nghiên cứu biến tính bentonit bằng dimetyl dioctadecyl amoni clorua và ứng dụng để hấp phụ các hợp chất phenol trong nước bị ô nhiễm

ĐA
̣
I HO
̣
C QUÔ
́
C GIA HA
̀
NÔ
̣
I
TRƢƠ
̀
NG ĐA
̣
I HO
̣
C KHOA HO
̣
C TƢ
̣
NHIÊN



Dƣơng Thị Ngọc Lan



NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BENTONIT BẰNG

DIMETYL DIOCTADECYL AMONI CLORUA VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ
HẤP PHỤ CÁC HỢP CHẤT PHENOL TRONG NƢỚC BỊ Ô NHIỄM



LUÂ
̣
N VĂN THA
̣
C SI
̃
KHOA HO
̣
C



H Ni - 2011



ĐA
̣
I HO
̣
C QUÔ
́
C GIA HA
̀
NÔ

̣
I
TRƢƠ
̀
NG ĐA
̣
I HO
̣
C KHOA HO
̣
C TƢ
̣
NHIÊN



Dƣơng Thị Ngọc Lan


NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BENTONIT BẰNG
DIMETYL DIOCTADECYL AMONI CLORUA VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ
HẤP PHỤ CÁC HỢP CHẤT PHENOL TRONG NƢỚC BỊ Ô NHIỄM

Chuyên nga
̀
nh: Hóa Môi Trường
M s: 60 44 41

LUÂ
̣

N VĂN THA
̣
C SI
̃
KHOA HO
̣
C

NGƯƠ
̀
I HƯƠ
́
NG DÂ
̃
N KHOA HO
̣
C
PGS.TS. Nguyễn Văn Ni



H Ni - 20…




MỤC LỤC

MỞ ĐẦU… 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 2

1.1. Khát quát về khoáng sét bentonit 2
1.1.1.Cấu trúc tinh thể và thành phần hóa học của Montmorillonit 2
1.1.2. Các tính chất của sét bentonit… 3
1.1.3. Hoạt tính xúc tác của Mont……………………………………………… 7
1.1.4. Vật liệu chống bằng polioxocation kim loại 8
1.1.5. Vật liệu hấp phụ sét hữu cơ ( Organoclay) 10
1.1.6. Tái sinh vật liệu sét chống hữu cơ ……………………………………….13
1.2. Giới thiệu về các hợp chất phenol…… … 16
1.2.1. Cấu tạo và tính chất của phenol… 16
1.2.2. Một số ứng dụng của phenol 17
1.2.3. Độc tính của phenol .17
1.2.4. Nguồn gốc ô nhiễm phenol trong nước… 17
1.2.5. Các phương pháp xử lý phenol và hợp chất phenol… 18
1.3. Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp hấp phụ… 18
1.3.1. Khái niệm… 18
1.3.2. Hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học .18
1.3.3. Cân bằng hấp phụ và tải trọng hấp phụ 19
1.3.4. Các phương trình cơ bản của quá trình hấp phụ 20
CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM 24
2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 24
2.1.1 Hóa chất 24
2.1.2 Dụng cụ và thiết bị 24


2.2. Thực nghiệm 24
2.2.1. Chế tạo vật liệu sét hữu cơ 24
2.2.2. Khảo sát tính chất của vật liệu sét hữu cơ 28
2.2.3. Khảo sát cảnh hưởng của vật liệu sét hữu cơ thu được trên mẫu pha…29
2.2.4. Tái sinh vật liệu sét hữu cơ ………………………………………………31
2.2.5. Khảo sát với mẫu thực tế. ……………… ……………………………… 31

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN………………………………… 32
3.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tổng hợp sét hữu cơ… 32
3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng HT75…………………………… 32
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH dung dịch……… ………………………….32
3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ…… ……………………………… 33
3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng……… … 34
3.2. Đặc trƣng của vật liệu ở điều kiện tối ƣu……… … 35
3.2.1. Cấu trúc vật liệu qua phổ nhiễu xạ tia X……… ……………………….35
3.2.2. Phổ hồng ngoại…………… …………………………………………….35
3.2.3. Phổ phân tích nhiệt……… ………………………………………….….36
3.2.4. Cấu tạo bề mặt sét hữu cơ qua kính hiển vi điện tử quét (SEM) … …37
3.3. Khả năng hấp phụ của vật liệu sét hữu cơ với các hợp chất phenol ….37
3.3.1. Đường chuẩn xác định nồng độ mẫu pha………………………………37
3.3.2 Ảnh hưởng pH tới quá trình hấp pha……… ……………………… ….38
3.3.3. Thời gian đạt cân bằng hấp phụ……… …………………………… 38
3.3.4. Tải trọng hấp phụ cực đại theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir……….39
3.4. Tái sinh vật liệu………………………………………………………… 42
3.4.1. Tải trọng hấp phụ cực đại của sét chống Al hữu cơ với DB53……… 42
3.4.2.Tải trọng hấp phụ cực đại của VLTS 1 với DB 53…………………… 43
3.4.3.Tải trọng hấp phụ cực đại của VLTS 2 với DB 53…………………… 45
3.4.4.Tải trọng hấp phụ cực đại của VLTS 3 với DB 53…………………… 46
3.5. Kết quả khảo sát khả năng xử lí mẫu nƣớc thải thực tế của sét hữu cơ 49
KẾT LUẬN………………………… ……………………………………………51


TÀI LIỆU THAM KHẢO…………… ……………………………………… 53
PHỤ LỤC……………………………………………………………………… 55


DANH MỤC CÁC BẢNG

STT
Bảng
Trang
1
Ảnh hưởng của hàm lượng HT 75 đến d
001
32
2
Khả năng hấp phụ phenol đỏ theo lượng HT-75
32
3
Ảnh hưởng pH tới giá trị d
001

32
4
Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ phenol đỏ
33
5
Ảnh hưởng nhiệt độ đến giá trị d
001

33
6
Khảo sát ảnh hưởng của các mẫu sét tới khả năng hấp phụ
phenol đỏ
33
7
Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến giá trị d

001

34
8


Khảo sát ảnh hưởng của các mẫu sét tới khả năng hấp phụ
phenol đỏ
34
9
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH
37
10
Thời gian đạt cân bằng hấp phụ của vật liệu đối với các loại
hợp chất phenol
39
11
Sự hấp phụ phenol trên vật liệu sét hữu cơ
39
12
Kết quả khảo sát sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ q vào nồng
độ cân bằng đối với phenol đỏ
40
13
Kết quả khảo sát sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ q vào nồng
độ cân bằng đối với DB 53
41
14
Khả năng hấp phụ của vật liệu đối với các loại phẩm nhuộm
42

