Nghiên cứu sử dụng sét bentonit biến tính và phương pháp hóa nhiệt để xử lý policlobiphenyl trong dầu biến thế phế thải

MỤC LỤC
trang
MỞ ĐẦU............................................................................................................................................... 1
Chương 1. TỔNG QUAN............................................................................................................. 5
1.1.
Tổng quan về bentonit....................................................................................... 5
1.1.1.
Giới thiệu chung..................................................................................................... 5
1.1.2.
Cấu trúc tinh thể và thành phần hóa học của MONT…………
5
1.1.3.
Các tính chất của MONT.................................................................................... 7
1.1.4.
Sét bentonit ở Việt Nam.............................. ………...................................... 13
1.2.
Dầu biến thế......................................................................................................... 14
1.3.
Nghiên cứu chuyển hóa chất trên BENT............................................... 15
1.4.
Polyclobiphenyl.................................................................................................. 18
1.4.1.
Tính chất của PCBs............................................................................................ 18
1.4.2.
Hiện trạng sử dụng PCBs và sự ô nhiễm PCBs....................................... 22
1.4.3.
Các nghiên cứu phân hủy và loại bỏ PCBs................................................ 23
1.5.
Nghiên cứu phân hủy PCBs......................................................................... 31
1.5.1.
Xúc tác là oxit kim loại..................................................................................... 32

1.5.2.
Xúc tác kim loại chuyển tiếp........................................................................... 33
Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……….............37
2.1.
Đối tượng và phương pháp nghiên cứu…………………….
37
2.1.1.
Đối tượng nghiên cứu…………………………………………
37
2.1.2.
Nội dung nghiên cứu……………………………………...................37
2.1.3.
Các phương pháp nghiên cứu…………………………………
37
2.2.
Hóa chất, dụng cụ và thiết bị máy móc sử dụng trong
nghiên cứu…………………………………………………… 41
2.2.1.
Hóa chất, dụng cụ………………………….………………….
41
2.2.2.
Thiết bị. máy móc và điều kiện làm việc…………………................42
2.3.
Thực nghiệm……………………………………………….....
43
2.3.1.
Nghiên cứu đặc tính MB trước và sau khi trao đổi hấp phụ
cation kim loại
43
2.3.2.

Thực nghiệm định tính và định lượng PCBs………………..............44
2.3.3.
Nghiên cứu khả năng hấp phụ PCBs trên MB và MB-M....................48
2.3.4.

Nghiên cứu đặc tính hấp phụ PCBs trên MB và MB-M….................49

2.3.5.

Nghiên cứu phân hủy PCBs trên SiO2, MB và MB-M ……….

49


Chương 3. KẾT QỦA VÀ THẢO LUẬN........................................................................... 54
3.1.
Đặc tính của sét bentonit biến tính......................................................... 54
3.2.
Khả năng đổi hấp phụ cation.................................................................... 55
3.2.1.
Kết quả chụp phổ XRD................................................................................... 56
3.2.2.
Kết quả chụp phổ TDA................................................................................... 61
3.3.
Đặc tính hấp phụ PCBs của MB và MB-M……………….
66
3.3.1.
Kết quả nghiên cứu hấp phụ PCBs trên MB và MB-M bằng
phổ hồng ngoại

66

3.3.2.
3.4.

Phổ tán xạ Raman……………………………………………
Đặc tính liên kết giữa PCBs với MB-M…………………...

75
77

3.5.
3.6.

Đánh giá khả năng hấp phụ PCBs trên MB và MB-M…..
Phân hủy nhiệt PCBs trên MB và MB-M……………........

79
86

3.6.1.

Hiệu suất xử lý PCBs trên MB…………………………........

86

3.6.2.
3.6.3.

Hiệu suất xử lý PCBs trên MB khi có mặt của CaO……….............86

Hiệu suất xử lý PCBs phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian
phản ứng
90
Ảnh hưởng của MB trong phân hủy nhiệt PCBs................................... 93

3.6.4.
3.7.

Hiệu suất phân hủy PCBs trên MB-(CuNi)O phụ thuộc
vào thời gian duy trì phản ứng 96
3.8.
Phân hủy nhiệt một số PCBs điển hình trên MB-M......................97
KẾT LUẬN..................................................................................................................................... 102
Công trình công bố liên quan đến luận án...................................................................... 104
Tài liệu tham khảo...................................................................................................................... 105
Phụ lục.............................................................................................................................................. 118


CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AAS: Phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử
3+

Al(III): Cation nhôm hóa trị 3 (Al )
Al-MONT: Cation nhôm liên kết với MONT
o

A : Angstron
AOP: Công nghệ ô xy hóa tiên tiến
BCD: Công nghệ khử clo xúc tác bazơ
BENT: Bentonit; Bentonit Di Linh tự nhiên

2+

Ca(II): Cation canxi hóa trị 2 (Ca )
Ca-MONT: Cation canxi liên kết với MONT
CaO: Canxi oxit
CEC: Dung lượng trao đổi cation
3+

Cr(III): Cation crom hóa trị 3 (Cr )
Cr-MONT: Cation crom liên kết với MONT
2+

Cu(II): Cation đồng hóa trị 2 (Cu )
d:

Khoảng cách giữa 2 lớp trung gian của khoáng

EC: Cộng đồng Châu Âu
EU: Liên minh Châu Âu
2+

Fe(II): Cation sắt hóa trị 2 (Fe )
3+

Fe(III): Cation sắt hóa trị 3 (Fe )
Fe-MONT: Cation sắt liên kết với MONT
GC/ECD: Phương pháp phân tích sắc ký khí detectơ cộng kết điện tử
GC/MS: Phương pháp phân tích sắc ký khí detectơ khối phổ
GPCR: Công nghệ khử hóa học pha khí
+

H(I): Cation hidro hóa trị 1 (H )
IPCS: Chương trình quốc tế về an toàn hóa học
IR: Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại
ISV: Công nghệ thủy tinh hóa tại chỗ


IUPAC: Hiệp hội hóa học quốc tế
+

K(I): Cation kali hóa trị 1 (K )
K-MONT: Cation kali liên kết với MONT
+

Li(I): Cation liti hóa trị 1 (Li )
2+

3+

M: Cation kim loại hóa trị 2 hoặc 3 (M , M )
MB: Bentonit biến tính kiềm
MB-Cr: MB hấp phụ trao đổi với Cr

