Nghiên cứu điều chế sét hữu cơ từ bentonit ấn độ với etyltriphenylphotphoni bromua và bước đầu dò ứng dụng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LÊ HOÀNG HƯƠNG

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ
SÉT HỮU CƠ TỪ BENTONIT ẤN ĐỘ
VỚI ETYLTRIPHENYLPHOTPHONI BROMUA
VÀ BƯỚC ĐẦU THĂM DÒ ỨNG DỤNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

THÁI NGUYÊN - 2016
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LÊ HOÀNG HƯƠNG

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ
SÉT HỮU CƠ TỪ BENTONIT ẤN ĐỘ
VỚI ETYLTRIPHENYLPHOTPHONI BROMUA
VÀ BƯỚC ĐẦU THĂM DÒ ỨNG DỤNG
Chuyên ngành: Hóa vô cơ
Mã số: 60 44 01 13

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Người hướng dẫn khoa học: TS. PHẠM THỊ HÀ THANH

THÁI NGUYÊN - 2016
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Đề tài: "Nghiên cứu điều chế sét hữu cơ từ
bentonit Ấn Độ với etyltriphenylphotphoni bromua và bước đầu thăm
dò ứng dụng" là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết quả
nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong một công
trình nào khác.
Thái Nguyên, tháng 04 năm 2016
Tác giả luận văn

Lê Hoàng Hương

Xác nhận của Trưởng khoa Hóa học

Xác nhận của giáo viên
hướng dẫn Khoa học

PGS.TS. Nguyễn Thị Hiền Lan

TS. Phạm Thị Hà Thanh

i


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn cô giáo - TS. Phạm Thị Hà Thanh
- người đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ và hướng dẫn em trong suốt quá trình nghiên
cứu và hoàn thành luận văn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo
Khoa Hóa học, các thầy cô Khoa Sau Đại học, các thầy cô trong BGH Trường Đại
học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên đã giảng dạy, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận
lợi trong quá trình học tập, nghiên cứu để em hoàn thành luận văn.
Em xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo và các cán bộ phòng thí
nghiệm Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên; Khoa
Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội; Viện
Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và các bạn
học viên đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn.
Vì thời gian có hạn, khả năng nghiên cứu còn hạn chế nên kết quả nghiên
cứu có thể còn nhiều thiếu xót. Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của
các thầy giáo, cô giáo và các bạn đang quan tâm tới vấn đề được trình bày trong
luận văn, để luận văn được hoàn thiện hơn.
Em xin trân trọng cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 04 năm 2016
Tác giả

Lê Hoàng Hương

ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan .................................................................................................................. i

Lời cảm ơn .....................................................................................................................ii
Mục lục ........................................................................................................................ iii
Danh mục các từ viết tắt ............................................................................................... iv
Danh mục các bảng ........................................................................................................ v
Danh mục các hình ....................................................................................................... vi
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................1
Chương 1. TỔNG QUAN ............................................................................................ 2
1.1. Bentonit ...................................................................................................................2
1.1.1. Thành phần hóa học và cấu trúc của bentonit......................................................2
1.1.2. Tính chất của bentonit..........................................................................................3
1.1.3. Ứng dụng của bentonit .........................................................................................6
1.1.4. Các phương pháp hoa ̣t hóa bentonit ....................................................................9
1.1.5. Các nguồn bentonit .............................................................................................. 10
1.2. Sét hữu cơ .............................................................................................................14
1.2.1. Giới thiệu về sét hữu cơ .....................................................................................14
1.2.2. Cấu trúc sét hữu cơ ............................................................................................ 15
1.2.3. Các hợp chất hữu cơ được sử dụng để điều chế sét hữu cơ ............................... 17
1.2.4. Tính chất của sét hữu cơ ....................................................................................18
1.2.5. Ứng dụng của sét hữu cơ ...................................................................................20
1.2.6. Các phương pháp điều chế sét hữu cơ ............................................................... 21
1.3. Giới thiệu về phenol đỏ ........................................................................................28
1.3.1. Tổng quan về phenol.......................................................................................... 28
1.3.2. Một số thành tựu xử lý các hợp chất phenol ......................................................32
1.4. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ .....................................................................34
1.4.1. Khái niệm ...........................................................................................................34
1.4.2. Hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học....................................................................34
1.4.3. Cân bằng hấp phụ và tải trọng hấp phụ ............................................................. 35
1.4.4. Các phương trình cơ bản của quá trình hấp phụ ................................................37

iii

Chương 2. THỰC NGHIỆM....................................................................................41
2.1. Hóa chất, dụng cụ .................................................................................................41
2.1.1. Hóa chất .............................................................................................................41
2.1.2. Dụng cụ, máy móc ............................................................................................. 41
2.2. Thực nghiệm .........................................................................................................42
2.2.1. Khảo sát quá trình điều chế sét hữu cơ .............................................................. 42
2.2.2. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ phenol đỏ của
bent-A và sét hữu cơ điều chế ..........................................................................43
2.3. Các phương pháp nghiên cứu ...............................................................................44
2.3.1. Phương pháp nhiễu xa ̣ tia X (XRD) ..................................................................44
2.3.2. Phương pháp phân tích nhiệt .............................................................................44
2.3.3. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại (IR)........................................................45
2.3.4. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) .......................................................... 45
2.3.5. Phương pháp xác định hàm lượng (%) cation hữu cơ trong sét hữu cơ ...................45
2.3.6. Phương pháp trắc quang ....................................................................................46
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 47
3.1. Điều chế sét hữu cơ............................................................................................... 47
3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng .......................................................47
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng ETPB/bentonit ..................................49
3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH dung dịch .............................................................. 52
3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng .....................................................54
3.2. Đánh giá cấu trúc và đặc điểm của sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu .....56
3.2.1. Nghiên cứu bằ ng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ......................................56
3.2.2. Nghiên cứu bằng phương pháp phổ hồng ngoại ................................................58
3.2.3. Nghiên cứu bằng phương pháp phân tích nhiệt .................................................60
3.2.4. Nghiên cứu bằng phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) .............................. 62
3.3. Khảo sát khả năng hấ p phu ̣ phenol đỏ của sét hữu cơ điề u chế ........................... 62
3.3.1. Xây dựng đường chuẩn của phenol đỏ .............................................................. 62

