Characteristics and Application of Bentonite Masanobu ONIKATA HOJUN CO., LTD. Laboratory of Applied Clay Thechnology 1433-1, Haraich, Annaka, Gunma 379-0133, Japan
鬼形 正伸 133 ト層 同 士 の 電 気 的 引 力 が 強 い た め,層 間への水 分子 のイ 粘土科学 トす る 能 力 が な い た め,結 晶 性 膨 潤 を 示 し ます(図1 ン ター カ レー トが 制 限 され,底 面 間 隔 が4nm以 下 の限定 a).一 した微 視 的膨 張 で あ る結 晶 性膨 潤(Crystamne Swelling) に大 きい 溶 剤 は,先 ず 交 換 性 陽 イ オ ン と溶 媒 和 して 第1 を示 し ます.Na+イ オ ン と同 じ1価 の 陽 イ オ ンで あ るK イ オ ン を層 間 に 持 つK型 ンの大 き さが,モ モ ンモ リ ロ ナ イ トは,K イ オ ンモ リロ ナ イ ト結 晶 層 面 の 酸 素 か ら成 る 表 面 酸 素 六 員 環 の サ イ ズ と ほ ぼ 一 致 し,K寺 イ オ ン が 方,水,ホ ル ム ア ミ ドの よ う なDN,ANが とも 溶 媒 和 殻 を形 成 し,ま た,溶 剤 同士 が 分 子 間水 素 結 合 を 形 成 す る能 力 を有 して い る た め に 第1溶 媒 和 殻 の 回 りに 第2溶 媒 和 殻 が 発 達 し オ ス モ チ ック膨 潤 を示 す よ う に な 結 晶 層 面 に 固定 化 さ れ て 安定 な構 造 を形 成 す る た め,結 ります(図1-b). つ ま り,DNとANの 晶 性 膨 潤 を示 し ます. モ ンモ リ ロ ナ イ トを オ ス モ チ ック に膨 潤 す る こ とが で き ア ル コ ー ル,ア セ トンの よ う な有 機 溶 剤 も また,層 間 と も に 大 きい2官 能 性 の 溶 剤 が, る溶 剤 とい え ます7). の 交 換 性 陽 イ オ ン と溶 媒 和 して 有 機 溶 剤 を イ ン ター カ 八 面 体 構 造 に 由 来 す る 水 酸 基 を 有 す る 結 晶 端 面 は, レー トす る こ とが で き ます しか し,こ れ らの 有 機 溶 剤 phに よ っ て 電 荷 が 変 化 す るpH依 存 電 荷 を示 し,酸 性 領 域 で は プ ラス,中 性 領 域 で は 中立,ア ル カ リ領 域 で は は,層 間 に1な い し2分 子 層(底 面 間 隔 で1.4か ら1-9nm 程 度)し か イ ン ター カ レー トで きず,結 晶 性 膨 潤 を示 し ます-表1に 各 溶 剤 の 物 理特 性 とそ れ らの 溶 剤 を混 合 し た 時 のNa型 モ ン モ リロ ナ イ トの 底 面 間 隔 を 示 し ます. マ イ ナ ス の 電 荷 を 帯 び ます8).酸 性 領 域 で の モ ン モ リ ロ ナ イ トの 陰 イ オ ン交 換 容 量(AEC)は20meq/100g程 度 水 以 外 で モ ンモ リ ロ ナ イ トを オ ス モ チ ッ ク膨 潤 させ る 有 機 溶 剤 と して は,ホ ル ム ア ミ ド,N-メ チ ルホル ムア ミ ドが 知 られ て い ま す4),水 及 び こ れ らの 有 機 溶 剤 は,交 換 性 陽 イ オ ンに溶 媒 和 す る こ とが で き る性 質 で あ る電 子 対 供 与 性 の 尺 度 を示 す ドナ ー 数(DN)5),溶 剤 同士 が 分 子 間水 素 結 合 を形 成 す る こ とが で き る性 質 で あ る 電 子 対 受 容 性 の 尺 度 を 示 す ア クセ プ タ ー 数(AN)6)が と も に大 きい溶 剤 で す. 図1に,モ にDN,ANが ン モ リ ロ ナ イ トにDNの 大 きい 溶 剤 並 び と も に 大 きい 溶 剤 を混 合 した 時 の 膨 潤 挙 動 を示 します モ ン モ リロナ イ トにDNの 混 合 す る と,DNの 大 きい 溶 剤 は,モ 大 きな 溶 剤 を ンモ リ ロ ナ イ トの Crystalline Swellhg (a) 交 換 性 陽 イ オ ン と 溶 媒 和 し交 換 性 陽 イ オ ンの 回 りにDN の 大 きい 溶 剤 か ら成 る 第1溶 媒 和 殻 を形 成 し ま す.し し,DNの か 大 き い 溶 剤 は,新 た に 層 間 ヘ イ ン タ ー カ レ ー 表1 MontmoriHonite/solvent=1/2wt.% 図1 Osmotic Swelling (b) 溶 剤の ドナー 数(DN),ア クセ プ タ 数(AN)に るモ ンモ リロ ナイ トの膨 潤挙 動 溶 剤 の物 理特性 と各溶 剤 を混合 した 時の モ ンモ リロナ イ トの底 面 間隔 よ
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