Nghiên cứu công nghệ chế tạo Montmorillonite Nanoclay (Viện Công nghệ xạ hiếm)

1
bộ khoa học và công nghệ
viện công nghệ xạ hiếm




báo cáo tổng kết
đề tài khoa học công nghệ cấp nhà nớc




nghiên cứu công nghệ chế tạo
montmorillonite (mmt) từ nguồn khoáng
thiên nhiên làm nguyên liệu cho nanoclay
Mã số: KC.02.06/06-10





Cơ quan chủ trì: Viện Công nghệ xạ hiếm
Chủ nhiệm đề tài: TS. Thân Văn Liên

Hà nội - 2008
2

danh sách các cán bộ tham gia đề tài

1. TS. NCVC. Thân Văn Liên Viện Công nghệ xạ hiếm

2. TS. NCVCC. Cao Hùng Thái Viện Công nghệ xạ hiếm

3. PGS.TS.NCVC. Lê Bá Thuận Viện Công nghệ xạ hiếm

4. KS. NCV. Trần Văn Sơn Viện Công nghệ xạ hiếm

5. CN. NCV. Đoàn Thị Mơ Viện Công nghệ xạ hiếm

6. ThS. NCVC. Lê Thị Dung Viện Công nghệ xạ hiếm

7. PGS. TS. Ngô Sỹ Lơng Đại học Quốc gia Hà Nội

8. KS. NCV. Nguyễn Đình Văn Viện Công nghệ xạ hiếm

9. ThS. NCS Nguyễn Trọng Nghĩa Đại học SP kỹ thuật Hng Yên

10. ThS.NCS. Bùi Văn Thắng Đại học S phạm Đồng Tháp

Đơn vị phối hợp thực hiện

Trờng Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội














3

Mục lục


Trang
mở đầu

Phần I: tổng quan
1.1. Giới thiệu về bentonite, montmorillonite, nanoclay hữu cơ và
nanocomposit trên cơ sở polyme - silicat cấu trúc lớp

1.1.1. Bentonite
1.1.2. Montmorillonit

1.1.3. Nanoclay hữu cơ
1.1.4. Nanocomposit trờn c s polyme - silicat cu trỳc lp
1.2. Tình hình nghiên cứu, sản xuất, tiêu thụ bentonite trên thế giới
1.3. ứng dụng montmorillonite và nanoclay hữu cơ trong sơn, trong dầu
mỡ, trong việc chế tạo nanoclay composit và trong một số lĩnh vực khác
1.4. Tài nguyên bentonite và việc nghiên cứu, khai thác, chế biến quặng
bentonite ở Việt Nam
1.5. Công nghệ sản xuất các sản phẩm bentonite
1.5.1. Công nghệ chế tạo montmorillonite có hàm lợng cao từ nguồn
khoáng bentonite.
1.5.2. Công nghệ hoạt hoá bentonite kiềm thổ để chuyển về dạng
bentonite kiềm
1.5.3. Công nghệ điều chế nanoclay hữu cơ
5.4. Công nghệ điều chế nanocomposit trên cơ sở polyme - silicat cấu
trúc lớp
1.6. Các phơng pháp phân tích đánh giá
1.7. Sơ đồ khai thác, chế biến và sử dụng bentonite ở quy mô công
nghiệp

phần II. đối tợng nghiên cứu và Kỹ thuật thực nghiệm
2.1. Nguyên liệu, hoá chất, thiết bị, dụng cụ
2.2. Điều chế montromorillonite từ nguồn khoáng bentonite
2.3. Điều chế nanoclay hữu cơ
1

3
3

3
4
8
9
10

13

19
23

23

34
37

42
43

51

52
52

55
4

phần III. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
3.1. Nghiên cứu thành phần, cấu trúc và một số tính chất của bentonite

Bình Thuận và bentonite Di Linh
3.2. Nghiên cứu chế tạo montmorillonite từ nguồn khoáng bentonite
Bình Thuận làm nguyên liệu cho nanoclay
3.2.1. Nghiên cứu điều kiện nghiền quặng bentonite Bình Thuận
3.2.2. Nghiên cứu thu nhận montmorillonite bằng phơng pháp lắng gạn
3.2.3. Nghiên cứu thu nhận montmorillonite bằng phơng pháp lắng có
sử dụng chất phân tán
3.2.4 Nghiên cứu thu nhận montmorillonite bằng phơng pháp tuyển
thuỷ xyclone trên thiết bị Mozley C155
3.2.5. Khảo sát quá trình lắng lọc sản phẩm
3.2.6. Nghiên cứu thu nhận montmorillonite bằng phơng pháp hoá học
3.2.7. Nghiên cứu thu nhận montmorillonite bằng phơng pháp tổng hợp
và triển khai thử nghiệm với quy mô 50 kg/giờ
3.2.8. Quy trình tổng hợp montmorillonite từ nguồn khoáng thiên nhiên
trong nớc
3.3. Nghiên cứu chuyển hoá bentonite kiềm thổ về dạng bentonite kiềm
3.4. Kết quả điều chế nanoclay hữu cơ
3.4.1. So sỏnh kh nng iu ch sột hu c ca cỏc bentonite Prolabo
(Phỏp) v bentonite Vit Nam
3.4.2. Kho sỏt nh hng ca t l cation amoni hu c/bentonit khụ
(A/S) (mmol/g) n giỏ tr d
001
v mc thõm nhp vo sột.
3.4.3. Kho sỏt nh hng ca nhit dung dch phn ng n giỏ tr
d
001
v mc thõm nhp ca cation amoni hu c vo sột.
3.4.4. Kho sỏt nh hng ca thi gian khuy trn n giỏ tr d
001
v

mc thõm nhp ca cỏc cation amoni hu c vo bentonit
3.4.5. Kho sỏt nh hng ca pH dung dch n giỏ tr d
001
v mc
thõm nhp vo sột
3.4.6. nh hng ca iu kin lc
, ra, sy
3.4.6. Xõ
y dng quy trỡnh iu ch sột hu c t bentonit Bỡnh Thun v
amoni hu c
60
64
64

70

71
72
75

77

86
88
92

96

99
103

103

107

112

115

119

123

123
5
3.4.8. p dng quy trỡnh iu ch sột
hu c t bentonit Bỡnh Thun cú
hm lng MMT > 90% v >70% với các amin hữu cơ
3.4.9. Kt lun v quỏ trỡnh iu ch sột hu c t bentonite Bỡnh thun
v mui amoni hu c
3.5. Nghiờn cu ng dng sột hu c và montmorillonite
3.5.1. Nghiờn cu ch to mng ph polyurethane nanocomposite
3.5.2. Nghiờn cu ch to mng ph polyacrylic nanocomposite
3.5.3. Kết quả thử nghiệm sản phẩm montmorillonite trong các lĩnh vực
sơn và dầu mỡ
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo


125

133
135
135
139
141

143
147



















6
Mở đầu
Nanoclay là loại sét đợc cấu tạo từ các phiến dày đặc kích thớc

nanomét và có thể biến đổi hoá học để trở nên tơng hợp đợc với các monome
hữu cơ và polyme. Montmorillonite (MMT) là nguyên liệu cho nanoclay và là
thành phần khoáng vật chủ yếu trong bentonite thiên nhiên. Việc chế tạo MMT
đợc thực hiện bằng cách loại bỏ các khoáng tạp chất khác có chứa trong
bentonite.
Những cấu trúc của khoáng vật montmorillonite cho phép ứng dụng
montmorillonite hoạt hoá và biến tính để chế tạo hàng loạt vật liệu nanocomposit
- các loại chất dẻo và cao su có độ bền cơ và nhiệt cao có khả năng ứng dụng
thực tiễn to lớn.
Các sản phẩm hoạt hoá và biến tính montmorillonite cũng đợc ứng dụng
ngày càng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực khác nhau: dùng làm chất hấp phụ và chế
tạo xúc tác trong công nghệ hoá học và xử lý môi trờng, chất bảo lu trong công
nghiệp giấy, chất lu biến trong công nghiệp sơn và mực in, chế tạo dung dịch
khoan cho công nghiệp dầu khí và xây dựng, chất làm khuôn đúc trong công
nghiệp luyện kim, chất giữ ẩm và chất mang các yếu tố vi lợng cho sản xuất
nông nghiệp, phụ gia sản xuất dợc phẩm, mỹ phẩm,
Sản lợng montmorillonite hoạt hoá và biến tính mỗi năm trên thế giới
hàng triệu tấn. Các nớc sản xuất hàng đầu là Mỹ, các nớc thuộc Liên xô cũ, Hy
Lạp, Trung Quốc . Montmorillonite hoạt hoá và biến tính đợc bán trên thị
trờng gồm hàng chục loại khác nhau. Từ năm 2000 Trung Quốc bắt đầu chế tạo
sản phẩm nano trên cơ sở montmorillonite cho polyme. Nhiều cơ sở chế tạo
montmorillonite hoạt hoá và biến tính với công suất từ 5000 đến 8000 tấn.
Việt Nam có tài nguyên chứa khoáng vật montmorillonite đa dạng về chủng
loại, với trữ lợng hàng trăm triệu tấn. Tuy nhiên mới đợc khai thác ở quy mô
nhỏ và dùng chủ yếu ở dạng thô, cha có sản phẩm đạt chất lợng cao và ổn
định, phạm vi ứng dụng còn rất hạn chế. Hơn nữa chất lợng bentonite của nớc
ta không cao và khổng thể sử dụng trong một số ngành công nghệ cao đòi hỏi vật
liệu bentonite có hàm lợng MMT lớn. Hiện nay, nhu cầu montmorillonite hoạt
hoá và biến tính cho ngành công nghiệp giấy, sơn, v.v cho các nghiên cứu triển
khai công nghệ vật liệu cao đợc đáp ứng bằng nhập ngoại, với những khó khăn

về giá cả và giao dịch, Nhiều đề tài ứng dụng vật liệu này chỉ đ
ợc thực hiện
với lợng nhỏ và kết quả không thể triển khai vào thực tế. Những khó khăn này
có thể khắc phục đợc bằng cách tự chế tạo MMT từ tài nguyên trong nớc.
7
Để mở rộng một cách hiệu quả việc sử dụng montmorillonite hoạt hoá và
biến tính và tạo khả năng đáp ứng nhu cầu lớn trong tơng lai về vật liệu này cho
các ngành công nghiệp và đời sống, cần tạo đợc sản phẩm montmorillonite hoạt
hoá và biến tính từ nguồn tài nguyên bentonite Việt Nam.
Đứng trớc bối cảnh đó, Bộ Khoa học và Công nghệ đã đặt ra nhiệm vụ :
Nghiên cứu công nghệ chế tạo montmorillonite (MMT) từ nguồn khoáng thiên
nhiên làm nguyên liệu cho nanoclay.
Xuất phát từ nhiệm vụ và từ thực tế nguồn quặng bentonite Việt Nam cũng
nh kinh nghiệm hơn 15 năm nghiên cứu trong lĩnh vực chế biến bentonite,
chúng tôi đã lựa chọn khoáng sét bentonite kiềm ở Tuy Phong - Bình Thuận và
khoáng sét bentonite kiềm thổ ở Di Linh - Lâm Đồng làm nguyên liệu đầu cho
việc nghiên cứu (2 mỏ này là những mỏ bentonite có trữ lợng lớn ở Việt Nam đã
và đang đợc khai thác sử dụng cho một số mục đích khác ở nớc ta).
Để đạt đợc mục tiêu của đề tài, chúng tôi xây dựng nội dung nghiên cứu
gồm các vấn đề chính sau:
- Tổng quan tài liệu về bentonite, nanoclay hữu cơ, các phơng pháp tinh
chể bentonite để thu nhận MMT và các phơng pháp điều chế nanoclay hữu cơ
cũng nh một số vấn đề khác có liên quan đến đề tài;
- Nghiên cứu thành phần vật chất và các tính chất của bentonite ở một số
mỏ để từ đấy lựa chọn đợc vùng nguyên liệu bentonite thích hợp dùng làm
nguyên liệu đầu cho việc điều chế montmorillonite;
- Nghiên cứu các phơng pháp điều chế MMT từ bentonite và xây dựng
quy trình công nghệ chế tạo MMT từ nguồn khoáng bentonite trong nớc đã
chọn để thu nhận sản phẩm bentonite có hàm lợng MMT ít nhất 90% với kích
thớc hạt < 10 àm, dung lợng trao đổi cation > 90 mlgđl/100g và điều chế 200

kg sản phẩm MMT;
- Nghiờn cu xõy dng quy trỡnh iu ch sột hu c quy mụ phũng thớ
nghim t bentonite Bỡnh Thun đã đợc tinh chế có hàm lợng MMT >90% v
>70% v cỏc mui amoni bc 1: octadexylamoni clorua, dodecylamoni clorua;
bc 3: N,N-dimetyl hexadexylamoni clorua v bc 4: cetyltrimetylamoni clorua,
và điều chế 10 kg nanoclay hữu cơ;
- Nghiờn cu cu trỳc, tớnh cht ca cỏc sn ph
m và kh nng s dng sn
phm MMT, sột hu c iu ch c lm cht chng sa lng trong sn, chất
độn trong dầu mỡ, lm nguyờn liu iu ch nanocomposite.

