بنتونیت چیست؟

بنتونیت یک نوع خاک رس ریزدانه و آب‌دوستی است که در اثر جذب آب، بادکرده و متورم می‌شود. پودر میکرونیزه به‌دلیل خاصیت کلوئیدی و چسبندگی بالا، به‌طور معمول در صنایع مختلفی مانند حفاری نفت‌وگاز، چاه‌های ارت، ساخت‌وساز، کشاورزی و محیط‌زیست به‌عنوان ماده جاذب استفاده می‌شود. همچنین، خاک بنتونیت به‌دلیل ویژگی‌های جذب رطوبت و بو، در بسترسازی گربه کاربرد دارد.

بنتونیت از خاکستر گدازه های آتشفشانی تشکیل شده است. شاید تصور کنید که سنگ پا هم، مانند بنتونیت از فراورده‌های آتشفشانی باشد؛ اما یک پوکه معدنی از گدازه‌های آتشفشانی است که پس از سردشدن، سخت می‌شود. تنها شباهت آن با خاک بنتونیت این است که استحکام بالایی دارد.

بنتونیت به زبان انگلیسی

بنتونیت (Bentonite) یک نوع از سنگ رس است که ۸۵ درصد آن را رس مونت موریلونیت (نوعی اسمکتیت) تشکیل داده است؛ زمانی‎‌که در معرض رطوبت (H۲O) و هوا (O۲) قرار بگیرد، بنتونیت فعال (active) و متورم می‌شود و رنگ آن از کرم به تدریج به رنگ قهوه‌ای و قرمز تغییر می‌کند.

تاریخچه پیدایش بنتونیت

گل بنتونیت اولین بار در سال ۱۹۰۰ میلادی توسط زمین‌شناسی آمریکایی به‌نام نایت از معادن خاک رس استخراج شد. از ویژگی‌های بنتونیت می‌توان به چسبندگی، انعطاف‌پذیری و شکل‌پذیری بالا نیز اشاره کرد. در سال ۱۹۹۰ میلادی در ایالات متحده نیمی از تولید بنتونیت صرف گل حفاری می‌شد. پودر میکرونیزه (micronized powder) قدمتی بیش از ۶۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح دارد؛ این ماده چندمنظوره و شگفت‌انگیز بنتونیت اکتیو در هنر سفالگری هم استفاده می‌شود که در زمان‌های قدیم، انسان‌های اولیه برای تامین آب و خوراک خود به فکر ساختن کوزه و پیاله‌های سفالی افتادند.

البته این آثار هنری را می‌توانید در شهر هگمتانه همدان (به‌تازگی بیست و هشتمین میراث ایرانی در یونسکو، ثبت جهانی شد) به‌وفور مشاهده کنید.

بنتونیت در طب سنتی

خاک بنتونیت در طب سنتی که قدیمی‌ترین علوم پزشکی دنیا به‌شمار می‌آید؛ به‌نام گل سرشور یا گل ارمنی معروف است. از پودر بنتونیت خوراکی برای درمان اختلالات گوارشی، مسمومیت، ملین و از بین‌رفتن بوی بد دهان استفاده می‌شود.

رس مونت موریلونیت

رس مونت موریلونیت برای اولین بار در سال ۱۸۴۷ در وین فرانسه، ۵۰ سال قبل از بنتونیت استفاده می‌شد. رس مونتموریلونیت یا اسمکتیت بنتونیت یک کانی فیلوسیلیکات آلومینیوم است که به‌شکل دانه‌های میکروسکوپی است که سطح بسیار وسیعی از سنگ رس را شامل می‌شود.
بنتونیت یک خاک رس متورم جاذب است که بیشتر آن را مونتموریلونیت تشکیل داده است. این رس به دو صورت Na-montmorillonite و Ca-montmorillonite می‌باشد. اما Na-montmorillonite ظرفیت تورم قابل‌توجهی بیشتری نسبت Ca-montmorillonite دارد.
نکته قابل‌توجه! اخیرا رس مونت موریلونیت در کوه‌های سلیمان پاکستان کشف شده است.

کاربرد بنتونیت در صنایع

از کاربرد بنتونیت می‌توان در گل حفاری به‌عنوان چسب پرکننده یا درزگیر، کاتالیزور در پالایش نفت، تصفیه‌کننده و جاذب کودها یا آفت کش‌ها اشاره کرد؛ همچنین در سیستم چاه ارت به‌عنوان یکی از مراحل اصلی برای اجرای چاه ارت به‌کار می‌رود. البته مقاله ای را درباره چاه ارت چیست؟ قرار دادیم، می توانید مطالعه کنید.

