Nghiên cứu biến tính Bentonit tự nhiên, ứng dụng làm vật liệu hấp phụ xử lý NH4 và PO43 trong môi trường nước

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.55 MB, 110 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BENTONIT TỰ NHIÊN,

ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ XỬ LÝ NH

4

+

VÀ PO

4

TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG

TRƢƠNG QUỐC ANH

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BENTONIT TỰ NHIÊN,

ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ XỬ LÝ NH

4+

VÀ PO

43-

TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC

TRƢƠNG QUỐC ANH

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG

MÃ SỐ: 8440301

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. MAI VĂN TIẾN

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hƣớng dẫn chính: TS. Mai Văn Tiến – Giảng viên khoa Môi

trƣờng, trƣờng Đại học Tài nguyên và Môi trƣờng Hà Nội.

Cán bộ chấm phản biện 1: TS. Nguyễn Thu Huyền – Giảng viên khoa

Môi trƣờng, trƣờng Đại học Tài nguyên và Môi trƣờng Hà Nội.

Cán bộ chấm phản biện 2: PGS.TS. Nguyễn Huy Tùng – Giảng viên

trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại:

HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bài luận văn này là thành quả của bản thân tơi trong suốt q
trình nghiên cứu đề tài vừa qua.

Những kết quả thực nghiệm đƣợc trình bày trong luận văn này là trung thực do
tôi và các cộng sự thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của TS. Mai Văn Tiến - Giảng viên
khoa Môi trƣờng, trƣờng Đại học Tài nguyên và Môi trƣờng Hà Nội.

Các kết quả nêu trong luận văn chƣa đƣợc cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào
của các nhóm nghiên cứu khác.

Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về nội dung đã trình bày trong bản báo cáo này.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên với lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất, tơi xin gửi lời cảm ơn tới
TS. Mai Văn Tiến, Giảng viên khoa Môi trƣờng, trƣờng Đại học Tài nguyên và Môi
trƣờng Hà Nội – ngƣời đã hƣớng dẫn, tận tình chỉ bảo tơi thực hiện thành công luận
văn thạc sỹ này.

Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo khoa Môi trƣờng cùng các thầy
cơ phịng Phân tích khoa Mơi trƣờng - trƣờng Đại học Tài nguyên và Môi trƣờng Hà
Nội đã hết lòng ủng hộ, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong suốt thời
gian thực hiện luận văn này.

Xin cảm ơn phịng phân tích Viện Vật lý Trƣờng Đại học Khoa Học Tự nhiên,

phịng phân tích khoa Hóa Đại học Sƣ phạm Hà Nội, Viện vật liệu đã giúp đỡ tôi về
thiết bị máy móc sử dụng.

Xin cảm ơn các bạn học viên, sinh viên cùng thực hiện đề tài đã chia sẻ các khó
khăn cùng tơi hồn thành những phần việc của đề tài nghiên cứu.

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, ngƣời thân và bạn bè
ln mong muốn tơi hồn thành tốt bài luận văn.

Trong q trình thực hiện luận văn dù đã rất cố gắng nhƣng không thể tránh khỏi
những thiết sót, vì vậy em rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của quý Hội đồng,
quý thầy cô và các bạn để luận văn của em đƣợc hoàn chỉnh hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội ngày 03 tháng 12 năm 2018

Học viên

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

iii
MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ... i

LỜI CẢM ƠN ... ii

MỤC LỤC... iii

DANH MỤC BẢNG ... v

DANH MỤC HÌNH ... vi

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ... viii

MỞ ĐẦU ... 1

1. Tính cấp thiết của luận văn ... 1

2. Mục tiêu nghiên cứu ... 2

3. Nội dung nghiên cứu ... 2

1.1. Giới thiệu về bentonit và bentonit biến tính ... 4

1.1.1 Thành phần khống và thành phần hóa học của bentonit... 4

1.1.2. Cấu trúc montmorillonit ... 4

1.1.3. Vật liệu bentonit biến tính ... 6

1.2. Tính chất của bentonit ... 9

1.3. Bentonit tự nhiên ở Việt Nam ... 11

1.4. Hấp phụ và trao đổi ion của vật liệu. ... 12

1.4.1. Hấp phụ... 12

1.4.2. Đặc điểm, phân loại và tính chất một số vật liệu hấp phụ ... 19

1.4.3. Trao đổi ion ... 21

1.5. Ứng dụng vật liệu Bentonit ... 24

1.6. Hiện tƣợng ô nhiễm amoni, phốt phát và các phƣơng pháp xử lý ... 25

1.6.1. Ô nhiễm amoni, phốt phát ... 25

1.6.2. Các phƣơng pháp xử lý amoni... 27

1.6.3. Các phƣơng pháp xử lý phốt phát. ... 28

CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 29

2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ... 29

2.2. Nguyên liệu, hóa chất dụng cụ và thiết bị nghiên cứu ... 29

2.2.1. Hóa chất sử dụng: ... 29

2.2.2. Thiết bị, dụng cụ: ... 29

2.3. Tổng hợp và biến tính vật liệu hấp phụ từ Bentonit tự nhiên ... 30

2.3.1. Tinh chế Bentonit Cổ Định ... 30

2.3.2. Biến tính tổng hợp vật liệu Fe-bentonit ... 30

2.3.3. Biến tính tổng hợp vật liệu MnFe-bentonit ... 31

2.4. Khảo sát ảnh hƣởng của các điều kiện phản ứng đến quá trình tổng hợp và biến
tính vật liệu bentonit ... 32

2.4.1. Ảnh hƣởng của thời gian siêu âm tới quá trình tinh chế vật liệu bentonit ... 32

2.4.2. Ảnh hƣởng tốc độ ly tâm ... 32

2.4.3. Ảnh hƣởng của tỷ lệ OH-/Fe3+ tới tính chất của vật liệu Fe-bentonit ... 32

2.4.4. Ảnh hƣởng của tỷ lệ Mn2+/Fe3+ tới tính chất của vật liệu MnFe-bentonit ... 32

2.5. Các phƣơng pháp phân tích đặc trƣng cấu trúc tính chất của vật liệu ... 33

2.5.1. Phƣơng pháp phân tích Phổ hồng ngoại IR ... 33

2.5.2. Phƣơng pháp xác định diện tích bề mặt riêng ( phƣơng pháp đo BET) ... 33

2.5.3. X-Ray... 35

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

2.6. Khảo sát đánh giá khả năng hấp phụ NH4+ và PO43- trong nƣớc của vật liệu MMT,

Fe-bentonit và MnFe-bentonit ... 38

2.6.1. Xác định điểm đẳng điện của vật liệu. ... 38

2.6.2. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian ... 38

2.6.3. Khảo sát ảnh hƣởng của pH ... 39

2.6.4. Xác định dung lƣợng hấp phụ cực đại của vật liệu ... 39

2.7. Mơ hình động học hấp phụ ... 40

2.7.1. Đánh giá ảnh hƣởng của lƣu lƣợng tốc độ dòng chảy ... 41

2.7.2. Đánh giá ảnh hƣởng của nồng độ ban đầu của chất bị hấp phụ ... 41

2.8. Phân tích xác định nồng độ amoni trong nƣớc bằng phƣơng pháp trắc quang (
4500 NH3 –F, SMWW, 1999) ... 42

2.9. Phân tích xác định PO43- trong nƣớc trong nƣớc bằng phƣơng pháp trắc quang
(theo TCVN 6202 – 2008). ... 42

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ... 43

3.1. Kết quả nghiên cứu tinh chế tổng hợp vật liệu bentonit (MMT) ... 43

3.1.1. Ảnh hƣởng của thời gian siêu âm tới quá trình tinh chế tổng hợp MMT ... 43

3.1.2. Ảnh hƣởng của tốc độ ly tâm tới quá trình tinh chế tổng hợp MMT ... 44

3.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ OH-/Fe3+ tới quá trình biến tính và tính chất của vật liệu
Fe-bentonit ... 44

3.3. Ảnh hƣởng của tỷ lệ Mn2+/Fe3+ tới tính chất của vật liệu MnFe-bentonit ... 46

3.4. Phân tích đặc trƣng cấu trúc tính chất của vật liệu ... 47

3.4.1. Kết quả phân tích đặc trƣng nhóm chức bằng phƣơng pháp phổ hồng ngoại IR ... 47

3.4.2. Kết quả phân tích tia X (X-Ray) của vật liệu ... 50

3.4.3. Kết quả phân tích phổ tán sắc năng lƣợng tia X (EDX) ... 51

3.4.4. Kết quả phân tích xác định diện tích bề mặt riêng ( phƣơng pháp đo BET) ... 53

3.5. Đánh giá khả năng hấp phụ của vật liệu, ứng dụng để xử lý NH4+ và PO43- trong
nƣớc ... 56

