين طبقتين متتاليتين من TOT بأيونات موجبة مائية (بشكل رئيسي Na +).و Ca 2+الأيونات) التي تعوض الشحنات الكهربائية السالبة لطبقات TOT وجزيئات الماء التي تسبب التمدد بين الطبقات.

في علم الجيولوجيا، يُطلق مصطلح البنتونيت على نوع من الحجر الطيني (صخر طيني، وليس معدنًا طينيًا) يتكون في معظمه من المونتموريلونيت (معدن طيني من مجموعة السميكتايت ). يتشكل البنتونيت نتيجة تبلور الرماد البركاني أو التوف البركاني ، [ 5 ] عادةً في بيئة بحرية. [ 3 ] [ 4 ] ينتج عن ذلك صخر ناعم جدًا ومسامي قد يحتوي على بلورات متبقية من معادن أكثر مقاومة، ويكون ملمسه صابونيًا أو دهنيًا. مع ذلك، في التطبيقات التجارية والصناعية، يُستخدم مصطلح البنتونيت بشكل أعم للإشارة إلى أي طين منتفخ يتكون في معظمه من معادن طينية من السميكتايت ، بما في ذلك المونتموريلونيت. [ 5 ] قد يُسبب استخدام مصطلح البنتونيت بشكل عام ، سواءً للإشارة إلى الصخور البركانية المتجوّية بالنسبة للجيولوجي أو إلى الخليط الصناعي من الطين المنتفخ، بعض الالتباس.

المونتموريلونيت، المكون للبنتونيت، هو معدن سيليكات صفائحي من الألومنيوم ، يتميز ببنية بلورية منخفضة الشحنة من نوع TOT . يتكون بلور المونتموريلونيت من طبقات، كل منها تتألف من طبقتين من نوع T مرتبطتين بجانبي طبقة من نوع O. سُميت طبقات T بهذا الاسم لأن كل أيون ألومنيوم أو سيليكون فيها محاط بأربعة أيونات أكسجين مرتبة على شكل رباعي الأوجه. وسُميت طبقات O بهذا الاسم لأن كل أيون ألومنيوم محاط بستة أيونات أكسجين أو هيدروكسيل مرتبة على شكل ثماني الأوجه. تحمل طبقة TOT الكاملة شحنة كهربائية سالبة ضعيفة، تُعادلها كاتيونات الكالسيوم أو الصوديوم التي تربط الطبقات المتجاورة معًا، بمسافة بين الطبقات تبلغ حوالي نانومتر واحد . ونظرًا لضعف الشحنة السالبة، فإن جزءًا صغيرًا فقط من مواقع الكاتيونات المحتملة على سطح طبقة TOT يحتوي فعليًا على الكالسيوم أو الصوديوم. تستطيع جزيئات الماء التغلغل بسهولة بين الطبقات وملء المواقع المتبقية. وهذا يفسر خاصية التورم التي تتميز بها معادن المونتموريلونيت وغيرها من معادن الطين السميكتايت. [ 6 ]

تُسمى أنواع البنتونيت المختلفة نسبةً إلى الكاتيون السائد فيها. [ 8 ] ولأغراض صناعية، يُعرف نوعان رئيسيان من البنتونيت: بنتونيت الصوديوم وبنتونيت الكالسيوم. يُعد بنتونيت الصوديوم أكثر قيمة، بينما يُعد بنتونيت الكالسيوم أكثر شيوعًا. [ 7 ] في علم الطبقات وعلم تحديد عمر الرماد البركاني ، تُسمى طبقات الرماد المتساقطة المتبلورة تمامًا (الزجاج البركاني المتجوّف) أحيانًا "بنتونيت البوتاسيوم " (صخر الطين المُتحوّل إلى إيليت) عندما يكون نوع الطين السائد هو الإيليت (طين غير قابل للتمدد). [ 9 ] مع ذلك، في علم المعادن الطينية البحتة، يُعد مصطلح الإيليت أكثر ملاءمة من "بنتونيت البوتاسيوم" (صخر البوتاسيوم المُتغيّر) لأنه نوع مميز من الطين غير القابل للتمدد، بينما يشير مصطلح البنتونيت التجاري ضمنيًا إلى طين قابل للتمدد، وهو السميكتيت ( في المصطلحات الأوروبية والبريطانية)، أو المونتموريلونيت (في المصطلحات الأمريكية).

بنتونيت الصوديوم

يتمدد البنتونيت الصوديومي عند البلل، حيث يمتص من الماء ما يصل إلى عدة أضعاف كتلته الجافة . ونظرًا لخصائصه الغروية الممتازة ، [ 10 ] فإنه يُستخدم غالبًا في طين الحفر لآبار النفط والغاز، وفي حفر الآبار لأغراض الدراسات الجيوتقنية والبيئية. [ 11 ] كما أن خاصية التمدد تجعل البنتونيت الصوديومي مفيدًا كمادة مانعة للتسرب، إذ يوفر حاجزًا ذاتي الإغلاق ومنخفض النفاذية. ويُستخدم، على سبيل المثال، لتبطين قواعد مدافن النفايات . ويُعد البنتونيت أيضًا جزءًا من مواد الردم المستخدمة في المشروع التجريبي لعزل النفايات النووية . [ 12 ] وتُحسّن بعض التعديلات السطحية المختلفة للبنتونيت الصوديومي من بعض خصائصه الريولوجية أو خصائص منع التسرب في التطبيقات الجيوبيئية، مثل إضافة البوليمرات. [ 13 ]

