بنتونیت

بنتونیت ماده ای است معدنی از دسته رس‌ها یا شبه رس‌ها و از کانی‌های متورم شونده تشکیل شده است، که عموما حاوی مونتموریلونیت به مقدار کم بیدلیت هستند . به همین دلیل، منظور از بنتونیت، رسی است که ٩٠ درصد کانی مونتموریلونیت داشته باشد (کریم پور،١٣٧٨).

نام مونتموریلونیت نیز از نام محلی در جنوب فرانسه به‌نام مونتموریلون گرفته شده که دارای منابع بسیار زیادی بنتونیت است (کریم پور، ١٣٧٨). مونتموریلونیت دارای ساختار و حفرات در ابعاد نانو می‌باشد و در واقع یک نانو ساختار و نانو حفره می‌باشد که کلیه خواص بنتونیت را تحت‌تاثیر قرار می‌دهد.

بنتونیت یک عامل درزگیر طبیعی است که جهت آب بندی مخازن و حوضچه های ذخیره آب، فاضلاب گاوداری ها، ومحل دفن زباله های شهری استفاده می شود. بنتونیت در کنترل گرد و غبار جاده ها نیز استفاده می شود.

از موارد دیگر مصرف آن می توان به متصل کننده غذای حیوانات، خاصیت جذب آفلاتوکسین ها در محیط های آبی، گل حفاری، متصل کننده ماسه ریخته گری، گچ سفیدکاری و ملات نرم کننده اشاره کرد.
بنتونیت‌ها در ابتدا به‌عنوان پلت چسبان مورد استفاده قرار می‌گرفتند‌. بعدها نشان داده شده كه این تركیبات‌، توانایی زیادی در جذب سموم قارچی به‌ویژه آفلاتوكسین‌ها دارند‌. بنتونیت‌سدیم و بنتونیت‌كلسیم‌، دو نوع طبیعی از بنتونیت‌ها هستند كه به‌میزان زیادی در جیره‌های دام و طیور استفاده می‌شوند‌.

این تركیبات دارای ساختمانی با توانایی جذب و اتصال به آفلاتوكسین‌ها برای خنثی نمودن آن‌ها می‌باشند‌. سطح مولكولی این تركیبات با آب اشباع‌شده و قادرند ساختمان اتمی قطبی آفلاتوكسین‌ها را به خود جذب نمایند‌.

آب باحالت دو قطبی كه دارای مناطقی با بار مثبت و منفی است، با اتصال و جذب مولکول آفلاتوكسین باعث خنثی‌شدن آن می‌گردد و این امر آفلاتوكسین را از فعل‌و‌انفعالات هضمی جدا نموده‌، از ورود سم به سیستم گردش خون حیوانات جلوگیری می‌نماید‌.

اما با این حال برخی از سموم قارچی بسیار خطرناك را نمی‌توان از این طریق غیر‌فعال كرد‌، به این دلیل كه آن‌ها فاقد ساختمان‌های اتمی قطبی همانند آفلاتوكسین‌ها می‌باشند، لذا باید برای این سموم از روش‌های دیگری از جمله تركیبات آنزیمی مثل آنزیم استراز كه موجب شكسته‌شدن حلقه لاكتون در زرالنون می‌شود استفاده شود (پاستینر، 1997)‌ و این آنزیم‌ها با شكستن ساختمان مولکولی سموم موجب خنثی‌شدن آن‌ها می‌شوند و آن‌ها را به‌صورت متابولیت‌های بی‌ضرر در‌می‌آورند.

مشخصات شيميايي بنتونيت

بنتونيت در خانواده سيليکات هاي صفحه اي و گروه اسمكتيت بوده و از نظر ساختماني داراي ساختمان سه لايه اي هستند که يك لايه آلومينيوم اكتائدري(هشت وجهي) بين دو لايه سيليس تترائدر(چهار وجهي ) قرار مي گيرد(سالاری، ٢٠٠٦).

صفحات چهاروجهي از SiO4 تشکيل شده است و هر چهار وجهي آن توسط 3 اتم اکسيژن با چهار وجهي هاي مجاور خودپيوند مي يابد.

بنتونيت حاوي هيدروکسيل (OH) اند که در مرکز حلقه شش تايي قرار مي گيرند .صفحات چهار وجهي توسط صفحات هشت وجهي به يکديگر متصل مي شوند . صفحات هشت وجهي از کاتيون هاي دو و سه ظرفيتي تشکيل شده اند . نحوه قرار گرفتن صفحات چهار وجهي و هشت وجهي به حالت T-O-T است .

فاصله بنيادي در اين گروه 14 آنگستروم است ولي به علت توانايي جذب مولكول هاي آب توسط اسمكتيت اين فاصله مي‌تواند از 6/9 تا 4/21آنگستروم تغيير كند(رالف، ١٩٦٨).