3.5.1. Xác định điểm đẳng điện của MMT, Fe-bentint và MnFe-bentonit ... 56

3.5.2. Ảnh hƣởng của thời gian tới khả năng hấp phụ ... 57

3.5.3. Kết quả ảnh hƣởng của pH tới dung lƣợng hấp phụ của vật liệu ... 59

3.5.4. Xác định dung lƣợng hấp phụ cực đại của vật liệu ... 62

3.6. Khảo sát mô hình hấp phụ động ... 64

3.6.1. Kết quả ảnh hƣởng của tốc độ dòng chảy tới hiệu qủa xử lý của cột... 64

3.6.2. Kết quả ảnh hƣởng của nồng độ đầu vào tới hiệu qủa xử lý của cột ... 66

3.7. Đánh giá khả năng tái sử dụng vật liệu ... 67

3.8. Kết quả thử nghiệm hiệu quả xử lý NH4+ và PO43- đối với mẫu nƣớc thải sinh hoạt
thực tế ... 68

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ... 70

1. Kết luận ... 70

2. Kiến nghị ... 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO ... 71

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1. Ký hiệu tên các mẫu Fe-bentonit tổng hợp ở điều kiện thƣờng ... 32

Bảng 2.2. Ảnh hƣởng tỷ lệ Mn2+/Fe3+ tới tính chất của vật liệu MnFe-Bentonit ... 33

Bảng 2.3. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu quả xử lý của vật liệu ... 39

Bảng 2.4. Khảo sát ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý của vật liệu ... 39

Bảng 2.5. Xác định dung lƣợng hấp phụ cực đại ... 40

Bảng 3.1. Khối lƣợng vật liệu thu đƣợc đối với các khoảng thời gian siêu âm khác nhau .. 43

Bảng 3.2. Khối lƣợng vật liệu MMT thu đƣợc ứng với các tốc độ ly tâm khác nhau ... 44

Bảng 3.3. Ảnh hƣởng của tỉ lệ OH
-/Fe3+ tới quá trình biến và tính chất của vật liệu
Fe-Bentonit... 45

Bảng 3.5. So sánh thành phần hóa học chính của mẫu quặng bentonit Cổ Định (BENT-CĐ),
mẫu vật liệu MMT và vật liệu FeB, MnFeB... 52

Bảng 3.6. Kết quả phân tích xác định bề mặt riêng và phân bố kích thƣớc lỗ xốp theo BET
của vật liệu MMT và vật liệu biến tính Fe-bentonit ... 55

Bảng 3.7. Giá trị pHcủa dung dịch hấp thụ tại các khoảng pH khác nhau ... 56

Bảng 3.8. Ảnh hƣởng của thời gian đến khả năng hấp phụ NH4+ của vật liệu ... 57

Bảng 3.9. Ảnh hƣởng của thời gian đến khả năng hấp phụ PO4

của vật liệu ... 59

Bảng 3.10. Ảnh hƣởng của pH đến khả năng hấp phụ NH4+ của Fe-bentonit ... 60

Bảng 3.11. Ảnh hƣởng của pH đến khả năng hấp phụ NH4
+
của Fe-bentonit ... 61

Bảng 3.12. Kết quả khảo sát dung lƣợng hấp phụ cực đại của vật liệu Fe –Bentonit đối với ion
NH4+ ... 62

Bảng 3.13. Kết quả khảo sát dung lƣợng hấp phụ cực đại của vật liệu MnFe –bentonit đối với
ion PO43- ... 63

Bảng 3.14: Kết quả phân tích nồng độ NH4
+
và PO43- trong mẫu nƣớc thải sinh hoạt ... 69

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Đơn vị cơ bản của tinh thể montmorillonit ... 5

Hình 1.2. Cấu trúc lớp 2 :1 của MMT ... 5

Hình 1.3. Trạng thái phân li của bentonit trong dung dịch ... 9

Hình 1.4. Đồ thị xác định hệ số b và Qmax ... 16

Hình 1.5. Đƣờng hấp phụ Langmuir và sự phụ thuộc Cf/q vào Cf ... 18

Hình 1.6. Hiện tƣợng ao hồ thủy vực bị ô nhiễm phú dƣỡng ... 26

Hình 2.1. Sơ đồ quy trình biến tính tổng hợp vật liệu Fe –bentonit ... 30

Hình 2.2. Sơ đồ quy trình biến tính tổng hợp vật liệu MnFe –bentonit ... 31

Hình 2.3. Các dạng đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ ... 35

Hình 2.4. Đồ thị xác định hệ số b và Qmax ... 40

Hình 2.5. Mơ hình cột hấp phụ động ... 41

Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của tỉ lệ OH
-/Fe3+biến tính đến dung lƣợng hấp
phụ NH4+ của vật liệu Fe-Bentonit ... 46

Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của tỉ lệ Mn2+/Fe3+ đến dung lƣợng hấp phụ 
PO43- của vật liệu MnFe-Bentonit ... 47

Hình 3.3. Kết quả phân tích IR của vật liêu bentonit tinh chế (MMT) ... 48

Hình 3.4. Kết quả phân tích IR của vật liêu biến tính Fe- bentonit ... 48

Hình 3.5. Kết quả phân tích IR của vật liêu biến tính MnFe- bentonit ... 49

Hình 3.6. Kết quả phân tích X-Ray của vật liệu tinh chế MMT ... 50

Hình 3.7. Kết quả phân tích X-Ray của vật liệu biến tính 0,8Fe-bentonit ... 50

Hình 3.8. Kết quả phân tích X-Ray của vật liệu biến tính MnFe-bentonit ... 50

Hình 3.9. Kết quả phân tích EDX mẫu quặng bentonit ... 51

Hình 3.10. Kết quả phân tích EDX của vật liệu tinh chế MMT ... 51

Hình 3.11. Kết quả phân tích EDX của vật liệu biến tính Fe-bentonit ... 52

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

vii

Hình 3.13. Đồ thị xác định diện tích bề mặt theo BET của vật liệu MMT ... 53

Hình 3.14. Đồ thị xác định diện tích bề mặt theo BET của vật liệu Fe-bentonit ... 53

Hình 3.15. Đồ thị xác định diện tích bề mặt theo BET của vật liệu MnFe-bentonit ... 54

Hình 3.16. Sự phân bố kích thƣớc lỗ xốp của vật liệu MMTntonit theo BJH ... 54

Hình 3.17. Sự phân bố kích thƣớc lỗ xốp của vật liệu biến tính Fe-bentonit theo BJH 54
Hình 3.18. Sự phân bố kích thƣớc lỗ xốp của vật liệu biến tính MnFe-bentonit theo
BJH ... 55

Hình 3.19. Đồ thị xác định điểm đẳng điện của MMT, Fe-Bentint và MnFe-Bentonit 57
Hình 3.20. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của pH đến khả năng hấp phụ NH4+ của
Fe-bentonit ... 60

Hình 3.21. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của pH đến khả năng hấp phụ PO43- của
MnFe-bentonit ... 61

Hình 3.22. Đồ thị biểu diễn kết quả khảo sát xác định dung lƣợng hấp phụ cực đại của
vật liệu Fe-bentonit đối với NH4+ ... 63

Hình 3.23. Đồ thị biểu diễn kết quả khảo sát xác định dung lƣợng hấp phụ cực đại của
vật liệu MnFe-bentonit đối với PO43- ... 64

Hình 3.24. Đồ thị xác định nồng độ NH4
+
thoát ra sau quá trình hấp phụ tại tốc độ lƣu
lƣợng Q=1ml/phút; Q=2ml/phút ... 65

Hình 3.25. Đồ thị xác định nồng độ PO43- thốt ra sau q trình hấp phụ tại tốc độ lƣu
lƣợng Q=1ml/phút; Q=2ml/phút ... 66

Hình 3.26: Đồ thị xác định nồng độ NH4+ và PO43- thoát ra sau quá trình hấp phụ tại
nồng độ ban đầu là Co = 50ppm và Co = 100ppm ... 67

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

viii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Abs Độ hấp thụ quang

BET Brunauer-Emmett-Teller
BTNMT Bộ tài nguyên môi trƣờng

CEC Dung lƣợng trao đổi cation (cation exchange capacity)
d001 Khoảng cách cơ bản

DVB Divinylbenzen

EDX Tán xạ năng lƣợng tia X (Enegry Dispersive X-ray)
QCVN Quy chuẩn Việt Nam

IR Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy)
MMT Montmorillonite

NONT Nontronite

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

1
MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của luận văn

Hiện nay, môi trƣờng đang là vấn đề cấp bách mang tính tồn cầu. Sự phát triển
mạnh mẽ của kinh tế, khoa học, kĩ thuật vào những năm cuối thế kỷ XX đã gây ra
những tác động tiêu cực đến môi trƣờng sống của con ngƣời. Việt Nam có rất nhiều
thủy vực, đặc biệt là các ao hồ khép kín chƣa đƣợc quan tâm đúng mức, dẫn đến nhiều

ao hồ phát sinh ơ nhiễm, dần suy thối mất dần giá trị sử dụng. Hiện nay có rất nhiều
hồ trên địa bàn cả nƣớc và một số vùng nuôi cá tra, cá ba sa ở một số Huyện của Tỉnh
Đồng Tháp, An Giang, Bến Tre,…đã bị tình trạng ô nhiễm dinh dƣỡng (phú dƣỡng),
dẫn đến ảnh hƣởng nghiêm trọng đến hệ sinh vật thuỷ sinh và cuộc sống của cƣ dân
sống xung quanh.