8
Phần I: tổng quan

1.1. giới thiệu về bentonite, montmorillonite, nanoclay hữu cơ
và naocomposit trên cơ sở polyme - silicat cấu trúc lớp
1.1.1. Bentonite [26, 36, 37, 46, 79]
Bentonite l loi khoỏng sột t nhiờn thnh phn chớnh l montmorillonite
(MMT). Vỡ vy cú th gi bentonite theo thnh phn chớnh l MMT. Ngoi thnh
phn chớnh l MMT, trong bentonite cũn cha mt s khoỏng sột khỏc nh
hectorite, saponite, beidelite, nontronite, v mt s khoỏng phi sột nh canxite,
pirite, manhetite cỏc mui kim khỏc v mt s hp cht hu c. Vào năm
1890 nhà địa chất ngời Mỹ đã khám phá ra loại sét ở gần Fort Benton,
Wyoming, Mỹ và đặt tên cho loại sét này là bentonite, tên gọi bentonite có từ
đây. Montmorillonite hạt sét có tên gọi của thị trấn Montmorillon nớc Pháp -
nơi phát hiện ra loại sét này.
Hin nay ngi ta ó bit gn 40 loi khoỏng sột khỏc nhau. Cú th nhn bit
nhanh tng loi khoỏng da trờn s cú mt ca ba nguyờn t Al, Fe, Mg ngoi
nguyờn t Si theo b
ng 1 trong thnh phn ca nú.

Bng 1: Thnh phn nguyờn t c bn ca sột ( khụng k Si)
Sột trng n Sột khụng trng n
Tờn khoỏng sột
Nguyờn t cú
nhiu trong thnh
phn
Tờn
khoỏng sột
Nguyờn t cú
nhiu trong thnh
phn
Beidellite Al Illit
K,Al,( ớt Fe,
Mg)
Montmorillonite
Al (ớt Mg,
Fe
2+
)
Glauconit K,Fe
3+
,Fe
2+
Nontronite Fe
3+
Celadonit
K,Fe
2+
,Mg,
Fe

3+
, Al

Saponite Mg, Al Clorit Mg,Al, Fe
Vermiculite
Mg,Fe
2+
,Al,(ớt
Fe
3+
)
Berthierin
Fe
2+
, Al
3+
, (ớt
Mg)
Kaolinit Al
9
Halloysit Al
Seppiolit Ma, Al
Palygoskit Mg, Al
Talc Mg, Fe
2+

1.1.2. Montmorillonit
Montmorillonit
(viết tắt là MMT), có công thức hóa học:
(Na

,Ca)
0,33
(Al,Mg)
2
Si
4
O
10
(OH)
2
·nH
2
O, là khoáng vật tự nhiên được tạo ra từ
quá trình phong hóa hoặc thuỷ nhiệt. Montmorillonit thường có mặt cùng một số
sét khác thuộc nhóm smectit và là thành phần chính trong bentonit.
Hạt montmorillonit rất nhỏ và cấu trúc của nó được suy ra từ nghiên cứu các
giản đồ nhiễu xạ rơntghen dạng bột. Theo đề xuất từ các nghiên cứu này, lớp đơn
vị cơ bản của montmorilonit chứa 3 phiến: 1 phiến bát diện của hydrargillit-
brucit kẹp giữa 2 phiến tứ diện của silicoxit. Các phiến này kết hợp với nhau sao
cho các đỉnh của tứ diện tạo thành một lớ
p chung chứa các nguyên tử oxi của
silica cùng với nhóm hydroxil của bát diện. Các lớp được mở rộng theo hướng a
và b và xếp chồng lên nhau theo hướng c.
Nét đặc trưng nhất của cấu trúc montmorilonit là nước và các phân tử có cực
khác, kể cả các phân tử hữu cơ có thể xâm nhập vào giữa các lớp đơn vị dẫn tới
làm giãn mạng theo hướng c. Kích thước mạng montmorillonit theo hướng c có
thể biến đổi từ 9,6 Å nếu không có các phân tử có cực gi
ữa các lớp đơn vị, đến
mức có thể tách hoàn toàn chúng ra khỏi nhau trong một số trường hợp.
Cấu trúc mạng lưới của montmorillonite (MMT) được trình bày trên hình

1.1. Các cation trao đổi có mặt giữa các lớp, và khoảng cách không gian giữa các
lớp theo hướng trục c của montmorilonit bị dehydrat hoàn toàn phụ thuộc vào
các cation giữa lớp này (ion trao đổi của MMT kiềm thổ liên kết với 2 trung tâm
tích điện âm của 2 lớp, do đó làm giảm khả năng trao đổi và xâm nhậ
p của các
phân tử có cực).
10
Hình 1.1. Cấu trúc không gian mạng lưới của montmorillonite


Hình 1.2. Sơ đồ cấu trúc montmorillonit
Hình 1.2. đưa ra sơ đồ cấu trúc của montmorilonit không kể tới sự thay thế
cation trong mạng lưới. Điều này tương ứng với công thức lý thuyết
(OH)
4
Si
8
Al
4
O
20
.xH
2
O. Trên thực tế quá trình thay thế luôn xảy ra. Al có thể thay
cho Si trong toạ độ tứ diện; Mg, Fe, Zn, Ni, Li có thể thay cho Al trong mạng bát
diện. Trên hình 2 chỉ 2/3 vị trí có thể của mạng bát diện được lấp đầy. Sự thay
Lớp tứ diện
(tứ diện SiO
4
)

Lớp bát diện
(bát diện AlO
6
)
Lớp tứ diện
Các phân tử nước
thâm nhập
Các cation
thâm nhập
Vùng
thâm nhập
Lớp sét
11
thế Mg cho Al có thể là một cho một, hoặc 3 Mg
2+
cho 2 Al
3+
; trong trường hợp
sau thì toàn bộ các vị trí có thể của mạng bát diện được lấp đầy. Sự thay thế
trong mạng bát diện có thể từ một phần đến toàn bộ. Ví dụ như sự thay thế hoàn
toàn 3 Mg
2+
cho 2Al
3+
xảy ra trong khoáng saponit; trường hợp thay thế hoàn
toàn bằng sắt là nontronit; bằng crom là volkonskoit; bằng kẽm là sauconit.
Do sự thay thế chẳng hạn Al
+3
bằng Mg
+2

và Si
+4
bằng Al
+3
, mạng lưới trở
thành mất cân đối, điện tích mạng bị thay đổi (0,66
-
/tế bào đơn vị). Sự thiếu hụt
điện tích được đền bù bằng các cation trao đổi hấp phụ giữa các lớp đơn vị hoặc
xung quanh các gờ cạnh của chúng.
Vì thế mà có sự hình thành nhóm smectit, còn gọi là nhóm khoáng vật
montmorillonit (hoặc smectit-montmorillonit) dưới đây:
Các dioctahedral montmorillonit:
montmorillonit (OH)
4
Si
8
(Al
3,34
Mg
0,66
)O
20

↓
Na
0,66

nontronit (OH)
4

(Si
7,34
Al
0,66
)Fe
4
3+
O
20

↓
Na
0,66

Các trioctahedral montmorilonit:

hectorit (OH)
4
(Si
8
Mg
5,34
Li
0,66
)O
20

↓
Na
0,66

saponit (OH)
4
(Si
7,34
Al
0,66
)Mg
6
O
20

↓
Na
0,66
Cấu trúc và thành phần hoá học của montmorillonit dẫn tới những tính
chất đáng chú ý sau đây của nhóm khoáng vật này:
- Khả năng trao đổi ion: Sự thay thế Si
+4
bằng Al
+3
trong tứ diện và Al
+3

bằng Mg
+2
trong bát diện dẫn đến dư thừa phần điện tích âm trong mạng lưới,
được bù trừ bằng các cation như Na
+
, Ca