بنتونیت در صنایعی همچون:

کاربرد بنتونیت در ساخت‌وساز و مهندسی عمران

بنتونیت یک خاک نرم و آب دوست است که در حفاری‌ها برای پایدارسازی دیواره‌ها، شمع‌کوبی و جلوگیری از نفوذ آب به درون خاک استفاده می‌شود. در ساخت‌وساز، بنتونیت به‌عنوان ملات خود گیر به‌کار می‌رود. همچنین در سدسازی و ساخت مخازن آب به‌عنوان آب‌بند عمل می‌کند. به‌طورکلی پودر میکرونیزه یا پودر ضدآب در تقویت دیواره‌ها، پی‌ریزی‌ها، کف تونل‌ها و متروها و در پوشاندن درزها نقش مهمی ایفا می‌کند. علاوه‌براین، گل بنتونیت در بتن‌سازی بهبود چسبندگی و مقاومت بتن را فراهم می‌آورد.

کاربرد بنتونیت در بستر سازی گربه

یکی از جنبه‌های مهم در نگهداری حیوانات خانگی، استفاده از بنتونیت به‌عنوان بستر است. انتخاب بستر مناسب و آموزش صحیح گربه برای استفاده از آن به حفظ بهداشت، سلامت گربه و محیط خانه کمک می‌کند.
به زبان ساده، بنتونیت می‌تواند بوی نامطبوع و رطوبت ادرار گربه را جذب و فضولات گربه را دفع کند و مانع از رشد قارچ و باکتری شده است و بستری خشک و تمیز ایجاد کند. این خاک بستر به دو صورت توده‌شونده یا حجیم (بنتونیت سدیمی) و توده غیرشونده (بنتونیت کلسیمی) در بازار موجود است.

کاربرد بنتونیت در ریخته‌گری

بنتونیت به‌عنوان یک پیونددهنده یا چسب معدنی در صنعت ریخته‌گری شناخته می‌شود و نقش مهمی در تولید قطعات فلزی باکیفیت بالا ایفا می‌کند. انتخاب نوع مناسب بنتونیت برای هر فرآیند ریخته‌گری به عواملی مانند نوع فلز (چدن، استیل و آهن) و شرایط تولید بستگی دارد. از مزایای بنتونیت می‌توان به استفاده مداوم آن در فرآیند ریخته‌گری اشاره کرد. همچنین، با افزودن بنتونیت و آب به قالب، می‌توان شن و ماسه را چندین بار بازیافت کرد. در ریخته‌گری، از بنتونیت سدیمی برای فلزات آهنی و از بنتونیت کلسیمی برای فلزات غیرآهنی استفاده می‌شود.

کاربرد بنتونیت در گندله‌سازی آهن

بنتونیت در صنعت گندله‌سازی به‌عنوان ماده‌ای چسبنده برای تولید گندله‌های سنگ آهن استفاده می‌شود. این ماده با اکسید آهن واکنش می‌دهد و ترکیبات سرباره‌ای تولید می‌کند که به‌شکل‌گیری لایه‌ای نازک دور دانه‌های دایره‌ای شکل سنگ آهن کمک می‌کند و به تشکیل گندله یا گلوله‌های آهنی می‌انجامد.
با خواص چسبندگی و پلاستیسیته بالا، بنتونیت به ذرات سنگ آهن کمک می‌کند تا به یکدیگر بچسبند، به‌طوری‌که شکل گندله تغییر نکرده و دچار ترک نشود. علاوه‌براین، بنتونیت به‌ بهبود استحکام گندله‌ها و افزایش کیفیت آن‌ها در هنگام پخت و حمل‌ونقل کمک شایانی می‌کند.

کاربرد بنتونیت در حفاری

بیشترین مصرف بنتونیت در حفاری‌ها، به‌ویژه در چاه‌ ارت، مشاهده می‌شود. استفاده از بنتونیت به‌کاهش تنش، فشار و مقاومت الکتریکی زمین کمک می‌کند. همچنین، این ماده از ریزش دیواره چاه جلوگیری می‌کند و مانع از ورود آب به داخل چاه ارت می‌شود که درغیراین‌صورت ممکن است منجر به خسارت و خطرات جدی شود.