Vấn đề ô nhiễm môi trƣờng nƣớc của các ao, hồ là vấn đề bức xúc hiện nay
trong nƣớc cũng nhƣ trên thế giới, ô nhiễm dinh dƣỡng gây nên bởi một số vi khuẩn
lam(cyanobacteria), tảo lam độc (chẳng hạn Microcystis), tảo xanh (blue-green
algae)... Sự ô nhiễm dinh dƣỡng dẫn đến suy giảm hệ sinh thái nƣớc, giảm chất lƣợng
nƣớc, ảnh hƣởng đến cảnh quan và cộng đồng dân cƣ.

Khi ao, hồ có lƣợng dƣ chất dinh dƣỡng (thƣờng là hợp chất của nitơ và
phốtpho) thì một số loại thực vật phù du (phytoplankton) hấp thu dƣỡng chất phát triển
mạnh (nở hoa) làm tăng độ đục của nƣớc, ngăn cản ánh sáng chiếu vào để các sinh vật
khác quang hợp. Khi chúng quang hợp tiêu thụ một lƣợng lớn oxi hoà tan, dẫn đến sự
thiếu hụt oxi hoà tan trong nƣớc. Một số loại vi khuẩn lam, tảo lam độc khi chết sẽ
sinh ra các chất có độc tính mạnh gây ảnh hƣởng đến động thực vật thuỷ sinh cũng
nhƣ sức khoẻ con ngƣời khi tiếp xúc với chúng. Biểu hiện dễ thấy của các hồ nƣớc ô
nhiễm dinh dƣỡng là sự nở hoa tảo (tạo váng, cụm,…), độ đục tăng, giảm độ pH, có
thể dẫn đến cá chết hàng loạt (ví dụ nhƣ tại các hồ trên địa bàn Hà Nội gần đây).

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

các nhà khoa học đã sử dụng nhiều phƣơng pháp nhƣ: phƣơng pháp vật lý, phƣơng
pháp sinh học, phƣơng pháp hố học,…Trong đó phƣơng pháp hấp phụ là phƣơng
pháp đơn giản, dễ áp dụng và cho hiệu quả tốt. Nhiều chất hấp phụ xử lý amoni và
phốt phát đƣợc các nhà khoa học quan tâm nhƣ khoáng dolomit, vật liệu nano oxit sắt
từ, bentonit, than hoạt tính, sét hữu cơ… [1].

Bentonit tự nhiên với thành phần chủ yếu là sét smectit với cấu trúc lớp 2:1, có
cấu trúc mao quản, bề mặt riêng, dung lƣợng trao đổi ion lớn, độ bền cơ học và hóa
học cao... nên nó đƣợc sử dụng làm chất hấp phụ, chất trao đổi ion, chất mang, xúc tác
trong các phản ứng hóa học… Nƣớc ta có nguồn tài nguyên bentonit tự nhiên rất
phong phú đƣợc phát hiện ở nhiều nơi với trữ lƣợng lớn nhƣ: Cổ Định - Thanh Hóa,
Di Linh - Lâm Đồng, Tuy Phong - Bình Thuận…Tuy nhiên, bentonit ở nƣớc ta mới
đƣợc khai thác trong phạm vi nhỏ và chủ yếu đƣợc sử dụng làm vật liệu gốm, vật liệu
xây dựng, vật liệu trong xử lý môi trƣờng… Do hàm lƣợng smectit trong Bentonit ở
nƣớc ta tƣơng đối thấp nên không thể sử dụng trực tiếp làm vật liệu hấp phụ mà cần
phải làm giàu và biến tính cấu trúc, bề mặt vật liệu. Mặc dù Bentonit và các sản phẩm
biến tính từ nó đã đƣợc quan tâm nghiên cứu nhiều trên thế giới, nhƣng ở Việt Nam
việc nghiên cứu biến tính Bentonit một cách có hệ thống và ứng dụng hiệu quả của các
loại vật liệu này trong hấp phụ còn rất hạn chế.

Xuất phát từ các lý do trên, tôi đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu biến tính

Bentonit tự nhiên, ứng dụng làm vật liệu hấp phụ xử lý NH4+ và PO43- trong môi

trường nước” để làm luận văn tốt nghiệp.

2. Mục tiêu nghiên cứu

- Xây dựng đƣợc quy trình làm giàu và biến tính bentonit tự nhiên, ứng dụng
làm vật liệu hấp phụ;

- Thử nghiệm và đánh giá đƣợc khả năng hấp phụ của bentonit biến tính đối với
NH4+ và PO43- trong nƣớc.

3. Nội dung nghiên cứu

- Thu thập, tổng quan tài liệu liên quan về tổng hợp, biến tính và ứng dụng của
Bentonit trong xử lý môi trƣờng;

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

- Nghiên cứu, xác định và lựa chọn điều kiện tổng hợp và biến tính bentonit tự
nhiên tối ƣu để thu đƣợc vật liệu có khả năng hấp phụ xử lý NH4+ và PO43- tốt nhất;

- Phân tích đặc trƣng, cấu trúc tính chất của vật liệu Bentonit biến tính đƣợc
(thành phần hố học, cấu trúc cơ bản, diện tích bề mặt riêng, tính chất trao đổi ion và
tính chất hấp thụ...);

- Thử nghiệm khả năng hấp phụ xử lý NH4+ và PO43- trên vật liệu bentonit biến
tính đƣợc trong phịng thí nghiệm.

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Giới thiệu về bentonit và bentonit biến tính

1.1.1 Thành phần khống và thành phần hóa học của bentonit

Bentonit là loại khống sét thiên nhiên, thuộc nhóm smectit. Thành phần chính
của bentonit là montmorillonit (MMT), ngồi ra cịn có một số khoáng chất khác nhƣ
quartz, cristobalit, feldespar, biotit, kaolinit, illit, pyroxen, zircon, calcit,... Đơi khi
ngƣời ta cịn 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
tƣởng của montomrillonit là Si8Al4O20(OH)4 cho một đơn vị cấu trúc. Tuy nhiên, thành
phần hố học của montmorillonit ln khác với thành phần biểu diễn theo lý thuyết do

có sự thay thế đồng hình của các cation kim loại nhƣ Al3+, Fe2+, Mg2+,… với Si trong
tứ diện và Al trong bát diện [1].

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
đƣợc biết thơng thƣờng là (M+x.nH

2O)(Al2-yMgx)Si410(OH)2, trong đó M+ là cation trao
đổi giữa lớp (M+ = Na+, K+, Mg2+ hay Ca2+), trong điều kiện lý tƣởng, x = 0,33 [2].

Nhƣ vậy thành phần hoá học của montmorillonit với thành phần chủ yếu là các
nguyên tố Si và Al, cịn có các nguyên tố nhƣ Mg, Fe, Na, Ca,…Ngoài ra trong
khống có thêm một số nguyên tố vi lƣợng khác nhƣ: Ti, Tl,... Trong đó tỷ lệ của
Al2O3 : SiO2 dao động từ 1 : 2 đến 1 : 4.

1.1.2. Cấu trúc montmorillonit

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

gọi là khoảng cách “Van de Waals”, là khoảng không gian giữa hai lớp sét [3]. Sự hình
thành nanoclay trong tự nhiên có sự thay thế đồng hình, ngun tử Si hố trị 4 trong
lớp tứ diện đƣợc thay thế một phần bởi nguyên tử Al hoá trị 3 và nguyên tử Al hố trị
3 trong lớp bát diện thì đƣợc thay thế một phần bằng các ngun tử có hố trị 2 nhƣ Fe
và Mg. Sự thiếu hụt điện tích dƣơng trong đơn vị cơ sở, dẫn đến bề mặt của các tiểu
cầu sét mang điện tích âm. Điện tích âm này đƣợc cân bằng bởi các ion kim loại kiềm
và kiềm thổ (chẳng hạn nhƣ ion Na+ , K+ , Mg2+ hay Ca2+,…) chiếm giữ khoảng khơng
gian giữa các lớp này.

Hình 1.1. Đơn vị cơ bản của tinh thể montmorillonit

Trong Hình 1.1 cho thấy sự thay thế đồng hình của một số ion Al, Fe,
Mg,…trong tứ diện và bát diện, cũng nhƣ khoảng cách của lớp sét. Khoảng cách của
một lớp MMT đã chỉ ra trong Hình 1.3 là 9,6 Å [4], cịn khoảng cách của d001 của sét
khô (làm khô ở 70oC) là 12,6 Å [5].