2+
(gọi là các ion trao đổi). Ngoài ra
12
các nhóm hydroxyl và ion hydro của nhóm này cũng tham gia vào quá trình trao
đổi. Khả năng trao đổi ion phụ thuộc vào:
. Mạng lưới có số lượng ion trao đổi càng lớn thì dung lượng trao
đổi càng lớn.
. Hoá trị và bán kính cation:
Me
+
> Me
2+
> Me
3+

Li
+
> Na
+
> K
+

Cu
2+
> Fe
2+

. Bề mặt trao đổi: độ xốp (không gian trống trong mạng lưới và
khuyết tật bề mặt) và kích thước hạt.
. Liên kết giữa nhóm hydroxyl với mạng (Si-OH, Al-OH hay Si-

OH-Al).
- Khả năng trương nở: Khi các phân tử nước xâm nhập vào bên trong các
lớp và hydrat hoá các cation sẽ làm tăng khoảng cách giữa các lớp (có thể tăng
khoảng cách này trong Na- Montmorillonit từ 9,6 lên khoảng 20Ǻ.
Khả năng trương nở phụ thuộc bản chất cation trao đổi trong mạng. Khi
thay thế các ion trao đổi bằng các cation vô cơ dạng polioxocation hoặc các
cation hữu cơ (như các amin bậc 4), khoảng cách giữa các lớp tă
ng mạnh. Đặc
biệt các cation hữu cơ ưa dầu làm montmorillonit có khả năng trương nở mạnh
trong các dung môi hữu cơ.
Sự biến tính montmorillonit dẫn tới thay đổi thành phần và cấu trúc của
bentonit như trên được ứng dụng trong các lĩnh vực xúc tác và vật liệu mới.
- Khả năng hấp thu: Montmorillonit có cấu trúc xốp và bề mặt riêng lớn,
khả năng phân tán cao trong môi trường, khi biến tính có thể thay đổi khoảng
cách giữ
a các lớp cùng những đặc trưng ưa dầu hoặc ưa nuớc. Những đặc điểm
này làm cho montmorillonit trở thành một vật liệu có tính hấp thu chọn lọc cao,
tạo ra khả năng hấp phụ đặc biệt có thể được sử dụng trong xử lý môi trường rất
hiệu quả.
Bentonit là nguồn khoáng thiên nhiên có nguồn gốc phong hoá hoặc thuỷ
nhiệt, là hỗn hợp các khoáng sét có thành phần thay đổi, bao gồm chủ
yếu là
nhóm khoáng smectit- montmorillonit. Ngoài ra còn lẫn một số khoáng khác như
13
kaolinit, mica, illit cùng những mảnh vụn đất đá khác (thạch anh, cristobalit,
feldspar, cancit ).
Những hiểu biết về cấu trúc và tính chất của montmorilonit- thành phần cơ
bản của bentonit là điều kiện chính để làm chủ công nghệ khai thác và chế biến
các sản phẩm khác nhau của bentonit.
1.1.3. Nanoclay h÷u c¬ (5, 15, 20, 24, 38, 50, 52)

Sét hữu cơ (nanoclay h÷u c¬) là sản phẩm của quá trình tương tác giữa
sét bentonite và các cation hữu cơ hoặc các hợp chất hữu cơ phân cực, đặc biệt là
các amin bậc 1, bậc 2, bậc 3, bậc 4 có mạch thẳng, nhánh và vòng, với các mạch
có độ dài ngắn khác nhau.
Sự hấp thu các chất hữu cơ vào khoảng trống giữa các lớp cấu trúc của của
montorillonit và thay thế các cation trao đổi (Na
+
, Ca
+2
, Mg
+2
) bằng những
cation hữu cơ (điển hình là những cation alkyl amoni bậc 4) dẫn tới tạo thành các
montmorillonit biến tính có tên gọi chung là organobentonit (nanoclay h÷u c¬,
hay sÐt h÷u c¬).
Quá trình biến tính bằng các chất hữu cơ làm montmorillonit trở nên ưa
dầu, làm tăng khả năng phân tán của sét trong các môi trường hữu cơ, nhờ đó mở
rộng phạm vi ứng dụng của bentonit trong công nghiệp sơn, mực in, mỹ phẩm ,
đặc biệt nhờ khả năng tiếp xúc với các dung môi và monome hữu cơ, chúng có
thể phân tán tốt hơn trong những môi trường này và tạo ra những đặc tính nổi
trội của vật liệu nanocomposit.
Các phức sét-hữu cơ là chất hấp thu tốt đối với các gốc hữu cơ kém hòa tan
trong nước. Tính chất này được sử dụng để làm sạch môi trường nước khỏi các
chất thải dầu mỡ độc hại. Hàng loạt công trình nghiên cứu về các sét hữu cơ đã
được thực hiện. Người ta đưa vào sét các cation hữu cơ từ một trong các amin
bậc 1 đến 4 và dùng các sản phẩm organoclay thu được để hấp thu các chất hữu
cơ khác nhau.
Những điểm lưu ý về kết quả nghiên cứu thuộc lĩnh vực organoclay trong
thời gian vừa qua:
- Nhiều amin từ bậc nhất đến bậc 4 đã được dùng làm chất biến tính bề mặt

sét.
14
- Tất cả các organoclay đã được nghiên cứu đều hấp thu được các hợp chất
hữu cơ ở mức độ nào đó.
- Nhiều organoclay trong số đã được nghiên cứu có thể dùng cho mục đích
loại các chất bẩn hữu cơ trong nước thải trên thực tế. Trạng thái hấp phụ của
organoclay khác biệt về cơ bản so với than hoạt tính. Các sản phẩm organoclay
thương mại có th
ể được sản xuất từ những amin bậc 4 có trọng lượng phân tử
lớn, chúng rất thích hợp để tách loại các loại chất hữu cơ độc hại trong nước thải.
- Trong số các loại sét hữu cơ đã được nghiên cứu và ứng dụng,
montmorillonit hữu cơ được biến tính bằng các amin bậc 4 (với mạch cacbon
chứa 12-18 nguyên tử cacbon) có nhiều đặc điểm thuận lợi để
trộn lẫn và xen lớp
trong khối chất nền hữu cơ. Đây là loại sét hữu cơ có nhiều triển vọng ứng dụng
thực tế, đặc biệt trong lĩnh vực vật liệu nanocomposit.
1.1.4. Nanocomposit trên cơ sở polyme - silicat cấu trúc lớp
Polyme nanocomposit hiện đang nhận được sự quan tâm lớn về khoa học
và công nghệ. Về mặt khoa học, một phạm vi mới liên quan giữa kích thước
micromet và kích th
ước phân tử (kích thước nano) đã xuất hiện cùng với khả
năng tìm hiểu một cách chi tiết hơn các tính chất của chúng. Về mặt công nghệ,
điều quan tâm chính là những đặc tính vượt trội của vật liệu mới về độ bền cơ và
bền nhiệt, khả năng ngăn cách bảo vệ cao nhưng lại đảm bảo truyền sáng tốt.
Cho tới nay, vật liệu nanocomposit trên cơ s
ở polyme - silicat cấu trúc lớp đã
được quan tâm phát triển và có ứng dụng thực tế.
Nanocomposit là vật liệu bao gồm 2 pha, trong đó pha phân tán có kích
thước ít nhất theo một chiều trong vùng nanomet (10
-9

