مونت موريلونيت به عنوان يك نانو ذره رسي كه عمده ترين فاز موجود در بنتونيت را تشكيل مي دهد با ا بعاد حدود 10 آنگستروم و با داشتن خواص منحصر به فردي مانند تورم پذيري در محيط هاي قطبي، سطح ويژه بالا، خواص الكتريكي سطحي و ظرفيت تبادل كاتيوني توانسته است كاربردهاي مختلفي را در صنعت و تحقيقات پيدا كند. از جمله اين كاربردها مي توان به استفاده از آن به عنوان پايه براي واكنش هاي كاتاليستي، پركننده و همچنين جاذب اشاره كرد، كه در هر يك از اين موارد كاربردهاي متنوعي در مقالات بيان شده است. تحقيقاتي جالبي نيز در مورد استفاده از مونت موريلونيت به عنوان حمل كننده دارو در بدن و آزاد سازي كنترل شده دارو توسط آن انجام شده است. در اين مقاله سعي شده است با معرفي اين ماده قدرتمند و بيان ويژگي ها و خواص منحصر به فرد آن به برخي از مهمترين كارهاي تحقيقاتي انجام شده با استفاده از مونتموريلونيت و نتايج مطلوب آنها اشاره شود.
بر اساس مطالعات زمين شناسي، ماده اي كه تحت عنوان بنتونيت ناميده مي شود در نتيجه ي دگرساني مذاب و خاكستر آتشفشاني در اعماق دريا و يا در معرض شرايط مختلف آب و هوايي تشكيل شده است. از اين رو ماهيت آب و هوايي محيط، تركيب شيميايي اوليه ي مواد آتشفشاني و محل پيدايش آن از نظر مواد طبيعي موجود، در تعيين نوع بنتونيت تشكيل شده تاثير گذار است. واژه بنتونيت نخستين بار در سال 1898 توسط دانشمندي به نام نايت به كار برده شد . اين واژه از اصطلاح محلي بنتون شيل واقع در ايالات وايومينگ آمريكا گرفته شده است. در اروپا نيز اولين بار در سوئد و فرانسه يافت شد كه در سوئد تحت عنوان اسمكتيت و در فرانسه بر اساس محل كشف (معدن مونت موري لون) در سال 1847 مونت موريلونيت (MMT) ناميده شد. بنتونيت همانند اكثر مواد طبيعي، خالص نبوده و در طبيعت به صورت مجموعه اي از فازهاي كريستالي مختلف يافت مي شود. علاوه بر مونت موريلونت اجزاء ديگري همچون كريستوباليت، فلدسپار، كليست، سيليس و … نيز در بنتونيت يافت مي شوند. اما نمي توان مجموعه مشخصي ازمواد معدني را به عنوان اجزاء ثابت موجود معرفي كرد و نسبت ثابتي را براي هر يك از اجزاء قائل شد زيرا بسته به مكان معدن، اجزاء تشكيل دهنده و درصد هر يك از آن ها و به تبع آن خصوصيات بنتونيت حاصل از نواحي مختلف متفاوت است. اما مي توان گفت كه در تمامي آنها وجود مونت موريلونيت به عنوان عمده ترين فاز تشكيل دهنده مشترك است. مونت موريلونيت از خانواده اسمكتيت ها مي باشد كه يك آلومينوسيليكات 2:1 است. خواص كاربردي و قابل توجه بنتونيت از جمله خواص سطحي آن به درصد بالاي مونت موريلونيت در آن وابسته است.
يكي از ويژگي هاي منحصر به فرد بنتونيت تورم پذيري آن در محيط هاي قطبي است كه در نتيجه آن خواص رئولوژيكي خاصي در دوغاب حاصل مي شود كه اين پديده سبب به كار گيري آن در صنايع بالا دستي نفت از جمله ساخت گل حفاري شده است كه در واقع اين خاصيت تورم پذيري خود ناشي از حضور مونت موريلونيت در بنتونيت است. استفاده از مونت موريلونيت به عنوان چسباننده، پر كننده، جاذب، كاتاليست و … باعث شده است تا بنتونيت به عنوان يك خاك پر كاربرد شناخته شود.
