Nghiên cứu chế tạo vật liệu BENTONITE biến tính và ứng dụng xử lý AMONI trong nước (Đồ án tốt nghiệp)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA - VŨNG TÀU
VIỆN KỸ THUẬT KINH TÉ BIỂN

BARI A V U N G TA U

UNIVERSITY
C a p Sa in t |A«'(IỊJIS

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU BENTONITE BIẾN TÍNH
VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC

Trình độ đào tạo:

Đại học chính quy

Ngành:

Công nghệ kĩ thuật hóa học

Chuyên ngành:

Hóa dầu
Giảng viên hướng dẫn:

ThS. Diệp Khanh

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Văn Tuấn

MSSV: 13030105

Lớp DH13hd

Bà Rịa - Vũng Tàu, 2017


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA - VŨNG TÀU
VIỆN KỸ THUẬT - KINH TẾ BIỂN

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI
ĐỒ ÁN/ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
(Đính kèm Quy định về việc tổ chức, quản lý các hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ ban hành kèm
theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013 của Hiệu trưởng Trường Đại học BRVT)

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Tuấn

Ngày sinh: 6/5/1995

MSSV

: 13030105

Lớp: DH13hd

Địa chỉ

: 171/53 Nguyễn An Ninh, p7, Tp Vũng Tàu

E-mail

:

Trình độ đào tạo

: Đại học

Hệ đào tạo

: Chính quy

Ngành

: Công nghệ kĩ thuật hóa hoc

Chuyên ngành

: Hóa dầu

1. Tên đề tài: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu bentonite biến tính và ứng dụng xử lý
amoni trong nước”.
2. Giảng viên hướng dẫn: ThS. Diệp Khanh
3. Ngày giao đề tài: 8/2/2017
4. Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: 22/07/2017

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)

TRƯỞNG NGÀNH

(Ký và ghi rõ họ tên)

Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày 22 tháng 7 năm 2017
SINH VIÊN t Hự C h iệ n
(Ký và ghi rõ họ tên)

PHÓ VIỆN TRƯỞNG
(Ký và ghi rõ họ tên)


Tôi cam đoan đồ án tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được
sự hướng dẫn khoa học của ThS. Diệp Khanh. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong
đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kì hình thức nào trước đây. Trong
luận văn có sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu của các tác giả, cơ
quan tổ chức khác nhau đều có trích dẫn và chú thích rõ ràng về nguồn gốc.
Nếu phát hiện bất cứ gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung
luận văn của mình và chịu mọi hình thức kỉ luật theo quy định.
Vũng Tàu, ngày, 22 tháng 7 năm 2017
Sinh viên thực hiện


Lời đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn đến trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu, Viện kỹ
thuật kinh tế biển đã tạo điều kiện cho tôi mượn dụng cụ và phòng thí nghiệm để hoàn
thành đồ án này.
Đặc biệt, tôi gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS. Diệp Khanh đã tận tình hướng dẫn
và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian để nghiên cứu đề tài.
Cảm ơn đến quý Thầy, Cô Viện kỹ thuật kinh tế biển, trường Đại học Bà Rịa Vũng Tàu đã dạy dỗ và truyền đạt kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập tại
trường.
Xin chân thành cảm ơn đến quý Thầy, Cô Hội đồng chấm đồ án tốt nghiệp đã dành
thời gian đọc và đưa ra những lời nhận xét giúp tôi hoàn thiện hơn đồ án này.

Cám ơn gia đình và bạn bè đã tiếp thêm niềm tin, nghị lực và giúp đỡ tôi trong suốt
thời gian qua.
Xin gửi đến lời cám ơn chân thành và sâu sắc nhất!

Vũng Tàu, ngày22 tháng 7 năm 2017


MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU
Chương 1. TỔNG QUAN
1.1

Tổng quan về amoni và sự ônhiễm amoni....................................................... 14

1.1.1

Sơ lược về amoni.......................................................................................14

1.1.2

Hiện trạng ô nhiễm amoni.........................................................................14

1.1.3

Tác hại của amoni.....................................................................................15

1.1.4

Một số phương pháp xử lý amoni.............................................................16

1.2

Tổng quan về bentonite................................................................................... 21

1.2.1

Thành phần khoáng và thành phần hoá học............................................. 21

1.2.2

Cấu trúc montmorillonit........................................................................... 22

1.2.3

Tính chất lý - hoá của bentonit................................................................ 23

1.2.4

Biến tính M M T........................................................................................ 25

1.2.5

Một số ứng dụng của bentonite................................................................ 29

1.3

Cơ sở lý thuyết quá trình hấp phụ................................................................... 30

1.3.1

Cơ sở lý thuyết......................................................................................... 30

1.3.2

Động học hấp phụ.................................................................................... 31

Chương 2. THỰC n g h iệ m
2.1

Nguyên liệu và hóa chất.................................................................................. 34

2.2

Thiết b ị............................................................................................................ 34

2.3

Tạo vật liệu...................................................................................................... 35

2.3.1

Tạo mẫu Bentonite.....................................................................................35


2.3.2

Tổng hợp vật liệu Bentonite-Al, Bentonite-H-Al..................................... 35

2.3.3

Tổng hợp vật liệu Bentonite-Fe, Bentonite-H-Fe..................................... 36

2.3.4

Tổng hợp vật liệu Bentonite-Zn, Bentonite-H-Zn....................................37

2.4

Khảo sát hấp phụ amoni..................................................................................39

2.4.1

Lý thuyết quá trình................................................................................... 39

2.4.2

Tạo đường chuẩn...................................................................................... 39

2.4.3

Khảo sát sự hấp phụ amoni trên mẫu....................................................... 41

2.4.4

Các phương pháp phân tích được dùng trong thí nghiệm........................ 41

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1

Kết quả phân tích cấu trúc vật liệu.................................................................. 45

3.1.1

Kết quả phân tích XRD của các mẫu vật liệu.......................................... 45

3.1.2

Kết quả phân tích IR của các mẫu vật liệu............................................... 49

3.2

Kết quả khảo sát hấp phụ amoni..................................................................... 53

3.2.1

Đường chuẩn............................................................................................ 53

3.2.2

Khảo sát sự hấp phụ khi thay đổi nồng độ................................................55

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1: Tiêu chuẩn một số quốc gia về các hợp chất nitơ trong cấp nước.............16

Bảng 1. 2: Các phương trình hấp phụ đẳng nhiệt....................................................... 32
Bảng 2.