کاربرد بنتوینت در صنعت دارویی و آرایشی

بنتونیت در صنعت دارویی و آرایشی به‌عنوان ماده‌ای مفید و چندمنظوره شناخته می‌شود. در محصولات دارویی، به‌دلیل خاصیت جذب و ویسکوزیته بالا، بنتونیت به‌عنوان جاذب سموم و ناخالصی‌ها استفاده می‌شود و به بهبود مشکلات گوارشی مانند اسهال و ناراحتی‌های معده کمک می‌کند.

در صنعت آرایشی، بنتونیت به‌عنوان عامل پاک‌کننده و لایه‌بردار (اسکراب) در ماسک‌های صورت و محصولات مراقبت از پوست مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده با جذب چربی‌ها و سموم از سطح پوست، به پاکسازی و بهبود ظاهر پوست کمک می‌کند و پوست را نرم‌تر و شاداب‌تر می‌سازد. همچنین، بنتونیت به‌عنوان امولسیون‌کننده در محصولات با غلظت کم مانند کرم‌ها و لوسیون‌ها، از جمله کرم‌های ضدآفتاب، شامپو و خمیردندان، عمل و به تثبیت و غلظت‌دهی محصولات کمک می‌کند. این ماده همچنین از پوست در برابر پرتو فرابنفش محافظت می‌کند.

کاربرد بنتونیت در تصفیه خانه‌ها

این ماده جاذب، ناخالصی‌ها، فلزات سنگین و ذرات معلق را از آب حذف و به‌عنوان عامل منعقدکننده عمل می‌کند. بنتونیت باعث لخته‌سازی ذرات کلوئیدی و جلوگیری از حرکت آلاینده‌ها به آب‌های زیرزمینی می‌شود. این فرآیند به بهبود کیفیت آب و کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی کمک می‌کند. ذرات کلوئیدی بنتونیت به‌دلیل داشتن بار منفی، باعث ته‌نشین‌شدن و لخته‌سازی ذرات از کاتیون‌های آهن و آلومینیوم یا کاتیون‌های پلیمری می‌شود. به‌طورکلی، از خاک رس در تصفیه‌خانه‌ها برای جداکردن لجن‌ها از آب استفاده می‌شود.

کاربرد بنتونیت در درزگیر

هنگامی که بنتونیت در معرض رطوبت قرار می‌گیرد، متورم‌شده و فضاهای خالی و ترک‌ها را پر می‌کند که مانع از نفوذ آب و سایر مایعات به داخل سازه می‌شود. این ویژگی‌ها بنتونیت را به انتخابی ایده‌آل برای استفاده در درزگیرهای مختلف، از جمله درزگیرهای ساختمانی، تونل‌ها، مخازن و استخرها، تبدیل کرده است.

کاربرد بنتونیت در شوینده ها

بنتونیت در شوینده‌ها، مانند تاید، به‌عنوان ماده افزودنی استفاده می‌شود که با جذب چربی‌ها و آلودگی‌ها، عملکرد شوینده‌ها را افزایش می‌دهد و لکه‌ها را بهتر از بین می‌برد. همچنین، در شوینده‌های لباس، بنتونیت به نرم‌شدن آب و جلوگیری از رسوب معدنی کمک می‌کند.

کاربرد بنتونیت در صنعت پزشکی

بنتونیت به‌دلیل توانایی بالا در جذب سموم و مواد زائد، در تولید داروها و مکمل‌های غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بنتونیت به درمان مشکلات گوارشی مانند اسهال و مسمومیت‌های غذایی کمک می‌کند و به‌عنوان جاذب در برخی فرمول‌های دارویی و کپسول‌ها به‌کار می‌رود. همچنین، در برخی کاربردهای پزشکی مانند درمان زخم‌ها و سوختگی‌ها، به‌عنوان یک عامل ضدعفونی‌کننده و محافظتی استفاده می‌شود.

کاربرد بنتونیت در هنر سفالگری

بنتونیت در هنر سفالگری به‌عنوان افزودنی مفید برای بهبود کیفیت خمیر سفال استفاده می‌شود. به‌دلیل خاصیت چسبندگی و پلاستیسیته بالا، این ماده به مخلوط خاک رس اضافه می‌شود تا خمیر سفال نرم‌تر و انعطاف‌پذیرتر شود. بنتونیت همچنین به‌کاهش ترک‌خوردگی و بهبود خواص شکل‌پذیری و استحکام قطعات سفالی کمک می‌کند. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که قطعات سفالی بادقت بیشتری ساخته شده است و در برابر تغییرات حرارتی و فشار مقاوم‌تر باشند.