يمكن دمج البنتونيت الصوديومي مع الكبريت العنصري على شكل حبيبات سماد . تسمح هذه الحبيبات بأكسدة الكبريت ببطء إلى كبريتات ، وهو عنصر غذائي ضروري لبعض المحاصيل مثل البصل والثوم التي تُنتج كميات كبيرة من مركبات الكبريت العضوية، كما تحافظ على مستويات الكبريتات في التربة التي تغسلها مياه الأمطار لفترة أطول من الكبريت المسحوق النقي أو الجبس . [ 14 ] وقد استُخدمت وسادات الكبريت/البنتونيت مع إضافة الأسمدة العضوية في الزراعة العضوية. [ 15 ]

بنتونيت الكالسيوم

يُعدّ البنتونيت الكالسيومي مادة ماصة فعّالة للأيونات في المحاليل، [ 16 ] وكذلك للدهون والزيوت. وهو المكوّن النشط الرئيسي في طين الفولر ، الذي يُرجّح أنه من أوائل عوامل التنظيف الصناعية. [ 17 ] ويتميز بقدرة انتفاخ أقل بكثير من البنتونيت الصوديومي. [ 18 ]

يمكن تحويل البنتونيت الكالسيومي إلى بنتونيت صوديومي (يُسمى إثراء الصوديوم أو تنشيط الصوديوم) ليُظهر العديد من خصائص البنتونيت الصوديومي من خلال عملية تبادل أيوني . وكما هو شائع، يعني هذا إضافة 5-10% من ملح صوديوم قابل للذوبان، مثل كربونات الصوديوم، إلى البنتونيت الرطب، وخلطه جيدًا، وتركه لفترة كافية لإتمام عملية التبادل الأيوني، ثم إضافة الماء لإزالة الكالسيوم المُتبادل. [ 19 ] [ 20 ] قد لا تكون بعض خصائص البنتونيت الكالسيومي المُثرى بالصوديوم (أو البنتونيت المُنشط بالصوديوم)، مثل اللزوجة وفقدان السوائل في المعلقات، مُكافئة تمامًا لخصائص البنتونيت الصوديومي الطبيعي. [ 10 ] على سبيل المثال، قد تؤدي كربونات الكالسيوم المتبقية (التي تتكون في حال عدم إزالة الكاتيونات المُتبادلة بشكل كافٍ) إلى انخفاض أداء البنتونيت في البطانات الجيوسينثيتيكية. [ 21 ]

تَحَوُّل طين السميكتايت بواسطة أيونات البوتاسيوم وصخور البنتونيت البوتاسيومية

الإيليت هو المكون الطيني الرئيسي للبنتونيت البوتاسي (وهو نوع من الصخور يُعرف أيضًا باسم البنتونيت البوتاسيومي). يُستخدم مصطلح البنتونيت البوتاسيومي حصريًا في علم الطبقات البركانية وعلم تحديد عمر الرماد البركاني، ويرتبط فقط بنوع الصخور الطينية المتجوّية . الإيليت، وهو معدن طيني، عبارة عن سيليكات صفائحية غنية بالبوتاسيوم ، تتكون من تحوّل الطين السميكتي عند ملامسته للمياه الجوفية الغنية بأيونات البوتاسيوم .[ 9 ] الإيليت معدن طيني عالي الشحنة من نوع TOT ، حيث ترتبط الصفائح سالبة الشحنة بقوة نسبية بواسطة كاتيونات البوتاسيوم الأكثر عددًا ، ولذلك فهو لم يعد طينًا منتفخًا وله استخدامات صناعية قليلة. [ 22 ] على عكس أيون الصوديوم عالي الترطيب Na +الأيونات التي تعمل كأيونات "مُوسِّعة" أو "مُوسِّعة"، أيونات البوتاسيوم (K +) قليلة الترطيبتتصرف الأيونات كـ "مُحطِّمات" عند تبادلها مع أيونات الصوديوم (Na +).الأيونات المتاحة في الفراغ بين الطبقات الموجود بين طبقتين من طبقات TOT . K + منزوع الماءتتمركز الأيونات بشكل تفضيلي بين تجويفين سداسيين متقابلين، يتكونان من ستة رباعيات أوجه من السيليكا المتصلة، والموجودة على سطح المستوى القاعدي لطبقة TOT (انظر الشكل المقابل الذي يوضح طبقة TOT أولية). ونظرًا لكونها مجففة، فإن أيونات البوتاسيوم (K +) هذهيُقال أحيانًا أن الأيونات تُشكّل روابط داخلية مع ذرات الأكسجين المحيطة بها الموجودة في التجويف السداسي الذي يستضيفها. وهذا يعني عدم وجود جزيء ماء بين أيونات البوتاسيوم ( K +).الأيون وذرات الأكسجين المرتبطة بالجسيمات الرباعية السطوح من السيليكا (T).