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

Bentonit phổ biến nhất, thƣờng gặp nhiều nơi trên thế giới là bentonit chứa sét
lớp 2:1 montmorillonit (MMT) đƣợc thể hiện nhƣ hình 1.2. Thành phần hóa học của
đơn vị cấu trúc cơ bản của một dạng MMT đƣợc biểu diễn bởi công thức:
(Na,Ca)0,8(Si7,8Al0,2)IV(Al3,4Mg0,6)VIO20(OH)4. Độ dày của lớp cấu trúc 3 mạng (2 tứ
diện và 1 bát diện) khoảng 9,4 Å, khoảng cách d001 từ mặt đáy tứ diện lớp 2:1 này đến
mặt đáy tứ diện của lớp 2:1 khác khoảng 15 Å. Nghĩa là khoảng cách (khoảng trống)
giữa 2 lớp 2:1 là d = 1,5 – 9,4 = 5,6 Å-6 Å. Do sự thay thế đồng hình giữa các ion Al3+
cho Si4+ trong mạng tứ diện và Mg2+ cho Al3+ trong mạng bát diện mà bề mặt của hai
lớp sét mang điện tích âm. Điện tích này đƣợc bù trừ bởi các cation trao đổi ở trạng
thái hydrat hóa nằm ở trong khơng gian giữa hai lớp 2:1. Theo tài liệu [6], tỉ lệ Al:Si
trong mạng tứ diện MMT xấp xỉ bằng 1 : (15 ÷ 30), và tỉ số Mg : Al trong mạng bát
diện 1:(4÷5). Do đó, dung lƣợng trao đổi cation (CEC : cation exchange capacity) của
MMT khoảng 70 – 120 mđl/100g. Từ tỉ số Al : Si và Mg : Al có thể nhận thấy rằng,
các điện tích âm của MMT tập trung chủ yếu ở mạng bát diện, nghĩa là đa số điện tích
âm nằm xa bề mặt ngoài của lớp cấu trúc so với các tâm điện tích âm xuất hiện ở các
tâm tứ diện, do đó lực liên kết của các cation hydrat với khung mạng MMT không lớn,
nên chúng tƣơng đối linh động (nghĩa là dễ dàng trao đổi ion với các cation khác, hoặc
dễ dàng tách xa bề mặt làm cho d001 rộng ra hơn).

Một loại bentonit khác, ít nhơm, giàu sắt (iron-rich) của loại sét lớp 2:1 thƣờng
gặp là nontronit. Nontronit (NONT) có cấu trúc hình học nhƣ MMT nhƣng thành phần
hóa học khác với MMT. Thay vì 2 ion Al3+ trong mạng 2 tâm bát diện (dioctahidral)
của MMT, sét NONT có 2 ion Fe3+ trong một đơn vị cấu trúc cơ bản.

Ở Việt Nam, ngƣời ta đã phát hiện đƣợc nhiều vùng mỏ bentonit. Bentonit
Thuận Hải, bề ngồi có màu xanh xám, ít sắt, chứa nhiều khoáng MMT. Ở vùng Cổ
Định, Thanh Hóa có mỏ bentonit chứa nhiều sắt, ít nhơm, đó là bentonit chứa chủ yếu
khống NONT.

1.1.3. Vật liệu bentonit biến tính

Để biến tính bentonit hiện nay có nhiều phƣơng pháp nhƣ:

- Phương pháp nhiệt hóa

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

cao. Tuy nhiên, biến tính bằng nhiệt cũng cần lƣu ý đến khoảng giá trị nhiệt độ để biến
tính. Ở nhiệt độ cao sẽ làm mất nƣớc trong cấu trúc, dẫn đến sự “đổ sập” của cấu trúc
lớp, dẫn đến sự giảm khả năng hấp phụ của khoáng sét tự nhiên, thƣờng thì nhiệt độ
trên 500˚C sẽ dẫn tới hiện tƣợng này.

- Biến tính bằng axit/kiềm

Hoạt hóa axit đƣợc biết đến là phƣơng pháp xử lý các khoáng sét với các axit
vô cơ ở nồng độ cao và thƣờng ở nhiệt độ cao. Các cation trao đổi đƣợc thay thế bằng
ion H+ và Al3+ và các cation khác thoát ra khỏi cấu trúc bát diện và tứ diện, chỉ để lại
các nhóm SiO4. Quá trình này nhìn chung làm tăng diện tích bề mặt và độ axit của
khoáng sét, đồng thời loại bỏ một số “chất bẩn” trong khống sét và hịa tan một phần
các lớp silicat bên ngồi. Sự thay đổi diện tích bề mặt và cấu trúc lỗ hổng của khoáng
sét do quá trình hoạt hóa axit phụ thuộc vào từng loại khống sét cụ thể, sự có mặt của
các khống sét hay “phi khống” khác. Thành phần hóa học, các ion có mặt trong các
lớp khống sét, loại axit, nhiệt độ của q trình hoạt hóa, thời gian hoạt hóa là những

yếu tố quan trọng tác động đến hiệu quả của q trình hoạt hóa axit. Sự hụt giảm lớp
bát diện của montmorillonit đƣợc cho là nguyên nhân dẫn đến các mức độ khác nhau
về sự phân hủy cấu trúc và nó phụ thuộc riêng rẽ vào khả năng kháng axit của khoáng.
Trong phƣơng pháp này các nhóm OH trên bề mặt sẽ bị triệt tiêu làm cho bề mặt mất
đi hoạt tính vốn có. Ngƣợc lại, để tăng hoạt tính cho bề mặt diatomit phƣơng pháp xử
lý với kiềm lại đem lại sự cải thiện đáng kể về khả năng hấp phụ các kim loại. Mặt
khác, xử lý axit cũng có thể là con đƣờng làm trơ hóa – giảm khả năng hấp phụ của vật
liệu. Khi xử lý diatomit với axit ngƣời ta thấy khả năng hấp phụ trao đổi của diatomit
giảm đáng kể.

- Hoạt hóa bentonit bằng các chất hoạt động bề mặt

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

lại dung dịch. Các thí nghiệm của An & Dultz (2007) khi nghiên cứu sử dụng
organobentonit để xử lý cromat và asenat đã chứng minh rằng: một lƣợng lớn các anion
vơ cơ này có thể bị hấp phụ vào bề mặt trong của khoáng sét (interlayer) cùng với các
chất hoạt động bề mặt. Dung tích trao đổi cation của khống sét đƣợc cải thiện rõ rệt khi
chúng đƣợc hoạt hóa với các chất hoạt động bề mặt. Kết quả thí nghiệm của Guzman và
nnk (2006) cho thấy organo-montmorillonit có hiệu quả rất lớn để hấp phụ Pb và Hg.

- Bentonit biến tính bằng kim loại

Bentonit là vật liệu có kích thƣớc vi mao quản đƣợc nghiên cứu rộng rãi, phát
triển dựa trên kỹ thuật phân tử. Vật liệu rắn này đƣợc gọi là đất sét liên kết ngang
(cross-linked clay) hay đất sét chống lớp xen giữa (pillared interlayered clay), đƣợc tạo
thành khi trao đổi các cation (kim loại) xen giữa các lớp đất sét với polyoxocation vô
cơ có kích thƣớc lớn, sau đó nung mẫu. 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. Nhƣ 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 cƣờng một số tâm hoạt động làm cho chúng đƣợc ứng dụng
nhiều hơn trong hoạt động xúc tác và hấp phụ. Một số vật liệu sét chống với một số
cation kim loại đƣợc sử dụng làm chất xúc tác: Al, Fe, La/Al, Fe/Al,...và làm chất hấp
phụ: La, Fe, Fe/Mn,…

Sự xen giữa của các sét lớp với các polyoxocation vô cơ đã chỉ ra sự khác nhau
quan trọng so với các tác nhân xen giữa hữu cơ vào lớp sét, vì tính chất nhiệt của
chúng. Bentonit biến tính với các hợp chất hữu cơ dễ dàng bị phân hủy khi nung nóng,
trong khi sét chống có độ bền nhiệt cao. Việc duy trì mạng lƣới lỗ xốp cùng với sự có
mặt của các tâm mới có tính axit, làm cho tiềm năng ứng dụng xúc tác và hấp phụ của
các vật liệu này. Trong một vài năm qua, đã có một số lƣợng lớn các nghiên cứu đƣợc
tiến hành về lĩnh vực này. Và cũng có nhiều bài báo trình bày nghiên cứu về các mặt
khác nhau về điều chế, mơ tả đặc tính hay các ứng dụng của chúng [7]

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

Hình 1.3. Trạng thái phân li của bentonit trong dung dịch

Bentonit là hợp chất vơ cơ, có tính ƣa nƣớc, trong khi nền polyme có tính kỵ
nƣớc nên bentonit rất khó trộn hợp với polyme. Để tăng sự tƣơng hợp giữa bentonit và
polyme, ngƣời ta đã phải biến tính bentonit. Một số phƣơng pháp có thể dùng để biến
tính bentonit nhƣ: phƣơng pháp trao đổi ion, phƣơng pháp dùng chất hoạt động bề mặt,
phƣơng pháp trùng hợp các monome tạo polyme trực tiếp, trong đó thƣờng sử dụng là
phƣơng pháp trao đổi ion đƣợc mô tả theo phản ứng hữu cơ hóa MMT xảy ra theo
phƣơng trình sau:

R-N+ + Na+-MMT  MMT-N+-R + Na+

Khả năng khuếch tán của muối alkyl amoni phụ thuộc vào điện tích thứ bậc của
muối amoni và cấu tạo gốc R. Các gốc hữu cơ càng cồng kềnh thì khả năng khuếch tán
càng khó nhƣng khả năng làm giãn khoảng cách giữa hai lớp MMT càng cao và do đó
khả năng khuếch tán sét trong polyme càng lớn.

