Microsoft Word Ksi\271\277ka abstrakt\363w doc

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
188
T1: P–55 
Structural studies of bentonite-bodified starch system 
by FT–IR, XRD and UV–Vis analyses 
 
Karolina Kaczmarska
1
, Beata Grabowska
1
, Maciej Sitarz
2
, and Peter Futáš
3
 
 
1 
AGH University of Science and Technology, Faculty of Foundry Engineering, Reymonta 23, 30 059 
Cracow, Poland, e-mail: [e-mail] 
2 
AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, 
Mickiewicza 30, 30–059 Cracow, Poland 
3 
Technical University of Košice, Department of Ferrous Metallurgy and Foundry, Letna 9.042 00 
Košice, Slovakia 
 
 
The structural characteristics of a system based  on layered aluminosilicate with a modified 
natural polymer have been conducted. Mixture of calcium bentonite (aluminosilicate containing 
montmorillonite) and an aqueous solution of sodium carboxymethyl starch (CMS) was selected 
for the study. The presence of hydrophilic sodium carboxymethyl groups in modified starch was 
significant  in  the  proposed  method  of  activation  of  calcium  bentonite  with  sodium  ions.  The 
purpose of treating calcium bentonite was to modify its sorption properties and cation exchange 
capacity  (CEC),  in  the  context  of  the  application  obtained  product  as  a  bonding  material  in 
moulding sand technology in foundry industry [1, 2].  
 
Research conducted  by  spectroscopy (FTIR) showed  that in the structure  of the  bentonite-
CMS  system  were  observed  changes  in  both  the  O-H  bonding  between  the  layers  of 
montmorillonite and the changes taking place in the modified starch chains within the inter- and 
intramolecular  hydrogen  bonds.  It  has  been  observed  that  course  of  IR  spectra  for  bentonite-
CMS system indicated changes occurring in the disappearance of characteristic semicrystalline 
areas in starch granules.  
 
X-ray diffraction (XRD) analysis showed that in bentonite-CMS system was observed a shift 
position of (001) diffraction peak to higher diffraction angles compared to the calcium bentonite. 
It  might  indicating  a  reduction  of  space  between  the  aluminosilicate  layers.  In  result  of  this 
change,  the  CMS  adsorption  into  the  interlayered  space  was  limited.  Reducing  the  distance 
between  layers  could  be  also  caused  by  high  pH  of  CMS  [3].  By  using  spectrophotometric 
method  (UV-Vis)  it  was  possible  to  verify  the  cation  exchange  capacity  for  prepared  system. 
Studies  have  shown  that  the  bentonite-CMS  system,  compared  to  the  calcium  bentonite,  was 
characterized by a lower CEC value. 
 
Keywords: bentonite; carboxymethyl starch sodium; spectroscopy; spectrophotometry; CEC 
 
Acknowledgment 
The work was supported by the Project AGH No 11.11.170.318/13. 
 
References  
[1]  R.J Sun., M.Y Li., J.C. Zhang, L.J. Zhu, Adv. Mater. Res. 726–731 (2013)  511. 
[2]  K. Kaczmarska, B. Grabowska, D. Drożyński, Arch. Foundry Eng. 15 (spec.3) (2015) 127. 
[3]  N. Beşün, S. Peker, U. Köktürk H.Y. Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp. 275 (1997) 378
. 
 
 
 
 
 

---

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
189
T1: P–56 
Effect of modification of montmorillonite with sodium salts (carbonate, 
hydrocarbonate, maleic acid-acrylic acid copolymer) on cation 
exchange capacity - FTIR-DRS, UV-Vis, XRD and TG-DTG analyses 
 
Beata Grabowska
1
, ŻanetaKurleto-Kozioł
1
, Dariusz Drożyński
1
, 
Artur Bobrowski
1
, Karolina Kaczmarska
1
, and Maciej Sitarz
2
 
 
1 
AGH University of Science and Technology, Faculty of Foundry Engineering, Reymonta 23, 30 059 
Cracow, Poland, e-mail: [e-mail] 
2 
AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, 
Mickiewicza 30, 30–059 Cracow, Poland 
 
 
The  intercalation  into  interlayer  spaces  of  montmorillonite  (MMT),  obtained  from  natural 
calcium  bentonite,  was  investigated.  Modification  of  MMT  was  performed  by  sodium  salts: 
carbonate,  hydrocarbonate  and  copolymer  of:  maleic  acid-acrylic  acid.  Efficiency  of 
modifications  of  MMT  by  sodium  salts  was  assessed  by  the  infrared  spectroscopic  methods 
(FTIR-DRS),  X-ray  diffraction  method  (XRD)  and  spectrophotometry  UV-Vis.  It  was  found, 
that MMT can be relatively simply modified not only by sodium carbonate and hydrocarbonate 
[1],  but  also  -  with  omitting  the  preliminary  organofilisation  [2]  –  by  introducing  hydrogel 
chains  of maleic acid-acrylic acid copolymer in a form of sodium salt into interlayer galleries.  
A successful intercalation by sodium salt of the above mentioned copolymer was confirmed by 
the  powder  X-ray  diffraction  (shifting  the  reflex  (001)  originated  from  the  montmorillonite 
phase  indicating  an  increase  of  interlayer  distances)  as  well  as  by  the  infrared  spectroscopy 
(occurring  of  vibrations  characteristic  for  the  introduced  organic  macromolecules).  The 
performed modification causes an increase of the ion exchange ability which allows to assume 
that  the  developed  composite:  MMT¬/maleic  acid-acrylic  acid  copolymer  can  find  the 
application  as  a  binding  material  in  the  moulding  sands  technology.  In  addition,  modified 
montmorillonites  indicate  an  increased  ability  for  ion  exchanges  at  higher  temperatures  (TG-
DTG, UV-Vis). MMT modified by sodium salt of maleic acid-acrylic acid copolymer indicates 
a  significant  shifting  of  the  loss  of  the  ion  exchange  ability  in  the  direction  of  the  higher 
temperature range (500–700°C). 
 
Keywords: montmorillonite; intercalation; spectroscopy; spectrophotometry; X-ray diffraction; TG-DTG  
 
Acknowledgment 
The work was supported by the Dean's grant 2017.  
 
References  
[1]  J. Nones, H.G. Riella, A.G. Trentin, J. Nones, Appl. Clay Sci. 105–106 (2015) 225.   
[2]  J. Zhang, K. Yuan, Y.P. Wang, S.J. Gu, S. Tang Zhang, Mater. Lett. (2007) 611.
 
 
 
 
 
 
 
 
 

---