ساختار
1) فيلوسيليكات ها
فيلوسيليكات ها به شكل صفحه اي يا پولك مانند هستند كه بين اين صفحات يا پولك ها همواره يك فاصله فضايي وجود دارد. به خاطر ساختار نامحدود صفحه چهار وجهي (SiO4) اين مواد عموما نرم بوده و دانسيته ي كمي دارند و ممكن است در فضاي بين لايه اي خود حالت الاستيك و شكل پذير داشته باشند. وقتي يون هاي خارج از صفحه Si2O5 با اين صفحات پيوند برقرار مي كنند در ارتباط با دو اتم اكسيژن و يك گروه هيدروكسيل قرار مي گيرند كه اين وضعيت با يك ساختار هشت وجهي كه يك كاتيون در مركز، چهار اتم اكسيژن و دو گروه هيدرواكسيل در رئوس آن قرار دارند، مطابقت مي كند. با اين توضيح مي توانيم ساختارهاي كلي زير را براي فيلو سيليكات ها در نظر بگيريم:
الف) ساختارهاي دو لايه اي T- O كه در هر لايه يك صفحه هشت وجهي در كنار يك صفحه چهار وجهي قرار مي گيرد مانند كائولن (شكل 1).
ب) ساختار سه لايه اي T- – O –T كه در هر لايه يك صفحه هشت وجهي در ميان دو صفحه چهار وجهي قرار گرفته است مثل اسمكتيت ها كه از خانواده اسمكتيت ها مي توان به مونت موريلونيت اشاره كرد.
ج) ساختار مختلط كه ممكن است تركيبي از ساختار هاي فوق باشند. (ايليت و كلوريت)
2) مونتموريلونيت
مونت موريلونيت در خانواده اسمكتيت ها دسته بندي مي شود و از جمله كاني هاي رسي سه لايه اي مي باشد كه برخي از اتم هاي مركزي ساختار هشت وجهي آن توسط كاتيون هايي با ظرفيت كمتر جانشين شده است. فرمول ايده آل شده و فرمول كلي آن به ترتيب مطابق ( 1) و ( 2) مي باشند.
شكل 1– انواع ساختارهاي T – O و T- O –T( كائولن، مونتموريلونيت، ايليت و كلريت)
در شکل بالا M كاتيون هاي بين لايه اي( M = Na+, Ca2+, Mg2+ , etc.) است كه در اثر جانشيني ايزومرفي در شبكه قرار گرفته اند. با توجه به فرمول در لايه ي هشت وجهي، اتم هاي مركزي شامل آلومينيوم و منيزيم است در حالي كه در لايه چهار وجهي آن تنها سيليسيم به عنوان اتم مركزي وجود دارد و كمبود بار مثبت لايه ها به دليل وجود برخي اتم هاي منيزيم به جاي آلومينيم است. در حدود دو سوم از مكان هاي هشت وجهي آن توسط يون هاي سه ظرفيتي پر شده و بنابراين همانطور كه انتظار مي رود همانند بقيه ي اسمكتيت ها بار لايه اي آن زياد است. بر اساس نوع كاتيون هاي بين لايه اي كه عمدتا سديم يا كلسيم است، مونت موريلونيت را به دو دسته بزرگ تقسيم بندي مي كنند:
الف) مونت موريلونيت سديمي كه كاتيون بين لايه اي غالب در آن سديم مي باشد. به دليل اين كه ورقه ها در اين نوع بنتونيت مي توانند در فواصل بيشتري نسبت به يكديگر قرار گيرند از قابليت تورم پذيري بالايي برخوردار بوده و بهترين نوع براي مقاصد حفاري است.
ب) مونت موريلونيت كلسيمي كه كاتيون بين لايه اي غالب در آن كلسيم مي باشد. اين نوع بنتونيت بيشتر به عنوان جاذب و براي رنگ بري استفاده مي شود.
شكل 2 – ساختار مونت موريلونيت و حضوركاتيونهاي قابل تعويض و آب در اطراف آن
خواص سطحي
1) تورم پذيري
ويژگي برجسته مونت موريلونيت، ظرفيت جذب آب و ديگر مولكول هاي قطبي در بين صفحات آن است كه سبب مي شود فضاي بين لايه اي آن به ميزان قابل توجهي افزايش يابد و از حدود 10 انگستروم بسته به كاتيون هاي بين لايه اي آن به 12 تا 20 درجه آنگستروم برسد. دليل اين امر به زياد بودن بار الكتروستاتيك مونت موريلونيت برمي گردد. روند انبساط فضاي بين لايه اي يك پديده برگشت پذير است مگر در حالتي كه فضاي بين لايه اي به طور كامل حذف شود.