التطبيقات

تحضير معلق البنتونيت لتصفية النبيذ بعد عصره

تُستخدم البنتونيت بشكل أساسي في طين الحفر ، كمادة رابطة ، ومنقية، وماصة ، وناقلة للأسمدة أو المبيدات . وبحلول عام 1990 تقريبًا، استُخدم ما يقرب من نصف إنتاج الولايات المتحدة من البنتونيت في طين الحفر. وتشمل استخداماته الثانوية الحشو ، والمانع للتسرب ، والمحفز في تكرير البترول . يُسوّق بنتونيت الكالسيوم أحيانًا باسم "تراب فولر" ، الذي تتداخل استخداماته مع استخدامات أنواع أخرى من البنتونيت. [ 11 ] [ 23 ]

طين الحفر

يُستخدم البنتونيت في طين الحفر لتزييت وتبريد أدوات القطع ( ريشة الحفر )، ولإزالة نواتج الحفر، ولتثبيت جدران البئر ، وللمساعدة في منع انفجار البئر (عن طريق الحفاظ على ضغط هيدروستاتيكي كافٍ داخل البئر). كما يُقلل البنتونيت من تسرب سائل الحفر بفضل قدرته على المساعدة في تكوين طبقة الطين . [ 11 ] ويلعب دورًا هامًا في موازنة ضغط التربة وفي أنظمة الحماية من الطين في آلات حفر الأنفاق .

تُعزى معظم فوائد البنتونيت في صناعة الحفر والهندسة الجيوتقنية إلى خصائصه الريولوجية الفريدة . إذ تُشكّل كميات صغيرة نسبيًا من البنتونيت المُعلّقة في الماء مادة لزجة ذات لزوجة متغيرة مع القص . وفي أغلب الأحيان، تكون معلقات البنتونيت أيضًا ذات خاصية الانسيابية الانسيابية [ 24 ]، على الرغم من الإبلاغ عن حالات نادرة لسلوك انسيابي [ 25 ] . عند التركيزات العالية الكافية (حوالي 60  غرامًا من البنتونيت لكل لتر من المعلق ، أي ما يُقارب 6% وزنيًا)، تبدأ معلقات البنتونيت في اكتساب خصائص الهلام ( سائل ذو حد أدنى من مقاومة الخضوع اللازمة لتحريكه) [ 24 ] .

مجلد

يُستخدم البنتونيت على نطاق واسع كمادة رابطة لرمل المسابك في مصانع الحديد والصلب . ويُستخدم بنتونيت الصوديوم عادةً في المسبوكات الكبيرة التي تستخدم قوالب جافة، بينما يُستخدم بنتونيت الكالسيوم بشكل أكثر شيوعًا في المسبوكات الصغيرة التي تستخدم قوالب رطبة. كما يُستخدم البنتونيت كمادة رابطة في صناعة كريات خام الحديد ( التاكونيت ) المستخدمة في صناعة الصلب . [ 11 ] ويُستخدم البنتونيت، بنسب ضئيلة، كمكون في الخلطات الطينية التجارية والمنزلية الصنع، وفي طلاءات السيراميك. فهو يزيد بشكل كبير من مرونة الخلطات الطينية ويقلل من ترسبات الطلاءات، مما يُسهّل العمل بهما في معظم التطبيقات. [ 26 ] [ 27 ]

تتمتع الطبقة السطحية الأيونية للبنتونيت بخاصية مفيدة في تكوين طبقة لاصقة على حبيبات الرمل. فعند إضافة كمية صغيرة من طين البنتونيت المطحون ناعماً إلى الرمل الصلب وترطيبه، يربط الطين جزيئات الرمل مكوناً ركاماً قابلاً للتشكيل يُعرف بالرمل الأخضر، والذي يُستخدم في صناعة القوالب في صب الرمل . [ 28 ] وتُرسّب بعض دلتا الأنهار بشكل طبيعي مزيجاً من الطمي الطيني والرمل، مما يُشكّل مصدراً طبيعياً لرمل صب ممتاز كان بالغ الأهمية لتقنيات تشكيل المعادن القديمة. وتُعزز العمليات الكيميائية الحديثة لتعديل الطبقة السطحية الأيونية للبنتونيت هذه الخاصية اللاصقة بشكل كبير، مما ينتج عنه خلطات رمل صب قوية ذات قوام يشبه العجين، تتحمل درجات حرارة المعادن المنصهرة.

يُعزى تباين مرونة الرمال من مكان لآخر في بناء القلاع الرملية إلى ترسب طين البنتونيت على الشواطئ بفعل مياه الصرف الصحي . فرمال الشواطئ المكونة من السيليكا وحبيبات الأصداف فقط لا تتشكل جيدًا مقارنةً بالرمال المغلفة بطين البنتونيت. ولهذا السبب، تُعد بعض الشواطئ أفضل بكثير من غيرها لبناء القلاع الرملية.