3.3.2. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ ........................................................... 64
3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng bentonit, sét hữu cơ điề u chế ...................65

iv


3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ phenol đỏ ......................................................66
3.3.5. Khảo sát dung lượng hấp phụ phenol đỏ theo mô hình đẳng nhiệt hấp
phụ Langmuir ...................................................................................................68
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 72

v


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt, kí hiệu

Nội dung

ETPB

Etyltriphenylphotphoni bromua

Bent

Bentonit

Bent-A

Bentonit Ấn Độ

MMT

Montmorillonit

Sét HC

Sét hữu cơ

XRD

X-ray diffraction - Nhiễu xạ tia X

SEM

Phương pháp hiể n vi điê ̣n tử quét

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.2: Ảnh hưởng của độ dài mạch ankyl đến khoảng cách lớp d001 và diện
tích sét bị che phủ ...................................................................................... 16
Bảng 1.3: Giá trị giới hạn nồng độ cho phép của tổng nồng độ phenol và dẫn xuất .....31
Bảng 3.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến giá trị d001 và hàm lượng (%)
cation hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ ...................................... 48
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng ETPB/bentonit đến giá trị d001 và hàm
lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ điề u chế ............ 51

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của pH dung dịch đến giá trị d001 và hàm lượng (%) cation
hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ ................................................. 53
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến giá trị d001 và hàm lượng (%)
cation hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ ...................................... 55
Bảng 3.5: Kết quả phân tích giản đồ nhiệt của bent-A và sét hữu cơ điều chế ở
điều kiện tối ưu .......................................................................................... 61
Bảng 3.6: Số liệu xây dựng đường chuẩn của phenol đỏ ........................................... 63
Bảng 3.7: Sự phụ thuộc của dung lượng và hiệu suất hấp phụ vào thời gian ................... 64
Bảng 3.8: Ảnh hưởng của khối lượng bentonit, sét hữu cơ đến dung lượng và
hiệu suất hấp phụ phenol đỏ ...................................................................... 65
Bảng 3.9: Ảnh hưởng nồng độ đầu của phenol đỏ đến dung lượng và hiệu suất
hấp phụ của sét hữu cơ .............................................................................. 67
Bảng 3.10: Giá trị dung lượng hấp phụ cực đại và hằ ng số Langmuir b của bentA và sét hữu cơ điều chế............................................................................ 70

v


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Cấu trúc tinh thể 2:1 của MMT ........................................................... 2
Hình 1.2: Sự định hướng của các ion ankylamoni trong các lớp silicat ........... 15
Hình 1.3: Sự sắp xếp các cation hữu cơ kiểu đơn lớp, hai lớp và giả ba lớp .... 16
Hình 1.4: Cấu tạo phân tử, cấu trúc không gian của phenol đỏ ........................ 29
Hình 1.5: Cơ chế chuyển màu của phenol đỏ .................................................... 30
Hình 1.6: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir ............................................... 39
Hình 1.7: Sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf ............................................................ 39
Hình 1.8: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich .............................................. 40
Hình 1.9: Sự phụ thuộc lgq vào lgCf ................................................................. 40
Hình 2.1: Quy trình tổng hợp sét hữu cơ ........................................................... 42
Hình 3.1: Giản đồ XRD của bent-A và các mẫu sét hữu cơ điều chế lần lượt
ở các nhiệt độ 20oC, 30oC, 40oC, 50oC, 60oC, 70oC.......................... 47

Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của giá trị d001 theo nhiệt độ phản
ứng của các mẫu sét hữu cơ điều chế ................................................ 48
Hình 3.3: Giản đồ XRD của bent-A và các mẫu sét hữu cơ được điều chế ở
các tỉ lệ ETPB/bentonit lần lượt là 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7........... 50
Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của giá trị d001 theo tỉ lệ
ETPB/bentonit của các mẫu sét hữu cơ điề u chế .............................. 50
Hình 3.5: Giản đồ XRD của bent-A và các mẫu sét hữu cơ điều chế trong
dung dich
̣ có pH lầ n lươ ̣t là 7, 8, 9, 10, 11, 12 .................................. 52
Hình 3.6: Đồ thi biể
̣ u diễn sự phu ̣ thuô ̣c của giá tri ̣d001 theo pH dung dich
̣ ..... 53
Hình 3.7: Giản đồ XRD của bent-A và các mẫu sét hữu cơ phản ứng trong
thời gian 2 giờ, 3 giờ, 4 giờ, 5 giờ, 6 giờ, 7 giờ. ............................... 54
Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của giá trị d001 theo thời gian phản ứng ... 55
Hình 3.9: Giản đồ XRD của mẫu bent-A .......................................................... 57
Hình 3.10: Giản đồ XRD của sét hữu cơ điều chế ở điề u kiêṇ tố i ưu ............... 57

vi


Hình 3.11: Phổ hồng ngoại của bent-A ............................................................. 58
Hình 3.12: Phổ hồng ngoại của (ETPB) .......................................................... 58
Hình 3.13: Phổ hồng ngoại của sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu ................. 59
Hình 3.14: Giản đồ phân tích nhiêṭ của bent-A ................................................. 60
Hình 3.15: Giản đồ phân tích nhiêṭ của sét hữu cơ điề u chế ở điề u kiê ̣n tố i ưu ...... 60
Hình 3.16: Ảnh SEM của bent-A (a), của sét hữu cơ điều chế (b).................... 62
Hình 3.17: Đường chuẩn của phenol đỏ ............................................................ 63
Hình 3.18: Đồ thi ̣biể u diễn ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ
phenol đỏ của bent-A, sét hữu cơ điề u chế ....................................... 64

