Biến tính bùn đỏ làm chất hấp phụ xử lý nước

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN


NGUYỄN DUY LINH


BIẾN TÍNH BÙN ĐỎ LÀM CHẤT
HẤP PHỤ XỬ LÝ NƯỚC

Chuyên ngành: Hóa Vô cơ
Mã số: 60 44 25


LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC




NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. BÙI QUANG CƯ


TP. Hồ Chí Minh – 2010

LỜI CẢM ƠN


Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Bùi Quang Cư đã tận tình hướng dẫn và
tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi thực hiện đề tài này. Những gợi ý, cũng như
cách đặt và giải quyết vấn đề của Thầy đã giúp tôi thông suốt nhiều vấn đề khó

khăn gặp phải trong quá trình thực hiện luận văn.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn PGS. TS. Cù Thành Long đã tận tình
hướng dẫ
n tôi về phương pháp tối ưu hóa thực nghiệm, một phần quan trọng
trong quá trình thực hiện luận văn.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô trong Khoa Hóa và Bộ Môn
Hóa Vô Cơ đã yêu thương dạy dỗ, hết lòng ủng hộ và tạo mọi điều kiện giúp tôi
hoàn thành luận văn.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn các bạn đồng nghiệp ở Phòng Hóa Môi Trường,
Viện Công nghệ Hóa học và Trung tâm Công nghệ Môi trường tại Tp. HCM,
Viện Công nghệ Môi trường, các bạn học đã tận tình giúp đỡ và động viên tôi
trong quá trình thực hiện luận văn.
i
MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC HÌNH v
DANH MỤC BẢNG vii
MỞ ĐẦU 1
Chương 1. TỔNG QUAN. 2
1.1 Chất thải bùn đỏ. 2
1.1.1 Quy trình Bayer – Nguồn gốc sinh bùn đỏ 2
1.1.2 Thành phần của bùn đỏ. 3
1.1.3 Hóa học bề mặt của bùn đỏ 6
1.1.4 Các phương pháp xử lý bùn đỏ. 8
1.1.5 Ứng dụng của bùn đỏ. 9
1.1.6
 Bùn đỏ từ nhà máy hóa chất Tân Bình. 10
1.2 Bùn đỏ trung hòa nước biển. 11
1.2.1 Giới thiệu. 11
1.2.2 Cơ chế phản ứng. 11

1.2.3 Sự hình thành hydrotalcite. 12
1.2.4 Sự hấp phụ anion trên bề mặt của bùn đỏ trung hòa. 13
1.3 Hydrotalcite. 14
1.3.1 Giới thiệu Hydrotalcite 14
1.3.2 Đặc điểm của hydrotalcite. 15
1.3.3 Tính trao đổi ion của hydrotalcite. 16
1.3.4 Các phương pháp đi
ều chế hydrotalcite 16
1.3.5 Ứng dụng. 17
1.4 Thuốc nhuộm hoạt tính và công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm. 18
1.4.1 Thuốc nhuộm hoạt tính (Reactive dyes). 18
1.4.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm bằng hydrotalcite. 20
ii
Chương 2. THỰC NGHIỆM. 22
2.1 Mục tiêu đề tài. 22
2.2 Nội dung nghiên cứu. 22
2.3 Phương pháp nghiên cứu. 23
2.3.1 Các phương pháp phân tích vật liệu. 23
2.3.2 Các phương pháp phân tích hóa lý. 24
2.4 Thiết bị, hóa chất sử dụng khi nghiên cứu. 25
2.4.1 Thiết bị. 25
2.4.2 Hóa chất. 26
2.5 Chuẩn bị bùn đỏ. 26
2.5.1 Chuẩn bị. 26
2.5.2 Xác định thành phần một số nguyên tố trong các phần của bùn đỏ. 26
2.6 Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế hydrotalcite từ dung
dịch aluminate và magnesium chloride. 27
2.6.1 Quy trình điều chế hydrotalcite từ dung dịch aluminate và magnesium
chloride. 27
2.6.2 Kỹ thuật microwave (sóng viba). 28

2.6.3 Tối ưu hóa thực nghiệm 28
2.6.4 Xác định hàm lượng Mg và Al trong sản phẩm. 30
2.7 Tối ưu hóa quá trình đi
ều chế hydrotalcite từ dịch lỏng và dung dịch
magnesium chloride. 32
2.7.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mol Mg/Al đến sự hình thành hydrotalcite. 32
2.7.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian già hóa đến sự hình thành hydrotalcite.
33
2.7.3 Xác định dung lượng hấp phụ của mẫu hydrotalcite tạo thành. 33
2.8 Nghiên cứu khả năng hấp phụ thuốc nhuộm RO-13 của hydrotalcite điều chế
được từ dị
ch lỏng. 36
iii
2.8.1 Xác định điểm đẳng điện (PZC) của hydrotalcite điều chế được từ dịch
lỏng (TG10’). 36
2.8.2 Khả năng hấp phụ thuốc nhuộm RO-13 của hydrotalcite điều chế được từ
dịch lỏng. 37
2.9 Biến tính bùn đỏ và nghiên cứu khả năng hấp phụ của chúng. 38
2.9.1 Biến tính bùn đỏ từ bùn khô, dịch lỏng và dung dịch magnesium chloride. .
38
2.9.2 Khả năng hấp phụ thuốc nhuộm RO-13 của bùn đỏ biến tính. 38
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 39
3.1 Thành phần một số nguyên tố trong các phần của bùn đỏ. 39
3.2 Kết quả tối ưu hóa theo ma trận yếu tố của quá trình điều chế hydrotalcite từ
dung dịch aluminate. 39
3.2.1 Xác nhận pha hydrotalcite trong sản phẩm tạo thành. 39
3.2.2
Tính toán các hệ số hồi quy. 41
3.2.3 Tính phương sai tái hiện
2

th
s
từ dãy thí nghiệm ở tâm. 41
3.2.4 Loại bỏ những hệ số hồi quy không đáng kể theo tiêu chuẩn Student 42
3.2.5 Đánh giá sự phù hợp của chương trình hồi quy với thực nghiệm 42
3.3 Kết quả tối ưu hóa quá trình điều chế hydrotalcite từ dịch lỏng. 44
3.3.1 Xác nhận pha hydrotalcite trong sản phẩm tạo thành. 44
3.3.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ mol Mg/Al. 45
3.3.3
 Ảnh hưởng của thời gian già hóa. 46
3.4 Khả năng hấp phụ thuốc nhuộm RO-13 của hydrotalcite điều chế từ dịch lỏng.
47
3.4.1 Ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ. 47
3.4.2 Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ. 48
3.4.3 Ảnh hưởng của nồng độ RO-13 ban đầu. 52
3.4.4 Xác định phương trình đẳng nhiệt hấp phụ. 53