کاربرد بنتونیت خوراکی

بنتونیت خوراکی دارای کاتیون مثبت سدیمی است و به‌دلیل توانایی بالای خود در جذب سموم و مواد زائد، در صنایع غذایی برای درمان مشکلات گوارشی مانند مسمومیت‌ها و اسهال استفاده می‌شود. همچنین، این ماده در تنظیم pH و کاهش اثرات جانبی داروها نقش دارد که به بهبود سلامت و کیفیت محصولات غذایی و دارویی کمک می‌کند.

کاربرد بنتونیت در کشاورزی

بنتونیت یک ماده معدنی غنی از مواد مفید مانند کلسیم، آهن، سولفور، منیزیم و سدیم است که در اثر واکنش با آب، حجم زیادی از آب را در داخل خود نگه می‌دارد (تا ۱۵ برابر حجم خود). به‌همین‌دلیل، در کشاورزی به‌عنوان افزودنی ارزشمند برای بهبود کیفیت خاک و افزایش عملکرد محصولات استفاده می‌شود.

بنتونیت می‌تواند به‌افزایش میزان نیتروژن و کربن در خاک کمک کند و همچنین باعث کاهش pH خاک و تسریع تجزیه مواد مغذی شود که در نتیجه به رشد گیاهان کمک می‌کند. این ماده به‌دلیل قابلیت بالای جذب آب و مواد مغذی، به حفظ رطوبت خاک و جلوگیری از فرسایش آن کمک می‌کند. همچنین، بنتونیت به بهبود ساختار خاک و افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی کمک می‌کند و مواد مغذی بیشتری در دسترس گیاهان قرار می‌دهد.

کاربرد بنتونیت در صنعت کاغذسازی

بنتونیت در صنعت کاغذسازی به‌عنوان یک افزودنی مؤثر برای بهبود کیفیت کاغذ استفاده می‌شود. این ماده به‌دلیل ویژگی‌های جاذب و تصفیه‌کننده خود، در فرآیند تولید کاغذ برای کاهش ناخالصی‌ها و بهبود سفیدی و درخشندگی کاغذ به‌کار می‌رود. بنتونیت به‌کاهش میزان ذرات معلق و کلوئیدی در خمیر کاغذ کمک و از ایجاد لکه‌ها و نواقص در کاغذ نهایی جلوگیری می‌کند. همچنین، این ماده می‌تواند به‌افزایش مقاومت کاغذ در برابر آب و بهبود خصوصیات مکانیکی آن مانند استحکام و انعطاف‌پذیری کمک کند.

انواع بنتونیت

بنتونیت سدیم‌دار

یکی از انواع بنتونیت‌ها، بنتونیت سدیم‌دار (Sodium Bentonite) است که در این نوع خاک رس مقدار سدیم موجود در آن زیاد است. بنتونیت سدیم زمانی‌که مرطوب می‌شود، چند برابر وزن خود در حالت خشک، آب جذب می‌کند و متورم می‌شود.
از این ماده برای کارهای ساختمانی، کشاورزی، استخراج چاه نفت‌وگاز، تحقیقات ژئوتکنیکی و زیست محیطی استفاده می‌شود؛ زیرا خاصیت کلوئیدی یا چسب‌مانند این ماده بسیار عالی است که به چسب طبیعی معروف است.
چسب‌گونه‌بودن این نوع بنتونیت‌ها باعث مقاومت آن در برابر رطوبت و عوامل شیمیایی می‌شوند.

توجه داشته باشید! بنتونیت سدیم بسیار ارزشمندتر از بنتونیت کلسیم است.

بنتونیت کلسیم‌دار

بنتونیت کلسیم (calcium bentonite)، یک نوع از خاک رس معدنی است که از سنگ‌های آتشفشانی تشکیل شده است. عموما ماده کلسیم در این نوع بنتونیت‌ها غالب است و دارای خاصیت قلیایی با PH بین ۸ تا ۹ می‌باشد.
از کاربردهای این ماده، جذب چربی‌ها و روغن‌های محیط است و همچنین این ترکیب می‌تواند یون‌های (الکترون مثبت و منفی) محلول‌ها را جذب کند. بنتونیت کلسیم دار در حیطه‌ی پاک‌کنندگی مانند مواد شوینده و پاک‌کننده‌ها، سم‌زدایی بدن، ماسک اسکراب صورت و… بسیار عالی عمل می‌کند و به‌طورکلی مهمترین ترکیب در پوسته‌ی زمین محسوب می‌شود.