1.2. Tính chất của Bentonit

Bentonit thể hiện một số tính chất đặc trƣng sau:

- Tính dẻo: Do có cấu trúc lớp, có độ xốp cao, có khả năng trƣơng nở mạnh 
trong nƣớc nên bentonit có tính nhớt và dẻo.

- Tính kết dính: khi kết hợp với nƣớc, bentonit có tính kết dính mạnh, ứng

dụng nhiều trong đời sống hang ngày.

- Tính hấp phụ: Tính chất hấp phụ của bentonit đƣợc quyết định bởi đặc tính

</div>
(21)<div class='page_container' data-page=21>

mặt của bentonit gồm diện tích bề mặt ngồi và bề mặt trong. Diện tích bề mặt trong
đƣợc xác định bởi bề mặt của khoảng không gian giữa các lớp trong cấu trúc tinh thể.
Do khoảng cách cơ bản giữa các lớp bị thay đổi phụ thuộc vào loại cation trao đổi giữa
các lớp, phụ thuộc vào cấu trúc và tính chất của chất bị hấp phụ, nên bề mặt trong của
bentonit cũng bị thay đổi trong quá trình hấp phụ. Diện tích bề mặt ngồi đƣợc xác
định bởi bề mặt của các mao quản hình thành giữa các hạt bentonit. Diện tích bề mặt
ngồi phụ thuộc vào kích thƣớc hạt bentonit. Hạt càng nhỏ thì diện tích bề mặt ngồi
càng lớn [8]. Khả năng hấp phụ của bentonit còn phụ thuộc vào tính chất, kích thƣớc,
hình dạng của các chất bị hấp phụ. Các chất hữu cơ phân cực có kích thƣớc và khối

lƣợng phân tử nhỏ bị hấp phụ bằng cách tạo phức trực tiếp với các cation trao đổi nằm
ở giữa các lớp, hoặc liên kết với các cation đó qua các phân tử nƣớc, do đó phụ thuộc
vào số lƣợng phân tử nƣớc liên kết ở không gian giữa các lớp. Nếu các chất hữu cơ
phân cực có kích thƣớc và khối lƣợng phân tử lớn, chúng có thể kết hợp trực tiếp vào
vị trí oxy đáy của tứ diện trong mạng lƣới tinh thể bởi lực Van der Walls hoặc liên kết
hiđro. Với các chất hữu cơ không phân cực, chất cao phân tử và đặc biệt là vi khuẩn
thì sự hấp phụ chỉ xảy ra trên bề mặt ngoài của bentonit. Nhờ khả năng hấp phụ lớn và
đa dạng mà bentonit đƣợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp cũng nhƣ trong nền kinh
tế quốc dân với vai trò là một vật liệu hấp phụ tự nhiên tiêu biểu. Việc nghiên cứu tính
chất hấp phụ của bentonit có ý nghĩa khoa học cũng nhƣ ý nghĩa thực tiễn rất lớn.

- Tính trƣơng nở: khi kết hợp với nƣớc, các phân tử phân cực hoặc các cation

bị hấp phụ vào khe trống giữa các lớp sẽ làm tăng chiều dày lớp cấu trúc, làm tăng thể
tích của bentonit ban đầu. Độ trƣơng nở là mức độ tăng thể tích khi bị làm ƣớt nƣớc.
Độ trƣơng nở của bentonit phụ thuộc vào bản chất cation trao đổi trên bề mặt lớp sét.
Mức độ trƣơng nở cịn phụ thuộc vào bản chất khống sét, sự thay thế đồng hình của
các ion trong các lớp và sự có mặt của các ion, các phân tử phân cực trong môi trƣờng
phân tán. Lƣợng nƣớc đƣợc hấp phụ vào giữa các lớp sét phụ thuộc vào khả năng
hydrat hóa của các cation trao đổi.

- Tính co: khi đem bentonit nung với nhiệt, nƣớc trong bentonit sẽ bị bay hơi,

dẫn đến sự giảm thể tích.

- Tính trao đổi cation: đặc trƣng cơ bản của bentonit là khả năng trao đổi ion do

</div>
(22)<div class='page_container' data-page=22>

phụ và trao đổi cation. Đồng thời, tính chất đó có đƣợc là do sự thay thế đồng hình của

các cation. Ví dụ nhƣ khi Si4+ trong mạng tứ diện bị thay thế bởi Al3+ hoặc Fe3+, hoặc
Al3+trong mạng bát diện bị thay thế bởi Mg2+, Fe3+, Cr3+, Zn2+..., thì sự thay thế các ion
điện tích cao này bằng các ion điện tích thấp hơn sẽ gây ra sự thiếu hụt điện tích dƣơng
trong cấu trúc tứ diện và bát diện tạo ra điện tích âm trên bề mặt phiến sét. Đối với
bentonit, sự thay thế đồng hình chủ yếu xảy ra trong lớp bát diện, ở giữa hai lớp tứ diện
của phiến sét. Do đó liên kết của cation với bề mặt lớp sét là liên kết yếu và các cation
đó có thể bị thay thế bởi các cation khác. Khả năng trao đổi mạnh hay yếu phụ thuộc
vào lƣợng điện tích âm bề mặt và số lƣợng ion trao đổi. Nếu số lƣợng điện tích âm càng
lớn, số lƣợng cation trao đổi càng lớn thì dung lƣợng trao đổi càng lớn.

- Tính trơ: bentonit trơ và bền hóa học nên khơng độc, có thể ăn đƣợc. Ngƣời

ta dùng bentonit làm chất độn trong dƣợc phẩm, thức ăn gia súc, mỹ phẩm, làm chất
lọc sạch và tẩy màu cho bia, rƣợu vang và mật ong.

- Tính keo tụ lƣu biến: vì bentonit có tính nhớt, kết hợp với kích thƣớc hạt bé,

lại phức tạp nên khi hấp thụ một lƣợng nƣớc nhất định, bentonit có tính lƣu biến. 
1.3. Bentonit tự nhiên ở Việt Nam

Cùng với một số nƣớc trên thế giới, Việt Nam có tiềm năng khoáng sét rất lớn,
đƣợc phân bố khắp các vùng miền từ Bắc vào Nam với đủ hai chủng loại bentonit kiềm và
kiềm thổ. Các địa phƣơng có khống bentonit với trữ lƣợng rất lớn, điển hình là Di Linh -
Lâm Đồng, Cổ Định -Thanh Hố, Tuy Phong - Bình Thuận, Gia Huy - Bà Rịa Vũng Tàu,
Kiên Bình - An Giang, Long Đất - Đồng Nai... Trữ lƣợng và thành phần của khoáng sét
bentonit Việt Nam đáp ứng đƣợc cho sự triển khai các ứng dụng vào công nghiệp, nơng
nghiệp và góp phần bảo vệ mơi trƣờng sinh thái. Trữ lƣợng bentonit ở Việt Nam đã có với
các cấp, cấp 1: 5.000.000 tấn, cấp 2: 42.000.000 tấn, tài nguyên dự báo: 350.760.000m3
[9]

Một số mỏ bentonit tại Việt Nam:

</div>
(23)<div class='page_container' data-page=23>

40%-12

60%. Hệ số độ keo (K) từ 0,29-0,42; dung tích trao đổi cation (CEC) từ 25,01-48,5
meq/100g, cá biệt đến 170 meq/100g. Các cation có khả năng trao đổi chính là kiềm
thổ (Ca2+, Mg2+) [10].

- Mỏ Tuy Phong - Bình Thuận: đã đƣợc phát hiện tại Nha Mé, Vĩnh Hảo (huyện
Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận). Đây là loại bentonit kiềm Natri .Thung lũng Nha Mé
với diện tích gần 10 km2, trong đó diện tích có bề dày thân quặng lớn hơn 1m chỉ
khoảng 2 – 4 km2. Chiều dày lớp bentonit tối đa 11m, trung bình là 3-4m. Trữ lƣợng
dự tính là 42.000.000 tấn. Nếu lấy tỉ lệ sét thu hồi từ quặng nguyên khai là 40% thì thu
đƣợc 17.000.000 tấn quặng giàu (tinh quặng). Thung lũng Vĩnh Hảo có chiều dày lớp
bentonit ở đây ƣớc tính là 6m và trung bình là 2,6m. Dự tính trên diện tích có triển
vọng của thung lũng Vĩnh Hảo có khoảng 33.000.000 tấn nguyên khai. Với hàm lƣợng
thu hồi 30% thì thu đƣợc 10.000.000 tấn quặng giàu. Hàm lƣợng montmorillonit từ
10-20%. Hệ số độ keo từ 0,2-0,22. Dung tích trao đổi cation 15,62-19,67 meq/100g. Khả
năng trao đổi ion có thể là các cation kiềm (Na+, K+).