2) سطح ويژه
قابليت جذب فيزيكي در مونت موريلونيت بخاطر سطح ويژه بالاي آن است. به علاوه اين ويژگي سبب مي شود كه مكان هاي فعال و گروه هاي عاملي موجود در ساختار رس به ميزان بيشتري در تماس با محيط پيوسته قرار گيرند و به اين ترتيب قدرت جذب شيميايي نيز تقويت مي شود.
3) بار سطحي
همانطور كه گفته شد، مونت موريلونيت يك فيلوسيليكات با صفحه هشت وجهي است كه دو سوم مكان هاي هشت وجهي آن توسط يون هاي سه ظرفيتي جانشين شده است. جانشيني آلومينيمي در صفحه چهار وجهي و آهن يا منيزيم در صفحه هشت وجهي سبب عدم توازن بار مي شود. مقدار اين بارمنفي در مونت موريلونيت حدود % 66 كولن به ازاي واحد ساختار كريستالي است. اين كمبود بار مثبت توسط كاتيون هاي جذب شده بين لايه ها خنثي مي شود . ذرات مونت موريلونيت داراي دو نوع بار الكتريكي مي باشند. نوع اول بار الكتريكي كه به PH وابسته بوده و ناشي از واكنشهاي جذب/دفع پروتون بر روي گروه هاي هيدروكسيل موجود بر لبه ها مي باشد و ديگري بار منفي ساختار كه در نتيجه جانشيني ايزومرفي در سطوح حاصل شده است. رفتار الكتريكي سطح مونت موريلونيت به ماهيت و مقدار بار خالص موجود روي لايه هاي آن وابسته است.
4) ظرفيت تبادل كاتيوني
وقتي يك رس در يك محلول الكتروليت قرار گيرد بسته به ماهيت رس و كاتيون هاي موجود در محلول، اين امكان وجود دارد كه كاتيونهاي موجود در محلول جانشين كاتيونهاي بين لايه اي شوند. قدرت تبادل به بزرگي بار لايه اي بستگي دارد. كل مقدار كاتيوني كه روي سطح رس جذب مي شود با واحد ميلي اكي والان به ازاء 100 گرم رس خشك بيان شده و ظرفيت تبادل كاتيوني ناميده مي شود. ظرفيت تبادل كاتيوني مونت موريلونيت بين 81 تا 124 ميلي اكي والان بر 100 گرم رس گزارش شده است [ 4]. برخي عوامل تعيين كننده قدرت تبادل كاتيوني عبارت است از ماهيت كاني رسي، غلظت محلول الكتروليت و PH آن، تراكم مكانهاي قابل تبادل روي سطح و بالاخره ماهيت كاتيون از قبيل انرژي آبپوشي، اندازه و ظرفيت آن. محلول كاتيونهايي با اندازه كوچكتر و ظرفيت بالاتر در جانشيني كاتيونهاي بين لايه اي موثرند . به اين معني كه رس ترجيح ميدهد كاتيونهايي با اندازه ي كوچكتر و ظرفيت بيشتر را جذب نمايد. متداولترين كاتيونها بر حسب علاقه اي كه رس نسبت به جذب آنها دارد به ترتيب عبارتند از H+ > Mg2+> Ca2+> Li+> Na+> K+ : به همين دليل گفته مي شود كه در اثر نشاندن پروتون (هيدروژن) به جاي كاتيونهاي بين لايه اي، ظرفيت تبادل كاتيوني كاهش مي يابد. زيرا پس از آن هيچ كاتيوني نمي تواند جاي پروتون را در ساختار رس بگيرد.
