nghiên cứu tổng hợp đặc trưng cấu trúc của betonit di linh chống bằng một số oxit kim loại được hữu cơ hóa bởi xetyl trimetyl amoni bromua ứng dụng làm vật liệu hấp phụ đa năng

1

Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng cấu trúc của
bentonit Di Linh chống bằng một số oxit kim
loại (Al, Fe, Ti) được hữu cơ hóa bởi xetyl
trimetyl amoni bromua ứng dụng làm vật liệu
hấp phụ đa năng

Trương Đình Đức

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên; Khoa Hóa học
Chuyên ngành: Hóa dầu và Xúc tác Hữu cơ
Mã số: 62 44 35 01
Người hướng dẫn: PGS. TS. Hoa Hữu Thu
TS. Nguyễn Văn Bằng
Năm bảo vệ: 2011

Abstract. Tổng quan về các loại khoáng sét. Thực nghiệm: điều chế Mont-Na;
tổng hợp bentonite di linh chống bằng các polyoxocation kim loại Al, Fe, Ti;
tổng hợp bentonite di linh chống bằng các polyoxocation kim loại Al, Fe, Ti ưa
dầu. Trình bày kết quả về đặc trưng bentonite di linh chống bằng các
polyoxocation kim loại Al, Fe, Ti và Al, Fe, Ti ưa dầu; ứng dụng của các vật liệu
sét chống ưa dầu tổng hợp được làm chất hấp phụ

Keywords. Vật liệu hấp phụ; Khoáng sét; Sét chống; Hóa học

Content.
A – GIỚI THIỆU LUẬN ÁN
1. Tính cấp thiết của luận án
Tiết kiệm nước để cứu lấy hành tinh và để tạo ra tương lai an toàn cho nhân loại là điều rất cần
thiết hiện nay. Với sự lớn mạnh của loài người, xã hội, khoa học và kỹ thuật, thế giới chúng ta đang tiến

tới những tầm cao mới nhưng cái giá mà chúng ta đang và sẽ phải trả trong tương lai gần chắc chắn là rất
cao. Hậu quả của quá trình tăng trưởng nóng này là môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng. Bên cạnh
những vấn đề thiết yếu khác, thì yêu cầu về nước sạch gia tăng rất nhanh với các lĩnh vực như nông
nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt lần lượt là 70, 22 và 8% và điều này kéo theo hệ quả phát sinh một
khối lượng lớn nước thải chứa một số chất ô nhiễm. Trong đó, nước bị ô nhiễm các kim loại nặng và ô
nhiễm các chất hữu cơ là chủ yếu.
2

Do đó, việc loại bỏ các kim loại nặng và các chất ô nhiễm hữu cơ ra khỏi nước thải trước khi
thải nước lại môi trường là cần thiết. Có nhiều phương pháp để tách loại các chất ô nhiễm ra khỏi nguồn
nước, trong đó hấp phụ là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất do nó có ưu điểm cả về kinh tế và kỹ
thuật.
Đã có nhiều nghiên cứu về việc sử dụng các vật liệu rẻ tiền, dễ kiếm trong sử lý nguồn nước
thải, vì vậy luận án này tập trung nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ lai vô cơ – hữu cơ có khả năng hấp
phụ cả các ion kim loại nặng và các chất hữu cơ.
2. Mục tiêu nghiên cứu
+ Tinh chế bentonite Di Linh để thu được bentonite có hàm lượng montmorillonite cao.
+ Chuyển bentonite Di Linh sau khi tinh chế về dạng thuần natri.
+ Tổng hợp ion Keggin [Al
13
O
4
(OH)
24
]
7+
và các ion tương tự ion Keggin của Fe và Ti (các cột chống).
+ Tổng hợp các bentonite Di Linh chống bởi các oxit kim loại (Al, Fe, Ti) với các tỷ lệ mol khác nhau là
2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol kim loại/gam sét, tạo nên vật liệu xốp có bề mặt riêng lớn và có lỗ vi mao
quản.

+ Biến tính các bentonite chống bởi các oxit kim loại nói trên bởi CTAB để thu được các vật liệu sét
chống ưa dầu, vật liệu lai vô cơ – hữu cơ.
+ Khảo sát khả năng hấp phụ của các vật liệu tổng hợp được với ion kim loại nặng (Cu
2+
) và các chất
màu hữu cơ có bản chất khác nhau: methylen blue và methyl orange.
3. Những đóng góp mới của luận án
+ Đã xử lý bentonite Di Linh, nghiên cứu chống bằng các polyoxocation của một số kim loại (Al, Fe,
Ti).
+ Chế tạo vật liệu sét chống ưa dầu bằng phương pháp khô (kinh tế và không gây ô nhiễm môi trường),
sử dụng tác nhân hữu cơ hóa là CTAB (xetyl trimetyl amoni bromua), vật liệu tạo ra là các vật liệu lai vô
cơ – hữu cơ có khả năng hấp phụ kim loại nặng (Cu
2+
) và các chất hữu cơ độc hại.
+ Sử dụng phương pháp
27
Al-NMR chứng minh điều chế thành công ion Keggin từ dung dịch AlCl
3
và
NaOH.
+ Sử dụng nhiều phương pháp vật lý hiện đại XRD, SEM, TEM, BET để đặc trưng vật liệu.
+ Vật liệu bentonite biến tính bởi các polyoxocation (Al, Fe, Ti) – CTAB có khả năng hấp phụ cả kim
loại nặng (Cu
2+
) và các chất màu hữu cơ (metylene blue, metyl orange) có kích thước lớn.
4. Cấu trúc của luận án
Luận án dài 125 trang (không kể phụ lục và tài liệu tham khảo) chia thành các phần như sau: Mở
đầu 2 trang, chương 1 tổng quan 32 trang, chương 2 thực nghiệm 24 trang, chương 3 kết quả và thảo
luận 64 trang, kết luận 2 trang. Có 64 hình vẽ và đồ thị, 16 bảng biểu, 122 tài liệu tham khảo.
B – NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN ÁN

CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN
Phần này tác giả đã trình bày tổng quan cấu trúc và phân loại của các loại sét tự nhiên, cấu trúc
của các polyoxocation kim loại (Al, Fe, Ti), các loại sét chống bằng các polyoxocation kim loại và sét
chống được biến tính bằng các cation hữu cơ và ứng dụng của các vật liệu này.
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM
Thực nghiệm được tiến hành tại Phòng thí nghiệm, Bộ môn Hóa học Dầu mỏ - Khoa Hóa học –
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG HÀ NỘI.
3

2.1. ĐIỀU CHẾ MONT-Na
2.1.1. Tinh chế bentonite Di Linh tự nhiên
Để thu được bentonite có hàm lượng montmorillonite cao từ bentonite thô, người ta thường xử
lý bentonite thô bằng nước decation. Quy trình được tóm tắt như sau: Bent-DL thô được nghiền thành
bột mịn, hòa vào nước để thu được huyền phù sét 10%. Khuấy mạnh trong 24 giờ, để lắng, gạn lấy
huyền phù sét. Cho một lượng NaCl rắn sao cho nồng độ NaCl đạt được trong dung dịch huyền phù là
1M. Để yên qua đêm, tách lấy Bent-Na. Rửa hết Cl
-
trong dung dịch huyền phù sét.
2.1.2. Xác định dung lƣợng trao đổi ion CEC của bentonite Di Linh
Xác định dung lượng trao đổi CEC của bentonite sau khi tinh chế: Cho 1g sét vào bình nón dung tích
250 ml. Cho vào đó 20 ml dung dịch CH
3
COONH
4
0,5M. Lắc kỹ hỗn hợp 12h, gạn lấy nước trong cho vào
bình định mức 0,5 lít. Lặp lại 5 lần như thế. Gộp tất cả nước gạn trong và nước lọc của lần xử lý sau cùng vào
bình định mức 500ml, thêm nước đến vạch mức, sau đó đem phân tích Na
+
trên máy quang phổ AAS. Từ đó
tính được số meq. natri cho 100 gam Bent-Na. Kết quả AAS cho thấy CEC của Mont-Na là 70 mg/100g

sét.
2.1.3. Thành phần khoáng và thành phần hóa học của Bentonite Di Linh
Chúng tôi đã phân tích thành phần khoáng và thành phần hóa học của bentonite Di Linh tại Trung
tâm Phân tích Địa chất, Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Thanh Xuân, Hà Nội. Kết quả phân tích
thành phần khoáng được trình bày trong bảng 2.1.
Bảng 2.1. Kết quả phân tích thành phần khoáng Bent-DL
TT
Mẫu
Thành phần khoáng và hàm lượng %
Mont
Illit
Kaolinit
Thạch
anh
Felspart
Gơtit
Canxit
Khoáng vật
khác
1
Bent thô
64,0
6,0
9,5
5,0
3,5
3,0
ít
Hyd., Am
2

Bent xử lý
nước decation
68,0
6,5
8,0
5,5
4,0
4,5
ít
Hyd.,Chlorit
3
Bent-DL xử
lý hóa học
66,5
6,5
8,0
8,0
3,5
3,5
ít
Hyd.
Bảng 2.2. Kết quả phân tích thành phần hóa học của các mẫu Bent-DL
TT
Mẫu
Thành phần hóa học của Bent_DL, %
SiO
2
Al
2
O

3
Fe
2
O
3
TiO
2
CaO
MgO
Na
2
O
MKN
1
Bent-DL thô
50,5
17,67
7,0
0,82
0,78
2,83
0,54
18,97
2
Bent-DL xử lý nước
cất
50,82
16,52
8,12
0,48

2,16
2,36
0,36
18,93
3
Bent-DL xử lý hóa
học
54,32
15,90
6,73
0,26
0,98
1,88
01,39
17,96
2.2. TỔNG HỢP BENTONITE DI LINH CHỐNG BẰNG CÁC POLYOXOCATION KIM LOẠI
Al, Fe, Ti
2.2.1. Tổng hợp sét chống nhôm (Al-PICL)
Hóa chất dung để tổng hợp ion Keggin 0,1M như sau: AlCl
3
.6H
2
O, NaOH, nước cất. Dung dịch
ion Keggin được xác định cấu trúc bằng phương pháp
27
Al-MAS-NMR. Quy trình điều chế Al-PICL được tóm
tắt như sau: Rót dung dịch ion Keggin vào huyền phù sét 5% đồng thời khuấy mạnh. Phản ứng trao đổi
xảy ra.