- Mỏ Cổ Định (Thanh Hoá): nằm trong khu bãi thải của chân Núi Nƣa. Sét
bentonit là sản phẩm thải trong quá trình khai thác và làm giàu quặng cromit. Hàm
lƣợng montmorillonit nguyên khai 43,9%. Dung tích trao đổi cation 52,9meq/100g,
trong đó chủ yếu là cation Ca2+ 20,3 meq/100g sét và Mg2+ 31,1meql/100g sét. Theo 
tạp chí địa chất loạt A, số 299, 3-/2007, tr 50-59 trong phạm vi Cheo Reo, Phú Túc và
cao nguyên Vân Hòa đã phát hiện 26 tụ khoáng, điểm quặng bentonit. Các mỏ bentonit
khác nói chung có trữ lƣợng ít, hàm lƣợng thấp và chƣa đƣợc điều tra, đánh giá đầy
đủ. Từ các số liệu điều tra, nghiên cứu cho thấy nƣớc ta có 2 loại bentonit chính, đó là
bentonit kiềm thổ (chứa các ion Ca2+, Mg2+) và bentonit kiềm, nhƣng hàm lƣợng MMT
không cao.

1.4. Hấp phụ và trao đổi ion của vật liệu.

1.4.1. Hấp phụ

a) Quá trình hấp phụ

</div>
(24)<div class='page_container' data-page=24>

theo bản chất lực tƣơng tác mà nguời ta có thể chia hấp phụ thành 2 loại: hấp phụ vật
lý và hấp phụ hóa học.

- Hấp phụ vật lý

Các phân tử chất bị hấp phụ liên kết với những tiểu phân (nguyên tử, phân tử,
các ion…) ở bề mặt phân chia pha bởi lực Van der Walls yếu. Ðó là tổng hợp của
nhiều loại lực khác nhau: tĩnh điện, tán xạ, cảm ứng và lực định huớng. Trong hấp phụ
vật lý, các phân tử của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ không tạo thành hợp chất hố
học (khơng tạo thành các liên kết hóa học) mà chất bị hấp phụ chỉ ngƣng tụ trên bề mặt
phân chia pha và bị giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ. Do vậy, trong q trình hấp phụ
vật lý khơng có sự biến đổi đáng kể cấu trúc điện tử của cả chất hấp phụ và chất bị hấp
phụ. Ở hấp phụ vật lý, nhiệt hấp phụ không lớn, năng luợng tƣơng tác thƣờng ít khi
vƣợt quá 10 kcal/mol, phần nhiều từ 3 ÷ 5 kcal/mol và năng lƣợng hoạt hóa khơng
vƣợt q 1 kcal/mol.

Hấp phụ vật lý có thể dễ dàng tái sinh vật liệu sau quá trình hấp phụ mà bản
chất vật liệu không thay đổi, tốc độ hấp phụ diễn ra nhanh. Tuy nhiên q trình diễn ra
chậm hơn hấp phụ hóa học, khơng có tính chọn lọc cao và tốn chi phí cho việc hồn
ngun vật liệu, thƣờng đƣợc ứng dụng thực tế để hấp phụ hơi nƣớc bằng silicagen,
than hoạt tính hấp phụ SO2, CO…[11].

- Hấp phụ hóa học

Hấp phụ hóa học xảy ra khi các phân tử chất hấp phụ tạo hợp chất hóa học với
các phân tử chất bị hấp phụ. Lực hấp phụ hóa học khi đó là lực liên kết hóa học thơng
thƣờng (liên kết ion, cộng hóa trị, liên kết phối trí…) Nhiệt hấp phụ hóa học tƣơng
đƣơng với nhiệt phản ứng hóa học và có thể đạt tới giá trị 100kcal/mol. Cấu trúc điện
tử của cả chất hấp phụ và chất bị hấp phụ đều có sự biến dổi sâu sắc, tạo thành liên kết
hóa học.

</div>
(25)<div class='page_container' data-page=25>

Trong thực tế, sự phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học chỉ là tƣơng dối
vì ranh giới giữa chúng khơng rõ rệt. Trong một số quá trình hấp phụ xảy ra dồng thời
cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học

b) Hấp phụ trong môi trường nước

Trong môi trƣờng nƣớc, sự tƣơng tác giữa một chất hấp phụ và một chất bị hấp
phụ phức tạp hơn rất nhiều vì trong hệ có ít nhất ba thành phần gây tƣơng tác: nƣớc,
chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Do sự có mặt của dung môi nên trong hệ sẽ xảy ra sự
hấp phụ cạnh tranh giữa chất bị hấp phụ và dung môi trên bề mặt chất hấp phụ. Cặp
nào có tƣơng tác mạnh thì hấp phụ xảy ra ở cặp đó. Tính chọn lọc của cặp tƣơng tác
phụ thuộc vào các yếu tố: độ tan của chất bị hấp phụ trong nƣớc, tính ƣa hoặc kị nƣớc
của chất hấp phụ, mức độ kị nƣớc của các chất bị hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc.

Khả năng hấp phụ của chất tan lên chất hấp phụ còn phụ thuộc vào tính tƣơng
đồng giữa chất bị hấp phụ và chất hấp phụ về độ phân cực: chất không phân cực (chất
hữu cơ) hấp phụ tốt trên các chất hấp phụ không phân cực và ngƣợc lại. So với q
trình hấp phụ trong pha khí thì q trình hấp phụ trong pha lỏng xảy ra chậm hơn do

quá trình chuyển khối khuếch tán chậm [13].

c) Giải hấp phụ

Giải hấp phụ là quá trình tách chất hấp phụ trên bề mặt chất rắn ra ngoài dung
dịch. Ðây là phƣơng pháp tái sinh vật liệu hấp phụ nên nó mang đặc trƣng về hiệu quả
kinh tế. Quá trình này dựa trên nguyên tắc sử dụng các yếu tố bất lợi dối với quá trình
hấp phụ:

Giảm hàm lƣợng chất bị hấp phụ ở dung dịch để thay đổi thế cân bằng hấp phụ
đối với hấp phụ vật lý.

Thay đổi bản chất tƣơng tác của hệ thống thông qua thay đổi pH của môi
trƣờng.

Tăng nhiệt độ làm lệch hệ số cân bằng: làm yếu tƣơng tác giữa chất hấp phụ và
chất bị hấp phụ.

Sử dụng tác nhân hấp phụ mạnh hơn để đẩy các chất đã bị hấp phụ trên bề mặt
chất hấp phụ cũ.

Sử dụng tác nhân vi sinh vật để phục vụ quá trình giải hấp phụ.

</div>
(26)<div class='page_container' data-page=26>

- Dung luợng hấp phụ

Dung luợng hấp phụ (q) là lƣợng chất bị hấp phụ hấp phụ rắn đƣợc tính theo 
cơng thức:

q = (1)
Trong đó:

q: lƣợng chất bị hấp phụ (mg/g).

Co, C: nồng độ ban dầu và nồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ (mg/l).
V: thể tích dung dịch (l).

m: khối lƣợng chất hấp phụ (g).

- Dung lượng hấp phụ cực đại

Dung lƣợng hấp phụ là lƣợng chất bị hấp phụ trên một đơn vị chất hấp phụ tại
thời điểm cân bằng.

Dung lƣợng hấp phụ cực đại là lƣợng chất bị hấp phụ tối đa trên một đơn vị
chất hấp phụ tại thời điểm cân bằng. Phƣơng trình tính tốn dung lƣợng hấp phụ cực
đại:

Q = Qmax (2)
Trong đó:

Q, Qmax: Dung lƣợng hấp phụ và dung lƣợng hấp phụ cực đại (mg/g)
Ct: Nồng độ dung dịch tại thời điểm cân bằng (mg/l).

b: Hệ số phƣơng trình hấp phụ (xác định từ thực nghiệm)
Xác định hằng số b. Phƣơng trình trên đƣợc chuyển về dạng

= + (3)

Đƣờng biểu diễn phụ thuộc vào C. Đƣờng biểu diễn tọa độ và C cắt trục
tung tại A ta có:

OA= (4)

Tgα = (5)

</div>
(27)<div class='page_container' data-page=27>

Hình 1.4. Đồ thị xác định hệ số b và Qmax

- Hiệu suất hấp phụ

Hiệu suất hấp phụ tƣơng đối (H) là tỉ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ (C) 
và nồng độ dung dịch ban dầu C0:

H = x 100 (%) (6)

e) Ðộng học hấp phụ

Ðối với hệ hấp phụ lỏng – rắn, động học hấp phụ xảy ra theo một loạt các giai
đoạn kế tiếp nhau: giai đoạn khuếch tán trong dung dịch, giai đoạn khuếch tán màng,
giai đoạn khuếch tán trong mao quản, giai đoạn hấp phụ thực sự.

Trong tất cả các giai đoạn đó, giai đoạn nào có tốc độ chậm nhất sẽ quyết định
hay khống chế chủ yếu tồn bộ q trình động học hấp phụ. Với hệ hấp phụ trong môi
truờng nuớc, q trình khuếch tán thƣờng chậm và đóng vai trị quyết dịnh. Tốc độ của
một q trình hấp phụ đƣợc xác định bởi sự thay đổi nồng độ của chất bị hấp phụ theo
thời gian [4].

- Phương trình động học hấp phụ

Các tham số động học hấp phụ rất quan trọng trong nghiên cứu ứng dụng chất
hấp phụ. Tuy nhiên, các tham số động học thực rất khó xác định vì q trình hấp phụ
khá phức tạp, bị ảnh hƣởng nhiều yếu tố nhƣ khuếch tán, bản chất cấu trúc xốp, thành
phần hóa học của chất hấp phụ… Do đó hiện nay ngƣời ta thƣờng ứng dụng phƣơng
trình động học hình thức để xác định các hằng số tốc độ biểu kiến.

