Tonminerale Und Tone: Struktur, Eigenschaften, Anwendungen Und Einsatz in Industrie Und Umwelt

ISBN-13: 9783798509238 / Niemiecki / Miękka / 1993 / 504 str.

Karl Jasmund; Gerhard Lagaly

Opis

Im ersten Teil des Buches werden die Tonminerale genau beschrieben und ihre Reaktionen (Ionenaustausch, Quellung, kolloidale Dispersionen, Wechselwirkung mit allen Arten organischer Verbindungen einschliesslich von Polymeren) dargestellt. Der Hauptteil enthalt das Verhalten der Tonminerale in Boden und die vielfaltigen Einsatzmoglichkeiten in Geotechnik und allen moglichen Sparten der Industrie. In diesen Kapiteln finden sich auch Angaben zur Bindung von toxischen Stoffen und Pestiziden und die Verwendung als Abdichtungsmaterialien. Das Buch spricht den Wissenschaftler, Techniker und Ingenieur an, der in der Praxis mit Tonen arbeitet und deren Verwendungsmoglichkeiten pruft sowie den Studenten einschlagiger Fachrichtungen. Die praktische Verwendung der Tone und mogliche Einsatzgebiete sind schwerpunktmassig behandelt."

Spis treści

1 Tone und Tonminerale.- 1.1 Tone.- 1.2 Die Tonminerale.- 1.3 Die besonderen Eigenschaften der Tonminerale.- 1.3.1 Morphologie.- 1.3.2 Ionenaustauschreaktionen.- 1.3.3 Intrakristalline Reaktivität.- 1.3.4 Delamination.- 1.4 Aufbereitung und Anreicherung der Tonminerale.- 1.5 Analytische Untersuchungen.- 1.5.1 Methoden.- 1.5.2 Korngrößenverteilung.- 1.5.3 Bestimmung des Mineralbestandes.- 1.5.4 Quantitative röntgenographische Analyse.- 1.5.5 Andere quantitative Methoden.- 1.5.6 Ermittlung von Strukturformeln.- 1.5.7 Bestimmung der Schichtladung.- 1.5.8 Ionenaustauschvermögen.- Literatur.- 2 Beschreibung Einzelner Tonminerale.- 2.1 Zweischichtminerale oder 1:1-Schichtsilicate.- 2.1.1 Kaolinminerale.- 2.1.2 Serpentinminerale.- 2.2 Dreischichtminerale oder 2:1-Schichtsilicate.- 2.2.1 Pyrophyllitund Talk.- 2.2.2 Glimmer.- 2.2.3 Smectite.- 2.2.4 Vermiculite.- 2.2.5 Chlorite.- 2.3 Schichtminerale mit Wechsellagerungsstruktur.- 2.3.1 Minerale mit regelmäßiger ABAB-Wechsellagerung.- 2.3.2 Minerale mit unregelmäßiger Wechsellagerung.- 2.4 Tonminerale mit Faserstruktur.- 2.4.1 Sepiolith.- 2.4.2 Palygorskit (Attapulgit).- 2.5 Nichtkristalline Silicate.- 2.5.1 Allophan.- 2.5.2 Imogolit.- 2.6 Oxide und Hydroxide.- 2.6.1 Silieiumoxide.- 2.6.2 Aluminiumoxide.- 2.6.3 Eisenoxide.- 2.6.4 Titanoxide.- 2.6.5 Manganoxide.- Literatur.- 3 Reaktionen der Tonminerale.- 3.1 Ionenaustausch.- 3.1.1 Austauschbare Kationen und Anionen.- 3.1.2 Kationenaustauschgleichgewiehte.- 3.1.3 Beispiele für Kationenaustauschgleichgewichte.- 3.1.4 Selektivität.- 3.1.5 Kaliumionenselektivität.- 3.1.6 Äquimolarer Kationenaustausch.- 3.1.7 Anionenaustausch.- 3.2 Tonmineral-Wasser.- 3.2.1 Hydrationszustand der 2:1-Tonminerale.- 3.2.2 Quasikristalline Strukturen.- 3.2.3 Strukturen mit diffusen Ionenschichten.- 3.2.4 Kolloidale Dispersionen.- 3.2.5 Herstellung kolloidaler Tonmineraldispersionen.- 3.2.6 Aggregation von Tonmineralteilchen.