Tiểu luận đề tài Đất sét

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THƯC PHẨM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
--------

Đề tài:

ĐẤT SÉT

BÀI TIỂU LUẬN

GVHD: Thạc Sĩ HỒ THỊ NGỌC SƯƠNG

Tp.HCM

1


MỤC LỤC
BỘ CÔNG THƯƠNG.......................................................................................................................1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THƯC PHẨM......................................................................1
MỤC LỤC..........................................................................................................................................2
ĐẤT SÉT..............................................................................................................................................4
1.Giới thiệu chung về đất sét:.........................................................................................................4

1.1.Khái niệm:.............................................................................................................4
1.2.Nguồn gốc và sự tồn tại của đất sét:.....................................................................4
2.Thành phần hóa và khoáng vật:.........................................................................................................4

2.1. Nhóm kaolinite :..................................................................................................5

2.2.Nhóm môntmôrilônite (Al2O3.4SiO2.H2O + nH2O) :.......................................6
2.3.Nhóm khoáng chứa alkali (còn gọi là illite hay mica):........................................7
3.Các tính chất của đất sét:...............................................................................................................8

3.1. Thành phần hạt:....................................................................................................8
3.2.Khả năng trương nở thể tích và hấp phụ trao đổi ion :........................................9
3.3.Tính dẻo:...............................................................................................................9
3.4. Tính co ngót:........................................................................................................9
3.5.Sự biến đổi của đất sét khi nung :.......................................................................10
3.6. Sự tương tác giữa các hạt sét:............................................................................11
4.Một vài ứng dụng của đất sét:.....................................................................................................12

4.1.Ứng dụng trong gốm sứ:.....................................................................................12
Một vài sản phẩm từ đất sét......................................................................................13
4.2.Xử lý nước thải bằng đất sét:..............................................................................13
4.3.Xử lý đất sét để sản xuất vật liệu nanocomposite:.............................................14
4.4. Tạo nguyên liệu quý từ đất sét:.........................................................................15

2


MỞ ĐẦU
Từ xưa đến nay, đất sét luôn gắn bó mật thiết với đời sống con người. Từ những
sản phẩm thông dụng như gốm, sứ,… cho đến những sản phẩm ứng dụng nhiều trong
công nghiệp như: nguyên liệu xi măng, chất đệm trong công nghiệp giấy, pha chế
màu, mực, tẩy dầu thô,…
Do có hàng loạt các ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đa dạng trong đời sống mà
đất sét đã được các nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm, nghiên cứu nhiều hơn.
Với mong muốn được học tập, nghiên cứu sâu thêm về lĩnh vực này, đồng thời được
tiếp tục đóng góp bổ sung thêm tài liệu cơ bản nghiên cứu khoáng sét, đất sét chúng em

tiến hành đề tài nghiên cứu: “Đất sét”.
Tuy nhiên với số lượng khổng lồ các kiến thức đã biết, việc lựa chọn những kiến
thức nào phù hợp vào một bài tiểu luận, phù hợp với nhiều đối tượng là rất khó khăn,
nên chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được
những ý kiến đóng góp của tất cả các thầy cô và các bạn sinh viên ở trong trường cũng
như ngoài trường, để lần sau nhóm 1 viết tiểu luận đạt kết quả cao hơn.

3


ĐẤT SÉT

1.Giới thiệu chung về đất sét:

1.1.Khái niệm:
Đất sét hay sét là một thuật ngữ được dùng để miêu tả một nhóm các khoáng vật
phyllosilicat nhôm ngậm nước, thông thường có đường kính hạt nhỏ hơn 2 μm. Đất sét
bao gồm các loại khoáng chất phyllosilicat giàu các ôxít và hiđrôxít của silic và nhôm
cũng như bao gồm một lượng lớn nước tham gia vào việc tạo cấu trúc và thay đổi theo
từng loại đất sét.
1.2.Nguồn gốc và sự tồn tại của đất sét:
Đất sét nói chung được tạo ra do sự phong hóa hóa học của các loại đá chứa
silicate dưới tác động của axit cacbonic nhưng một số loại đất sét lại được hình thành
do các hoạt động thủy nhiệt.
Như vậy sự hình thành các mỏ cao lanh và đất sét là do chịu sự tác dụng tương
hổ của các quá trình hoá học, cơ học, sinh vật học bao gồm các hiện tượng phong hoá,
rửa trôi và lắng đọng trong thời gian dài.
Đất sét trong tự nhiên tồn tại ở một số dạng chính như:
 Loại sét vàng, đỏ, có khi xám đen, pha đất thịt và cát mịn ở các cồn.
 Loại sét xám xanh nằm ở khu vực nước lợ, có độ nhớt cao.

 Loại sét gốm sứ nằm thành vỉa màu trắng dẻo, xuất hiện ở những vùng trũng
giữa hai giồng cát, do đồng thủy triều tạo nên.
Các dạng trên chủ yếu ở dạng các hợp chất khoáng như: khoáng vật
phyllosilicate nhôm ngậm nước, kaolinit, montmorillonit- smectit, illit và chlorit.
2.Thành phần hóa và khoáng vật:

Đất sét xét theo thành phần hoá, thành phần khoáng cũng như cấu trúc bao gồm
28 loại đơn khoáng khác nhau, chia thành các nhóm khoáng.
Mỗi nhóm khoáng bao gồm các đơn khoáng có cấu trúc hoặc tính chất gần
giống nhau. Ba nhóm khoáng quan trọng nhất đối với ngành công nghiệp gốm sứ là:
kaolinite, montmoriolite và illite.

4


2.1. Nhóm kaolinite :
Đặc trưng của nhóm kaolinite là khoáng kaolinite (tên khoáng này được lấy làm
tên cho cả nhóm), là khoáng chủ yếu trong các mỏ cao lanh và đất sét, có công thức
hoá học là Al2O3.2SiO2.2H2O (hoặc có thể viết: Al2Si2O5(OH)4). Thành phần hóa học
của khoáng này là SiO2: 46.54%; Al2O3 : 39.5%; H2O: 13.96%.
Thông thường thành phần khoáng của đất sét ngoài các khoáng sét còn chứa
một lượng tràng thạch (do đá gốc chưa phong hóa hoàn toàn) và SiO 2 tự do (hình
thành trong quá trình phân hóa). Để thuận tiện cho việc tính toán phối liệu gốm sứ,
người ta quy thành phần khoáng vật của một mỏ đất sét theo thành phần khoáng hợp lý
bao gồm:
- Khoáng vật sét (tính theo kaolinite) được ký hiệu là T, quy ra %.
- Thạch anh kí hiệu là Q, quy ra %.
- Tràng thạch kali kí hiệu là F, quy ra %.
T + Q + F = 100%
Nếu trong thành phần hóa của một loại cao lanh nào đó có chứa CaO hay MgO

≥ 1% thì lượng CaO hay MgO đó được coi là của cacbonat, tức là tồn tại ở dạng
CaCO3 hay là MgCO3. Nếu hàm lượng các oxit ấy < 1% thì coi sự có mặt của chúng
là sự thay thế đồng hình của các ion Ca

2+

2+
và Mg vào trong mạng lưới tinh thể

khoáng sét. Tương tự nếu hàm lượng FeO, Fe 2O3 ≥ 1% thì ta coi chúng là hợp chất
chứa sắt (ví dụ Fe(OH)3).
Cấu trúc tinh thể kaolinite gồm 2 lớp: lớp tứ diện chứa cation Si 4+ ở tâm
([SiO4]4-), lớp bát diện chứa Al3+ ở tâm ([AlO6]9-). Hai lớp này tạo thành gói hở có
chiều dày từ 7.21-7.25 A0 trong đó có các nhóm OH phân bố về một phía.

