Tiểu luận môn động học xúc tác đề tài bentonite

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KỸ THUẬT HOÁ HỌC
--------------------------

Đề
Đề tài
tài

Bentonite
GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

SVTH : Trịnh Công Quỳnh
Đinh Thị Tuyết
Phạm Thanh Dương
Nguyễn Đình Tú


Nội dung
I

Mục tiêu của đề tài

II

Giới thiệu khoáng sét bentonite

III

Tính chất của bentonite

IV

Làm giàu bentonite

V

Nghiên cứu đặc trưng

VI

VII

Ứng dụng

Tài liệu tham khảo


I. Mục tiêu của đề tài

Bentonite

Thànhphần
Cấu trúc

Tính chất

Làm giàu

Đặc trưng

Ứng dụng

II.Giới thiệu khoáng sét bentonite

1

2

3

4

Khái quát hình thành và phát triển

Thành phần

Cấu trúc không gian

Phân loại


II.Giới thiệu khoáng sét bentonite
1. Khái quát hình thành và phát triển
*Bentonite được phát hiện vào năm 1848 bởi Wilbur C.Knight người Mỹ
*Tên bentonite được đặt theo tên thành phố Fort Benton thuộc tiểu bang Wyoming, Hoa Kỳ, nơi đầu tiên phát
hiện ra
*Nhờ những thuộc tính ưu việt mà bentonite được ứng dụng ngày càng nhiều vào đời sống và sản xuất


II.Giới thiệu khoáng sét bentonite

*Khoáng sét tự nhiên, hình thành từ quá trình tro hóa núi lửa
*Tương đối mềm, màu từ trắng tới vàng


II.Giới thiệu khoáng sét bentonite

1. Khái quát hình thành và phát triển
*Ở Việt Nam, ông Nguyễn Văn Thành quê Triệu Sơn-Thanh Hóa là người
Việt đầu tiên sản xuất thành công bentonite vào 1990
*Hiện nay ở nước ta đã phát hiện được hơn hai chục mỏ và điểm quặng sét
bentonite
*Các mỏ có triển vọng và quy mô lớn:
Mỏ Tam Bố-Di Linh-Lâm Đồng
Mỏ Tuy Phong-Bình Thuận
Mỏ Cổ Định-Thanh Hóa





Hình1:Mỏ bentonite Cổ Định-Thanh Hóa


II.Giới thiệu khoáng sét bentonite

•

2. Thành phần
*Sét bentonite thành phần chính là montmorillonit(MMT)
*Công thức ứng với nửa đơn vị cấu trúc: Al2O3.4SiO2.nH2O

*Công thức phân tử chung:
(M+x.nH2O)(Al4-yMgx)Si8O20(OH)4.nH2O
*Thành phần hóa học: Fe, Zn, Mg, Na, Ca, K,..
*Al2O3 : = 1:2 – 1:4
*Thành phần khoáng vật:




Khoáng sét: hectorit, saponit, beidelit, nontronit…
Khoáng phi sét: canxit, pirit, manhetit, một số muối kim loại kiềm khác và hợp chất hữu cơ…


II.Giới thiệu khoáng sét bentonite
3. Cấu trúc không gian

Cấu trúc không gian mạng lưới của montmorillonit


II.Giới thiệu khoáng sét bentonite
3.
• Cấu trúc không gian

Quá trình xâm nhập của cation vào trao đổi cation trong khoảng giữa hai lớp MMT


II.Giới thiệu khoáng sét bentonite
4. Phân loại
*Natribentonit: khả năng hút ẩm cao, trương nở mạnh và duy trì trong thời gian dài
*Canxibentonit: không có tính trương nở mạnh, hấp thụ các ion trong dung dịch

*Kalibentonit: không có tính trương nở, ứng dụng trong sản xuất vật liệu xây dựng và ngăn chặn chất
thải phóng xạ


III.Tính chất của bentonite

Trao đổi ion

Tính trương

Tính chất của sét

nở

Bentonit

Tính nhớt

Hấp phụ

Tính dẻo
Tính trơ
Kết dính


III.Tính chất của bentonite

1.
• Khả năng trao đổi cation
*Nguyên nhân:

Có các trung tâm O,OH mang điện tích âm trên bề mặt các
lớp sét
Sự thay thế đồng hình của các cation:
+ ở mạng tứ diện thay thế bởi ,
+ ở mạng bát diện thay thế bởi ,




*Phụ thuộc:
Lượng điện tích âm bề mặt và số lượng ion trao đổi
Điện tích và bán kính cation trao đổi