15
Kết quả khảo sát sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào nồng
độ đầu của DB 53 trên sét chống Al hữu cơ
43
16
Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào
nồng độ đầu của DB 53 với VLTS1
44
17
Kết quả khảo sát sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào nồng
độ đầu của DB 53 đối với VLTS2
46


18
Kết quả khảo sát sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào nồng
độ đầu của DB 53 đối với VLTS3
47
19
Kết quả xử lý mẫu thực tế
50


DANH MỤC CÁC HÌNH

STT
Hình
Trang
1
Mạng cấu trúc Montmorillonite

2
2
Sơ đồ cấu trúc không gian của Montmorillonite
3
3
Các vị trí trao đổi cation trên hạt sét
4
4
Các dạng nhóm hidroxi trên bề mặt khoáng sét
6
5
Một số polioxocation kim loại
8
6
Sơ đồ hình thành sét chống bằng Pillar nhôm.
9
7
Mô hình cấu trúc của sét hữu cơ
11
8
Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir
22
9
Sự phụ thuộc của C
f
/q vào C
f

22
10

Đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich
23
11
Sự phụ thuộc của lgA vào lgC
r

23
12
Sơ đồ thí nghiệm tổng hợp sét hữu cơ
26
13
Phổ nhiễu xạ tia X của bentonit và của sét hữu cơ
35
14
Phổ hồng ngoại của bentonit (a) và sét hữu cơ (b)
35
15
Phổ phân tích nhiệt của bentonit (a ) và sét hữu cơ (b)
36
16
Ảnh SEM của Bentonit (a) và sét hữu cơ (b)
37
17
Đường chuẩn phẩm DB 53
37
18
Đường chuẩn phenolsunfophtalein
37
19
Đường chuẩn phenol

37
20
Thời gian đạt cân bằng hấp phụ
38
21
Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đối với phenol
40
22
Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đối với
phenylsunfophtalein
41
23
Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đối với DB 53
42
24
Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của sét chống Al hữu cơ đối với
DB 53
43


25
Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của VLTS1 đối với DB
53
45
26
Phổ IR của VLTS2
45
27
Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của VLTS2
46

28
Phổ IR của VLTS3
47
29
Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của VLTS3
48
30
Giản đồ phân tích nhiệt của VLTS1
49
31
Giản đồ phân tích nhiệt của VLTS2
50
32
Giản đồ phân tích nhiệt của VLTS3
50
33
Giản đồ XRD của các mẫu sét hữu cơ được điều chế hàm lượng
HT75 khác nhau
55
34
Giản đồ XRD của mẫu sét hữu cơ được điều chế ở các nhiệt độ
khác nhau
56
35
Giản đồ XRD của mẫu sét điều chế ở những thời gian phản ứng
khác nhau
57


Dương Thị Ngọc Lan Luận văn Thạc sĩ Hóa Môi Trường

K20 – Cao học Hóa ĐHKHTN - ĐHQGHN

1

MỞ ĐẦU
Hiện nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp thế giới, bên
cạnh mặt tích cực là đem lại những thành quả to lớn đối với sự phát triển kinh tế xã
hội thì mặt trái của nó là việc thải ra môi trường một lượng lớn các chất thải độc
hại. Chính vì vậy vấn đề ô nhiễm môi trường đang trở nên nóng bỏng, cấp bách và
rất cần sự quan tâm của toàn nhân loại.
Gắn liền với việc bảo vệ môi trường là việc kiểm soát ngăn chặn và xử lý các
chất gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí. Nhờ khả năng hấp phụ và khả
năng trao đổi ion tốt nên bentonit đã được ứng dụng rất nhiều trong xử lý môi
trường. Bằng cách gắn kết vào bentonit một gốc hữu cơ, bentonit biến tính thành vật
liệu ưa hữu cơ hơn (sét hữu cơ). Sét hữu cơ được sử dụng là vật liệu có khả năng
hấp phụ tốt các chất ô nhiễm có nguồn gốc hữu cơ như các hợp chất phenol trong
nước thải, các loại phẩm nhuộm.
Đặc biệt, Bentonit là một vật liệu có sẵn trong tự nhiên và có tính hấp phụ cao. Các
tác giả trong và ngoài nước đã và đang nghiên cứu tìm cách biến tính bentonit nhằm
tăng khả năng hấp phụ và bước đầu đã thu được một số kết quả.
Trong bản luận văn này, chúng tôi trình bày một số kết quả đạt được trong: “Nghiên
cứu biến tính bentonit bằng dimetyl dioctadecyl amoni clorua và ứng dụng để hấp
phụ các hợp chất phenol trong nước bị ô nhiễm”, với nội dung cụ thể là:
+ Khảo sát điều kiện để chế tạo vật liệu sét hữu cơ (organoclays).
+ Điều chế sét chống nhôm hữu cơ.
+ Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ phẩm màu, tải trọng
hấp phụ cực đại của vật liệu sét chống Al hữu cơ đối với phẩm xanh trực tiếp (DB –

53).
+ Khảo sát quá trình tái sinh vật liệu sét chống nhôm hữu cơ.
+ Khảo sát khả năng xử lý mẫu nước thải thực tế.


Dương Thị Ngọc Lan Luận văn Thạc sĩ Hóa Môi Trường



K20 – Cao học Hóa ĐHKHTN - ĐHQGHN

2

CHƢƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Khát quát về khoáng sét bentonit [1.4]
Bentonit là khoáng sét theo gọi theo tên của mỏ sét “Benton”, có thành phần
chính là montmorillonit với công thức hoá học tổng quát dạng (OH)
4
Al
4
Si
8
O
20
.
nH
2
O. Ngoài ra trong bentonit còn một số khoáng khác như caolinit, mica, canxit,
thạch anh, các muối kiềm
Thành phần hoá học của montmorillonit, ngoài hai nguyên tố kim loại chính

là Si và Al còn có các nguyên tố khác như Fe, Ca, Mg, Ti, K, Na Tỷ lệ Al
2
O
3
:
SiO
2
nằm trong khoảng 1:2 đến 1:4. Bentonit được chia thành hai loại:
- Bentonit trương nở có thành phần chính là montmorillonit Na, hay còn gọi
là Bentonit natri. Khi bão hoà nước bentonit natri có thể trương nở đến 20 lần.
- Bentonit không trương nở có thành phần chính là montmorilonit canxi, còn
gọi là bentonit canxi.
1.1.1. Cấu trúc tinh thể và thành phần hóa học của Montmorillonit
Trong Montmorillonit các nguyên tử Si nằm ở tâm của mạng tứ diện còn các
nguyên tử Al nằm ở tâm của mạng bát diện và một số ion nhôm bị thay thế bằng ion
magie, công thức khai triển như sau: M
x
[Al
4-x
Mg
x
]
o
[Si
8
]
T
O
20
(OH)