5


Cấu trúc tinh thể kaolinite
Các lớp kế tiếp liên kết với lớp cơ bản bằng mối liên kết hydro giữa các
hydroxyn (-OH) của các khối bát diện và các oxi (-O-) của các khối tứ diện. Do mối
liên kết hydro rất chặt chẽ, nó làm giảm quá trình hydrat hóa và cho các lớp này gắn
kết nhau để tạo thành tinh thể lớn hơn. Một tinh thể kaonilit thông thường gồm 70-100
lớp cơ bản tạo thành.
Tính chất: kaolinite hầu như không trương nở trong nước, độ dẻo kém, khả
năng hấp phụ trao đổi ion yếu (thường từ 5-10 mili đương lượng gam đối với 100g cao
lanh khô), khối lượng riêng của khoáng kaolinit khoảng 2.41-2.60g/cm 3.
Trong nhóm này còn có khoáng halloysite Al2O3.2SiO2.4H2O thường đi kèm với
kaolinite.
2.2.Nhóm môntmôrilônite (Al2O3.4SiO2.H2O + nH2O) :

Monmorilonite, đôi khi còn gọi là smectit là một khoáng vật quan trọng được tạo bởi 2 lớp tứ diện
[SiO4]4- và 1 lớp bát diện [AlO6]9-. Do đó, monmorilonit được gọi là khoáng vật có tỷ lệ 2:1. Khối bát diện nằm
giữa hai lớp silic (khối tứ diện) bởi các đỉnh tứ diện liên kết với các nguyên tử hydroxyl nằm ở đỉnh khối bát diện
tạo thành một lớp hoàn chỉnh. Bề dày của lớp có tỷ lệ 2:1 này khoảng 0.96nm.
Do có sự thay đổi đồng hình, nên monotmorilonite thường chứa các cation Fe2+, Fe3+, Ca2+, Mg2+ với
hàm lượng khá lớn.

6


Cấu

trúc tinh thể

monmorilonite
Tính chất: Vì lực hút dính Van der Waal giữa các lớp silicat nằm phía trên yếu và có độ hụt điện tích âm
thực trong lớp bát diện, nước và các ion trao đổi có thể xâm nhập vào phần và chia tách các lớp mạng. Do đó,
tinh thể monmorilonit có thể rất nhỏ nhưng chúng hấp thụ nước rất mạnh. Đất có chứa khoáng vật monmorilonit
rất dễ bị trương nở khi gặp nước, áp lực trương nở phát triển sẽ làm phá hủy các công trình có tải trọng nhẹ và kết
cấu mặt đường.
- Độ phân tán cao, hạt mịn, kích thước cỡ 300-500nm có thể chiếm đến 40% (trong đất sét thường cỡ hạt
trên chỉ chiếm 5-20%, trong đó cao lanh từ 0.5-1.5%) nên khoáng này có độ dẻo rất lớn.

- Khối lượng riêng từ 1.7- 2.7g/cm3
- Trong nhóm này còn có khoáng baydelite Al 2O3.3SiO2.H2O, có cấu trúc và tính
chất tương tự như montmorilonit nhưng chứa nhiều oxit sắt nên ít công dụng.
2.3.Nhóm khoáng chứa alkali (còn gọi là illite hay mica):
Illite (hydromica) – một khoáng vật sét quan trọng khác, được phát hiện bởi
giáo sư R.E.Grim – ĐH Illinois, Mỹ. Nó cũng có cấu tạo tỷ lệ 2:1 tương tự như
monmorilonite nhưng giữa các lớp tinh thể được gắn kết với nhau bởi nguyên tử kali.

*Lưu ý rằng, vòng lục giác trong lớp silicat có đường kính xác định và nguyên
tử kali sẽ lấp đầy vào giữa và liên kết các lớp lại chặt chẽ với nhau. Ngoài ra, có một
vài thay thế đồng hình của nhôm cho silic trong lớp oxit silic.