1: Các mẫu bentonite biến tín h ..................................................................... 39

Bảng 2. 2: Số liệu thiết lập đường chuẩn................................................................... 41
Bảng 3.

1: Các vùng hấp thụ đặc trưng trong phổ hồng ngoại của các mẫu...............52

Bảng 3. 2: Số liệu đường chuẩn................................................................................. 53
Bảng 3. 3: Khảo sát hấp phụ

amoni của Bent-Al.................................................55

Bảng 3. 4: Khảo sát hấp phụ

amoni của Bent-Fe.................................................57

Bảng 3. 5: Khảo sát hấp phụ

amoni của Bent-Zn.................................................59

Bảng 3. 6 : Khảo sát hấp phụ

amoni của Bent-H-Al.............................................61

Bảng 3. 7: Khảo sát hấp phụ

amoni của Bent-H-Fe.............................................63

Bảng 3. 8 : Khảo sát hấp phụ

amoni của Bent-H-Zn............................................65


DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1: Đường cong Clo hóa tới điểm đột biến đối với nước có amoni..................18
Hình 1. 2: Cấu trúc lớp của Montmorillonite............................................................... 22
Hình 1. 3: Cấu trúc 2:1 của MMT................................................................................ 23
Hình 1. 4: Các dạng nhóm hidroxi trên bề mặt khoáng sét.......................................... 26
Hình 1. 5: Một số polioxocation kim loại..................................................................... 27
Hình 1. 6 : Sơ đồ hình thành sét chống bằng Pillar nhôm............................................ 28
Hình 1. 7: Sơ đồ hấp phụ............................................................................................. 30
Hình 2. 1: Bentonite Di Linh........................................................................................34
Hình 2. 2: Quy trình điều chế vật liệu

Bent-Al.......................................................36

Hình 2. 3: Quy trình điều chế vật liệu

Bent-H-Al...................................................36

Hình 2. 4: Quy trình điều chế vật liệu

Bent-Fe.......................................................37

Hình 2. 5: Quy trình điều chế vật liệu

Bent-H-Fe...................................................37

Hình 2. 6 : Quy trình điều chế vật liệu

Bent-Zn.......................................................38

Hình 2. 7: Quy trình điều chế vật liệu

Bent-H-Zn...................................................38

Hình 3. 1: Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu Bent-DL.............................................. 45
Hình 3. 2: Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu Bent-Al............................................... 46
Hình 3. 3: Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu Bent-H-Al........................................... 46
Hình 3. 4: Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu Bent-Fe............................................... 47
Hình 3. 5: Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu Bent-H-Fe........................................... 47
Hình 3. 6 : Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu Bent-Zn............................................... 48
Hình 3. 7: Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu Bent-H-Zn........................................... 48
Hình 3. 8 : Phổ hồng ngoại IR của Bent-DL................................................................. 49
Hình 3. 9: Phổ hồng ngoại IR của Bent-Al.................................................................. 49
Hình 3. 10: Phổ hồng ngoại IR của Bent-H-Al............................................................50


Hình 3. 11: Phổ hồng ngoại IR của

Bent-Fe.......................................................50

Hình 3. 12: Phổ hồng ngoại IR của

Bent-H-Fe...................................................51

Hình 3. 13: Phổ hồng ngoại IR của

Bent-Zn.......................................................51

Hình 3. 14: Phổ hồng ngoại IR của

Bent-H-Zn...................................................52

Hình 3. 15: Đường chuẩn amoni..................................................................................54
Hình 3. 16: Ảnh hưởng của nồng độ chất bị hấp phụ đến độ hấp phụ của Bent-Al....55
Hình 3. 17: Đồ thị phươngtrìnhhấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của Bent-Al.............. 56
Hình 3. 18: Đồ thị phươngtrìnhhấp phụ đẳng nhiệt Freundlich của Bent-Al............ 56
Hình 3. 19: Ảnh hưởng của nồng độ chất bị hấp phụ đến độ hấp phụ của Bent-Fe....57
Hình 3. 20: Đồ thị phươngtrìnhhấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của Bent-Fe.............. 58
Hình 3. 21: Đồ thị phươngtrìnhhấp phụ đẳng nhiệt Freundlich của Bent-Fe............ 58
Hình 3. 22: Ảnh hưởng của nồng độ chất bị hấp phụ đến độ hấp phụ của Bent-Zn....59
Hình 3. 23: Đồ thị phươngtrìnhhấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của Bent-Zn.............. 60
Hình 3. 24: Đồ thị phươngtrìnhhấp phụ đẳng nhiệt Freundlich của Bent-Zn............ 60
Hình 3. 25: Ảnh hưởng của nồng độ chất bị hấp phụ đến độ hấp phụ của Bent-H-Al . 61
Hình 3. 26: Đồ thị phươngtrìnhhấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của Bent-H-Al.......... 62
Hình 3. 27: Đồ thị phươngtrìnhhấp phụ đẳng nhiệt Freundlich của Bent-H-Al........ 62
Hình 3. 28: Ảnh hưởng của nồng độ chất bị hấp phụ đến độ hấp phụ của Bent-H-Fe .63
Hình 3. 29: Đồ thị phươngtrìnhhấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của Bent-H-Fe.......... 64
Hình 3. 30: Đồ thị phươngtrìnhhấp phụ đẳng nhiệt Freundlich của Bent-H-Fe........ 64
Hình 3. 31: Ảnh hưởng của nồng độ chất bị hấp phụ đến độ hấp phụ của Bent-H-Zn .65
Hình 3. 32: Đồ thị phươngtrìnhhấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của Bent-H-Zn......... 66
Hình 3. 33: Đồ thị phươngtrìnhhấp phụ đẳng nhiệt Freundlich của Bent-H-Zn........ 66