Kết tủa thu được được xử lý nhiệt thu được Al-PICL.

2.2.2. Tổng hợp sét chống sắt (Fe-PICL)
4

Hóa chất dung để tổng hợp polyoxocation sắt 0,1M như sau: FeCl
3
.6H
2
O, NaOH, nước cất. Quy
trình điều chế Fe-PICL được tóm tắt như sau: Rót dung dịch polyoxocation sắt vào huyền phù sét 5% đồng
thời khuấy mạnh. Phản ứng trao đổi xảy ra. Kết tủa thu được được xử lý nhiệt thu được Fe-PICL.
2.2.3. Tổng hợp sét chống titan (Ti-PICL)
Hóa chất dung để tổng hợp polyoxocation titan 0,1M như sau: TiCl
4
, ancol etylic, glyxerin, HCl
và nước cất. Quy trình điều chế Ti-PICL được tóm tắt như sau: Rót dung dịch polyoxocation titan vào
huyền phù sét 5% đồng thời khuấy mạnh. Phản ứng trao đổi xảy ra. Kết tủa thu được được xử lý nhiệt,
thu được Ti-PICL.
2.3. TỔNG HỢP BENTONITE DI LINH CHỐNG BẰNG CÁC POLYOXOCATION KIM LOẠI
Al, Fe, Ti ƢA DẦU
2.3.1. Tổng hợp sét hữu cơ Bent-CTAB
Tổng hợp Bent-CTAB theo phương pháp khô sẽ thuận lợi về mặt công nghệ: các thao tác đơn
giản, không sử dụng và thải quá nhiều nước trong quá trình chế tạo. Vì thế chúng tôi chọn phương pháp
khô để chế tạo Bent-CTAB (60%) cho các thử nghiệm tiếp theo. Chúng tôi đã tìm nhiệt độ hợp lý cho
điều chế Bent-CTAB (60%) bằng cách: Dùng dung môi phân cực là C
2
H
5
OH tuyệt đối (30% theo khối
lượng Bent-Na), nhiệt độ thay đổi là 90
o

C, 100
o
C, 105
o
C và 110
o
C, thời gian xử lý là 4 giờ.
2.3.2. Tổng hợp sét chống ƣa dầu
2.3.2.1. Tổng hợp sét chống nhôm ưa dầu (Al-PICL-CTAB) bằng phương pháp khô
Nguyên liệu: Al-PICL (đã được điều chế như ở 2.2.1), dung môi phân cực aproton, N,N-
dimetyl formamit, (CH
3
)
2
NCHO, xetyl trimetyl amoni bromua, CTAB, C
16
H
33
(CH
3
)
3
N
+
Br
-
.
2.3.2.2. Tổng hợp sét chống sắt ưa dầu (Fe-PICL-CTAB) bằng phương pháp khô
Nguyên liệu: Fe-PICL (đã được điều chế như ở 2.2.2), dung môi phân cực aproton, N, N –
dimetyl fomamit,(CH

3
)
2
NCHO, xetyl-trimetylamonibromua, C
16
H
33
(CH
3
)
3
NBr
2.3.2.3. Tổng hợp sét chống titan ưa dầu (Ti-PICL-CTAB)
Nguyên liệu: Ti-PICL (đã được điều chế như ở 2.2.3), dung môi phân cực aproton, N, N –
dimetyl fomamit,(CH
3
)
2
NCHO, xetyl trimetyl amoni bromua, C
16
H
33
(CH
3
)
3
N
+
Br
-

.
2.4. PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
Các mẫu sản phẩm, vật liệu hấp phụ được đặc trưng tính chất lý hóa bằng các phương pháp vật
lý hiện đại như
27
Al-MAS-NMR, hồng ngoại, nhiễu xạ tia X, hiển vi điện tử quét (SEM), hiển vi điện tử
truyền qua (TEM), đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp N
2
(BET).
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. ĐẶC TRƢNG BENTONITE DI LINH CHỐNG BẰNG CÁC POLYOXOCATION KIM
LOẠI Al, Fe, Ti
3.1.1. Đặc trƣng sét chống nhôm (Al-PICL)
3.1.1.1. Đặc trưng cấu trúc của ion Keggin và Al-PICL bằng
27
Al-MAS-NMR
Trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân
27
Al-MAS-NMR của ion Keggin, AlO
4
có pic ở trên 60 ppm,
còn Al(OH)
6
xuất hiện ở pic gần ~ 0 ppm. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
27
Al-MAS-NMR của ion Keggin
và Al-PICL (hình 3.1a và b). Trên phổ
27
Al-MAS-NMR của ion Keggin Al
13

7+
ta thấy rõ AlO
4
tứ diện
cho pic ở gần ~ 66,14 ppm, còn Al(OH)
6
bát diện cho pic ở gần 0 ppm. Các kết quả này rất phù hợp với
các tài liệu đã được công bố và khẳng định chúng tôi đã tổng hợp thành công ion Keggin và Bentonite
chống bằng ion Keggin, Al-PICL.
5



Hình 3.1: Phổ
27
Al-MAS-NMR của ion Keggin [Al
13
O
4
(OH)
24
(H
2
O)
12
]
7+
(a) và Al-PICL (b).
3.1.1.2. Kết quả phương pháp nhiệt vi sai
Vật liệu 5Al-PICL có pic mất nước bị hấp phụ đầu tiên ở 110

o
C sau đó là mất nước cấu trúc ở
510
o
C trong khoảng nhiệt độ nghiên cứu tới 700
o
C. Đây là hai pic thu nhiệt đặc trưng cho sét chống
bằng các polyoxocation kim loại.


Hình 3.2: Giản đồ phân tích nhiệt vi sai của
5.0Al-PICL.
Hình 3.3: Giản đồ nhiễu xạ tia X của các vật
liệu MONT-Na và x Al-PICL (với x = 2,5; 5,0;
7,5 và 10,0 mmol Al/gam sét).
3.1.1.3. Kết quả phương pháp nhiễu xạ tia X
Chúng tôi đã ghi giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu xAl-PICL (x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol
Al/gam sét). Giản đồ nhiễu xạ được trình bày trên hình 2.3 và bảng 3.1 trình bày các giá trị d
001
của các
sản phẩm thu được. Qua giản đồ nhiễu xạ tia X của sét đã được xử lý (hình 3.3) ta thấy rằng thành phần
chính của sét Di Linh sau khi tinh chế là MONT. Các tạp khoáng Fe
2
O
3
đã bị loại gần hết không thấy
xuất hiện trên giản đồ nhiễu xạ. Chỉ còn xuất hiện nhiễu xạ của quartz trên giản đồ nhiễu xạ tia X.
Bảng 3.1. Các giá trị d
001
thu được từ các giản đồ nhiễu xạ tia X và khoảng cách giữa các lớp sét

∆= d
001
- 9,4A
0

của các mẫu sét.
TT
Mẫu sét
d
001
, Å

Khoảng cách giữa các lớp sét ∆= d
001
- 9,4A
0
1
MONT-Na
12,99
3,59
2
2,5 Al-PICL
18,25
8,85
3
5,0 Al-PICL
19,10
9,70
4
7,5 Al-PICL

19,12
9,72
5
10,0 Al-PICL
19,11
9,71
Các đỉnh pic đặc trưng ở góc 2 = 2 - 40
o
của vật liệu MONT-Na cho thấy khoảng cách không
gian cơ sở giữa các lớp của vật liệu MONT-Na là 12,99 Å. Sau quá trình chống, khoảng cách giữa các
6

lớp phụ thuộc vào hàm lượng của ion Keggin đã sử dụng. Khi các polyoxocation nhôm đi vào khoảng
không gian giữa các lớp sét làm cho các giá trị d
001
của các vật liệu thu được tăng lên rõ rệt từ 12,99 Å
(MONT-Na) lên 18,25 Å (2,5 Al-PICL) và đạt đến độ cao tối đa ~19,1 Å (5,0 Al-PICL) sau đó giá trị
d
001
hầu như không thay đổi (xem bảng 3.1). Như vậy, chỉ khi hàm lượng nhôm trong ion Keggin đạt đến
tỷ lệ 5mmol Al/gam sét các lớp sét đã được giãn ra đến khoảng 1,91 nm, khoảng cách này bằng tổng bề
dày của một lớp sét (0,94 nm) và chiều cao của một ion Keggin (0,97 nm) [45, 81, 92].
3.1.1.4. Kết quả phương pháp phổ hồng ngoại IR
Chúng tôi đã chụp phổ hồng ngoại của các mẫu MONT-Na và x Al-PICL, kết quả được trình
bày trong bảng 3.2.
Bảng 3.2: Các vùng hấp thụ đặc trưng trong phổ hồng ngoại của các mẫu: MONT-Na, x Al-
PICL, cm
-1
.

TT

Vật liệu

Nhóm cấu trúc

Si-OH
H-OH
Si-O
Si-O-Al
Si-O-Mg
Al-OH
Mg-OH
1

MONT-Na
3622
3427-1634
1032
528,2
-
913,8
615
2

x Al-PICL
3625
3421-1639
1034
528,3

468,7
918,0
679
Hình 3.4 cho thấy các vật liệu MONT-Na và x Al-PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0) đều có
khả năng hấp thụ nước tốt thể hiện trên dải phổ có bước sóng ~3400 cm
-1
. Tất cả các vật liệu thu được
đều chứa các nhóm -OH cấu trúc và liên kết Si-O của lớp sét với dải phổ ở vùng có bước sóng từ 1634-
1659cm
−1
. Dải phổ tại bước sóng 1032-1035 cm
-1
tương ứng được xem là dao động bất đối xứng của liên
kết Si-O-Si của MONT. Dải phổ từ 720 đến 839 cm
−1
đặc trưng nhất cho quartz và dải phổ 423–528 cm
-
1
được xem là dao động của liên kết O-Si-O kết quả này cũng phù hợp với các tài liệu đã công bố [21,
64].