3+

MB-Cu: MB hấp phụ trao đổi với Cu2+
MB-CuNi: MB hấp phụ trao đổi với Cu

MB-Fe: MB hấp phụ trao đổi với Fe

2+

và Ni

2+

3+

MB-FeCr: MB hấp phụ trao đổi với Fe

3+

3+

và Cr

MB-M: MB hấp phụ trao đổi với cation kim loại
MB-Ni: MB hấp phụ trao đổi với Ni

2+

meq: mili đương lượng gam
2+

Mg(II): Cation magie hóa trị 2 (Mg )
Mg-MONT: Cation magie liên kết với MONT
M-MONT: Cation kim loại liên kết với MONT
MONT: montmorillonit
+

Na(I): Cation natri hóa trị 1 (Na )
Na-MONT: Cation natri liên kết với MONT
NFECS: Trung tâm kỹ thuật Naval
2+

Ni(II): Cation niken hóa trị 2 (Ni )
Ni-MONT: Cation niken liên kết với MONT
PCB101: 2,2’,4,5,5’- Pentaclobiphenyl
PCB138: 2,2’,3,4,4’,5’- Hexaclobiphenyl
PCB153: 2,2’,3,5,6,6’- Hexaclobiphenyl
PCB180: 2,2’,3,4,4’,5,5’- Heptaclobiphenyl
PCB28: 2,4,4’- Triclobiphenyl
PCB52: 2,2’,5,5’- Tetraclobiphenyl


PCBs: Policlobiphenyl
PCDD: Policlodibenzo - p - dioxin
PCDF: Policlodibenzo - p - furan
POPs: Các hợp chất hữu cơ bền gây ô nhiễm môi trường
-9

ppb (parts per billion): phần tỷ (10 g/g)
-6

ppm (parts per million): phần triệu (10 g/g)
SCWO: Công nghệ ô xy hóa nước siêu tới hạn
SET: Công nghệ Solvat hóa điện tử
4+

Si(IV): Cation silic hóa trị 4 (Si )

Si-MONT: Cation silic liên kết với MONT
TDA: Phương pháp phân tích nhiệt vi sai
TEF: Hệ số độ độc tương đương
UNEP: Chương trình môi trường Liên hợp quốc
USEPA: Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ
UV: Tia tử ngoại
VOCs: Các hợp chất cơ clo dễ bay hơi
WHO: Tổ chức Y tế Thế giới
XRD: Phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X
Bảng 3.2
Bảng 3.3

Bảng 1.1
Bảng 1.2
Bảng 1.3

Bảng 3.4
Bảng 3.5

Bảng 1.4
Bảng 3.6
Bảng 2.1

Bảng 3.7

Bảng 2.2

Bảng 3.8

Bảng 2.3

Bảng 3.9

Bảng 2.4

Bảng 3.10

Bảng 3.1


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng
3.11
Bảng
3.12

trang
Đường kính hidrat hóa của một số cation kim loại.......................................
10
Đặc trưng của các loại dầu biến thế.....................................................................
16
Hệ số độ độc tương đương của một số PCBs so với dioxin.......................
21
Tính chất vật lý của các kim loại và oxit kim loại có mặt trong
thành phần xúc tác………………………………………………..
36
Lượng muối dùng để trao đổi hấp phụ trên 3 gam MB...............................
43
Các số liệu thực nghiệm để xây dựng đường chuẩn…………….

45
Thời gian lưu của 6 PCBs trên sắc đồ GC/ECD…………………
46
Phương trình định lượng của 6 PCBs trong các mẫu nghiên cứu..
47
Thành phần các chất có mặt trong khoáng MONT.......................................
54
Số mili đương lượng gam các cation kim loại trao đổi hấp phụ
o

trên 100 g MB (pH=6,5; 80 C).............................................................................
55
Kết quả phân tích dung dịch trước (T) và sau (S) khi thực hiện
hấp phụ trao đổi ion kim loại trên MB...............................................................
56
Các píc đặc trưng của MB và MB trao đổi hấp phụ ion......................................
57

Hiệu ứng nhiệt mất nước của MB và MB-M trên giản đồ nhiệt vi
sai......................................................................................................................................
65
Lượng nước tự do có mặt trong MB và MB-M. .………………….......
65
Lượng muối và số meq cation kim loại có mặt trên MB…………
66


Hiệu suất hấp phụ PCBs bởi MB và MB đã hấp phụ trao đổi với
Số liệu phân
o

các cation Cu(II), Ni(II), Fe(III) và Cr(III) ở 25 C (Nồng độ PCBs
tích phổ IR
của MB và
trong dung dịch (co) là 23,4 ppb) ….………………………
của MB-M có 80
tẩm PCBs.......................................................................................................................
o
Hiệu suất hấp phụ PCBs bởi MB-CuNi và MB-FeCr ở 25 C
73
(Nồng độ PCBs trong dung dịch (co) là 23,4 ppb)…………..…..
Đặc trưng phổ
82
tán xạ Raman
của các hợp
Phương trình đường hấp phụ đẳng nhiệt Freudlich xác định đối
o
chất biphenyl
với PCBs hấp phụ trên MB và MB-M (ở 25 C).............................................
………............................................................................................................................
85
77
Bảng 3.13
ứng

Sự phụ thuộc hiệu suất phân hủy PCBs vào lượng chất phản
o

CaO (ở 600 C)
……………………………………..........................

Bảng 3.14
sản

Thành phần các PCBs còn lại trên MB và MB + CaO và các

88
88
92

Bảng 3.15
94
Bảng 3.16
96
Bảng 3.17

97

Bảng 3.18

98

Bảng 3.19
Bảng 3.20

10
0


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
trang

Hình 1.1

Cấu trúc của MONT.................................................................................................. 7

Hình 1.2

Các vị trí trao đổi của MONT............................................................................. 8

Hình 1.3

Sự bố trí các cation hữu cơ (số phân tử cacbon nhỏ hơn 10)
giữa bề mặt của các lớp MONT...................................................................... 11

Hình 1.4

Sự bố trí các cation hữu cơ (số phân tử cacbon lớn hơn 10) giữa
bề mặt của các lớp MONT................................................................................ 12

Hình 1.5

Các hạt hình thoi nhỏ xuất hiện trong MONT........................................... 13

Hình 1.6

Các chất hình thành khi clorophenol hấp phụ trên Na - MONT
và Fe - MONT........................................................................................................ 18

Hình 1.7

Các chất tạo thành khi dime hóa clorophenol trên Fe - MONT

Hình 1.8

Chuỗi phản ứng của các hợp chất thơm trên M - MONT...................... 19

Hình 2.1

Đường chuẩn xác định tổng PCBs………………………………

46

Hình 2.2

Sắc đồ GC/ECD của dung dịch 6 PCBs chuẩn có nồng độ mỗi
chất là 50 ng/ml…………………………………………………

47

18

Hình 2.3

Sơ đồ thiết bị dùng để nghiên cứu phân hủy nhiệt PCBs......................51

Hình 2.4

Sơ đồ thiết bị dùng để nghiên cứu phân huỷ PCBs……………..