7


Cấu trúc tinh thể của Illite/mica
Các dạng mica ngậm nước thường gặp là:
 Muscovit: K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O
 Biotit: K2O.4MgO.2Al2O3.6SiO2.2H2O
Trong nhóm này còn có một số khoáng khác có cấu trúc và tính chất tương tự
illite như là khoáng hydrophylit, vermiculite, và các dạng thủy tinh mica khác.
Tính chất: Illite có cấu trúc mạng tinh thể tương tự như khoáng vật mica nhưng
chứa ít kali và có ít sự thay thế đồng hình hơn. Do đó, về mặt hóa học, chúng hoạt động
mạnh hơn các khoáng vật mica.
Các khoáng này có mạng lưới tinh thể tương tự như monmorilonite nên tính
chất của chúng rất giống nhau.
3.Các tính chất của đất sét:

3.1. Thành phần hạt:
Nhìn chung kích thước các hạt đất sét nằm trong giới hạn phân tán keo (<60
μm). Kích thước các loại tạp chất bao gồm thạch anh, tràng thạch, mica thường khá
lớn.
Thành phần và kích thước hạt có tác dụng rất lớn đến khả năng hấp phụ trao đổi
ion, tính dẻo, độ co khi sấy, cường độ mộc cũng như diễn biến tính chất của khoáng đó
theo nhiệt độ nung.
8

3.2.Khả năng trương nở thể tích và hấp phụ trao đổi ion :
Tính chất này của đất sét chủ yếu là do cấu trúc tinh thể của các đơn khoáng của
nó quyết định.
Các silicat 2 lớp (caolinit): sự hấp phụ trao đổi cation trước hết và chủ yếu xảy
ra ở các mặt cơ sở chứa SiO2 bên ngoài của các cạnh tinh thể, đặc biệt là khi có sự thay
thế đồng hình của Si

4+

bằng Al

3+

hay Fe

3+
.

Các silicat 3 lớp (mônmôrilônit): đại lượng hấp phụ trao đổi ion lớn do sự thay
thế đồng hình xảy ra đồng thời cả trong lớp tứ diện và bát diện. Khả năng trương nở thể
tích lớn do có kiểu cấu trúc dạng vi vảy chồng khít lên nhau, tạo điều kiện cho các
phân tử nước dễ bám chắc vào khoảng không gian giữa các gói làm trương nở thể tích
cúa nó lên đến 16 lần so với thể tích lúc đầu khan nước.
3.3.Tính dẻo:
Khi nhào trộn với nước, đất sét sẽ tạo hỗn hợp dẻo có khả năng tạo hình. Tính
dẻo là do đất sét có cấu tạo dạng lớp, có khả năng trao đổi ion và hấp thụ nước. Do có
khả năng trao đổi ion nên khi gặp nước, đất sét sẽ bị hydrat hóa và hình thành những
lớp nước bao quanh các hạt đất sét.
Các lớp nước càng xa đất sét thì lực liên kết càng yếu, nhất là lớp nước tự do
ngoài cùng. Màng nước này làm các lớp đất sét trượt tương đối lên nhau dưới tác dụng

của ngoại lực làm đất sét có tính dẻo.
Để tăng độ dẻo cho đất sét, người ta có thể:
─ Thêm đất sét dẻo monmorilonite.
─ Tăng các quá trình cơ học như đập, nghiền, trộn, ngâm, ủ, lọc,…
─ Dùng phụ gia tăng tính dẻo như: rỉ đường, chất thải trong công nghiệp
giấy…
Muốn giảm độ dẻo của đất sét thường cho thêm các chất trơ như: bột đá, cát,
mùn cưa, bột than,…

3.4. Tính co ngót:
Độ co là độ giảm kích thước và thể tích của đất sét khi sấy khô và nung. Độ co
rút được tính bằng phần trăm so với kích thước ban đầu. Tùy theo loại đất sét, ta có:
9


