ArtykułyPorady

Montmorillonit w akwarium

Witam Redakcję,
Jak wyglądają skałki mineralne montmorylonit, które wyłapują metale ciężkie. Czy posiadają jakieś wady, gdy umieszczę je w akwarium?
Z poszanowaniem
Zbigniew Sokołowski

Szanowny Panie Zbigniewie, zawarty w pytaniu montmorillonit nie jest sam w sobie skałą, a minerałem należącym do dużej grupy minerałów ilastych, konkretnie smektytów, która zawiera kilka bardzo podobnych do siebie minerałów. Pod względem chemicznym jest to uwodniony krzemian glinu, magnezu, wapnia i sodu. Przyjmuje formę bardzo drobnoziarnistych, rozpadających się skupień, jest bardzo miękki (w skali Mohsa ma twardość 1-2) i jest „tłusty” w dotyku. Charakteryzuje się różną barwą – od białej, szarej, zielonej aż po żółtawą, w zależności od domieszek. Jest minerałem bardzo rozpowszechnionym w przyrodzie, lecz zwykle w stanie rozproszonym – występuje najczęściej w glebach oraz w skałach ilastych (bentonity, iły bentonitowe, iły montmorillonitowe).

Nagromadzenia montmorillonitu nie są częste. W Polsce złoża tego surowca (pod postacią wyżej wymienionych skał) występują bądź występowały na Dolnym i Górnym Śląsku, południowej części Gór Świętokrzyskich oraz w Karpatach i w okolicach Tarnobrzega.

Minerały ilaste, do których należy omawiany minerał, charakteryzują się właściwościami sorpcyjnymi, to znaczy, że potrafią pochłaniać niektóre substancje z bezpośredniego otoczenia. Ma to związek z ich budową wewnętrzną na poziomie atomowym. W nanoskali, minerały te budują jak gdyby warstwy (pakiety) zbudowane z odpowiednio pogrupowanych atomów. Atomy najbardziej zewnętrzne, najprościej mówiąc, są często naładowane ujemnie, przez co przyciągają kationy – jony naładowane dodatnio (np. kationy metali). Sorpcja w tych minerałach związana jest z przyciąganiem elektrostatycznym na powierzchniach bocznych pakietów oraz na ich powierzchniach, w przestrzeni między pakietami. Taka budowa minerałów przekłada się na powierzchnię właściwą, na której zachodzi zjawisko sorpcji. W niektórych typach minerałów ilastych, jak np. talku, odległość między pakietami jest zbyt mała, dodatkowo atomy obydwu warstw przyciągają się siłami van der Waalsa, co uniemożliwia efektywną sorpcję – ta zachodzi tylko na powierzchniach bocznych warstw.

Inaczej jest w przypadku montmorillonitu, najbardziej „chłonnego” minerału ilastego. W tym przypadku, między pakietami znajdują się cząsteczki wody, które niejako rozszerzają odległości między warstwami. Ta właściwość pozwala na wnikanie cząsteczek wody oraz innych substancji do wnętrza minerału oraz łączenie się i unieruchamianie ich na powierzchniach montmorillonitu, co wielokrotnie zwiększa efektywność sorpcji. Powierzchnia właściwa (a więc powierzchnia, na której dochodzi do sorpcji) dla montmorillonitu, uzyskana eksperymentalnie, wynosi 700-800 m2/g (w porównaniu do węgla aktywnego, dla którego ta wartość wynosi od kilkuset do ok. 1500 m2/g to względnie dużo). Oczywiście jest to bardzo uproszczony opis, w rzeczywistości jest to wszystko o wiele bardziej skomplikowane. Niestety, właściwości budowy minerałów ilastych pozwalają na sorpcję tylko jonów naładowanych dodatnio, nie za bardzo nadają się do sorpcji takich substancji jak np. azotany czy azotyny, które w roztworach wodnych mają postać anionów. Jednakże w laboratoriach, w procesach tzw. inżynierii mineralnej, budowa minerałów jest modyfikowana w celu umożliwienia sorpcji różnych innych substancji, co otwiera wiele nowych możliwości, chociażby w opracowaniu i produkcji nowych mediów filtracyjnych.

Montmorillonit oraz zbudowany głównie z niego bentonit są szeroko stosowane w przemyśle – wykorzystuje się je do produkcji nawozów, wyrobów ceramicznych, sorbentów, kosmetyków a nawet, ze względu na swoje właściwości pochłaniania dużej ilości wody – leków przeciwbiegunkowych. Czasami, np. na forach internetowych, można natknąć się na informacje na temat wykorzystywania jako podłoże akwariowe żwirków dla kotów. Faktycznie, zbudowane są one z bentonitu, jednak bardzo często dodawane są do nich różne substancje chemiczne, chociażby zapachowe, pomijając to, żwirek taki „puchnie” pod wpływem wody.

Wracając do głównego pytania Czytelnika – pomijając właściwość wielokrotnego zwiększania swojej objętości pod wpływem wody, stosowanie czystego montmorillonitu nie ma większego sensu. A oto kilka powodów, a raczej wad stosowania opisywanego minerału jako ozdoby czy medium filtracyjnego. Po pierwsze, jest to minerał sypki lub słabo zwięzły, co może powodować wypłukiwanie go z filtra i/lub rozmywanie struktur z niego zbudowanych, co spowoduje osiadanie materiału ilastego na wszystkich powierzchniach w akwarium.

Drugim powodem jest fakt, że sorpcja zachodzi najlepiej w wyższym pH (w środowisku alkalicznym), a więc w większości akwariów pochłanianie np. metali ciężkich nie będzie bardzo efektywne (pomijając sam minerał, w niższym odczynie kationy metali już nie są tak „mobilne”, a co za tym idzie, nie tak niebezpieczne jak w wyższych wartościach odczynu).

Po trzecie, nie jest to minerał zbyt estetyczny, przypominający w wilgotnej formie raczej błoto niż litą skałę.

Do zalet zaliczymy oczywiście zdolność sorpcji niepożądanych w akwarium kationów, jak np. metali ciężkich oraz względnie niską cenę. W ostatecznym rozrachunku, muszę przyznać, że użycie montmorillonitu w akwarium wypada raczej blado, w porównaniu chociażby z użyciem zeolitu lub węgla aktywnego jako medium filtracyjnego do wychwytywania metali ciężkich z wody akwariowej, a już na pewno nie nadaje się jako materiał dekoracyjny.

Karol Kopeć

Pokaż więcej

Powiązane artykuły

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.

Back to top button