Hình 3.1

Phổ nhiễu xạ tia X của MB chưa xử lý......................................................... 58

Hình 3.2

Phổ nhiễu xạ tia X của MB đã xử lý bằng NaHCO3............................... 59

Hình 3.3

Phổ nhiễu xạ tia X của MB đã trao đổi hấp phụ cation Cu(II)............59

Hình 3.4

Phổ nhiễu xạ tia X của MB đã trao đổi hấp phụ cation Ni(II).............60

Hình 3.5

Phổ nhiễu xạ tia X của MB đã trao đổi hấp phụ cation Fe(III)..................... 60

Hình 3.6

Phổ nhiễu xạ tia X của MB đã trao đổi hấp phụ cation Cr(III)...........61

Hình 3.7

Giản đồ nhiệt vi sai của MB............................................................................. 62

Hình 3.8

Giản đồ nhiệt vi sai của MB đã trao đổi hấp phụ cation Ni(II).....................63

Hình 3.9

Giản đồ nhiệt vi sai của MB đã trao đổi hấp phụ cation Cu(II)....................63

Hình 3.10

Giản đồ nhiệt vi sai của MB đã trao đổi hấp phụ cation Fe(III)...................64

Hình 3.11

Giản đồ nhiệt vi sai của MB đã trao đổi hấp phụ cation Cr(III).........64

Hình 3.12

Phổ IR của hỗn hợp PCBs trong dầu biến thế dùng để nghiên

52


cứu................................................................................................
Hình 3.13

Phổ IR của mẫu MB chưa tẩm dầu biến thế.................................

Hình 3.14

Phổ IR của mẫu MB hấp phụ trao đổi với Fe(III) và sau đó tẩm
PCBs từ dầu biến thế....................................................................

Hình 3.15

Phổ IR của mẫu MB đã hấp phụ trao đổi với hỗn hợp FeCr(III)
và sau đó tẩm PCBs từ dầu biến thế.............................................

Hình 3.16

Cơ chế hấp phụ các chất hữu cơ chưa no trên MB.......................

Hình 3.17

Phổ Raman của MB tẩm PCBs……………….............................

Hình 3.18

Phổ Raman của MB-Fe tẩm PCBs……………………………....

Hình 3.19

Phổ Raman của MB-FeCr tẩm PCBs……………………….......

Hình 3.20 Liên kết giữa PCBs với Fe(III) (trên) và Cr(III) (dưới) khi các
ion này trao đổi hấp phụ trong MB ……………………………..
Hình 3.21

Mô hình hấp phụ các chất hữu cơ của MB khi có mặt các cation
kim loại giữa các lớp của khoáng sét………………………........

Hình 3.22
Hình 3.23

Sắc đồ PCBs trước và sau phân hủy nhiệt PCBs (ở 600 C).........
Hiệu suất phân hủy PCBs phụ thuộc vào nhiệt độ (thời gian

Sắc đồ phân tích PCBs còn lại trên MB khi phân hủy PCBs ở
o

300 C, trong 6 giờ.........................................................................

Hình 3.25

68
70
71
72
75
76
76
78

o

phân hủy là 6 giờ).........................................................................
Hình 3.24

67

Sắc đồ phân tích PCBs còn lại trên MB khi phân hủy PCBs ở
o

600 C, trong 6 giờ.........................................................................

Hình 3.26

Công thức tổng quát của các PCBs...............................................

Hình 3.27

Sắc đồ phân tích PCBs trong dầu biến thế phế thải......................

84
87
90
91
92
97


98


MỞ ĐẦU
DDT, PCBs, dioxin, furan là các hợp chất bền, có độc tính cao, tồn tại rất bền
vững trong môi trường; nên chúng được gọi là các hợp chất hữu cơ bền gây ô nhiễm
môi trường (POPs). Các hợp chất POPs gây ô nhiễm môi trường trường diễn, có tác
động xấu tới sức khỏe con người, và đặc biệt các hợp chất POPs này có khả năng
gây ung thư [20, 67].
Các phương pháp truyền thống xử lý các hợp chất POPs là chôn lấp hoặc
o

thiêu hủy ở nhiệt độ cao, buồng đốt sơ cấp 700 C và buồng đốt thứ cấp lớn hơn

o

1000 C [92]. Các phương pháp xử lý này thường không an toàn, tiêu thụ năng
lượng lớn, mặt khác khi thiêu hủy các hợp chất POPs ở vùng nhiệt độ không đủ cao
dễ dẫn đến việc hình thành các sản phẩm thứ cấp độc hại như dioxin và furan [92,
99]. Phương pháp oxy hóa nhiệt trên xúc tác oxit kim loại để xử lý POPs và các hợp
chất clo hữu cơ khác đã được các nhà khoa học tập trung nghiên cứu nhằm hạ thấp
nhiệt độ phân hủy chất, và hạn chế hình thành các sản phẩm phụ độc hại. Thông
thường, các xúc tác kim loại quý cho hoạt tính cao nhất khi oxy hoá các hợp chất cơ
clo dễ bay hơi (VOCs). Tuy nhiên, các xúc tác này không thích hợp để chuyển hoá
VOCs, vì chúng dễ bị mất hoạt tính do các hợp chất clo gây ra. Ở nhiệt độ cao, hoạt
tính xúc tác của oxit kim loại là tương đương với hoạt tính xúc tác của kim loại quý
[12]. Ngày nay, để thay thế cho các xúc tác kim loại quý, người ta sử dụng các xúc
tác oxit kim loại chuyển tiếp, chẳng hạn như Cr2O3, CuO, Co3O4, TiO2,... [34, 39].
Khoáng sét có nhiều tính chất đặc biệt như khả năng hấp phụ cao, có các
trung tâm mang tính axít – bazơ, có khả năng lưu giữ các phân tử nước trong các
khoang trống bên trong khoáng, đặc biệt trong điều kiện nhất định chúng có đóng
vai trò như là chất xúc tác cho các phản ứng hóa học [90]. Do tính chất đặc biệt của
khoáng sét, nên loại vật liệu này đã được nghiên cứu sử dụng để xử lý môi trường,
trong đó, khoáng sét giầu montmorillonit được sử dụng làm vật liệu hấp phụ, làm
chất xúc tác để loại bỏ các chất ô nhiễm vô cơ và hữu cơ trong môi trường.
Việc nghiên cứu sử dụng kết hợp giữa khoáng sét và các oxít kim loại chuyển
tiếp để phân hủy các hợp chất POPs là những vấn đề mới, chưa có nhiều