تخليص و فعالسازي مونت موريلونيت
به جز در معادن خاصي كه مونت موريلونيت به صورت تقريبا خالص استحصال مي شود مانند معدن وايومينگ در آمريكا، اغلب اين ماده به صورت ناخالص و همراه با مواد ديگري از قبيل كريستوباليت، كوارتز، منيزيم، فلدسپار و اكسيد آهن مي باشد. اولين مرحله پس از استخراج از معدن، تخليص به صورت جدا كردن ذرات درشت و سپس آسياب كردن است چون ذرات مونت موريلونيت ريز دانه هستند آسياب كردن كمك به جدا نمودن دانه هاي ديگر مي كند و معمولا در سايز كمتر از 2 ميكرومتر مونت موريلونيت تقريبا خالصي بدست مي آيد. بعد از اين مرحله از روش رسوب و سر ريز كردن آن استفاده مي شود تا مونت موريلونيت با درصد خلوص بالا پس از خشك كردن بدست آيد. در بسياري از مقالات از روش ترسيب و يا لايه لايه كردن جهت تخليص استفاده شده است. عبارت فعال سازي يك رس در برگيرنده مجموعه اي از روش هاي مختلفي است كه هدف همه آنها ايجاد اصلاحاتي در سطح يك رس به منظور ارتقاء خواص سطحي آن است. به طور كلي روش هاي متداول فعال سازي يك رس را مي توان به چهار گروه تقسيم بندي كرد:
الف) روش فيزيكي: افزايش سطح ويژه به روش مكانيكي با ريزتر كردن اندازه ذرات.
ب) روش حرارتي: تغيير تركيب شيميايي و يا ساختار كريستالي در دماهاي بالا .
ج) روش شيميايي: واكنش هاي شيميايي كه سبب تغيير تركيب شيميايي رس مي شوند، روش هاي تبادل يوني در اين گروه قرار مي گيرند.
د) روش پيلار: اين روش عبارت است از به كارگيري روش حرارتي و شيميايي براي تغيير ساختار رس به نحوي كه ظرفيت جذب و يا فعاليت كاتاليستي آن افزايش يابد.
يك روش متدوال فعال سازي با اسيد است كه جزو روش هاي شيميايي مي باشد. تجربه نشان داده در صورتي كه رس فعال براي مدتي در تماس با يك اسيد معدني قوي قرار گيرد سطح ويژه و فعاليت آن افزايش مي يابد به طوريكه خواص كاتاليستي و جذب آن تقويت مي شود. اسيد كلريدريك و اسيد سولفوريك متداولترين انواع اسيدهاي معدني هستند كه تاكنون در اين زمينه استفاده شده اند. در نتيجه فعال سازي با اسيد، ذرات رس از هم جدا شده و برخي از ناخالصي هاي معدني حذف مي شوند كاتيون هاي فلزي قابل تبادل جدا شده و به جاي آن پروتون نشانده مي شود در صورت پيشروي اين فرايند اتم هاي مركزي ساختار هشت وجهي نيز قابل تعويض با پروتون هستند. مجموعه همه اين اتفاقات سبب افزايش سطح ويژه رس و همچنين افزايش فعاليت آن مي شود. مطالعات تاكنون نشان داده كه عمليات فعال سازي با اسيد تنها در مورد بنتونيت ها موفقيت آميز بوده و اهداف مورد نظر را برآورده مي سازد. بحث در مورد تخليص و فعالسازي مونت موريلونيت گسترده است و مطالعات بسياري در اين باره انجام شده است.
كاربردهاي مونت موريلونيت
مونت موريلونيت به عنوان يك كاني رسي با خواص فيزيكي و شيميايي منحصر به فرد كاربردهاي متنوعي در صنعت و تحقيقات پيدا كرده كه شناختن و بررسي نتايج آنها قدرت اين ماده معدني را بيشتر نشان مي دهد و راه را براي ايجاد افكار جديد و استفاده هاي بيشتر باز مي كند. به طور كلي ميتوانيم كاربرد هاي مونت موريلونيت را به 3 دسته اعم از: پايه، پركننده و جاذب طبقه بندي كنيم.
1) پايه
مونت موريلونيت با توجه به سطح ويژه بالاي خود مي تواند به عنوان پايه براي انجام واكنش باشد مثلا پايه كاتاليست يا حامل موادي باشد كه براي افزايش سطح تماس بر روي مونت موريلونيت قرار مي گيرند مثلا در استفاده از آن بر اي مواد آنتي باكتريال و يا انتقال دارو و آزاد سازي كنترل شده آن توسط مونت موريلونيت.
الف)آنتي باكتريال
هانگپينگ هي و همكاران يك سري از آلي رس هاي خاص با فعاليت آنتي باكتريال را به وسيله مونت موريلونيت كلسيمي اصلاح شده با مواد آلي و كلرهگزيدين استات به عنوان ماده آنتي باكتريال توسط روش تعويض يوني سنتز كرده اند. خواص آنتي باكتريال آن ها توسط روش مشهور هالو مورد بررسي قرار گرفتند و تست آنتي باكتريال بر روي باكتري اشرشيا كولي انجام شد و نشان داد كه فعاليت هاي ضد باكتري بستگي به ميزان حضور كلرهگزيدين استات دارد. در ضمن نتايج نشان داد كه اين خاصيت ضد باكتري در مونت موريلونيت به مدت بيش از يك سال تداوم دارد(شكل 3). به طور كلي روش هاي سنتز مواد ضد باكتري به دو گروه تقسيم مي شوند:
- توسط مواد آلي
- توسط مواد غير آلي.
