nghiên cứu khả năng hấp phụ ion florua trên khoáng sét yên bái và ứng dụng xử lý tách florua khỏi nguồn nước

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
o0o




BÙI THỊ PHƢƠNG THẢO



NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION FLORUA
TRÊN KHOÁNG SÉT YÊN BÁI VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ TÁCH
FLORUA KHỎI NGUỒN NƢỚC




LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC







HÀ NỘI - 2011


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
o0o



BÙI THỊ PHƢƠNG THẢO



NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION FLORUA
TRÊN KHOÁNG SÉT YÊN BÁI VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ TÁCH
FLORUA KHỎI NGUỒN NƢỚC

Chuyên ngành: Hoá Phân Tích
Mã số: 60 44 29


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC


Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Xuân Trung


HÀ NỘI – 2011

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU ……………………………………………………………………… 1
CHƢƠNG1 : TỔNG QUAN………………………………………………… 2
1.1. Giới thiệu chung về flo……………… ……………………………… 2

1.1.1. Trạng thái tự nhiên ………………………… 2
1.1.2. Ứng dụng của flo………………………………………………………. 3
1.2 Tính chất độc hại của florua……………………………………………… 4
1.3 Các phƣơng pháp loại bỏ Florua khỏi nguồn nƣớc………………………5
1.3.1. Kết tủa với tricanxi photphat…………………………………………… 5
1.3.2 Hấp phụ flo lên Mg(OH)
2
…………………………………………………5
1.3.3 Hấp phụ flo lên oxit nhôm…………………………………………………6
1.4 Các phƣơng pháp xác định florua……………………………………… 8
1.4.1. Phương pháp phân tích khối lượng………………………………………8
1.4.2. Phương pháp phân tích điện hoá……………………………………… 8
1.4.2.1. Phương pháp chuẩn độ điện hoá……………………………………… 8
1.4.2.2. phương pháp điện thế dùng cực chọn lọc với ion Florua 8
1.4.3 . Các phương pháp quang phổ………………………………………… 10
1.4.3.1. Phương pháp Alizarin xanh………………………………………… 10
1.4.3.2. Phương pháp Zirconium- Eriochrom zanine R……………………… 11
1.4.4. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)……………… 11
1.4.5 Phương pháp phân tích sắc ký………………………………………… 12
1.5 Giới thệu về thuốc thử xylenol da cam(XO)…………………………… 13
1.6 Giới thiệu về bentonit…………………………………………………… 14
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM………………………………………………17
2.1. Nội dung nghiên cứu 17
2.2. Dụng cụ và máy móc………………………………………… 17
2.3. Hoá chất sử dụng……………………………………………………… 18
2.4. Tổng hợp vật liệu hấp phụ Flo………………………………………….18
2.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ florua
của vật liệu 19
2.5.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ 19
2.5.2. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ 19

2.5.3. Xác định dung lượng hấp phụ theo phương trình Langmuir 20
2.5.4. Khảo sát ảnh hưởng của các ion lạ và các ion 21
2.6. Nghiên cứu khả năng hấp phụ theo phƣơng pháp động……………… 22
2.6.1. Cách tiến hành………………………………………………………… 22
2.6.2. Tính toán…………………………………………………………………22
2.6.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH……………………………………………23
2.7. Phƣơng pháp xác định Florua………………………………………… 23
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……………………………… 25
3.1. Tối ƣu hoá điều kiện xác định Florua

bằng phƣơng pháp đo quang…25
3.1.1. Tối ưu hoá điều kiện hình thành phức Al
3+
với xylenol da cam……… 25
3.1.1.1. Khảo sát phổ hấp thụ quang phức mầu Al
3+
với xylenol da cam…… 25
3.1.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH tới sự hình thành phức màu của Al
3+


với xylenol da cam.……………………………………………………… 26
3.1.1.3. Ảnh hưởng của thời gian tới độ bền của phức màu. ………………… 27
3.1.1.4. Ảnh hưởng của nồng độ thuốc thử. ………………………………… 29
3.1.2. Ứng dụng xác định florua……………………………………………… 31
3.1.2.1. Khoảng tuyến tính của phép đo……………………………………… 31
3.1.2.2 . Lập phương trình đường chuẩn của florua………………………… 33

3.1.2.3. Giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng cuả phương pháp………… 34
3.1.2.4. Sai số và độ lặp lại của phép đo quang……………………………… 36

3.2. Nghiên cứu khả năng hấp phụ florua………………………………… 38
3.2.1. Xác định một số tính chất vật lý của vật liệu hấp phụ florua ………… .38
3.2.1.1. Xác định phổ nhiễu xạ tia X của vật liệu…………………………… 38
3.2.1.2. Xác định hình dạng vật liệu ………………………………………… 43
3.2.1.3. Xác định diện tích bề mặt riêng và đường kính lỗ xốp……………… 45
3.2.2. Nghiên cứu khả năng hấp phụ florua của vật liệu theo phương
pháp tĩnh……………………………………………………………………… 45
3.2.2.1. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của vật liệu………………45
3.2.2.2. Ảnh hưởng của thời gian đạt cân bằng……………………………… 47
3.2.2.3. Khảo sát nồng độ ban đầu florua đến khả năng hấp phụ ………… 49
3.2.2.4. Khảo sát ảnh hưởng cạnh tranh của các ion………………………… 51
3.2.3. Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu ở điều kiện động………………55
3.2.3.1. Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu………………… 55
3.2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của bản chất, nồng độ dung dịch rửa giải………55
3.2.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ nạp mẫu đến khả năng hấp thu của
florua lên VL2………………………………………………………………… 56
3.2.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của thể tích rửa giải. ……………………………57
3.2.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ rửa giải đến hiệu suất rửa giải …… 58
3.2.3.6. Khảo sát ảnh hưởng của một số ion cản trở đến khả năng hấp thu florua
trên VL2……………………………………………………………………… 60
3.3. Thử nghiệm xử lý mẫu giả và khảo sát khả năng tái sử dụng vật liệu 62
3.4. Thử nghiệm xử lý mẫu nƣớc chứa florua……………………………… 64
KẾT LUẬN……………………………………………………………………66
Tài liệu tham khảo………………………………………………………… . . 68



CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT

LOD(Limit of detection): Giới hạn phát hiện
LOQ(Limit of quantity): Giới hạn định lượng
VL1: Khoáng sét Bentonit
VL2: Bentonit biến tính
MMT: Montmorillonit
XO: Xylenol da cam
TISAB: Total Ionic Strength Adjustment Buffer
CDTA: 1,2 cyclohexylen dinitrinotetraaxetic axit






DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1: Một số đặc điểm của nguyên tử flo………………………………… 2
Bảng 1.2: Thành phần cấu tạo bentonit……………………………………… 14
Bảng 3.1 : Khảo sát phổ hấp thụ quang phức mầu Al
3+
với xylenol da cam… 25
Bảng 3.2: Ảnh hưởng cuả pH đến độ hấp thụ quang A……………………… 27
Bảng 3.3 : Ảnh hưởng của thời gian tới độ bền của phức màu……………… 28
Bảng 3.4: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ thuốc thử…………… 30
Bảng 3.5: Khoảng tuyến tính của florua ……………………………………… 32

Bảng 3.6: Số liệu thống kê lập đường chuẩn của nguyên tố khảo sát………… 33
Bảng 3.7: Phân tích mẫu trắng…………………………………………………35
Bảng 3.8: Một số giá trị liên quan…………………………………………… 36
Bảng 3.9: Sai số cuả phép đo quang xác định florua………………………… 37

Bảng 3.10: Độ lặp lại của phép đo quang………………………………………38
Bảng 3.11: Dung lượng hấp phụ của vật liệu phụ thuộc vào pH của dung dịch
florua………………………………………………………………………… 46
Bảng 3.12: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới quá trình hấp phụ của vật liệu
………………………………………………………………………………… 48
Bảng 3.13:Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào nồng độ florua ban đầu……49
Bảng 3.14 : Kết quả khảo sát ảnh hưởng của ion SiO
3
2-
đến dung lượng hấp
phụ 52
Bảng 3.15: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của ion PO
4
3-
đến dung lượng hấp
phụ 52
Bảng 3.16: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của ion

Fe
3+
đến dung lượng hấp
phụ…………………………………………………………………………… 53
Bảng 3.17: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của ion AsO
4
2-
đến dung lượng hấp
phụ…………………………………………………………………………… 53
Bảng 3.18: Kết quả khảo sát ảnh hưởng ion AsO
4
2-

, SiO
3
2-
, PO
4
3-
,Fe
3+
đến dung
lượng hấp phụ của VL2……………………………………………………… 54
Bảng 3.19: Kết quả khảo sát ảnh hưởng nồng độ rửa giải NaOH đến khả năng
rửa giải…………………………………………………………………………55
Bảng 3.20 : Kết quả khảo sát ảnh hưởng tốc độ nạp mẫu đến khả năng hấp
thu………………………………………………………………………………57
Bảng 3.21: Kết quả khảo sát thể tích rửa giải………………………………… 58
Bảng 3.22 : Kết quả khảo sát tốc độ rửa giải………………………………… 59
Bảng 3.23: Ảnh hưởng của các ion kim loại nặng đến hiệu suất thu hồi …… 60
Bảng 3.24: Ảnh hưởng của các anion đến hiệu suất thu hồi………………… 61
Bảng 3.25: Thành phần mẫu giả……………………………………………… 62
Bảng 3.26: Kết quả hấp phụ tách loại florua của dung dịch mẫu giả………… 63
Bảng 3.27: Kết quả nghiên cứu khả năng tái sử dụng của vật liệu………… 63
Bảng 3.28: Kết quả phân tích mẫu thật……………………………………… 64

DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1: Các mẫu khoáng vật florit…………………………………………… 3
Hình 1.2: Cấu trúc của xylenol da cam……………………………………… 13
Hình1.3: Cấu trúc của Montmorilonit…………………………………………15
Hình 2.1: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir……………………………… 21
Hình 3.1: Phổ hấp thụ quang của phức Al
3+
với xylenol da cam………………26
Hình 3.2 : Ảnh hưởng cuả pH đến độ hấp thụ quang A………………………27
Hình 3.3 : Ảnh hưởng của thời gian tới độ bền của phức màu…………………29
Hình 3.4: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ thuốc thử…………… 30
Hình 3.5: Khoảng tuyến tính của florua……………………………………… 32
Hình 3.6: Đồ thị sự phụ thuộc nồng độ Florua vào độ hấp thụ quang phức mầu
Al
3+
với xylenol da cam……………………………………………………… 34
Hình 3.7a: Phổ nhiễu xạ tia X của VL1trước khi hấp phụ florua…………… 39
Hình 3.7b: Phổ nhiễu xạ tia X của VL1 sau khi hấp phụ florua………………. 40
Hình 3.7c: Phổ nhiễu xạ tia X của VL2 trước khi hấp phụ florua…………… 41
Hình 3.7d: Phổ nhiễu xạ tia X của VL2 sau khi hấp phụ florua……………… 42
Hình 3.8a : Bề mặt của VL1……………………………………………………43
Hình 3.8b: Bề mặt của VL2 trước khi hấp phụ florua ……………………… 44
Hình 3.8c: Bề mặt của VL2 sau khi hấp phụ florua ………………………… 44
Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ của vật liệu vào pH
dung dịch……………………………………………………………………… 47

Hình 3.10 : Ảnh hưởng của thời gian tới quá trình hấp phụ của vật liệu…… 48
Hình 3.11: Sự phụ thuộc khả năng hấp phụ của mẫu vào nồng độ florua 50
Hình 3.12: Đồ thị phụ thuộc C
E
/Q vào C
E
51
Hình 3.13: Dung lượng hấp phụ của florua khi có mặt của SiO
3
2-
…………… 52
Hình 3.14: Dung lượng hấp phụ của florua khi có mặt của PO
4
3-
…………… 52
Hình 3.15: Dung lượng hấp phụ của florua khi có mặt của Fe
3+
…………… 53
Hình 3.16: Dung lượng hấp phụ của florua khi có mặt của

AsO
4
2-
………… 53
Hình 3.17: Dung lượng hấp phụ florua của VL2 khi có mặt AsO
4
2-
, SiO
3
2-

