Description
Im ersten Teil des Buches werden die Tonminerale genau beschrieben und ihre Reaktionen (Ionenaustausch, Quellung, kolloidale Dispersionen, Wechselwirkung mit allen Arten organischer Verbindungen einschlielich von Polymeren) dargestellt. Der Hauptteil enthlt das Verhalten der Tonminerale in Bden und die vielfltigen Einsatzmglichkeiten in Geotechnik und allen mglichen 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 Verwendungsmglichkeiten prft sowie den Studenten einschlgiger Fachrichtungen. Die praktische Verwendung der Tone und mgliche Einsatzgebiete sind schwerpunktmig behandelt. 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 Reaktivitt.- 1.3.4 Delamination.- 1.4 Aufbereitung und Anreicherung der Tonminerale.- 1.5 Analytische Untersuchungen.- 1.5.1 Methoden.- 1.5.2 Korngrenverteilung.- 1.5.3 Bestimmung des Mineralbestandes.- 1.5.4 Quantitative rntgenographische Analyse.- 1.5.5 Andere quantitative Methoden.- 1.5.6 Ermittlung von Strukturformeln.- 1.5.7 Bestimmung der Schichtladung.- 1.5.8 Ionenaustauschvermgen.- 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 regelmiger ABAB-Wechsellagerung.- 2.3.2 Minerale mit unregelmiger 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 fr Kationenaustauschgleichgewichte.- 3.1.4 Selektivitt.- 3.1.5 Kaliumionenselektivitt.- 3.1.6 quimolarer 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 Flieverhalten von Tonmineraldispersionen.- 3.2.8 Plastizitt 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 Molekle.- 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 Reaktionsrume (Environments).- 4.2 Verwitterungszone.- 4.3 Sedimentre Reaktionszone.- 4.4 Diagenetischer Reaktionsraum.- 4.5 Zur Thermodynamik der Tonmineralbildung.- 4.6 Zur Synthese von Tonmineralen.- Literatur.- 5 Lagersttten von Tonrohstoffen.- 5.1 Kaolinlagersttten.- 5.1.1 Genese der Kaolinlagersttten.- 5.1.2 Kaolinlagersttten Mitteleuropas.- 5.1.3 Kaolinlagersttten Westeuropas.- 5.1.4 Lagersttten sedimentrer Kaoline von Georgia, South-Carolina und Brasilien.- 5.2 Bentonitlagersttten.- 5.2.1 Genese der Bentonitlagersttten.- 5.2.2 Bentonitlagersttten der USA.- 5.2.3 Bentonitlagersttten Bayerns.- 5.3 Palygorskit-/Sepiolithlagersttten.- 5.4 Lagersttten gemeiner Tone.- 5.5 Lagersttten 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 Bden.- 6.1 Einleitung.- 6.2 Vorkommen und Bodenklassifikation.- 6.3 Bildung, Umbildung und Abbau.- 6.4 Physikalische Bodeneigenschaften.- 6.4.1 Bodengefge.- 6.4.2 Bodenwasser.- 6.5 Chemische Bodeneigenschaften.- 6.5.1 Ladungseigenschaften und Ionenaustausch.- 6.5.2 Zur Nhrstoffaufnahme 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 Polyuronsuren.- 6.6.3 Adsorption von organischen Stickstoffverbindungen und Stickstoff-mineralisierung.- 6.7 Tonmineralbestimmung in Bden.- 6.7.1 Allgemeines.- 6.7.2 Vorbehandlung und Prparation.- 6.7.3 Rntgenographische 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 Vorgnge beim Brennen tonkeramischer Erzeugnisse.- 7.5.1 Thermische Zersetzung einzelner Tonminerale.- 7.5.2 Thermische Reaktionen in natrlichen Tonen und technischen Massen.- Literatur.- 8 Geotechnik und Entsorgung.- 8.1 Bedeutung der Tonminerale in der Bodenmechanik.- 8.1.1 Korngre, Kornform und Ladung der Tonmineralteilchen.- 8.1.2 Plastizitt der Tone.- 8.1.3 Scherverhalten der Tone.- 8.1.4 Quellverhalten der Tone.- 8.1.5 Bedeutung der Tonmineralogie fr 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 bertagedeponien.- 8.2.1.3 Klranlagen und Klrschlamm.- 8.2.2 Altlastsanierung durch Einkapselungsverfahren.- 8.2.3 Altlastsanierung durch Bodenreinigungsverfahren.- Literatur.- 9 Praktische Verwendung und Einsatzmglichkeiten von Tonen.- 9.1 Die vielfltige 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 Trger- und Adsorptionsmittel.- 9.3.1 Tone als Trgermaterial.- 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 Gieereibentonite.- 9.4.5 Bohrsplflssigkeiten.- 9.4.6 Verdickung wriger Systeme.- 9.4.7 Emulsionen.- 9.4.8 Bentonitzustze 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 Makromolekle.- 9.6.2 Bentonite als Flockungsmittel.- 9.6.3 Peptisation durch Makromolekle.- 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 Surekatalysierte Reaktionen.- 9.7.4 Einflu des Wassergehaltes.- 9.7.5 Geometrischer Zwang und Textur.- 9.7.6 Enzymatische Reaktionen.- 9.7.7 Kohlefreie Durchschreibepapiere.- 9.7.8 Tonminerale als Katalysatortrger.- 9.7.9 Modellversuche zur Bildung von Erdl.- Literatur.- Tabellen zu Kapitel 2.