در سنتز توسط مواد غير آلي بيشتر از كاتيون هاي فلز سنگين استفاده مي شود مانند Ag+، Cu2+ و +Zn2 هر كدام از اين كاتيون ها مي توانند به عنوان عامل ضد باكتري عمل كنند. اين در حالي است كه استفاده از مواد غير آلي مضراتي نيز دارد مانند افزايش غلظت فلزات سنگين كه مي توانند تبعات زيست محيطي به دنبال داشته باشد و همچنين يون Ag+ كه در محلول پايدار نيست و تمايل دارد درحضور حرارت و نور به صورت Ag درآيد و يا با آنيون هايي مانند (42- Cl−, HS−, SO) در آب طبيعي واكنش داده و تركيبات غير محلول را تشكيل دهد كه در اين حالت خاصيت آنتي باكتريال خود را از دست مي دهد. از اين رو با وجود پايداري كمتر مواد آلي در مقايسه با مواد غير آلي يعني دماي تركيب گسستگي كمتر و نقطه ذوب كمتر مواد آنتي باكتريال آلي مزاياي خوبي را نشان داده اند، مانند: شرايط سنتز و نگهداري محدودي مانند مواد غير آلي ندارند و مساله مهمي كه مطرح است اين است كه مواد آلي نقش آلي دوستي دارند و مي توانند با مواد آلي سازگار باشند مانند پليمرها، رنگ ها و غيره. حلقه هالو به اين صورت است كه براي حالتي كه خاصيت ضد باكتري بالا است اين حلقه بزرگتر است. فعاليت ضد باكتري تا حد زيادي بستگي به قدرت جذب باكتري توسط رس آلي دارد اضافه نمودن مقدار كلرهگزيدين استات دو تاثير مهم بر روي ميزان جذب باكتري دارد. اول اينكه خاصيت آب گريزي رس آلي را افزايش مي دهد و در اين حالت ميزان تطابق اي-كولاي و رس آلي بيشتر مي شود و دوم اينكه كلرهگزيدين جاسازي شده نيروي الكترواستاتيك را بين رس آلي و باكتري افزايش مي دهد و با بي حركت كردن باكتري منجر به افزايش فعاليت آنتي باكتريال مي شود. بنابراين با توجه به اين دو مورد افزايش كلرهگزيدين استات به افزايش فعاليت آنتي باكتريال كمك مي كند.
شكل 3– نتايج تست هالو براي تعيين قدرت حذف باكتري كه با افزايش ميزان كلرهگزيدين قدرت آن بيشتر مي شود (حلقه هاي سفيد)- شكل هفتم آزمايش را پس از يكسال نشان ميدهد
ب)مونت موريلونيت به عنوان تحويل دهنده دارو
غنشيام و همكارانش با جاسازي تيمولول مالئات در بين لايه هاي مونت موريلونيت (شكل 4) و قرار دادن آن در شرايط شبيه سازي شده اسيد معده (PH=1/2 و مايع روده اي(PH4=/7) نشان دادند كه مي توان آزاد سازي اين دارو را كنترل كرد. رها شدن TM از لايه هاي مونت موريلونيت آهسته بوده و در محيط اسيد معده 14، 31، 39 و 43% از TM به ترتيب بعد از 0.5، 2، 4 و 9 ساعت و 17، 32، 43، 48% در محيط روده اي به ترتيب در مدت زمان ذكر شده آزاد شده است . اين آهستگي در آزاد سازي را مربوط به فرآيند تعويض يوني بين داروي جاسازي شده و يون هاي فلزات قليايي بافر مي دانند TM. يك داروي ضد فشار خون و درد قفسه سينه، تنظيم كننده ضربان قلب و همچنين به عنوان جلوگيري كننده ثانويه از سكته قلبي مي باشد. فرايند جاسازي TM در MMT سريع بوده و در يك ساعت به تعادل رسيده اند و حداكثر ميزان جاسازي شده TM كه تابعي از PH مي باشد217 mgTM/gMMT در PH=5/ 7 و دماي C 30° مي باشد. براي تعيين مشخصات از روش هاي دستگاهي XRD،FT-IR ، TG-DTA به ترتيب به منظور مشخص شدن TMجاسازي شده، بررسي پيوندها و دماي گسستگي تركيب MMT-TM استفاده شده است. معمولا اين روش هاي آناليز جزو لاينفك تحقيقات انجام شده بر روي MMT در زمينه هاي مختلف است و اطلاعات بسيار خوبي را از نتيجه عمليات بر روي آن به ما مي دهد. يان هان لي و همكاران نيز بر روي MMT به عنوان حمل كننده داروي ضد سرطان و تاييد غير سمي بودن مصرف آن تحقيقات انجام داده اند و به نتايج مطلوب و دلخواه رسيده اند.
