بنتونیت چیست و چه کاربردی دارد؟

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

پودر بنتونیت از خاکستر گدازه های آتشفشانی تشکیل شده است. شاید تصور کنید که سنگ‌پا 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

سنگ بنتونیت نوعی سنگ رس طبیعی است که حدود ۸۵٪ از ترکیب آن را کانی مونتموریلونیت (از خانواده اسمکتیت‌ها) تشکیل می‌دهد. این ماده معدنی در اثر تماس با رطوبت (H₂O) و اکسیژن هوا (O₂)، واکنش‌پذیر شده و وارد فاز فعال می‌شود. در این حالت، بنتونیت متورم‌شده و ساختار آن تغییر می‌یابد.

یکی از ویژگی‌های جالب بنتونیت، تغییر تدریجی رنگ آن در فرایند فعال‌سازی است؛ به‌طوری‌که رنگ اولیه خاک که معمولاً کرم یا خاکستری روشن است، به مرور به طیف‌های تیره‌تر مانند قهوه‌ای و قرمز متمایل می‌شود.

بنتونیت در طب سنتی

در طب سنتی، یکی از کهن‌ترین نظام‌های پزشکی در جهان به‌شمار می‌آید، بنتونیت با نام‌هایی مانند گل سرشور یا گل ارمنی شناخته می‌شود. این خاک معدنی به‌دلیل خاصیت جذب بالا و ترکیبات معدنی طبیعی، در گذشته برای مصارف درمانی مورد استفاده قرار می‌گرفته است. از پودر بنتونیت خوراکی به‌صورت محدود و کنترل‌شده، در موارد زیر استفاده می‌شده:

• کمک به دفع سموم از بدن
• درمان اختلالات گوارشی و نفخ
• نقش ملین ملایم در برخی نسخه‌های سنتی
• کاهش بوی بد دهان به‌دلیل جذب باکتری‌ها و گازهای نامطبوع

توجه: استفاده خوراکی از بنتونیت باید تنها تحت نظر پزشک یا متخصص طب سنتی انجام شود. مصرف خودسرانه ممکن است عوارض گوارشی یا مسمومیت ایجاد کند.

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 آفت‌کش‌ها 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 ساختمان

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.

بنتونیت در بسترسازی 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.

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 فرایند 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.

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.

بنتونیت در چاه ارت

بنتونیت در چاه ارت نقش بسیار مهمی در بهبود عملکرد سیستم ارتینگ ایفا می‌کند. این ماده به‌دلیل خاصیت جذب رطوبت، رسانایی بالا و تورم‌پذیری، مقاومت الکتریکی زمین را کاهش داده و انتقال جریان را ایمن‌تر می‌سازد. بنتونیت با پرکردن فضای اطراف الکترود، از ایجاد حفره‌های هوایی جلوگیری می‌کند و باعث پایداری بیشتر چاه ارت در برابر فرسایش و ریزش می‌شود. همچنین، مانع نفوذ مستقیم آب به داخل چاه‌شده و از بروز اختلال در عملکرد سیستم جلوگیری می‌کند. استفاده از بنتونیت در چاه ارت، یک راه‌حل مؤثر و اقتصادی برای افزایش ایمنی در سیستم‌های الکتریکی به‌شمار می‌رود.

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.

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 فرایند 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.

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.

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.

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.

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.

پودر بنتونیت خوراکی

پودر 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.

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 به‌رشد 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.

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 کلسیمی (Calcium Bentonite)

بنتونیت کلسیمی (Calcium Bentonite) نوعی خاک رس معدنی با منشأ آتشفشانی است که به‌دلیل غالب‌بودن عنصر کلسیم، خاصیت قلیایی داشته و pH آن معمولاً بین ۸ تا ۹ قرار دارد. این نوع بنتونیت به‌دلیل ساختار یونی منحصربه‌فرد خود، توانایی بالایی در جذب چربی‌ها، روغن‌ها و یون‌های محلول در آب دارد. از همین رو، در صنایع مختلف از جمله تولید مواد شوینده، پاک‌کننده‌های پوست، ماسک‌های صورت و حتی فرایندهای سم‌زدایی بدن کاربرد گسترده‌ای دارد. بنتونیت کلسیم‌دار، نه‌تنها در محصولات بهداشتی و آرایشی جایگاه ویژه‌ای دارد؛ بلکه یکی از ترکیبات مؤثر در تصفیه آب و حذف آلاینده‌ها نیز محسوب می‌شود.

بنتونیت پتاسیمی (Potassium Bentonite)

بنتونیت پتاسیمی، که با نام K-Bentonite نیز شناخته می‌شود، نوعی خاک رس معدنی است که ماده اصلی تشکیل‌دهنده آن «ایلیت» (Illite) است. این ترکیب خاص از طریق دگرگونی رس‌های اسمکتیتی در تماس با آب‌های زیرزمینی غنی از پتاسیم به‌وجود می‌آید. برخلاف بنتونیت‌های سدیمی یا کلسیمی، بنتونیت پتاس متورم نمی‌شود و فاقد خاصیت ژل‌شوندگی است.

به‌دلیل پایداری ساختاری و ویژگی‌های فیزیکی خاص، بنتونیت پتاسیمی بیشتر در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ از جمله در صنایع سرامیک، حفاری، تولید سیمان‌های مخصوص و برخی فرایندهای مهندسی شیمیایی که نیاز به مواد معدنی با واکنش‌پذیری کنترل‌شده دارند.

ویژگی‌های خاک بنتونیت

خاک بنتونیت به‌دلیل ساختار لایه‌ای و خاصیت تورم‌پذیری بالا، یکی از ارزشمندترین مواد معدنی در دسته رس‌ها به‌شمار می‌رود. از شاخص‌ترین ویژگی‌های آن می‌توان به توانایی فوق‌العاده در جذب آب اشاره کرد؛ به‌طوری‌که بنتونیت قادر است تا ۸ برابر حجم خود، آب جذب کند. این خاصیت ناشی از متورم‌شدن کانی‌های رسی در تماس با رطوبت است که به چسبندگی بین‌لایه‌ای منجر می‌شود.

بنتونیت در فرایندهای صنعتی قابلیت تبدیل به «نانو بنتونیت اکتیو» را دارد که ذرات آن تا ابعاد یک‌هزارم میلی‌متر کوچک شده و تنها با میکروسکوپ قابل‌مشاهده‌اند. این نسخه نانویی، قدرت جذب و واکنش‌پذیری بالاتری دارد و در کاربردهای خاص‌تری مانند تصفیه، داروسازی و نانوپوشش‌ها به‌کار می‌رود.

از دیگر ویژگی‌های مهم بنتونیت می‌توان به خاصیت چسبندگی آن اشاره کرد. زمانی‌که لایه‌های این خاک در معرض آب قرار می‌گیرند، به‌هم می‌چسبند و ترکیبی چسبناک ایجاد می‌کنند. به‌همین دلیل، از بنتونیت در تولید انواع چسب‌های معدنی نیز استفاده می‌شود.

جالب است بدانید که در صنعت سفالگری، با ترکیب بنتونیت و کائولینیت، می‌توان ماده‌ای با پلاستیسیته بالا تولید کرد که برای فرم‌دهی بهتر خاک و افزایش انسجام سفال بسیار مؤثر است.

نکات ایمنی مهم هنگام استفاده از پودر بنتونیت

• اگر این ماده با پوست یا چشم‌های شما تماس پیدا کرد، بلافاصله و به‌مدت حداقل پانزده دقیقه محل تماس را به‌طورمداوم 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 به‌طورکامل 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 پودر 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.

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.