CATION EXCHANGE EFFICIENCY OF MODIFIED BENTONITE USING IN-SITU GAMMA RADIATION POLYMERIZATION
OF ACRYLIC ACID OR ACRYLAMIDE *

ISMAIL, S.A.⁽¹⁾ and FALAZI, B.⁽²⁾

(1) National Center for Radiation Research and Technology, Nasr City, Cairo, Egypt and (2) Chemistry Department, Aleppo University, Aleppo, Syria.

Key words: Cation exchanger, Bentonite, Gamma radiation,
Acrylic acid, Acrylamide.

كفاءة البنتونيت المحور كيميائياً كمبادلات كاتيونية عن طريق البلمرة
لحمض الاكريليك والاكريل أميد بداخله باستخدام أشعة جاما

سحر أحمد إسماعيل و بهجت فلازى

خلاصـة

تم تحضير مبادلات للأيونات بمعالجة البيلون (بنتونايت غير منقى) بداية بمحلول 1N HCl عند درجات الحرارة العادية، أو بمحلول 3N NaOH عند الدرجة 95 درجة مئوية ثم بلمرة حمض الأكريليك أو أكريل أميد فى داخله بالتعريض لأشعة جاما أو بفوق أكسيد الهيدروجين.

تم دراسة الإنتفاخ فى الماء والسعة الحمضية والسعة التبادلية الإمتزازية للمبادلات بالنسبة للأيونات Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺ وقد تبين أن إجراء بلمرة الأكريل أميد أو حمض الأكريليك فى هيكل البتونيت المعالج يزيد بشكل كبير سعته التبادلية والإمتزازية التى تبلغ فى أحسن الحالات عند بلمرة حمض الأكريليك القيم 3.5 و 3.1 و 2.5  mg.eq لكل جرام بالنسبة للكاتيوناتCu²⁺ و Ni²⁺ وCo²⁺ ، على التوالى. ويبلغ الإنتفاخ فى الماء للشكل الملحى الصوديومى لناتج بلمرة حمض الأكريليك فى هيكل البنتونيت قيمة كبيرة جداً إذ يمتص جرام واحد من الناتج فى أحسن الحالات حوالى 49 جرام
من الماء، أما السعة التبادلية فى حالة بلمرة الأكريل أميد فتأخذ فى أحسن الحالات القيم
2.9 و 2.8 و 2.6  mg.eq  لكل جرام بالنسبة للكاتيونات Cu²⁺ و Ni²⁺ وCo²⁺ ، على التوالى.

توصل البحث إلى إمكانية استخدام المبادلات الناتجة لتنقية المياه الملوثة من كاتيونات المعادن الثقيلة واستخدام ناتج بلمرة حمض الأكريليك فى هيكل البنتونيت مأخوذاً بشكله الملحى الصوديومى فى الاحتفاظ بكميات كبيرة من الماء تصل الى 4500% وهذا مهم فى عمليات استصلاح الأراضى الصحراوية.

ABSTRACT

Modified bentonites as cation exchangers were prepared by treating raw bentonite with 3N NaOH at 95ºC followed by in-situ polymerization using
gamma irradiation as well as hydrogen peroxide initiation of acrylic acid or acrylamide in the matrix.

Water swelling and acid capacity were determined and cation exchange capacity for Cu²⁺, Ni²⁺ and Co²⁺ was evaluated. It has been found that cation exchange capacity of treated bentonite was increased as result of formed polyacrylic acid and polyacrylamide in the matrix. In case of acrylic acid, the maximum cation exchange capacities of 3.5, 3.1 and 2.5 mg equivalent/g were determined for Cu²⁺, Ni²⁺ and Co²⁺, respectively, and for acrylamide, the corresponding capacities were 2.9, 2.8 and 2.6 mg equivalent/g, respectively. Water swelling was found to be associated with holding large amounts of water, for instance, 49 g of water was sorbed per one gram of the sodium salt form of polyacryclic acid in bentonite matrix, in other words the degree of swelling in water achieved 4500%.