468.0
531.8
695.8
795.6
913.8
1032.8
1639.3
3437.5
3622.9

3697.6
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
Abs orbance
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
Wavenumbers (cm-1)


(a)
(b)
Hình 3.4: Phổ hồng ngoại của các vật liệu MONT-Na (a) và x Al-PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0
mmol Al/gam sét) (b).
3.1.1.5. Kết quả đặc trưng cấu trúc xốp của các vật liệu x Al-PICL
Diện tích bề mặt của sét chống oxít kim loại phụ thuộc vào hai yếu tố: phần diện tích micropore
(giữa các lớp sét) và phần diện tích mesopore (do các lớp sét sắp xếp thành các cấu trúc nhà của các
quân cờ).
7


(a)

(b)
Hình 3.5: Đường đẳng nhiệt hấp phụ, giải hấp nitơ ở 77K (a) và đường phân bố lỗ của MONT-Na và
xAl-PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Al/gam sét).
Bảng 3.3: Diện tích bề mặt (BET) của các vật liệu tổng hợp được.
Vật liệu
MONT-Na
2.5Al-PICL
5.0Al-PICL
7.5Al-PICL
10.0Al-PICL
S
BET
(m
2
/g)
40.09
118.71
184.32
203.30
167.57
3.1.1.6. Phân tích qua ảnh SEM của các vật liệu xAl-PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0)
Từ ảnh hiển vi điện tử quét SEM (hình 3.6), ta thấy được cấu trúc lớp của vật liệu sét. Các lớp
nhôm silicat xếp chồng lên nhau phù hợp với cấu trúc của vật liệu MONT. Từ hình 3.6, có thể thấy rõ
tập hợp các lớp sét cách nhau rõ ràng hơn sau khi chống bằng polyoxocation nhôm, hình thành các hạt
lớn có cấu trúc trật tự hơn.
3.1.1.7. Phân tích qua ảnh TEM của các vật liệu xAl-PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Al/gam
sét)
Từ hình 3.7, chúng tôi thấy rằng vật liệu sét có cấu trúc lớp 2 chiều với các lớp sét cách nhau
một khoảng nhỏ. Sau khi được chống bởi các ion Keggin, khoảng cách giữa các lớp giãn ra rộng hơn so

với trước khi chống. Hơn nữa, có thể thấy được các chấm nhỏ ở khoảng không gian giữa các lớp trong
các vật liệu Al-PICL đó chính là các pillar Al
2
O
3
.


Hình 3.6: Ảnh SEM của các mẫu MONT-Na và các vật liệu 7,5Al-PILC.
8



Hình 3.7: Ảnh TEM của MONT-Na và các vật liệu 7,5Al-PILC
3.1.2. Đặc trƣng bentonite Di Linh chống sắt xFe-PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Al/g sét)
3.1.2.1. Kết quả phương pháp phân tích nhiệt vi sai
Kết quả cho thấy tính chất nhiệt của sét chống oxit kim loại rất đặc trưng: Fe-PICL có hai hiệu
ứng thu nhiệt do mất nước bị hấp phụ ở 154,37
o
C và nước cấu trúc ở 528,15
o
C.
Furnace temperature /°C0 100 200 300 400 500 600 700
TG/%
-20
-15
-10
-5
0
5

10
15
20
d TG/% /min
-12
-8
-4
HeatFlow/µV
-125
-100
-75
-50
-25
0
Mass variation: -17.34 %
Mass variation: -3.15 %
Peak :154.37 °C
Peak :528.15 °C
Figure:
12/04/2010
Mass (mg):
85.49001
Crucible:
PT 100 µl
Atmosphere:
Air
Experiment:
Fe2O3 Bent
Procedure:
RT > 800C (10C.min-1) (Zone 2)

Labsys TG
Exo


Hình 3.8: Giản đồ phân tích nhiệt vi sai của 5.0
Fe-PICL.
Hình 3.9: Giản đồ nhiễu xạ tia X của các vật
liệu x Fe-PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0
mmol Fe/gam sét).
3.1.2.2. Kết quả phổ nhiễu xạ tia X
Kết quả chụp nhiễu xạ tia X được trình bày ở hình 3.9 và bảng 3.4. Sau khi chống các lớp sét
bằng polyoxocation sắt, khoảng cách d
001
tăng từ 12,99 A
0
ở MONT-Na lên 15,45 A
0
ở Fe-PICL, như
vậy khoảng cách giữa hai lớp sét liên tiếp cách nhau là 5,56A
0
nghĩa là sau khi chống khoảng cách giữa
hai lớp sét liên tiếp tăng lên: 5,56A
0
– 3,18A
0
= 2,38A
0
.
3.1.2.3. Kết quả phương pháp phổ hồng ngoại IR

Chúng tôi đã chụp phổ hồng ngoại của mẫu x Fe-
PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Fe/gam
sét). Kết quả được trình bày trong hình 3.10. Dưới
đây là các vùng phổ đặc trưng cho các nhóm cấu
trúc của Fe-PICL: Si
td
– OH ở 3626 cm
-1
, H-OH
(nước bị hấp phụ) ở 3425, 1640 cm
-1
, Si
td
– O ở
1036 cm
-1
, Si
td
– O – Al
bd
ở 529 cm
-1
, Si
td
– O –
Mg
Bd
ở 468 cm
-1
, Al

bd
– OH ở 918 cm
-1
, Mg
bd
–
OH ở 678 cm
-1
.
Hình 3.10: Phổ hồng ngoại của các vật liệu x Fe-
PICL.

9

3.1.2.4. Kết quả đặc trưng cấu trúc xốp của các vật liệu x Fe-PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0
mmol Fe/gam sét)
Bảng 3.4: Diện tích bề mặt (BET) của các vật liệu tổng hợp được.
Vật liệu
MONT-Na
2.5 Fe-PICL
5.0 Fe-PICL
7.5 Fe-PICL
10.0 Fe-PICL
S
BET
(m
2
/g)
40,09
102,86

154,04
128,04
95,01

(a)

(b)
Hình 3.11: Đường đẳng nhiệt hấp phụ, giải hấp nitơ ở 77K và đường phân bố lỗ của MONT-Na và x Fe-
PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Fe/gam sét).
3.1.2.5. Kết quả ảnh SEM của các vật liệu x Fe-PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0)

Ảnh SEM của các vật liệu này cho thấy
Fe-PICL vẫn giữ cấu trúc lớp như
MONT-Na. Như vậy, một lần nữa có thể
khẳng định MONT sau khi chống bằng
Fe
3
(OH)
4
Cl
5
ở pH = 1,8 đã không bị biến
đổi cấu trúc.
Hình 3.12: Ảnh SEM của vật liệu 5Fe-
PICL.

3.1.2.6. Kết quả ảnh TEM của các vật liệu x Fe-PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Fe/gam sét)
Hình 3.13 là hình ảnh hiển vi điện tử truyền qua TEM của 5,0 Fe-PICL. Vật liệu sét có cấu trúc
lớp 2 chiều với các lớp sét cách nhau một khoảng nhỏ. Sau khi được chống bởi các ion tương tự ion
Keggin, khoảng cách giữa các lớp giãn ra rộng hơn so với trước khi chống. Khác với các vật liệu Al-

PICL, một phần Fe
3+
đã bị thủy phân trên bề mặt sét nên rất khó có thể nhận rõ khoảng không gian các
lớp sét. Ngoài ra có một phần các ion tương tự ion Keggin đã keo tụ với nhau, sau đó phân hủy ở nhiệt
độ cao tao thành các hạt nano Fe
2
O
3
(hình 3.13).
10



Hình 3.13: Ảnh TEM của vật liệu 10Fe-PICL và nano Fe
2
O
3
.
3.1.3. Đặc trƣng bentonite chống titan (Ti-PICL)
3.1.3.1. Kết quả phương pháp phân tích nhiệt vi sai của vật liệu Ti-PICL


Hình 3.14: Giản đồ phân tích nhiệt vi sai của
vật liệu 5,0 Ti-PICL.
Hình 3.15: Giản đồ nhiễu xạ tia X của các vật
liệu x Ti-PICL.
Trên đường DTA thường có 3 pic đơn giản hơn so với sét không chống. Hai píc thu nhiệt đầu
tiên ở khoảng nhiệt độ 90 – 520
o
C. Píc đầu tiên tương ứng với sự mất nước hấp phụ nói lên bản chất ưa

nước của sét chống oxit kim loại. Hiệu ứng thu nhiệt thứ hai tương ứng với sự mất nước của cột chống
và nước cấu trúc của sét. Với Ti-PICL

hiệu ứng thu nhiệt thứ nhất hơi thấp ở khoảng 42% và hiệu ứng
thứ hai ở 516
o
C.
3.1.3.2. Kết quả phổ nhiễu xạ tia X
Kết quả chụp phổ nhiễu tia X của các vật liệu Ti-PICL

được trình bày trong hình 3.15 và bảng
3.5. Từ bảng 3.5 cho thấy khoảng cách d
001
của Ti-PICL

là 18,7 A
0
, khoảng cách hai lớp sét là 9,10 A
0
.
Như vậy khoảng cách không gian giữa hai lớp sét tăng lên rất lớn chứng tỏ chống sét bằng
polyoxocation [(TiO)
8
(OH)
24
]
4+
đã thành công.
Bảng 3.5: Diện tích bề mặt (BET) và các giá trị d
001

của các vật liệu x Ti-PICL.
Vật liệu
MONT-Na
2.5 Ti-PICL
5.0 Ti-PICL
7.5 Ti-PICL
10.0 Ti-PICL
S
BET
(m
2
/g)
40,09
109,26
164,12
132,87
97,31
d
001
(Å)
12,99
17,2
18,7
18,7
18,6
3.1.3.3. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại IR
11