DANH MỤC VIẾT TẮT
XRD : Phương pháp nhiễu xạ tia X(X - Ray Diffraction)

IR : Phổ hồng ngoại(Infrared spectroscopy)
UV - VIS : Tử ngoại khả kiến(Ultra Violet-Visible)
MMT : Montmorillonit
CEC : Dung lượng trao đổi cation(Cation exchange capacity)
Bent : Bentonite
Bent-DL : Bentonite Di Linh
Bent-H : Bentonite hoạt hóa axit HCl
Bent-Al: Bentonite biến tính nhôm
Bent-Fe: Bentonite biến tính sắt
Bent-Zn: Bentonite biến tính kẽm
Bent-H-Al: Bentonite hoạt hóa biến tính nhôm
Bent-H-Fe: Bentonite hoạt hóa biến tính sắt
Bent-H-Zn: Bentonite hoạt hóa biến tính kẽm


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, nhu cầu nước sạch ngày càng tăng, nhất là tại các thành phố lớn. Bên
cạnh đó là tình trạng ô nhiễm nước bởi các nghành công nghiệp và sinh hoạt hằng
ngày ngày càng gia tăng. Các nguyên nhân chủ yếu là do các ion vô cơ hòa tan ( SO42-,
Cl-, PO43-), các muối nitơ (NH4+, NO3-, NO2), các kim loại nặng (Hg, Pb, As,...), các
vi sinh vật ... và chúng ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người và các loài sinh vật.
Trong đó ô nhiễm nước ngầm bởi các hợp chất nitơ nới chung và amoni nói riêng đang
gia tăng đáng kể. Việc ô nhiễm đó là do quá trình thẩm thấu từ nguồn nước bị ô nhiễm
trên bề mặt xuống phía dưới qua các cửa sổ địa chất thủy văn. Theo nhiều báo cáo địa
chất và thủy văn trên cả nước thì tình trạng ô nhiễm nước ngầm bởi amoni đã được
phát hiện trên nhiều vùng, trong đó phần lớn nước ngầm khu vực đồng bằng Bắc Bộ
gồm các tỉnh: Hà Tây, Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình, Hải Dương, Hưng Yên, Thái
Bình và phía nam Hà Nội đều đã bị nhiễm amoni rất nặng. Nước nhiễm amoni nặng dễ
chuyển hóa thành các chất độc hại như nitrit, nitrat và chúng tích tụ dần trong thức ăn.

Khi ăn uống nước có chứa nitrit, cơ thể sẽ hấp thu nitrit vào máu và chất này sẽ tranh
oxy của hồng cầu làm hêmoglobin mất khả năng lấy oxy, dẫn đến tình trạng thiếu máu,
xanh da. Vì vậy, nitrit đặc biệt nguy hiểm cho trẻ mới sinh dưới sáu tháng, nó có thể
làm chậm sự phát triển, gây bệnh ở đường hô hấp. Đối với người lớn, nitrit kết hợp với
các axit amin trong thực phẩm làm thành một họ chất nitrosamin. Nitrosamin có thể
gây tổn thương di truyền tế bào - nguyên nhân gây bệnh ung thư. Do đó việc xử lý
amoni trong nước là vấn đề cấp bách.
Bên cạnh đó các vật liệu hấp phụ đang được nghiên cứu mạnh mẽ với nhiều ứng
dụng trong thực tế. Một trong những hướng đi đó là vật liệu hấp phụ xử lý nước ô
nhiễm. Trong đó betonite đang được sử dụng rộng rãi hiện nay, với giá thành rẻ, tính
trương nở lớn, khả năng trao đổi ion cao, dễ dàng biến tính các đặc điểm cấu trúc để
phù hợp với nhu cầu sử dụng. Những nghiên cứu về biến tính bentonite đã có từ khá
lâu và được ứng dụng nhiều trong xử lý chất thải, chất phóng xạ, chất độn, chất màu,
chất hấp phụ trong một số ngành công nghiệp. Một trong những hướng đi chính của
vật liệu bentonite là trao đổi các cation xen giữa các lớp đất sét với polyoxocation vô


cơ có kích thước lớn. Polyoxocation chèn vào làm gia tăng khoảng cách cơ bản của
các lớp sét và khi nung nóng, chúng chuyển thành các oxit kim loại do đề hyđrat và đề
hyđroxyl. Các oxit kim loại này kết nhóm với nhau hình thành nên các cột chống
(pillar) xen giữa các lớp sét, có khả năng chịu nhiệt, giữ cố định khoảng cách giữa các
lớp sét, ngăn cho các lớp này không bị sụp đổ. Như vậy sẽ có một vùng rỗng xuất hiện
giữa các lớp, sét trở nên xốp hơn. Sau khi chống, sự xuất hiện của cấu trúc lỗ xốp mới
và tăng cường một số tâm hoạt động làm cho chúng được ứng dụng nhiều hơn trong
hoạt động xúc tác và hấp phụ.
Dựa trên những cơ sở trên tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu
bentonite biến tính và ứng dụng xử lý amoni trong nước”.
2. Mục đích nghiên cứu
Biến tính thành công khoáng sét thiên nhiên bentonite thành vật liệu đất sét chống.
Hấp phụ xử lý amoni với những đặc điểm về cấu trúc hóa học được cải thiện qua

quá trình biến tính.
3. Nhiệm vụ
Chế tạo vật liệu bentonite biến tính với các kim loại.
Phân tích đặc điểm cấu trúc của vật liệu.
Khảo sát khả năng hấp phụ amoni trong nước.
4. Phương pháp nghiên cứu
♦♦♦ Nghiên cứu lý thuyết
Tìm kiếm, tổng hợp, phân tích các tài liệu trên mạng, trên báo, sách trong và ngoài
nước có liên quan đến đề tài.
Xử lý thông tin, đặt vấn đề, đưa ra các điều cần làm trong quá trình thực nghiệm.
♦♦♦ Nghiên cứu thực nghiệm:
Hoạt hóa bentonite bằng axit.
Biến tính vật liệu bentonite bằng kim loại.
Xác định nồng độ amoni bằng phương pháp phân tích trắc quang theo Theo
SMEWW 4500-NH3 F :2012.
Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD): xác định cấu trúc vật liệu.


Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (IR): xác định liên kết (dao động) đặc trưng
của vật liệu.
5. Bố cục bài báo cáo
Trong bài báo cáo đồ án đề cập đến lý thuyết về bentonite, quy trình chế tạo vật liệu
đất sét chống, khảo sát quá trình hấp phụ amoni của vật liệu đất sét chống được trình
bày qua 3 chương.
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Thực nghiệm
Chương 3: Kết quả và thảo luận


Chương 1. TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về amoni và sự ô nhiễm amoni
1.1.1

Sơ lược về amoni

Amoni bao gồm có 2 dạng: không ion hóa (NH3) và ion hóa (NH4+). Amoni có
trong môi trường có nguồn gốc từ quá trình chuyển hóa, nông nghiệp, công nghiệp
và từ sự khử trùng nước bằng cloramin. Lượng amoni tự nhiên trong nước bề mặt
và nước ngầm thường thấp hơn 0,2mg/l. Các nguồn nước hiếm khí có thể có nồng
độ amoni lên đến 3mg/l[3].
Lượng amoni trong môi trường so với sự tổng hợp bên trong cơ thể là không
đáng kể. Tác hại của nó chỉ xuất hiện khi tiếp xúc với liều lượng khoảng trên
200mg/kg thể trọng[3].
1.1.2

Hiện trạng ô nhiễm amoni

Theo khảo sát của các nhà khoa học, phần lớn nước ngầm ở vùng đồng bằng Bắc
bộ như Hà Nội, Hà Tây, Ninh Bình, Hải Dương,... đều bị ô nhiễm amoni rất nặng
và vượt tiêu chuẩn nhiều lần[1].
Tại Hà Nội, Hà Tây, Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình, Hải Dương, Hưng Yên,
Thái Bình xác xuất các nguồn nước ngầm nhiễm amoni với nồng độ cao hơn tiêu
chuẩn là khoảng 70-80%. Ngoài amoni, không ít nguồn còn chứa nhiều chất hữu
cơ[1].
Tại Miền Nam cũng có một vài nơi nhiễm amoni nặng. Chẳng hạn như tại thành
phố Hồ Chí Minh: Theo chi cục bảo vệ môi trường thành phố Hồ Chí Minh (TP Hồ
Chí Minh), kết quả quan trắc nước ngầm tầng nông gần đây cho thấy lượng nước
ngầm ở khu vực ngoại thành đang diễn biến ngày càng xấu đi. Cụ thể nước ngầm ở
trạm Đông Thạch (huyện Hóc Môn) bị ô nhiễm amoni (68,73 mg/l cao gấp 1,9 lần
so với năm 2005) và có hàm lượng nhôm cao, độ mặn tăng và mức độ ô mhiễm chất

hữu cơ cũng tăng nhanh trong những năm gần đây; nồng độ sắt trong nước ngầm
của một số khu vực khác như Linh Trung, Trường Thọ (Thủ Đức), Tân Tạo (Bình
Chánh)...cũng khá cao (11,76 đến 27,83 mg/l) vượt tiêu chuẩn cho phép gần 50
lần[2 ].


Trong đó, có một vài nơi nồng độ amoni trong nước đang ở tình trạng báo động
như: tại Lý Nhân tỉnh Hà Nam có hàm lượng lên đến 111,8mg/l gấp 74 lần so với
tiêu chuẩn của bộ y tế, còn ở Duy Tiên là 93,8mg/l gấp 63 lần.
Ngoài ra các kết quả khảo sát của trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội cũng
cho biết chất lượng nước ngầm ở tầng mạch nông và mạch sâu tại các địa phương
này cũng có hàm lượng Nitơ trung bình >20mg/l vượt mức tiêu chuẩn Việt Nam
cho phép rất nhiều lần[1].
1.1.3

Tác hại của amoni

Amoni thật ra không ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người, nhưng trong
quá trình khai thác, lưu trữ, xử lý... amoni được chuyển hóa thành nitrit (NO2-) và
nitrat (NO3-) là những chất có tính độc hại với con người, vì nó có thể chuyển hóa
thành nitrosamin có khả năng gây ung thư cho con người. Do vậy theo quy định
nồng độ nitrit và nitrat khá thấp[2 ].
Do trong nước ngầm thiếu khí oxy nên không thể chuyển hóa, khi khai thác lên
vi sinh vật trong nước nhờ oxy trong không khí chuyển hóa thành nitrit và nitrat tích
tụ trong thức ăn. Khi ăn uống nước có chứa nitrit thì cơ thể sẽ hấp thu nitrit vào máu
và chất này sẽ tranh oxy của hồng cầu làm hemoglobin mất khả năng lấy oxy, dẫn
đến trình trạng thiếu máu, xanh da. Vì vậy, nitrit đặc biệt nguy hiểm đối với trẻ mới
sinh dưới sáu tháng tuổi, nó có thể làm chậm sự phát triển, gây bệnh ở đường hô
hấp. Đối với người lớn, nitrit kết hợp với các axit amin trong thực phẩm làm thành
một họ chất nitrosami. Nitrosamin có thể gây tổn thương duy truyền tế bào, nguyên