, PO
4
3-

, Fe
3+
………………………………………………………………………… 54
Hình 3.18: Đồ thị sự phụ thuộc hiệu suất rửa giải vào nồng độ NaOH……… 56
Hình 3.19: Đồ thị sự phụ thuộc hiệu suất thu hồi vào tốc độ nạp mẫu……… 57
Hình 3.20: Đồ thị sự phụ thuộc hiệu suất rửa giải vào thể tích rửa giải……… 58
Hình 3.21: thị sự phụ thuộc hiệu suất rửa giải vào tốc độ rửa giải…………… 59

















1
Mở đầu

Môi trường là một trong những vấn đề mà hiện nay hầu hết ai cũng quan
tâm, vấn đề không những tự nó phát sinh mà nguyên nhân chính là do nhu cầu
cuộc sống của con người.
Trong nhiều thập niên qua tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên
nghiêm trọng đó là sự phát thải bừa bãi các chất ô nhiễm vào môi trường mà
không được xử lý, gây nên hậu quả nghiêm trọng tác hại đến đời sống cộng
đồng.
Việt Nam chúng ta đã và đang coi trọng đến vấn đề xử lý môi trường, ngăn
chặn tình trạng ô nhiễm. Khu vực Lâm Thao – Phú Thọ thuộc vùng trung du có
địa hình đồi núi xen kẽ đồng bằng tương đối bằng phẳng, có cao độ khác nhau từ
5 đến 10m, và có độ dốc khác nhau. Đây là khu vực tập chung nhiều nhà máy xí
nghiệp hoá chất, giấy, ắc qui, phân bón trên địa bàn tỉnh Phú Thọ. Môi trường
nước ở đây dễ bị ảnh hưởng bởi nền sản xuất công nghiệp. Flo trong nước thải
ra môi trường là chất độc gây hại trực tiếp đến các các loài thủy sinh và gây ô
nhiễm nguồn nước. Đối với cơ thể con người flo cần thiết cho chống loãng
xương và sâu răng. Theo tiêu chuẩn Việt Nam hàm lượng cho phép của flo trong
nước uống là 0,5-1,5 mg/l. Nhưng nếu thường xuyên phải nhận lượng flo trên 6
mg/ ngày qua thức ăn và nước uống có thể gây nên nhiễm độc flo với các biểu
hiện cứng khớp, giảm cân, giòn xương, thiếu máu và suy nhược
Việc xử lý các nguồn nước thải chứa flo đã được đặt ra và thực hiện từ lâu
nhưng trên thực tế chưa được thực hiện triệt để đối với một số cơ sở sản xuất có
nguồn thải flo cao. Mặt khác việc phân tích xác định hàm lượng flo trong nước
thải là một vấn đề không dễ thực hiện đối với các cơ sở sản xuất. Vì vậy rất khó
để theo dõi đánh giá hiệu quả xử lý cũng như kiểm soát được chất lượng nước
thải trước khi thải ra môi trường. Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi tiến hành
nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Florua của khoáng sét và ứng dụng tách loại
Florua khỏi nguồn nước thải.
2
CHƯƠNG1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về flo[5]

Flo ở trạng thái tự do được nhà bác học Pháp A.Muaxan tìm thấy lần đầu
tiên năm 1886
Trong bảng tuần hoàn nguyên tố hoá học flo có ký hiệu là F và số nguyên
tử là 9. Flo là halogen hoá trị -1 ở dạng khí có mầu vàng lục và là chất độc cực
mạnh. Nó là chất oxi hoá và hoạt động hoá học mạnh nhất trong tất cả các
nguyên tố. Ở dạng nguyên chất flo cực kỳ nguy hiểm gây ra các vết bỏng hoá
học trên da.
Bảng 1.1: Một số đặc điểm của nguyên tử flo
Năng lượng ion hoá
Cấu hình
electron
Thứ 1
Thứ 2
Thứ 3
Thứ 4
Ái lực
electron
kcal/ntg
Độ
âm
điện
Bán
kính
nguyên
tử (A
o
)
[He]2s
2
2p

5
401,8
806,7
1445
2012
79,5
4
0,64
1.1.1. Trạng thái tự nhiên [2]
Người ta cũng tìm thấy flo trong quặng , quặng apatit, đá alkali, granit, nước
tự nhiên, nước thải, trong vật liệu hữu cơ, trong thực phẩm, trong cơ thể con
người … Nhưng nồng độ flo tìm thấy không lớn thường có nồng độ khoảng
1ppm. Nếu nồng độ cao hơn hoặc thấp hơn đều gây ảnh hưởng nghiêm trọng
đến sức khoẻ con người và động vật…
3
Hình 1.1: Các mẫu khoáng vật florit
Flo có một vài ứng dụng thực dụng, thực tế như flo được dùng để điều chế
khí freon dùng trong các máy lạnh, điều chế các polymer chứa flo rất bền đối
với hoá chất; trong kem đánh răng flo là một chất không thể thiếu, nó có vai trò
bảo vệ răng; flo lỏng và một số hợp chất của flo dùng làm chất oxi hoá nhiên
liệu tên lửa.
1.1.2. Ứng dụng của flo [5]
Flo được sử dụng trong sản xuất các chất dẻo ma sát thấp như: teflon,
freon.
Flo đơn nguyên tử được sử dụng để khử tro thạch anh trong sản xuất các
chất bán dẫn.
Axit flohidric được sử dụng để khắc kính.
Cùng với các hợp chất của nó flo được sử dụng trong uran và trong hơn
100 các hoá chất flo thương mại khác bao gồm các chất dẻo chịu nhiệt cao.
4

