Aplicacion Y Usos De La Arcilla

I. INTRODUCCION

Las arcillas son silicatos alumínicos hidratados cuya estructura cristalina, ha sido reportada detalladamente en la literatura (1,2) y consignada en varios trabajos anteriores realizados en el CCH. (3-6). La bentonita y la vermiculita pertenecen a las arcillas de tipo 2:1 o trilaminares pues su unidad estructural o lamina, esta conformada por el apilamento de dos capas tetraédricas (T) y una octaédrica (O). La Bentonita es un mineral arcilloso que se forma en gran parte por la descomposición de cenizas volcánicas; su constituyente principal es la montmorillonita. Las Bentonitas son las más abundantes y, comercialmente, la forma más explotable de las esmectitas.

Arcillas como las montmorillonitas son fácilmente expandibles es decir, las moléculas de agua penetran la región interlaminar sin dificultad. Por el contrario, arcillas como la vermiculita caracterizada por poseer una elevada carga interlaminar, debido al gran número de reemplazos isomórficos en la capa T, presenta mayor dificultad a la expansión, por lo que es necesario un proceso de disminución de carga que facilite la entrada de moléculas al interior del material (3). De otro lado, este tipo de arcillas exhibe propiedades como una alta estabilidad térmica intrínseca, así como una acidez considerable que la convierte en un material interesante para ser modificado (2).

El proceso de modificación por pilarización de una arcilla permite, entre otras cosas, convertir materiales de bajo costo que son generalmente inestables térmicamente, en 5 materiales altamente porosos, estables estructuralmente y con un mayor valor agregado debido a su potencial como catalizadores. La arcilla pilarizada exhibe propiedades interesantes como alta área superficial y volumen poroso, así como tamaño de poro variable (desde microporo hasta meso y macroporos), alta estabilidad térmica, superficie fuertemente ácida y actividad catalítica específica asociada entre otras, a la naturaleza diversa del pilar (7).

La modificación de arcillas tipo montmorillonita empleando ultrasonido, ha sido reportada en varias publicaciones internacionales (14,15) y para vermiculita, en un trabajo reciente en el CCH (6). La presencia de ultrasonido durante el proceso de intercambio iónico de calcio (catión interlaminar preferencial) por el polihidroxication de aluminio (ion Keggin precursor del pilar) puede inducir los siguientes efectos fisicoquímicos (20):

1. Incremento del transporte de materia hacia y desde la superficie de las partículas de arcilla.

2. Incremento de la energía de colisión entre las partículas que puede conllevar a la fragmentación de estas, y por consiguiente, un aumento del área superficial del sólido.

3. Las altas temperaturas y presiones localizadas, producto de la cavitación homogénea o del impacto entre las partículas, pueden inducir una reestructuración de los átomos que resulta en un cambio en la naturaleza y número de defectos superficiales del material.

II. RESUMEN

En este trabajo se evalúa el efecto de la naturaleza de la arcilla, de alta carga interlaminar (vermiculita) y baja carga interlaminar (bentonita), en el proceso de modificación química con Al.

Dicho proceso se llevo a cabo empleando el ultrasonido, con el fin de disminuir los tiempos de envejecimiento y favorecer la estabilidad térmica de los materiales para lo cual se estudio el efecto del tiempo de exposición al ultrasonido (0, 10, 20 y 40 minutos) durante la modificación, en los dos tipos de arcillas. Otra de las variables evaluadas en este trabajo, fue el flujo (2 y 3,2 L/h) empleado durante el tratamiento hidrotérmico necesario, para disminuir la alta carga interlaminar de la vermiculita, previo a la modificación. Los sólidos obtenidos, fueron caracterizados por técnicas convencionales tales como difracción de rayos X (DRX),TPD-NH3, capacidad de intercambio catiónico (CIC) y análisis químico.

La actividad catalítica se evaluó empleando la reacción de hidroisomerización de heptano, utilizando catalizadores bifuncionales (arcilla modificada impregnada con platino). Los resultados indican que las bentonitas modificadas presentan mayor actividad que las vermiculitas obtenidas luego de un tratamiento hidrotérmico empleando un flujo de 2 L/h.

Sin embargo, las vermiculitas modificadas con un flujo mayor del gas en el tratamiento hidrotérmico 3,2 L/h, revelan una mayor eficiencia en la isomerización de heptano que las bentonitas modificadas.

III.OBJETIVOS

3.1. OBJETIVO GENERAL

• Modificar la naturaleza de la arcilla de alta carga interlaminar (vermiculita) y baja carga interlaminar (bentonita), empleando el ultrasonido, con el fin de disminuir los tiempos de envejecimiento y favorecer la estabilidad térmica de los materiales.

3.2. Objetivos específicos

• Determinar el flujo utilzado durante el tratamiento hidrotermico para una mejor modificación de las vermiculitas.

• Determinar el tiempo de envejecimiento en presencia de ultrasonido, para obtener arcillas modificadas con actividad catalítica similar o posiblemente superior a la de

Las arcillas obtenidas por el método tradicional.

• Determinar el tipo de arcilla que presenta mejor comportamiento catalítico pretratadas con diferentes flujos de vapor de agua.

IV.MARCO TEORICO

4.1.1. ARCILLA ESMECTITA (montmorillonita)(N° )

Nombre comercial es arcilla bentonita, las que, tratadas con compuestos químicos aminados (p. ej. dodecilamonio) se vuelven repelentes al agua —hidrofóbicas—, aunque mantienen gran afinidad por las especies orgánicas, en particular los aceites, las grasas y los colorantes o pigmentos naturales. Es una arcilla muy pegajosa con un alto grado de encogimiento (los enlaces entre las capas unitarias permiten la entrada de una cantidad superior de agua que en la caolinita) y tiene tendencia a fracturarse durante la cocción y el enfriado. Por ese motivo no conviene trabajarla sola o como materia predominante de una masa. Su gran plasticidad puede servir de gran ayuda a cuerpos del tipo porcelana. También ayuda a la suspensión del barniz.

4.1.2. ARCILLA VERMICULITA(N°)

La vermiculita no es un nombre comercial, sino un término genérico para un mineral de la familia de la mica compuesto básicamente por silicatos de aluminio, magnesio y de hierro. Su forma natural

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