Ensaios de determinação da capacidade de troca catiónica em argilas

Abstract

A Capacidade de Troca Catiónica (CTC) é uma das características básicas das argilas e dos minerais argilosos. Esta determina várias propriedades físicas e químicas das argilas e minerais argilosos, como por exemplo, troca e transporte de catiões, hidratação e dilatação, e tem implicações em aplicações tais como em barreiras geotécnicas e em peloterapia, entre muitas outras. O presente trabalho tem como objetivo principal caracterizar cinco amostras de argila, três provenientes de afloramentos portugueses, tais como Bustos (2 amostras), Benavila (1 amostra) e duas adquiridas à The Clay Mineral Society (2 amostras padrões de montmorilonite), de forma a aferir a viabilidade de utilização de dois métodos de CTC diferentes. Realizaram-se diversos ensaios de caracterização granulométrica (tamanho das partículas e sedigraph), mineralógica (Difração de Raios X (DRX) de agregados orientados e não orientados, Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR)) e química (Fluorescência de Raios X (FRX)). Para além destes ensaios, também foi calculada a CTC das amostras através do método de saturação da amostra com acetato de amónio e através do método trietilenotetramina de cobre (Cu-trien). O método Cu-trien foi o método de CTC que apresentou resultados mais adequados para a sua utilização. Como trabalhos futuros sugere-se: saturar as amostras com um ião monovalente de sódio (Na⁺) de forma a ser mais fácil introduzir amónio (NH₄⁺) nas amostras, e criar padrões próprios, de modo a não ser necessário adquiri-los a outra entidade.

Cation exchange capacity (CEC) is one of the basic characteristics of clays and clay minerals. It determines several physical and chemical properties of clays and clay minerals, e.g., cation exchange and transport, hydration and swelling, controlling several applications, e.g. in geotechnical barriers, pelotherapy and many others. The main objective of the present work is to characterize five clay samples, three from Portuguese outcrops, Bustos (2 samples) and Benavila (1 sample), and two purchased from The Clay Minerals Society (2 Standard montmorillonites STx-1b and SWy-3), to evaluate the viability of using two different cation exchange capacity methods. Several laboratory methods to characterize the selected samples were used, such as granulometric analysis (particle size and sedigraph), mineralogical analysis (X-ray diffraction (XRD) of oriented and unoriented aggregates, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)) and chemical analysis (X-ray Fluorescence (XRF)). In addition to these tests, the CEC of the samples was also determined through the standard method of saturation the sample with ammonium acetate and through the copper triethylenetetetramine (Cu-trien) method. The Cu-trien method was the CEC method that showed the most appropriate results for its use. As future work it is suggested: saturate the samples with a monovalent sodium ion (Na⁺) in order to be easier to introduce ammonium (NH₄⁺) into the samples and create our own standards so that it is not necessary to purchase them from another entity.