1


công trình nghiên cứu về vấn đề này. Do vậy luận án chọn hướng nghiên cứu vấn đề
nêu trên để xử lý một trong số các hợp chất POPs, đó là policlobiphenyl (PCBs).
Việt Nam là một nước nhập khẩu dầu biến thế có chứa một lượng lớn PCBs.

Đây là một trong các nguồn gây ô nhiễm PCBs lớn nhất ở nước ta hiện nay, nhưng
việc nghiên cứu xử lý PCBs trong các đối tượng khác nhau nói chung và trong dầu
biến thế phế thải nói riêng ở Việt Nam còn chưa được quan tâm một cách đúng
mức.
PCBs là một hỗn hợp gồm 209 chất cơ clo được sử dụng trong dầu biến thế,
làm chất pha chế dầu thủy lực trong thiết bị khai thác mỏ, làm chất dẻo hóa, và chất
cho vào mực in,.... Ảnh hưởng có hại của PCBs đến người và động vật chưa được
hiểu biết đầy đủ, nhưng đã có nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng PCBs có khả năng gây
ung thư, gây ảnh hưởng đến hệ thần kinh, hệ miễn dịch, hệ nội tiết, hệ sinh dục trên
người và động vật. PCBs là chất rất bền và khó phân hủy bằng các con đường sinh
học và hóa học. Thực hiện phân hủy PCBs không đúng quy cách có thể làm phát
sinh ra các hợp chất độc hơn như dioxin và furan. Do các đặc tính nêu trên, PCBs đã
bị cấm sử dụng từ năm 1979 và tiến tới loại bỏ chúng khỏi các vật dụng theo quy
định của Nghị định Stockholm năm 2001.
Để góp phần thực hiện Nghị định Stockholm năm 2001 tại Việt Nam, luận án sẽ
tập trung nghiên cứu vấn đề sau: “Nghiên cứu sử dụng sét bentonit biến tính và
phương pháp hóa nhiệt để xử lý policlobiphenyl trong dầu biến thế phế thải”.



Mục tiêu của luận án:
Đóng góp vào việc xử lý PCBs nhằm ngăn chặn không để PCBs phát thải gây ô

nhiễm môi trường từ dầu biến thế nói chung và dầu biến thế phế thải nói riêng.



Những nội dung luận án sẽ thực hiện:
Nghiên cứu sử dụng sét bentonit Di Linh giầu montmorillonit (MONT) biến

tính (MB) và MB có trao đổi hấp phụ một số cation kim loại chuyển tiếp để phân
hủy PCBs ở các điều kiện khác nhau. Trong đó, các yếu tố nhiệt độ, thời gian, chất
phản ứng CaO và các cation kim loại Cr(III), Fe(III), Ni(II) và Cu(II) đã được lựa
chọn để nghiên cứu.

2




Cấu trúc chính của luận án: Luận án gồm 3 chương, trong đó:
Chương 1 - Tổng quan tài liệu. Trong chương này đã nêu tổng quan về khoáng

sét và những ứng dụng của chúng; nêu những kiến thức chung về dầu biến thế, PCBs
và những nghiên cứu xử lý PCBs của các nhà khoa học trên thế giới và trong nước; và
nêu các phương pháp vật lý hiện đại dùng trong nghiên cứu khoáng sét, nghiên cứu liên
kết giữa khoáng sét và PCBs. Các tài liệu tham khảo được sử dụng từ năm 1965, trong
đó chủ yếu là những tài liệu từ khoảng 20 năm trở lại đây. Trong chương này đã hệ
thống hóa những thành tựu nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao về khoáng
sét và các phương pháp xử lý PCBs. Những kiến thức trong chương này được cấu trúc
theo một định hướng nhất quán phục vụ cho các nghiên cứu của luận án, góp phần lý
giải những vấn đề khoa học liên quan mà kết quả nghiên cứu đã nhận được. Các tài liệu
và nội dung khoa học tham khảo trong luận án đã được các tác giả công bố trên các
sách và tạp chí khoa học có uy tín.

Chương 2 - Đối tượng và phương pháp nghiên cứu. Các đối tượng nghiên
cứu được nêu trong chương này gồm sét bentonit Di Linh biến tính; SiO 2; các muối
kim loại của Cr(III), Fe(III), Ni(II) và Cu(II); CaO; dầu biến thế phế thải chứa
PCBs. Các phương pháp nghiên cứu chủ yếu được sử dụng trong luận án để thu
nhận số liệu và phân tích, xử lý số liệu nghiên cứu gồm phương pháp XRD, TDA,

AAS, GC/ECD, GC/MS, IR, tán xạ Raman và phương pháp phản ứng ống
dòng,....Trong chương này cũng đã trình bày các bước thực nghiệm, những thí
nghiệm theo một trật tự logic nhằm lý giải cho những nội dung khoa học của luận
án cần đạt tới.
Chương 3 - Kết quả và thảo luận. Trong chương này trình bày các kết quả
nghiên cứu đã thu được và thảo luận các kết quả nghiên cứu này. Các kết quả
nghiên cứu của luận án đã góp phần lý giải được nhiều vấn đề về lý thuyết và thực
tiễn về việc sử dụng sét bentonit biến tính và trao đổi cation để phân hủy nhiệt
PCBs trong dầu biến thế phế thải. Trong đó đã chỉ ra rằng sét bentonit biến tính và
các ô xít kim loại chuyển tiếp đã sử dụng trong nghiên cứu đóng vai trò như là chất
xúc tác cho phản ứng phân hủy nhiệt PCBs, và định hướng cho phản ứng phân hủy

3


PCBs đi theo một chiều; CaO đóng vai trò như là chất phản ứng trong quá trình
phân hủy nhiệt PCBs. Trong điều kiện tối ưu đã lựa chọn, việc phân hủy PCBs ở
o