4


Hình 1.1: Mạng cấu trúc Montmorillonite
Montmorillonit là aluminosilicat tự nhiên có cấu trúc lớp kiểu 2:1 diota. Tinh
 Silic
○ Oxi
● Magie
M: Kim loại đền bù điện tích
X: số ion magie

Dương Thị Ngọc Lan Luận văn Thạc sĩ Hóa Môi Trường



K20 – Cao học Hóa ĐHKHTN - ĐHQGHN

3

thể montmorillonit được cấu tạo từ hai mạng tứ diện kết với một mạng bát diện ở
giữa. Giữa các lớp cấu trúc là các cation trao đổi và nước hydrat. Chiều dày của lớp
cấu trúc cơ bản của Mont là 9,6 A
0
. Chiều dày đó bị thay đổi nhiều hay ít tuỳ thuộc
vào số lượng, bản chất cation trao đổi và lượng nước hấp thụ, thường lên tới 15A
0
.
Chiều dày này có thể tăng đến 40A
o
khi các cation bị thay thế bởi ion vô cơ phân cực,

các phức cơ kim,các chất hữu cơ, polyme. Hình 1.2 nêu sơ đồ cấu trúc không gian
mạng lưới của lớp Montmorillonit trung hoà điện.
Ở mạng bát diện Al
3+
thường bị thay thế bởi Mg
2+
, còn mạng tứ diện Si
4+
bị
thay thế bởi Al
3+
hoặc Fe
3+
. Lượng Si
4+
bị thay thế bởi Al
3+
không vượt quá 15%. Sự
thay thế đồng hình trên làm cho bề mặt tinh thể montmorillonit xuất hiện các điện tích
âm do các cation kim loại thay thế có điện tích dương thấp hơn. Các điện tích âm này
được trung hoà bởi các cation kim loại kiềm (Ca, Na, Li, K) nằm giữa hai phiến sét.
Các cation này dễ dàng bị hydrat hoá và/hoặc được thay thế bằng cation khác.

M
n+
.n H
2
O Cation kim loại bị hidrat hóa

Hình 1.2: Sơ đồ cấu trúc không gian của Montmorillonite

1.1.2. Các tính chất của sét bentonit [2,4]
1.1.2.1. Tính chất trao đổi cation
Như đã trình bày trong phần trước, trong mạng cấu trúc của montmorillonit
thường xảy ra sự thay thế đồng hình của các cation. Kết quả của sự thay thế này là xuất
Lớp sét
Lớp sét

Dương Thị Ngọc Lan Luận văn Thạc sĩ Hóa Môi Trường



K20 – Cao học Hóa ĐHKHTN - ĐHQGHN

4

hiện các điện tích âm trên bề mặt phiến sét. Đối với bentonit, sự thay thế đồng hình chủ
yếu xảy ra trong lớp bát diện giữa hay lớp tứ diện của phiến sét. Liên kết của các cation
với bề mặt phiến sét là tương đối yếu, vì vậy các cation này dễ dàng di chuyển và trao
đổi với các cation khác. Khả năng trao đổi cation của bentonit phụ thuộc vào hoá trị
và bán kính cation trao đổi. Thông thường, các cation có hoá trị nhỏ và bán kính
nhỏ dễ bị trao đổi hơn. Ở cùng nồng độ khả năng thay thế của các cation theo trật tự
sau:
H
+
> Al
3+
> Ca
2+
> Mg
2+

> K
+
> NH
4
+
> Na
+

Dung lượng trao đổi cation CEC (cation exchange capacity) được định nghĩa
là tổng số cation trao đổi trên một đơn vị khối lượng sét, được tính bằng mili đương
lượng gam (meq) trên 100g sét khô.







Hình 1.3. Các vị trí trao đổi cation trên hạt sét
Dung lượng trao đổi cation của sét gồm hai phần: dung lượng trao đổi cation
trên bề mặt phiến sét có giá trị khoảng 5-10 meq, trong khi dung lượng trao đổi bên
trong ở giữa các lớp cấu trúc vào khoảng 40-120 meq.
Do khả năng dễ dàng trao đổi ion nên khoáng sét có rất nhiềt ứng dụng trong
các lĩnh vực khác nhau. Ví dụ sự trao đổi Ca
2+
bằng Na
+
đã chuyển hoá bentonit
canxi kém trương nở thành bentonit natri có độ trương nở cao, ứng dụng để pha chế
dung dịch khoan gốc nước. Hoặc trao đổi ion kim loại với các amin bậc 4 để tạo

thành sét hữu cơ làm thay đổi tính chất cơ bản của sét từ sét ưa nước thành sét ưa
Vị trí trao đổi bên trong
Vị trí trao đổi bên ngoài

Dương Thị Ngọc Lan Luận văn Thạc sĩ Hóa Môi Trường



K20 – Cao học Hóa ĐHKHTN - ĐHQGHN

5

dầu. Sét hữu cơ khi đó được sử dụng làm dung dịch khoan gốc dầu, làm phụ gia chế
tạo vật liệu nano composit, làm vật liệu xử lý môi trường.
1.1.2.2. Tính chất trương nở
Trương nở là một trong những tính chất đặc trưng của khoáng sét. Khi tiếp
xúc với nước hoặc môi trường không khí ẩm sét bị trương nở, thể tích có thể tăng
lên 15-20 lần so với thể tích khô ban đầu. Trong quá trình trương nở, nước xâm nhập
vào và bị giữ lại trong khoảng không gian giữa các phiến sét. Lượng nước hấp phụ
này phụ thuộc rất nhiều vào khả năng hydrat hoá của các cation. Khả năng hydrat hóa
của các cation tăng theo thứ tự sau:
Li
+
> Na
+
> NH
4
+
> K
+