بنتونیت پتاسیم

ایلیت، ماده اصلی بنتونیت پتاس است که به k- بنتونیت یا بنتونیت پتاسیم شناخته می‌شود که از تغییرات رس اسمکتیت در تماس با آب‌های زیرزمینی از پتاسیم به‌وجود می‌آید. این نوع بنتونیت خاک رس، متورم نیست و کاربردهای صنعتی دارد.

ویژگی‌ بنتونیت

از معروف‌ترین ویژگی‌های بنتونیت جذب بالای آب می‌توان اشاره کرد. جذب آب این ماده به‌دلیل متورم‌بودن رس به‌قدری بالا است که می‌تواند ۸ برابر حجم خود، آب را جذب کند. بنتونیت طی فرایندی به بنتونیت نانو اکتیو با اندازه یک هزارم میلیمتر قابل‌مشاهده با میکروسکوپ تبدیل می‌شود.
بنتونیت یک ماده جاذب با ارزش است؛ زمانی‌که لایه‌های آن در معرض رطوبت قرار گیرند، به همدیگر می‌چسبند. از بنتونیت باارزش به‌دلیل چسبندگی بالا، چسب‌های مفید نیز می‌سازند. علاوه‌براین‌ها می‌توان با اضافه کردن این ماده به رس کائولینیت یک ماده دیگر در حرفه‌ی سفالگری و پلاستیسیته تولید کرد.

نکات ایمنی مهم هنگام استفاده از خاک بنتونیت

• اگر این ماده با پوست یا چشم‌های شما تماس پیدا کرد، بلافاصله و به مدت حداقل پانزده دقیقه محل تماس را به‌طور مداوم با آب شستشو دهید.
• اگر غبار این ماده را استنشاق کردید، فوراً به فضای باز و هوای تازه بروید و نفس بکشید.
• قبل از وقوع حوادث خطرناک، اقدامات لازم را انجام دهید و خود را به‌طور کامل ایمن کنید.
• استفاده از ماسک، دستکش و عینک ایمنی ضروری است.
• در انبار نگهداری این ماده، از تهویه‌ی مناسب استفاده کنید.
• اقداماتی که سبب ایجاد گرد‌وغبار این ماده می‌شوند را هرگز انجام ندهید.

شرایط نگهداری پودر میکرونیزه

همان‌طورکه گفته شد، برای نگهداری بنتونیت، انبار باید از تهویه مناسب برخوردار باشد. همچنین، بسته‌بندی‌های این ماده نباید با رطوبت تماس پیدا کنند و مخازن آن باید در محیطی کاملاً خشک و خنک نگهداری شوند. بسته‌بندی‌های این ماده هرگز نباید در مجاورت اکسیدکننده‌های قوی و اسیدها قرار گیرند.

مزایای استفاده از بنتونیت

• حمل‌ونقل آسان‌تر نسبت به ذغال و نمک
• بالابودن عمر مفید
• سازگار با محیط زیست
• بدون آسیب به آب‌های زیرزمینی
• قیمت مناسب و مقرون‌به‌صرفه
• دردسترس‌بودن
• به‌دلیل خاصیت بالای جذب آب بنتونیت، این ماده رطوبت را به‌خوبی در خود نگه می‌دارد و بنابراین برای استفاده در زمین‌های خشک و کویری با وجود کمبود آب مناسب است.

بسته‌بندی بنتونیت

به‌طور میانگین، بسته‌بندی این ماده در اندازه‌های مختلف، از ۲۵ کیلوگرم تا ۵۰ کیلوگرم، انجام می‌شود. همچنین، در برخی موارد، این ماده در جامبوبگ‌های (گونی) ۱۰۰۰ کیلوگرمی نیز بسته‌بندی می‌شود. حمل فله این ماده نیز با استفاده از ماشین‌های حمل مواد معدنی امکان‌پذیر است.

جمع‌بندی آنچه مطالعه کردید…

به پایان این مقاله رسیدیم و به عنوان مطلب آخر می توانیم بگوییم؛ بنتونیت یک ماده بسیار با ارزش است که از مقدار بسیار زیادی رس مونتموریلونیت تشکیل شده است که در اکثر صنایع بسیار کاربرد دارد. البته نوع خوراکی پودر بنتونیت در طب سنتی برای بسیاری از اختلالات گوارشی استفاده می‌شود؛ هرچند که در متن بالا به‌طور کامل واضح توضیح دادیم.