Hình 3.19: Đồ thi ̣ biể u diễn ảnh hưởng của khối lượng bent-A, sét hữu cơ
điề u chế đến quá trình hấp phụ phenol đỏ......................................... 66
Hình 3.20: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ ban đầu của phenol đỏ
đến khả năng hấp phụ phenol đỏ của bent-A và sét hữu cơ điề u chế ... 67
Hình 3.21: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của bent-A đố i với phenol đỏ .... 68
Hình 3.22: Sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf đối với sự hấp phụ phenol đỏ của
bent-A ................................................................................................ 68
Hình 3.23: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của sét hữu cơ điề u chế
đố i với phenol đỏ ............................................................................... 69
Hình 3.24: Sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf đối với sự hấp phụ phenol đỏ của
sét hữu cơ điề u chế ............................................................................ 69

vii


MỞ ĐẦU
Hiện nay, hiện tượng suy giảm chất lượng nước bề mặt đang lan rộng ra
nhiều nơi do ô nhiễm của các chất thải từ nông nghiệp, giao thông vận tải,…
đặc biệt là từ các khu công nghiệp đã thải ra môi trường một lượng lớn các chất
hữu cơ độc hại. Các chất thải này tương đối bền vững và khó bị phân hủy sinh
học, làm ô nhiễm nguồn nước, gây tổn hại tới sức khỏe của con người.
Trước thực trạng đó, các nhà khoa học trong và ngoài nước đã không
ngừng nghiên cứu điều chế các vật liệu có khả năng hấp phụ tốt, có tính năng
vượt trội, nhằm khắc phục hạn chế của các vật liệu hấp phụ thông thường như
than hoạt tính, zeolit (than hoạt tính và zeolit có kích thước mao quản nhỏ,
không thích hợp cho việc hấp phụ các chất có kích thước lớn hơn và cấu trúc
cồng kềnh), đáp ứng yêu cầu xử lý chất thải hữu cơ trong môi trường nước.
Bentonit (bent) là một loại khoáng sét tồn tại trong tự nhiên, có cấu trúc
lớp, có diện tích bề mặt lớn nên có khả năng hấp phụ nhiều loại cation vô cơ và
hữu cơ. Nhờ khả năng hấp phụ và trao đổi ion tốt của bentonit nên bằng các

phương pháp xử lý khác nhau, người ta có thể tạo ra các vật liệu có chức năng
khác nhau. Vật liệu sét hữu cơ được tổng hợp từ pha nền là bent và chất tạo cấu
trúc là các dẫn xuất tetraankylamoni và dẫn xuất tetraankylphotphoni (bậc 1, 2,
3 và 4 có mạch thẳng, mạch nhánh và mạch vòng). Mạch hiđrocacbon khi được
chèn vào giữa các lớp của bent sẽ làm tăng khả năng hấp phụ của vật liệu với
các chất hữu cơ, đặc biệt là các chất hữu cơ mạch vòng, các chất có phân tử
khối lớn, cấ u trúc cồ ng kề nh. Trong đó, sét hữu cơ với dẫn suất tetraankyl
photphoni bậc bốn có những đặc tính ưu việt hơn so với các hợp chất tương tự
của nitơ, như sự ổn định nhiệt, ái lực với hợp chất phân cực cao hơn và tương
tác chọn lọc với các chất lỏng và hơi hữu cơ [25].
Vì vậy, chúng tôi chọn đề tài: "Nghiên cứu điều chế sét hữu cơ từ
bentonit Ấn Độ với etyltriphenylphotphoni bromua và bước đầu thăm
dò ứng dụng".
Chúng tôi hy vọng các kết quả thu được sẽ góp phần nhỏ vào lĩnh vực
nghiên cứu vật liệu sét hữu cơ.
1


Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Bentonit
1.1.1. Thành phần hóa học và cấu trúc của bentonit
Thành phần khoáng vật: Bentonit là loại khoáng sét thiên nhiên, thuộc
nhóm smectit. Thành phần chính của bentonit là montmorillonit (MMT), ngoài
ra còn có một số khoáng chất khác như hectorit, saponit, zeolit, mica, kaolin,
beidilit, canxi, pirit, manhetit, các muối kiềm và một số chất hữu cơ khác.
Thành phần hóa học: Công thức đơn giản nhất của MMT là
Al2O3.4SiO2.nH2O ứng với nửa tế bào đơn vị cấu trúc. Công thức lý tưởng
của MMT là Si8Al4O20(OH)4 cho một đơn vị cấu trúc. Tuy nhiên thành phần
hóa học của MMT luôn khác với thành phần biểu diễn lý thuyết do có sự

thay thế đồng hình của ion kim loại Al 3+, Fe3+, Fe2+, Mg2+,... với ion Si 4+
trong tứ diện SiO4 và Al3+ trong bát diện AlO6.
Khoáng sét trong tự nhiên có thành phần phụ thuộc vào nguồn gốc của
chúng. Thành phần hóa học của MMT với thành phần chủ yếu là các nguyên
tố Si và Al còn có các nguyên tố khác như Fe, Zn, Mg, Na, K,... trong đó tỉ
lệ Al2O3 : SiO2 dao động từ 1 : 2 đến 1 : 4 [7], [10], [17].

Hình 1.1: Cấu trúc tinh thể 2 : 1 của MMT

2


Cấu trúc: Cấu trúc tinh thể MMT được biểu diễn trong hình 1.1, mạng
tinh thể MMT có cấu trúc lớp hai chiều gồm 1 tấm bát diện Al2O3 (hoặc MgO)
ở trung tâm giữa hai tấm tứ diện SiO2. Các tấm này có chung các nguyên tử O
ở đỉnh. Nguyên tử Si trong tấm tứ diện phối trí với 4 nguyên tử O định vị ở bốn
góc của tứ diện. Nguyên tử Al (hoặc Mg) trong tấm bát diện thì phối trí với 6
nguyên tử O hoặc nhóm hiđroxyl (OH) định vị ở 6 góc của bát diện đều. Độ
dày của mỗi lớp MMT khoảng 9,6Å. Trong không gian giữa các lớp cấu trúc
còn tồn tại các phân tử nước và nước có xu hướng tạo vỏ hiđrat với các cation
trong đó. Các lớp này liên kết với nhau bởi lực Van-đec-van [14], [17], [21].
Sự hình thành MMT trong tự nhiên thường có sự thay thế đồng hình giữa
Si4+ với Al3+ ở tấm tứ diện và của Al3+ cho Mg2+ hoặc Fe2+ ở tấm bát diện nên
giữa các lớp MMT có điện tích âm. Các điện tích âm này được trung hòa bởi
các cation kim loại kiềm hoặc kiềm thổ như Na+, K+, Ca2+, Mg2+,… ở giữa các
lớp này. Các lớp MMT có điện tích không giống nhau nên trong tính toán phải
lấy giá trị điện tích trung bình của toàn bộ tinh thể.
Trong MMT, các cation này có thể trao đổi với các cation ngoài dung
dịch với dung lượng trao đổi cation khác nhau tùy thuộc vào mức độ thay thế
đồng hình trong mạng. Lực liên kết giữa các cation thay đổi nằm giữa các lớp