Các floroclorocacbon được sử dụng trong các máy điều hoà không khí và
các thiết bị đông lạnh, nhưng hiện giờ đẵ được loại bỏ vì chúng tạo ra các lỗ
thủng ozon.
Hexafloroaluminat kali còn gọi là cryolit được sử dụng trong điện phân
nhôm.
Floro natri được sử dụng như một loại thuốc trừ sâu, đặc biệt để chống
gián.
Một số các florua khác thông thường được thêm vào thuốc đánh răng và
hệ thống cung cấp nước sạch để ngăn các bệnh nha khoa.
1.2. Tính chất độc hại của Florua
Mặc dù flo nguyên chất ở dạng khí nhưng trong môi trường flo thường kết
hợp với các nguyên tố khác tạo thành các hợp chất muối florua. Flo thường bị
mủn răng do flo lấy caxi của răng. Flo có thể lấy canxi của xương làm cho
xương bị xốp, làm xương giòn và dễ gãy. Flo lấy canxi trong máu gây hội chứng
co cơ, suy tim mạch[5].
Theo tiêu chuẩn Việt Nam hàm lượng cho phép của flo trong nước uống là
0,5-1,5 mg/l. Nhưng nếu thường xuyên phải nhận lượng flo trên 6 mg/ ngày qua
thức ăn và nước uống có thể gây nên nhiễm độc flo với các biểu hiện cứng khớp,
giảm cân, giòn xương, thiếu máu và suy nhược
Hợp chất HF ở dạng khí có thể bị hít vào phổi. Người bị nhiễm HF có thể
bị đau xương ức, ho ra đờm và có máu.
Florua có mặt trong các loại quặng photphat ở hàm lượng 10 – 14%(tính
theo P
2
O
5
). Khi bị axit hoá nó tạo thành axit HF.
Nếu có đủ silic oxit hoạt tính trong quặng HF sẽ phản ứng với nó tạo
thành hợp chất H
2

SiF
6
là hợp chất không có tính ăn mòn cao. Ở mức thấp hơn
nhôm cũng có tác dụng với flo vào dạng nhôm silicat.
Nhìn chung tỉ lệ F
2
/SiO
2
dưới 1,8 thì tốc độ ăn mòn vẫn nằm trong giới
hạn có thể chấp nhận được. Nếu tỉ lệ này cao hơn, trong hỗn hợp sẽ còn dư HF
5
gây ra ăn mòn mạnh. Sự có mặt của Ca, Mg, Na tuy dẫn đến sự tạo thành cặn
nhưng không góp phần tăng thêm sự ăn mòn. Các ion sắt hỗ trợ cho sự hình
thành màng thụ động ức chế ăn mòn. Tóm lại cả flo và HF cần phải được sử
dụng với một yêu cầu hết sức nghiêm ngặt, phải tránh mọi sự tiếp xúc với da và
mắt.
1.3. Các phương pháp loại bỏ florua khỏi nguồn nước
1.3.1. Kết tủa với tricanxi photphat [3]
Khả năng kết hợp giữa nguyên tố flo với tricanxi photphat tạo hợp chất ít
tan, bền. Trong quặng apatit photphoit trong tự nhiên luôn chứa một lượng flo từ
2 – 5%
( ) ( ) ( )
3 4 3 9 4 2 3
2 2 6
3 aF 2Ca PO N Ca HCO Ca PO Ca F NaHCO
 
+ + ⇔ +
 
Canxi bicabonat là thành phần luôn có trong nước, nhất là nước ngầm,
trong quá trình loại bỏ flo, độ cứng (Ca

2+
) của nước có giảm một chút nhưng
không đáng kể. nguyên liệu tricanxi photphat có thể có nguồn gốc tự nhiên:
xương gia xúc, than xương, apatit tổng hợp hoặc chế tạo từ axit photphoric và
vôi.
1.3.2. Hấp phụ flo lên Mg(OH)
2
[3]
Magie hydroxit có thể hình thành ngay trong nước khi pH của môi trường
đủ lớn (pH > 10,5) trong quá trình khử cứng với vôi – soda. Khả năng hấp phụ
của Mg(OH)
2
đối với F
-
là 50- 60mg/mg Mg hay 100-150mg/mg Mg(OH)
2
/mgF
-
. Dựa trên tính chất đó người ta có thể phối hợp phương pháp khử Mg
2+
(cứng)
với khử flo bằng phương pháp vôi – soda. Tại trạm xử lý Algel (USA) trong khi
khử cứng với vôi hàm lượng flo giảm từ 1,5 mg/l xuống 0,7 mg/l đồng thời hàm
lượng Mg
2+
cũng giảm từ 46 mg/l xuống còn 14 mg/l, hay ở Baltimore nồng độ
F
-
giảm từ 2,3 mg/l xuống còn 1,6 mg/l và Mg
2+

giảm từ 23 mg/l xuống còn 9
mg/l [29]. Mối quan hệ giữa nồng độ flo sau khi xử lý với vôi [F
-
] dư với lượng
magie được loại bỏ trong quá trình, [Mg] phù hợp với công thức Scott:
[F]dư = [F] ban đầu –{ 0,07. [F] ban đầu.[Mg]
0,5
}
6
Khả năng loại bỏ flo, [F] ban đầu - [F] dư, phụ thuộc cả vào nồng độ flo
ban đầu lẫn lượng magie bị loại bỏ. Nếu trong nước không đủ Mg
2+
có thể bổ
xung thêm dưới dạng muối sunfat hay clorua để tăng cường hiệu quả xử lý flo,
nếu Mg
2+
dư thừa sẽ tạo ra loại hợp chất magie oxyflorua khó tan.
Hấp thụ F
-
lên Mg(OH)
2
mới kết tủa xảy ra nhanh, ít phụ thuộc vào nhiệt
độ, quá trình có thể kết thúc trong khoảng 10 phút. Việc thay thế Mg(OH)
2
từ
ngoài đưa vào thay thế Mg(OH)
2
kết tủa tại chỗ mang lại hiệu quả thấp tuy đôi
khi tỏ ra thuận lợi hơn trong quá trình xử lý.
1.3.3. Hấp phụ flo lên oxit nhôm [3]

Theo tác giả Sehoeman Vi H. Macleod [35] Al
2
O
3
trung tính xử lý với
axit HCl:
2 3 2 3 2
. .Al O HOH HCl Al O HCl H O+ → +
Tiếp xúc với
3 2 2
4 3 4
, , ,F PO SiO SO
− − − −
2 3 2 3
. aFAl O HCl N Al O HF NaCl+ → +
Việc tái sinh do NaOH loãng:
2 3 2 3 2
2 3 2 2 3 2
. 2 . aF+H
. . H
Al O HF NaOH Al O NaOH N O
Al O NaOH H Cl Al O HCl NaCl O
+ → +
+ → + +
Quá trình hấp phụ F
-
lên oxit nhôm thực chất là quá trình trao đổi ion giữa
nhóm OH trên bề mặt oxit nhôm với ion florua:
Al OH F Al F OH
− −