iv
3.5 Kết quả biến tính bùn đỏ và khả năng hấp phụ của chúng. 54
3.5.1 Kết quả biến tính bùn khô, dịch lỏng và dung dịch magnesium chloride. 54
3.5.2 Khả năng hấp phụ của bùn đỏ biến tính. 58
Chương 4. KẾT LUẬN 59
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO 61
PHỤ LỤC 64

v
DANH MỤC HÌNH
Hình 1-1: Độ tan của hematite và goethite theo pH 3
Hình 1-2: Các dạng nhóm hydroxyl bề mặt trên các iron oxide 4

Hình 1-3: Đường cong chuẩn độ của vữa bùn đỏ và dung dịch kiềm 7
Hình 1-4: Khoáng sét hydrotalcite 14
Hình 1-5: Sơ đồ minh họa các liên kết của các hydroxide trong hydrotalcite 16
Hình 1-6: Thuốc nhuộm hoạt tính họ monoclorotriazin Reactive Red 3 19
Hình 1-7: Họ thuốc nhuộm dẫn xuất của pirimidin 19
Hình 1-8: Họ thuốc nhuộm vinylsulfon 20
Hình 2-1: Sơ đồ tổng quát điều chế hydrotalcite từ các thành phần chứa aluminate 27
Hình 2-2: Điều kiện phân tích Mg trên máy AAS 30
Hình 2-3: Đường chuẩn xác định Mg 31
Hình 2-4: Điều kiện phân tích Al trên máy AAS 31
Hình 2-5: Đường chuẩn xác định Al 32
Hình 2-6: Công thức cấu tạo của Reactive orange 13 34
Hình 2-7: Phổ UV-vis của các dung dịch RO-13 chuẩn 35
Hình 2-8: Đường chuẩn của RO-13 35
Hình 2-9: Biểu đồ xác định PZC của TG10’ 36
Hình 3-1: Phổ XRD của mẫu thí nghiệm 4 39
Hình 3-2: Ảnh SEM của mẫu thí nghiệm 4. 40
Hình 3-3: Phổ XRD của một mẫu hydrotalcite tạo thành từ dịch lỏng. 44
Hình 3-4: Ảnh SEM của mẫu hydrotalcite điều chế từ dịch lỏng. 44
Hình 3-5: Biểu đồ khả năng hấp phụ của các mẫu hydrotalcite theo tỉ lệ Mg/Al 45
Hình 3-6: Biểu đồ khả năng hấp phụ của các mẫu hydrotalcite theo thời gian già hóa 46
Hình 3-7: Biểu đồ dung lượng hấp phụ theo pH của mẫu TG10’ 47
Hình 3-8: Biểu đồ ảnh hưởng của thời gian đến dung lượng hấp phụ ở pH = 2 49
Hình 3-9: Biến thiên pH sau trong quá trình hấp phụ ở pH = 2. 50
vi
Hình 3-10: Biểu đồ ảnh hưởng của thời gian đến dung lượng hấp phụ ở pH = 5 51
Hình 3-11: Biến thiên pH sau trong quá trình hấp phụ ở pH = 5. 51
Hình 3-12: Biểu đồ dung lượng hấp phụ theo nồng độ đầu RO-13. 52
Hình 3-13: Mô phỏng theo phương trình Langmuir 53
Hình 3-14: Mô hình hóa theo phương trình Freundlich. 53

Hình 3-15: Biểu đồ khả năng hấp phụ của các mẫu bùn đỏ biến tính. 55
Hình 3-16: Phổ XRD của bùn đỏ chưa biến tính. 55
Hình 3-17: Phổ XRD của bùn đỏ biến tính với 20g bùn khô. 56
Hình 3-18: Phổ XRD của bùn đỏ biến tính với 1g bùn khô. 56
Hình 3-19: So sánh phổ XRD của bùn đỏ và bùn đỏ trung hòa theo Sara J. Palmer 57
Hình 3-20: Biểu đồ dung lượng hấp phụ của mẫu BT5G theo pH. 58

vii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1-1: Thành phần hóa học của quặng bauxite Lâm Đồng 10
Bảng 2-1: Các yếu tố và vùng biến thiên của chúng. 29
Bảng 2-2: Điều kiện thí nghiệm thiết lập theo ma trận yếu tố phần 30
Bảng 2-3: Giá trị Abs của các dung dịch RO-13 chuẩn 34
Bảng 2-4: Số liệu xác định PZC của TG10’ 36
Bảng 3-1: Kết quả một số kim loại trong các phần của bùn đỏ nghiên cứu 39
Bảng 3-2: Kết quả đáp ứng Y của các thí nghiệm 41
Bảng 3-3: Khả năng hấp phụ của các mẫu hydrotalcite điều chế theo tỉ lệ Mg/Al 45
Bảng 3-4: Khả năng hấp phụ của các mẫu hydrotalcite điều chế theo thời gian già hóa
46

Bảng 3-5: Dung lượng hấp phụ của mẫu TG10’ theo pH 47
Bảng 3-6: Dung lượng hấp phụ của mẫu TG10’ theo thời gian ở pH = 2 48
Bảng 3-7: Dung lượng hấp phụ của mẫu TG10’ theo thời gian ở pH = 5 50
Bảng 3-8: Ảnh hưởng của nồng độ RO-13 ban đầu. 52
Bảng 3-9: Các giá trị xây dựng các đường đẳng nhiệt hấp phụ 53
Bảng 3-10: Các hệ số của phương trình Freundlich và Langmuir. 54
Bảng 3-11: Khả năng hấp phụ của các mẫu bùn đỏ biến tính với lượng bùn khác nhau.
54