تسمح خاصية الالتصاق الذاتي للبنتونيت بالضغط العالي أو كبس الطين في القوالب لإنتاج أشكال صلبة ومقاومة للحرارة، مثل فوهات الصواريخ النموذجية . [ 29 ]

طهارة

تُستخدم البنتونيت لإزالة لون العديد من الزيوت المعدنية والنباتية والحيوانية. كما تُستخدم لتصفية النبيذ والمشروبات الكحولية وعصير التفاح والبيرة والميد والخل. [ 11 ]

يتميز البنتونيت بقدرته على امتصاص كميات كبيرة نسبيًا من جزيئات البروتين من المحاليل المائية. ولذلك، يُعد البنتونيت مفيدًا بشكل فريد في صناعة النبيذ ، حيث يُستخدم لإزالة الكميات الزائدة من البروتين من النبيذ الأبيض . ولولا هذا الاستخدام للبنتونيت، لكانت معظم أنواع النبيذ الأبيض، إن لم تكن جميعها، ستُكوّن رواسب غير مرغوب فيها من خلال ظهور غيوم أو عكارة عند تعرضها لدرجات حرارة دافئة، نتيجة لتغير طبيعة هذه البروتينات . كما يُستخدم البنتونيت أيضًا بشكل غير مباشر في تسريع عملية تصفية كل من النبيذ الأحمر والأبيض. [ 30 ]

يُعتبر البنتونيت أيضاً مادة ماصة فعالة ومنخفضة التكلفة لإزالة أيونات الكروم (VI) من المحاليل المائية (مياه الصرف الصحي الملوثة). [ 31 ]

ماص

يُستخدم البنتونيت في العديد من منتجات العناية بالحيوانات الأليفة، مثل رمل القطط، لامتصاص فضلات الحيوانات. كما يُستخدم أيضاً لامتصاص الزيوت والشحوم. [ 11 ]

الناقل

يُستخدم البنتونيت كناقل خامل للمبيدات الحشرية والأسمدة ومثبطات اللهب . فهو يساعد على ضمان توزيع المادة الفعالة بشكل متجانس وبقاء المبيدات الحشرية والأسمدة على النباتات. [ 11 ]

حشو

يُستخدم البنتونيت كمادة مالئة في مجموعة واسعة من المنتجات، بما في ذلك المواد اللاصقة ومستحضرات التجميل والدهانات والمطاط وبعض أنواع الشحوم والصابون . كما أنه يعمل كمثبت وموسع في هذه المنتجات. [ 11 ]

مادة مانعة للتسرب

تُعدّ خاصية انتفاخ البنتونيت الصوديومي عند ملامسته للماء ميزةً تجعله مادةً مانعةً للتسرب، إذ يُشكّل حاجزًا ذاتي الإغلاق ومنخفض النفاذية . ويُستخدم لتبطين قواعد مكبات النفايات لمنع تسرب العصارة ، ولحصر الملوثات المعدنية في المياه الجوفية ، ولإحكام إغلاق أنظمة التخلص تحت السطحية للوقود النووي المستهلك . [ 32 ] وتشمل الاستخدامات المشابهة بناء الجدران الطينية ، وعزل الجدران تحت مستوى سطح الأرض، وتشكيل حواجز أخرى غير منفذة، مثل إغلاق الفراغ الحلقي لبئر المياه ، وسدّ الآبار القديمة.

يمكن أيضًا وضع البنتونيت بين طبقات من مواد اصطناعية لتكوين بطانات طينية جيوسينثيتيكية (GCLs) للأغراض المذكورة سابقًا. تتيح هذه التقنية سهولة أكبر في النقل والتركيب، وتقلل بشكل كبير من كمية البنتونيت المطلوبة. كما يُستخدم البنتونيت لتشكيل حواجز حول الأشجار المزروعة حديثًا للحد من نمو جذورها، وذلك لمنع إلحاق الضرر بأي من الممرات القريبة، أو مواقف السيارات، أو الملاعب، أو غيرها؛ أو أي من البنى التحتية تحت الأرضية المحيطة، مثل الأنابيب، وأنظمة الصرف، وشبكات المجاري، وما إلى ذلك. ويستخدم المزارعون البنتونيت لإغلاق أحواض تجميع المياه وبطانة القنوات. [ 33 ]

المحفز

يتم معالجة البنتونيت الكالسيوم عالي النقاء بالحمض لاستخدامه كعامل مساعد في تكسير مشتقات البترول الثقيلة . [ 11 ]

الدواء

يُستخدم البنتونيت كملين مُكثِّف ، كما يُستخدم كأساس للعديد من تركيبات الأمراض الجلدية . [ 34 ] ويجري دراسة البنتونيت الحبيبي لاستخدامه في ضمادات جروح ساحة المعركة. [ 35 ] ويُباع البنتونيت أيضًا عبر الإنترنت وفي منافذ البيع بالتجزئة لأغراض متنوعة. [ 36 ]

البنتوكواتام هو دواء موضعي قائم على البنتونات يهدف إلى العمل كدرع ضد التعرض لليوروشيول ، وهو الزيت الموجود في نباتات مثل اللبلاب السام أو البلوط السام . [ 37 ]