600 C có thể đạt tới 99,89% trong vòng 45 phút.

+

Các đóng góp mới của luận án:
Lần đầu tiên luận án nghiên cứu sử dụng vật liệu là sét bentonit Di Linh

biến tính để xử lý PCBs có trong dầu biến thế phế thải.
+

Đã nghiên cứu đánh giá phổ IR và phổ tán xạ Raman đối với các vật liệu

MB, MB-M có tẩm PCBs.
+

Đã nghiên cứu khả năng hấp phụ PCBs trên MB và MB-M. Trên cơ sở đó

đã sử dụng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freudlich để đánh giá khả năng hấp
o

phụ của PCBs trên MB và MB-M ở 25 C. Các phương trình này cho thấy khi lượng
cation hấp phụ trên MB tăng thì lượng PCBs hấp phụ cũng tăng và khi đó giá trị b
của phương trình Freudlich cũng tăng theo. Hiệu suất hấp phụ PCBs trên MB và
MB-M đạt cao nhất là 99,66%.
o

+
Đã chỉ ra rằng với điều kiện tốc độ dòng không khí là 1ml/phút ở 600 C và
6 giờ thì CaO và vật liệu MB có tác dụng làm tăng hiệu suất phân hủy PCBs từ
38,34 lên tới 98,78%.
+

Đã chỉ ra các vật liệu MB có hấp phụ trao đổi cation kim loại chuyển tiếp

của Ni, Cu, Fe, Cr đều có khả năng làm tăng tốc độ và tăng hiệu suất phản ứng phân
hủy PCBs. Các ô xít kim loại chuyển tiếp liên hợp với MB tạo thành vật liệu MBo

CuO, MB-NiO, MB-Fe2O3, MB-Cr2O3, MB-(CuNi)O và MB-(FeCr)2O3. Ở 600 C
các vật liệu này cùng với CaO xúc tiến tăng tốc độ và hiệu suất phân hủy PCBs,
trong đó vật liệu MB-(CuNi)O có khả năng phân hủy PCBs cao nhất, đạt 99,89%
chỉ trong 45 phút. Sản phẩm khí sinh ra không có chứa chất độc hại.

Với những kết quả nhận được nêu trên có thể nói rằng việc phân hủy PCBs
nêu trong luận án này là tổ hợp của các quá trình nhiệt phân, declo hóa, oxy hóa và
các phản ứng hóa học khác dưới sự trợ giúp thúc đẩy tốc độ phản ứng của CaO và
MB-M. Các kết quả nghiên cứu hy vọng sẽ có đóng góp cho sự nghiệp bảo vệ môi
trường ở Việt Nam, đặc biệt là việc loại bỏ PCBs ra khỏi các vật dụng theo Nghị
định Stockholm năm 2001.

4


Chương 1
TỔNG QUAN
1.1.Tổng quan về bentonit
1.1.1. Giới thiệu chung
Bentonit (BENT) là một loại khoáng sét tự nhiên có thành phần chính là
MONT. Công thức đơn giản nhất của MONT là Al 2O3.4SiO2.nH2O, công thức này
ứng với nửa tế bào cấu trúc của MONT. Công thức cho một đơn vị cấu trúc lý tưởng
của MONT là Al4Si8O20(OH)4.nH2O. Tuy nhiên do sự thay thế đồng hình của
Si(IV) trong tứ diện SiO4 bởi các ion kim loại Al(III), Fe(III), Fe(II), Mg(II)... và
Al(III) trong bát diện AlO6 bị thay thế đã làm thay đổi thành phần của MONT [90];
trong thành phần của MONT còn có chứa các nguyên tố Fe, Zn, Mg, Na, K,.... Tỷ lệ
Al2O3 : SiO2 trong MONT nằm trong khoảng từ 1:2 đến 1:4 [21].
Trong BENT, ngoài thành phần chính là MONT còn chứa một số khoáng
khác với lượng không lớn như saponit – Al 2O3[MgO]4SiO2.nH2O, nontronit –
Al2O3[Fe2O3]4SiO2.nH2O, beidellit – Al2O3.3SiO2.nH2O, kaolinit, clorit, mica và
một số khoáng phi sét khác như canxit, pirit, manhetit, biotit,...Ngoài ra BENT còn
có các muối kiềm và các chất hữu cơ. Chính vì vậy những vấn đề nghiên cứu về
BENT trong luận án đều liên quan mật thiết đến khoáng chính trong BENT là
MONT. Tính chất và cấu trúc của MONT phụ thuộc rất nhiều vào thành phần hóa
học của nó.

1.1.2. Cấu trúc tinh thể và thành phần hóa học của MONT
MONT là aluminosilicat tự nhiên thuộc nhóm có cấu trúc lớp 2:1, phân
nhóm điocta. Tinh thể MONT được tạo nên từ hai mạng tứ diện liên kết với một
mạng bát diện xen giữa tạo thành một lớp cấu trúc. Xen giữa các lớp cấu trúc là các
cation trao đổi và nước hấp phụ, hình 1.1 [98].

5


Hình 1.1. Cấu trúc của MONT
Từ hình 1.1 có thể thấy các lớp cấu trúc được sắp xếp song song với nhau tạo
bởi trục a và trục b. Các lớp cấu trúc xếp chồng lên nhau theo hướng trục. Ngăn
cách giữa các lớp cấu trúc là các cation và nước hấp phụ. Toàn bộ hệ thống trên tạo
nên mạng lưới không gian ba chiều của tinh thể MONT.
0

Mỗi lớp cấu trúc của MONT có chiều dày là 9,6 A và chiều dày sẽ tăng đến
0

15A khi tính cả lớp cation trao đổi và nước hấp phụ [90]. Chiều dày của lớp cation
trao đổi và nước hấp phụ không cố định mà thay đổi phụ thuộc vào bản chất của
cation trao đổi và lượng nước hấp phụ. Lượng nước càng lớn thì chiều dày càng
tăng. Trong tự nhiên, cấu trúc của MONT không lý tưởng như đã được trình bày ở
trên, mà thường xảy ra sự thay thế đồng hình giữa các cation. Người ta thường gặp
chủ yếu sự thay thế cation Al(III) bằng cation Mg(II) ở trong mạng bát diện, còn ở
trong mạng tứ diện một phần không lớn cation Si(IV) bị thay thế bằng các cation
Al(III) và Fe(III). Một số nghiên cứu cũng đã xác định được lượng Al(III) có thể
thay thế trong mạng tứ diện lớn nhất khoảng 15%. Do có sự thay thế cation nên làm
xuất hiện điện tích âm trong mạng lưới. Để trung hòa điện tích âm trong mạng lưới
của MONT, thì giữa các lớp cấu trúc phải có các cation có các hóa trị khác nhau như

Na(I), K(I), Ca(II), Mg(II), Fe(II), Li(I),... Các cation này bị hidrat hóa bởi các phân
tử nước và nằm giữa hai lớp cấu trúc [30, 82, 90].