cấu trúc mạng. Các cation này (Na+, K+, Li+,…) có thể chuyển động tự do giữa
mặt phẳng tích điện âm và bằng phản ứng trao đổi ion ta có thể biến tính MMT.
Lượng trao đổi ion của MMT dao động trong khoảng 70 ÷ 150 mgđl/100g. Quá
trình xâm nhập cation vào không gian hai lớp MMT làm giãn khoảng cách cơ
sở lên vài chục Å tùy thuộc vào loại cation thế [14], [17], [19], [21].
1.1.2. Tính chất của bentonit
Thành phần chính của bentonit là MMT là một loại khoáng vật
phyllosilicat, tương đối mềm và có màu thay đổi từ trắng đến vàng phụ thuộc vào
thành phần của Fe trong cấu trúc của khoáng. Sự sắp xếp và thành phần của cấu
trúc tứ diện hay bát diện quyết định đến tính chất của sét. Tính chất đặc trưng và
quan trọng của bentonit là: khả năng trương nở, hấp phụ và trao đổi ion.
3


Khả năng trương nở
Cấu trúc lớp hai chiều của các khoáng sét làm cho chúng có có khả năng
hấp phụ lượng nước lớn. Mặt khác, do lực hút Van-đec-van giữa các lớp sét
nằm phía trên yếu và có độ hụt điện tích dương do sự thay thế đồng hình xảy ra
ở cả tấm tứ diện và bát diện làm cho nước và các ion trao đổi có thể xâm nhập
vào giữa và chia tách các lớp mạng, làm gia tăng chiều dày lớp cấu trúc. Vì vậy
MMT dễ bị trương nở khi gặp nước. Mức độ trương nở phụ thuộc vào bản chất
của khoáng sét, cation trao đổi, sự thay thế đồng hình cation và ion trong môi
trường phân tán. Khả năng trương nở trong nước của bentonit chứa Na cao hơn
rất nhiều của bentonit chứa K, Ca hay Mg.
Khi nước được xen vào mạng lưới khoáng sét là yếu tố quan trọng để
tính liên kết, huyền phù, nén và một số tính chất khác của MMT. Đặc tính vật
lý của bentonit ảnh hưởng bởi số lượng lớp nước nằm trong khoảng không gian
giữa các lớp sét (chứa 1 lớp hay nhiều lớp nước). Nhiệt độ mất nước hấp phụ
và nước nằm giữa lớp sét ở nhiệt độ thấp (100 - 200oC). Mất nước cấu trúc bắt
đầu từ 450 - 500oC và mất hoàn toàn ở 600 - 750oC. Tiếp tục nung đến 800 900oC dẫn đến cấu trúc tinh thể tan rã và tạo ra các chất mới như cristobalit,

cordienrit, mullit,… phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc khoáng ban đầu.
Khả năng hấp phụ và trương nở của MMT nhanh chóng mất đi khi nung nóng
đến nhiệt độ giới hạn, trong khoảng từ 105 đến 390oC, tuỳ thuộc vào cation trao
đổi giữa lớp. Khả năng hấp phụ nước ảnh hưởng đến việc sử dụng và giá trị
thương mại của bentonit [15], [19], [28], [33].
Hấp phụ
Tính chất hấp phụ của bentonit được quyết định bởi đặc tính bề mặt, cấu
trúc rỗng và kích thước hạt của chúng, sự tương tác của các chất bị hấp phụ với
các tâm hoạt tính trên bề mặt. Bentonit có diện tích bề mặt riêng lớn gồm cả
diện tích bề mặt ngoài và diện tích bề mặt trong. Trong đó diện tích bề mặt
trong được xác định bởi bề mặt không gian giữa các lớp trong cấu trúc tinh thể.
Diện tích bề mặt ngoài phụ thuộc vào kích thước hạt, ha ̣t càng nhỏ thì diêṇ tích
4


bề mă ̣t ngoài càng lớn. 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 và chất hữu cơ
phân cực. Các chất hữu cơ phân cực có kích thước và khối lượng nhỏ bị hấp
phụ bằng cách tạo phức trực tiếp với các cation trao đổi nằm giữa các lớp sét
hoặc liên kết với các cation đó qua liên kết với nước. 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-đec-van hoặc
liên kết ở vị trí của hiđro. Sự hấp phụ các chất hữu cơ không phân cực, các
polyme và đặc biệt là vi khuẩn chỉ xảy ra trên bề mặt của bentonit.
Do bentonit có cấu trúc lớp và độ phân tán cao nên có cấu trúc rỗng phức
tạp và bề mặt riêng lớn. Cấu trúc xốp ảnh hưởng rất lớn đến tính chất hấp phụ
của các chất, đặc trưng của nó là tính chọn lọc chất bị hấp phụ. Chỉ có phân tử
nào có đường kính đủ nhỏ so với lỗ xốp mới chui vào được. Dựa vào điều này
người ta hoạt hóa sao cho có thể dùng bentonit làm vật liệu tách chất. Đây cũng
là một điểm khác nhau giữa bentonit và các chất hấp phụ khác [14], [18], [28],

[30], [36].
Khả năng trao đổi ion
Sự thay thế đồng hình giữa Si4+ với Al3+ ở tấm tứ diện và của Al3+ cho
Mg2+ hoặc Fe2+ ở tấm bát diện nên giữa các lớp cấu trúc có điện tích âm, điện
tích này được cân bằng bởi một số cation khác như K+, Ca2+, Mg2+ định vị
trong khoảng không gian giữa lớp. Các cation này liên kết lỏng lẻo với bề mặt
lớp sét, do vậy MMT có dung lượng trao đổi cation tương đối cao
(100meq/100g), rất ít ảnh hưởng đến kích thước hạt. Khả năng trao đổi cation
làm cho khoáng bentonit không chỉ trao đổi với các cation vô cơ mà có liên kết
với các phân tử hữu cơ như: điquat, paraquat, protein [35].
Khả năng trao đổi mạnh hay yếu phụ thuộc lượng điện tích âm bề mặt,
bản chất của ion trao đổi và pH cảu môi trường trao đổi. Nếu lượng điện tích
âm bề mặt càng lớn, nồng độ cation trao đổi càng cao thì dung lượng trao đổi
càng lớn.
5


