caracterización química de la bentonita

8/20/2019 Caracterización Química de La Bentonita

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CARACTERIZACIÓN QUÍMICA DE LA BENTONITA

1. INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES1.1. Introducción

Las arcillas son materiales naturales que por sus características fisicoquímicas sonutilizadas ampliamente por el hombre. En la actualidad existen diferentes industrias

que utilizan arcillas como absorbentes para quitar olores, colores y otros, existiendo

muchas aplicaciones más.Las arcillas montmorilloníticas son aquellas en las que el componente principal es la

montmorillinita. Se diferencia entre tierras de Fuller y bentonitas. Las tirr!" d #u$$r son montmorillonitas magnsicas con poder de

decoloraci!n natural. Las %ntonit!" en funci!n de la naturaleza del cati!n intercambiable presente

se clasifican en dos"• Las %ntonit!" "ódic!", en las cuales el sodio es el cati!n intercambiable

mayoritario y tienen un fuerte poder de expansi!n y de adsorci!n, aumentando

su #olumen con la absorci!n de fluidos.• Las %ntonit!" c&$cic!", en las cuales el calcio es el cati!n intercambiable

mayoritario y tienen un poder de expansi!n y de adsorci!n menor en

comparaci!n con las bentonitas s!dicas.

Su composici!n química incluye de $%&'$( de Si)*, +%&*$ de l*)-, hasta ( de

álcalis y '( de alcalinotrreos. Se originan por alteraci!n, en condiciones alcalinas,

de roca #olcánica /basaltos, #idrios0 y algunas montmorillonitas s!dicas, por

precipitaci!n química de aguas marinas. Su principal uso industrial es decoloraci!n y

desodorizaci!n en procesos químicos, lodos de perforaci!n, síntesis orgánicas,

fundido de metales, etc.

Bntonit!' La 1entonita S!dica es el resultado de los tratamientos de una roca

sedimentaria constituida esencialmente por una arcilla esmctica del grupo

motmorillonítico cálcico, que es acti#ada con carbonato de sodio natural /trona0

apro#echando su alta capacidad de intercambio de cationes y un polímero de

alto rendimiento, obtenindose nuestro producto, una 1entonita S!dica cti#ada

que tiene como principales características la alta capacidad de absorci!n de

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agua, que consecuentemente, promue#e un acentuado aumento de #olumen. La

1entonita tiene m2ltiples aplicaciones, Lodos de 3erforaci!n, 4omo material de

Sellado, como material decolorante, 5ndustria del cuero, 5ndustria de las pinturas,

5ndustria metal2rgica, Farmacia y cosmetología. La 1entonita además se usa en

la ingeniería ci#il para 4reaci!n de membranas impermeables en torno a

barreras en el suelo, o como soporte de exca#aciones, 3re#enci!n de

hundimientos, 3rotecci!n de tuberías, tomas de tierra etc.La granulometría #aría dependiendo del uso, y la presentaci!n #iene en bolsas

de % 6g.(. MARCO TEÓRICO(.1. Bntonit!

1entonita es el nombre genrico comercial de un grupo de minerales arcillosos cuyo

componente principal lo constituyen las esmectitas. Estos minerales son

aluminosilicatos laminares bidimensionales. 4uando entre las capas son insertadas

molculas polares, las láminas se abren exponiendo de esta manera su superficie

interna.

(.(. Co)*o"ición Qu+)ic!

Fayad en su estudio sobe acti#aci!n de las arcillas presento las características

químicas de estos minerales realizado por Singer, en el cual debido a la amplia

#ariaci!n en la composici!n química de las arcillas, se considera un rango de

porcenta7e de los elementos constituyentes en forma de !xidos tal como se muestra

en la tabla 89+, a pesar de presentar determinados rangos en porcenta7es de

composici!n para cada arcilla, esto no es exacto, ya que la composici!n real

depende del yacimiento, pudiendo #ariar apreciablemente con respecto a los #alores

presentados.

T!%$! N,1 Co)*o"ición -u+)ic! d !$uno" )inr!$" !rci$$o"o"

/ C!o$init! 0!$$o"it! Mont)ori$$onit! Bid$$it! Nontronit! 0ut!