m). Các polyme
nanocomposit có thể được cường hóa nhờ các hạt hạt nano SiO
2
hoặc SiO
2
–
TiO
2
tổng hợp (kích thước nano theo 3 chiều không gian). Chúng cũng có thể
được cường hóa bởi vật liệu nano 2 chiều như các sợi xenlulo hoặc ống
nanocarbon. Polyme nanocomposit silicat cấu trúc lớp thuộc loại vật liệu mà pha
cường hóa là các phiến có kích thước nano theo một chiều, còn 2 chiều kia được
trải rộng, có thể tới cỡ hàng trăm micromet.
Hơn 10 năm trước các nhà nghiên cứu từ phòng thí nghiệm trung tâm của
Toyota đã phát hiện ra khả năng tổng hợ
p cấu trúc nanocomposit từ một polyme
và một silicat phân lớp ưa dầu (organoclay). Vật liệu mới này trên cơ sở
15
polyamit 6 và sét montmorillonit hữu cơ thể hiện những cải thiện kỳ lạ về mặt cơ
tính, các tính chất ngăn cách và giới hạn biến dạng nhiệt. Những cải thiện này
nhận được với hàm lượng rất thấp của organoclay (khoảng 4% trọng lượng).
Đến nay có thể phân biệt 3 dạng vật liệu polyme có chứa sét (Hình 1.3):
loại vật liệu composit truyền thống, trong đó sét phân tán thô dưới dạng chấ
t
độn, loại phân bố hạn chế theo kiểu xen lớp và loại nanocomposit tách lớp, trong
đó các phiến chiều dày 1 nanomet bị các phân tử polyme chia cắt khỏi nhau.


Hình 1.3. Ba loại cấu trúc composit trên cơ sở polyme-silicat lớp
1.2. t×nh h×nh nghiªn cøu, s¶n xuÊt vµ tiªu thô bentonite trªn thÕ

giíi
1. 2.1. T×nh h×nh chung
Trong Bảng 1.1 là sản lượng bentonit của các nhà sản xuất chính. Tổng sản
lượng thế giới năm 2008 là 14,6 triệu tấn, tăng khoảng 4%/năm trong thời gian 5
năm gần đây.
Bảng 1.1. Tình hình sản xuất bentonit trên thế giới (1000 tấn/năm)
2001
(*)
2002
(*)
2003
(*)
2008
(**)
Tổng 11.800 11.400 12.000 14.600
Armeni
Brazin
Trung Quốc
-
260
1.290
-
319
-
-
421
-
720
419
3.200

Composit
truyÒn thèng
Líp sÐt
M
o
n
o
m
er

Nanocomposit
ki
Óu
x
e
n l
íp

Nanocomposit
kiÓu t¸ch líp
16
Đức
Hy Lạp
Ấn Độ
Ý
Nhật
Mexico
Miến Điện
Mozambich
Nga

Thổ Nhĩ Kỳ
Mỹ
Việt Nam
448
1.259
300
579
406
415
-
-
500
674
1.699
-
495
1.150
-
463
438
488
-
-
500
559
3.198
-
479
1.200
-

474
426
464
-
-
500
831
3.235
-
364
1.100
-
-
450
435
800
610
500
600
4.620
20
(*)
Nguồn: World Mineral Production, 1999-2003
(**)
Nguồn: British Geological Survey (June 2008)
1.2.2. Sản xuất bentonit ở Hàn Quốc
Công nghiệp sản xuất bentonit của Hàn Quốc bắt đầu từ năm 1968, đến
nay có 9 công ty sản xuất các mặt hàng bentonit cho công nghiệp giấy, luyện
kim, xây dựng dân dụng, nông nghiệp, thức ăn gia súc
Hệ thống các nhà máy chế biến bentonit của Hản Quốc đã chế tạo hầu hết

các sản phẩm bentonit dùng trong những lĩnh vực chủ yếu như: làm vật li
ệu
khuôn đúc cho quá trình đúc các sản phẩm sắt, thép, kim loại màu; làm phụ gia
kết dính để tạo hạt vật liệu trong luyện kim; sử dụng trong xây dựng; làm chất
hấp thu để xử lý chất thải và ngăn cách không để chất ô nhiễm xâm nhập nguồn
nước ngầm; dùng trong chất lỏng khoan; dùng trong công nghiệp thực phẩm để
khử màu các loại dầu mỡ thực phẩm, bia rượu, các loại nước khoáng, đườ
ng và
mật ong; trong nông ngiệp dùng làm một thành phần tạo viên và chất độn cho
thức ăn gia súc, làm chất trao đổi ion để cải thiện chất đất, tạo ra chất mang xốp
để giữ thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu; dùng làm tá dược trong sản xuất dựoc
phẩm, sản xuất các loại kem bảo vệ da, màu mỹ phẩm, phấn trẻ em ; dùng để
sản xuất sà phòng, chất tẩy giặt; dùng làm chất ổn
định và tạo huyền phù cho các
loại sơn nước và sơn dung môi, chất đánh bóng, phẩm nhuộm và bột màu; dùng
17
làm chất mang xúc tác trong công nghiệp hóa học; sử dụng trong công nghiệp
giấy; chất lót ổ nuôi gia súc
Công ty Sued- Chemie liên doanh với CHLB Đức là cơ sở hàng đầu với
hệ thống hoạt hoá bentonit tiên tiến chế tạo các sản phẩm bentonit chất lượng
cao từ nguồn trong nước và nhập khẩu với công suất 6.500 tấn/tháng. Công ty có
hệ thống phòng thí nghiệm phục vụ nghiên cứu công nghệ và thử nghiệm chất
lượng (thành phần cấp hạ
t, bề mặt riêng, dung lượng trao đổi, độ nhớt, sức căng
bề mặt, mức độ trương nở, pH, hàm ẩm ) các sản phẩm bentonit theo tiêu chuẩn
quốc tế.
1.2.3. Sản xuất bentonit ở Trung Quốc
Mỏ bentonit lớn nhất Trung Quốc là mỏ Ca- bentonit ở Xuân Hoa thuộc
tỉnh Hồ Bắc, ngoài ra còn nhiều mỏ bentonit ở Triết Giang, Hồ Bắc, Quảng
Đông

