Local Cuban bentonite clay: composition, structure and textural characterization

Abstract

The physic and chemical characterization of the bentonite clay from the Chiqui Gómez deposit, central Cuba, (Cuban bentonite clay) shows that it is mainly constituted by sodium montmorillonite (>90%), with a structural formula for one-layer unit determined as (Na3.99Al0.01)(Al1.11Fe3+0.49Mg0.18Ti0.07)(Ca0.24Na0.15K0.01)O10(OH)2. The Cuban bentonite clay has a specific surface area of 80m2g-1, a pore volume of about 0.0776 cm3g-1, 61 % porosity and both N2 adsorption?desorption isotherms exhibited a hysteresis loop of IV type. The thermogravimetric analyses (TGA) of studied mineral presents the first endothermic peak, characteristic of montmorillonite, in 48.1 ºC and others less accentuated (80.8, 94.0, 119.8 ºC) characteristic of sodium montmorillonite, that corresponds to the loss of water, and can be extended up to 250 ºC. The FT-IR spectra showed the existence of Si-OH, Al-Al-OH, Al-Fe-OH, Al-Mg-OH and Si-O-Si functional groups in all clay samples, bands between 1120 and 461 cm-1 correspond to phyllosilicate structures and OH stretching vibrations were observed. pH at the point of zero charge (pHPZC) obtained has a value of 8.1, which allows montmorillonite to be classified as basic.

La caracterización física y química de la arcilla bentonítica del depósito Chiqui Gómez, en el centro de Cuba, muestra que está constituida mayoritariamente (>90%) por montmorillonita sódica, con una formula estructural para una capa unitaria establecida como (Na3.99Al0.01)(Al1.11Fe3+ 0.49Mg0.18Ti0.07)(Ca0.24Na0.15K0.01)O10(OH)2. Las arcillas de bentonita cubana tienen una superficie específica de 80 m2 g -1 , un volumen de poro de aproximadamente 0,0776 cm3 g -1 y una porosidad de 61%. Ambas isotermas de desorción-desorción de N2 exhibieron una isoterma de histéresis de tipo IV. El análisis TGA muestra que la bentonita estudiada presenta el primer pico endotérmico, característico de la montmorillonita, en 48,1 ºC y otros menos acentuados (80.8, 94.0, 119.8 ºC) característicos de la montmorillonita sódica, que corresponde a la pérdida de agua, pudiendo extenderse hasta 250 ºC. Los espectros FT-IR mostraron la existencia de grupos funcionales Si-OH, Al-Al-OH, Al-Fe-OH, Al-Mg-OH y Si-OSi en todas las muestras de arcilla, las bandas entre 1120 y 461 cm-1 corresponden a estructuras de filosilicatos y se observaron vibraciones de estiramiento OH. El pH en el punto de carga cero (pHPZC) obtenido tiene un valor de 8.1, lo que permite clasificar la montmorillonita como básica.