nhân gây ung thư[2 ].
Các hợp chất nitơ trong nước có thể gây nên một số bệnh nguy hiểm cho người
sử dụng nước. Nitrat tạo ra chứng thiếu vitamin và có thể kết hợp với các amin để
tạo nên những nitrosamin là nghiên nhân gây ung thư ở người cao tuổi. Trẻ sơ sinh
đặc biệt nhạy cảm với nitrat lọt vào sữa mẹ, hoặc qua nước dùng để pha sữa. Sau
khi lọt vào cơ thể, nitrat được chuyển hóa nhanh thành nitrit nhờ vi khuẩn đường
ruột. Ion nitrit còn nguy hiểm hơn nitrat đối với sức khỏe con người. Khi tác dụng
với các amin hay alkyl cacbonat trong cơ thể người chúng có thể tạo thành các hợp
chất chứa nitơ gây ung thư[2 ].


Bên cạnh đó hàm lượng NH4+ trong nước uống cao có thể gây một số hậu quả
như sau[2 ]:
- Nó có thể kết hợp với Clo tạo ra Cloramin là một chất làm cho hiệu quả khử
trùng giảm đi rất nhiều so với Clo gốc.
- Nó là nguồn Nitơ thứ cấp sinh ra nitrit trong nước, một chất có tiềm năng
gây ung thư.
- NH4+ là nguồn dinh dưỡng để rêu tảo phát triển, vi sinh vật phát triển trong
đường ống gây ăn mòn, rò rỉ và mất mỹ quan.
Mặc dù bằng chứng về nhiễm độc của các hợp chất Nitơ trong nước chưa đầy đủ
nhưng có thể khẳng định rằng nó rất độc với trẻ em vì nguy cơ gây bệnh mất sắc tố
máu, xanh da, hôn mê,...và có thể gây ung thư đối với người lớn. Để đề phòng sự
nhiễm độc do các hợp chất Nitơ gây ra thì một số quốc gia và tổ chức trên thế giới
đưa ra tiêu chuẩn về các hợp chất Nitơ sau đây.
Bảng 1. 1: Tiêu chuẩn một số quốc gia về các hợp chất nitơ trong cấp nước
(mg/l)[2]
Tiêu chuẩn Bộ
Chỉ tiêu

Hoa Kỳ

Châu Âu
80/778/EEC

WHO 1993

Y Tế
1392/2002

n h 4+

-

1,5

1,5

1,5

n o 3-

44,3

50

50,0

50,0

NO2-

4,4

0,1

3,0

3,0

1.1.4

Một số phương pháp xử lý amoni

Có rất nhiều phương pháp xử lý amoni trong nước ngầm đã được thử nghiệm và
đưa vào áp dụng: làm thoáng để khử NH3 ở môi trường pH cao (pH= 10-11), clo hóa
với nồng độ cao hơn điểm đột biến (break-point) trên đường cong hấp thụ Clo trong
nước tạo cloramin, trao đổi ion NH4+ và NO3- bằng các vật liệu trao đổi
cation/anion, nitrat hóa bằng phương pháp sinh học, nitrat hóa kết hợp khử nitrat,
công nghệ annamox, phương pháp điện hóa, điện thẩm tách, điện thẩm tách đảo
chiều,v.v...


♦♦♦ Phương pháp clo hóa đến điểm đột biến[2]
Clo gần như là hóa chất duy nhất có khả năng oxi hóa amoni/amoniac ở nhiệt độ
phòng thành N2. Khi hòa tan Clo trong nước tùy theo pH của nước mà Clo có thể
nằm dạng HClO hay ion ClO- do đó có phản ứng theo phương trình:
Cl2 + H2O ^ HCl+ HClO

(pH<7)

(1.1)

HClO ^ H+ + ClO-

(pH>8)

(1.2)

Khi trong nước có chứa NH4+ sẽ xảy ra các phản ứng sau:
HClO + NH3 ^ H2O + NH2Cl

(Monocloramin) (1.3)

HClO + NH2Cl ^ H2O + NHCl2

(Dicloramin)

(1.4)

HClO + NHCl2 ^ H2O + NCl3

(Tricloramin)

(1.5)

Nếu Clo dư sẽ xảy ra phản ứng phân hủy các Cloramin.
HClO + 2NH2Cl ^ N2 + 3Cl- + H2O

(1.6)

Lúc này lượng Clo dư trong nước sẽ giảm tới số lượng nhỏ nhất vì xảy ra phản
ứng phân hủy Cloramin, điểm tương đương ứng với giá trị này gọi là điểm đột biến.
Theo lý thuyết để xử lý NH4+ phải dùng tỷ lệ Cl:N=7,6:1 song trên thực tế phải
dùng 8:1 hoặc hơn để oxi hóa NH3. Do xảy ra các phản ứng đã nêu, quá trình Clo
hóa thực tế xảy ra theo một đường cong đặc biệt, có “ điểm đột biến” như ở Hình
1.1. Những nghiên cứu trước đây cho thấy , tốc độ phản ứng của Clo với các hợp
chất hữu cơ bằng một nửa so với phản ứng amoni. Khi amoni phản ứng gần hết, Clo
dư sẽ phản ứng với các hợp chất hữu cơ trong nước để hình thành nhiều chất cơ Clo
có mùi đặc trưng khó chịu. Trong đó khoảng 15% là các chất nhóm THMtrihalometan và HAA-axit axetic halogen đều là những chất có khả năng gây ung
thư nên bị hạn chế nồng độ nghiêm ngặt.