يمكن استخدام البنتونيت أيضًا كمجفف نظرًا لخصائصه الامتصاصية. وقد استُخدمت مجففات البنتونيت بنجاح لحماية المنتجات الصيدلانية والغذائية والتشخيصية من التلف الناتج عن الرطوبة وإطالة مدة صلاحيتها . في معظم بيئات التعبئة والتغليف الشائعة، توفر مجففات البنتونيت قدرة امتصاص ماء أعلى من مجففات هلام السيليكا . يتوافق البنتونيت مع معايير إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) فيما يتعلق بالتلامس مع الأغذية والأدوية. [ 38 ]

الزراعة في تايلاند

أدى تطبيق تقنية الطين من قبل المزارعين في شمال شرق تايلاند، باستخدام طين البنتونيت، إلى تحسين تدهور التربة بشكل ملحوظ ، مما أسفر عن عوائد اقتصادية أكبر، تمثلت في زيادة المحاصيل وارتفاع أسعار المنتجات. ركزت الدراسات التي أجراها المعهد الدولي لإدارة المياه وشركاؤه في الفترة 2002-2003 على استخدام طين البنتونيت المستخرج محليًا في معالجة التربة المتدهورة في المنطقة. وقد نُفذت هذه التطبيقات في تجارب حقلية منظمة. وقد أدى استخدام طين البنتونيت إلى تحسين غلة محصول الذرة العلفية المزروعة في ظروف الزراعة المطرية بشكل فعال. [ 39 ] [ 40 ]

أثر استخدام البنتونيت أيضًا على أسعار محاصيل المزارعين. فرغم ارتفاع تكاليف الإنتاج، إلا أن زيادة الإنتاج وجودة الغذاء مكّنت مزارعي الأراضي الطينية من الاستثمار وزراعة كميات أكبر من الغذاء بجودة أفضل، مقارنةً بمزارعي الأراضي غير الطينية. [ 41 ] [ 42 ]

جدران الطين البنتونيتية في البناء الحديث

تُستخدم جدران ملاط ​​البنتونيت (المعروفة أيضًا باسم الجدران الحاجزة [ 43 ] ) في البناء، حيث يكون جدار الملاط عبارة عن خندق مملوء بمزيج غرواني كثيف من البنتونيت والماء. [ 44 ] لا ينهار الخندق الذي كان سينهار بسبب الضغط الهيدروليكي في التربة المحيطة، لأن الملاط يوازن هذا الضغط. يمكن تجميع قوالب الخرسانة وقضبان التسليح في الخندق المملوء بالملاط، ثم يُصب الخرسانة في القالب. تعمل الخرسانة السائلة، نظرًا لكثافتها العالية، على إزاحة ملاط ​​البنتونيت الأقل كثافة، مما يؤدي إلى فيضانه من الخندق. يُنقل ملاط ​​البنتونيت المُزاح إلى وحدة إعادة تدوير، حيث يُعاد استخدامه لاحقًا في خندق جديد في مكان آخر من موقع البناء.

بالإضافة إلى ذلك، ولأن الغرواني غير منفذ للماء نسبياً، يمكن لجدار الطين أن يمنع تسرب المياه الجوفية، وهو أمر مفيد في منع انتشار المياه الجوفية الملوثة بمواد سامة مثل النفايات الصناعية. [ 44 ]

السيراميك

اللدونة هي خاصية الطين التي تسمح بتشكيله والحفاظ على شكله دون تشقق بعد زوال قوة التشكيل؛ وتُعرف أنواع الطين ذات اللدونة المنخفضة بالطين القصير أو غير اللدن . يمكن أن تؤدي إضافة كمية صغيرة من البنتونيت إلى الطين إلى زيادة لدونته، وبالتالي تسهيل تشكيل المنتجات باستخدام بعض تقنيات التشكيل. ومع ذلك، يحتوي البنتونيت عادةً على معادن تؤثر على لون الخليط بعد الحرق، [ 26 ] كما أن خصائصه الانتفاخية قد تجعل هذا الخليط عرضةً للانكماش الكبير والتشقق المحتمل أثناء جفافه. [ 45 ]

تحتوي طلاءات السيراميك غالبًا على البنتونيت. يُضاف البنتونيت لإبطاء أو منع ترسب الطلاءات. كما يُحسّن من تجانس تطبيق الطلاءات على الأواني المسامية المُحرقة في فرن البسكويت . بمجرد امتصاص كمية معينة من ماء الطلاء بواسطة البسكويت، يسد البنتونيت المسام بفعالية ويقاوم امتصاص المزيد من الماء، مما ينتج عنه طبقة أكثر سماكة وتجانسًا. [ 27 ]

الاستجابة للطوارئ

يُستخدم البنتونيت في الصناعة والاستجابة للطوارئ كمادة ماصة للمواد الكيميائية ومادة مانعة للتسرب للحاويات.