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SiO( -,'&$,: %,%&$,; :,


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Es usada como adsorbente de iones en soluci!n, así como en grasas y aceites. Es

un ingrediente principal acti#o de la tierra fuller, probablemente uno de los principales

agentes de limpieza industrial. La bentonita cálcica puede ser con#ertida a bentonita

s!dica para exhibir muchas de las propiedades de esta 2ltima a tra#s del proceso

conocido como Aintercambio de iones?. 4om2nmente esto significa la adici!n de un

$&+%( de una sal de sodio soluble, como carbonato de sodio para humedecer la

bentonita, mezclando bien y dando tiempo para el intercambio de iones que se

realizará y agua para eliminar el calcio intercambiado.

lgunas propiedades, como la #iscosidad y la prdida de líquido de suspensiones de

la bentonita cálcica beneficiada en sodio /o bentonita s!dica acti#ada0 pueden no ser

totalmente equi#alentes a la bentonita de sodio natural. 3or e7emplo, el carbonato de

calcio residual /formado de los cationes intercambiados no son lo suficientemente

remo#idos0 puede resultar en un rendimiento inferior al de la bentonita en

re#estimientos geosintticos.

2. DESARROLLO DEL TRABA5O2.1. M6todo" 7o T6cnic!" Uti$i8!d!"

2.1.1. Dtr)in!ción *or )6todo r!9i)6trico d $! S+$ic

En un mineral o material que contiene sílice insoluble /arcillas y otros0, los elementos

básicos de sílice de geometría tetradrica se hallan formando cadenas alargadas.

La determinaci!n de sílice por medio del mtodo de insolubilizaci!n, se lle#a a cabo

mediante un ataque ácido. El ataque ácido para que el ácido silícico gelatinoso, Si) *.

BC*), que se separa, se insolubilice como sílice hidratada Si)*. DC*).

R!cti9o" nc"!rio"

cido percl!rico.

:rocdi)into

4uartear el mineral seg2n las tcnicas de cuarteo y tomar una muestra

representati#a. @oler muy finamente hasta una apariencia de talco. 3esar %,$ g de muestra en un #aso precipitado de *$% ml.

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=entro de un #aso de precipitado de *$% ml pro#isto de un #idrio de relo7, agregar

+% ml de C4l) concentrado, calentar sobre una hornilla y digerir la mezcla

hasta sequedad en forma lenta. Sobre la mezcla seca de color blanquecino aadir agua destilada, calentar hasta

ebullici!n sobre una hornilla. Filtrar la mezcla, sobre un embudo dotado de un papel filtro 8o. % sin cenizas,

pasar todo el contenido del #aso precipitado al papel filtro con la ayuda de agua

caliente. La#ar el filtrado tres #eces con agua caliente, retirar el papel más el filtrado y

depositar dentro el crisol de porcelana pre#iamente tarado. Luego calcinar en una mufla hasta una temperatura de +%%% G4, durante una

hora y sacar el peso final de Si)*, lle#ando a pesada el crisol dentro de un

desecador y el porcenta7e en la muestra de análisis inicial.2.1.(. Dtr)in!ción d *rdid!" *or c!$cin!ción ;::C<

Este mtodo se utiliza para determinar la cantidad de materia que se pierde durante la

calcinaci!n de un material a +%%%94.

:rocdi)into

4uartear el mineral seg2n las tcnicas de cuarteo y tomar una muestra

representati#a. @oler muy finamente hasta una apariencia de talco. 3esar *&- g de muestra. =epositar dentro de un crisol de porcelana pre#iamente tarado. Luego calcinar en una mufla hasta una temperatura de +%%% G4, durante una

hora y sacar el peso final, lle#ando a pesada el crisol dentro de un desecador y

el porcenta7e de muestra que se pierde durante el análisis.

2.1.2. Dtr)in!ción d o=ido d !$u)inio n !rci$$!" )6todo 9o$u)6trico *or

rtro 9!$or!ción con EDTA

R!cti9o"

Au! ri! ;1 0NO2' 2 0C$ n 9o$u)n


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So$ución d EDTA >?>(@ M' 3esar y transferir a un matraz

#olumtrico de +%%% ml, completar con agua destilada el #olumen y homogeneizar. So$ución d no$t!$+n!' =isol#er +,% g H %,+ g de fenolftaleína /4*%C+)0 en '%

ml de alcohol etílico y diluir a +%% ml con agua.

So$ución t!)*ón *0 ' 3esar +;% g H + g de acetato de sodio anhidro y disol#er en :%% ml de agua. dicionar $% ml ácido actico, lle#ar el 3C a ' usando soluci!n

de hidr!xido de sodio /-%% gIl0, transferir a un matraz #olumtrico de +%%% ml.,

completar el #olumen y homogeneizar. Indic!dor *r*!r!do d !n!r!n!do d =i$no$' 3esar %,*% g H %,%+ g de

anaran7ado de xilenol y mezclar con + %,%*$ @, usando bureta y * gotas de soluci!n

de fenolftaleína. 4ontrolar el pC adicionando soluci!n de hidr!xido de sodio /$% gIl0

hasta el #ira7e del indicador a rosa pálido.

