Aplicaciones tecnológicas de las arcillas modificadas

Abstract

Las arcillas de la familia de las esmectitas representan un grupo de minerales constituidos por filosilicatos, cuyas propiedades físico-químicas dependen de su estructura y del tamaño de grano, muy fino (menor a 2 pm). Una propiedad peculiar de estas estructuras es que presentan sustituciones isomórficas que permiten sustituir al átomo de silicio (Si), situado en el centro de los tetraedros, por otro de menor carga, como el aluminio (Al3+); igualmente, se puede reemplazar el aluminio de las capas octaédricas por otros elementos (Mg2+, Mn2+, Fe2+), generando así un exceso de carga negativa en la estructura (carga interlaminar), la cual necesita atraer a otros cationes de intercambio para compensarse, por ejemplo Na+, K+, Ca2+ o moléculas polares como el agua, lo que le proporciona propiedades superficiales de acidez e intercambio iónico tan importantes que a ellas se deben mayormente las propiedades catalíticas de las arcillas. El proceso de pilaramiento de una arcilla, especialmente la bentonita, es una forma de modificar estructuralmente la arcilla y consiste en compensar la carga interlaminar con grandes hidroxicationes poliméricos y oligoméricos formados por la hidrólisis de sales metálicas (por ejemplo, de Al, Zr, Cr, entre otros). Estos grandes hidroxicationes se introducen en la interlaminar, separándola y manteniéndola a grandes espaciados. A continuación, se calcinan para formar los clusters de oxihidroximetales que se denominan pilares, los cuales se fijan a las láminas de la arcilla impidiéndolas colapsar. A estas arcillas modificadas se las conoce en la literatura como PILC's (pillared interlayer clays). Las bentonitas, en particular, constituyen materiales de interés en Perú por su fácil disponibilidad y abundancia. En el capítulo 1 se hace una descripción estructural de las arcillas, sus modificaciones estructurales y sus principales propiedades físico-químicas. En el capítulo 2 se resume los principales métodos de preparación de las arcillas modificadas, así como también se dan a conocer las estructuras de los agentes pilarantes más utilizados. Por último, en el capítulo 3 se dan a conocer las múltiples aplicaciones de las arcillas modificadas en catálisis y en el capítulo 4 se detalla su aplicación como adsorbente en la retención de contaminantes.