─ Độ co ngót khi sấy thường trong khoảng 2-3% đến 10-12%.
─ Độ co ngót khi sấy thường trong khoảng 2-3%
Vậy độ co ngót tổng cộng là 5-18%.
Hiện tượng co ngót thường đi đôi với các hiện tượng nứt, tách, cong vênh.
3.5.Sự biến đổi của đất sét khi nung :
Đất sét là hệ đa khoáng nên khi gia nhiệt sẽ xảy ra nhiều quá trình hóa lý phức
tạp. Khi nung nóng xảy ra các hiên tượng chính sau đây:
- Biến đổi thể tích kèm theo mất nước lý học.
- Biến đổi thành phần khoáng bao gồm mất nước hoá học, biến đổi cấu trúc tinh
thể khoáng cũ (kể cả biến đổi thù hình).
- Các cấu tử phản ứng với nhau để tạo ra pha mới.
- Hiện tượng kết khối.
Để khảo sát diễn biến lúc nung của các khoáng sét, chúng ta có thể sử dụng
nhiều phương pháp riêng biệt hay kết hợp các phương pháp để thu được kết quả với độ
tin cậy cao hơn. Các phương pháp thường dùng là:

- Phương pháp nhiệt vi sai.
- Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen.
- Phương pháp xác định đường cong co và dãn nở liên tục qua lính hiển vi nhiệt
độ cao hoặc bằng đilatômet.
- Phương pháp thạch học dùng các loại kính hiển vi để quan sát sự thay đổi cấu
trúc của mẫu nung.
* Cụ thể diễn biến hiện tượng xảy ra khi nung đất sét:
• Nhiệt độ thường đến 1300C: nước bay hơi và đất sét co lại.
• 2004500C: nước hấp phụ bay hơi, chất hữu cơ bị cháy, đất sét bị co nhiều và có
ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm: Fe2O3  FeO tạo môi trường khử.
• 5005500C: nước hóa hợp chất, kaolinit chuyển thành metakaolinit (Al 2O3.2SiO2)
làm đất sét mất tính dẻo.
• 5508800C : metakaolinit bị phân hủy thành Al 2O3 và SiO2, mạng lưới tinh thể
của khoáng sét bị phá hủy làm giảm cường độ.
• 9209800C: Al2O3 chuyển thành Al2O3. Khoáng silimanit hình thành và có tỏa
nhiệt.
10


Al2O3 +SiO2  Al2O3.SiO2
CaCO3  CaO + CO2
• 1000 12000C: Chuyển khoáng silimanit thành khoáng mulit:
Al2O3.SiO2  3Al2O3.2SiO2
Một điểm đặc biệt của đất sét khi nung ở nhiệt độ cao là hiện tượng kết khối.
Đó là quá trình sít đặc và rắn chắc lại của các phần tử khoáng vật (sản phẩm) dạng bột
tơi dưới tác dụng của nhiệt độ hay áp suất, hoặc tác dụng đồng thời của cả hai yếu tố
đó.
Vật thể đã kết khối có cường độ cơ học cao, độ xốp và khả năng hút nước nhỏ,
mật độ hay khối lượng thể tích sẽ lớn nhất.
Hiện tượng kết khối có mặt pha lỏng bao giờ cũng xảy ra mãnh liệt hơn.