6


Trong mạng bát diện chủ yếu xảy ra sự thay thế đồng hình của Al(III) bằng
Mg(II) với tỷ lệ Mg : Al trong mạng khoảng 1:(4 đến 5); còn trong tứ diện sự thay
thế đồng hình xảy ra rất ít nên tỷ lệ Al : Si trong mạng khoảng 1: (15 đến 30). Do đó
điện tích âm nhận được khi thay thế cation phân bố sâu trong lớp cấu trúc [3].
1.1.3. Các tính chất của MONT
1.1.3.1. Tính chất trao đổi cation
Vì trong mạng cấu trúc của MONT thường xảy ra sự thay thế đồng hình của
các cation, sự thay thế các cation có hóa trị cao bởi các cation có hóa trị thấp hơn sẽ
gây ra sự thiếu hụt điện tích dương trong cấu trúc bát diện và tứ diện. Kết quả là
xuất hiện các điện tích âm trên bề mặt phiến sét. Đối với MONT, sự thay thế đồng
hình chủ yếu xảy ra trong lớp bát diện giữa hai lớp tứ diện của phiến sét. Liên kết
của các cation với bề mặt phiến sét là tương đối yếu, vì vậy các cation này dễ dàng
di chuyển và trao đổi với các cation khác, hình 1.2. Khả năng trao đổi cation của
MONT phụ thuộc vào hóa trị và bán kính cation trao đổi. Thông thường, các cation
có hóa trị nhỏ và bán kính nhỏ dễ bị trao đổi hơn [10].
Ngoài ra do sự gãy vỡ các phiến sét, ở các cạnh bên mới hình thành xuất hiện
một vài nhóm mới của cấu trúc silic mang tính axit yếu hoặc một vài nhóm aluminat
mang tính bazơ yếu. Điện tích trên cạnh mới hình thành phụ thuộc vào pH môi
trường mà nó tồn tại.
Dung lượng trao đổi cation (CEC) được định nghĩa là tổng số cation trao đổi
trên một đơn vị khối lượng sét, có đơn vị là mili đương lượng gam (meq) trên 100g
sét khô.
Vị trí trao đổi bên ngoài

Vị trí trao đổi bên trong

Hình 1.2. Các vị trí trao đổi của MONT [10]

7


Các nghiên cứu gần đây về sự thay thế đồng hình trong các mạng lưới tinh
thể MONT cho thấy lớp oxit silic được coi như là một bản điện cực âm bền. Để cân
bằng điện tích, sự hấp phụ trao đổi cation giữa các lớp ngẫu nhiên diễn ra, làm
khoáng sét có tính chất đặc biệt. Khả năng trao đổi cation của MONT nằm trong
khoảng 70 đến 150 meq/100g. Phản ứng trao đổi cation không làm thay đổi cấu trúc
của hệ silica – nhôm [50, 98]. Grim R.E. [50] và Laudelout H. [69] đã nêu ra các
nghiên cứu của mình về cân bằng của quá trình trao đổi cation trong khoáng sét.
Fletcher P. và Sposito G. [40] cũng đã chỉ ra các tính chất của cation trao đổi trong
MONT, theo đó họ đưa ra mô hình hóa học của khoáng sét với các chất điện phân
trong lớp trung gian. Với sự xuất hiện của cation, nước thực sự bị hấp phụ vào trong
khoảng không của lớp trung gian với 3 dạng tồn tại: (i) Nước tự do được khuếch tán
vào trong cấu trúc của khoáng sét; (ii) nước liên kết tồn tại ở dạng hidrat xung
quanh các cation trao đổi; (iii) nước có liên kết hidro với bề mặt của silicat.
Bên cạnh đó MONT còn có khả năng hấp phụ trao đổi cation với các chất
hữu cơ. Các cation trong lớp trung gian có thể bị thay thế theo tỉ lệ tương ứng bởi
các cation vô cơ và hữu cơ khác, những hợp chất có khả năng bị hấp phụ dễ dàng
trên MONT. Điều này giải thích tại sao MONT lại có thể hấp phụ các cation n-ankyl
nhôm có độ dài lớn (từ C3 đến C18).
Do khả năng dễ dàng trao đổi cation nên khoáng sét có rất nhiều ứng dụng
trong các lĩnh vực khác nhau. Khi trao đổi hấp phụ Na(I) thay thế cho Ca(II) đã
chuyển hóa Ca-BENT kém trương nở thành Na-BENT có độ trương nở cao, ứng
dụng để pha chế dung dịch khoan gốc nước. Hoặc trao đổi cation kim loại với các
amin bậc 4 để tạo thành sét hữu cơ làm thay đổi tính chất cơ bản của sét, từ sét ưu

nước thành sét hữu cơ ưa dầu. Sét hữu cơ khi đó được sử dụng làm dung dịch khoan
gốc dầu, làm phụ gia chế tạo vật liệu nano composit, làm vật liệu xử lý môi trường.
1.1.3.2. Tính chất trương nở
Trương nở là một trong những tính chất đặc trưng của khoáng sét. Khi tiếp
xúc với nước hoặc môi trường không khí ẩm sét bị trương nở, thể tích có thể tăng
lên 15 – 20 lần so với thể tích khô ban đầu, bảng 1.1. Trong quá trình trương nở,

8


nước xâm nhập vào và bị giữ lại trong khoảng không gian giữa các phiến sét. Lượng
nước hấp phụ này phụ thuộc rất nhiều vào khả năng hidrat hóa của các cation. Kích
thước, hình dạng của các cation giữa các lớp cũng ảnh hưởng đến khả năng hidrat
hóa và trương nở sét. Các cation có bán kính hidrat hóa lớn sẽ làm cho khoảng cách
giữa hai phiến sét rộng ra, tạo điều kiện cho sự trương nở sét. Bên cạnh đó, sự liên
kết của các cation kim loại và điện tích trên bề mặt phiến sét cũng ảnh hưởng đến sự
trương nở.
Tính chất và mức độ liên kết của nước trong các lớp trung gian của khoáng
phụ thuộc vào loại cation trao đổi có mặt trong lớp trung gian hơn là phụ thuộc vào
bề mặt silicat của khoáng [44, 93].
Bảng 1.1. Đường kính hidrat hóa của một số cation kim loại [10]
Cation

Li(I)
Na(I)
K(I)
NH4(I)

Các loại cation trao đổi và xu hướng tạo thành hidrat của nó tác dụng mạnh
đến sự sắp xếp của các phân tử nước dẫn đến việc hình thành một lớp nước mỏng.