Trong quang phổ hấp thụ hồng ngoại

(hình 3.16), chúng ta thấy rằng tại vùng có bước
sóng 720 cm
-1
, cường độ hấp thụ tăng lần lượt từ
vật liệu 2,5 Ti-PICL lên 10,0 Ti-PICL ứng với
sự tăng mật độ cột chống TiO
2
. Ngoài ra, trong
vùng có bước sóng khoảng 3400 cm
-1
, sự hấp
thụ cũng tăng lần lượt từ vật liệu 2,5 Ti-PICL
đến 10,0 Ti-PICL. Điều này có thể được giải
thích là do sự hấp phụ nước tăng dần từ vật liệu
2,5 Ti-PICL đến 10,0 Ti-PICL.
Hình 3.16: Phổ hồng ngoại của các vật liệu
xTi-PICL.
Bảng 3.6: Các vùng hấp thụ đặc trưng trong phổ hồng ngoại của các mẫu: MONT-Na, x Ti-
PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Ti/gam sét), cm
-1
.
TT

Vật liệu

Nhóm cấu trúc
Si-OH
H-OH
Si-O
Si-O-Al

Si-O-Mg
Al-OH
Mg-OH
Ti-OH
1

MONT-Na
3622
3427-1634
1032
528,2
-
913,8
615
-
2

x Ti-PICL
3625
3421-1639
1034
528,3
468,7
918,0
679
728
3.1.3.4. Đặc trưng cấu trúc xốp của các vật liệu
Từ bảng 3.5 chúng tôi thấy rằng diện tích bề mặt của các vật liệu đã tăng lên trong quá trình
chống. MONT-Na có diện tích bề mặt là 40,09 m
2

/g, sau khi chống bởi các cluster titan oxít đã tăng lên
109,26 m
2
/g (2,5 Ti-PICL), 164,12 m
2
/g (5,0 Ti-PICL), sau đó giảm dần 132,87 m
2
/g (7,5 Ti-PICL) và
97,31 m
2
/g (10,0 Ti-PICL). Điều này chứng tỏ rằng trong quá trình chống các ion tương tự ion Keggin
đã đi vào khoảng không gian giữa các lớp sét. Dạng các đường cong trễ (hình 3.17) cho thấy sự tạo
thành các lỗ trống mao quản trung bình của vật liệu sét chống là không đồng đều. Các kết quả này có thể
giải thích được khi các lớp sét được chống lên bằng các cột chống polyoxocation titan thì diện tích bề
mặt trong của các hạt sét tăng lên (quyết định diện tích phần vi mao quản) và các kết quả này cũng phù
hợp với các tài liệu đã công bố.


(a)

(b)
Hình 3.17: Đường đẳng nhiệt hấp phụ, giải hấp nitơ ở 77K và đường phân bố lỗ của MONT-Na và x Ti-
PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Ti/gam sét).
3.1.3.5. Kết quả ảnh SEM của các vật liệu x Ti-PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Ti/gam sét)
12


Chúng tôi đã chụp ảnh SEM của vật liệu 7.5Ti-PICL.
Từ ảnh SEM, thấy rằng vật liệu có cấu trúc lớp rõ ràng.
Các lớp được tách ra sau khi chống. Kết quả này cũng

khẳng định chắc chắn các polyoxocation Titan xen
được vào giữa các lớp sét. Điều này cũng chứng minh
rằng trong quá trình chống các polyoxocation titan
không làm ảnh hưởng đến cấu trúc của sét.

Hình 3.18: Ảnh SEM của 7.5 Ti-PICL.
3.1.3.6. Kết quả ảnh TEM của các vật liệu x Ti-PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Ti/gam sét)

Hình 3.19: Ảnh TEM của 5.0Ti-PICL.
Từ hình 3.19, chúng tôi thấy rằng vật liệu sét có
cấu trúc lớp 2 chiều với các lớp sét cách nhau một
khoảng nhỏ. Sau khi được chống bởi các ion tương
tự ion Keggin, khoảng cách giữa các lớp giãn ra
rộng hơn so với trước khi chống. Hơn nữa, có thể
thấy được các chấm nhỏ ở khoảng không gian giữa
các lớp trong các vật liệu x Ti-PICL (với x = 2,5;
5,0; 7,5 và 10,0).
3.2. ĐẶC TRƢNG BENTONITE DI LINH CHỐNG BẰNG CÁC POLYOXOCATION KIM
LOẠI Al, Fe, Ti ƢA DẦU
3.2.1. Đặc trƣng sét hữu cơ Bent-CTAB (Organo-Clay)
3.2.1.1. Kết quả phương pháp nhiễu xạ tia X
Phổ nhiễu xạ tia X của Bent-CTAB được trình bày trong hình 3.20 và bảng 3.8. Từ kết quả được
trình bày ở bảng 3.8, chúng tôi có thể thấy khi xen kẽ các phân tử CTAB vào giữa các lớp sét, khoảng
cách không gian cơ sở d
001
tăng lên rất mạnh từ 12,99 Å đối với Bent-Na (MONT-Na) tăng lên tới 26,76
Å, như vậy khoảng cách giữa 2 lớp liền nhau của Bent-CTAB là 13,77 Å. Sở dĩ khoảng cách ∆ tăng rất
mạnh là do mạch hydrocacbon C
16
H

33
- khá dài. Từ kết quả này cũng tương tự với các kết quả đã được
công bố trong các tài liệu chuyên ngành [92].
3.2.1.2. Kết quả phương pháp phân tích nhiệt.
Trên giản đồ phân tích nhiệt vi sai của Bent-CTAB (hình 3.21):
Quan sát thấy hiệu ứng thu nhiệt thông thường đối với Bentonite ở khoảng 114,85
o
C. Nhiệt độ
này cho thấy là vật liệu Bent-CTAB có nhiệt độ giải hấp nước ở cao hơn so với Bentonite thông thường.
Điều này có thể do phương pháp điều chế Bent-CTAB (Organoclay) theo phương pháp khô không sử
dụng nước và nhiệt độ xử lý ở 105
o
C đã loại hết nước hấp phụ giữa các lớp sét, tuy nhiên sau thời gian
Bent-CTAB đã hấp phụ nước trở lại, và quá trình giải hấp nước bị cản trở bởi các phân tử CTAB co kích
thước lớn. Xảy ra một hiệu ứng phát nhiệt mạnh ở 251,24
o
C và 325,85
o
C tương ứng với sự cháy phân
hủy hợp chất hữu cơ CTAB. Quá trình cháy này tỏa nhiệt và kèm theo sự giảm khối lượng mẫu 11,87 %.
13

Furnace temperature /°C50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550
TG/%
-20
-10
0
10
20
30

HeatFlow/µV
-55
-45
-35
-25
-15
-5
5
15
25
Peak :114.85 °C
Peak :251.24 °C
Peak :325.85 °C
Peak :556.01 °C
Mass variation: -4.66 %
Mass variation: -11.22 %
Mass variation: -11.77 %
Figure:
11/09/2010
Mass (mg):
31.35
Crucible:
PT 100 µl
Atmosphere:
Air
Experiment:
Mau Fe-CTAB
Procedure:
RT > 700C (10 C.min-1) (Zone 2)
Labsys TG

Exo

Ten may: GX-PerkinElmer-USA
Resolution: 4cm-1
BO M ON HOA VAT LIEU-KHOA HOA-TRUONG DHKHTN
Nguoi do: Phan Thi Tuyet M ai DT:01684097382
Mail:
Set huuco - NCS DucDate: 11/26/2010
4000. 0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400.0
0.00
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.00
cm-1
A
3441
2925
2852
1656
1469
1438
1390
1038

916
797
779
697
525
469

Hình 3.21: Giản đồ phân tích nhiệt vi sai của
vật liệu Bent-CTAB.
Hình 2.22: Phổ hồng ngoại của vật liệu sét hữu
cơ Bent-CTAB (organoclay).
3.2.1.3. Kết quả phương pháp phổ hồng ngoại IR
Trên phổ IR của Bent-CTAB chúng tôi thấy các vùng hấp thụ đặc trưng cho Bent-CTAB: Vùng
~ 3600 cm
-1
, đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm OH trong silanol, Si-OH, vùng ~ 3441 cm
-1
và
1656 cm
-1
đặc trưng cho dao động hóa trị biến dạng của phân tử nước H-OH bị hấp phụ, vùng ~ 1038
cm
-1
đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết Si
Td
-O, vùng ~ 525 cm
-1
đặc trưng cho dao động của
nhóm Si
Td

- O-Al
Bd
, vùng ~ 2852 cm
-1
đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm –CH
2
- của gốc C
16
H
33
-,
vùng ~1438, 1390 cm
-1
đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C-N.
3.2.2. Đặc trƣng sét chống nhôm ƣa dầu (Al-PICL-CTAB)
3.2.2.1. Kết quả phương pháp phân tích nhiệt vi sai
Đối với sét chống ưa dầu, tính chất nhiệt của chúng khác với sét chống kim loại tương ứng. Đối
với Al-PICL-CTAB khi nâng nhiệt độ xuất hiện píc thu nhiệt đầu tiên ở 119,14
o
C giảm đi 3,46% trọng
lượng mẫu tương ứng với sự mất nước bị hấp thụ. Píc thứ hai trả nhiệt ở khoảng 254,38 đến 301,98
o
C là
do CTAB bị cháy. Quá trình cháy này đã làm giảm 13,34% về khối lượng mẫu.
Furnace temperature /°C0 100 200 300 400 500 600 700
TG/%
-20
-10
0
10