Bảng 3-12: Dung lượng hấp phụ của mẫu BT5G theo pH. 58

1
MỞ ĐẦU
Ngày nay, việc khai thác và sản xuất nhôm đang phát triển rất mạnh, kèm theo
đó là một lượng lớn bùn đỏ bị thải ra môi trường. Cứ khoảng một tấn nhôm được sản
xuất thì có từ một đến hai tấn bùn đỏ thải ra. Xét theo thành phần hoá học thì trong chất
rắn của bùn đỏ không có chất gây hại đặc biệt đến môi trường. Tuy nhiên, một lượng
lớn bùn đỏ thải ra môi trường thì c
ũng ảnh hưởng xấu đến môi trường.
Việc nghiên cứu ứng dụng bùn đỏ trong xử lý môi trường là một điều cần thiết
để giải quyết vấn đề bã thải, mà không ai phủ nhận được. Nhưng phải tận dụng nguồn
bã thải này sao cho có lợi và hiệu quả nhất là vấn đề cần được nghiên cứu kỹ. Dựa trên
những kết quả thu được của các tác gi
ả trước, một số những bất thuận lợi khi sử dụng
bùn đỏ như sau:
Không thể dùng phương pháp xử lý nhiệt để biến tính bùn đỏ được vì một phần
là do tốn kém về năng lượng, phần khác là hiệu quả của bùn đỏ sau xử lý không cao.
Nguyên nhân là do khi ta xử lý nhiệt có thể làm mất đi những nhóm chức OH
-
có trên
bề mặt của bùn đỏ. Chính những nhóm chức này là tâm hấp phụ các anion.
Tuy bùn đỏ được xử lý bằng acid có hiệu quả hơn bùn đỏ thô, nhưng nó cũng
không có lợi lắm về mặt hóa học. Do bản thân bùn đỏ có pH rất cao (từ 10 – 13), còn
dư nhiều xút sau quá trình điều chế nhôm. Nên khi dùng acid để xử lý thì ta sẽ phải tốn
rất nhiều acid để trung hòa lượng xút dư này trước khi hoạt hóa được bề mặt bùn đỏ
.
Do đó trong đề tài này, chúng tôi muốn tận dụng luôn lượng aluminate dư trong
bùn đỏ để biến tính nó trở thành vật liệu hấp phụ thuốc nhuộm xử lý nước. Nguyên tắc
của việc biến tính này là dùng dung dịch MgCl
2
để kết tủa lượng aluminate dư trong

bùn đỏ để tạo thành hydrotalcite, một vật liệu có khả năng hấp phụ thuốc nhuộm cao.
Đây là một hướng nghiên cứu hoàn toàn mới trên bùn đỏ, giúp tận dụng được
nguồn bã thải này một cách hiệu quả nhất. Nếu thành công thì nó sẽ mở ra nhiều vấn đề
khác tốt hơn.
2
Chương 1. TỔNG QUAN.
1.1 Chất thải bùn đỏ.
1.1.1 Quy trình Bayer – Nguồn gốc sinh bùn đỏ [3],[19].
Bùn đỏ là chất thải sinh ra từ quá trình sản xuất nhôm bằng quy trình Bayer.
Bản chất của phương pháp Bayer là việc sử dụng dung dịch kiềm đặc NaOH ở nhiệt độ
cao để hòa tan chọn lọc các khoáng vật aluminium hydroxide có trong quặng Bauxite,
được tóm tắt trong các phương trình 1.1, 1.2, 1.3 dưới đây. Nhiệt độ của phản ứng còn
tùy thu
ộc vào thành phần của gibbsite (γ-Al(OH)
3
), boehmite (γ-Al(O)OH), và
diaspore (α-Al(O)OH) trong quặng Bauxite. Bauxite có hàm lượng gibbsite cao thì đòi
hỏi nhiệt độ hòa tách thấp hơn (khoảng 145 – 175
0
C), trong khi với hàm lượng
boehmite và diaspore cao thì cần hòa tách ở nhiệt độ cao hơn (khoảng 175 – 245
0
C) và
nồng độ kiềm mạnh hơn.
Hòa tách:
Al(OH)
3(s)
+ NaOH
(aq)
ÆNa

+
Al(OH)
4(aq)
-
(Gibbsitic bauxite)
AlO(OH)
(s)
+ NaOH
(aq)
+ H
2
O Æ Na
+
Al(OH)
4(aq)
-
(Boehmitic bauxite)
Kết tủa:
Na
+
Al(OH)
4(aq)
-
Æ Al(OH)
3(s)
+ NaOH
(aq)
(1.2)
Tạo alumin:
2Al(OH)

3(s)
Æ Al
2
O
3(s)
+ 3 H
2
O
(g)
(1.3)
Sản phẩm của quy trình tạo ra dung dịch sodium aluminate và phần bã rắn
không tan (gồm 45% dịch lỏng và 55% cặn bùn), hay còn gọi là bùn đỏ, được tách ra
bằng phương pháp lắng gạn. Thông thường cứ mỗi tấn nhôm được sản xuất ra thì có
khoảng 1 – 1.5 tấn bùn đỏ, do đó lượng bùn đỏ thải ra hàng năm là rất lớn. Bùn đỏ có
độ kiềm rất lớn (pH khoảng 10 – 13) nên đòi hỏi phải được trung hòa về pH < 9 (tốt
nhấ
t là khoảng 8.5 – 8.9) trước khi được thải ra môi trường. Phần dung dịch lỏng của
bùn đỏ vẫn còn chứa một lượng tương đối cao aluminium và một số anion của kim loại
(
1.1
)
3
chuyển tiếp khác. Một số trong số chúng có thể gây hại cho môi trường, do đó chúng
phải được loại bỏ trước khi thải vào môi trường.
Sự khác nhau về tính chất lý, hóa và khoáng vật của bùn đỏ là do nguồn quặng
Bauxite và quá trình hòa tách được sử dụng. Nhìn chung, thành phần của bùn đỏ còn
chủ yếu là các iron oxide (hematite, goethite), boehmite, một số aluminium hydroxide,
calcium oxide, titanium oxide (anatase và rutile), thạch anh, sodalite. Những thành
phần này giúp cho bùn đỏ có độ bền hóa học và giúp tạo nên bùn đỏ có độ hoạt động
b

ề mặt cao.
1.1.2 Thành phần của bùn đỏ [3].
1.1.2.1 Iron oxide.
Độ tan của Fe(III) oxide thì thấp, trong khi Fe(II) oxide lại ít tan. Trong khoảng
pH 4 – 10, tổng lượng Fe trong dung dịch là khoảng nhỏ hơn 10
-6
M. Các iron oxide
hòa tan chậm trên một khoảng pH rộng. Giản đồ độ tan của hematite và goethite, hình
1.1, cho thấy iron oxide có độ tan nhỏ nhất ở khoảng pH 7 – 8, tức là quanh điểm đẳng
điện (PZC). Do các iron oxide có tính lưỡng tính, nên chúng có thể tan trong môi
trường acid để tạo thành cation hydroxo và trong môi trường base để tạo thành anion
hydroxo.