> Mg
2+
> Ca
2+
> Al
3+
> H
+

Kích thước, hình dạng của các cation giữa các lớp cũng ảnh hưởng đến khả
năng hydrat hoá và trương nở sét. Các cation có bán kính hydrat hoá lớn sẽ làm cho
khoảng cách giữa hai phiến sét rộng ra, tạo điều kiện cho sự trương nở sét. Bên cạnh
đó, sự liên kết của các cation kim loại và điện tích trên bề mặt phiến sét cũng ảnh
hưởng đến sự trương nở.
1.1.2.3. Tính chất hấp phụ
Tính chất hấp phụ của bentonit được quyết định bởi tính chất bề mặt và cấu
trúc lớp của chúng. Diện tích bề mặt của bentonit vào khoảng 200-760 m
2
/g. Diện
tích bề mặt của bentonit gồm diện tích bề mặt ngoài và diện tích bề mặt trong. Diện
tích bề mặt trong được xác định bởi khoảng không gian giữa các lớp trong cấu trúc
tinh thể, diện tích bề mặt ngoài phụ thuộc vào kích thước hạt, hạt càng nhỏ thì diện
tích bề mặt ngoài càng lớn, do đó khả năng hấp phụ càng cao.
Sự hấp phụ ở bề mặt trong của bentonit chỉ xảy ra khi chất bị hấp phụ là chất
hữu cơ dạng cation hoặc chất hữu cơ phân cực. Đối với các chất dạng cation thì
bentonit hấp phụ chúng theo cơ chế trao đổi cation. Sự hấp phụ trao đổi này phụ
thuộc vào diện tích, hình dạng, kích thước của cation trao đổi và dung lượng trao
đổi cation của khoáng sét. Các chất hữu cơ phân cực có kích thước và khối lượng
nhỏ bị hấp phụ bằng cách liên kết trực tiếp với các cation trao đổi nằm giữa các lớp

Dương Thị Ngọc Lan Luận văn Thạc sĩ Hóa Môi Trường



K20 – Cao học Hóa ĐHKHTN - ĐHQGHN

6

hoặc liên kết với các cation đó qua cầu H
2
O. Còn chất hữu cơ phân cực có kích
thước và khối lượng lớn, liên kết trực tiếp với oxi đáy của tứ diện trong mạng lưới
tinh thể bằng lực Van der Wall.
Biến tính Mont
Đặc trưng cơ bản của Mont là khả năng trao đổi, do sự thay thế đồng hình Si
+4

bằng Al
+3
trong mạng lưới tứ diện và Al
+3
bằng Mg
+2
trong mạng lưới bát diện làm
xuất hiện điện tích âm trong mạng cấu trúc. Các điện tích âm này được bù trừ bằng
các cation trong tự nhiên như: Na
+
, Ca
2+
. Các cation này có khả năng trao đổi mạnh

hay yếu phụ thuộc vào lượng điện tích âm bề mặt và số lượng ion trao đổi.
Trong mạng lưới tinh thể của Mont còn tồn tại nhóm OH. Nguyên tử H của
nhóm này trong điều kiện nhất định có thể tham gia vào phản ứng trao đổi. Trên bề
mặt nhôm silicat có thể tồn tại các nhóm hidroxi sau:

O
Si
O
OH
O

O
Al
O
OH

Si
O
O
O
O
Al
H
O
O
O

(a) (b) (c)
Hình 1.4. Các dạng nhóm hidroxi trên bề mặt khoáng sét
(a): Dạng Silanol, (b): Dạng nhôm hidroxit, (c): Dạng liên kết cầu

Trong đó nhóm Si-OH silanol không có tính axit, không có tính xúc tác; nhóm
Al-OH có tính axit yếu chỉ tác dụng với bazơ hữu cơ mạnh; nhóm hidroxi cầu trong
Si-OH-Al có tính axit mạnh, có khả năng xúc tác cao.
Khả năng trao đổi cation còn phụ thuộc vào hóa trị và bán kính cation. Các
cation hóa trị và bán kính cation càng nhỏ càng dễ trao đổi. Tuy nhiên khả năng trao
đổi ion của Mont chủ yếu vẫn phụ thuộc điện tích âm bề mặt và lượng điện tích âm
trong mạng lưới. Bề mặt Mont gồm bề mặt trong và bề mặt ngoài. Khả năng trao đổi
ion bề mặt ngoài phản ánh kích thước tinh thể. Kích thước hạt càng nhỏ khả năng trao
đổi càng lớn. Khả năng trao đổi cation bề mặt trong phản ánh lượng điện tích âm
trong bề mặt mạng lưới và khả năng hấp phụ của Mont. Lượng cation bù trừ trong

Dương Thị Ngọc Lan Luận văn Thạc sĩ Hóa Môi Trường



K20 – Cao học Hóa ĐHKHTN - ĐHQGHN

7

mạng lưới càng lớn thì khả năng trao đổi càng lớn. Dung lượng trao đổi cation trong
khoảng từ 80-120 mgdlg/100g.
Các ion kim loại đa hóa trị sẽ tạo phức với nước ở bề mặt nhôm silicat do đó
khi xử lý nhiệt các liên kết phối trí nước-kim loại bị phá vỡ. Các kim loại tồn tại dạng
Me
+n
hoặc Me
x
O
y
đóng vai trò tâm axit Liuyt.

Hoạt tính xúc tác của Mont có thể bị ảnh hưởng ít hay nhiều tùy thuộc vào bản
chất cation trao đổi và mức độ trao đổi. Mont có hàm lượng kim loại kiềm lớn thì
hoạt tính xúc tác của Mont giảm do các tâm axit mạnh bị đầu độc theo cơ chế:

Si
O
O
O
O
Al
H
O
O
O

Si
OO
O
O
Al
Na
O
O
O

N aOH
+
OH
2
+

1.1.3. Hoạt tính xúc tác của Mont
Mont có hai tính chất cơ bản có thể dùng làm xúc tác trong các phản ứng hữu
cơ đó là diện tích bề mặt lớn và độ axit bề mặt cao.
Đối với Mont được chống bằng polioxocation kim loại thì khoảng cách
không gian giữa các lớp được nới rộng thêm 8-9 A
0
và không giảm nhiều sau khi
nung. [TL]
Độ axit của Mont chống tương đương với độ axit của zeolit HY. Trong Mont
chống có cả tâm axit Liuyt và Bronstet. Trong Mont chống nhôm, tâm axit chủ yếu
trên lớp nhômsilicat ban đầu còn polioxocation là các cột chống phân tách các lớp.
Phổ hồng ngoại cho thấy có hai kiểu nhóm OH, một kiểu hấp thụ ở vùng 3740 cm
-1
,
còn một kiểu hấp thụ ở vùng 3670 cm
-1
cả hai đều đặc trưng cho axit. Loại OH hấp
thụ ở 3740 cm
-1
được gán cho cấu trúc silanol không có tính axit Al-O-Si-OH, nhóm
còn lại được gán cho cấu trúc kiểu nhôm hidroxit tính axit yếu Si-O-Al-OH.
Do bề mặt của Mont chống lớn, có cấu trúc xốp nên Mont được xem là một
chất hấp phụ tự nhiên. Quá trình hấp phụ xảy ra ở bề mặt trong và ngoài của Mont,
đây chính là sự tương tác của chất hữu cơ với các tâm hoạt động trên bề mặt của
Mont. Mont có khả năng hấp phụ chất hữu cơ ở dạng ion (chủ yếu là cation) hoặc