Khả năng trao đổi phụ thuộc vào hóa trị và bán kính của các cation trao đổi.
- Cation hóa trị thấp dễ trao đổi hơn cation hóa trị cao: Me+ > Me2+ > Me3+.
- Đối với cation có cùng hoá trị bán kính càng nhỏ thì khả năng trao đổi càng
lớn, có thể sắp xếp theo trật tự sau: Li+ > Na+ > K+ > Mg2+ > Ca2+ > Fe2+ > Al3+.
Nhờ tính chất trao đổi ion này mà người ta có thể biến tính bentonit để
tạo ra những vật liệu có tính chất xúc tác hấp phụ và các tính chất hóa lí hoàn
toàn khác nhau tùy thuộc vào mục đích sử dụng chúng [15].
1.1.3. Ứng dụng của bentonit
Với những tính chất đặc trưng trên, bentonit được ứng dụng vào rất
nhiều lĩnh vực khác nhau, sau đây là một số ứng dụng chính:
Làm chất hấp phụ
Bentonit được sử dụng làm chất hấp phụ trong nhiều ngành công nghiệp:
công nghiệp lọc dầu, thăm dò và khai thác dầu, công nghiệp hóa than, công

nghiệp tinh chế nước, công nghiệp sản xuất rượu bia,... Cụ thể:
- Trong công nghiêp̣ lo ̣c dầ u, lượng bentonit đươ ̣c sử du ̣ng rấ t lớn, bao
gồ m bentonit tư ̣ nhiên và bentonit hoạt hóa. Lượng bentonit tư ̣ nhiên tiêu tố n
cho quá trình lọc dầu là 25% lươ ̣ng dầu. Lươ ̣ng bentonit mấ t đi trong quá
trình tinh chế chỉ bằ ng 0,5% lươ ̣ng dầ u đươ c̣ tinh chế. Ngoài ra, phương
pháp dùng bentonit còn có mức hao phí dầ u thấ p hơn do tránh đươ c̣ phản
ứ ng thuỷ phân [9].
- Trong công nghiê ̣p hóa than bentonit được sử du ̣ng tinh chế benzen thô và
các sản phẩm khác. Với tư cách là một chấ p hấ p phu ̣ đă ̣c biê ̣t tố t, bentonit có thể
tạo ra các dung dịch khoan với chấ t lượng đă ̣c biê ̣t cao và chi phí nguyên liê ̣u
thấp. Vì thế, cùng với sự phát trển của nghành thăm dò và khai thác dầ u, lượng
bentonit được sử du ̣ng trong việc chế ta ̣o dung dich
̣ khoan ngày càng tăng và ngày
nay ở Mi ̃ nó chiếm tới 40% tổ ng sản lượng bentonit của nước này.
Những chức năng quan tro ̣ng của bentonit trong dung dich
̣ khoan là:
+ Làm tăng sức chở (mang) của dung dịch khoan thông qua độ nhớt
được tăng ở nồng độ chất rắn thấp.

6


+ Tạo huyền phù với các tác nhân và mùn khoan gây lắng khi ngừng lưu
chuyển dung dịch khoan vì một lý do nào đó.
- Ngăn cản sự mấ t dung dich
̣ vào các tầng có áp suất thấ p, thấm nước
nhờ viêc̣ ta ̣o nên lớp bánh lo ̣c không thấ m nước trên thành lỗ khoan. Lớp bánh
lọc này không chỉ ngăn khỏi bi ̣ mấ t dung dich
̣ mà có tác du ̣ng như mô ̣t cái
màng làm bề n thành lỗ khoan.

- Trong công nghiệp tinh chế nước để làm kết tủa vẩn đục, hấp phụ các
ion gây độc và các vi khuẩn, chất hữu cơ có hại trong nước, có khả năng khử
tính cứng của nước với giá thành tương đối rẻ [13].
- Làm chất hấp phụ protein trong rượu bia, làm nguyên liệu điều chế sét
chống, làm chất độn, chất kết dính thức ăn chăn nuôi, chất mang dược phẩm,...
Trong công nghiệp chế biến rượu vang và các chế phẩm từ rượu vang sử dụng
bentonit hoạt hóa làm chất hấp phụ đã làm giảm 30% đến 40% chi phí.
Bentonit không chỉ hấp phụ các chất hữu cơ, các chất béo, các sản phẩm phụ
không mong muốn trong quá trình lên men mà còn hấp phụ cả ion sắt, đồng và
các tác nhân gây ra bệnh của rượu lại không làm mất hương vị của rượu, bia
[4], [5], [11], [18], [30].
Làm chất độn
Do bentonit có tính trương nở mạnh nên nó được ứng dụng làm chất độn
trong sản xuất sơn, sản xuất giấy. Việc sử dụng bentonit trong vài thập kỉ gần đây
cũng làm thay đổi đáng kể ngành công nghiệp giấy. Trước kia, giấy thường chứa
xấp xỉ 50% xenlulozơ và hàm lượng kaolin nguyên chất có trong giấy không thể
vượt quá 45%. Nếu trộn thêm 10% bentonit kiềm vào kaolin có thể nâng hàm
lượng chất độn này lên 60%.
Làm chất xúc tác
Do có thành phần hóa học là các lớp aluminosilicat đã bị biến đổi nên
bentonit được ứng dụng làm chất xúc tác trong lĩnh vực tổng hợp hữu cơ. Vì