التاريخ والظواهر الطبيعية

في عام 2018، تصدرت الصين قائمة منتجي البنتونيت، بحصة تقارب ربع الإنتاج العالمي، تلتها الولايات المتحدة والهند. وبلغ إجمالي الإنتاج العالمي 24,400,000 طن متري من البنتونيت و3,400,000 طن متري من طين الفولر. [ 46 ] [ 7 ]

يُستخرج معظم البنتونيت الصوديومي الطبيعي عالي الجودة من غرب الولايات المتحدة في منطقة تقع بين بلاك هيلز في ولاية ساوث داكوتا وحوض بيغ هورن في ولاية وايومنغ ، ومنطقة توكات ريسادي في تركيا. [ 11 ] ويُستخرج البنتونيت المختلط الصوديومي/ الكالسيومي من اليونان وباكستان وأستراليا والهند وروسيا وأوكرانيا .

في الولايات المتحدة، يتم استخراج البنتونيت الكالسيوم بشكل أساسي في ولايتي ميسيسيبي وألاباما . [ 11 ] وتشمل المواقع الرئيسية الأخرى المنتجة للبنتونيت الكالسيوم نيوزيلندا وألمانيا واليونان وتركيا والهند والصين.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "بنتونيت" . قاموس ليكسيكو الإنجليزي البريطاني . مطبعة جامعة أكسفورد . مؤرشف من الأصل في 27 أبريل 2021.
  2. ↑ "بنتونيت" . قاموس Dictionary.com غير المختصر (عبر الإنترنت). nd
  3. 1 2 نيس، دبليو دي (2000). مقدمة في علم المعادن . نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد. ص 257. ISBN  9780195106916.
  4. 1 2 3 ساذرلاند، دبليو إم (سبتمبر 2014). "بنتونيت وايومنغ" (ملف PDF) . هيئة المسح الجيولوجي لولاية وايومنغ . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 يناير 2021 .
  5. 1 2 3 4 جاكسون، جيه إيه، محرر. (1997). "البنتونيت". معجم الجيولوجيا ( الطبعة الرابعة). الإسكندرية، فيرجينيا: المعهد الجيولوجي الأمريكي. ISBN  0922152349.
  6. 1 2 نيس 2000 ، ص 252-257.
  7. 1 2 3 ت. براون وآخرون. 2020. إنتاج المعادن العالمي 2014-2018. مؤرشف في 18 أبريل 2022 في Wayback Machine . هيئة المسح الجيولوجي البريطانية، نوتنغهام، إنجلترا.
  8. ↑ أندرسون، د.م.، وهوكسترا، ب. (1965). "هجرة الماء بين الطبقات أثناء تجميد وذوبان البنتونيت في وايومنغ1". مجلة جمعية علوم التربة الأمريكية . 29 (5): 498. Bibcode : 1965SSASJ..29..498A . doi : 10.2136/sssaj1965.03615995002900050010x .
  9. 1 2 مكارتي دي كيه، ساخاروف بي إيه، دريتس فيرجينيا (1 نوفمبر 2009). “رؤى جديدة حول تهييج السميكتايت: إعادة النظر في منطقة البنتونيت K”. عالم المعادن الأمريكي . 94 ( 11– 12): 1653– 1671. بيب كود : 2009AmMin..94.1653M . دوى : 10.2138/صباحا.2009.3260 . S2CID 55173120 . 
  10. 1 2 أودوم، آي إي (1984). "معادن طين السميكتايت: خصائصها واستخداماتها". المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية . 311 (1517): 391-409 . Bibcode : 1984RSPTA.311..391O . doi : 10.1098 / rsta.1984.0036 . JSTOR 37332. S2CID 123128039 .  
  11. ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ ٩ ١٠ ١١ هوسترمان، جيه دبليو، وباترسون، إس إتش (١٩٩٢). "موارد البنتونيت وطين الفولر في الولايات المتحدة" . ورقة بحثية احترافية لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية . ورقة بحثية احترافية. ١٥٢٢. doi : 10.3133 /pp1522 .
  12. ↑ بوتشر ب (1993). "مزايا استخدام حشوة الملح/البنتونيت لغرف التخلص من النفايات في محطات العزل التجريبية" (ملف PDF) . وقائع MRS . 333 : 911. doi : 10.1557/PROC-333-911 . S2CID 136721717 . 
  13. ↑ ثينغ، بي كي جي 1979. تكوين وخصائص معقدات بوليمر الطين . التطورات في علوم التربة 9. إلسيفير، أمستردام، ISBN 0-444-41706-0
  14. ↑ بوسويل، سي سي، وسواني، بي، وأويرز، دبليو آر (يناير 1988). "حبيبات البنتونيت الكبريتي/الصودي كأسمدة كبريتية. 2. تأثير نسب البنتونيت الكبريتي إلى الصوديومي على توافر الكبريت لنباتات المراعي في الحقل". بحوث الأسمدة . 15 (1): 33-45 . doi : 10.1007/BF01049185 . S2CID 890483 . 