- 3.2.7 Fließverhalten von Tonmineraldispersionen.- 3.2.8 Plastizität bei Tonen.- 3.3 Tonminerale und organische Verbindungen.- 3.3.1 Bindung organischer Verbindungen durch Tonminerale.- 3.3.2 Einlagerungsverbindungen von 1:1-Tonmineralen.- 3.3.3 Die Bildung von Einlagerungsverbindungen als kooperative Reaktion.- 3.3.4 Klassifizierung und Nachweis von Kaoliniten durch Einlagerungs-verbindungen.- 3.3.5 2:1-Tonminerale und neutrale organische Moleküle.- 3.3.6 Kationenaustauschreaktionen.- 3.3.7 Die Alkylammonium-Methode.- 3.3.8 Das Adsorptions verhalten organophiler Tonminerale.- 3.3.9 Delamination.- 3.4. Bindung von Polymeren.- 3.4.1 Allgemeines.- 3.4.2 Nichtionische Polymere.- 3.4.3 Kationische Polymere.- 3.4.4 Anionische Polymere.- 3.4.5 Proteine.- 3.4.6 Folgerungen.- Literatur.- 4 Bildung und Umbildung von Tonmineralen.- 4.1 Geologische Reaktionsräume (Environments).- 4.2 Verwitterungszone.- 4.3 Sedimentäre Reaktionszone.- 4.4 Diagenetischer Reaktionsraum.- 4.5 Zur Thermodynamik der Tonmineralbildung.- 4.6 Zur Synthese von Tonmineralen.- Literatur.- 5 Lagerstätten von Tonrohstoffen.- 5.1 Kaolinlagerstätten.- 5.1.1 Genese der Kaolinlagerstätten.- 5.1.2 Kaolinlagerstätten Mitteleuropas.- 5.1.3 Kaolinlagerstätten Westeuropas.- 5.1.4 Lagerstätten sedimentärer Kaoline von Georgia, South-Carolina und Brasilien.- 5.2 Bentonitlagerstätten.- 5.2.1 Genese der Bentonitlagerstätten.- 5.2.2 Bentonitlagerstätten der USA.- 5.2.3 Bentonitlagerstätten Bayerns.- 5.3 Palygorskit-/Sepiolithlagerstätten.- 5.4 Lagerstätten gemeiner Tone.- 5.5 Lagerstätten von Talk, Pyrophyllit und Asbest.- 5.6 Gewinnung und Aufbereitung von Tonrohstoffen.- 5.6.1 Aufbereitung von Kaolinen.- 5.6.2 Aufbereitung von Kaolinitton (Ball Clay).- 5.6.3 Aufbereitung von Bentonit.- 5.6.4 Aufbereitung von Talk, Pyrophyllit und Asbest.- 5.7 Ausblick.- Literatur.- 6 Tonminerale in Böden.- 6.1 Einleitung.- 6.2 Vorkommen und Bodenklassifikation.- 6.3 Bildung, Umbildung und Abbau.- 6.4 Physikalische Bodeneigenschaften.- 6.4.1 Bodengefüge.- 6.4.2 Bodenwasser.- 6.5 Chemische Bodeneigenschaften.- 6.5.1 Ladungseigenschaften und Ionenaustausch.- 6.5.2 Zur Nährstoffaufnahme der Pflanzenwurzeln.- 6.5.3 Kalium.- 6.5.4 Ammonium.- 6.5.5 Phosphat.- 6.5.6 Magnesium und Schwefel.- 6.5.7 Protonenpufferung.- 6.6 Wechselwirkungen mit organischen Verbindungen und Mikroorganismen.- 6.6.1 Huminstoffe.- 6.6.2 Mikroorganismen, Polysaccharide und Polyuronsäuren.- 6.6.3 Adsorption von organischen Stickstoffverbindungen und Stickstoff-mineralisierung.- 6.7 Tonmineralbestimmung in Böden.- 6.7.1 Allgemeines.- 6.7.2 Vorbehandlung und Präparation.- 6.7.3 Röntgenographische Identifizierung der Tonminerale.- 6.7.4 Semiquantifizierung der Tonminerale.- 6.7.5 Bestimmung der Ladungsdichte von Smectiten und Vermiculiten.- Literatur.- 7 Keramik.- 7.1 Die keramische Technologie.- 7.2 Die tonkeramischen Erzeugnisse.- 7.3 Tongesteine als keramische Rohstoffe.- 7.3.1 Bildsame und unbildsame Rohstoffe.