Dương Thị Ngọc Lan Luận văn Thạc sĩ Hóa Môi Trường

K20 – Cao học Hóa ĐHKHTN - ĐHQGHN

8

chất hữu cơ phân cực. Chất hữu cơ phân cực bị hấp phụ bằng cách tạo phức trực
tiếp với các cation trao đổi nằm ở giữa các lớp nhômsilicat. Với phân tử hữu cơ
phân cực có kích thước lớn thì các phân tử này kết hợp với các nguyên tử oxi ở đáy
tứ diện bởi lực Van-de-Van hoặc liên kết hidro. Đối với chất hữu cơ không phân
cực thì sự hấp phụ xảy ra ở bề mặt ngoài. Do Mont có bề mặt riêng lớn, độ phân tán
cao nên được dùng làm chất mang xúc tác. Với sự có mặt của chất mang, các quá
trình phản ứng hữu cơ xảy ra êm dịu, dễ dàng, độ chọn lọc cao, hiệu suất lớn. Mont
vừa là chất xúc tiến, chọn lọc quá trình vừa là chất làm cho phản ứng xảy ra dễ dàng
thuận lợi trong việc thu hồi sản phẩm.
1.1.4. Vật liệu chống bằng polioxocation kim loại
1.1.4.1. Polioxocation kim loại – cột chống (pillars)
Mont trương nở do sự hiđrat hóa của các cation nằm giữa các lớp
nhômsilicat tạo khoảng cách giữa các lớp. Chống là xen kẽ các phần tử lạ vào
khoảng giữa các lớp của Mont [6]. Những phân tử này được xen kẽ vào giữa các lớp
sét bằng cách trao đổi với cation đền bù điện tích bề mặt. Mont được chống bằng
polioxocation vô cơ cho sản phẩm có diện tích bề mặt riêng lớn. Tùy thuộc vào kích
thước, chiều cao của các cột chống mà độ xốp của Mont khác nhau. Cỡ lỗ xốp của
Mont có thể khống chế bằng cách lựa chọn điều kiện, phương pháp điều chế, loại
vật liệu làm cột chống [7]. Ví dụ khi chống bằng hỗn hợp Cr
+3
, Al
+3
có thể thu được
vật liệu chống có khoảng không gian cơ sở từ 19 - 24.9A
0

. Có nhiều phương pháp
chống Mont để tạo nên nhômsilicat xốp. Có nhiều loại polioxocation kim loại được
dùng để chống giữa các lớp sét tạo nên vật liệu xốp (Hình 1.5).






(b)
(
(a)
[Fe
3
O(OCOCH
3
)
6-
CH
3
COOH-2H
2
O]
+
[Ta
8
O
7
(OR)
20

]
[Al
13
O
4
(OH)
24
(H
2
O)
12
]
7+
[GaO
4
Al
12
(OH)
24
(H
2
O)
12
]
7+

Dương Thị Ngọc Lan Luận văn Thạc sĩ Hóa Môi Trường

K20 – Cao học Hóa ĐHKHTN - ĐHQGHN

9







Hình 1.5: Một số polioxocation kim loại
(a) polioxocation sắt b) polioxocation tantali
(c) polioxocation nhôm (ion Keggin) (d) polioxocation gali
1.1.4.2. Sét chống (Pillared clays)
Bằng cách cho dung dịch huyền phù Mont tiếp xúc với một dung dịch
polioxocation kim loại ví dụ ion Keggin hay các ion tương tự ta được sét chống.
Polioxocation nhôm điều chế được ở trạng thái phân tán từ dung dịch Al
3+
bằng
cách điều chỉnh pH sao cho tương ứng với tỉ lệ OH/Al trong khoảng từ 2-2,5. Độ
bền của các cột chống nhôm ở điều kiện thủy nhiệt có thể tăng rất nhiều bằng cách
trao đổi proton giữa các lớp với cation như Mg
2+
, Ca
2+
, La
2+
[8]
Sản phẩm của phản ứng giữa Mont-Na và dung dịch polioxocation crom có
khoảng cách giữa các lớp lên tới 27,6 A

0
. Nếu dùng các polioxocation nhôm thì
khoảng cách giữa các lớp là 20 A
0
. Với [Fe
3
(OAc)
7
OH]
+
là 21,5A
0
sau khi nung
khoảng cách giữa các lớp nhômsilicat là 16,7 A
0
; với [(TiO)
8
(OH)
12
]
4+
lên tới 30A
0
.
Các cột chống SiO
2
thu được bằng cách xen kẽ vào giữa các lớp sét cation triaxetat
sityl [Si(CH
3
COO)

3
]
+
và sau đó cho thủy phân thu được sét chống SiO
2
.






(d)
lí p silicat
lí p silicat
lí p silicat
Qu¸ tr×nh chèng
[Al
13
O
4
(OH)
24
(H
2
O)
12
]
7+
lí p silicat

lí p silicat
lí p silicat
550
0
C
lí p silicat
lí p silicat
lí p silicat
Natri ions;
[Al
13
O
4
(OH)
24
(H
2
O)
12
]
7+
Pillars

[Al
13
O
4
(OH)
24
(H

2
O)
12
]
7+
550
0
C
7H
+
+ 6,5Al
2
O
3
+ 8,5H
2
O
(
(c)

Dương Thị Ngọc Lan Luận văn Thạc sĩ Hóa Môi Trường



K20 – Cao học Hóa ĐHKHTN - ĐHQGHN

10

Hình 1.6. Sơ đồ hình thành sét chống bằng Pillar nhôm.
Do khả năng ứng dụng của Mont trong lĩnh vực xúc tác ngày càng rộng rãi
và do có thể làm thay đổi tính axit của Mont nên ngoài việc điều chế Mont chống
bằng polioxocation đơn kim loại người ta còn điều chế cột chống là hỗn hợp kim
loại đa hóa trị.
Ví dụ để điều chế dung dịch chứa Al, Cr lấy một lượng dung dịch muối thích
hợp AlCl
3
và CrCl
3
có nồng độ xác định, điều chỉnh pH dung dịch sao cho tỉ lệ
OH/Al+Cr khoảng 4-4,5 , già hóa trong một khoảng thời gian. Sau đó cho dung
dịch trên vào huyền phù Mont-Na khuấy mạnh trong một thời gian và nhiệt độ xác
định, tách sản phẩm, rửa sạch sấy khô ta thu được sét chống hỗn hợp hai kim loại.
Thực nghiệm cho thấy, sét tự nhiên hoạt hóa và không hoạt hóa cũng ảnh
hưởng đến tính chất của sét chống. Khoáng sét tự nhiên thường chứa tạp chất canxit
(CaCO
3
), đolomit (CuCO
3
, MgCO
3
), FeCO
3
. Khi hoạt hóa bằng kiềm là dùng kiềm
hòa tan một số oxit lưỡng tính Al
2
O
3
, Fe