20
dTG/% /min
-10
-8
-6
-4
-2
HeatFlow/µV
-80
-60
-40
-20
0
20
40
Mass variation: -3.46 %
Mass variation: -13.34 %
Mass variation: -10.39 %
Peak :119.14 °C
Peak 1 :254.38 °C
Peak 2 :301.98 °C
Peak :529.90 °C
Figure:
14/07/2010
Mass (mg):
40.06
Crucible:
PT 100 µl
Atmosphere:
Air

Experiment:
Al-PICl
Procedure:
30 > 800C (10 C.min-1) (Zone 2)
Labsys TG
Exo


Hình 3.23: Giản đồ phân tích nhiệt vi sai
của vật liệu 5.0 Al-PICL-CTAB.
Hình 3.24: Giản đồ nhiễu xạ tia X của các vật liệu
MONT-Na, sét hữu cơ, x Al-PICL và x Al-PICL-
CTAB (x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Al/gam sét).
Quá trình cháy CTAB kéo dài làm gần như triệt tiêu hiệu ứng thu nhiệt do mất nước cấu trúc ở
529,9
o
C, với sự mất khối lượng khoảng 10,39%. Đẩy một khoảng nhiệt độ đặc trưng cho nghiên cứu
tính chất nhiệt của các cấu tử hữu cơ xen kẽ giữa các lớp sét.
3.2.2.2. Kết quả phương pháp nhiễu xạ tia X
3.2.2.3. Kết quả phương pháp phổ hồng ngoại IR
14



Hình 3.25: Phổ hấp thụ hồng ngoại của các vật
liệu sét hữu cơ, x Al-PICL và x Al-PICL-CTAB
(với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Al/gam sét).
Hình 3.26: Ảnh SEM của các mẫu MONT-Na
và các vật liệu x Al-PILC-CTAB (với x = 2,5;
5,0; 7,5 và 10,0 mmol Al/gam sét).

Bảng 3.7: Các vùng hấp thụ đặc trưng trong phổ hồng ngoại của các mẫu: MONT-
Na,organoclay, x Al-PICL và x Al-PICL-CTAB, cm
-1
.
Vật liệu
Nhóm dao động
H-OH
-OH (cấu trúc)
Si-O
Si-O- Al
o

Si-O-Mg
o

Al
o
-OH
Mg
o
-OH
-CH
2
-
C-N
MONT-Na
3427
1639
1032
-

-
913.8
792.6
-
-
Organoclay
3443
1634.1
1033.5
523.9
467.8
910.8
792.3
-
-
2.5Al-PICL
3444.2
1650
1034
525.5
469.6
910.8
792.3
-
-
2.5Al-PICL-CTAB
3445.7
1653.2
1035.4
526.2

469.6
910.8
796.1
2926-2843.6
1389.6
5.0 Al-PICL
3421
1639
1034
527.5
468.6
918.5
792.6
-
-
5.0 Al-PICL-CTAB
3448
1638
1033
527.7
468.8
919.0
792.7
2924-2852
1476
7.5 Al-PICL
3443.8
1649.6
1035.1
525.4

469.4
919.0
796.4
-
-
7.5 Al-PICL-CTAB
3447
1659
1035.0
525.0
470.0
910.2
797
2920-2852
1489
10Al-PICL
3469
1640.1
1035.1
528.2
469.1
910.8
755.5
-
-
10Al-PICL-CTAB
3444.5
1652.8
1035.1
525.5

468.2
919.0
792.3
2923.3-2851.8
1488.2
3.2.2.4. Kết quả phương pháp chụp ảnh SEM
Từ hình 3.26, có thể thấy rõ tập hợp các lớp sét cách nhau rõ ràng hơn sau khi chống bằng
polyoxocation nhôm, hình thành các hạt lớn có cấu trúc trật tự hơn. Từ các hình ảnh này, chúng ta thấy
rõ tính chất lớp và hình học bề mặt của của hạt sét tự nhiên và sét chống bằng các oxit kim loại ưa dầu.
3.2.2.5. Kết quả phương pháp chụp ảnh TEM

Sau khi được chống bởi các ion Keggin,
khoảng cách giữa các lớp giãn ra rộng hơn so với
trước khi chống. Hơn nữa, có thể thấy được các
chấm nhỏ ở khoảng không gian giữa các lớp trong
các vật liệu Al-PICL có thể được giải thích là do
các cluster Al
2
O
3
. Khi tẩm CTAB lên, chúng ta
thấy độ rộng lỗ lớn hơn vật liệu Al-PICL ban đầu.

Hình 3.27: Ảnh HRTEM của 5.0Al-PILC-CTAB.
3.2.3. Đặc trƣng bentonite Di Linh chống sắt ƣa dầu (Fe-PICL-CTAB)
3.2.3.1. Kết quả phương pháp phân tích nhiệt vi sai
15

Furnace temperature /°C0 100 200 300 400 500 600 700
TG/%

-28
-21
-14
-7
0
7
14
21
28
dTG/%/min
-12
-8
-4
HeatFlow/µV
-60
-20
20
Mass variation: -5.70 %
Mass variation: -19.65 %
Mass variation: -5.45 %
Peak :155.48 °C
Peak :267.26 °C
Figure:
12/04/2010
Mass (mg):
86.71999
Crucible:
PT 100 µl
Atmosphere:
Air

Experiment:
Fe2O3 CTAB
Procedure:
RT > 800C (10C.min-1) (Zone 2)
Labsys TG
Exo


Hình 3.28: Giản đồ phân tích nhiệt vi sai của vật
liệu 5,0 Fe-PICL-CTAB.
Hình 3.29: Giản đồ nhiễu xạ tia X của các vật
liệu x Fe-PICL-CTAB (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và
10,0 mmol Fe/gam sét).
Đối với Fe-PICL-CTAB, chúng tôi quan sát thấy hiệu ứng thu nhiệt đầu tiên do mất nước bị hấp
phụ ở ~155
o
C, tương ứng với sự giảm khối lượng mẫu 5,7 %. Hiệu ứng thứ hai phát nhiệt ở ~255
o
C,
tương ứng với sự giảm khối lượng mẫu 19,65 %. Hiệu ứng phát nhiệt này là do sự cháy CTAB gây ra.
Khi nhiệt độ tăng đến 700
o
C không quan sát thấy sự mất nước cấu trúc của Fe-PICL-CTAB.
3.2.3.2. Kết quả phương pháp nhiễu xạ tia X
Từ hình 3.29, chúng tôi thấy rằng khoảng cách các d
001
của các mẫu Fe-PICL-CTAB tăng lên so
với vật liệu Fe-PICL ban đầu. Điều này có thể giải thích sự tương tác lỏng lẻo giữa các lớp sét và các
cluster oxit sắt. Điều này dẫn đến sự nới rộng khoảng cách giữa các mặt silicat liền nhau khi phân tử
CTAB xen vào. Như đã biết CTAB có gốc ankyl C

16
H
35
- có khả năng làm tăng khoảng cách giữa các lớp
sét liền nhau.
3.2.3.3. Kết quả phổ hồng ngoại


Hình 3.30: Phổ hấp thụ hồng ngoại của các vật
liệu x Fe-PICL và x Fe-PICL-CTAB (với x =
2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Fe/gam sét).
Hình 3.31: Ảnh SEM của các vật liệu 5.0Fe-
PICL-CTAB.
3.2.3.4. Kết quả chụp ảnh SEM
Ảnh SEM của các mẫu Fe-PICL-CTAB cho thấy các hạt Fe-PICL-CTAB nhỏ đồng đều, kích
thước < 2μm. Các hạt bao gồm các lớp sét phẳng, với kích thước hạt này sản phẩm Fe-PICL-CTAB có
thể dùng ngay làm phụ gia cho sơn mà không cần chế biến gì.
3.2.3.5. Kết quả chụp ảnh TEM
16


Từ hình 3.32, chúng tôi thấy rằng vật liệu sét có
cấu trúc lớp 2 chiều với các lớp sét cách nhau một
khoảng nhỏ. Sau khi được chống bởi các ion tương
tự ion Keggin, khoảng cách giữa các lớp giãn ra
rộng hơn so với trước khi chống. Hơn nữa, khi tẩm
CTAB lên, chúng ta thấy độ rộng lỗ lớn hơn vật
liệu Fe-PICL ban đầu.

Hình 3.32: Ảnh HRTEM của MONT-Na và các vật

liệu 5.0Fe-PILC-CTAB.
3.2.4. Đặc trƣng bentonite Di Linh chống titan ƣa dầu (Ti-PICL-CTAB)
3.2.4.1. Kết quả phương pháp phân tích nhiệt vi sai
Đối với Ti-PICL-CTAB, chúng tôi quan sát thấy hiệu ứng thu nhiệt đầu tiên do mất nước bị hấp
phụ ở nhiệt độ khá thấp so với các sét chống hữu cơ ở trên: 115,7
o
C, tương ứng với lượng nước được
giải phóng là 6,00 % trọng lượng mẫu. Nhiệt độ giải phóng nước hấp phụ ở mẫu Ti-PICL-CTAB cao
hơn so với mẫu Ti-PICL (91,9
o
C). Lượng nước hấp phụ được giải phóng ở mẫu Ti-PICL-CTAB thấp
hơn so với mẫu Ti-PICL (9,321%). Điều này có thể được giải thích là do Ti-PICL ưa nước hơn so với
Ti-PICL đã tẩm CTAB. Và có thể do Ti-PICL ưa nước và giải phóng dễ dàng các phân tử nước ở bề
mặt. Hiệu ứng mất nước hấp phụ này cũng tương tự như hiệu ứng thứ nhất thu nhiệt, mất nước bị hấp
phụ ở mẫu Ti-PICL: 91,92
o
C. Tiếp theo là hiệu ứng thứ 2 phát nhiệt ở 265,65
o
C, tương ứng với sự
giảm trọng lượng mẫu ~9,51%. Hiệu ứng phát nhiệt này là do CTAB bị cháy trong quyển không khí bao
quanh mẫu khi đốt nóng. Quá trình cháy CTAB kéo dài tới~ 433
0
C mới kết thúc. Hiệu ứng phát nhiệt
này có thể đã bù lấp hiệu ứng mất nước cấu trúc của sét.
Có thể thấy rằng các vật liệu Al-PICL-CTAB, Fe-PICL-CTAB và Ti-PICL-CTAB có tính chất
nhiệt khác nhau. Sự khác nhau này có thể là do sự có mặt của các cluster oxit kim loại trong cấu trúc của
chúng khác nhau: Cluster Al
2
O
3