Sản phẩm muốn kết khối tốt trong điều kiện thông thường phải nung đến nhiệt
độ ≥ 0,8 T (T là độ chịu lửa hay nhiệt độ nóng chảy).
3.6. Sự tương tác giữa các hạt sét:
Sự kết hợp các khoáng vật sét và các lớp nước hấp phụ trên bề mặt hạt tạo nên
các đặc trưng vật lý cơ bản của cấu trúc đất. Các hạt sét riêng lẻ tương tác với nhau
thông qua màng nước hấp phụ bao quanh và sự có mặt của các ion khác nhau, các vật
chất hữu cơ, nồng độ khác nhau… đã tác động đến hoặc góp phần tạo ra sự đa dạng
trong cấu trúc của đất trong tự nhiên. Hạt sét có thể đẩy nhau, quá trình này phụ thuộc
vào nồng độ ion, khoảng cách giữa các hạt và một số nhân tố khác. Tương tự, có sự
tương tác nhất định giữa các hạt riêng lẻ do tác dụng của liên kết hydro, lực Van der
Waal và một số kiểu liên kết hóa học hoặc hữu cơ khác. Lực tương tác giữa các hạt
hay điện thế giảm dần từ bề mặt khoáng vật ra ngoài, như thấy trên hình. Hình dáng
thực tế của đường cong điện thế phụ thuộc vào hóa trị, nồng độ ion hòa tan và bản chất
các lực liên kết.

Các hạt có thể bị keo tụ hoặc
tách rời (phân tán hoặc tách biệt).
Chúng có thể keo tụ theo một vài cách
có thể: cạnh - mặt là thông dụng nhất,

11


ngoài ra có thể gặp các dạng kết hợp khác như cạnh – cạnh hoặc mặt – mặt. Xu hướng
keo tụ phụ thuộc vào sự gia tăng của một hoặc một số nhân tố sau: nồng độ các chất
điện phân, hóa trị của các ion, nhiệt độ.
Hoặc giảm một hoặc một số các nhân tố sau: hằng số điện môi của chất lỏng
trong lỗ rỗng của đất, kích thước của các ion hydrat, pH, hấp phụ anion.
Tất cả các loại đất sét tự nhiên đều kết tủa (keo tụ) với mức độ nào đó. Chỉ trong
các dung dịch rất loãng (có chứa rất nhiều nước) các hạt sét có thể dưới dạng phân tán

và điều này có thể xảy ra trong suốt quá trình trầm tích.
4.Một vài ứng dụng của đất sét:

4.1.Ứng dụng trong gốm sứ:
Đất sét là chất mềm dẻo khi ẩm, điều này

có

nghĩa là rất dễ tạo dạng cho nó bằng tay. Khi khô

nó

trở nên rắn chắc hơn và khi bị "nung" hay làm
cứng bằng nhiệt độ cao, đất sét trở thành rắn vĩnh
cửu. Thuộc tính này làm cho đất sét trở thành
một chất lý tưởng để làm các đồ gốm sứ có độ
bền cao, được sử dụng cả trong những mục đích
thực tế cũng như dùng để làm đồ trang trí. Với
các dạng đất sét khác nhau và các điều kiện nung khác nhau, người ta thu được đất
nung, gốm và sứ. Phụ thuộc vào các hợp chất có trong đất, đất sét có thể có nhiều màu
khác nhau, từ màu trắng, xám xịt tới màu đỏ-da cam sẫm..
Đất sét được nung kết trong lửa đã tạo ra những đồ gốm sứ đầu tiên và hiện nay
nó vẫn là một trong những vật liệu rẻ tiền nhất để sản xuất và sử dụng rộng rãi
nhất. Gạch, ngói, các xoong nồi từ đất, các đồ tạo tác nghệ thuật từ đất, bát đĩa, thân bugi
và thậm chí cả các nhạc cụ như đàn ocarina đều được làm từ đất sét. Đất sét cũng được
sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, chẳng hạn trong sản xuất giấy, xi măng, gốm
sứ và các bộ lọc hóa học.