- 7.3.2 „Ton“und „Kaolin“.- 7.3.3 Klassifikation von Tonen.- 7.3.4 Nomenklatursystem nach Ernst, Forkel und von Gehlen.- 7.3.5 Haupt- und Nebenbestandteile in Kaolinen und Tonen.- 7.3.6 Die herstellungsrelevanten Eigenschaften der tonigen Rohstoffe.- 7.4 Trocknung.- 7.5 Die Vorgänge beim Brennen tonkeramischer Erzeugnisse.- 7.5.1 Thermische Zersetzung einzelner Tonminerale.- 7.5.2 Thermische Reaktionen in natürlichen Tonen und technischen Massen.- Literatur.- 8 Geotechnik und Entsorgung.- 8.1 Bedeutung der Tonminerale in der Bodenmechanik.- 8.1.1 Korngröße, Kornform und Ladung der Tonmineralteilchen.- 8.1.2 Plastizität der Tone.- 8.1.3 Scherverhalten der Tone.- 8.1.4 Quellverhalten der Tone.- 8.1.5 Bedeutung der Tonmineralogie für den Bauingenieur.- 8.2 Tone und Tonminerale in der Umweltsicherung.- 8.2.1 Deponie-und Entsorgungstechnik.- 8.2.1.1 Untertagedeponierung.- 8.2.1.2 Übertagedeponien.- 8.2.1.3 Kläranlagen und Klärschlamm.- 8.2.2 Altlastsanierung durch Einkapselungsverfahren.- 8.2.3 Altlastsanierung durch Bodenreinigungsverfahren.- Literatur.- 9 Praktische Verwendung und Einsatzmöglichkeiten von Tonen.- 9.1 Die vielfältige Verwendung von Tonen und Tonmineralen.- 9.1.1 1:1-Tonminerale.- 9.1.2 2:1 -Tonminerale.- 9.1.3 Attapulgit und Sepiolith.- 9.2 Einsatzformen von Kaolinen und Bentoniten.- 9.2.1 Kaoline.- 9.2.2 Rohbentonite.- 9.2.3 Sauer aktivierte Bentonite.- 9.2.4 Alkalisch aktivierte Bentonite.- 9.2.5 Organisch aktivierte Bentonite.- 9.2.6 Polyoxometallsmectite.- 9.2.7 Gele.- 9.3 Tone als Träger- und Adsorptionsmittel.- 9.3.1 Tone als Trägermaterial.- 9.3.2 Tone als Pelletierhilfsmittel.- 9.3.3 Bentonite in Reinigungsverfahren.- 9.3.4 Bentonite in Waschmitteln.- 9.3.5 Adsorption toxischer Verbindungen.- 9.3.6 Pestizide.- 9.3.7 Einsatz bei Trennungsverfahren.- 9.4 Ausnutzung der Theologischen Eigenschaften von Tondispersionen.- 9.4.1 Grundlagen.- 9.4.2 Bauindustrie.- 9.4.3 Papierindustrie.- 9.4.4 Gießereibentonite.- 9.4.5 Bohrspülflüssigkeiten.- 9.4.6 Verdickung wäßriger Systeme.- 9.4.7 Emulsionen.- 9.4.8 Bentonitzusätze in organischen Systemen.- 9.5 Tonminerale in der pharmazeutischen Anwendungstechnik.- 9.5.1 Attapulgit, Talk.- 9.5.2 Kaoline.- 9.5.3 Smectite.- 9.5.4 Tonmineral/Wirkstoff-Wechselwirkungen.- 9.6 Tonmineral/Polymere.- 9.6.1 Flockung kolloidaler Dispersionen durch Makromoleküle.- 9.6.2 Bentonite als Flockungsmittel.- 9.6.3 Peptisation durch Makromoleküle.- 9.6.4 Sterische Stabilisierung.- 9.6.5 Propfreaktionen.- 9.6.6 Polymerisation zwischen den Schichten.- 9.6.7 Carbothermische Prozesse.- 9.7 Katalyse.- 9.7.1 Katalytisch aktive Zentren.- 9.7.2 Katalysatordesign.- 9.7.3 Säurekatalysierte Reaktionen.- 9.7.4 Einfluß des Wassergehaltes.- 9.7.5 Geometrischer Zwang und Textur.- 9.7.6 Enzymatische Reaktionen.- 9.7.7 Kohlefreie Durchschreibepapiere.- 9.7.8 Tonminerale als Katalysatorträger.- 9.7.9 Modellversuche zur Bildung von Erdöl.- Literatur.- Tabellen zu Kapitel 2.