= − + ⇔= − +
Oxit nhôm có ba dạng thù hình là
, ,
  
, quá trình hấp phụ florua thuận
lợi trên dạng
2 3
Al O

−
ở điều kiện pH = 5-6, bề mặt
2 3
Al O

−
khi đó được proton
hoá sẽ hấp phụ F
-
:
2
2
Al OH H Al OH
Al OH F AlOH F
+ +
+ − + −
− + → −
− + →
Phản ứng xảy ra thuận lợi ở pH = 5-6, dung lượng trao đổi đạt giá trị cực
đại ở vùng pH < 6, ở vùng pH = 7-8 dung lượng trao đổi có thể giảm 50% .
7

Điểm đẳng điện của
2 3
Al O

−
là khoảng 8,2 bề mặt tích điện dương khi pH càng
thấp, và thuận lợi cho hấp phụ F
-
, ở vùng pH > 8,2 bề mặt tích điện âm và không
còn khả năng trao đổi ion .
Khác với nhựa anionit mạnh, tính chọn lọc hấp phụ các anion trên
2 3
Al O

−
theo trật tự :
( )
2 2
2 4 3 4 4 3
3
AsOH H O Si OH O F HSeO SO CrO HCO Cl NO Br I
− − − − − − − − − − −
> > > > > > >> > > > >
lên
2 3
Al O

−
độ chọn lọc của OH
-

là lớn nhất và của I
-
là nhỏ nhất.
Để tái sinh
2 3
Al O

−
người ta sử dụng dung dịch NaOH (0,25 – 0,5N)
2 2
Al OH F OH Al OH H O F
+ − −
− + → − + +
Hấp phụ F
-
trên
2 3
Al O

−
có ưu thế hơn rất nhiều bởi tính chọn lọc cao của
hệ nên nó được sử dụng để giảm thiểu flo trong nước sinh hoạt từ những năm
của thập kỷ 40 đối với cơ sở cấp nước công cộng và gia đình.
[3] Quá trình trao đổi F
-
trên
2 3
Al O

−

thực hiện trong cột có chiều cao tối
thiểu là 80cm, kích thước hạt 0,3 – 0,6 mm, thời gian tiếp xúc (theo thể tích
rỗng) khoảng 5 phút. Nước đầu vào được chỉnh pH về 5 – 6. Dung lượng trao
đổi từ 3000 – 5000 g/m
3
Al
2
O
3
. Tốc độ nước chảy qua cột là 10 – 20m
3
.m
-
2
.h(m.h
-1
). Sau khi rửa ngược tầng lọc được tái sinh với NaOH có nồng độ 1%,
thể tích dung dịch NaOH gấp 5 lần thể tích tầng lọc, sau đó rửa với nước (hai lần
thể tích tầng lọc). Sau đó axit hoá Al
2
O
3
với dung dịch H
2
SO
4
2% với thể tích
khoảng gấp rưỡi lần thể tích tầng lọc.
Có nhiều phương pháp được nghiên cứu áp dụng: sử dụng đất sét các loại,
đặc biệt là khoáng vật clipnoptilonit, than hoạt tính xử lý với muối nhôm hoặc

một số loại anionit đặc thù. Về cơ chế tất cả các loại vật liệu đó đều có tính năng
trao đổi nhờ sự có mặt của nhôm hydroxit, F
-
được trao đổi theo cơ chế trao đổi
phối tử với nhóm OH
-
hay trao đổi với ion SO
4
2-
, quá trình trao đổi thuận lợi ở
vùng pH thấp.
8
1.4. Các phương pháp xác định florua
1.4.1. Phương pháp phân tích khối lượng [27]
Phương pháp phân tích khối lượng có thể áp dụng để xác định flo dùng
muối florua chì. Nguyên tắc của phương pháp được tiến hành kết tủa giữa mẫu
chứa florua và dung dịch florua chì. Kết quả được hình thành trong điều kiện
nóng sau đó được làm khô ở 110 – 150
o
C trong khoảng 30 phút và làm lạnh.
Các ion bromua , iodua, borat, amoni cản trở quá trình xác định. Các cation tạo
phức mạnh hơn với ion F
-
và tạo thành các hợp chất không tan với chì như
photphat, sunfua, sunfat, asenat cũng ảnh hưởng đến quá trình xác định.
1.4.2. Phương pháp phân tích điện hoá
1.4.2.1. Phương pháp chuẩn độ điện hoá [38]
Lingane đã giới thiệu một phương pháp chuẩn độ điểm cuối xác định flo
[38] rất phù hợp với dụng cụ chuẩn độ tự động trong dung dịch chứa các cation
kim loại dùng cực chọn lọc ion F

-
để nhận ra điểm cuối. Đường chuẩn độ tốt
nhất thu được khi dung dịch chứa 50% - 70% etanon ở pH = 5. Chất chuẩn độ
được dùng là La(NO
3
)
3
với nồng độ trong khoảng 0,005M – 1M. Trong phương
pháp chuẩn độ này các ion Al(III), Fe(III), PO
4
3-
, OH
-
gây ảnh hưởng lớn đến
quá trình xác định Al(III), Fe(III), PO
4
3-
, tạo phức với La(III). Các ion:
Halogenua, NO
3
-
, ClO
4
-
, không gây ảnh hưởng lớn đến quá trình xác định dù ở
nồng độ cao.
1.4.2.2. phương pháp điện thế dùng cực chọn lọc với ion florua
[5,18,19,28,32,38]
Frant và Ross là những người đầu tiên đưa ra phương pháp xác định flo
sử dụng điện cực chọn lọc với ion florua và hiện nay phương pháp đã trở thành