7


tạo thành tâm axit Lewis từ ion Al3+ và ion Mg2+ ở các đỉnh, các chỗ gãy nứt và
các khuyết tật trên bề mặt bentonit nên nếu lượng Al 3+ và Mg2+ tăng lên ở bề
mặt bentonit sẽ làm tăng độ axit Lewis của chúng. Bên cạnh đó, trên bề mặt
bentonit tồn tại các nhóm hiđroxyl, các nhóm hiđroxyl này có khả năng nhường
proton để hình thành trên bề mặt những tâm axit Bronsted, số lượng nhóm

hiđroxyl có khả năng tách proton tăng lên sẽ làm tăng độ axit trên bề mặt của
bentonit [10].
Xử lý chất thải
Trong lĩnh vực xử lý chất thải, chất thải phóng xạ. Bentonit được bổ
xung các ion Al3+, Fe3+, Mg2+, Ca2+,… để tăng hoạt tính, được dùng để xử lý
kiềm, axit, nước thải [3], [23]. Đây là một lĩnh vực sử dụng truyền thống lâu
nay, trong đó bentonit chủ yếu làm chất kết ngưng xúc tiến quá trình đông
quanh bùn thải. Nó là chất lọc có hiệu quả đối với nước thải có nhiều chất
không tan, chất lơ lửng và chất trôi nổi. Các loại nước thải sau đây có thể xử lý
bằng bentonit cho hiệu quả tốt: các chất dầu hòa tan và dầu dạng nhũ tương;
các chất phân tán dạng phức chất hữu cơ (nước thải do giặt giũ, đãi quặng);
nước thải công nghiệp từ công nghiệp chế biến thực phẩm, chăn nuôi gia súc,
gia cầm. Đối với chất thải có ô nhiễm hóa chất, sử dụng bentonit có hiệu quả tốt
trong trường hợp nước bị nhiễm do khuếch tán acrylat [38].
Làm nguyên liệu điề u chế sét hữu cơ
Các khoáng sét có cấ u trúc lớp thuô ̣c ho ̣ smectit như: MMT, chlorit,
vermiculit, hectorit, saponit, và beidelit được sử dụng làm nguyên liêụ đầ u tiên
điề u chế sét hữu cơ. Trong số đó, đã đươ ̣c sử du ̣ng rô ̣ng raĩ để điều chế các sét
hữu cơ vì các tin
́ h chấ t đặc biê ̣t của nó, chẳ ng ha ̣n như dung lươ ̣ng trao đổi ion
cao, có khả năng trương nở ma ̣nh, có các tính chấ t hấ p phu ̣ và diêṇ tić h bề mă ̣t
lớn [9].
Một số ứng dụng khác
Nhờ đặc tính trương nở mạnh và tính dẻo của bentonit người ta còn sử
dụng bentonit trong các công trình thủy lợi như đê điều, mương máng và các

8


công sự phòng thủ bằng đất. Với khả năng chịu được nhiệt độ cao, bentonit

được sử dụng làm tác nhân liên kết trong sản xuất đạm và làm khuôn đúc. Điều
đặc biệt, bentonit còn được dùng làm phụ gia trong thuốc tiêu hóa thức ăn và
giúp điều tiết axit. Do có khả năng hút ẩm trở lại nên bentonit còn được dùng
làm chất chống ẩm sau khi sấy khô.
Hiện nay các nghiên cứu về khả năng sử dụng bentonit ngày càng phát
triển rộng rãi [8], [15], [36].
1.1.4. Các phương pháp hoa ̣t hóa bentonit
Bentonit tư ̣ nhiên đã là mô ̣t chấ t hấ p phụ, trao đổ i nhưng để nâng cao
tính hấp phu ̣, tẩy trắ ng, hoạt tính xúc tác người ta cần tìm cách làm tăng bề
mặt của nó. Tấ t cả các cách làm với mu ̣c đích như vâ ̣y đươ ̣c gọi là sư ̣ hoa ̣t
hóa bentonit. Có nhiều phương pháp hoa ̣t hóa bentonit áp dụng cho từng loa ̣i
bentonit và mu ̣c đích hoạt hóa, nhưng có các phương pháp chính là: hoa ̣t hóa
bằng kiềm, hoạt hóa bằ ng nhiê ̣t, hoa ̣t hóa bằ ng axit vô cơ, hoạt hóa bằng
chất hữu cơ [12], [15], [26].
Hoạt hóa bằ ng nhiê ̣t
Nguyên tắc của phương pháp này là dùng nhiê ̣t để tách nước ra khỏi ma ̣ng
lưới tinh thể của đất sét và đốt cháy các chấ t bẩ n, chấ t mùn trong đó, đồ ng thời
làm nứt một phần các tinh thể để tạo thành trong ma ̣ng lưới đấ t sét những khe rañ h
làm tăng bề mă ̣t, tăng đô ̣ xố p .
Tuy vâ ̣y, khi hoa ̣t hóa bentonit bằ ng nhiê ̣t, không được nung đế n nhiê ̣t độ
quá cao vì ở nhiê ̣t đô ̣ cao bentonit sẽ bi ̣giảm khả năng hấ p phu ̣ và tẩ y trắ ng. Đố i
với mỗi loa ̣i sét thì có khoảng nhiêṭ độ thích hơ ̣p hoa ̣t hóa riêng từ 110 - 150oC.
Hoạt hóa bằ ng axit vô cơ
Đây là phương pháp hoạt hóa hiê ̣u quả nhấ t nên thường đươ c̣ sử
dụng rộng rãi trong thực tế . Trong quá trình hoa ̣t hó a bằ ng axit, ngườ i ta có
thể dù ng cá c axit vô cơ thông du ̣ng như: HCl, HNO3, H2SO4 .
Trong nhữ ng axit đó thì tá c du ̣ng củ a HCl là ma ̣nh nhấ t, vì ngoà i khả
năng hò a tan đươ c̣ oxit kim loa ̣i nó cò n có khả năng hò a tan mô ̣t phầ n SiO2
9