مشخصات فيزيكي و مكانيكي بنتونيت 

بنتونيت يک فيلوسيليکات آلومينيوم دار با فرمول (Na,Ca)0.33 (Al,Mg)2Si4O10(OH)2.nH2O که اساساً از مونت موريلونيت يا كانيهاي گروه اسمكتيت تشکيل شده است. كاني‌هاي گروه اسمكتيت شامل سريهاي دي اكتاهدرال و تري اكتاهدرالاست.

كانيهاي سري دي اكتاهدرال عبارتند از:

1. مونت موريونيت
2. بيدليت ونانترونيت.

انواع تري اكتاهدرال شامل كانيهاي هكتوريت و ساپونيت است.ازخواص مهم كانيهاي خانواده اسمكتيت ، جانشيني يوني، خاصيت شكل پذيري، انبساط وانقباض يوني انها را مي توان نام برد. بر اثر هوازدگي در آب و هواي خشک اسمکتيت تشکيل مي شود.

در محيط هاي رسوبي رودخانه اي و درياچه اي غالباً کائولينيت پايداراست ، در صورتي که در محيط هاي دريايي کائولينيت و اسمکتيت گاهي به ايليت تبديل مي شوند . اسمکتيت از ترياس تا عهد حاضر يافت مي شود و با افزايش عمق ابتدا به رس هايبين لايه اي و سپس مي تواند به ايليت تبديل شود.
بنتونيت ها بر اثر هوازدگي ودگرساني خاکسترهاي آتش فشاني و اغلب در حضور آب تشکيل مي شوند و سنگ منشأ آنها اكثراً بازيك است. تجزيه خاكستر آتش فشاني عمدتاً در محيط شور و باتلاقي انجام ميشود و هر چه از آتش فشان دور شويم ، ضخامت بنتونيت کاهش مي يابد.

بنتونيت عمدتاً بر دو نوع است:

1. بنتونيت هاي متورم Swelling bentoniteيا بنتونيت هاي سديم دار
2. بنتونيت هاي غيرمتورم Non-swelling bentoniteيا بنتونيت هاي کلسيم دار

خواص كانيهاي خانواده اسمكتيت به ترکيب شيميايي و ساختمان آنها بستگي دارد .در كاني بنتونيت سديم دار ميزان جذب يوني ، شكل پذيري ، انبساط و انقباض از نوع کلسيم دار آن بيشتر است . ابعاد شبکه بنتونيت سديم و کلسيم دار از 6/9 آنگستروم درحالت معمولي به 20 آنگستروم در صورتي که رطوبت محيط صد درصد باشد ، افزايش خواهديافت .

بنتونيت هاي متورم يا بنتونيت هاي سديم دار مي توانند چندين برابر حجم معمولي خود آب جذب کند و منبسط شود ، به طوري که حالت ژله اي ، پلاستيکي و چسبندگي به خود بگيرد . اين نوع بنتونيت معمولاً در سيالات حفاري و دوغاب ( گل آب ) ديواره ها استفاده مي شود.

كاربردهاي بنتونيت و رس هاي هم خانواده آن

بعد از استخراج، ابتدا بنتونيت را به قطعات کوچک تبدیل مي‌كنند تا آب و مواد فرار آن از30 تا 50 درصد به 7 تا 8 درصد كاهش يابد. سپس آن را با آسیاب میله ای يا چكشي خرد كرده، گاهي آن را در خشک کن چرخان نیز می‌ریزند. در بيشتر موارد، بنتونيت با دانه‌بندي٩٠% ذرات ٧۵ ميكرومتر، داد وستد می‌شود، ولي انجام عمليات بيشتر بر روي آن نيز امكان‌پذير است.

فرآوری بنتونيت با اسيدهاي غيرآلي، سبب حل مواد ناخالص شده و حاصل آن از هم بازشدن ورقه‌ها، افزايش قطر منافذ باز و افزايش سطح مونتموريلونيت است. درجة اين تغييرات به مونتموريلونيت، نوع اسيد و دما و مدت زمان تماس بستگي دارد. بنتونیت دارای رنگ سفید مایل به خاکستری شیری و گاهی مایل به سبز می‌باشد.

وزن مخصوص آن حدود 2/2 تا 6/2 گرم بر سانتی متر مکعب و خاصیت تبادل کاتیونی آن ١٠٠ تا ٢٠٠ میلی اکی والان، به ازاء هر ١٠٠ گرم است. در صورتی که ذرات بنتونیت همراه کانی‌های دیگر مثل آتاپولگایت به‌شکل ذرات میله ای یا سوزنی شکل درآمده باشد، دارای خلل و فرج بیشتر و وزن مخصوص کمتر است (اسکندرپور، ١٣٨٠).