  15. ↑ موسكولو أ، باباليا ت، سيتينيري ج، مالاماتشي س، بانوتشيو إم آر (30 يناير 2020). "أسمدة البنتونيت الكبريتي العضوية كأداة لتحسين المركبات الحيوية ذات النشاط المضاد للأكسدة في البصل الأحمر". مجلة علوم الأغذية والزراعة . 100 (2): 785-793 . doi : 10.1002/jsfa.10086 . PMID 31612485. S2CID 204704294 .  
  16. ↑ لاغالي، ج.، 1995. تفاعلات السطح والطبقات البينية: البنتونيت كمواد ماصة. الصفحات 137-144، في: تشيرشمان، جي. جيه.، فيتزباتريك، آر. دبليو.، إيغلتون، آر. إيه. الطين يتحكم في البيئة. وقائع المؤتمر الدولي العاشر للطين، أديلايد، أستراليا. دار نشر CSIRO، ملبورن، ISBN 0-643-05536-3
  17. ↑ الجمعية الملكية للبستنة، روبرتسون، 1986. تربة فولر. تاريخ مونتموريلونيت الكالسيوم. فولتورنا، برس، المملكة المتحدة، ISBN 0-85606-070-4
  18. ↑ باراست ج، رازكامانانتسوا أ.ر، دجيران-مايغري إ، نيكلسون ت، ويليامز د (يونيو 2017). "خصائص انتفاخ البنتونيت الطبيعي والمعدل من خلال الوصف الريولوجي". علوم الطين التطبيقية . 142 : 60-68 . Bibcode : 2017ApCS..142...60B . doi : 10.1016/j.clay.2016.01.008 .
  19. ↑ كريستيديس، جي إي، بلوم، إيه إي، إيبرل، دي (أكتوبر 2006). "تأثير شحنة الطبقة وتوزيع الشحنة في معادن السميكتايت على سلوك التدفق وانتفاخ البنتونيت". مجلة علوم الطين التطبيقية . 34 ( 1-4 ): 125-138 . Bibcode : 2006ApCS...34..125C . doi : 10.1016/j.clay.2006.05.008 .
  20. ↑ إيزنهاور، د.د.، براون، ر.ك. (1 أبريل 2009). "البنتونيت وتأثيره على الحياة المعاصرة". العناصر . 5 (2): 83-88 . Bibcode : 2009Eleme...5...83E . doi : 10.2113/gselements.5.2.83 .
  21. ↑ غيونيه د، غوشيه إي، غابورياو هـ، بونس سي إتش، كلينارد سي، نوروت في، وآخرون (2005). "تفاعل بطانة الطين الجيوسينثيتيكية مع الرشاحة: العلاقة بين النفاذية والبنية المجهرية والكيمياء السطحية". مجلة الهندسة الجيوتقنية والبيئية . 131 (6): 740. doi : 10.1061/(ASCE)1090-0241(2005)131:6(740) . 
  22. ^ نيس 2000 ، ص 254-255.
  23. ↑ موراي، هـ. هـ. (2006). "الفصل 6: تطبيقات البنتونيت". التطورات في علم الطين . 2 : 111-130 . doi : 10.1016/S1572-4352(06)02006-X . ISBN 9780444517012.
  24. 1 2 لوكهام، ب. ف.، وروسي، س. (أكتوبر 1999). "الخواص الغروية والريولوجية لمعلقات البنتونيت" . التقدم في علوم الغرويات والأسطح البينية . 82 ( 1-3 ): 43-92 . doi : 10.1016/S0001-8686(99)00005-6 .
  25. ↑ جيونغ إس دبليو، لوكات جيه، ليرويل إس (1 أبريل 2012). "تأثيرات الملوحة وتاريخ القص على الخصائص الريولوجية للطين الغني بالإيليت والطين الغني بمونتموريلونيت الصوديوم". معادن الطين . 60 (2): 108-120 . Bibcode : 2012CCM....60..108J . doi : 10.1346/CCMN.2012.0600202 . S2CID 130684009 . 
  26. 1 2 سين إس، غوها إس كيه (يناير 1963). "استخدام البنتونيت في صناعة السيراميك". معاملات الجمعية الهندية للسيراميك . 22 (2): 53-61 . doi : 10.1080/0371750X.1963.10855447 .
  27. 1 2 ماكلويد س (مارس 2020). "ملف تقني: البنتونيت" . مجلة السيراميك الشهرية . مؤرشف من الأصل في 27 يوليو 2021. تم الاسترجاع في 13 يناير 2021 .
  28. ↑ تشانغ واي، هوتشنغ إتش (يونيو 2001). "سيولة رمل التشكيل الأخضر المُرتبط بالبنتونيت". مجلة تكنولوجيا معالجة المواد . 113 ( 1-3 ): 238-244 . doi : 10.1016/S0924-0136(01)00639-2 .
  29. ↑ "كيفية صنع خليط فوهة الصاروخ" . شركة سكايلايتر . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 نوفمبر 2023 .
  30. ↑ Sauvage FX, Bach B, Moutounet M, Vernhet A (يناير 2010). "البروتينات في النبيذ الأبيض: الحساسية الحرارية والامتصاص التفاضلي بواسطة البنتونيت". كيمياء الغذاء . 118 (1): 26-34 . doi : 10.1016/j.foodchem.2009.02.080 .
