Luận án thạc sỹ khoa học: nghiên cứu ứng dụng khoáng sét hấp thụ ion florua và áp dụng thực tiễn xử lý tách florua khỏi nguồn nước tại yên bái

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



ĐỖ THỊ

MAI







NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KHOÁNG SÉT HẤP PHỤ

ION FLORUA VÀ ÁP DỤNG THỰC TIẾN XỬ

LÝ
TÁCH FLORUA KHỎI NGUỒN NƢỚC TẠI YÊN BÁI


Chuyên ngành: Hoá Môi Trường

Mã số: 62 30 30

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC


Cán bộ

hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Xuân Quỳnh


HÀ NỘI –

2015

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.
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


4
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.
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


13
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.
17
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
2.1. Nội dung nghiên cứu
Trong luận văn này chúng tôi tập trung nghiên cứu sâu các vấn đề sau:
1. Nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện xác định flo bằng phương pháp
đo quang dựa trên phản ứng tạo phức màu giữa Al
3+
với thuốc thử Xylenol da
cam.
2. Chế tạo vật liệu hấp phụ Bentonit biến tính.
3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng khả năng hấp phụ của vật liệu.

4. Áp dụng phân tích mẫu giả, xử lý một số mẫu thật.
2.2. Dụng cụ và máy móc
Dụng cụ, máy móc sử dụng bao gồm:
- Máy đo pH (Sphott lab 850)
- Máy quang phổ ( Specord 50 analytikjena – Đức)
- Kính hiển vi điện tử quét được thực hiện trên máy JFM – 5410 LV của
hãng YEOL – Nhật Bản
- Cân phân tích, cân kỹ thuật
- Máy cất nước hai lần
- Bơm lọc hút chân không, máy khuấy từ
- Tủ sấy, lò nung
- Máy lắc (HY - 4 – TQ)
- Pipet bằng nhựa các loại: 0,1 ml, 1ml, 2ml, 5ml, 10ml.
- Buret
- Bình tam giác nhựa loại 100, 250 ml
- Cốc nhựa loại: 50; 100; 250; 500 và 1000ml.
- Bình định mức bằng nhựa các loại: 10; 25; 50; 100; 500; 1000ml.