Hình 1-1: Độ tan của hematite và goethite theo pH [19]
4
Sự hòa tan của các iron oxide được thể hiện trong các phương trình (1.4), (1.5)
cho goethite và phương trình (1.6) cho hematite. Độ tan của hematite được cho là tăng
khi nồng độ ion hydroxide tăng, và tăng trong các dung dịch kiềm theo thứ tự NaOH >
KOH > LiOH.
FeOOH + H
2
O ↔ Fe
3+
+ 3OH
−
(1.4)
FeOOH + 3H
+
↔ Fe
3+

+ 2H
2
O (1.5)
0.5 αFe
2
O
3
+ 2.5H
2
O → Fe(OH)
4
-
+ H
+
(1.6)
Các nhóm chức hydroxyl bề mặt là những tâm hoạt động ở bề mặt chất rắn trong
môi trường nước. Chúng giữ một cặp điện tử cũng như là một nguyên tử hydrogen liên
kết mà có thể phản ứng được cả với acid lẫn base, do đó làm cho các iron oxide có tính
lưỡng tính. Xem hình (1.7), (1.8).
≡FeOH
2
+
↔ FeOH + H
+
(1.7)
≡FeOH ↔ FeO
−
+H
+
Trong đó: ≡ chỉ ra bề mặt iron oxide (1.8)

Về mặt tinh thể học, nhóm hydroxyl bề mặt có thể kết hợp với nhau từ 1
(singly), 2 (doubly) hay 3 (triply) nguyên tử Fe, xem hình 1.2. Mật độ của những nhóm
này phụ thuộc cả vào cấu trúc tinh thể và sự khác nhau hình thái tinh thể. Các nghiên
cứu về sự hấp phụ cho thấy rằng các nhóm hydroxyl đôi kết trên bề mặt goethite và
hematite đều trơ với mọi pH, sự hấp phụ các ion chủ yế
u liên quan đến các nhóm đơn
kết. Mật độ nhóm chức bề mặt trên các iron oxide khác nhau được xác định bằng nhiều
kỹ thuật, như là: chuẩn độ acid/base, đo đẳng nhiệt hấp phụ BET với hơi nước, trao đổi
D
2
O, Ti, và bằng phản ứng hấp phụ các cấu tử fluoride, phosphate, hay oxalate.

Hình 1-2: Các dạng nhóm hydroxyl bề mặt trên các iron oxide [19]
5
Quá trình hấp phụ của các iron oxide trên bùn đỏ chủ yếu liên quan đến sự
tương tác giữa chất bị hấp phụ và các nhóm hydroxyl bề mặt trên các iron oxide.
Nguyên tử oxygen của nhóm hydroxyl bề mặt có thể tương tác với các proton, trong
khi các ion kim loại bên dưới đóng vai trò như một acid Lewis và trao đổi nhóm OH
-

cho ligand khác để hình thành phức bề mặt. Sự hấp phụ các anion đơn giản, các anion
oxy, các ion hữu cơ trên các iron oxide đã được nghiên cứu rộng rãi. Sự hấp phụ các
anion trên các iron oxide có thể xảy ra trường hợp đặc trưng cũng như không đặc
trưng. Sự hấp phụ đặc trưng liên quan đến sự thay thế của các nhóm hydroxyl bề mặt
bằng ligand chất hấp phụ. Đó là hấp phụ hóa học, hấ
p phụ trao đổi ion. Các ion chất
hấp phụ đặc trưng làm thay đổi điện tích bề mặt trên oxide và do đó tạo nên sự thay đổi
PZC. Và chúng thường gắn chặt và không dễ bị thay thế. Các anion hấp phụ đặc trưng
trên các iron oxide là phosphate, silicate, selenate, arsenate, chlorite, fluorite, citrate,
oxalate. Sự hấp phụ anion ở bất kỳ pH nào sẽ tăng khi tăng nồng độ chất bị hấp phụ.

Sự hấp phụ đạt cực đại
ở pH thấp và giảm khi tăng pH ngoại trừ silicate.
Sự hấp phụ cation trên iron oxide cũng diễn ra đặc trưng lẫn không đặc trưng và
thường nhanh chóng ở thời điểm đầu, nhưng sự hấp phụ kim loại vết có thể tiếp tục
tăng nhiều ngày với nhiều lần để đạt cân bằng. Sự hấp phụ Ni, Zn, Cd trên goethite
tăng khi thời gian phản ứng trên tăng từ 2 giờ
– 42 ngày. Sự hấp phụ trên goethite
thường xảy ra ở pH trong khoảng 3 – 8.5.
1.1.2.2 Khoáng silica.
Phần tạp chất chính trong Bauxite là những hợp chất của silic, sắt và titan. Silica
hiện diện trong kaolinite (Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O) và halloysite (Al
2
O
3
.2SiO
2
.3H
2
O). Silica,
trong thạch anh, không dễ bị hòa tan trong chế độ hòa tách nhiệt độ thấp của quy trình
Bayer, tuy nhiên nó đã kết hợp như là khoáng sét tan trong soda kiềm. Thạch anh có
thể bị dính trong chế độ hòa tách nhiệt độ cao, tuy nhiên, sau đó, nó phản ứng với soda

và alumina trong dung dịch và kết tủa một cách cục bộ như sodium aluminosilicate hay
6
sodalite. Sodalite trong quy trình Bayer có công thức tổng quát là
(3(Na
2
O.Al
2
O
3
.2SiO
2
.nH
2
O).Na
2
X), trong đó n trong khoảng từ 0 – 2 và X là các anion
CO
3
2−
, SO
4
2−
, 2OH
−
, 2Cl
−
, hay hỗn hợp của tất cả phụ thuộc vào độ tinh khiết trong
dung dịch hòa tách.
1.1.3 Hóa học bề mặt của bùn đỏ [19], [25].
Hóa học bề mặt của các hạt bùn đỏ vô cùng phức tạp do sự khác nhau của vữa