Công ty FCC INC tại thành phố bentonit nổi tiếng Triết Giang là m
ột công
ty hàng đầu trong lĩnh vực sản xuất và chế biến bentonit của Trung Quốc. Công
ty bao gồm các cơ sở nghiên cứu phát triển, các cơ sở sản xuất chế biến và
thương mại những sản phẩm sét hữu cơ (organoclay), phụ gia lưu biến
(rheological additive), sét nano (nanoclay) cho polyme, đất tẩy trắng, phụ gia
cho dung dịch khoan dầu khí, chăn nuôi gia súc Công ty sở hữu 200 triệu USD
tài sản cố định, diện tích mặt bằng 150.000 m
2
với diện tích xây dựng 17.000 m
2

và 2 cơ sở sản xuất: Nhà máy tinh chế bentonit Anji Triết Giang và Nhà máy
khai thác bentonit N0.1 Anji Triết Giang, 1 trung tâm nghiên cứu là Viện Nghiên
cứu khoáng phi kim loại, một mỏ bentonit với trữ lượng 4 triệu tấn.
Năm 1980 Công ty bắt đầu sản xuất organoclay trên cơ sở Na-bentonit, từ
đầu năm 1990 đã phát triển và sản xuất organoclay trên cơ sở Ca-bentonit. Năm
1996 Công ty đã xây dựng một dây chuyền sản xuất organoclay lớn nhất của
Trung Quốc. Từ năm 1999 b
ắt đầu phát triển và sản xuất serie organoclay dễ
phân tán và trở thành công ty đầu tiên của Trung Quốc sản xuất vật liệu tiên tiến
này. Năm 2000, Công ty cũng là Công ty đầu tiên của Trung Quốc phát triển các
sản phẩm vật liệu nano loại smectit. Sản lượng các sản phẩm loại này khoảng
5.000-8.000 tấn/năm, đứng hàng thứ tư trên thế giới, đáp ứng 60% thị trường
Trung Quốc cho các ứng dụng trên lĩnh vực s
ơn, mực in, dầu mỡ.
18
Tng sn lng hng nm i vi tt c cỏc loi sn phm bentonit ca
cụng ty l 250.000 tn (khai thỏc bentonit thụ 350.000 tn).
Hin Cụng ty sn xut 6 serie ca hn 20 sn phm tinh ch bentonit,

trong ú cú bao gm:
- serie NANOLIN ca cỏc nanoclay,
- serie cỏc cht to gel vụ c (cỏc smectit tinh ch mc cao),
- serie cỏc organoclay lm ph gia lu bin, dựng ch yu trong sn, mc
in, khoan du, du m, vt liu lm kớn ,
- serie SUPLITE cỏc gellant hectorit tng h
p (dựng trong sn nh tng,
mc in, khoan du, du m, vt liu lm kớn , cỏc loi t ty trng hiu qu
cao (l sn phm hot hoỏ bentonit bng axit, dựng lm sch v tinh ch cỏc
loi du khoỏng, du n ),
- serie ph gia hp th cht thi chn nuụi gia sỳc,
- serie cỏc cht cho dung dch khoan v xõy dng cụng trỡnh, cht lm kớn
cho tunnel

1.3. ứng dụng montmorillonite, nanoclay hữu cơ trong sơn,
trong dầu mỡ và trong việc chế tạo nanocompossit và trong một
số lĩnh vực khác
T xa xa con ngi ú bit s dng cỏc loi sột t nhiờn ch to ra cỏc
vt dng: dng c nu nng, bỡnh ng, trang sc phc v cho cỏc nhu
cu sinh hot. mt trong s cỏc loi khoỏng sột c s dng nhiu nht l
bentonite. Hin nay bentonite ú thõm nhp rng rói vo rt nhiu lnh vc khỏc
nhau:
- Dựng lm vt liu hp ph, vt li
u trao i ion trong quỏ trỡnh x lý mụi
trng nc.
- S dng lm cỏc cht mang, cht xỳc tỏc trong cỏc phn ng tng hp hu
c.
- Cht n trong ngnh sn xut giy, cao su, nha
- Dựng pha ch dung dch khoan.
- Lm khuụn trong ngnh ỳc, luyn kim.

- Dựng lm vt liu xõy dng,
19
- Sử dụng trong công nghiệp thực phẩm: làm sạch dầu thực vật và một số chế
phẩm hữu cơ. Dùng làm chất kết dính, chất độn trong thức ăn gia súc.
- Sử dụng trong công nghiệp mỹ phẩm,
- Dùng để chế các vật dụng trang trí, đồ mỹ nghệ.
- Dùng để chế tạo vật liệu chống sa lắng trong sơn, mực in, dầu, mỡ,
- Gần đây là ứng d
ụng trong việc chế tạo vật liệu nano-composit với các tính
năng ưu việt và được ứng dụng trong các lĩnh vực chống cháy, vật liệu xốp, bền
cơ, bền hoá học, …
Sau đây chúng tôi xin trình bày một số ứng dụng đáng chú ý của bentonite.
1.3.1. Làm chất xúc tác trong các quá trình tổng hợp hữu cơ [2].
Bentonite có tính chất cơ bản là độ axit cao nên có thể dùng làm xúc tác
trong các phản ứng hữu cơ đó. Bề mặ
t của bentonite mang điện tích âm do sự
thay thế đồng hình của các ion Si
4+
bằng ion Al
3+
ở tâm tứ diện và ion Mg
2+
thay
thế ion Al
3+
ở bát diện. Các ion thay thế Al
3+
, Mg
2+
có khả năng cho điện tử nếu

tại đó điện tích âm của chúng không được bù trừ bởi các ion dương. Do vậy tâm
axit Liwis được tạo thành từ ion Al
3+
và ion Mg
2+
ở các đỉnh, các chỗ gãy nứt và
các khuyết tật trên bề mặt bentonite. Nếu lượng Al
3+
và Mg
2+
tăng lên ở bề mặt
bentonite sẽ làm tăng độ axit Liwis của chúng.
Trên bề mặt bentonite tồn tại các nhóm hiđroxyl. Các nhóm hiđroxyl có khả
năng nhường proton để hình thành trên bề mặt bentonite những tâm axit
Bronsted. Số lượng nhóm hiđroxyl có khả năng tách proton tăng lên sẽ làm tăng
độ axit trên bề mặt của bentonite.
Giữa cột chống và các lớp aluminosilicate của bentonite có những liên kết
cộng hoá trị thực sự. Sự tương tác giữa c
ột chống và lớp bentonite dẫn đến hình
thành liên kết cộng hóa trị: cột chống- bentonite, giải phóng nước và proton làm
tăng độ axit và bền hoá cấu trúc của bentonite chống.
Biến tính bentonite bằng phương pháp trao đổi cation kim loại đa hóa trị, các
chất hữu cơ tạo ra vật liệu xúc tác có độ axit và độ xốp cao hơn xúc tác cho một
số phản ứng hữu cơ. Ví dụ: Sử dụng các xúc tác axit rắn trong phản ứng hữu c
ơ
ở pha lỏng thuận lợi hơn nhiều so với axit lỏng. Sau khi kết thúc phản ứng chỉ
cần lọc hỗn hợp phản ứng có thể tách xúc tác rắn.
20
Ngoài ra, do bentonite có khả năng hấp phụ cao nên có thể hấp phụ các chất
xúc tác trên bề mặt trong giữa các lớp và được sử dụng làm chất xúc tác cho