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dicionar *% ml de soluci!n tamp!n pC ' y calentar hasta ebullici!n, manteniendo

esta temperatura por $ minutos. Enfriar en la corriente de agua, colocar %,+% g H %,%* g de indicador preparado de

anaran7ado de xilenol y titular el exceso de la soluci!n de E=> con soluci!n de

sulfato de zinc %,%*$ @, hasta el #ira7e de amarillo a rosa pálido.

2.1.. Dtr)in!ción d c!$cio )6todo 9o$u)6trico *or titu$!ción con EDTAEl ion calcio reacciona en relaci!n equimolar con E=>, formando un comple7o estable.

4a CDK → 4aDK C log 6 K +%,:%3or tanto esta reacci!n es muy utilizada para el análisis cuantitati#o en la

determinaci!n de calcio. La reacci!n se #e fa#orecida por un medio alcalino,

principalmente a pC +% a +-, puesto que a un pC ácido el comple7o formado puede

sufrir una disociaci!n ácida.

3ara la indicaci!n del punto final de la #aloraci!n existen los indicadoresmetalocr!micos. 3ara pC +% se usa el indicador 8E> /negro de eriocromo >0 que

cambia de color ro7o #inoso a azul. En cambio para la #aloraci!n a pC +*&+- se usa el

indicador murexida /purpurato de amonio0 que #ira de rosado a #ioleta.R!cti9o" C4l concentrado C4l /+"+0 8a)C aprox. ' 8 5ndicador murexida /al +( en 8a4l p.a.0

Soluci!n de E=> %,%*$ @ 8C)C /+"+0 Soluci!n de la#ado /* gotas de 8C)C por litro0

:rocdi)into

3esar de %,*$ a %,$% gramos de muestra finamente pul#erizada. gregar *$ ml. de C4l /+"+0, someter a digesti!n hasta que desaparezca la

coloraci!n del residuo. Lle#ar a pC ',$ &:,$ con 8C)C /+"+0, her#ir por un minuto y filtrar /separaci!n de

Si, Fe, l, y metales que precipitan con 8C )C0, la#ar el precipitado con agua

destilada, recoger los filtrados y aguas de la#ado en un matraz #olumtrico de +%%

ml y enrasar con agua destilada. >omar una alícuota entre +%&*$ ml y colocar en un #aso de precipitados de *$% ml,

diluir con +%% ml de agua destilada, colocar sobre un agitador magntico, lle#ar a

pC +*&+- con 8a)C ' 8, agregar %,* gramos de indicador murexida y titular con

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E=> %,%*$ @. El punto final de la titulaci!n se reconoce por un cambio de color

rosado a p2rpura.

2.1.@. Dtr)in!ción d )!n"io )6todo 9o$u)6trico *or titu$!ción con EDTA

El i!n magnesio @g* reacciona en forma equimolar con E=>, formando un comple7o

estable.

@g* CDK → @gDK C Log 6 K ;,'<

La #aloraci!n se efect2a a pCK+%. Las consideraciones que se efect2an son similares

a las de la determinaci!n de calcio.

R!cti9o""

C4l concentrado

C4l /+"+0 Soluci!n buffer 8C)C & 8C4l /pC K+%0 8E> /8egro de eriocromo >0, +( en 8a4l p.a. Soluci!n de E=> %.%*$ @. Soluci!n de la#ado /* gotas de 8C)C por litro de agua0 8a)C aproximadamente ' 8 8C)C /+"+0

:rocdi)into

3esar de %,*$ a %,$% gramos de muestra finamente pul#erizada. gregar *$ ml. de C4l /+"+0, someter a digesti!n hasta que desaparezca la

coloraci!n del residuo. Lle#ar a pC ',$ &:,$ con 8C)C /+"+0, her#ir por un minuto y filtrar /separaci!n de

Si, Fe, l, y metales que precipitan con 8C )C0, la#ar el precipitado con agua

destilada, recoger los filtrados y aguas de la#ado en un matraz #olumtrico de +%%

ml y enrasar con agua destilada. >omar una alícuota de +%&*$ ml colocar en un #aso de precipitados de *$% ml,

diluir con +%% ml de agua destilada, colocar sobre un agitador magntico, lle#ar a

pC K +% ± %.+ con la soluci!n buffer, agregar %,* g. de indicador 8E> y titular con

E=> %,%*$ @. El punto final de la titulaci!n se obser#a por un cambio de color de

ro7o #ino a azul. >ambin se debe hacer una determinaci!n igual que para la determinaci!n de

calcio, tomando una alícuota igual a la usada para la titulaci!n con 8E>.