bùn. Sự khó khăn cũng tăng khi xác định thành phần hóa học của bề mặt bùn đỏ do lớp
bề mặt mỏng (khoảng 5 nm - 1µm). Tuy nhiên, do những khoáng và oxide chiếm thành
phần chính trong bùn
đỏ đã được biết đến là có tính acid/base trong dung dịch nước,
nên bùn đỏ cũng có thể mang tính chất tương tự. Tính chất acid/base của bùn đỏ được
cho là do các nhóm hydroxyl bề mặt quyết định. Diện tích bề mặt đặc trưng và khả
năng hấp phụ proton của bùn đỏ đã xử lý acid là 20.7 m
2
/g và 2.5 x 10
-2
mol/g. Santona
và đồng sự [15] đã tìm thấy diện tích bề mặt của bùn đỏ khác nhau khi không xử lý và
có xử lý acid, 18.9 và 25.2 m
2
g
-1
. Việc tăng diện tích bề mặt sau khi xử lý acid cho thấy
bùn đỏ đã bị tan một phần và có thể là cancrinte (một dạng sodium aluminosilicate) khi
mà khối lượng giảm 9% sau khi trung hòa.
Chevedov và đồng sự [11] đã nghiên cứu tính chất bề mặt của bùn đỏ bằng cách
chuẩn độ điện thế, và thấy rằng có 3 vùng tồn tại, xem hình 1.3, do cơ chế tồn tại khác
biệt nhau. Hạt bùn đỏ có thể lấy H
+
mà không làm thay đổi pH trong vùng I do sự hiện
diện của ion hydroxide tự do phản ứng với proton, sau đó những nhóm hydroxyl bề
mặt sẽ bị ion hóa. Tuy nhiên, một lượng nhỏ nhóm hydroxyl bề mặt được tìm thấy có
dư một proton trong vùng này. Điểm uốn giữa vùng I và vùng II đại điện cho hạt bùn
đỏ trong dung dịch nước cơ bản đang mang nhóm hydroxyl bề mặt bị ion hóa (S-O
-
)

lấy proton. Khi pH trung tính, Vùng II, tất cả ion hydroxide tự do đã phản ứng với
proton được thêm vào vữa bùn và sau đó proton đó tiếp tục bị phản ứng bởi các nhóm
hydroxyl bề mặt và kết quả là làm pH không đổi. Khi mà tất cả nhóm hydroxyl bề mặt
7
bị trung hòa, điểm cuối của vùng II, sự tích tụ proton trong dung dịch đã gây ra một
bước nhảy của pH, vùng III.

Hình 1-3: Đường cong chuẩn độ của vữa bùn đỏ và dung dịch kiềm [19]
Lượng nhóm hydroxyl bề mặt tỉ lệ với thành phần silica hoạt tính trong nguồn
Bauxite. Sodalite là một hợp chất kiểu zeolite với diện tích bề mặt cao, có nhiều tâm
nguyên tử oxygen có khả năng phản ứng với proton. Chevedov [11] đã ước lượng số
nhóm hydroxyl bề mặt trên bùn đỏ và đã đề nghị rằng có một lượng lớn sodalite trên bề
m
ặt bùn đỏ.
Điện tích bề mặt của bùn đỏ có thể được xác định bằng cách đo pH. Điểm đẳng
điện (PZC) có thể được dùng để xác định tính chất điện bề mặt của vật liệu, nghĩa là tại
pH đó thì tổng điện tích bề mặt bằng không. PZC giúp đánh giá tính acid của bề mặt
oxide. Hầu hết PZC của các oxide của nhôm và sắt khoảng 7 – 8, Vớ
i Fe
2
O
3
và Al
2
O
3

có PZC là 8.5 và 9.2, PZC của hematite là 8.5 – 8.8, xác định bằng phương pháp chuẩn
độ điện thế, trong khi của goethite là khoảng 8.9 – 9.5. Một vài nghiên cứu đã công bố
PZC của bùn đỏ là khoảng 6.5, trong khi một số khác là 8.3. Bùn đỏ mà chứa nhiều

silica có PZC là khoảng 6.3, do sự hiện diện của những hợp chất này làm giảm PZC.
Sự hiện diện của nhiều oxide khác nhau trong bùn đỏ, cho thấy rằng nó không chỉ có
những phức bề mặt trung tính và các tâm SOH ở điể
m PZC, mà còn có cả phức bề mặt
8
dương (như FeOH
2
+
, ALOH
2
+
) và phức bề mặt âm (như TiO
-
, SiO
-
). Sự giảm PZC thì
đặc trưng cho thông tin về những vị trí tích điện khác nhau trên bề mặt, và việc giải
phóng các ion hydroxide tự do vào dung dịch làm tăng điện tích dương trên bề mặt.
1.1.4 Các phương pháp xử lý bùn đỏ.
Bùn đỏ có độ pH rất cao, vì thế trước khi đổ ra bãi chứa cần phải trung hòa
lượng kiềm dư trong pha lỏng để tránh ô nhiễm, bên cạnh đó việc lựa chọn nơi chứa rấ
t
quan trọng vì vừa phải đảm bảo yêu cầu nguồn nước, đất trồng và môi trường dân cư
lân cận… và phải đảm bảo tính khả thi, tính kinh tế, nhưng tiện lợi nhất là xây dựng bãi
chứa ở gần nhà máy để tránh chi phí chuyên chở, vì vậy việc xử lý bùn trước khi thải là
rất cần thiết để tránh ô nhiễm môi trường xung quanh. Trên thế giới có hai khuynh
hướng: chứa bùn trên đất liền và đổ bùn xuống sông, biể
n.
Đối với biện pháp thải bùn đỏ ra sông đây là phương pháp đơn giản mà trước
đây nhiều nhà máy thường dùng. Nhưng các chuyên gia nghiên cứu bảo vệ môi trường