nhiều phản ứng.
1.3.2. Làm vật liệu hấp phụ [39]
Bentonite được dùng rộng rãi làm chất hấp phụ trong nhiều ngành công
nghiệp. Trong công nghiệp lọc dầu, lượng bentonite được sử dụng rất lớn, bao
gồm bentonite tự nhiên và bentonite đã hoạt hóa. Lượng bentonite tự nhiên tiêu
t
ốn cho quá trình lọc dầu là 25% khối lượng dầu, phải có cùng với một lượng
bentonite đã hoạt hoá bằng 10% khối lượng dầu. Việc sử dụng bentonite làm
chất hấp phụ là ưu việt hơn hẳn phương pháp cũ là phương pháp rửa kiềm.
Lượng bentonite mất đi trong quá trình tinh chế chỉ bằng 0,5% lượng dầu được
tinh chế. Ngoài ra, phương pháp dùng bentonite còn có mức hao phí dầu thấp do
tránh được phản ứng thu
ỷ phân.
Trong công nghiệp hoá than, bentonite được sử dụng để tinh chế benzen thô
và các bán sản phẩm khác.
Với tư cách là một chất hấp phụ đặc biệt tốt bentonite có thể tạo ra các dung
dịch khoan với chất lượng đặc biệt cao và chi phí nguyên liệu thấp. Vì thế, cùng
với sự phát triển của ngành thăm dò và khai thác dầu, lượng bentonite được sử
dụng trong việc chế tạo dung dịch khoan ngày càng tăng, và ngày nay ở Mỹ nó
chiếm t
ới 40% tổng sản lượng bentonite của nước này.
Những chức năng quan trọng của bentonite trong dung dịch khoan là:
+ Làm tăng sức lôi cuốn của dung dịch khoan thông qua độ nhớt tăng ở
nồng độ chất rắn thấp.
+ Tạo huyền phù với các tác nhân và mùn khoan gây lắng khi ngừng lưu
chuyển dung dịch khoan vì một lí do nào đó.
+ Ngăn cản sự mất dung dịch vào các tầng có áp suất thấp, thấm nước nhờ
vi
ệc tạo nên lớp bánh lọc không thấm nước trên thành lỗ khoan. Lớp bánh lọc
này không chỉ ngăn khỏi bị mất dung dịch mà còn có tác dụng như một cái màng

làm bền thành lỗ khoan.
Do có khả năng hấp phụ tốt nên bentonite còn được sử dụng làm chất hấp
phụ các chất hữu cơ và đầu mỏ trong xử lý môi trường…

21




Hình 1.4. Bentonit sử dụng làm phụ
gia trong pha chế dung dịch khoan

Hình 1.5. Bentonit dùng làm
chất kết dính trong khuôn cát để đúc
Bentonit khi trộn với nước có khả năng kết dính mạnh nên từ thời xa xưa con
người đã biết sử dụng loại sét này để nặn thành các vật dụng nhằm mục đích
phục vụ đời sống của mình. Lợi dụng tính chất két dính này, trong các xưởng
đúc gang bentonit
được vê thành viên bột trước khi đưa vào lò nung hoặc làm
chất kết dính trong khuôn cát để đúc.



Hình 1.6. Bentoint được dùng làm
các viên quặng đưa vào lò nung


Hình 1.5. Bentonit được sử dụng
làm chất lọc sạch và tẩy màu cho
bia, rượu vang và mật ong

22
1.3.3. Làm vật liệu điều chế sét hữu cơ, sét chống và composite [37, 42, 50]
Gần đây với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ nano, nhiều ngành công
nghiệp đã sử dụng đến vật liệu bentonit. Công nghệ nano sử dụng sét hữu cơ trộn
với các chất khác. Thí dụ, polime để làm composit gọi là composit nano
bentonit. Polime có trộn thêm hạt nano bentonit khi kéo thành màng rất kín so
với polime không trộn vì khi kéo, cán, các tấm nano bentonit này nằm song song
với bề m
ặt ngăn cản rất tốt nhiều loại phân tử đi qua. Các hạt nano bentonit này
trộn với polime không những kín mà còn bền hơn nhiều, do đó đáp ứng yêu cầu
làm các ống mềm để dẫn thuốc, dẫn máu dễ dàng trong y tế. Từ những thí dụ
trên cho thấy có thể lấy hạt nano bentonit để làm chất độn, làm nano composit.
1.3.4. Dùng làm chất độn màu trong công nghiệp sản xuất vật liệu tổng hợp
Trong công nghiệp s
ản xuất xà phòng, sản xuất vải sợi một lượng bentonit đã
được sử dụng. Đặc biệt trong vài thập kỉ gần đây việc sử dụng bentonit vào trong
ngành công nghiệp giấy đã làm thay đổi đáng kể chất lượng giấy. trước kia giấy
thường xấp xỉ 50% xenlulo,hàm lượng cao lanh(chất độn) nguyên chất có trong
giấy không thể vượt quá 45%. Nếu trộn thêm 10% bentonit kiềm vào thì hàm
lượng cao lanh tăng lên 60% , nếu dùng 100% bentonit thì lượ
ng cao lanh lên tới
84%. Giảm lượng xenlulo cần có trong giấy đi 3 lần.
1.3.5. Dùng trong công nghiệp bia, rượu
Trong công nghiệp chế biến rượu vang và các chế phẩm từ rượu vang sử
dụng bentonit hoạt hóa làm chất hấp phụ đã làm giảm 30% đến 40% chi phí.
Bentonit không chỉ hấp phụ các chất hữu cơ, các chất béo, các sản phẩm phụ
không mong muốn trong quá trình lên men mà còn hấp phụ cả ion sắt, đồng và
các tác nhân gây ra bệnh của rượu lại không làm mấ

t hương vị của rượu, bia.
1.3.6. Dùng trong công nghiệp tinh chế nước
Sử dụng bentonit làm sạch nguồn nước mặt như: nước sông ngòi, kênh
mương và các vùng giếng khoan. Do bentonit làm kết tủa các vẩn đục thay cho
việc dùng phèn đắt tiền hơn nhiều. Không những thế mà bentonit còn có khả
năng hấp phụ các ion gây độc và một lượng lớn vi khuẩn, chất hữu cơ có trong
nước, khử tính cứng của nước với giá thành tươ
ng đối rẻ. Khả năng lắng cặn lơ
lửng trong nước, trao đổi ion và hấp phụ chất hữu cơ trong đó có các vi khuẩn
gây bệnh tạo ra giá trị đặc biệt của bentonit trong công nghiệp xử lí nước.
23
1.3.7. Dùng trong một số lĩnh vực khác
Trong các công trình thủy lợi như: đê điều, mương máng và những công sự
phòng thủ bằng đất sử dụng bentonit nhờ đặc tính trương nở mạnh và đặc tính
dẻo.
Đặc biệt bentonit còn được dùng làm phụ gia trong thuốc tiêu hóa thức ăn và
giúp điều tiết axit.
Hiện nay các nghiên cứu về khả năng ứng dụng bentonit-Na dạng nén làm
vật liệu lấp các kho ch
ứa chất thải phóng xạ nhờ vào độ dẫn thủy lực của sét đã
được nén rất thấp giữ cho chì từ các chất thải phóng xạ không nhiễm vào nước
ngầm và khả năng trao đổi cation hấp phụ tất cả các nuclit thoát ra từ chất thải
phóng xạ.