Hình 1. 1: Đường cong Clo hóa tới điểm đột biến đối với nước có amoni
Ngoài ra với lượng Clo cần dùng rất lớn, vấn đề an toàn trở nên khó giải quyết
đối với các nhà máy lớn. Đây là những lý do khiến phương pháp Clo hóa mặc dù
đơn giản về mặt thiết bị, rẻ về mặt kinh tế và xây dựng nhưng rất khó áp dụng.
♦♦♦ Phương pháp đuổi khí (Air Stripping)[2]
Amoni tồn tại trong nước dưới dạng cân bằng:
NH4+ o NH3( khí hòatan) + H+

pka=9,5

(1.7)

Như vậy, ở pH gần 7 chỉ có một lượng nhỏ khí NH3 so với ion amoni. Nếu ta
nâng pH tới 9,5 thì tỷ lệ [NH3]/[NH4+]=1, và càng tăng pH cân bằng càng chuyển
dịch về phía tạo thành NH3. Khi đó nếu áp dụng các kỹ thuật sục khí hoặc thổi khí
thì NH3 sẽ bay hơi theo định luật Henry, làm chuyển hóa cân bằng dịch về phía
phải:
NH4+ + OH- ^ NH3 + H2O

(1.8)

Trong thực tế pH phải nâng xấp xỉ 11, lượng khí cần để đuổi NH3 ở mức 1600m3
không khí/m3 nước và quá trình phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường. Phương
pháp này áp dụng được cho nước thải, khó có thể đưa được nồng độ NH4+ xuống
dưới 1,5mg/l nên rất hiếm khi áp dụng để xử lý nước cấp.
♦♦♦ Phương pháp Ozon hóa với xúc tác Bromua (Br-)[2]
Để khắc phục nhược điểm của phương pháp Clo hóa điểm đột biến người ta có
thể thay thế một số tác nhân oxi hóa khác là Ozon với sự có mặt của Br-. Về cơ bản


xử lý NH4+ bằng O3 với sự có mặt của Br" cũng diễn ra theo cơ chế giống như
phương pháp xử lý bằng Clo. Dưới tác dụng của O3, Br" vị oxi hóa thành BrO" theo
phản ứng sau đây:
Br" + O3 + H+ ^ HBrO + O'22

(1.9)

Phản ứng oxi hóa NH4+ được thực hiện bởi ion BrO" giống như ion ClO":
NH3 + HBrO — NH2Br + H2O

( 1. 10)

NH2Br + HbrO — NHBr2 + H2O

( 1. 11)

NH2Br + NHBr2 — N2 + 3Br- + H++
-

( 1. 12)

Đây chính là điểm tương đồng của hai phương pháp Clo hóa và Ozon hóa với
xúc tác Br".
❖

Phương pháp sinh học [2]

Đây là phương pháp xử lý amoni được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước
quan tâm và nghiên cứu và cũng cho nhiều kết quả khả quan. Mặc dù xử lý sinh học
cũng được thực hiện bằng nhiều quá trình vật lý, hóa học và hóa lý nhưng phương
pháp sinh học lại mang một ý nghĩa hoàn toàn khác và ngày càng trở nên quan
trọng. Phương pháp vi sinh xuất phát từ những tính năng của nó như để xử lý dễ
dàng các sản phẩm trong nước, không gây ô nhiễm thứ cấp đồng thời cho ra sản
phẩm nước với một chất lượng hoàn toàn đảm bảo sạch về mặt chất độc hại và ổn
định về hoạt tính sinh học, chất lượng cao.
Ở phương pháp sinh học có thể thực hiện bao gồm hai quá trình nối tiếp nhau là
nitrat hóa và khử nitrat hóa như sau:
-

Quá trình nitrat hóa

Quá trình chuyển hóa về mặt hóa học được viết như sau:
NH4+ + 1,5O2 — NO2- + 2H+ + H2O

( 1. 13)

NO2 + 0 ,5 O2 ——NO3

( 1. 14)

Phương trình tổng:
NH4+ + 2O2 — NO3- + 2H+ + H2O

(1.15)


Đầu tiên, amoni được oxy hóa thành các nitrit nhờ vi khuẩn Nitrosomonas,
Nitrosospire, Nitrosococcus, Nitrosolobus. Sau đó các ion nitrit bị oxy hóa thành
nitrat nhờ các vi khuẩn Nitrobacter, Nitrospina, Nitrococcus. Các vi khuẩn nitrat
hóa Nitrosomonas và Nitrobacter thuộc loại vi khuẩn tự dưỡng hóa năng. Năng
lượng sinh ra từ phản ứng nitrat hóa được vi khuẩn sử dụng trong quá trình tổng
hợp tế bào. Nguồn cacbon để sinh tổng hợp ra các tế bào vi khuẩn mới là cacbon vô
cơ. Ngoài ra chúng còn tiêu thụ mạnh O2.
Quá trình trên thường được thực hiện trong bể phản ứng sinh học với lớp bùn
dính trên các vật liệu mang - giá thể vi sinh.
-

Quá trình khử nitrat hóa

Quá trình khử nitrat hóa: Để loại bỏ nitrat trong nước, sau công đoạn nitrat hóa
amoni là khâu khử nitrat sinh hóa nhờ các vi sinh vật dị dưỡng trong điều kiện thiếu
không khí. Nitrit và nitrat sẽ chuyển hóa thành dạng khí N2.
♦♦♦ Phương pháp trao đổi ion[2]
Qúa trình trao đổi ion là một quá trình hóa lý thuận nghịch trong đó xảy ra phản
ứng trao đổi giữa các ion trong dung dịch điện ly với các ion trên bề mặt hoặc bên
trong của pha rắn tiếp xúc với nó. Quá trình trao đổi ion tuân theo định luật bảo toàn
điện tích, phương trình trao đổi ion được mô tả một cách tổng quát như sau:
AX + B- ^ AB + X-

(1.16)

CY + D- ^ CD + Y

(1.17)

Trong đó AX là chất trao đổi anion, CY là chất trao đổi cation.
Phản ứng trao đổi là phản ứng thuận nghịch, chiều thuận được gọi là chiều trao
đổi, chiều nghịch được gọi là chiều phản ứng tái sinh. Mức độ trao đổi ion phụ
thuộc vào:
-

Kích thước hóa trị của ion.