شكل 4– حالت ممكن جاسازي TMدر بين لايه هاي MMT
2)مونت موريلونيت و نقش پركنندگي
وجود خاصيت پر كننده اي در مونت موريلونيت كه باعث افزايش استحكام و پايداري حرارتي ماده ي اصلي مي شود، موجب شده تا اين نانو ذره در صنايعي همچون پيل سوختي، سيمان، پلاستيك طبيعي، نانو كامپوزيت ها، پوشش مخازن و لوله هاي نفت و گاز و… استفاده مي شود كه در اين بخش تاثير مونت موريلونيت بر استحكام و تراوايي ملات سيمان و همچنين پيل سوختي مورد مطالعه قرار گرفته است.
الف) تاثير مونت موريلونيت اصلاح شده با مواد آلي بر روي استحكام و تراوايي سيمان
تحقيق انجام شده توسط كو و همكارانش نشان مي دهد كه استفاده از نانو مونت موريلونيت اصلاح شده با مواد آلي در ساخت سيمان باعث مي شود نفوذ پذيري سيمان تا 100 مرتبه كاهش يابد و مقاومت فشاري 40 ٪ و مقاومت خمشي تا 15 ٪ افزايش يابد. وجود تخلخل در سيمان كه به واسطه نسبت آب به سيمان است نقش مهمي را در خواص آن ايفا مي كند اين حفره ها در حدود 10 ميكرومتر تا 0.5 نانو متر مي باشند و به دو گروه تقسيم مي شوند. دسته اول به حفره هاي پلي مشهورند و به خاطر اينكه اندازه آنها كمتر از10 nm است به عنوان ريز شكست شناخته مي شوند. دسته دوم حفرات موئين ناميده مي شوند كه در اثر اضافه شدن آب به سيمان بوجود مي آيند نسبتا بزرگترند و توسط SEM ديده مي شوند. جفت اين حفره ها هيچ باري را تحمل نمي كنند. به خاطر كاهش در تراكم پذيري و مقاومت سيمان و همچنين نفوذ راحت مواد شيميايي مهاجم، حفره هاي موئين از اهمييت بالاتري برخوردارند. انتظار مي رود زماني كه تخلخل سيمان كاهش مي يابد خواص آن بهبود يابد بنابراين افزودن موادي با ساختار ميكرو ساختار مفيد مي باشد اگر چه تا كنون كاربرد نانو تكنولوژي در سيمان و بتون مورد توجه قرار نگرفته است. نانو ذرات مونت موريلونيت نمي توانند به طور مستقيم در تقويت خواص سيمان مورد استفاده قرار گيرند و ابتدا بايد توسط اصلاح با مواد آلي به صورت آب گريز در آيند، چون در غير اين صورت جذب آب بالايي دارند كه براي سيمان مناسب نيست. به عبارتي ديگر، مونتموريلونيت اصلاح شده با مواد آلي مي تواند در اطراف حفره هاي سيمان نقش مسدود كننده داشته باشد.