بنتونيت به دليل داشتن خواص نرم بودن،تورم پذيري، قابليت نسبتا خوب در مخلوط شدن با آب، خميري شدن، پلاستيك بودن، چسبندگي، جاذب بودن و غيره مصارف پرشماري دارد كه از آن جمله مي توان به توليد گل حفاري، تهيه ي ماسه ي ريخته گري، عامل جلوگيري كننده از نشت آب در سدها و كانال هاي آبرساني، عامل شفاف كننده ي مايعات مثل آبميوه ها و شراب، زلال كننده ي آب و صاف كننده ي مايعاتي نظير پارافين، گندوله كردن مواد معدني مثل سنگ آهن، گلوله كردن غذاي دام، عامل ناقل در رنگ ها و ساير مواد اسپري شدني، تهيه ي سموم گياهي وحيواني، پركننده در صنايعي مثل كاغذسازي، توليد پاك كننده ها و شوينده ها و تهيه يانواع سراميك و رنگ بري و تصفيه انواع روغن ها اشاره كرد.

هر نوع بنتونيت معمولا در يك سري از فعاليت هاي فوق كاربرد پيدا مي كند. مثلا بنتونيت كلسيم دار در ماسه ي ريخته گري، به عنوان جذب كننده روغن و گريس، فيلتر كردن و تصفيه كردن و تهيه ي غذاي دام به كار مي رود. بنتونيت سديم دار عموما در گل هاي حفاري، گندوله سازي، نيازهاي مهندسي و تهيه ي غذاي حيوانات به كار گرفته ميشود و بنتونيت هايي كه با اسيد فعال شده اند در تهيه ي خاك مخصوص فضولات حيواني،جاذب گريس و روغن و نظاير آن كاربرد دارد.
با توجه به اهمیت سلامت و بهداشت عمومی و ضررهای اقتصادی احتمالی صنعت دامپروری و تولید محصولات لبنی ناشی از مایکوتوکسین ها، پیدا کردن روش های عملی و سریع جهت شناسایی و سم زدایی از مایکوتوکسین ها و به ویژه آفلاتوکسین ها در غذای انسان و دام، به لحاظ اقتصادی و همه گیر شناسی اهمیت ویژه ای دارد.

تحقيقات اخیر نشان داده است كه آسان ترین، عملی ترین و ارزان ترین شيوه در كاهش بروز اختلالات مربوط به سموم قارچی يا جلوگيري از ورود اين سموم در شير و محصولات دامی استفاده از مواد جاذب در خوراک مي باشد.

این ترکیبات ملکول توکسین را در خوراک آلوده و در دستگاه گوارش بصورت محکم و غیر قابل برگشت جذب می کند، بنابراین کمپلکس توکسین-جاذب از دستگاه گوارش عبور کرده و از طریق مدفوع دفع می شود و بدین صورت از جذب توکسین (و تماس حیوان با توکسین) جلوگیری کرده و یا آن را به حداقل می رساند.

ترکیبات جاذب مختلفی جهت کاهش جذب مایکوتوکسین ها و به ویژه آفلاتوکسین در خوراک و دستگاه گوارش حیوانات اهلی و بویژه گاوهای شیرده استفاده شده اند.

اما پرکاربردترین ترکیبات جاذب، ترکیبات معدنی (inorganic) رسی هستند.

بنتونيت ها ترکیبات رسي هستندکه ساختار کریستالی لایه ای داشته و در جذب مایکوتوکسین ها و بویژه آفلاتوکسین ها كاربرد گسترده ای دارند. با اين عمل، تأثير مایکوتوكسين‌ها بر عملكرد و نقش كبد كاهش یافته و تاثیرات منفی سموم قارچی بر رشد و نمو و سلامتی حیوان کاهش می یابد.

خصوصیات ویژه بنتونیت از قبیل آبگیری، تورم و افزایش حجم با جذب آب، ویسکوزیته، ظرفیت بالای تبادل یونی و باند شدن با کاتیون‌های مختلف، آن را به ماده با ارزشی برای محدوده وسیعی از کاربردها در صنعت و سیستم‌های پرورشی و مزرعه ای تبدیل کرده است (آگنته، ٢٠٠۴؛ میازو، ٢٠٠۵).

منابع:

اسکندرپور، ا. 1380. تاثیر خصوصیات فیزیکوشیمیایی بنتونیت در فرآیند فعال سازی. پایان نامه دوره کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران.
کریم پور، م.ح. 1378. کانی‌ها و سنگ‌های صنعتی. انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد.
Agnote, M. 2004. Drought feeding and managing sheep. 4 th Edn. New South Wales
Miazzo, R., Peralta, M.F., Magnoli, C., Salvano, M., Ferrero, S., Chiacchiera, S.M., Carvalho, E.C.Q., Rosa, C.A.R., and Dalcerol, A. 2005. Efficacy of sodium bentonite as a detoxifier of broiler feed contaminated with aflatoxin and fumonisin. Poultry Science, 84:1-8
Pasteiner, S. Coping with Mycotoxin-Contaminated Feedstuffs. Feed International. May 1997, pp: 12-16
Ralph, E.G. 1968. Clay Mineralogy. McGraw-Hill Inc., USA
Salari, S., H. Kermanshahi, and H. nasiri moghaddsm, 2006. Effect of sodium bentonite and comparison of pellet vs mash on performance of broiler chickens. International. J. of Pult. Sci. 5(1): 31-34. Issn. 1682-8356

دانلود مقاله بنتونیت چیست