, Fe
2
O
3
và TiO
2
. Cũng có thể vì thế tác dụng phụ gia của chúng cũng
khác nhau.
Furnace temperature /°C0 100 200 300 400 500 600 700
TG/%
-30
-20
-10
0
10
20
30
d TG/% /min
-20
-16
-12
-8
-4
HeatFlow/µV
-70
-50
-30
-10
10
30

50
Mass variation: -6.00 %
Mass variation: -9.51 %
Mass variation: -17.39 %
Peak :115.70 °C
Peak :265.65 °C
Peak :505.28 °C
Figure:
22/04/2010
Mass (mg):
34.65
Crucible:
PT 100 µl
Atmosphere:
Air
Experiment:
TiO2-PICL-CTAB
Procedure:
RT > 900C (10C.min-1) (Zone 2)
Labsys TG
Exo


Hình 3.33: Giản đồ phân tích nhiệt vi sai của vật
liệu 5,0 Ti-PICL-CTAB.
Hình 3.34: Giản đồ nhiễu xạ tia X của các vật
liệu MONT-Na, sét hữu cơ và x Ti-PICL-
CTAB.
3.2.4.2. Kết quả của phương pháp nhiễu xạ tia X
17

Phổ nhiễu xạ tia X của các vật liệu Ti-PICL-CTAB được trình bày trong hình 3.34, kết quả cho
thấy khoảng cách kông gian cơ sở d
001
của sản phẩm Ti-PICL-CTAB là 26,52 A
0
. Giá trị này lớn hơn rất
nhiều so với các vật liệu Ti-PICL. Giá trị này là hợp lý vì khi CTAB đưa vào các lớp sét có thể làm tách
các lớp sét tạo điều kiện cho sự khuếch tán các phần tử hữu cơ và các ion khi sử dụng Ti-PICL-CTAB
làm vật liệu hấp phụ.
3.2.4.3. Kết quả phương pháp phổ hồng ngoại


Hình 3.35: Phổ hấp thụ hồng ngoại của các vật
liệu x Ti-PICL-CTAB (x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10
mmol Ti/gam sét).
Hình 3.36: Ảnh SEM của các vật liệu 5.0Ti-
PICL-CTAB.
3.2.4.4. Kết quả chụp ảnh SEM
Ảnh SEM của mẫu nghiên cứu cho thấy các hạt sét chống hữu cơ có cấu trúc tương tự MONT-
Na. Độ hạt nhỏ hơn 2μm.
3.2.4.5. Kết quả chụp ảnh TEM
Từ hình 3.37, chúng tôi thấy rằng vật liệu sét có cấu trúc lớp 2 chiều với các lớp sét cách nhau
một khoảng nhỏ. Sau khi được chống bởi các ion tương tự ion Keggin, khoảng cách giữa các lớp giãn ra
rộng hơn so với trước khi chống. Hơn nữa, khi tẩm CTAB lên, chúng ta thấy độ rộng lỗ lớn hơn vật liệu
Ti-PICL ban đầu.


Hình 3.37: Ảnh HRTEM của các vật liệu 5.0Ti-PILC-CTAB và 7.5Ti-PICL-CTAB.
Như vậy, chúng tôi đã chế tạo thành công các vật liệu Me-PICL-CTAB, vật liệu lai, dẫn tốt, có

tính chất lưỡng tính (dual properties) có khả năng hấp phụ cả ion vô cơ (Cu
2+
) và các ion hữu cơ (các
cation và anion hữu cơ).
3.3. ỨNG DỤNG CỦA CÁC VẬT LIỆU SÉT CHỐNG ƢA DẦU TỔNG HỢP ĐƢỢC LÀM
CHẤT HẤP PHỤ
3.3.1. Hấp phụ Cu
2+

18

3.3.1.1. Kết quả hấp phụ của các vật liệu Al-PICL và Al-PICL-CTAB
Trong quá trình hấp phụ, sự hấp phụ của các ion Cu
2+
xảy ra rất nhanh trong 30 phút đầu tiên và
sau đó tăng chậm đến 36 giờ, thời điểm được coi đạt đến cân bằng hấp phụ. Điều này có thể được giải
thích là do tại thời điểm ban đầu các trung tâm hoạt động trên bề mặt của vật liệu hấp phụ còn trống, sự
hấp phụ xảy ra rất nhanh, sau thời gian số lượng các trung tâm hoạt động giảm vì vậy tốc độ hấp phụ
phụ thuộc nhiều hơn vào tốc độ chuyển dịch của các ion Cu
2+
từ pha thể tích đến các trung tâm hoạt
động còn lại. Các số liệu thực nghiệm cho thấy rằng vật liệu 7,5 Al-PICL là vật liệu hấp phụ tốt nhất,
điều này cũng phù hợp với các dữ kiện phân tích vật lý cho thấy 7,5 Al-PICL có diện tích bề mặt lớn
nhất (203,03 m
2
/g).

Hình 3.38: Sự thay đổi hàm lượng hấp phụ của Cu
2+
hấp phụ trên 1 đơn vị vật liệu theo
thời gian tại các pH khác nhau.
Bảng 3.10: Tải trọng hấp phụ ion Cu
2+
cân bằng (q
cb
) của các vật liệu sét chống nhôm và sét chống
nhôm được biến tính bởi CTAB thu được tại các giá trị pH khác nhau (đơn vị mg/g).
Giá
trị pH
Mont-
Na
Organo-
clay
2,5Al-
PICL
5,0Al-
PICL
7,5Al-
PICL
10Al-
PICL
2,5Al-
PICL-
CTAB
5,0Al-
PICL-
CTAB

7,5Al-
PICL-
CTAB
10Al-
PICL-
CTAB
2,5
11,1
13,4
30,6
34,5
38,5
27,9
27,0
22,5
21,3
18,8
3,5
12,3
14,2
32,5
36,1
42,7
29,5
28,1
24,2
22,4
20,7
5,0
13,7

15,5
38,7
41,5
54,1
39,2
39,2
38,5
33,5
31,2
Khi tẩm CTAB lên các vật liệu này, khả năng hấp phụ các kim loại nặng của các vật liệu này
giảm xuống. Từ số liệu thực nghiệm, chúng tôi thấy khả năng hấp phụ của các vật liệu sét chống nhôm
tẩm CTAB giảm từ vật liệu 2,5 Al-PICL-CTAB xuống đến vật liệu 10,0 Al-PICL-CTAB. Điều này có
thể được giải thích là do khi tẩm CTAB lên các vật liệu sét chống nhôm, các lớp sét được chống bởi các
phân tử CTAB, khoảng cách giữa các lớp sét sau khi chống bởi CTAB (26,01 – 9,40 = 16,61 A
o
) lớn
hơn chiều cao của cột chống Al
2
O
3
(9,72 A
o
). Do đó, vai trò của các cột chống oxit kim loại không còn
19

tác dụng trong quá trình chống, các cột chống lúc này chiếm giữ các vị trí hấp phụ. Do đó, tỷ lệ cột
chống càng tăng thì diện tích bề mặt trống càng giảm, khả năng hấp phụ giảm.
3.3.1.2. Kết quả hấp phụ của các vật liệu Fe-PICL và Fe-PICL-CTAB
Cũng giống như trong quá trình hấp phụ của các vật liệu Al-PICL và Al-PICL-CTAB, sự hấp
phụ của các ion Cu

2+
lên các vật liệu Fe-PICL và Fe-PICL-CTAB xảy ra rất nhanh trong 30 phút đầu
tiên và sau đó tăng chậm đến 36 giờ, thời điểm được coi đạt đến cân bằng hấp phụ. Điều này có thể được
giải thích là do tại thời điểm ban đầu các trung tâm hoạt động trên bề mặt của vật liệu hấp phụ còn trống,
sự hấp phụ xảy ra rất nhanh, sau thời gian số lượng các trung tâm hoạt động giảm vì vậy tốc độ hấp phụ
phụ thuộc nhiều hơn vào tốc độ chuyển dịch của các ion Cu
2+
từ pha thể tích đến các trung tâm hoạt
động còn lại. Các số liệu thực nghiệm cho thấy rằng vật liệu 5,0 Fe-PICL là vật liệu hấp phụ tốt nhất,
điều này cũng phù hợp với các dữ kiện phân tích vật lý cho thấy 5,0 Fe-PICL có diện tích bề mặt lớn
nhất (154,04 m
2
/g). Khi tẩm CTAB lên các vật liệu này, khả năng hấp phụ các kim loại nặng của các vật
liệu này giảm xuống. Từ số liệu thực nghiệm, chúng tôi thấy khả năng hấp phụ của các vật liệu sét chống
nhôm tẩm CTAB giảm từ vật liệu 2,5 Fe-PICL-CTAB xuống đến vật liệu 10,0 Fe-PICL-CTAB. Điều
này có thể được giải thích là do khi tẩm CTAB lên các vật liệu sét chống nhôm, các lớp sét được chống
bởi các phân tử CTAB, vai trò của các cột chống oxit kim loại không còn tác dụng trong quá trình
chống. Do đó, tỷ lệ cột chống càng tăng thì diện tích bề mặt trống càng giảm, khả năng hấp phụ giảm.




Hình 3.39: Sự thay đổi hàm lượng hấp phụ của Cu
2+
hấp phụ trên 1 đơn vị vật liệu
theo thời gian tại các pH khác nhau.