2
O
3
trên bề mặt sét. Tuy nhiên một số liên
kết nhômsilicat bị đứt tạo cấu trúc khác và sa lắng, các tâm axit bị đầu độc nên
phương pháp hoạt hóa bằng kiềm ít được dùng.
Hoạt hóa khoáng sét bằng axit vô cơ cho kết quả tốt. Khuấy khoáng sét trong
dung dịch HCl từ 15-20%. Axit hòa tan tạp chất, chuyển chúng vào dung dịch nước
theo các phương trình phản ứng:
CaCO
3
+ 2HCl = CaCl
2
+ CO
2
+H
2
O
MgCO
3
+ 2HCl = MgCl
2
+ CO
2
+H
2
O
Fe
2
O

3
+ 6HCl = 2FeCl
3
+3H
2
O
Phương pháp hoạt hóa khoáng sét bằng axit tạo ra vật liệu có độ axit cao do
H
+
thay thế Na
+
, K
+
, Ca
2+
, proton liên kết với oxi ở cầu nối Si-O-Al làm tăng độ
axit, tăng hoạt tính xúc tác axit [9].
Kết hợp hoạt hóa bằng axit với xử lý bằng Natridithionit cho hiệu quả cao,

Dương Thị Ngọc Lan Luận văn Thạc sĩ Hóa Môi Trường



K20 – Cao học Hóa ĐHKHTN - ĐHQGHN

11

ngoài tác dụng như trên, Fe
2
O

3
còn bị ra theo phản ứng dưới đây:
5Fe
2
O
3
+ 2NaS
2
O
4
+ 14HCl = 4FeSO
4
+6FeCl
2
+2NaCl+7H
2
O
Phương pháp này cho phép thu được hàm lượng Mont cao từ khoáng sét tự
nhiên. Đó chính là quá trình làm giàu Mont từ khoáng sét. Thật vậy, Fe
2
O
3
là tạp
chất hàm lượng cao và khó bị loại bỏ, Fe
2
O
3
còn là chất kết dính quartz với Mont.
Sau khi Fe
2

O
3
bị loại, quartz sẽ lắng xuống tách khỏi Mont.
1.1.5. Vật liệu hấp phụ sét hữu cơ ( Organoclay)
Sét hữu cơ hay còn gọi là sét ưa dầu (organophilic clay) là sản phẩm của phản
ứng trao đổi ion giữa sét montmorillonit hoặc hectorit có các cation trao đổi Na
+
, Ca
2+

nằm ở giữa các lớp sét với các cation hữu cơ chủ yếu là hợp chất amin. Phương pháp
trao đổi các cation giữa các lớp của Bentonite với cation amin bậc 4 có dạng
[(CH
3
)
3
NR]
+
trong đó R thường là nhóm alkyl mạch dài tạo nên một dạng Bentonite
biến tính gọi là Organoclay, còn được gọi là Sét hữu cơ hay sét ưa dầu.
Bent-Na + [(CH
3
)
3
NR]
+
= Bent-NR(CH
3
)
3

+ Na
+

Sự có mặt của các cation bậc 4 trong không gian giữa hai phiến sét không chỉ
làm cho khoảng cách giữa các lớp phiến sét (d
001
) tăng lên mà còn làm cho sét có
tính chất ưa dầu. Khi đó, sét sẽ có khả năng trương nở và phân tán được trong các
dung môi hữu cơ khác nhau.

Hình 1.7. Mô hình cấu trúc của sét hữu cơ

Dương Thị Ngọc Lan Luận văn Thạc sĩ Hóa Môi Trường



K20 – Cao học Hóa ĐHKHTN - ĐHQGHN

12

Khác với các hợp chất hữu cơ phân cực, cation hữu cơ thay thế các cation vô
cơ nằm giữa hai phiến sét và liên kết chặt chẽ với bề mặt phiến sét. Sự tương tác
này gọi là hấp phụ trao đổi, nguyên tử nitơ của các amin gắn chặt vào bề mặt phiến
sét, còn đuôi hydrocabon sẽ thay thế vị trí các phân tử nước đã bị hấp phụ từ trước
nằm song song hoặc vuông góc với bề mặt phiến sét. Lượng cation hữu cơ trao đổi
có thể lớn hơn dung lượng trao đổi cation của sét. Với hợp chất amin bậc 4 có 3
nhóm methyl và 1 nhóm hydro cacbon mạch dài thì montmorillonit có thể hấp phụ
một lượng lớn cation hữu cơ bằng 2.5 lần dung lượng trao đổi cation của sét. Lượng
amin bậc 4 dư sẽ bị hấp phụ vật lý lên các cation hữu cơ đã bị hấp phụ từ trước.
Các phân tử amin bậc 4 sau khi thay thế với các cation kim loại có thể sắp

xếp thành lớp đơn hoặc lớp kép trong không gian giữa hai phiến sét tuỳ thuộc vào
bản chất và hàm lượng amin trao đổi. Vật liệu sét hữu cơ được chia ra làm 2 loại
[8]:
- Khi R là các alkyl mạch ngắn thì vật liệu có tên là Adsorptive Organoclay.
Vật liệu loại này có tính kỵ nước và ái lực với các chất hữu cơ thường thấp, thể hiện
ở hệ số phân bố Kow < 104. Ngoài ra, bề mặt hấp phụ của vật liệu loại này thường
chỉ có cấu trúc không gian 2 chiều, do đó sự hấp phụ chủ yếu là sự hấp phụ mao
quản.
- Khi R là các alkyl mạch dài thì vật liệu có tên là Organophilic Organoclay.
Vật liệu này có tính kỵ nước và ái lực với các chất hữu cơ cao hơn hẳn, thể hiện ở hệ
số phân bố Kow > 104. Với sự có mặt của nhóm alkyl mạch dài này thì bề mặt hấp
phụ của vật liệu sẽ có cấu trúc không gian 3 chiều, do đó sự hấp phụ sẽ được quyết
định chính là do ái lực của nhóm alkyl với các chất hữu cơ.
Sét hữu cơ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong công
nghiệp dầu khí, sét hữu cơ được dùng làm chất tạo gel pha dung dịch khoan gốc
dầu, dung dịch Paker, chất làm sạch dầu trong nhũ tương dầu nước. Ngoài ra, sét
hữu cơ còn được sử dụng trong sơn dầu, mực, mỹ phẩm, chất chống thấm, sản xuất
dầu bôi trơn. Gần đây, sét hữu cơ còn được ứng dụng làm phụ gia biến tính vật liệu