Khi Na(I) là cation nằm ở lớp trung gian, một, hai hoặc ba lớp phân tử nước có thể
được tạo thành trong lớp trung gian, và ở độ ẩm cao nhất, cấu trúc dạng lớp 2:1 của
khoáng sét có thể bị phân tách. Do đó, phụ thuộc vào số lớp nước trong lớp trung
gian, MONT có khoảng cách giữa các lớp chính khác nhau. Theo Tennakoon D.T.
và các cộng sự [93], các giá trị này được xác định là 1,34nm, 2,58nm và 1,92 nm
tương ứng với 1, 2 và 3 lớp nước. Fukushima Y. [44] sử dụng nhiễu xạ tia X để
nghiên cứu mối quan hệ giữa giá trị của khoảng cách của các lớp chính với thể tích
nước trong dung dịch Na-MONT dạng sữa. Thể tích nước có thể được xác định từ tỉ


9


lệ khối lượng giữa nước và MONT (C). Khi C<1, khoảng cách này tăng từ từ với sự
tăng lên của thể tích nước: 0,95 nm – 1,24 nm – 1,54 nm – 1,90 nm. Khi C > 1,
khoảng cách này tăng đột ngột từ 4,1 nm lên tới 16,0 nm khi thể tích nước tăng lên.
Trong trường hợp này, sự sắp xếp các lớp của MONT trong dung dịch thể sữa ở
dạng bất quy tắc và cuối cùng Na-MONT bị phân ly thành Na(I) và a (MONT mang
điện tích âm). Khi CaCl2 hay HCl hòa tan vào dung dịch thể sữa, a hấp phụ Ca(II),
H(I) và tinh thể MONT có khoảng cách giữa các lớp là 1,9 nm được tạo thành trong
2+

nước. Nếu cation ở lớp trung gian là Ca , sự trương nở tối đa khi đạt được 3 lớp
phân tử nước hidrat và khoảng cách giữa các lớp của khoáng sét khi đó là 0,92-0,96
nm hoặc 1,55 nm [43]. Gần đây Ormerod E.C. và Newman A.C.D. [80] đã xác định
được lượng nước hấp phụ trong Ca-MONT và kết luận rằng lớp trung gian và lớp bề
mặt ngoài của khoáng sét có cấu trúc nước hấp phụ rất khác nhau. Các tác giả cũng
chỉ ra khoảng cách giữa các lớp cũng phụ thuộc vào độ ẩm. Ba lớp hidrat liên kết
chặt với Ca-MONT khi độ ẩm tương đối của hơi nước khoảng 0,93 đến 1; trong khi
đó nếu độ ẩm nằm trong khoảng 0,35 đến 0,93 chỉ có 2 lớp nước xuất hiện bao gồm

12 đến 16 phân tử nước ứng với 1 cation Ca(II). Nghiên cứu cũng cho thấy gần một
nửa trong số đó không có liên kết kiểu liên kết phối trí với Ca-MONT.
Jouany C. và Chassin P. [61] đã chỉ ra rằng khi các cation trong lớp trung
gian bị thay thế theo tỉ lệ tương ứng bởi các cation hữu cơ thì khoảng cách giữa các
lớp và năng lượng bề mặt của một số phức MONT – ankyl nhôm khác nhau, hình
1.3 và hình 1.4. Với các cation ankyl nhôm mạch dài (mạch cacbon lớn hơn 10), bề
mặt hoạt động nhỏ hơn so với các ankyl nhôm mạch ngắn, hình 1.4.
+

+

+

Hình 1.3. Sự bố trí các cation hữu cơ (số phân tử cacbon nhỏ hơn 10) giữa bề
mặt của các lớp MONT

10


Lớp silicát

Lớp silicát

Hình 1.4. Sự bố trí các cation hữu cơ (số phân tử cacbon lớn hơn 10)
giữa bề mặt của các lớp MONT
Phức MONT – cation hữu cơ có thể bị trương nở bởi dung môi hữu cơ. Hiện
tượng này xảy đối ra với cả các phân tử không phân cực, như các hydrocacbon
không phân cực. Quá trình trương nở của các khoáng sét ưa hữu cơ trong dung môi
hữu cơ chưa được giải thích hoàn toàn đầy đủ. Theo Jones T.R. [56], cơ chế của quá
trình trương nở phụ thuộc chủ yếu vào cân bằng giữa lực Van der Waals và lực điện

tích.
1.1.3.3. Tính chất hấp phụ của MONT
Tính chất hấp phụ của MONT được quyết định bởi tính chất bề mặt và cấu
trúc lớp của chúng. Theo tính toán, diện tích bề mặt của MONT vào khoảng 200 –
2

2

760 m /g. Trong khi diện tích bề mặt của cao lanh là vào khoảng 15 – 20 m /g,
2

silicagel 200 – 800 m /g. Diện tích bề mặt của MONT gồm diện tích bề mặt ngoài
và diện tích bề mặt trong. Diện tích bề mặt trong được xác định bởi khoảng không
gian giữa các lớp trong cấu trúc tinh thể. Diện tích bề mặt ngoài phụ thuộc vào kích
thước hạt, hạt càng nhỏ thì diện tích bề mặt ngoài càng lớn, do đó khả năng hấp phụ
càng cao.
Tính chất hấp phụ phụ thuộc vào các quá trình tự nhiên và khả năng hoạt
động bề mặt của khoáng sét. Trong khoáng sét, khả năng hoạt động bề mặt phụ
thuộc vào các hạt nhỏ hình thoi tự nhiên được tạo thành từ các lớp cơ bản của
khoáng, hình 1.5 thể hiện hình ảnh các hạt hình thoi và cấu trúc liên kết của chúng;
theo đó bề mặt bên trong giữa các lớp (khi khoáng sét nằm trong nước) xuất hiện
các khoảng trống có các hạt hình thoi và khoảng trống nằm giữa các hạt hình thoi.

