Organic Compound Effects on Swelling and Flocculation of Upton Montmorillonite

Abstract

The swelling and shrinking and flocculation and deflocculation of clays is of fundamental importance in the transport of solutes through a porous medium because these processes affect the permeability of the medium. Since organic solutes frequently occur in toxic wastes, we conducted an investigation of the effect of eight soluble organic compounds, representing different kinds of structures and functional groups, on the swelling and flocculation of sodium saturated Upton montmorillonite. These compounds were ethanol, 1,4‐dioxane, phenol, urea, benzamide, ethylamine hydrochloride, acetic acid, and sodium acetate. In general, we found that increases in the concentration of the compounds that ionize in water decreased swelling and increased flocculation to a greater extent than those that remained un‐ionized, i.e., electrically neutral. However, 1,4‐dioxane was exceptional in that, despite its electrical neutrality, it reduced swelling and increased flocculation significantly. Possible reasons for the effects of the different compounds on swelling and flocculation were advanced.

Effect of 1,4-Dioxane on the Expansion of Montmorillonite Layers in Montmorillonite/Water Systems

“…Organic molecules selected for the study were: 1,4-dioxane, ethanol, phenol, urea, benzamide, ethylamine hydrochloride, acetic acid, and sodium acetate. In the earlier stages of this study (Chen et al, 1987;Zhang et al, 1990) it was found that 1,4-dioxane was the only neutral organic molecule that had a significant effect on the swelling and flocculation of the montmorillonite. Since we have a keen interest in swelling and flocculation, and since they can have a profound influence on the permeability of a soil (and, thereby, on diffusive and convective transport within it), the present study was undertaken.…”

Effects of Iron Oxidation State and Organic Cations on Dioctahedral Smectite Hydration

“…If the clay system is assumed to be fully swellable in all of these ionic forms, meaning that little or no variation is expected in the specific surface area exposed to HeO and in the number of layers participating in the swelling or surface-hydration process (Low, 1980), then these observed differences in swelling of oxidized smectites are best explained by differences in cation polarity. This could decrease the affinity of the interlayer region for H20 based either on entropy or on the hydration energy of the cation (Chen et al, 1987).…”

Folyadék-visszatartás, folyadékvezetés és porozitás összefüggései vízzel és/vagy szerves folyadékkal telített talajokban I. Folyadék-visszatartó képesség — Szemle

“…Az agyagásvány-tartalom és típus a talajok porozitás-változásának mértékét is meghatározza (LENHARD & BROOKS, 1985;CHEN et al, 1987;MATMON & HAYDEN, 2003). Az 1:1 típusú kaolinit agyagásványtartalmú, aggregált talajok finom pórusai és szűk csatornái a víz és NAPL telítéskor elérhetőek, míg a 2:1 típu-sú (duzzadó) agyagásványokat tartalmazó talajok pórustere a duzzadáskor jelentő-sen csökken, megváltoztatva, növelve a folyadékok belépési küszöbnyomás értékét is (vízre vonatkozó P ce értéke 1,94 hPa-ról 7,04 hPa-ra emelkedett) (MATMON & HAYDEN, 2003).…”

“…JARVIS et al, 2002), illetve NAPL típusú növényvédőszerek megkötődését vizsgáló kísérleteik során KODEŠOVÁ és munkatársai (2008) is. A kaolinit ásványok esetében a plaszticitási index kis értékének köszönhetően gyakori flokkuláció vezethet a pórusszerkezet, és ezáltal a hidraulikai talajtulajdonságok megváltozásához ( VAN OLPHEN, 1963;CHEN et al, 1987;DRAGUN, 1998). NAGARAJARAO (1994) vízzel és xilollal meghatározott deszorpciós izotermái alapján a víz/szilárd fázis, illetve szerves folyadék/szilárd fázis rendszer 0,2 µm feletti pórusátmérővel jellemezhető alkotóelemeinek effektív porozitásbeli eltérése 0-150 hPa nyomástarto-mányban elsősorban az aggregátumok stabilitásával összefüggésben alakul.…”