Phƣơng trình động học hấp phụ biểu kiến bậc nhất Lagergren:
 (7)

</div>
(28)<div class='page_container' data-page=28>

(8)
Phƣơng trình động học hấp phụ biểu kiến bậc hai có dạng:

(9)
Dạng tích phân của phƣơng trình này là:

(10)
Trong đó:

qe: dung lƣợng hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/g),
qt: dung lƣợng hấp phụ tại thời điểm t (mg/g),

k1: hằng số tốc độ hấp phụ bậc nhất biểu kiến (phút-1),
k2: hằng số tốc độ hấp phụ bậc hai biểu kiến (g.mg-1.phút-1).

Từ các phƣơng trình trên, có thể xác định đƣợc giá trị thực nghiệm của q theo t
và tính đƣợc hằng số tốc độ hấp phụ biểu kiến k1, k2. Giá trị của hằng số tốc độ biểu

kiến là một trong các thông số để so sánh giữa các chất hấp phụ đối với cùng một chất
bị hấp phụ.

Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir

Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ là đƣờng mô tả sự phụ thuộc giữa dung lƣợng hấp
phụ tại thời điểm vào nồng độ cân bằng của chất hấp phụ trong dung dịch (hay áp suất
riêng phần trong pha khí) tại thời điểm đó. Các đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ có thể xây
dựng tại một nhiệt độ nào đó bằng cách cho một lƣợng xác định chất hấp phụ vào dung
dịch chất bị hấp phụ có nồng độ đã biết. Sau một thời gian xác định nồng độ cân bằng
của chất bị hấp phụ trong dung dịch. Tuỳ theo bản chất của quá trình hấp phụ mà
ngƣời ta đƣa ra các dạng phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ khác nhau để mô tả q
trình hấp phụ đó. Để mơ tả quá trình hấp phụ một lớp đơn phân tử trên bề mặt vật rắn,
ngƣời ta thiết lập phƣơng trình Langmuir trên các giả thiết sau:

- Các phần tử đƣợc hấp phụ đơn lớp trên bề mặt chất hấp phụ.
- Sự hấp phụ là chọn lọc.

- Giữa các phần tử chất hấp phụ khơng có tƣơng tác qua lại với nhau

</div>
(29)<div class='page_container' data-page=29>

- Giữa các phần tử trên lớp bề mặt và bên trong lớp thể tích có cân bằng động
học nghĩa là ở trạng thái cân bằng tốc độ hấp phụ bằng tốc độ giải hấp.

Phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir có dạng:
(11)
Trong đó:

qhp: dung lƣợng hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/g),

qmax: dung lƣợng hấp phụ cực đại (mg/g),

b: hằng số,

Cf: Nồng độ chất bị hấp phụ trong dung dịch tại thời điểm t (mg/l).
Khi b.Cf << 1 thì q = qmax.b.Cf mơ tả vùng hấp phụ tuyến tính,
khi b.Cf >> 1 thì q = qmax mơ tả vùng bão hòa hấp phụ.

Khi nồng độ chất hấp phụ nằm giữa hai giới hạn trên thì đƣờng đẳng nhiệt biểu
diễn là một đoạn cong. Để xác định các hằng số trong phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ
Langmuir, có thể sử dụng phƣơng pháp đồ thị bằng cách đƣa phƣơng trình trên về
phƣơng trình đƣờng thẳng:

(12)

Xây dựng đồ thị sự phụ thuộc Cf/q vào Cf sẽ xác định đƣợc các hằng số (b,
qmax) trong phƣơng trình: tgα = 1/qmax; ON = 1/b.qmax

Hình 1.5. Đường hấp phụ Langmuir và sự phụ thuộc Cf/q vào Cf

f) Ðộng lực hấp phụ

</div>
(30)<div class='page_container' data-page=30>

Hấp phụ động là kỹ thuật có nhiều ƣu điểm trong thực tiễn ứng dụng, tuy vậy
việc thiết kế đúng một hệ hấp phụ khá phức tạp, trong nhiều trƣờng hợp cần phải tiến
hành nghiên cứu dạng pilot truớc khi thiết kế hệ hoạt động sản xuất.

Một thiết bị chứa chất bị hấp phụ gọi là cột hấp phụ. Một dịng chất (lỏng, khí)
chứa chất bị hấp phụ đƣợc đƣa liên tục vào cột. Chất bị hấp phụ đƣợc giữ lại trong cột

và chỉ xuất hiện ở phía đầu ra khỏi cột khi chất hấp phụ đã bão hòa dung luợng.

Mục tiêu thực tiễn của nghiên cứu động lực hấp phụ là xác định (thiết kế) đƣợc
thời gian hoạt động của một cột hấp phụ từ các số liệu thực nghiệm, đánh giá sự hao
hụt dung luợng hấp phụ khi sử dụng phƣơng pháp dòng chảy.

Dựa vào mối quan hệ giữa nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm ban đầu
(C0) và tại thời điểm t (C) vào thời gian, nguời ta đã đƣa ra một số mơ hình hấp phụ
cho hệ hấp phụ động, nhƣ: Mơ hình Clack, Thomas, Bohart – Adams; Yoon – Nelson,
Wang, Wolborska.

1.4.2. Đặc điểm, phân loại và tính chất một số vật liệu hấp phụ

Khoa học công nghệ phát triển, ngày nay các loại vật liệu hấp phụ ngày càng
đƣợc nghiên cứu và sử dụng phổ biến trong mọi lĩnh vực của đời sống xã hội. Một số
loại vật liệu hấp phụ ứng dụng phổ biết nhất là: than hoạt tính, silicagel, nhựa tổng
hợp, cacbon sunfua, than nâu, than bùn, than cốc, tro, oxit nhôm, zeolit…

a) Phân loại vật liệu hấp phụ

Vật liệu hấp phụ đƣợc chia ra làm hai loại: vật liệu hấp phụ có cực và vật liệu
hấp phụ khơng cực.

Vật liệu hấp phụ có cực: trên bề mặt vật liệu xảy ra quá trình hấp phụ hóa học
nhƣng khơng làm thay đổi cấu trúc phân tử chất bị hấp phụ cũng nhƣ cấu trúc bề mặt
vật liệu hấp phụ. Ví dụ: silicagel và zeolites.

Vật liệu không cực: trên bề mặt chủ yếu xảy ra hiện tƣợng hấp phụ vật lý. Ví dụ
các loại than hoạt tính và graphite. Vật liệu mà trên bề mặt chúng xảy ra q trình hấp
phụ hóa học và q trình đó làm thay đổi cấu trúc của phân tử khí.

b) Đặc điểm của các chất hấp phụ

</div>
(31)<div class='page_container' data-page=31>

Tùy thuộc vào thành phần hóa học mà vật liệu hấp phụ có một số tính chất
riêng của chúng.

c) Các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng hấp phụ của vật liệu

Các yếu tố ảnh hƣởng tới khả năng hấp phụ của vật liệu gồm có: bản chất liên
kết giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, thời gian, áp suất.

Thời gian tiếp xúc giữa chất rắn và chất hòa tan khi cân bằng có sự trao đổi
động lực giữa các phân tử của pha hấp phụ và các phân tử ở lại trong dung dịch.

Áp suất của chất khí (nếu chất lỏng là áp suất thủy tĩnh): áp suất tăng hấp phụ tăng.
Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hƣởng đến sự linh động của các phân tử, phân tử càng
linh động càng khó để thực hiện hấp phụ chúng (giữ vào bề mặt hấp phụ). Nhiệt độ
tăng thì bề mặt chất hấp phụ cũng tăng (chắc chắn là không nhiều) điều này có lợi cho
cả hấp phụ và nhả hấp phụ.

Bản chất chất hấp phụ và bị hấp phụ: với chất hấp phụ chính là bề mặt hấp phụ,
đƣợc đặc trƣng bằng đại lƣợng bề mặt riêng (m2/g). Bề mặt riêng càng lớn hấp phụ 
càng tốt. Cịn với chất bị hấp phụ chính là sự tƣơng thích với chất hấp phụ.

d) Một số loại vật liệu hấp phụ đang sử dụng hiện nay

Hiện nay có một số loại vật liệu hấp phụ đang đƣợc ứng dụng để xử lý chất ô
nhiễm: than hoạt tính, Silica gel, Zeolit, Bentonit và vật liệu polyme xốp.

- Than hoạt tính

Than hoạt tính là chất chủ yếu gồm nguyên tố cacbon ở dạng vơ định hình.
Than hoạt tính thƣờng thu đƣợc từ than củi và thỉnh thoảng là than sinh học. Những
loại than có nguồn gốc từ than đá hay than cốc thì đƣợc gọi là than đá hoạt tính hoặc
than cốc hoạt tính. Than hoạt tính có diện tích bề mặt riêng từ 500 đến 2.000m2/g.