ب)پيل سوختي
پيل هاي سوختي متانول مستقيم به خاطر داشتن دانسيته انرژي بالا، دماي عملكرد پايين، طراحي آسان و آساني عملكرد گزينه مناسب و خوش آتيه اي براي توليد انرژي مي باشند. اگر چه متانول دانسيته انرژي بالايي دارد و نسبتاً يك سوخت مايع ايمن تر نسبت به سوخت هيدروژن است اما از معايب اين پيل ها مي توان به سرعت پايين اكسيداسيون و نرخ عبور بالاي متانول از غشاي مبادله كن پروتون اشاره كرد. در تكنولوژي DMFC از PEM به عنوان الكتروليت استفاده مي شود. در اين غشاها به منظور بهبود خاصيت جابجايي و نگهداري آب و همچنين تراوايي متانول بايد نسبت هدايت به نفوذ پذيري متانول را افزايش داد. بدين منظور در ساختار غشاء از پر كننده هاي غير آلي مانند مونت موريلونيت استفاده مي كنند. مونت موريلونيت به علت بالا بودن نسبت طول به عرض و شبكه ي آن مي تواند خواص مسدود كننده خوبي را از خود نشان دهد. توماسين و همكارانش نشان دادند زماني كه 1 تا 5 درصد مونت موريلونيت به طور كامل در غشاي پليمري پخش شود خاصيت تراوايي آن تا %60 كاهش مي یابد اگر چه افزايش بيشتر آن سبب كاهش در هدايت نيز مي شد.
ج)مونت موريلونيت به عنوان جاذب
مونت موريلونيت به خاطر پتانسيل بالاي جذب آب و بار منفي سطحي خود و در نتيجه انجام عمل تعويض يوني مي تواند كاتيون هاي آلي (مانند آفت كش ها، رنگبري، مواد فعال سطحي، فنول ها، شوينده ها و…) و كاتيون هاي غير آلي مانند فلزات سنگين (…Ni2+,Cu2+,Ag+,CO+ 2) را جذب كند و در مقايسه با ساير خاك هاي رسي مرجع مانند كوارتز، كربنات كلسيم، كائولينت و ايليت اين عمل را بهتر انجام مي دهد و به همين خاطر امروزه در جذب تحقيقات زيادي بر روي آن انجام شده است و مقالات بي شماري به چاپ رسيده است. اصول اصلي در اين مقالات به اين صورت است كه ابتدا مونت موريلونيت را به صورت خالص يا به وسيله تخليص بنتونيت تهيه مي كنند و سپس براي افزايش كارآيي آن در جذب، آن را تحت عمليات فعال سازي قرار مي دهند كه البته انتخاب روش فعال سازي به نوع كاتيوني كه مي خواهد جذب شود بستگي دارد مثلا براي جذب فلزات سنگين از روش پيلارينگ و روش اسيدي معمولا استفاده مي شود و براي جذب كاتيون هاي آلي از تصحيح توسط مواد آلي استفاده مي شود. همچنين عموما پارامترهاي موثر در جذب مانند PH محلول، زمان اصلاح و فعال سازي، غلظت محلول اوليه، زمان جذب، دما و از اين قبيل را مورد بررسي قرار مي دهند. روش جذب توسط خاكهاي رسي به خاطر هزينه اوليه پايين و بازده بالاي خود امروزه مورد توجه بسياري قرار گرفته است. ويژگي هاي مطلوب فيزيكي در رفتار بنتونيت موجب شده كه از اين كاني به طور گسترده در مراكز دفن مهندسي زباله و خصوصا در مراحل دفن زباله هاي اتمي استفاده شود.
نتيجه گيري
مونت موريلونيت را مي توان از طريق تخليص بنتونيت با خلوص بيش از 90% تهيه كرد. بسته به نوع كاتيون بين لايه اي موجود در ساختار مونت موريلونيت خواص اين نانو ذره تغيير مي كند مثلا وجود سديم و كلسيم در لايه مياني به ترتيب باعث تورم پذيري بالا و افزايش جذب سطحي در مونت موريلونيت مي شود. امروزه با استفاده از مونت موريلونيت و مونت موريلونيت اصلاح شده، خواص برخي مواد و تركيبات را بهبود بخشيده و از آنها در صنايعي مانند پيل سوختي، سيمان، جداسازي، پوشش مخازن و لوله هاي نفت و گاز، داروسازي و … استفاده مي شود. مونت موريلونيت به علت خواص ويژه جذبي، قابليت تصحيح، قيمت ارزان و در دسترس بودن آن مي تواند به عنوان جاذب مناسبي در جذب كاتيون ها و فلزات سنگين مطرح شود. با توجه به خواص منحصر به فرد مونت موريلونيت اميد است با مطالعه و بررسي بيشتر به يافته هاي نوين و بيشتري در زمينه كاربرد اين نانو رس در علوم كاربردي برسيم.