một trong những phương pháp xác định flo có nhiều triển vọng nhất. Điện cực
chọn lọc F
-
trên cơ sở màng đơn tinh thể lantan florua mà Frant và Ross giới
thiệu không chỉ áp dụng để đo trực tiếp bằng phương pháp điện thế mà còn được
dùng làm điện cực chỉ thị để nhận ra điểm cuối của quá trình chuẩn độ xác định
9
F
-
. Điện cực màng rắn có điện trở lớn, do đó phải nối điện cực với một máy đo
điện thế có trở kháng đầu vào lớn. Điện cực so sánh ngoài có thể sử dụng là cực
calomen bão hoà, hoặc cực bạc clorua. Khi đó trong dung dịch có lực ion lớn
cần phải chú ý để tránh sự thay đổi thế tiếp xúc trong pha lỏng ở điện cực so
sánh.
Điện cực F
-
ít bị ảnh hưởng bởi các anion, trừ ion OH
-
. Các cation tạo
phức mạnh với flo như Fe
3+
, Al
3+
… cản trở mạnh đến quá trình xác định flo. Để
khắc phục nhược điểm trên ta phải sử dụng một dung dich đệm gọi là TISAB
(Total Ionic Strength Adjustment Buffer)[24] để loại bỏ sự tạo phức của các
cation kim loại với flo và giữa pH cũng như lực ion của dung dịch không thay
đổi. Đã có nhiều công trình nghiên cứu về thành phần của dung dịch TISAB.
Một số tác giả đã giới thiệu dung dịch TISAB với CDTA (1,2 cyclohexylen
dinitrinotetraaxetic axit ) là một chất tạo phức rất tốt với các ion Fe

3+
, Al
3+
, Ca
2+
,
Mg
2+
là những ion gây cản trở trong quá trình xác định flo. Hằng số bền của
CDTA với các ion trên lớn hơn hằng số bền của phức giữa chúng với F
-
nên khi
có mặt CDTA nó sẽ tạo phức trước với các ion gây cản trở.
Tuy nhiên một số tác giả khác đã dùng axit photphoric ở các nồng độ
khác nhau làm tác nhân tạo phức. Khả năng giải phóng F
-
ra khỏi phức phụ
thuộc rất nhiều vào thành phần của dung dịch phân tích. Muối citrat ở nồng độ
lý là đối với trường hợp Al
3+
thì thời gian cần thiết từ khi thêm dung dịch
TISAB cho đến khi tiến hành đo thế ( thời gian để sự tạo phức có thể xảy ra ) là
một vấn đề quan trọng cần được nghiên cứu. Nichoson và Duff [23] đã nghiên
cứu một cách hoàn thiện 7 nguyên tố khác nhau và cho rằng thời gian tối thiểu
cần thiết là 20 phút. Dung dịch đệm cũng được nghiên cứu và sử dụng là dung
dịch đệm tris (Trishydroxylmethyl methyl amin), trion (Pyrocatechol 3,5 dinatri
dis sunfonat), manitol, trietanolamin và salisylat. Tuy nhiên trong các chất trên
thì CDTA vẫn là chất tạo phức tốt nhất và vẫn được sử dụng trong thành phần
dung dịch TISAB II, TISAB III của hãng Orion Research (Mỹ).
10

Sau khi tìm ra dung dịch TISAB với thành phần thích hợp rồi thì có thể
xác định flo bằng phương pháp trực tiếp trong các mẫu nước uống, nước tự
nhiên, nước biển với tỉ lệ dung dịch TISAB thích hợp. Các nhà khoa học thuộc
trường đại học ToKyo (Nhật Bản) [24] đã xác định phương pháp xác định flo
trong không khí. Mẫu không khí được dẫn qua một màng lọc bằng teflon trong
dung dịch hấp thụ là đệm citrate/axetat pH = 5,4. Thời gian đáp ứng của điện
cực là khoảng 12 phút. Giới hạn phát hiện của HF là 0,1 ppm (0,08 mg/m
3
).
Theo Mohammed Hashim Matloob [31 ] hàm lượng florua trong các mẫu
nước được xác định với sự kết hợp giữa một điện cực chọn lọc fluoride (WTW,
mô hình F800), cùng với một máy phân tích ion (WTW, mô hình inoLab pH /
ION 735, Công ty GmbH), báo cáo rằng hàm lượng florua nước máy (ban đầu
từ sông Tigris) thu thập được trong suốt 2008-2009 từ nhà máy nước công cộng
ở Baghdad là từ 0,160 đến 1,5 mg L-1.
1.4.3. Các phương pháp quang phổ
1.4.3.1. Phương pháp Alizarin xanh[38]
Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tạo phức của ion F
-
tác
dụng với phức Ce
3+
/ Alizarin, lanthanum (III) và một vài kim loại đất hiếm khác
tạo phức mầu đỏ, 1,2- ddihidrooxxylanthraquino- 3- ylmethyamin-N,N-
diaxetic. Phức mầu đỏ này khi tác dụng với F
-
sẽ hình thành nên phức màu xanh
tỉ lệ 1:1:1 tương ứng với công thức: ion kim loại – F
-
- phối tử. Phản ứng này

định lượng được ion F
-
. Sự có mặt của các ion ở nồng độ cao như: OH
-
, PO
3
3-
,
Al
3+
, Fe
3+
, Cr
3+
, Co
2+
, …. Ni
2+
, Pb
2+
… gây ảnh hưởng đến phép xác định F
-
.
Muốn loại bỏ ảnh hưởng của các ion Co(II), Hg(II),… Có thể dùng ion cyanua
CN
-
để che, còn Ni(II), Pb(II) che bởi 2,3- dimer captorpopanol; Các ion Al(III),
Fe(III), Cr(III)… được tách ra khỏi phức với ion F
-
nhờ 8- hydro quinolin trong