20

Bảng 3.11: Tải trọng hấp phụ ion Cu
2+
cân bằng (q
cb
) của các vật liệu sét chống sắt và sét chống sắt
biến tính bởi CTAB thu được tại các giá trị pH khác nhau (đơn vị mg/g).
Giá
trị pH
Mont-
Na
Organo-
clay
2,5Fe-
PICL
5,0Fe-
PICL
7,5Fe-
PICL
10Fe-
PICL
2,5Fe-
PICL-
CTAB
5,0Fe-
PICL-
CTAB
7,5Fe-
PICL-
CTAB

10Fe-
PICL-
CTAB
2,5
11,1
13,4
25,7
31,2
26,5
23,6
22,1
20,3
19,5
17,2
3,5
12,3
14,2
31,2
34,1
33,5
30,7
29,9
23,2
27,7
24,4
5,0
13,7
15,5
34,8
41,6

38,1
33,9
33,1
31,6
30,2
28,8
3.3.1.3. Kết quả hấp phụ của các vật liệu Ti-PICL và Ti-PICL-CTAB
Cũng giống như quá trình hấp phụ trên các vật liệu sét chống nhôm, sét chống nhôm tẩm CTAB,
sét chống sắt và sét chống sắt tẩm CTAB, sự hấp phụ của các ion Cu
2+
lên các vật liệu sét chống titan và
sét chống titan tẩm CTAB xảy ra rất nhanh trong 30 phút đầu tiên và sau đó tăng chậm đến 36 giờ, thời
điểm được coi đạt đến cân bằng hấp phụ. Tại thời điểm ban đầu các trung tâm hoạt động trên bề mặt của
vật liệu hấp phụ còn trống, sự hấp phụ xảy ra rất nhanh, sau thời gian số lượng các trung tâm hoạt động
giảm vì vậy tốc độ hấp phụ phụ thuộc nhiều hơn vào tốc độ chuyển dịch của các ion Cu
2+
từ pha thể tích
đến các trung tâm hoạt động còn lại. Các số liệu thực nghiệm cho thấy rằng vật liệu 5,0 Ti-PICL là vật
liệu hấp phụ tốt nhất, trong số các vật liệu này điều này cũng phù hợp với các dữ kiện phân tích vật l ‎‎ý
cho thấy vật liệu 5,0 Ti-PICL có diện tích bề mặt lớn nhất (164,12 m
2
/g). Khi tẩm CTAB lên các vật liệu
này, khả năng hấp phụ các kim loại nặng của các vật liệu này giảm xuống. Từ số liệu thực nghiệm,
chúng tôi thấy khả năng hấp phụ của các vật liệu sét chống nhôm tẩm CTAB giảm từ vật liệu 2,5 Ti-
PICL-CTAB xuống đến vật liệu 10,0 Ti-PICL-CTAB. Điều này có thể được giải thích là do khi tẩm
CTAB lên các vật liệu sét chống nhôm, các lớp sét được chống bởi các phân tử CTAB, vai trò của các
cột chống oxit kim loại không còn tác dụng trong quá trình chống. Do đó, tỷ lệ cột chống càng tăng thì
diện tích bề mặt trống càng giảm, khả năng hấp phụ giảm.
Bảng 3.12: Tải trọng hấp phụ ion Cu
2+

cân bằng (q
cb
) của các vật liệu sét chống titan và sét chống titan
biến tính bởi CTAB thu được tại các giá trị pH khác nhau (đơn vị mg/g).
Giá
trị pH
Mont-
Na
Organo-
clay
2,5Ti-
PICL
5,0Ti-
PICL
7,5Ti-
PICL
10Ti-
PICL
2,5Ti-
PICL-
CTAB
5,0Ti-
PICL-
CTAB
7,5Ti-
PICL-
CTAB
10Ti-
PICL-
CTAB

2,5
11,1
13,4
22,4
31,5
29,7
22,1
23,1
21,8
20,7
19,3
3,5
12,3
14,2
34,6
35,8
34,9
32,0
30,5
29,9
28,5
27,6
5,0
13,7
15,5
40,4
43,1
37,7
36,3
34,9

32,8
32,2
31,5
3.3.2. Hấp phụ methyl orange (Me
2
N-C
6
H
4
-N=N-C
6
H
4
-SO
3
-
Na
+
)
Tính chất hấp phụ của methyl orange trên các vật liệu được thực hiện tại pH = 7,0. Do bề mặt sét
mang điện tích âm nên các vật liệu điều chế được được biến tính bằng CTAB để cải thiện khả năng hấp
phụ của chúng. Sau khi được biến tính bằng CTAB, khả năng hấp phụ của sét hữu cơ (organo-clay) đối
với methyl orange cải thiện không đáng kể trong khi khả năng hấp phụ của các vật liệu x Al-PICL-
CTAB (với x = 5,0; 7,5 và 10,0) tăng lên rất nhanh. Trong đó, khả năng hấp phụ của vật liệu 7,5 Al-
PICL-CTAB và 10,0 Al-PICL-CTAB là cao nhất. Điều này có thể có là do trong các vật liệu 7,5 Al-
PICL-CTAB và 10,0 Al-PICL-CTAB, sự có mặt của các cột chống (Al
2
O
3
) ảnh hưởng đáng kể đến sự

hấp phụ methyl orange. Sự có mặt của CTAB ảnh hưởng yếu hơn đến tính chất hấp phụ của vật liệu.
Điều này có thể được chứng minh bằng kết quả hấp phụ của methyl orange trên organoclay thấp hơn
trên các vật liệu sét chống nhôm.
21





Hình 3.40: Sự thay đổi hàm lượng hấp phụ của Cu
2+
hấp phụ trên 1 đơn vị vật liệu theo
thời gian tại các pH khác nhau.
Kết quả này cũng tương tự đối với các vật liệu sét chống titan, sét chống titan ưa dầu, sét chống
sắt và sét chống sắt ưa dầu. Từ hình 3.41, chúng ta có thể thấy khả năng hấp phụ của sét chống titan và
sét chống titan ưa dầu lần lượt cao hơn sét chống nhôm và sét chống nhôm ưa dầu. Tương tự như vậy,
khả năng hấp phụ với methyl orange của sét chống sắt và sét chống sắt ưa dầu lần lượt cao hơn sét chống
titan và sét chống titan ưa dầu. Điều này có thể được giải thích là do quá trình hình thành các cột chống
polyoxocation, các polyoxocation của nhôm gồm có 13 nguyên tử nhôm trong khi các polyoxocation của
titan là 8 nguyên tử titan và polyoxocation của sắt chỉ có 3 nguyên tử sắt. Do đó, với cùng tỷ lệ mol của
các kim loại thì số lượng cột chống polyoxocation sẽ tăng từ nhôm, titan và cao nhất là sắt.
3.3.3. Kết quả hấp phụ metylene blue
Hình 3.42 trình bày ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến khả năng hấp phụ methylene blue của
các vật liệu sét chống nhôm, sét chống nhôm ưa dầu, sét chống titan, sét chống titan ưa dầu, sét chống
sắt và sét chống sắt ưa dầu.
Khả năng hấp phụ phẩm màu của các loại vật liệu trên đều tăng theo thời gian xử lý. Tuy nhiên,
khả năng hấp phụ tăng rất nhanh trong 10 phút đầu, sau đó tăng chậm trong 90 phút tiếp theo và đạt đến
trạng thái cân bằng. Hiện tượng này có thể được giải thích là do quá trình hấp phụ phụ thuộc chủ yếu
vào quá trình khuếch tán của các phân tử methylene blue qua các lỗ xốp vào bề mặt trong của các vật
liệu hấp phụ. Hơn nữa, do các vật liệu sét và sét chống có bề mặt mang điện tích âm methylene blue là

loại phẩm màu cation nên tương tác xảy ra ở đây chính là tương tác tĩnh điện do đó quá trình hấp phụ
xảy ra rất nhanh.
22





Hình 3.41: Sự thay đổi hàm lượng hấp phụ của metyl orange trên 1 đơn vị vật liệu hấp phụ theo
thời gian, tại pH = 7, tốc độ lắc 300 vòng/phút.
Khi so sánh khả năng hấp phụ của các vật liệu đặc biệt các vật liệu lai, sét chống ưa dầu, Me-
PICL-CTAB (Me = Al, Fe, Ti) đối với các chất màu hữu cơ thì lượng chất bị hấp phụ nhiều hơn rất
nhiều, có thể là do trong vật liệu hấp phụ lai chứa CTAB. Một phân tử có 4 nhóm ankyl đã tạo nên môi
trường hữu cơ hòa tan các chất màu hữu cơ cation (methylene blue) mạnh hơn so với màu hữu cơ anion
(methyl orange). Đó chính là do bề mặt sét hay sét chống, chính yếu tố này tạo điều kiện cho chất màu
hữu cơ cation bị hấp phụ nhiều hơn so với màu anion.
Bên cạnh đó có thể thấy sự hấp phụ các hợp chất hữu cơ đạt trạng thái cân bằng xảy ra nhanh
hơn so với sự hấp phụ các vật liệu đối với cation trong 60 phút so với 120 phút. Từ các kết quả này có
thể mở ra hướng vật liệu lai, sét chống ưa dầu có thể dùng cho quá trình xử lý nước, đồng thời có chứa
các ion kim loại nặng và các hợp chất màu hữu cơ. Đó cũng chính là ưu điểm nổi bật của loại vật liệu lai
này.
Sau khi tiến hành xử lý nước thải ô nhiễm các chất vô cơ, hữu cơ, việc thu hồi vật liệu hấp phụ
ban đầu là một vấn đề có ý nghĩa kinh tế hết sức cấp thiết. Chúng tôi đề xuất mô hình thu hồi chất hấp
phụ sau khi tách loại các chất ô nhiễm hữu cơ ra khỏi nguồn nước như trên hình 3.44. Theo đó, sau khi
tách loại các chất hữu cơ ra khỏi nguồn nước thải ô nhiễm, chúng tôi đốt cháy chất hấp phụ có chứa các
chất ô nhiễm hữu cơ trong môi trường không khí. Các chất hữu cơ bị đốt cháy hoàn toàn tạo thành CO
2
,
H
2

O và HX (hình 3.43), chúng tôi có thể thu được sét chống ban đầu.
23





Hình 3.42: Sự thay đổi hàm lượng hấp phụ của methylene blue trên 1 đơn vị vật liệu hấp phụ
theo thời gian, tại pH = 7, tốc độ lắc 300 vòng/phút.