khẳng định các phương pháp này không an toàn do bùn quá mịn nên khó lắng, thêm
vào đó chế độ thủy triều mỗi ngày đã phát tán lượng bùn khắp nơi, hàm lượng kiềm
trong nước tăng cao làm nước bị ô nhiễm kéo theo thảm thực vật dưới nước chết hàng
loạt, gây ả
nh hưởng nghiêm trọng đến đời sống kinh tế của vùng dân cư xung quanh.
Hiện nay phương pháp này đã bị cấm sử dụng.
Đối với việc chứa bùn trên đất liền, thì tùy theo địa hình của từng nơi đặt nhà
máy mà các nhà sản xuất thiết kế bãi chứa cho phù hợp. Nếu địa hình bằng phẳng, họ
xây dựng các tuyến đập chắn bao bọc xung quanh, khi nhà máy ở gần các vùng đất
trũng tự nhiên hay thung lũng, l
ợi dụng điều kiện thuận lợi của địa hình này người ta
chứa bùn thải, cũng bao bọc các vũng chứa bằng các đập chắn, thiết kế đảm bảo tính
chống thấm cao cho lớp đất nền và cho các đập chắn. Đôi khi các nhà sản xuất cũng tận
dụng các hầm mỏ cũ để chứa bùn thải, cách này ít tốn kém vì tận dụng được địa thế
thuậ
n lợi tự nhiên của khu mỏ. Khi thiếu đất để xây dựng bãi chứa, người ta có thể chất
9
đống bùn đỏ sau khi đã lọc và rửa sạch kiềm. Tóm lại dù tồn trữ bùn đỏ dưới bất cứ
hình thức nào nhà sản xuất đều phải đặt vấn đề bảo vệ môi trường xung quanh lên hàng
đầu.
Tuy nhiên nếu chỉ dừng lại ở việc tồn trữ bùn thải một cách an toàn, giảm thiểu
được vấn đề ô nhiễm thì chưa đủ, vì theo thời gian lượng bùn thải tích lũy ngày càng
nhiều và bãi ch
ứa trở nên quá tải cộng thêm chi phí phải gia cố bảo trì bãi chứa hằng
năm đã trở thành gánh nặng cho các nhà sản xuất. Vì thế việc nghiên cứu tận dụng bùn
thải là một vấn đề hết sức cấp bách và cực kỳ quan trọng.
1.1.5 Ứng dụng của bùn đỏ [21].
Các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu nhằm tìm ra các biện pháp hữu
hiệu hơn để sử dụng bùn đỏ
. Có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng bùn đỏ theo

nhiều hướng khác nhau, nhưng vấn đề triển khai áp dụng còn nhiều hạn chế và phụ
thuộc điều kiện tại chỗ của từng quốc gia, từng địa phương. Các ứng dụng bùn đỏ có
thể thấy được trong nhiều lĩnh vực như là: Vật liệu xây dựng, thu hồi một số kim loại
có giá trị, cải tạo làm đất trồng, sản xuất gốm sứ, sản xuất sơn và bột màu, làm chất hấp
phụ, chất xúc tác…
Trong lĩnh vực vật liệu xây dựng: Đã có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng
bùn đỏ làm nguyên vật liệu cho ngành sản xuất xi măng, gạch ngói, tấm lợp cách âm
sản xuất bê tông, sản xuất vật liệu xây dựng nhẹ, gạch không nung [9], chất độn nhẹ,
sản xuất bê tông năng ch
ống phóng xạ…
Trong bã thải bùn đỏ vẫn còn một số kim loại có giá trị và đã được nghiên cứu
thu hồi lại như là Al, V, Ga, Ti, Sc.
Một trong những ứng dụng quan trọng của bùn đỏ là cải tạo thành đất trồng trọt,
giúp hoàn nguyên đất vùng khai thác. Tác giả Lê Xuân Thám [6] đã nghiên cứu giải
10
pháp trung hòa bùn đỏ bằng tác nhân hữu cơ từ các nguồn phế thải công nghiệp và than
bùn để tạo nền đất trồng mới có các tính chất nông hóa thích hợp.
Bùn đỏ cũng được sử dụng làm nguyên liệu cho việc sản xuất gốm sứ, bột màu,
sơn: do hàm lượng iron oxide cao, bùn đỏ dùng làm chất tạo màu cho gạch, bê tông,
sơn, thủy tinh.
Ứng dụng làm chất hấp phụ xử lý nước: Hấp phụ các anion như F
-
, NO
3
-
, PO
4
3-

[23],[24], hấp phụ các kim loại nặng [15],[17], hấp phụ thuốc nhuộm [10],[16], hấp

phụ các hợp chất hữu cơ khác như phenol…, hay các vi khuẩn, vi rút trong nước.
Ứng dụng làm vật liệu xử lý khói thải của các quá trình công nghiệp [21].
Ứng dụng làm chất xúc tác cho các quá trình hydrogen hóa, chlo hóa hay xúc tác
oxi hóa hydrocarbon…[22]
1.1.6 Bùn đỏ từ nhà máy hóa chất Tân Bình.
Ở Việt Nam, nhà máy hóa chất Tân Bình cũng sản xuất aluminium hydroxide từ
quặng bauxite Lâm Đồng theo phương pháp Bayer.
Thành phần hóa học chủ yếu củ
a Bauxite Lâm Đồng được ghi nhận ở bảng 1-1.
Bảng 1-1: Thành phần hóa học của quặng bauxite Lâm Đồng
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
SiO
2
TiO
2
MgO Na
2
O K
2
O CO
2

49.45% 17.58% 2.08% 2.99% 0.26% 0.05% 0.05% 0.32%

Bã thải của quy trình Bayer ở dạng cặn rắn rất mịn, được thải ra khỏi quy trình
cùng với pha lỏng và có màu đỏ nên gọi là bùn đỏ. Màu và độ màu của bùn đỏ là do
hàm lượng của Fe
2
O
3
quyết định.
Tính chất của bùn đỏ: Tùy theo hàm lượng nước còn lại trong bùn mà bùn ở
trạng thái lỏng, dẻo, bán rắn hay rắn. Bùn đỏ của nhà máy hóa chất Tân Bình ở dạng
11
vữa loãng, tỉ lệ phần trăm pha rắn khoảng 20%, độ hạt rất mịn, khi phơi khô bùn có độ
ẩm 4.17%, tỉ trọng 3.37 g/cm
3
, diện tích bề mặt riêng 28.36 g/cm
3
. Bùn có màu từ đỏ
cam đến nâu với pH 11.7 – 12.5.
1.2 Bùn đỏ trung hòa nước biển.
1.2.1 Giới thiệu.
Bùn đỏ được đặc trưng bởi còn dư một lượng lớn sodium aluminate, sodium
carbonate và một số anion khác. Nếu không xử lý thì nó sẽ là một nguy hại lớn cho môi
trường. Do đó, việc nghiên cứu để loại bỏ những tạp chất độc hại khỏi bùn đỏ được
quan tâm. Và một số nhóm đã đề
nghị dùng nước biển để trung hòa bùn đỏ. Khi đó, các
dạng kiềm trong bùn đỏ được trung hòa bằng các ion Mg
2+
và Ca
2+
trong nước biển,
nhờ đó mà bùn đỏ không những giảm pH phù hợp để thải ra mà một số anion kim loại