11


Các điện tích tồn tại trong lớp trung gian là tích điện âm và có thể là quá trình thay
thế đồng hình với lớp tứ diện và thay thế đồng hình lớp bát diện. Các loại điện tích
khác có thể sinh ra từ sự đứt gẫy liên kết của các tẩm nhỏ, và nó có thể mang điện
tích âm hoặc dương phụ thuộc vào điểm đẳng điện và pH [43].

Hình 1.5. Các hạt hình thoi nhỏ xuất hiện trong MONT
Quá trình hấp phụ phân tử hữu cơ trên khoáng sét đã được nghiên cứu; tuy
nhiên đã có nhiều quan điểm khác nhau được đưa ra trong các nghiên cứu này. Fahn
R. và Fenderl K. [36] đã chỉ ra rằng, BENT biến tính bằng axit có khả năng hấp phụ
2 loại thuốc nhuộm (tím pha lê lacton và xanh N-benzoyl leuco metylen). Thuốc
nhuộm có liên kết với cấu trúc MONT sau khi BENT được xử lý bằng axit có
khoảng cách giữa các lớp là 1,45 nm. Thuốc nhuộm tồn tại ở dạng cation giữa các
lớp của khoáng sét tương tự như trường hợp trao đổi hấp phụ cation vô cơ. Với liên
kết này có thể giải thích cho sự giảm dần màu sắc của thuốc nhuộm trong BENT
theo thời gian.
MONT có khả năng hấp phụ cả dạng thuốc nhuộm cationic như xanh
metylen (C6H18N3SCl) hay dạng anionic như xanh sulphua (C12H6(NO2)2NSOH)

12


[81]. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, MONT hấp phụ một lượng lớn xanh metylen, và
cao hơn nhiều lần so với hấp phụ xanh sunphua; và ở đây yếu tố ảnh hưởng lớn nhất
đến quá trình hấp phụ thuốc nhuộm là pH và nhiệt độ. Quá trình hấp phụ xanh
sunphua là quá trình hấp phụ không thuận nghịch.
1.1.3.4. Khả năng mất nước của MONT
o

o

Khoáng MONT mất nước tự do ở 100 C, mất nước liên kết vật lý ở 150 C –
o

o

o

o

200 C, mất nước liên kết hóa học ở 200 C tới 400 C, mất nước tinh thể ở 700 C và
o

o

bị phân hủy thành chất vô định hình trong khoảng 735 C tới 850 C.
Khi có quá trình dehidroxyl hóa dưới tác dụng của nhiệt độ có thể làm thay
đổi cấu trúc và tính chất hóa học của của khoáng sét. Brindley và Lemaitre [24] đã
đưa ra tổng kết về trạng thái nhiệt của MONT theo nhiệt độ và các loại khoáng sét
được tạo thành theo chuỗi sau:
MONT
spinel

Mont. anhidrit

Mont. dehidroxyl

Khoáng dạng

Mullit

1.1.4. Sét BENT ở Việt Nam
Việt Nam có nguồn sét BENT khá phong phú, phân bố ở các vùng như Tuy
Phong (Bình Thuận), Di Linh (Bảo Lộc – Lâm Đồng), Cổ Định (Thanh Hóa) [10].
1.1.4.1. Mỏ sét Di Linh

2

Mỏ sét Di Linh có diện tích phân bố khoảng 2,4 km trên cao nguyên Di
Linh, có trữ lượng khoảng 20 triệu tấn. Nguồn sét này là sản phẩm phong hóa từ tro,
tro núi lửa, thủy tinh núi lửa được lắng đọng trong môi trường nước. Sét có màu
xám xanh, xanh lục, vàng phớt xanh hoặc phớt nâu. Thành phần chính của sét Di
Linh là MONT canxi với hàm lượng khoảng 35 – 40%, ngoài ra còn chứa các tạp
chất khác như caolinit, canxit, dolomit, hidromica, vermiculit. Dung lượng trao đổi
cation trung bình khoảng 10 meq/100g sét khô. Cation trao đổi chủ yếu là Ca(II) và
Mg(II). BENT Di Linh thuộc nhóm BENT canxi có hệ số trương nở thấp.

13


1.1.4.2. Mỏ sét Tuy Phong
BENT Tuy Phong, Bình Thuận thuộc loại BENT natri trương nở. Tổng trữ
lượng có thể khai thác vào khoảng 75 triệu tấn (Nha Mé và thung lũng Vĩnh Hảo).
Hàm lượng MONT natri trong BENT Bình Thuận không cao, chiếm khoảng 12 –
20%, còn lại là tạp chất. Các loại tạp chất chủ yếu là canxi, thạch anh vi tinh thể,
fenspat, cao lanh.
1.1.4.3. Mỏ sét Cổ Định
Cổ Định nằm ở huyện Triệu Sơn tỉnh Thanh Hóa. Mỏ sét Cổ Định có trữ
lượng khoảng 2 triệu tấn. Thành phần chủ yếu là khoáng MONT. Dung lượng trao
đổi cation của BENT Cổ Định không cao, chỉ vào khoảng 9 meq/100g BENT.
1.2. Dầu biến thế
Dầu biến thế là sản phẩm lỏng thu được từ dầu mỏ. Dầu biến thế gồm hỗn
hợp các hidrocabon với thành phần gồm: parafin, naphthen, các hợp chất thơm, các
hợp chất naphthen thơm và các hợp chất PCBs. Ngoài ra, trong dầu biến thế còn
chứa một lượng nhỏ các dẫn xuất của hidrocacbon, trong phân tử của các dẫn xuất
này có chứa các nguyên tố nitơ, sunfua, oxy. Để chống lại quá trình tạo bám và oxy

hóa, dầu biến thế còn được cho thêm một lượng khoảng 0,3% chất 2,6-ditertiary
butylparacresol (inol) [104]. Ngày nay, người ta thay dầu biến thế có chứa các yếu
tố độc hại như PCBs bằng loại dầu có chứa các hợp chất hidrocacbon đã được flo
hóa hoặc các hợp chất hidrocacbon silicon.
Có thể nêu tóm tắt những thành phần chất chính của dầu biến thế như sau:
-

Các paraphin

-

Các alephin

-

Các naphthen

-

Các chất thơm

-

Các hợp chất dimety silicol và etylen glycol.

-

Các hợp chất PCBs

-

Các chất chống oxy hóa.

14