12

Một vài sản phẩm từ đất sét
4.2.Xử lý nước thải bằng đất sét:
“Bóng sinh học” là hỗn hợp được tạo ra từ: Đất sét, cám gạo và vi sinh vật.
“Bóng sinh học” có hình dạng và khả năng hấp thụ, thấm lọc tốt do chứa một lượng lớn
các loài vi sinh vật có khả năng hấp thụ các chất bẩn trong nước thải.
Các chất bẩn, huyền phù lơ lửng có trong nước thải đem thử nghiệm sẽ bám
dính lên bề mặt ngoài của “bóng” nhờ đặc tính của đất sét (thành phần của đất sét có
SiO2, Al2O3- các oxit tạo nên nhân keo chủ đạo cho đất sét) và cấu tạo đặc biệt của vi
khuẩn (được bao bọc bên ngoài bởi lớp chất nhầy hay còn gọi là giáp mô có khả năng
kết dính chất bẩn).
Khi nước thải thấm vào sâu bên
trong “bóng” thì chúng tiếp tục được xử lý
thông qua cơ chế dinh dưỡng và sinh trưởng
của các loài vi sinh vật cấu tạo bên trong
13


bóng. Quá trình tiêu thụ cơ chất như sau: đầu tiên cơ chất từ chất lỏng tiếp xúc với bề
mặt màng và tiếp đó vận chuyển vào bên trong theo cơ chế thẩm thấu và khuếch tán.
Trong màng vi sinh diễn ra quá trình tiêu thụ cơ chất và quá trình trao đổi chất của vi
sinh vật trong màng. Đối với các chất kích thước lớn không thể khuếch tán vào màng
được, chúng sẽ bị phân hủy thành dạng có phân tử khối nhỏ hơn tại bề mặt màng và
sau đó mới tiếp tục quá trình vận chuyển vào bên trong.
Sau khi áp dụng “Bóng sinh học” vào xử lý nước thải tại Ký túc xá của Đại Học
Thái Nguyên cho thấy: Mỗi “bóng sinh học” có khả năng xử lý được 4 lít nước thải.
Hiệu suất xử lý phụ thuộc vào tỷ lệ thành phần của từng công thức thí nghiệm. Sau 5
ngày, hiệu suất xử lý COD đạt 90,5%, BOD5 đạt 90,9%, TSS đạt 82,95%, Nitơ tổng số
đạt 87,92%, Photpho tổng số đạt 80,47% và chỉ tiêu pH nằm trong giới hạn cho phép.

Nước trước và sau khi xử lý bằng “bóng sinh học”
4.3.Xử lý đất sét để sản xuất vật liệu nanocomposite:
Đất sét chứa các hạt nano là loại vật liệu xây dựng lâu đời. Hiện nay, polymer
gia cường bằng đất sét (nanoclay) được ứng dụng khá nhiều trong bộ hãm xe hơi.
Polymer/ đất sét có thể làm vật liệu chống cháy, ví dụ như một số loại
nanocomposite của Nylon 6/ silicate, PS/layered silicate,…hay vật liệu dẫn điện như
nanocomposite PEO/Li-MMT (MMT= montmorillonite) dung trong pin, vật liệu phân
hủy sinh học như PCL/MMT hay PLA/MMT.
Ngoài ra, khi các polymer như ABS, PS, PVA,…được gia cường các hạt đất sét
khác nhau sẽ cải thiện đáng kể tính chất cơ lý của polymer.

14


Tiềm năng sản xuất nanocomposit không bị giới hạn bởi chủng loại nhựa. Đất
sét và các phụ gia cỡ hạt nano đóng vai trò quan trọng trong sản xuất các chất dẻo dân
dụng, chất dẻo kỹ thuật, chất dẻo tính năng cao, các chất dẻo nhiệt rắn và các vật liệu
đàn hồi.
Hiệu quả của phương pháp sản xuất phụ thuộc vào sự tương thích hóa học giữa
đất sét với polyme và tác động của sự tương thích này đối với các tính năng của toàn
bộ hệ composit.
Hai quy trình cơ bản để sản xuất các nanocomposit là polyme hóa nội tại và hóa
hợp nóng chảy. Cả hai quy trình đã được phát triển đến mức độ khá cao và được áp
dụng để sản xuất nhiều composit với thành phần đất sét nano.
4.4. Tạo nguyên liệu quý từ đất sét:
Với đề tài "Chuyển hóa vật liệu zeolit từ khoáng sét thiên nhiên Việt Nam", nhóm
nghiên cứu Trường ÐH Bách khoa Hà Nội đã mở ra nhiều hướng đi mới cho phát triển
kinh tế và cải tạo môi trường. Từ bước đột phá với sáu ứng dụng ban đầu, những người
thực hiện đề tài đã đưa zeolit thành một môn học và quyết tâm "ươm mầm" một lực
lượng nghiên cứu kế cận.