Hình 1.6. Bentonit được sử dụng
làm chất độn trong thức ăn gia súc

Hình 1.7. Bentonit được sử dụng

làm chấ
t độn trong dược phẩm






Hình 1.8. Bentonit được sử dụng làm
phụ gia trong xi măng Portland, vữa
24
1.4. Tài nguyên bentonite và việc nghiên cứu, khai thác, chế biến
quặng bentonite ở Việt Nam [1, 3, 6, 10, 14]
1.4.1. Tng quan v ti nguyờn bentonit Vit Nam
Theo ti liu ca cỏc nh a cht, nc ta ó phỏt hin c hn 20 m
v im qung sột bentonit.Cỏc m v im qung cú quy mụ ln u tp trung
phn phớa nam (thnh ph H Chớ Minh, Bỡnh Thun, Lõm ng). Phn phớa
bc sột bentonit vi hm lng nhúm smectit thp tp trung ch yu vựng ng
bng bc b v Thanh Hoỏ.
Cú th phõn bentonit Vit Nam theo 2 ki
u ngun gc:
- Kiu ngun gc trm tớch
- Kiu ngun gc phong hoỏ
a. Bentonit ngun gc trm tớch tui Neogen thuc h tng Di Linh: Loi
bentonit ny nm trong mt ct trm tớch h, ht mn, gũm nhiu lp xen kp
nhau ca sột bentonit, sột cha diatomit, sột kaolin, sột than, than nõu cựng vi
trm tớch vn thụ cỏt, cỏt sột v phun tro bazan.
Cỏc lp bentonit c thnh to t cỏc lp sột cha vt cht nỳi la: tuff,
tro bi, th tinh nỳi la trong mụi trng
m h b bin i to thnh. Nh

m Tam B huyn Di Linh tnh Lõm ng. Cỏc thõn bentonit dng lp, dng
thu kớnh. Chiu dy cỏc thõn thay i t 400-840 m, chiu rng t 200-600 m,
chiu dy t 1-7 m> Hm lng khoỏng montmorillonit t 50-95%, dung tớch
trao i cation 25,28-48,50 mdlg/100g.
b. Bentonit ngun gc trm tớch tui t: Trong cỏc trm tớch tui t
(Holoxen) ng bng sụng Cu Long, qua cụng tỏc lp bn a cht t
l
1:500.000 v 1:200.000 ó phỏt hin nhiu im bentonit thnh ph H Chớ
Minh, An Giang, din phõn b rng hng trm km
2
. Vớ d m Thỏi M (huyn
C Chi, TP H Chớ Minh) thõn qung dng lp cú chiu dy 1-9 m, nm l thiờn
hoc di lp cỏt sột t 2-7 m, hm lng montmorillonit 20-60%, dung tớch
trao i cation 11,66-17,96 mdlg/100g.
c. Bentonit kiu ngun gc phong hoỏ- tớch ng
Cỏc thõn bentonit c tớch ng trong thung lng gia nỳi v trc nỳi.
Vớ d m Nha Mộ (Vnh Ho, Tuy Phong, tnh Bỡnh Thun) vi din tớch gn 10
km
2
, bao gm cỏc lp bentonit chiu dy ti a 11 m, trung bỡnh 4 m. Bentonit
25
kiềm tập trung ở đới khô Thuận Hải (cũ) chiếm diện tích khoảng 4 km
2
, thành
phần khoáng vật chính gồm montmorillonit, thạch anh, fenspar, canxit, inmenit.
Kết quả nghiên cứu khoáng vật bằng các phương pháp nhiễu xạ rơntghen,
nhiệt vi sai, phổ hồng ngoại, hiển vi điện tử cho thấy các mỏ sét bentonit ở
nước ta có thành phần đa khoáng. Có thể phân biệt các loại khoáng vật sau:
- Khoáng vật sét nhóm smectit: montmorillonit, beidelit, nontronit, saponit.
- Khoáng vật sét thông thường: caolinit, hydromica.

- Sa khoáng: thạch anh, fenspar, inmenit, hematit, manhetit, rutin, canxit
Thành phần hoá học của một số sét bentonit Việt Nam và các loại sản
phẩm bentonit Nha Mé
được đưa ra trong các bảng 1.2 và 1.3. Qua đây ta thấy
thành phần hoá học các mỏ sét khác nhau, phản ánh đặc điểm cấu tạo và điều
kiện địa chất tạo thành mỏ khác nhau. Các thành phần chính như SiO
2
, Al
2
O
3
,
Fe
2
O
3
, CaO+MgO, Na
2
O+K
2
O ngay trong một mỏ cũng thay đổi, thể hiện sự bất
ổn định của điều kiện trầm tích.
Bảng 1.2. Thành phần hoá học một số sét bentonit Việt Nam
Tên mỏ và
điểm
quặng
SiO
2
Al
2

O
3
Fe
2
O
3
FeO MgO CaO Na
2
O K
2
O TiO
2
H
2
O
- Tam Bố
Di Linh
- Thái Mỹ,
TPHCM
- Nha Mé
Bình
Thuận
- Cổ Định
Thanh
Hoá
57,73

58,46-
70,64
65,5-

76,5

49,06
21,11

16,58-
25,00
6,71-
11,81

5,33
8,86

7,14

1,44-
2,27

25,46
0,08

0,08

0,21-
0,75

0,19
1,77

0,92

1,05-
2,13

9,66
0,36

0,23

3,29-
8,32

0,32
0,19

0,30

1,35-
2,40

0,31
1,23

1,31

0,62-
1,92

0,21
0,87

1,10-
1,20
0,20-
0,78

0,32
7,25

8,08

3,98-
7,65

8,37
Bảng 1.3.Thành phần hoá học các loại sản phẩm bentonit Nha Mé
Hàm lượng (%)
Thành phần
Bentonit nguyên
khai
Bentonit sơ tuyển Mẫu đơn
khoáng
SiO
2

Al
2
O
3

Fe
2
O
3

65,5-76,5
6,71-11,81
1,44-2,27
60,42
14,15
3,41
54,18-57,22
15,61-17,21
3,20-4,10