  31. ^ ميميدي إتش، أتكوفسكا ك، ليسيتشكوف ك، مارينكوفسكي إم، كوفندزيف إس، بوزينوفسكي زد، وآخرون . (28 يونيو 2017). "فصل الكروم (VI) عن المحاليل المائية بواسطة البنتونيت الطبيعي: دراسة التوازن" . نوعية الحياة (بانيا لوكا) – أبيرون . 15 ( 1 - 2). دوى : 10.7251/QOL1701041M . 
  32. ↑ كارنلاند، أو.، أولسون، إس.، ونيلسون، يو. 2006. علم المعادن وخصائص العزل لمختلف أنواع البنتونيت ومواد الطين الغنية بالسميكتايت. التقرير الفني SKB TR-06-30. ستوكهولم، السويد.
  33. ^ دي إميديو جي، مازيري إف، فيراستيجوي-فلوريس آر دي، فان إمبي دبليو، بيزويجين أ (فبراير 2015). “طين البنتونيت المعالج بالبوليمر لبطانات الطين الاصطناعية المقاومة للمواد الكيميائية”. Geosynthetics الدولية . 22 (1): 125– 137. بيب كود : 2015GeosI..22..125D . دوى : 10.1680/gein.14.00036 . اتش دي ال : 11566/226131 .
  34. ↑ البنتونيت، مؤرشف بتاريخ 1 أغسطس 2009 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) من موقع oregonstate.edu الإلكتروني
  35. ↑ كارواي، جيه دبليو، وكينت، دي، ويونغ، كيه، وكول، إيه، وفريدمان، آر، وورد، كيه آر (أغسطس 2008). "مقارنة عامل مرقئ جديد قائم على المعادن بعامل زوليت حبيبي متوفر تجاريًا لوقف النزيف في نموذج خنزيري لنزيف شرياني طرفي مميت". الإنعاش . 78 (2): 230-235 . doi : 10.1016/j.resuscitation.2008.02.019 . PMID 18485561 . 
  36. ↑ «تحذير إدارة الغذاء والدواء الأمريكية للمستهلكين من المخاطر الصحية لمنتج أليكاي ناتشورالز - بنتونايت مي بيبي - طين البنتونايت» . الأدوية: سلامة الأدوية وتوافرها . إدارة الغذاء والدواء الأمريكية. 29 يناير 2016. مؤرشف من الأصل في 2 فبراير 2016. تم الاطلاع عليه في 30 يناير 2016 .
  37. ↑ بنك الأدوية
  38. ↑ "قاعدة بيانات لجنة اختيار المواد المصنفة على أنها آمنة عموماً (SCOGS) التي تراجع البنتونيت" . قاعدة بيانات إدارة الغذاء والدواء الأمريكية . إدارة الغذاء والدواء الأمريكية. مؤرشفة من الأصل في 2 يناير 2011. تم الاطلاع عليها في 15 أغسطس 2011 .
  39. ↑ نوبل، أ.د.، روايسونغرن، س.، بينينغ دي فريس، ف.و.، هارتمان، س.، ويب، م.ج. (2004). "تحسين الإنتاجية الزراعية للتربة المتدهورة في شمال شرق تايلاند من خلال التدخلات القائمة على الطين". في: سينغ، ف.، كراسويل، إ.، فوكاي، س.، فيشر، ك. (محررون). المياه والزراعة، وقائع المؤتمر رقم 116 (ملف PDF) . كانبرا: المركز الأسترالي للبحوث الزراعية الدولية. الصفحات 147-160 . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) في 20 يناير 2022. تم الاطلاع عليه في 13 يناير 2021 . 
  40. ↑ سوزوكي إس، نوبل إيه، روايسونغنيرن إس، تشينابوت إن (2007). "تحسين قدرة التربة الرملية على الاحتفاظ بالماء واستقرارها البنيوي في شمال شرق تايلاند". بحوث وإدارة الأراضي القاحلة . 21 (1): 37-49 . Bibcode : 2007ALRM...21...37S . doi : 10.1080/15324980601087430 . S2CID 129687297 . 
  41. ↑ ساليث، آر إم، إينوسينسيو، إيه، نوبل، إيه دي، وروايسونغنيرن، إس. 2009. تحسين خصوبة التربة وقدرتها على الاحتفاظ بالماء باستخدام الطين: أثر أبحاث معالجة التربة في شمال شرق تايلاند. تقرير بحثي صادر عن المعهد الدولي لإدارة المياه (قيد المراجعة).
  42. ↑ نوبل إيه دي، جيلمان جي بي، ناث إس، سريفاستافا آر جيه (2001). "تغيرات في خصائص الشحنة السطحية للتربة المتدهورة في المناطق الاستوائية الرطبة من خلال إضافة البنتونيت المُحسَّن" . المجلة الأسترالية لبحوث التربة . 39 (5): 991. doi : 10.1071/SR00063 .
  43. ↑ "جدار الحجاب الحاجز" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 مايو 2014 .
  44. 1 2 غوتبرلي (1994). "الجدران الطينية" . جامعة فرجينيا للتكنولوجيا . مؤرشف من الأصل في 24 أغسطس 2007. تم الاطلاع عليه في 5 يناير 2012 .
  45. ↑ "بنتونيت" .
  46. ↑ تي. براون وآخرون 2013. إنتاج المعادن العالمي 2007-11 . هيئة المسح الجيولوجي البريطانية، نوتنغهام، إنجلترا.