trong bùn đỏ cũng được loại bỏ. Khi trung hòa bùn đỏ bằng acid mạnh, một số tác giả
đã nhận thấy rằng việc giảm pH xảy ra nhanh chóng, cục bộ và dẫn đến một số chất rắn
kiềm chưa kịp trung hòa, nên làm pH tăng nhẹ sau đó [19].
1.2.2 Cơ chế ph
ản ứng [19].
Việc cho nước biển vào bùn đỏ chưa trung hòa đã dẫn đến việc hình thành một
số hạt khoáng có lợi. Sự trao đổi các cation đa hóa trị (Ca và Mg) hình thành những
cầu tĩnh điện mà sau đó đóng vai trò như là những tâm kết tủa của magnesium
hydroxide và calcium hydroxide. Sự hình thành của các hydroxide này giảm nồng độ
ion hydroxide trong dung dịch, do đó giảm pH của dung dịch. Khi điều kiện đẳng điện
củ
a bề mặt thay đổi, sự keo tụ chặt hơn, pH giảm, các nguyên tố có tính lưỡng tính tồn
tại ở pH cao ban đầu sẽ mất ổn định và kết tủa cùng với Ca, Mg, và tạo ra một hợp chất
giống hydrotalcite.
Sự trung hòa nước biển không lấy đi ion hydroxide trong hệ thống nhưng
chuyển chúng từ dạng tan trong môi trường kiềm của bùn đỏ thành dạng ít tan trong
12
các chất rắn kiềm yếu. Độ kiềm carbonate và bicarbonate của chất thải được loại bỏ
qua kết tủa calcite và aragonite. McConchie [19] đã mô tả quá trình trung hòa như là sự
kết tủa ion hydroxide một cách vượt trội như brucite, cũng như boehmite, gibbsite,
hydrocalumite, hydrotalcite và p-aluminohydrocalcite. Hầu hết boehmite, gibbsite,
hydrocalumite, hydrotalcite và p-aluminohydrocalcite đều được phát hiện trong bùn đỏ
trung hòa [18].
Thành phần nguyên tố chính trong bùn đỏ trung hòa được xác định bằng ICP-
MS là Fe>Na>Al>Ca>Si>Mg. Sự khác nhau trong các nghiên cứu về thành phần bùn
đỏ trung hòa là do sự khác nhau về tính chất vậ
t lý, hóa học và khoáng của bùn đỏ.
1.2.3 Sự hình thành hydrotalcite [17], [19].
Thành phần chính xác của bùn đỏ trung hòa bằng nước biển thì phụ thuộc vào
điều kiện kết tủa, thông thường bao gồm: hydrotalcite, calcite và aragonite. Smith [13]

đã nhận thấy thành phần hydrotalcite phụ thuộc vào pH, khi hydrotalcite hình thành ở
pH cao (pH > 13) có tỉ lệ Mg/Al là 2:1 (phương trình 1.9), trong khi ở pH 8 có tỉ lệ
Mg/Al là 4:1 (phương trình 1.10). Ở pH cao, vi tinh thể carbonate hydrotalcite bền hơn
hình thành ((Mg
4
Al
2
(CO
3
)(OH)12.xH
2
O)), do CO
2
được hấp thụ nhanh chóng từ không
khí sinh ra dung dịch bão hòa CO
2
. Ở pH thấp (pH < 9.5) tinh thể có cấu trúc ít rõ ràng
hơn được hình thành. Do ion carbonate giảm đi trong dung dịch, nên tạo cơ hội cho các
ion khác xen vào lớp giữa của hydrotalcite ((Mg
8
Al
2
Cl(CO
3
)
0.5
(OH)
20
.xH
2

O).
4MgCl
2
+2NaAl(OH)
4
+NaOH+Na
2
CO
3
→Mg
4
Al
2
(CO
3
)(OH)
12
.xH
2
O+8NaCl (1.9)
8MgCl
2
+2NaAl(OH)
4
+12NaOH+1/2Na
2
CO
3
→Mg
8

Al
2
Cl(CO
3
)
0.5
(OH)
20
.xH
2
O+ 5NaCl
Bùn đỏ trung hòa nước biển có thể bao gồm cả hydrotalcite 2:1 và 4:1, khi đó
một lượng nhỏ hydrotalcite tỉ lệ 2:1 kết tủa tại thời điểm đầu trước khi hydrotalcite tỉ lệ
4:1 kết tủa trội hơn ở pH thấp. Mức độ giảm của ion carbonate trong dung dịch cho
phép kết tủa đồng thời các anion khác như là các anion của kim loại chuyển tiếp,
(
1.10
)
13
vanadate, molypdate vào mạng của hydrotalcite. Tỉ lệ hấp phụ của các anion khác phụ
thuộc vào nồng độ ion carbonate trong dung dịch. Carbonate là anion trội trong lớp xen
giữa của cấu trúc hydrotalcite, do đó sự hiện diện của nó làm che các anion khác.
1.2.4 Sự hấp phụ anion trên bề mặt của bùn đỏ trung hòa.
Sự loại bỏ các chất bẩn không chỉ bị giới hạn trong lớp xen giữa của
hydrotalcite, mà còn qua sự hấp phụ bề mặt củ
a bùn đỏ trung hòa. H. Genc và đồng sự
đã nghiên cứu sự hấp phụ arsenate từ nước bằng bùn đỏ trung hòa và thấy rằng sự hấp
phụ arsenate tăng khi pH giảm (cùng kết quả với tác giả H. D. Smith [13]). Bùn đỏ
trung hòa nước biển bao gồm một hỗn hợp phức tạp của nhóm hydroxyl và
hydrocarbonate của nhôm và sắt, mà tồn tại ở pH phụ thuộc vào điện tích bề mặt và nó