ở nhiê ̣t đô ̣ cao. Tuy vâ ̣y, HCl dễ bay hơi nên gây khó khăn cho thao tá c hay
điề u chỉnh nhiê ̣t đô ̣. Tuy vâ ̣y, lơ ị du ̣ng chính điể m yế u nà y mà ngườ i ta
sá ng chế mô ̣t dây chuyề n hoa ̣t hó a bentonit bằ ng HCl, trong đó cho phé p
thu hồ i và tá i sử du ̣ng HCl để là m giả m chi phí , tăng hiê ̣u quả kinh tế . Khả
năng hấ p phu ̣, tẩ y trắ ng và hoa ̣t tính xú c tá c củ a bentonit đa ̃ hoa ̣t hoá phu ̣
thuô ̣c rấ t nhiề u và o điề u kiê ̣n hoa ̣t hó a như: bả n chấ t axit hoa ̣t hó a, thờ i
gian hoa ̣t hó a, nhiê ̣t đô ̣ hoa ̣t hó a,... Mỗ i yế u tố đề u có ả nh hưở ng nhấ t đi nh
̣
đế n chấ t lươ ṇ g củ a bentonit hoa ̣t hó a. Để nghiên cứ u mô ̣t yế u tố ả nh hưở ng
nà o đó ngườ i ta thườ ng dù ng phương phá p cô lâ ̣p, nghi ã là cố đi nh
̣ cá c yế u
tố cò n la ̣i. Đố i vớ i mỗ i loa ̣i bentonit và mỗ i mô ̣t mu ̣c đích sử du ̣ng ngườ i ta
se ̃ sử du ̣ng điề u kiê ̣n thích hơ p̣ nhấ t để hoa ̣t hó a bentonit mô ̣t cá ch tố i ưu
nhấ t để cho nó có khả năng hấ p phu ̣ tố t nhấ t.
Hoạt hó a bằ ng kiề m
Dù ng kiề m hò a tan mô ̣t số oxit lưỡ ng tính như Al2O3 để ta ̣o trên bề
mă ̣t nhữ ng lỗ xố p và trung tâm hoa ̣t đô ̣ng. Tuy nhiên một số liên kế t nhôm
silicat bị đứ t tạo thành cấu trú c khá c và mô ̣t số chấ t khá c không bi ̣ hò a tan
do sa lắng. Mặt khá c khi hà m lươ ṇ g kim loa ̣i kiề m lớ n thì hoa ̣t tính xú c tá c
củ a nhôm silicat giả m do ion Na + đầu đô ̣c cá c trung tâm axit. Do vậy
phương pháp hoạt hó a bằ ng kiề m ít được sử du ̣ng, chỉ trong trường hơ p̣
đă ̣c biê ̣t nà o đó mà ngườ i ta mớ i sử du ̣ng phương phá p nà y.
Hoạt hóa bằng chất hữu cơ
Khi bentonit được hoạt hóa bằng chất hữu cơ nó sẽ tạo một lớp bao
phủ tối ưu của chất hữu cơ trên bề mặt bentonit. Vì vậy nó có khả năng hấp
phụ tốt các chất hữu cơ.
1.1.5. Các nguồn bentonit
Tình hình nghiên cứu và sử dụng bentonit ở một số nước trên thế giới:
Trên thế giới nguồn khoáng bentonit được khai thác ngày càng nhiều và

sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kinh tế và xã hội. Sau đây là tình hình sản
xuất và sử dụng bentonit điển hình ở một số nước.

10


Sản xuất và sử dụng bentonit ở Hàn Quốc: Công nghiệp sản xuất
bentonit của Hàn Quốc bắt đầu từ năm 1968, đến nay có 9 công ty sản xuất các
mặt hàng bentonit cho công nghiệp giấy, luyện kim, xây dựng dân dụng, nông
nghiệp, thức ăn gia súc,... Công ty Sued-Chemie liên doanh với CHLB Đức là
cơ sở hàng đầu với hệ thống hoạt hoá bentonit tiên tiến chế tạo các sản phẩm
bentonit chất lượng cao từ nguồn trong nước và nhập khẩu với công suất 6500
tấn/tháng. Công ty có hệ thống phòng thí nghiệm phục vụ nghiên cứu công
nghệ và thử nghiệm chất lượng (thành phần các hạt, bề mặt riêng, dung lượng
trao đổi, độ nhớt, sức căng bề mặt, mức độ trương nở, pH,...) các sản phẩm
bentonit theo tiêu chuẩn quốc tế [8], [10], [15].
Sản xuất và sử dụng bentonit ở Trung Quốc: Mỏ bentonit lớn nhất Trung
Quốc là mỏ bentonit-Ca ở Xuân Hoa thuộc tỉnh Hồ Bắc, ngoài ra còn nhiều mỏ
bentonit ở Triết Giang, Quảng Đông,...
Công ty FCC INC tại thành phố nổi tiếng Triết Giang là một công ty
hàng đầu trong lĩnh vực sản xuất và chế biến bentonit của Trung Quốc. Công ty
bao gồm các cơ sở nghiên cứu phát triển, các cơ sở sản xuất chế biến và thương
mại những sản phẩm sét hữu cơ, phụ gia lưu biến, đất tẩy trắng, phụ gia cho
dung dịch khoan dầu khí, chăn nuôi gia súc,...
Năm 1980, Công ty bắt đầu sản xuất sét hữu cơ trên cơ sở bentonit-Na.
Từ đầu năm 1990 đã phát triển và sản xuất sét hữu cơ trên cơ sở bentonit-Ca.
Năm 1996, Công ty đã xây dựng một dây chuyền sản xuất sét hữu cơ lớn nhất
của Trung Quốc. Từ năm 1999, bắt đầu phát triển và sản xuất các loại sản phẩm
sét hữu cơ dễ phân tán và trở thành công ty đầu tiên của Trung Quốc sản xuất
vật liệu tiên tiến này. Năm 2000, đây cũng là công ty đầu tiên của Trung Quốc

phát triển các sản phẩm vật liệu nano loại smectit. Sản lượng các sản phẩm loại
này khoảng 5000 - 8000 tấn/năm, đứng hàng thứ tư trên thế giới, đáp ứng 60%
thị trường Trung Quốc cho các ứng dụng trên lĩnh vực sơn, mực in, dầu mỡ.
11


Tổng sản lượng hàng năm đối với tất cả các loại sản phẩm bentonit
của công ty là 250.000 tấn. Hiện công ty sản xuất 6 loại mặt hàng với hơn
20 sản phẩm tinh chế bentonit phục vụ cho nhu cầu trong nước và xuất
khẩu [8], [10], [15].
Giới thiệu về bentonit Ấn Độ:

Các mỏ bentonit lớn ở Ấn Độ nằm ở Kutch với hai nhà máy chế biến ở
Bhuj (ở vùng Gujarat ở phía Tây của Ấn Độ) và Chennar. Bentonit cũng được
sản xuất ở huyện Barmer Rajasthan gần Oakland Hathi-ki-Dhani [28]. Nó được
hình thành từ hàng triệu năm trước đây, có thể từ tro núi lửa rơi vào nước muối
ứ đọng trong điều kiện khô cằn. Do các đặc tính tự nhiên của tro núi lửa, thành
phần hóa học của bentonit này hơi khác so với bentonit trên thế giới. Bentonit
Ấn Độ có hàm lượng sắt cao hơn do đó nó có màu sẫm hơn các loại bentonit
khác. Với kích thước hạt rất mịn, bentonit này cho khả năng trương nở và kết
dính mạnh. Dung lượng trao đổi cation (CEC) = 98 meq/100g. Những khác biệt
này làm bentonit ở đây có số lượng ứng dụng lớn nhất trong các ngành công
nghiệp khác nhau trên toàn thế giới [27].
Bảng 1.1. Thành phần bentonit Ấn Độ
Thành phần

Hàm lượng (%)

Thành phần

Hàm lượng(%)

SiO2

53.44

TiO2

1.24

Al2O3

16.12

Cr2O3

0.02

Fe2O3

13.65

MnO

0.11

MgO

2.84

NiO

0.01

Na2O

2.31

P2O5

0.04

K2 O

0.27

S

0.16

CaO

1.28

Chất khác

8.03

Nguồn tài nguyên bentonit ở Việt Nam
Trữ lượng quặng bentonit ở Việt Nam: Ở nước ta đã phát hiện được hơn

20 mỏ quặng sét bentonit. Các mỏ quặng có quy mô lớn đều tập trung ở phần
phía nam (thành phố Hồ Chí Minh, Bình Thuận, Lâm Đồng), ở phía bắc sét

12


bentonit với hàm lượng nhóm smectit thấp tập trung chủ yếu ở vùng đồng bằng
Bắc bộ và Thanh Hoá.

Ở Lâm Đồng, bentonit đã phát hiện thấy ở Tam Bố, Di Linh. Triển vọng
nhất là ở Tam bố với trữ lượng khoảng 542.000 tấn. Các lớp bentonit xen kẽ
với điatomit, nằm mặt trên của mặt cắt trầm tích Neogen. Ở mỏ thường có 2 - 5
lớp bentonit, mỗi lớp dày 4 - 8m. Bentonit trong trầm tích Neogen thường có
màu sáng, xám xanh, xám trắng, xám phớt vàng, vàng nhạt, có nơi xám đen.
Thành phần theo cỡ hạt trong bentonit Di Linh chứa sét 60 - 70%, bột 20 30%, cát 3 - 5%. Kết quả phân tích Rownghen - nhiệt bentonit Di Linh cho thấy
khoáng vật chủ yếu là MMT 60 - 70%. Hệ số độ keo từ 0,29 - 0,42. Dung
lượng trao đổi cation khoảng 25,01 - 48,5 mgđl/100g sét khô. Chất lượng
betonite Di Linh tốt, nghèo silic, giàu nhôm. Qua nghiên cứu bước đầu,
bentonit Di Linh có nhiều lớp giàu magie đã được dùng làm nguyên liệu chính
để sản xuất dung dịch bùn khoan dầu khí, qua thử nghiệm đã thấy kết quả tốt.
Một số lớp khác giàu canxi, natri có thể dùng làm chất tẩy màu trong công
13


nghiệp dầu mỡ, công nghiệp thực phẩm và làm chất phụ gia trong phân bón
tổng hợp. Ưu thế của bentonit Lâm Đồng là chất lượng tốt, dễ khai thác, đường
vận chuyển đến nơi sử dụng chủ yếu (Thành phố Hồ Chí Minh, Biên Hòa,
Vũng Tàu) tương đối gần.
Mỏ bentonit Tuy Phong - Bình Thuận đã được phát hiện tại Nha Mé,
Vĩnh Hảo (huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận), dùng trong công nghiệp hóa

chất và khai thác dầu mỏ, trữ lượng khoảng 20 triệu tấn. Đây là loại bentonitNa, hàm lượng MMT từ 10 ÷ 20%, hệ số độ keo từ 0,20 ÷ 0,22, dung tích
trao đổi cation khoảng 15,62 ÷ 19,67 mgđlg/100g.
Mỏ bentonit Cổ Định (Thanh Hoá): nằm trong khu bãi thải của chân Núi
Nưa. Bentonit là sản phẩm thải trong quá trình khai thác và làm giàu quặng
cromit, hàm lượng MMT nguyên khai dao động khoảng 35 ÷ 43,9%. Dung
lượng trao đổi cation khoảng 40 ÷ 52,9 mgđlg/100 g sét khô [10], [14].
1.2. Sét hữu cơ
1.2.1. Giới thiệu về sét hữu cơ
Các nghiên cứu về tương tác giữa các khoáng sét và các hợp chất hữu cơ
đã được thực hiện từ những năm đầu của thế kỉ XX và tăng lên không ngừng về
số lượng và đa dạng về đề tài. Năm 1939, Gieseking nhận thấy xanh metylen có
khả năng thay thế cation giữa các lớp sét. Kết quả này mở ra khả năng sử dụng
các ion amoni (NH3R+, NH2R2+, NHR3+ và NR4+) vào cơ chế trao đổi ion trong
khoáng sét. Vì vậy các hợp chất hữu cơ phân cực khi tiếp xúc với khoáng sét sẽ
dễ dàng đẩy và chiếm chỗ các phân tử nước nằm ở khoảng không gian giữa hai
phiến sét. Các phân tử phân cực liên kết yếu với oxi bề mặt của đỉnh tứ diện
SiO4 nằm trong đơn vị cấu trúc sét bằng lực Van-đec-van. Do vậy các phân tử
hữu cơ phân cực trên bề mặt phiến sét rất linh động và dễ dàng bị thay thế bằng
các phân tử khác. Khác với chất hữu cơ phân cực, cation hữu cơ thay thế các
cation vô cơ nằm ở giữa hai phiến sét và liên kết chặt chẽ với bề mặt phiến sét.
Sự tương tác này được gọi là hấp phụ trao đổi ion. Nguyên tử nitơ của cation

14