-

Nồng độ ion có trong dung dịch.

-

Bản chất của chất trao đổi ion.

-

Nhiệt độ.


Nhựa trao đổi ion dạng rắn được dùng để thu những ion nhất định trong dung
dịch và giải phóng vào dung dịch một lượng tương đương các ion khác có cùng dấu

điện tích. Nhựa trao đổi cation là những hợp chất cao phân tử hữu cơ có chứa nhóm
chức có khả năng trao đổi với công thức chung là RX. Trong đó R là gốc hữu cơ
phức tạp, có thể là: COOH-, Cl-,... Phản ứng trao đổi cation giữa chất trao đổi và
cation có trong dung dịch.

❖

R-H(Na) + NH4+ ^ R-NH4 + H+(Na)+

(1.18)

2R-H + Ca2+ ^ R2Ca + 2H+

(1.19)

Phương pháp hấp phụ[3]

Phương pháp hấp phụ dựa vào lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ
(amoni) trong đó các chất bị hấp phụ được giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ nhờ đó
mà quá trình lọc được thực hiện.
Thường khi sử dụng phương pháp này thì nồng độ của amoni trong nước thấp sẽ
đem lại hiệu quả tốt hơn tuy nhiên nó có thể lọc amoni trong nước xuống nồng độ
dưới 1,5mg/l nên có thể sử dụng phương pháp này để sản xuất nước cấp được.
Để có thể cải thiện khả năng lọc của chất hấp phụ có nồng độ lớn ta có thể sử
dụng phương pháp sử dụng nhiều lớp chất hấp phụ với các kích thước khác nhau
giúp cải thiện khả năng lọc nước.
1.2 Tổng quan về bentonite
1.2.1

Thành phần khoáng và thành phần hoá học

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 quartz, cristobalit, feldespar, biotit, kaolinit, illit, pyroxen, zircon calcit,... Đôi
khi người ta còn gọi khoáng bentonit là montmorillonit. Công thức đơn giản nhất
của montmorillonit (Al2O3.4SiO2.nH2O) ứng với nửa tế bào đơn vị cấu trúc. Công
thức lý tưởng của montomrillonit là Si8Al4O20(OH)4 cho một đơn vị cấu trúc. Tuy
nhiên, thành phần hoá học của montmorillonit luôn khác với thành phần biểu diễn
theo lý thuyết do có sự thay thế đồng hình của các cation kim loại như Al3+, Fe2+,
Mg2+ ,. với Si trong tứ diện và Al trong bát diện [4].


Khoáng sét xuất hiện trong tự nhiên với sự biến thiên trong thành phần phụ thuộc
trên nhóm của họ và nguồn gốc của chúng. Công thức phân tử chung của MMT
được biết thông thường là (M+x.nH2O)(Al2-yMgx)Si4O 10(OH)2, trong đó M+ là
cation trao đổi giữa lớp (M+ = Na+ , K+ , Mg2+hay Ca2+), trong điều kiện lý tưởng,
x= 0,33 [5].
Như vậy thành phần hoá học của montmorinonit với thành phần chủ yếu là các
nguyên tố Si và Al, còn có các nguyên tố như Mg, Fe, Na, Ca,...Ngoài ra trong
khoáng có thêm một số nguyên tố vi lượng khác như: Ti, Tl,... Trong đó tỷ lệ của
Al2O3 : SiO2 dao động từ 1:2 đến 1:4.
1.2.2

Cấu trúc montmorillonit

Trong MMT các nguyên tử Si nằm ở tâm của mạng tứ diện còn các nguyên tử Al
nằm ở tâm của mạng bát diện và một số ion nhôm bị thay thế bằng ion magie, công
thức khai triển như sau:

• Silic

o Oxi
• Masie
M: Kim loại đền bù điện tích
X: Số ion magie

ỈMx [-A-l-i-xMgx] 0(Sis)T0 :o (O H )4

Hình 1. 2: Cấu trúc lớp của MontmoriUomte[6]
Cấu trúc tinh thể MMT được chỉ ra trong Hình 1.2, mạng tinh thể của
montmorillonit gồm có lớp hai chiều trong đó lớp Al2O3 (hoặc MgO) bát diện ở
trung tâm giữa hai lớp SiO2 tứ diện nằm ở đầu nguyên tử O vì thế nguyên tử oxi của
lớp tứ diện cũng thuộc lớp bát diện. Nguyên tử Si trong lớp tứ diện thì phối trí với 4
nguyên tử oxy định vị ở bốn góc của tứ diện. Nguyên tử Al (hoặc Mg) trong lớp bát
diện thì phối trí với 6 nguyên tử oxy hoặc nhóm hyđroxyl (OH) định vị ở 6 góc của
bát diện đều. Ba lớp này chồng lên nhau hình thành một tiểu cầu sét hoặc một đơn


vị cơ sở của nanoclay. Bề dày của tiểu cầu có kích thước khoảng 1nm(10 Ả) và
chiều dài của tiểu cầu thay đổi từ hàng trăm đến hàng nghìn nm. Trong tự nhiên,
những tiểu cầu sét sắp xếp chồng lên nhau tạo thành khoảng cách giữa các lớp,
khoảng cách này thường được gọi là khoảng cách “Van de Waals”, là khoảng không
gian giữa hai lớp sét [18]. Sự hình thành nanoclay trong tự nhiên có sự thay thế
đồng hình, nguyên tử Si hoá trị 4 trong lớp tứ diện được thay thế một phần bởi
nguyên tử Al hoá trị 3 và nguyên tử Al hoá trị 3 trong lớp bát diện thì được thay thế
một phần bằng các nguyên tử có hoá trị 2 như Fe và Mg. Sự thiếu hụt điện tích
dương trong đơn vị cơ sở, dẫn đến bề mặt của các tiểu cầu sét mang điện tích âm.
Điện tích âm này được cân bằng bởi các ion kim loại kiềm và kiềm thổ (chẳng hạn
như ion Na+, K+, Ca2+, Mg2+,...) chiếm giữ khoảng không gian giữa các lớp này.
1.2.3

Tính chất lý - hoá của bentonit

Hình 1. 3: Cấu trúc 2:1 của MMT [18]
Bentonit là khoáng sét kết mềm hình thành từ quá trình phong hoá tro núi lửa,
tương đối mềm và có màu thay đổi từ trắng đến vàng phụ thuộc vào thành phần của
Fe trong cấu trúc khoáng. Tính chất đặc trưng của bentonit là khả năng tạo thành
huyền phù khi tiếp xúc với nước, đi kèm với khối lượng tăng lên từ 12 - 15 lần so
với khối lượng sét khô và khả năng trao đổi cation cao[14].