cũng được đề nghị r
ằng sự phụ thuộc vào pH của sự hấp phụ arsenate là qua cơ chế
trao đổi ligand với một nhóm chức hydroxyl bề mặt (phương trình 1.11). Số lượng các
tâm điện tích dương trên bề mặt có khả năng hấp phụ thì cao hơn ở pH 6.3, và giảm với
pH tăng. Sự hấp phụ được cho là chủ yếu do sự tương tác tĩnh điện và hóa học của
arsenate với các tâm điện tích dương. Sự hấp phụ tăng khi pH của dung dịch dưới điểm
PZC của bùn đỏ, do đó tăng điện tích dương trên bề mặt bùn đỏ. Ở giá trị pH cao, các
anion có thể cạnh tranh với ion hydroxide, do số lượng tâm điện tích dương trên bề mặt
nhỏ, và làm giảm khả năng hấp phụ.
≡S−OH + L
-
+H
+
↔ S−L + H
2
O (1.11)
Trong đó, ≡S đại diện cho bề mặt bùn đỏ trung hòa nước biển.
Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir (phương trình 1.12) thường được sử
dụng để nghiên cứu khả năng hấp phụ của bùn đỏ trung hòa nước biển. Để xác định
liệu sự hấp phụ anion bởi bùn đỏ trung hòa nước biển là sự hấp phụ ái lực cao hay
không, người ta dùng hằng số đẳng hướ
ng R
L
, được tính theo công thức 1.13.

(1.12)
14

Trong đó: b là hằng số hấp phụ liên quan đến nhiệt hấp phụ (1µmol
-1

)
Q
0
là dung lượng hấp phụ (µmolg
-1
)
C
e
là nồng độ cân bằng của anion (µM)
C
0
là nồng độ anion ban đầu (µM)
Hằng số R
L
cho thấy hình dạng đường đẳng nhiệt và 0< R
L
<1 cho thấy đây là
hấp phụ ái lực cao.
1.3 Hydrotalcite.
1.3.1 Giới thiệu Hydrotalcite [4],[19].
Hydrotalcite (HT) là khoáng vật hiếm trong tự nhiên màu trắng ngọc trai, được
xác định cùng họ với khoáng sét anion, có kích thước rất nhỏ được trộn lẫn với các
khoáng khác gắn chặt trên những phiến đá trên vùng đồi núi. Chúng được tìm thấy rất
nhiều ở vùng Norway và Ural ở Nga.
Hình 1-4: Khoáng sét hydrotalcite
(1.13)
15
Hocholetter là người đầu tiên nghiên cứu tìm ra được những tính chất đặc trưng
đặc biệt của nó. Khoáng sét hydrotalcite còn có nhiều tên gọi khác như pydroaucite,
takovite, hydrotalcite đan xen….

Năm 1966, ứng dụng những thành quả nghiên cứu về khoáng sét tự nhiên, người
ta tổng hợp thành công hydrotalcite công nghiệp từ các muối kim loại.
Hydrotalcite có thể trao đổi ion và hấp phụ nên được ứng dụng rộng rãi trong rất
nhiều lĩnh vực. Hiện nay, hydrotalcite có thể điều chế bằ
ng nhiều phương pháp và con
người tiếp tục phát triển nghiên cứu sản xuất hydrotalcite chất lượng cao với giá rẻ hơn
để bảo vệ con người và môi trường.
1.3.2 Đặc điểm của hydrotalcite [12],[19].
Hydrotalcite là hỗn hợp hydroxide của kim loại hóa trị 2 và kim loại hóa trị 3
tạo thành các lớp bát diện mang điện tích dương. Để cấu trúc trung hòa về điện tích,
các anion bị hydrate hóa được đan xen vào khoảng trống giữa hai l
ớp bát diện.
Công thức tổng quát: [M
2+
1-x
M
3+
x
(OH)
2
]
x+
[A
n-
x/n
].mH
2
O. Trong đó:
M
2+

là kim loại hóa trị 2 như Mg, Zn, Ca, Fe, Ni…
M
3+
là kim loại hóa trị 3 như Al, Fe, Cr…
A
n-
là các anion rất đa dạng có thể là phức anion, anion hữu cơ (benzoic acid,
oxalic acid…), các polyme có phân tử lượng lớn, hay các halogen (Cl
-
, SO
4
2-
…).
x là tỉ số nguyên tử M
3+
/(M
2+
+ M
3+
). Trong đó tỉ số x nằm trong khoảng
0.2
≤ x≤ 0.33.
x = 0.33 thì M
2+
: M
3+
= 2:1
x = 0.25 thì M
2+
: M

3+
= 3:1
x = 0.2 thì M
2+
: M
3+
= 4:1
16

Hình 1-5: Sơ đồ minh họa các liên kết của các hydroxide trong hydrotalcite [19]
1.3.3 Tính trao đổi ion của hydrotalcite [19].
Các đa kim loại hay các oxo kim loại trong dung dịch có sức hấp dẫn rất lớn đối
với hydrotalcite lớp xen giữa, dạng cấu trúc này có khả năng trao đổi một lượng lớn
anion bên trong bằng những anion khác ở các trạng thái khác nhau. Đây là một trong
những tính chất quan trọng của hydrotalcite.
Phản ứng trao đổi anion được phát hiện do sự thay đổi giá trị
của khoảng trống
giữa hai lớp hydroxide kế cận. Sự thay đổi này có liên hệ với hình dạng và mật độ điện
tích của các anion tương ứng.
Khả năng trao đổi ion phụ thuộc rất lớn vào bán kính, điện tích của anion được
trao đổi và anion cần trao đổi, chiều dài L của hai lớp hydroxide.
1.3.4 Các phương pháp điều chế hydrotalcite [14],[19]
Hydrotalcite có những ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh v
ực, nên có rất nhiều
công trình nghiên cứu phương pháp điều chế hợp chất kiểu hydrotalcite. Hydrotalcite
có thể được điều chế bằng nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp đồng kết
tủa, phương pháp khử ure, phương pháp muối oxide, thủy nhiệt, điện hóa và sol-gel.
Trong đó, phương pháp được sử dụng nhiều nhất là phương pháp đồng kết tủa và khử
ure.