Tonminerale und Tone

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 Reaktivität.- 1.3.4 Delamination.- 1.4 Aufbereitung und Anreicherung der Tonminerale.- 1.5 Analytische Untersuchungen.- 1.5.1 Methoden.- 1.5.2 Korngrößenverteilung.- 1.5.3 Bestimmung des Mineralbestandes.- 1.5.4 Quantitative röntgenographische Analyse.- 1.5.5 Andere quantitative Methoden.- 1.5.6 Ermittlung von Strukturformeln.- 1.5.7 Bestimmung der Schichtladung.- 1.5.8 Ionenaustauschvermögen.- 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 regelmäßiger ABAB-Wechsellagerung.- 2.3.2 Minerale mit unregelmäßiger 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 für Kationenaustauschgleichgewichte.- 3.1.4 Selektivität.- 3.1.5 Kaliumionenselektivität.- 3.1.6 Äquimolarer 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 Fließverhalten von Tonmineraldispersionen.- 3.2.8 Plastizität 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 Moleküle.- 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 Reaktionsräume (Environments).- 4.2 Verwitterungszone.- 4.3 Sedimentäre Reaktionszone.- 4.4 Diagenetischer Reaktionsraum.- 4.5 Zur Thermodynamik der Tonmineralbildung.- 4.6 Zur Synthese von Tonmineralen.- Literatur.- 5 Lagerstätten von Tonrohstoffen.- 5.1 Kaolinlagerstätten.- 5.1.1 Genese der Kaolinlagerstätten.- 5.1.2 Kaolinlagerstätten Mitteleuropas.- 5.1.3 Kaolinlagerstätten Westeuropas.- 5.1.4 Lagerstätten sedimentärer Kaoline von Georgia, South-Carolina und Brasilien.- 5.2 Bentonitlagerstätten.- 5.2.1 Genese der Bentonitlagerstätten.- 5.2.2 Bentonitlagerstätten der USA.- 5.2.3 Bentonitlagerstätten Bayerns.- 5.3 Palygorskit-/Sepiolithlagerstätten.- 5.4 Lagerstätten gemeiner Tone.- 5.5 Lagerstätten 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 Böden.- 6.1 Einleitung.- 6.2 Vorkommen und Bodenklassifikation.- 6.3 Bildung, Umbildung und Abbau.- 6.4 Physikalische Bodeneigenschaften.- 6.4.1 Bodengefüge.- 6.4.2 Bodenwasser.- 6.5 Chemische Bodeneigenschaften.- 6.5.1 Ladungseigenschaften und Ionenaustausch.- 6.5.2 Zur Nährstoffaufnahme 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 Polyuronsäuren.- 6.6.3 Adsorption von organischen Stickstoffverbindungen und Stickstoff-mineralisierung.- 6.7 Tonmineralbestimmung in Böden.- 6.7.1 Allgemeines.- 6.7.2 Vorbehandlung und Präparation.- 6.7.3 Röntgenographische 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 Vorgänge beim Brennen tonkeramischer Erzeugnisse.- 7.5.1 Thermische Zersetzung einzelner Tonminerale.- 7.5.2 Thermische Reaktionen in natürlichen Tonen und technischen Massen.- Literatur.- 8 Geotechnik und Entsorgung.- 8.1 Bedeutung der Tonminerale in der Bodenmechanik.- 8.1.1 Korngröße, Kornform und Ladung der Tonmineralteilchen.- 8.1.2 Plastizität der Tone.- 8.1.3 Scherverhalten der Tone.- 8.1.4 Quellverhalten der Tone.- 8.1.5 Bedeutung der Tonmineralogie für 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 Übertagedeponien.- 8.2.1.3 Kläranlagen und Klärschlamm.- 8.2.2 Altlastsanierung durch Einkapselungsverfahren.- 8.2.3 Altlastsanierung durch Bodenreinigungsverfahren.- Literatur.- 9 Praktische Verwendung und Einsatzmöglichkeiten von Tonen.- 9.1 Die vielfältige 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 Träger- und Adsorptionsmittel.- 9.3.1 Tone als Trägermaterial.- 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 Gießereibentonite.- 9.4.5 Bohrspülflüssigkeiten.- 9.4.6 Verdickung wäßriger Systeme.- 9.4.7 Emulsionen.- 9.4.8 Bentonitzusätze 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 Makromoleküle.- 9.6.2 Bentonite als Flockungsmittel.- 9.6.3 Peptisation durch Makromoleküle.- 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 Säurekatalysierte Reaktionen.- 9.7.4 Einfluß des Wassergehaltes.- 9.7.5 Geometrischer Zwang und Textur.- 9.7.6 Enzymatische Reaktionen.- 9.7.7 Kohlefreie Durchschreibepapiere.- 9.7.8 Tonminerale als Katalysatorträger.- 9.7.9 Modellversuche zur Bildung von Erdöl.- Literatur.- Tabellen zu Kapitel 2.