clorofom. Một số ion như: Cl
-
, Br
-
, NO
3
-
, muối sunfat, silicat không ảnh hưởng
đến phép xác định F
-
cho dù ở nồng độ cao… Phương pháp này cho độ nhạy
tương đối cao. Độ nhạy của phương pháp này có thể nâng cao hơn khi thêm
dung môi hữu cơ như: axeton, axetonitrile, dimethylformamit và
11
dimethylsunfoxit, trong đó axeton được sử dụng phổ biến… cực đại hấp thụ thu
được từ 615nm – 630nm.
1.4.3.2. Phương pháp Zirconium- Eriochrom zanine R.[38]
Theo phương pháp này, ion F
-
được định lượng đựa vào sự thay đổi cường
độ màu của ion F
-
với hệ ericohrom xianine R với Zr.Phương pháp này cho giới
hạn phát hiện tương đối lớn nhưng bị cản trở bởi các ion clorua, photphat, nhôm,
sắt. Cực đại hấp thụ thu được ở bước sóng 525nm – 530 nm.
Định lượng F
-
trong nước biển và trong tự nhiên có thể sử dụng cả hai
phương pháp: Phương pháp Alizarin xanh và Phương pháp Zirconium-
Eriochrom zanine R. Kết quả thực nghiệm cho thấy cả hai phương pháp cho độ

lệch chuẩn tương đối là 2%, sai số khoảng 1%.
1.4.4. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)[10]
Phép đo dựa trên sự hấp thụ năng lượng của nguyên tử tự do ở trạng thái
hơi khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi của nguyên tố đó trong môi trường
hấp thụ.
Trong phép đo phổ AAS có hai kỹ thuật chính là: Kỹ thuật nguyên tử hoá
bằng ngọn lửa (F-AAS) và kỹ thuật không ngọn lửa (GF-AAS). Kỹ thuật GF-
AAS cho độ nhạy rất cao, đồng thời giới hạn phát hiện của các nguyên tố khi sử
dụng phương pháp này rất nhỏ. Tuy nhiên để thực hiện thì đòi hỏi trang thiết bị
đắt tiền, giá thành cao.
Phương pháp AAS cho độ nhạy và độ chọn lọc cao (gần 60 nguyên tố hoá
học có thể xác định với tốc độ chạy 10
-4
÷
10
-5
%, nếu sử dụng kỹ thuật GF-
AAS thì có thể đạt n.10
-7
%). Hơn nữa phép đo tốn ít nguyên liệu, ít thời gian,
không cần sử dụng hoá chất tinh khiết cao, có thể xác định đồng thời hay liên
tiếp nhiều nguyên tố trong một mẫu. Kết quả phân tích ổn định, sai số nhỏ nên
được sử dụng phổ biến trong các mẫu quặng, đất, đá, nước, mẫu y học, sinh học.
12
Các tác giả [25] dùng điện cực chọn lọc chì zirconate-titanat xác định
lithium-trắc quang ngọn lửa và AAS gián tiếp xác định muối florua trong nước
được xử lý và trong không khí khu vực làm việc để sản xuất monocrystals
lithium florua thu được kết quả từ 0,5 đến 5,0 mg Li / L và từ 2,0 đến 20 mgF/L.
1.4.5. Phương pháp phân tích sắc ký [38]
Từ năm 1975 với công trình của Small, Steven và Bauman kỹ thuật sắc

ký ion đã phát triển nhanh chóng. Cùng với việc gắn thêm một detector nhằm
xác định độ dẫn điện vào cuối cột sắc ký và tránh sự cản trở của chất điện ly
trong dung dịch rửa người ta thêm một cột thứ hai thường được gọi là cột ức chế
vào hệ thống. Mục đích của cột ức chế là làm giảm nồng độ chất điện ly của pha
động bằng phản ứng hoá học. Nhựa trao đổi được sử dụng là nhựa trao đổi
anionit bazo mạnh có các nhóm chức amin bậc 2 để tách các anion, sau đó dung
dịch được đưa đến cột ức chế có chứa các cationit để giữ các cation. Sau khi đi
qua hệ thống dung dịch có tính axit nhẹ, độ dẫn điện nhỏ. Do đó có thể xác định
các cation bằng phương pháp sắc ký đã được sử dụng rất rộng rãi trong những
năm gần đây. Nó đặc biệt thích hợp khi phân tích dược vì có thể đồng thời xác
định nhiều anion.
Chất rửa giải thường hay được sử dụng rộng rãi là dung dịch đệm
Na
2
CO
3
/NaHCO
3
và F
-
được rửa giải ra trước tiên. Tuy nhiên một điều cần lưu ý
là khi ở cột tách mới thì sự tách F
-
ra khỏi các axit hữu cơ (như CH
3
COOH,
HCOOH ) theo một cách khác mặc dù các chất này có độ dẫn kém hơn F
-
. Cũng
có thể sử dụng chất rửa giải kèm theo như dinatritetraborat. Phương pháp này

cũng được sử dụng để xác định các anion có chứa florua trong các mẫu địa chất
sau khi nung chảy với Na
2
CO
3
, các hợp chất hữu cơ sau khi nung chảy với Na.
Nhưng phương pháp này không cho phép xác định trong môi trường florua vì
không áp dụng được các phương pháp tiêu chuẩn. Một trong những nhược điểm
chính của phương pháp sắc ký ion là tốc độ rửa giải các anion rất khác nhau. Để
khắc phục người ta thường kết hợp với detector đo điện thế hoặc đo độ dẫn với
bộ phận thay đổi chiều dài cột tách.
13
Các nhà khoa học Schumuckler và Gjerde, Fritz [33] đã thấy rằng có thể
sử dụng một loại nhựa trao đổi đặc biệt có dung tích nhỏ và sử dụng chất rửa
giải như các dung dịch kali benzonat hoặc kali hydrogen phtalat với tốc độ rửa
giải chậm mà không cần dùng cột ức chế, mặc dù phương pháp này có độ nhạy
không tốt bằng hệ thống cột kép. Có thể tách các anion có chứa florua dùng các
axit hữu cơ như axit sucxinic và nicotinic, giới hạn pháp hiện đối với florua
trong mỗi trường hợp tương ứng là 26 và 5
/g l

. Sự giảm độ dẫn của dung dịch
rửa giải là KOH do sự có mặt của các anion bị giải hấp đã cho một phương pháp
có độ nhạy cao hơn khi tăng độ dẫn bằng cách sử dụng kali hydrogen phtalat
làm chất rửa giải.
Theo Valderi L. DresslerI; Dirce PozebonII; Éder L. M. FloresI; José N.
G. PanizI; Érico M. M. FloresI [36] Xác định florua trong than sử dụng
pyrohydrolysis để tách chất phân tích. Nồng độ Florua trong than từ các nguồn
gốc khác nhau khoảng 20- 500µg/g.
1.5 Giới thệu về thuốc thử xylenol da cam(XO)[27]