III.Tính chất của bentonite

•2.Tính trương nở
*Là hiện tượng tăng chiều dày lớp cấu trúc do nước, phân tử phân
cực hay cation bị hấp phụ vào khe trống giữa các lớp
*Phụ thuộc:
Bản chất khoáng sét ,cation trao đổi, sự thay thế đồng hình của các
ion trong các lớp và sự có mặt của các ion, các phân tử phân cực
trong môi trường phân tán
Nước bị hấp phụ phụ thuộc khả năng hydrat hóa của cation trao đổi:
+Khoảng cách giữa các lớp tăng min 14
+Bentonit-Na : 9.217 và trong môi trường kiềm càng tăng
+Bentonit-Ca: 12.1





III.Tính chất của bentonite

•3.Tính hấp phụ
*Kích thước hạt <2 và cấu trúc mạng tinh thể dạng lớp nên bentonite
có bề mặt riêng lớn: diện tích bề mặt ngoài và diện tích bề mặt trong
*Chất bị hấp phụ bề mặt trong: ion vô cơ, chất hữu cơ dạng ion,
chất hữu cơ phân cực
*Chất bị hấp phụ bề mặt ngoài: chất hữu cơ không phân cực,
polyme, vi khuẩn
*Hấp phụ có chọn lọc


III.Tính chất của bentonite
4. Tính nhớt và dẻo
*Nguyên nhân:



Do cấu trúc lớp, độ xốp cao, trương nở mạnh

*Ứng dụng:




Phụ gia bôi trơn mũi khoan, gia cố lỗ khoan
Làm phụ gia trong xi măng, chế vữa


III.Tính chất của bentonite
5.Tính kết dính
*Hỗn hợp bentonit và nước có khả năng kết dính mạnh
*Ứng dụng:





Nặn vật dụng trong cuộc sống
Trong đúc gang: làm chất kết dính vê quặng bột thành viên
Làm chất kết dính trong khuôn cát


III.Tính chất của bentonite

6. Tính trơ
*Bentonit: trơ, bền hóa học và không độc nên ăn được
*Làm chất độn trong thực phẩm, thức ăn gia súc, mỹ phẩm
*Làm chất lọc sạch và tẩy màu cho bia, rượu vang & mật ong…


IV.Làm giàu bentonite

Phương pháp lọc ướt

Phương pháp làm giàu

Phương pháp cyclon thủy lực


IV. Làm giàu bentonite
1.
• Phương pháp lọc ướt
*Nguyên tắc:

 Dựa trên khả năng trương nở, phân tán của các hạt MMT trong nước
 Thành phần phi sét không phân tán thì lắng cặn
*Chất trợ phân tán:
*Sơ đồ

Sét thô
Vữa sét

Dung dich

Huyền phù mịn

Nước

Bã thải

Bã thải

Sấy khô

IV.Làm giàu bentonite

•2. Phươngphápcyclonthủylực
*Phân cấp khoáng sét có kích thước 0.0050.04mm, dưới tác động
của lực ly tâm
*Hiệu quả phụ thuộc: kích thước thiết bị, áp lực đầu vào, đặc tính độ
hạt nguyên liệu, tỷ trọng thành phần khoáng sét
*Ưu điểm: +năng suất cao
+tiết kiệm nước
*Nhược điểm: +thiết bị phức tạp
+tốn kém


V.Nghiên cứu đặc trưng

1

4

5

6

Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)

Phương pháp xác định dung lượng trao đổi cation (CEC)

Phương pháp xác định tính lưu biến

Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM)


V.Nghiên cứu đặc trưng

1.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X(XRD)
*Hiện tượng chùm tia X nhiễu xạ trên mặt tinh thể chất rắn.
Do tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể tạo nên các cực đại,
cực tiểu nhiễu xạ
*Dùng phân tích cấu trúc chất rắn, vật liệu
*Ứng dụng:

Nghiên cứu cấu trúc sét
Khoảng cách giữa các lớp sét

D8 Advance Brucker


V.Nghiên cứu đặc trưng
2θ = 6,94

2θ = 35,92

2θ = 19,81

Giản đồ XRD của bentonite trước và sau làm giàu


V.Nghiên cứu đặc trưng

2.2 Phương pháp xác định dung lượng trao đổi cation (CEC)
*Là phương pháp hấp phụ xanh methyle (C16H18N3SCl)
*Dung lượng trao đổi cation của sét:

*Dung lượng trao đổi cation của bentonite Cổ Định-Thanh Hóa

Bãi

CEC(meq/100g)

A

46

B

43

C

50