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2.1.. Dtr)in!ción d irro *or )6todo d "*ctrooto)tr+! d !%"orción

!tó)ic!La determinaci!n de potasio se basa en la absorci!n de energía radiante característica

de cada elemento, la cantidad de energía emitida debido a los átomos excitados es

proporcional a la cantidad /concentraci!n0 del elemento que se analiza. La selecci!n deenergía en funci!n de su longitud de onda se hace por medio de lámparas que son

propios para cada elemento.

R!cti9o"

C4l) Soluci!n de hierro de +%%% ppm

:rocdi)into

3esar de %,*$&%,$ g de muestra finamente pul#erizada, digerir en +$ ml de C4l)

hasta llegar a sequedad.Filtrar y la#ar el residuo con agua destilada, los filtrados y las aguas de la#ado

recoger en matraz #olumtrico de +%% ml y aforar. 3reparar una soluci!n de +%% ppm a partir de la soluci!n madre y a partir de sta preparar una cur#a patr!n comprendida entre % y ' ppm. Cacer una lectura de bsorci!n Ms. 4oncentraci!n. 4on los datos obtenidos hacer una gráfica, a partir de sta encontrar la

concentraci!n de la muestra problema. Si la lectura de absorci!n de la muestra problema se encuentra fuera de la cur#a

patr!n, hacer las diluciones respecti#as y multiplicar el resultado por el n2mero

adecuado de diluciones.

2.1.F. Dtr)in!ción d *ot!"io )6todo d oto)tr+! d $$!)!

La determinaci!n de potasio se basa en la emisi!n de energía radiante característica

de cada elemento, la cantidad de energía emitida debido a los átomos excitados es

proporcional a la cantidad /concentraci!n0 del elemento que se analiza. La selecci!n de

energía en funci!n de su longitud de onda se hace por medio de filtros de interferencia

que son propios para cada elemento.

R!cti9o"

C4l) Soluci!n de potasio de +%%% ppm

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:rocdi)into



recoger en matraz #olumtrico de +%% ml y aforar. 3reparar una soluci!n de +%% ppm a partir de la soluci!n madre y a partir de sta

preparar una cur#a patr!n comprendida entre % y *% ppm. Cacer una lectura de Emisi!n Ms. 4oncentraci!n. 4on los datos obtenidos hacer una gráfica, a partir de sta encontrar la

concentraci!n de la muestra problema. Si la lectura de absorci!n de la muestra problema se encuentra fuera de la cur#a



2.1.G. Dtr)in!ción d "odio )6todo d oto)tr+! d $$!)!

El principio en el que se basa la determinaci!n de sodio es idntico al del potasio.

R!cti9o"

C4l) Soluci!n madre de sodio de +%%% ppm

:rocdi)into



recoger en matraz #olumtrico de +%% ml y aforar. 3reparar una soluci!n de +%% ppm a partir de la soluci!n madre y a partir de sta

preparar una cur#a patr!n comprendida entre % y *% ppm. Cacer una lectura de Emisi!n Ms. 4oncentraci!n. 4on los datos obtenidos hacer una gráfica, a partir de sta encontrar la

concentraci!n de la muestra problema. Si la lectura de emisi!n de la muestra problema se encuentra fuera de la cur#a



2.1.H. Dtr)in!ción d$ contnido d !u!

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Se pesa + g de bentonita dentro de una capsula de porcelana pre#iamente

tarada. Se coloca dentro de una estufa a +%$G4 por espacio de - horas. Finalmente se lle#a al desecador y se pesa. El procedimiento se debe repetir hasta que la diferencia entre la primera y la

segunda pesada haya una diferencia de %.%%+ g.

2.1.1>. Dtr)in!ción d$ *otnci!$ d idrono ;*0<

Se mezclan * g de arcilla en +%% ml de agua destilada y empleando un

potenci!metro, se mide el pC a una temperatura de *$ H *G4.

2.1.11. :odr d inc!)into

En inter#alos de * minutos, se adicionan * g de bentonita seca repartidos en +%

porciones iguales a una probeta graduada que contiene +%% cm - de laurilsulfato de

sodio y agua luego se de7a en reposo por * horas. La bentonita es apta para el

análisis sí al estar hinchada cumple"

:ODER DE 0INC0AMIENTO4+*C*$8a)S gua destilada

* cm- +- cm-

. BIBLIORA#ÍA

Faday N. C., +

caracterización química de la bentonita

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