Zeolit là vật liệu vi mao quản, xốp nhẹ có dung lượng trao đổi ion lớn và có khả
năng hấp phụ kỳ diệu. Loại vật liệu này đã có mặt trên thế giới từ những năm 60 của
thế kỷ 20 nhưng chủ yếu được tổng hợp từ hóa chất tinh khiết. Vì thế, dù có chất lượng
tốt nhưng giá thành của zeolit lại rất cao và khó ứng dụng rộng.
Trong khi đó, Việt Nam lại phải nhập khẩu hoàn toàn vật liệu này, đặc biệt trong
ngành lọc hóa dầu. Nếu nghiên cứu thành công, chúng ta sẽ tận dụng được lợi thế về
nguồn nguyên liệu đất sét dồi dào trong nước, giảm được giá thành, giúp các nhà sản
xuất trong nước tiết kiệm được một nguồn kinh phí không nhỏ.
Công trình nghiên cứu chuyển hóa khoáng sét cao lanh Việt Nam thành zeolite
phục vụ nuôi trồng thủy sản đã thành công. Zeolite nhiều ứng dụng ra đời mở ra một
lối đi cho ngành nuôi trồng thủy sản, ngành công nghiệp và nhiều lĩnh vực khác.
Thành công của đề tài đã mang tới sáu ứng dụng rộng rãi của vật liệu zeolite
chuyển hóa từ khoáng sét.
• Trong nuôi trồng thủy sản, zeolite có thể làm sạch hồ nuôi.
15


• Trong nông nghiệp, zeolite có tác dụng cải tạo đất. Thử nghiệm trên vụ lúa hèthu 2005 tại Thanh Hóa loại vật liệu này đã làm lợi cho nông dân khoảng
600.000 đồng/ha.
• Trong chăn nuôi, zeolite giúp làm tang sản lượng và chất lượng chăn nuôi.
• Trong chế tạo nguyên liệu sạch, zeolite tạo ra etanol có nồng độ trên 99,5% từ
cồn có nồng độ thấp.
• Trong bảo vệ môi trường, zeolite giúp xử lý nước và không khí ô nhiễm.
• Trong lọc- hóa dầu, zeolite có tác dụng làm chất hấp phụ và xúc tác chuyển hóa
hóa học.
Qua đó, ta có thể thấy được những ứng dụng to lớn của đất sét, khoáng sét trong
đời sống hiện đại của con người.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Đỗ Quang Minh, “Hóa lý silicat”, nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP.HCMnăm 2011.

2. Nguyễn Thúc Bội Huyên, “ Bài giảng Vật Liệu học”, trường Đại Học CNTP
TP.HCM- năm 2012.
16


3. Đề tài nghiên cứu khoa học “ Nghiên cứu xử lý nước thải sinh học bằng bóng
sinh học” của thầy và trò khoa môi trường, trường Đại Học Nông Lâm Thái
Nguyên, năm 2013-2014.
4. Đề tài nghiên cứu “"Chuyển hóa vật liệu zeolit từ khoáng sét thiên nhiên Việt
Nam", của nhóm nghiên cứu Đại Học Bách Khoa Hà Nội, năm 2003.
5. Một số trang web mà nhóm đã tìm kiếm được:
/> /> /> />
17