Hình 3.43: Sơ đồ hấp phụ tách các hợp chất hữu cơ và thu hồi chất hấp phụ - sét chống và sét chống ưa
dầu.





24

KẾT LUẬN
Với mục đích nghiên cứu, chế tạo vật liệu hấp phụ đa chức năng cho quá trình xử lý nước bị ô
nhiễm các chất hữu cơ và các ion kim loại nặng từ các nguồn nguyên liệu rẻ tiền, sẵn có ở Việt Nam như
bentonite, chúng tôi đã nghiên cứu một cách hệ thống điều chế và đặc trưng các vật liệu hấp phụ lai vô
cơ - hữu cơ, đó là các bentonite Di Linh chống ưa dầu và rút ra một số kết luận dưới đây:
1. Việc tinh chế bentonite Di Linh bằng phương pháp rửa với nước cất đã thu được bentonite có
hàm lượng montmorillonite cao hơn. Sau đó, cần phải đưa bentonite Di Linh thuần natri bằng cách trao
đổi bentonite thu được với NaCl để thu được Bent-Na (Mont-Na) làm nguyên liệu đầu cho các quá trình
chế tạo các vật liệu hấp phụ lai vô cơ – hữu cơ.
2. Việc tổng hợp vật liệu xốp vi mao quản là thành công trong các điều kiện: Các pillar là ion

Keggin (Al
13
7+
) và các ion tương tự ion Keggin của sắt và titan theo các tỷ lệ khác nhau. Các bentonite
Di Linh chống thu được diện tích bề mặt của vật liệu sét chống tăng lên đáng kể so với các vật liệu ban
đầu (MONT-Na 40,09 m
2
/g, 7,5Al-PICL 203,30 m
2
/g, 5,0 Fe-PICL 154,04 m
2
/g, 5,0 Ti-PICL 164,12
m
2
/g).
3. Thu được các vật liệu hấp phụ lai vô cơ – hữu cơ bằng cách đưa CTAB với các hàm lượng
khác nhau vào các vật liệu bentonite Di Linh chống kim loại Al, Fe, Ti bằng phương pháp khô, đơn giản,
dễ chế tạo.
4. Tất cả các vật liệu tổng hợp đều được đặc trưng cấu trúc bằng các phương pháp vật lý hiện đại
(phương pháp nhiễu xạ tia X, phương pháp phân tích nhiệt vi sai TG-DTA, phương pháp phổ cộng
hưởng từ hạt nhân Al
27
-NMR, phương pháp phổ hồng ngoại FT-IR, phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ và
giải hấp nitơ, phương pháp hiển vi điện tử quét và phương pháp hiển vi điện tử truyền qua). Bằng phép
đo đẳng nhiệt hấp phụ và giải hấp nitơ cho thấy, vật liệu 7,5 Al-PICL có diện tích bề mặt lớn nhất trong
số các vật liệu tổng hợp được. Điều này có thể là do quá trình điều chế ion Keggin, Al
13
7+
rất thành công
và tỷ lệ Al/gam sét bằng 7,5 mmol Al/gam sét là thích hợp cho các lớp sét tách biệt nhau rõ rệt nhất. Nếu

tăng thêm tỷ lệ Al thì số lượng các cột chống tăng làm cho diện tích bề mặt giảm.
5. Khả năng hấp phụ đa năng của các vật liệu sét chống ưa dầu – các vật liệu lai tổng hợp được
với ion kim loại nặng Cu
2+
, với phẩm nhuộm gốc cation (metylene blue) và với phẩm nhuộm gốc anion
(methyl orange) là rất khả quan trong các vật liệu thu được. 7,5 Al-PICL-CTAB cho kết quả hấp phụ
Cu2+ cao nhất ở pH = 5,0, vật liệu 10,0 Fe-PICL-CTAB cho kết quả hấp phụ methyl orange tốt nhất và
vật liệu MONT-Na cho kết quả hấp phụ methylene blue cao nhất.

References.
TÀI LIỆU THAM KHẢO BẰNG TIẾNG VIỆT

[1] Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng (2009), tiêu chuẩn QCVN 29-2009-BTNMT.
[2] Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng (2009), tiêu chuẩn QCVN 24-2009-BTNMT.
[3] Nguyễn Đức Thạch (1998), Đất sét: cấu trúc, đặc tính lý hóa, công nghệ, ứng dụng thực tế, NXB
Đồng Nai.
[4] Phạm Văn An, Hồ Vƣơng Bình, Đặng Xuân Phú (2003), Đặc điểm và cơ chế thành tạo sét
Bentonit ở vùng khô nóng Bình Thuận, Tạp chí KHKT-Địa chất, No 1 trang 27- 37.
[5] Tổng cục địa chất và khoáng sét Việt Nam (2000), Báo cáo trữ lượng Tài nguyên khoáng sản Việt
Nam.
25

[6] Trần Thị Nhƣ Mai (1993), Xúc tác Nhômsilicat biến tính bằng một số ion kim loại chuyển tiếp
trong phản ứng chuyển hoá toluen và etylbenzen, Luận án phó tiến sĩ, Trường Đại Học Tổng Hợp Hà
Nội.

TÀI LIỆU THAM KHẢO BẰNG TIẾNG ANH
[7] A. Chatterjee, T. Iwasaki, T. Ebina, A. Miyamoto (1999), A DFT study on clay–cation–water
interaction in montmorillonite and beidellite, Computer Material Science, volume 14, pages 119-124.
[8] A. Gil, L. M. Gandia, M. A. Vicente (2000), Recent Advances in the Synthesis and Catalytic

Applications of Pillared Clays, Catalysis Review: Science and Engineering, Volume 42, Issue 1, Pages
145-212.
[9] A. Gil, L. M. Gandia, M. A. Vicente (2002), Comparative study of the textural properties of
alumina-pillared saponites synthesised from the intercalation with various aluminium oligomers,
Studies in Surface Science and Catalysis, Volume 144, Pages 585-592.
[10] A. Gürses, C. Dŏgar, M. Yalçın, M. Açıkyıldız, R. Bayrak, S. Karaca (2006), The Adsorption
Kinetics of The Cationic Dye, Methylene Blue, onto Clay, Journal of Hazardous Material, Volume B131,
Pages 217–228.
[11] A. Khenifi, B. Zohra, B. Kahina, H. Houari, D. Zoubir (2009), Removal of 2,4-DCP from
wastewater by CTAB/bentonite using one-step and two-step methods: A comparative study, Chem. Eng.
J. 146, 345–354.
[12] A. M. F. Guimarães, V. S. T. Ciminelli, W. L. Vasconcelos (2009), Smectite
organofunctionalized with thiol groups for adsorption of heavy metal ions, Applied Clay Science,
Volume 42, Pages 410–414.
[13] A. Sampieri, G. Fetter, P. Bosch, S. Bulbulian (2006), Cobalt sorption in silica-pillared clays,
Langmuir, Volume 22, Pages 385-388.
[14] A. Sandhya, A. K. Tonni (2003), Journal of Hazardous Material, Volume B97, Pages 219–243.
[15] A. Schutz, W.E.E. Stone, G. Pongelet, J.J. Fripiat (1987), Preparation and characterization of
bidimensional zeolitic structures obtained from synthetic beidellite and hydroxy-aluminum solutions,
Journal of Clay and Clay Minerals, Volume 35, Pages 251.
[16] B. Velde (1992), Introduction to clay minerals: Chemistry, origins, uses and environmental
significance, Chapman and Hall, London – Glasgow – New York – Tokyo – Melbourne – Madras.
[17] B.J. Teppen, K. Rasmussen, P.M. Bertsch, D.M. Miller, L. Schaefer (1997), Molecular
dynamics modeling of clay minerals.1. Gibbsite, kaolinite, pyrophyllite, and beidellite, Journal of
Physical Chemistry, Volume 101, pages 1579-1587.
[18] C. Feng, H. Tang, D.Wang (2007), Differentiation of hydroxyl-aluminum species at lower OH/Al
ratios by combination of 27Al NMR and Ferron assay improved with kinetic resolution, Colloids
Surface A: Physicochemical Engineering Aspects, Volume 305, Issue 1-3, Pages 76.
[19] C.I. Sainz-Diaz, V. Timon, V. Botella, E. Artacho, A. Hernandez-Laguna (2002), Analysis of Fe
segregation in the octahedral sheet of bentonitic illite-smectite by means of FTIR, 27 Al MAS NMR and

reverse Monte Carlo simulations, American Mineralogist, Volume 87, Pages 958-965.
[20] C.R. Neal, L.A. Taylor (1989), The petrography and composition of phlogopite micas from the
Blue Ball kimberlite, Arkansas: a record of chemical evolution during crystallization, Mineralogy and
Petrology, volume 40, pages 207-224.
[21] C.V. Farmer (1974), The Infrared Spectra of Minerals, Mineralogical Society, London.
[22] D. D. Schmidt, A. J. Roos (1987), Society of Petroleum Engineers, IFP, Pages 311-326.
[23] D. L. Guerra, V. P. Lemos, R. S. Angélica, C. Airoldi (2008), The modified clay performance in
adsorption process of Pb2+ ions from aqueous phase-Thermodynamic study, Colloid and Surfactant A:
Physicochemical and Engineering, Aspects, Volume 322, Pages 79–86.
[24] D. Malferrari, M.F. Brigatti, A. Laurora, S. Pini, L. Medici (2007), Sorption kinetics and
chemical forms of Cd(II) sorbed by clay minerals, Journal of Hazardous Material, volume 143, pages
73–81.