Dương Thị Ngọc Lan Luận văn Thạc sĩ Hóa Môi Trường



K20 – Cao học Hóa ĐHKHTN - ĐHQGHN

13

polime với mục đích tăng độ bền cơ học, tính chịu nhiệt của vật liệu để tổng hợp ra
các dạng vật liệu nanocomposit có chất lượng cao.[4]
Ngoài ra, mạch hidrocacbon khi được chèn giữa các lớp của bentonit sẽ làm

tăng tính kỵ nước của bentonit, do đó làm tăng ái lực của vật liệu với các chất hữu
cơ, đặc biệt là các chất hữu cơ mạch vòng, chất có phân tử lượng lớn. Nhờ đặc điểm
đó, sét hữu cơ có thể ứng dụng để làm vật liệu xử lý nước nhiễm các hợp chất hữu
cơ độc hại với môi trường. Chức năng làm sạch nước đầu tiên phải kể đến là tách loại
các hợp chất hữu cơ độc hại có độ tan thấp trong nước đặc biệt là dầu, creozol, PAH’s
và PCBs. Một số tài liệu nghiên cứu chỉ ra rằng, thậm chí khả năng hấp phụ của sét
hữu cơ còn vượt xa than hoạt tính. Một hệ thống xử lý nước ô nhiễm dầu và hợp chất
BTEX (benzen - toluen - etylbenzen - xylen), đạt hiệu quả tốt là khi hệ thống sử dụng
kết hợp sét hữu cơ/than hoạt tính. Vì sét hữu cơ có khả năng hấp phụ tốt hơn đối với
nhóm hợp chất toluene, xylenes, trong khi đó than hoạt tính sẽ xử lý tốt
benzen.[7,9,11]
1.1.6. Tái sinh vật liệu sét chống hữu cơ
Sét chống biến tính với các cation hữu cơ, tạo thành sét chống - hữu cơ có
khả năng hấp phụ tốt các chất hữu cơ ô nhiễm. Vì vậy được ứng dụng rộng rãi
trong lĩnh vực xử lý các chất hữu cơ ô nhiễm. Tái sinh vật liệu sét chống - hữu cơ
sau khi hấp phụ các chất hữu cơ ô nhiễm có tầm quan trọng rất lớn, để hoàn thiện
khả năng ứng dụng của chúng. Tuy nhiên, khi được biến tính bằng ion kim loại (Al)
tạo ra khoảng cách lớp lớn hơn và cho khả năng hấp phụ chất hữu cơ cao hơn và
khả năng tái sinh cũng cao hơn. Có nhiều phương pháp để tái sinh nhóm vật liệu
này như: phân hủy sinh học, oxi hóa xúc tác quang, chiết, giải hấp bằng nhiệt… Đặc
trưng và ứng dụng của các phương pháp này được mô tả chi tiết bởi nhiều tác giả.
Phần lớn các phương pháp này đã được phát triển để tái sinh vật liệu sét hữu cơ đã
hấp phụ các chất hữu cơ từ nước thải.
1.1.6.1. Phương pháp phân hủy sinh học

Dương Thị Ngọc Lan Luận văn Thạc sĩ Hóa Môi Trường



K20 – Cao học Hóa ĐHKHTN - ĐHQGHN

14

Phương pháp phân hủy sinh học là phương pháp sử dụng vi khuẩn, để phân
hủy các chất hữu cơ ô nhiễm hấp phụ lên trên vật liệu. Phương pháp này đã được
dùng để tái sinh nhiều loại vật liệu khác như: than hoạt tính (Aktas, and Cecen,
2007), chất hấp phụ sinh học (Figueiredo và cộng sự, 2005) được dùng để tái sinh
vật liệu sét hữu cơ và sét chống – hữu cơ đã qua sử dụng. Nhiều kết quả nghiên cứu
cho thấy, hiệu quả tái sinh phụ thuộc mạnh vào các nhân tố như: loại vi khuẩn, cấu
trúc của chất hữu cơ ô nhiễm và đặc trưng cấu trúc của sét chống - hữu cơ (Benzing,
1993; Yang và cộng sự, 2003; Witthuhn và cộng sự, 2005a,b, 2006).
1.1.6.2. Phương pháp oxi hóa có sự hỗ trợ của ánh sáng
Oxi hóa xúc tác quang và chất oxi hóa nhạy cảm với ánh sáng như quá trình
oxi hóa tăng cường, tạo ra gốc tự do hoạt động mạnh, để phân hủy các chất hữu cơ
ô nhiễm (Hoffmann và cộng sự, 1995; Xiong và cộng sự, 2005a,b). Trong điều kiện
phù hợp, các công nghệ phân huỷ có sự hỗ trợ của ánh sáng, có thể phân hủy nhanh
các chất hữu cơ với nồng độ cực kì thấp. Vì vậy công nghệ phân hủy quang hóa đã
được sử dụng để tái sinh sét hữu cơ trong một vài nghiên cứu (An và cộng sự, 2008;
Ilisz và cộng sự, 2002, 2004; Xiong và cộng sự, 2005a, b).
Phương pháp oxi hóa có sự hỗ trợ của ánh trong những nghiên cứu này có
thể chia thành hai loại. Loại thứ nhất là dùng xúc tác quang hoặc tác nhân nhạy cảm
với ánh sáng, được cho vào huyền phù chứa sét hữu cơ (Mogyoro´si và cộng sự,
2002; Ilisz và cộng sự, 2002, 2004). Chất hữu cơ ô nhiễm đã bị hấp phụ, đầu tiên
được giải hấp vào dung dịch và sau đó phân hủy dưới bức xạ ánh sáng và sét hữu cơ
được tái sinh. Loại thứ hai là xúc tác quang hoặc tác nhân nhạy cảm với ánh sáng,
được chèn vào giữa các tầng sét hữu cơ, dẫn đến quá trình sét hữu cơ có khả năng
hấp phụ hữu hiệu các chất hữu cơ ô nhiễm và phân hủy chúng trên sét hữu cơ (An
và cộng sự, 2008; Xiong và cộng sự, 2005a, b).
1.1.6.3. Phương pháp tách/giải hấp hóa học