Hình 1.2: Cấu trúc của xylenol da cam
Tên hoá học là: 3,3
’
– Bis [ N,N
’
– di(cacboxymethy)aminomethyl]- o-
cresolsulfonphtalein.
Phức mầu của Al
3+
và XO tuỳ vào pH có các dạng tồn tại khác nhau
MLH
2
, MLH, ML. Ở pH thấp phức có mầu đỏ, pH > 8 phức có mầu tím. Ở pH
thấp khả năng phản ứng giữa H
+
và Al
3+
tốt hơn XO và cũng có xu hướng phản
14
ứng với F
-
. Ở pH cao ảnh hưởng của OH
-
làm giảm tính chính xác của phép đo.
Dù vậy ở giá trị pH từ 4 – 8 phức chiếm phần lớn trong dung dịch là MLH có độ
hấp thụ cao ở 550 nm, phức HML là phức quan trọng trong dung dịch thích hợp
phản ứng với florua.
1.6. Giới thiệu về bentonit [6,13,14 ]
Bentonit có thành phần chính là montmorillonit (MMT) có công thức
hoá học tổng quát là Al

2
Si
4
O
10
(OH)
2
, có diện tích BET là 22,14 m
2
/g, đường
kính mao quản là 51,16A
0
. Ngoài ra vì bentonit tồn tại ở trạng thái khoáng sét
tự nhiên nên trong thành phần khoáng sét bentonit chứa nhiều loại khoáng sét
khác nhau như saponit Al
2
O
3
[MgO].nH
2
O, beidellit Al
2
O
3.
3SiO
2
.nH
2
O, kaolin,
mica, biolit… và các muối, các chất hữu cơ. Vì thành phần chính trong bentonit

là montmorillonit (60 – 70%), nên bentonit được gọi theo tên khoáng vật chính
là Montmorillonite (MMT).
Bảng 1.2: Thành phần cấu tạo bentonit
Thành phần
Phần trăm khối lượng (%)
Al
2
O
3
18,46
SiO
2
56,42
Fe
2
O
3
3,16
MgO
1,12
CaO
6,08
Cấu trúc không gian mạng lưới của montmorilonit được trình bày trên
hình 1.3:
15
Hình1.3: Cấu trúc của Montmorilonit
Trong trường hợp lý tưởng, các nguyên tử Si nằm ở tâm của các tứ diện,
còn các nguyên tử Al nằm ở tâm các bát diện của MMT. Do MMT có cấu trúc
2:1 dạng diocta nên cấu trúc lớp của MMT đã được hình thành từ hai lá tứ diện
liên kết với một lá bát diện ở giữa tạo nên một lớp aluminosilicat. Giữa các lớp

aluminosilicat là các cation có khả năng trao đổi bị hydrat hóa. Khoảng cách
giữa các lớp trong cấu trúc cơ bản của MMT là 9,6Å, khoảng cách này bị thay
đổi ít hay nhiều tùy thuộc vào số lượng, bản chất các cation trao đổi và lượng
nước bị hấp phụ, thường có thể đến 15Å.
Sơ đồ cấu trúc không gian mạng lưới của MMT ở hình 1.2 là cấu trúc trung
hòa điện. Nếu Si
4+
ở tâm tứ diện hay Al
3+
ở tâm bát diện bị thay thế đồng hình
bởi các cation dương có điện tích nhỏ hơn thì các mạng lưới đó tích điện âm.
Điện tích âm của mạng lưới sẽ được bù trừ bằng các cation mang điện tích
dương như Na
+
, K
+
, Ca
2+
, Fe
2+
, Mg
2+
ở khoảng không gian giữa các lớp. Các
cation này có khả năng trao đổi với các cation kim loại hoặc cation hữu cơ khác.
Như vậy dung lượng trao đổi cation của MMT tương đương với điện tích của
các lớp.
Tính chất hấp phụ của bentonit được quyết định bởi đặc tính bề mặt và cấu
trúc lớp của chúng. Với kích thước hạt nhỏ hơn 2µm và có cấu trúc mạng tinh
thể dạng lớp nên bentonit có bề mặt riêng lớn. Diện tích bề mặt của bentonit
gồm diện tích bề mặt ngoài và diện tích bề mặt trong. Diện tích bề mặt trong

16
được xác định bởi bề mặt của khoảng không gian giữa các lớp trong cấu trúc tinh
thể. Bề mặt ngoài phụ thuộc vào kích thước hạt. Sự hấp phụ bề mặt trong của
bentonit có thể xảy ra với chất bị hấp phụ là các ion vô cơ, các chất hữu cơ ở
dạng ion hoặc chất hữu cơ phân cực. Các chất hữu cơ phân cực có kích thước và
khối lượng nhỏ bị hấp phụ bằng cách tạo liên kết trực tiếp với các cation trao đổi
nằm giữa các lớp hoặc liên kết với các cation đó qua liên kết với nước hoặc liên
kết với các trung tâm mang điện tích trên bề mặt các lớp sét. Nếu các chất hữu
cơ phân cực có kích thước và khối lượng phân tử lớn, chúng có thể kết hợp trực
tiếp vào vị trí oxi đáy của tứ diện trong mạng lưới tinh thể bằng lực Van der
Walls hoặc liên kết hiđro. Sự hấp phụ các chất hữu cơ không phân cực, các
polime và đặc biệt là vi khuẩn chỉ xảy ra trên bề mặt ngoài của bentonit [7, 8].
Do bentonit có cấu trúc lớp và độ phân tán cao nên có cấu trúc xốp phức tạp
và bề mặt riêng lớn. Cấu trúc xốp ảnh hưởng rất lớn đến tính chất hấp phụ của
các khoáng sét, đặc trưng của nó là tính chọn lọc đối với chất bị hấp phụ. Chỉ có
phân tử nào có đường kính đủ nhỏ so với lỗ xốp thì mới chui vào được. Dựa vào
điều này người ta có thể dùng bentonit hoạt hóa làm vật liệu tách chất. Đây cũng
là một điểm khác nhau giữa bentonit và các chất hấp phụ khác.