ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΙ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΙ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ ΑΝΙΟΝΙΚΕΣ ΑΡΓΙΛΟΙ ή ΥΔΡΟΤΑΛΣΙΤΕΣ Θ. ΠΕΡΡΑΚΗ

Σχ. 1: Σχηματική παράσταση δομής υδροταλσίτη Ανιονικές Άργιλοι ... Οι ανιονικές άργιλοι (anionic clays), γνωστές και ως υδροταλσίτες ή διπλού στρώματος υδροξείδια (layered double hydroxides) είναι μια ομάδα φυσικών ή συνθετικών κρυσταλλικών ανόργανων υλικών ευρείας χρήσεως. Η διαφορά τους από τις συχνά απαντώμενες κατιονικές αργίλους οφείλεται στο γεγονός ότι το κρυσταλλικό τους πλέγμα χαρακτηρίζεται από την περίσσεια θετικών ηλεκτρικών φορτίων, σε αντίθεση με τις κατιονικές αργίλους, στις οποίες αναπτύσσονται αρνητικά ηλεκτρικά φορτία. Τα πιο συνηθισμένα διπλού στρώματος υδροξείδια είναι οι Mg-Al-υδροταλσίτες, των οποίων η δομή (Σχ. 1) βασίζεται σε αυτή του βρουσίτη [Mg(OH)2], όπου το Mg2+, είναι οκταεδρικά συνδεδεμένο με 6 OH-. Στον βρουσίτη τα οκτάεδρα μοιράζουν τις ακμές για να σχηματίσουν δισδιάστατες στρώσεις στοιβαγμένες η μία πάνω στην άλλη, όπου συνδέονται μεταξύ τους με ασθενείς δυνάμεις υδρογόνου. Σχ. 1: Σχηματική παράσταση δομής υδροταλσίτη

Ανιονικές Άργιλοι ... Η δημιουργία των θετικών ηλεκτρικών φορτίων στις κατιονικές αργίλους ερμηνεύεται ως εξής: Όταν το Mg2+ του κέντρου των οκταέδρων υποκατασταθεί από ιόντα μεγαλύτερου σθένους π.χ από Al3+ (Σχ. 2), τότε δημιουργείται περίσσεια θετικών φορτίων, τα οποία εξουδετερώνονται με τη δέσμευση ανιόντων, υπό ανταλλάξιμη μορφή, προκειμένου να επέλθει ηλεκτροστατική ισορροπία. Σχ. 2: Δομή υδροταλσίτη. Υποκαταστάσεις δισθενών (M+2) από τρισθενή (M+3) κατιόντα. Η χημική σύσταση των ανιονικών αργίλων ή υδροταλσιτών, αποδίδεται με τον γενικό τύπο: [M2+1-xM3x+(OH)2]x+(An-x/n).mH2O, όπου: M+2 και M+3, είναι τα δισθενή και τρισθενή μεταλλικά κατιόντα, των οποίων η ιοντική ακτίνα είναι παρόμοια με αυτή του Mg+2, An-, είναι ένα ανταλλάξιμο ανιόν με αρνητικό φορτίο n, το οποίο βρίσκεται στο διαστρωματικό χώρο, b, είναι το φορτίο του στρώματος m, ο αριθμός των μορίων του νερού και x, το ποσοστό των τρισθενών μεταλλικών κατιόντων που υποκαθίστανται στα στρώματα των υδροξειδίων (0.20 < x < 0.35).

Σχ. 3: Ανιονικές άργιλοι με CO22- και H2O στο διαστρωματικό τους χώρο. Ανιονικές Άργιλοι ... Τα ανιόντα και τα μόρια νερού είναι τυχαία κατανεμημένα στο διαστρωματικό χώρο των ανιονικών αργίλων (Σχ. 3). Το μέγεθος τους κυμαίνεται μεταξύ 3 Å και 30 Å και μπορούν να εναλλάσσονται με άλλα ανιόντα. Έτσι, με υδροταλσίτες είναι δυνατόν να αφαιρούνται ανεπιθύμητα ανιόντα από διάφορα διαλύματα. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η χρήση τους στη μείωση των Εκπομπών ΝOx από τα καυσαέρια του Αναγεννητή Μονάδας Καταλυτικής Πυρόλυσης. Σχ. 3: Ανιονικές άργιλοι με CO22- και H2O στο διαστρωματικό τους χώρο.

Ανιονικές Άργιλοι ...