Khi nước được xen vào mạng lưới khoáng sét là yếu tố quan trọng để điều khiển
tính liên kết, huyền phù, nén và một số tính chất khác của montmorillonit. 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 thụ
và trương nở của montmorillonit 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 [23] [24].
Tính chất trao đổi ion là đặc trưng cơ bản của bentonit. Tính chất này được đánh
giá thông qua giá trị CEC (dung lượng trao đổi cation); giá trị này càng lớn, khả
năng trao đổi cation càng nhiều. Phương pháp xác định CEC của bentonit dựa trên
quá trình trao đổi hoàn toàn các cation có mặt trong bentonit với các cation như
NH4+, K+, Na+, xanh metylen, phức Co(III) hexamin, phức Ba, Ag thioure, . Do
vậy giá trị CEC không cố định mà thay đổi tùy theo phương pháp sử dụng. Tính
chất này được giải thích trên cơ sở điện tích bề mặt của bentonit. Có hai nguyên
nhân làm xuất hiện điện tích bề mặt của bentonit[16]:

-

Thứ nhất, điện tích âm trong mạng lưới của bentonit xuất hiện chủ yếu ở

mạng bát diện do sự thay thế đồng hình ion Al3+ (hoặc Fe3+) bằng ion Mg2+, điện
tích âm ở mạng tứ diện do sự thay thế của ion Si4+ bằng ion Al3+. Tuy nhiên, điện
tích âm này được các cation nằm ở khoảng giữa các lớp của bentonit trung hòa điện
tích. Dung lượng trao đổi ion của bentonit phụ thuộc vào số lượng điện tích âm bề
mặt. Số lượng cation thay thế đồng hình càng lớn nghĩa là bề mặt càng có nhiều
điện tích âm thì dung lượng trao đổi càng lớn.
-

Thứ hai là do ở gờ các lớp của bentonit tồn tại các nhóm hydroxyl như Al-

OH, Fe-OH, Si-OH có khả năng trao đổi nhóm OH- hay H+ tùy theo pH của môi


trường, dẫn đến điện tích bề mặt bentonit có thể dương hoặc âm. Tương tác tĩnh
điện tại bề mặt phân cách pha MMT và dung dịch có thể được mô tả như sau:
-MOH + H+ o -MOH 2

(1.20)

-MOH + OH" o -MO" + H2O

(1.21)

Tại điểm điện tích không pHpzc, bề mặt bentonit không mang điện tích nghĩa là
tổng điện tích dương bằng tổng điện tích âm: [-MOH2 +] = [-MO"]. Tại các giá trị
pH < pHpzc, bề mặt bentonit mang điện tích dương và nhóm OH tham gia vào phản

ứng trao đổi anion. Tại các giá trị pH > pHpzc, bề mặt bentonit mang điện tích âm và
ion H+ tham gia vào phản ứng trao đổi cation. Dung lượng trao đổi cation và anion
của bentonit thay đổi trong khoảng rộng, phụ thuộc vào điện tích âm của mạng lưới
và pH của môi trường trao đổi [7]. Trong môi trường kiềm, nói chung dung lượng
trao đổi cation của bentonit là lớn. Dung lượng trao đổi cation dao động trong
khoảng 80 ^ 150 meq/100g, dung lượng trao đổi anion dao động trong khoảng 15 ^
40 meq/100g. Khả năng trao đổi ion của bentonit phụ thuộc vào hóa trị và bán kính
của các cation trao đổi. Các cation hóa trị nhỏ dễ bị trao đổi hơn các cation hóa trị
lớn theo thứ tự: Me+> Me2+> Me3+. Đối với các cation cùng hóa trị, bán kính ion
càng nhỏ thì khả năng trao đổi càng lớn. Trật tự giảm độ chọn lọc đối với ion nhóm
hóa trị 1 như sau: Ag+> Tl+> Na+> K+> NH4 +> Rb+> Li+> Cs+. Đối với ion hóa trị
2, trật tự giảm độ chọn lọc như sau: Zn2+> Sr2+> Ba2+> Ca2+ >Co2+> Ni2+> Cd2+>
Hg2+> Mg2+ [8]. Đối với các anion, hóa trị của anion càng lớn, khả năng trao đổi
càng kém [7]. Nhờ tính chất trao đổi ion của bentonit, ta có thể biến tính bentonit để
tạo ra vật liệu có tính chất xúc tác, hấp phụ và các tính chất hóa lí khác nhau tùy
thuộc mục đích sử dụng.
1.2.4

Biến tính MMT[6 ]

Đặc trưng cơ bản của MMT là khả năng trao đổi, do sự thay thế đồng hình Si+4
bằng Al+3 trong mạng lưới tứ diện và Al+3 bằng Mg+2 trong mạng lưới bát diện làm
xuất hiện điện tích âm trong mạng cấu trúc. Các điện tích âm này được bù trừ bằng
các cation trong tự nhiên như: Na+, Ca2+. Các cation này có khả năng trao đổi mạnh
hay yếu phụ thuộc vào lượng điện tích âm bề mặt và số lượng ion trao đổi.