Dương Thị Ngọc Lan Luận văn Thạc sĩ Hóa Môi Trường



K20 – Cao học Hóa ĐHKHTN - ĐHQGHN

15

Dung môi hữu cơ (aceton) có thể sonvat tốt các hợp chất hữu cơ. Vì vậy
dung môi hữu cơ đã được sử dụng để tách các chất hữu cơ ô nhiễm từ sét hữu cơ và
sau đó tái sử dụng sét hữu cơ đã qua sử dụng (Bouraada và cộng sự, 2008).
1.1.6.4. Phương pháp chiết siêu tới hạn
Chất lỏng siêu tới hạn có hiệu quả tách cao các hợp chất hữu cơ từ pha nền
rắn, phương pháp này đã được sử dụng để tách các chất hữu cơ ô nhiễm từ nhiều
loại chất hấp phụ khác nhau (Coelho và cộng sự, 2001; Coelho and Pawliszyn,
2004; Salgın và cộng sự, 2004; Cavalcante và cộng sự, 2005). Công nghệ chiết siêu
tới hạn, đã được ứng dụng để tách các chất hữu cơ ô nhiễm như các hợp chất phenol
(Park and Yeo, 1999), etyl acetat (Coelho và cộng sự, 2001;Coelho and Pawliszyn,
2004; Cavalcante và cộng sự, 2005) and axit salicylic (Salgın và cộng sự, 2004), từ
sét hữu cơ và sau đó sét hữu cơ đã qua sử dụng có thể được tái sinh. Hiệu quả tách
các chất hữu cơ ô nhiễm có thể cải tiến trong sự có mặt của hỗn hợp dung môi.
1.1.6.5. Phương pháp giải hấp bằng nhiệt
Trong phương pháp giải hấp bằng nhiệt, sét hữu cơ bị đốt nóng để giải hấp
các chất hữu cơ ô nhiễm, và sau đó có thể tái sử dụng (Peters và cộng sự, 1991; Lin
and Cheng, 2002). Vì vậy phương pháp này được sử dụng thứ cấp để tái sinh sét
hữu cơ.
1.1.6.6. Một số phương pháp tái sử dụng sét hữu cơ trong thực tế
Bên cạnh phương pháp tái sinh trực tiếp sét hữu cơ đã qua sử dụng, một vài
phương pháp tái sử dụng sét hữu cơ đã được nghiên cứu. Trong các phương pháp
này, cấu trúc của sét hữu cơ đã bị phá huỷ. Tuy nhiên, vật liệu thu được có thể sử

dụng để hấp phụ trực tiếp các chất hữu cơ ô nhiễm hoặc sau khi biến tính lại
(Michot and Pinnavaia, 1991; Zhu và cộng sự, 1997; Wu và cộng sự, 2001). Chất
hữu cơ khi định vị trên các lớp sét, làm cho vật liệu chuyển từ ưa nước sang ưa dầu,
và có khả năng hấp phụ các chất hữu cơ ô nhiễm. Trong khi chất vô cơ được hình
thành ở dạng cột chống khi bị đốt nóng, có thể giữ cấu trúc lớp và xốp của khoáng
sét. Bằng cách này, sét hữu cơ có thể được đốt nóng để loại bỏ chất bị hấp phụ và

Dương Thị Ngọc Lan Luận văn Thạc sĩ Hóa Môi Trường



K20 – Cao học Hóa ĐHKHTN - ĐHQGHN

16

tác nhân bề mặt mà không làm thay đổi cấu trúc của khoáng sét. Vật liệu thu được
sau khi đốt nóng lại được chèn tác nhân bề mặt vào giữa các lớp sét, để tạo thành
vật liệu sét hữu cơ. Vật liệu sét hữu cơ này, cũng loại bỏ hữu hiệu các chất hữu cơ ô
nhiễm từ dung dịch nước. Quá trình hấp phụ - đốt nóng – biến tính có thể tái sinh
vật liệu sét hữu cơ nhiều lần.
Kết luận
Sự tái sinh sét hữu cơ đã qua sử dụng, có tầm quan trọng lớn trong việc ứng
dụng sét hữu cơ để xử lý các chất hữu cơ ô nhiễm. Nhiều phương pháp tái sinh vật
liệu sét hữu cơ cũng đã được nghiên cứu trong thời gian gần đây. Phần lớn những
phương pháp này, hoặc dùng các tác nhân hoá học (tác nhân tách, tác nhân oxi hoá)
hoặc tác nhân phụ trợ (ánh sáng, nhiệt) trong suốt quá trình tái sinh. Các tác nhân
này giúp cho quá trình tái sinh hiệu quả hoặc nhanh hơn, nhưng giá thành sẽ tương
đối cao. Trong khi phương pháp tái sinh sinh học, vi khuẩn có thể tăng trưởng mà
không cần dùng thêm bất kì tác nhân hoá học hoặc tác nhân bổ trợ nào, do vậy có
thể giảm đáng kể giá thành của quá trình tái sinh. Vì vậy phương pháp này có nhiều

thuận lợi hơn những phương pháp khác, đối với việc tái sinh sét hữu cơ đã sử dụng
để xử lý ô nhiễm đất và nước ngầm. Tuy nhiên, thời gian tái sinh bằng phương pháp
này luôn luôn dài hơn các phương pháp khác. Vì vậy, các phương pháp tái sinh/tái
sử sụng đều có những ưu – nhược điểm riêng, và chúng ta sẽ chọn phương pháp phù
hợp theo các đặc tính của những phương pháp trên và nguồn sét hữu cơ đã qua sử
dụng.
1.2. Giới thiệu về các hợp chất phenol
1.2.1. Cấu tạo và tính chất của phenol [11]
Phenol là một loại hợp chất hữu cơ mà trong phân tử có chứa nhóm hidroxyl
(−OH) liên kết trực tiếp vào nhân benzene (nhân thơm). Phenol đơn chức, chứa một
nhân thơm, gốc hydrocacbon liên kết vào nhân thơm không có hay nếu có là gốc no
mạch hở C
n
H
2n – 7
OH (n ≥ 6). Phenol đơn giản nhất là C
6
H
5
−OH