Than hoạt tính đƣợc sử dụng trong tinh chế khí, thức uống khơng chứa caffein,
tinh chế quặng vàng, thu hồi kim loại, làm tinh khiết nƣớc, sử dụng trong y tế, xử lý
chất thải trong mơi trƣờng nƣớc và khí, lọc khơng khí trong mặt nạ phịng độc và khẩu
trang.

- Silica gel

</div>
(32)<div class='page_container' data-page=32>

hình cầu tuỳ thuộc phƣơng pháp tạo hạt khi điều chế, có loại trong suốt nhƣ thuỷ tinh,
có loại đục. Độ xốp thay đổi trong giới hạn 20 - 60%, đƣờng kính lỗ xốp khoảng 3 - 10
nm, bề mặt riêng 200 - 800 m2/g thƣờng là khoảng 800 m2/g.

Hạt Silicagel có khả năng hút nƣớc mạnh nên đƣợc sử dụng làm chất chống ẩm,
ngồi ra với đặc tính xốp còn đƣợc dùng làm chất mang xúc tác hay chất hấp phụ (pha
tĩnh) trong phân tích sắc ký. Loại hạt silicagel dùng để hút ẩm khác loại dùng làm chất
nhồi trong cột sắc ký.

- Zeolit

Zeolit là khống chất silicat nhơm (aluminosilicat) của một số kim loại có cấu
trúc vi xốp với công thức chung: Me2xO.Al2O3.nSiO2.mH2O. Zeolit tự nhiên đƣợc

hình thành từ sự kết hợp giữa đá và tro của núi lửa với các kim loại kiềm có trong
nƣớc ngầm. Zeolit nhân tạo đƣợc tổng hợp từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên, biến
tính các aluminosilicat là các khoáng phi kim loại nhƣ cao lanh, bentonit hoặc tổng
hợp trực tiếp từ các silicat và aluminat.

Zeolit đƣợc ứng dụng để hấp phụ các khí độc, tách các kim loại nặng và amoni,
các hợp chất hữu cơ trong nƣớc thải và nƣớc sinh hoạt. Zeolit cịn có khả năng lọc các
chất huyền phù, hạt keo có nguồn gốc vô cơ, hữu cơ. Ngồi ra cịn có khả năng lọc vi
khuẩn [1].

- Bentonit

Bentonit là một loại khoáng sét tự nhiên có thành phần chính là montmorillonit
có cơng thức là Al2O3.4SiO2.nH2O và thêm một số khống sét khác. Bentonit có tính
trƣơng nở, trao đổi ion và hấp phụ nên đƣợc ứng dụng để khử trùng nƣớc, nhất là nƣớc
có độ đục cao, xử lý hiệu quả các chất hữu cơ, hợp chất cao phân tử trong nƣớc thải và
nƣớc sinh hoạt [1].

1.4.3. Trao đổi ion

1.4.3.1. Cơ sở khoa học trao đổi ion

</div>
(33)<div class='page_container' data-page=33>

mạng trao đổi ion). Hiện tƣợng trao đổi ion đƣợc diễn ra thƣờng xuyên trong trƣờng
đất, tế bào sống, protein, xenlulozo…và đóng vai trị quan trọng trong các quy trình
trong tự nhiên. Ngày nay con ngƣời đã ứng dụng phƣơng pháp này trong các quá trình
xử lý nƣớc thải cũng nhƣ nƣớc cấp.

Trao đổi ion là quá trình trao đổi dựa trên sự tƣơng tác hoá học giữa các ion

trong pha lỏng và ion trong pha rắn. Trao đổi ion là một quá trình gồm các phản ứng
hoá học đổi chỗ (phản ứng thế) giữa các ion trong pha lỏng và các ion trong pha rắn (là
nhựa trao đổi). Sự ƣu tiên hấp thụ của nhựa trao đổi dành cho các ion trong pha lỏng
nhờ đó các ion trong pha lỏng dễ dàng thế chỗ các ion có trên khung mang của nhựa
trao đổi. Quá trình này phụ thuộc vào từng loại nhựa trao đổi và các loại ion khác
nhau.

Có hai phƣơng pháp sử dụng trao đổi ion là trao đổi ion với lớp nhựa chuyển
động, vận hành và tái sinh liên tục và trao đổi ion với lớp nhựa trao đổi đứng yên, vận
hành và tái sinh gián đoạn. Trong đó trao đổi ion với lớp nhựa tĩnh là phổ biến hơn cả.

1.4.3.2. Nhựa trao đổi ion

Nhựa trao đổi ion dùng trong công nghiệp hầu hết là những polyme không tan,
đƣợc gọi là nhựa trao đổi ion. Mạng polyme chứa những nhóm có khả năng kết hợp
với các ion dƣơng (chất trao đổi cation – cationit) hoặc kết hợp với các ion âm (chất
trao đổi anion – anionit). Chất trao đổi ion có khả năng trao đổi với cả cation và anion
đƣợc gọi là chất trao đổi lƣỡng tính.

Nhựa trao đổi ion (hay cịn gọi là các ionit) là những polyme có khả năng trao
đổi đặc biệt từ những ion bên trong polyme đó với những ion trong dung dịch. Các
ionit có khả năng hấp thụ các ion dƣơng là cationit, ngƣợc lại các ionit có khả năng
hấp thụ ion âm là anionit, còn các ionit vừa có khả năng hấp thụ cation và anion thì gọi
là ionit lƣỡng tính.

</div>
(34)<div class='page_container' data-page=34>

Các loại nhựa sau khi đƣợc tổng hợp đƣợc sử dụng chủ yếu cho việc làm sạch
nƣớc nhƣng ngồi ra chúng cịn cho ứng dụng khác nhƣ việc tách các nguyên tố ra
khỏi hợp chất.

Nhựa trao đổi ion không tan trong nƣớc nhƣng có khả năng trao đổi ion, khi
ngâm trong nƣớc, các chất này hấp phụ ion của muối hòa tan lên bề mặt hạt và nhả vào
nƣớc một số lƣợng tƣơng đƣơng ion đã đƣợc cấy lên bề mặt hạt từ trƣớc.

Nhựa trao đổi ion thƣờng chia thành hai loại chính là nhựa cationit và anionit.
Nhựa cationit: là những chất có đặc trƣng mang tính axit. Trong cấu tạo mạng
lƣới của nhựa mang điện tích âm, kèm theo nhóm đặc trƣng (HSO3-, COOH-, OH- của
phenol, H2PO3- ) có một cation linh động (H+ thƣờng gọi là nhựa trao đổi cation dạng
H+, nếu thay bằng Na nhựa đƣợc gọi là cation Na+) có khả năng trao đổi với các ion
khác trong dung dịch. Các nhóm đặc trƣng càng nhiều khả năng trao đổi càng tốt và
khả năng hòa tan trong nƣớc cũng tăng. Có 2 loại cation:

+ Cation axit mạnh: có các nhóm đặc trƣng nhƣ HSO3-, H2PO3- có khả năng
phân ly thành ion linh động, ít linh động trong tất cả các mơi trƣờng. Trong mơi trƣờng
kiềm, trung tính, axit. Do đó khả năng trao đổi của chúng không bị ảnh hƣởng bởi pH
trong dung dịch.

+ Cation yếu: có các nhóm đặc trƣng nhƣ COOH-, OH- (của phenol), chúng
phân ly yếu trong môi trƣờng axit, khả năng trao đổi phụ thuộc vào pH của môi
trƣờng. Trong môi trƣờng kiềm chúng có khả năng phân ly mạnh nên có khả năng trao
đổi lớn. Trong mơi trƣờng axit có khả năng phân ly kém nên khả năng trao đổi cũng
thấp.

Nhựa trao đổi anion: chứa các nhóm hoạt động mang điện tích dƣơng, tạo cho
nhựa trao đổi anion có tính kiềm, có các anion linh động (OH-, Cl- có thể trao đổi với
các anion khác trong dung dịch). Các nhóm đặc trƣng là kiềm amin bậc 1,2,3,4. Có 2
loại anion:

+ Anion kiềm mạnh: có nhóm đặc trƣng là kiềm amin bậc 4. Nhóm OH đính

vào đƣợc nhờ lực tĩnh điện. Anion kiềm mạnh có mức độ phân ly ion tốt trong tất cả
các môi trƣờng nên khả năng trao đổi cũng không phụ thuộc vào pH của môi trƣờng.

</div>
(35)<div class='page_container' data-page=35>

24
1.5. Ứng dụng vật liệu Bentonit

- Nơng nghiệp: Bentonit là loại sét khống có tính trƣơng nở và có độ nhớt cao

chủ yếu đƣợc hình thành bởi sét montmorillonite. Do cấu tạo đặc biệt và hàm lƣợng
silic dioxit cao nên có khả năng hấp thu độc tố, diệt nấm mốc cao làm tăng hiệu quả sử
dụng của thức ăn chăn nuôi. Bentonit đƣợc các nƣớc phát triển trên thế giới sử dụng
làm chất độn, chất kết dính (binding), chất tạo viên trong ngành cơng nghiệp sản xuất
thức ăn chăn ni, sử dụng bentonit vừa có tác dụng kết dính vừa nhằm bổ sung khả
năng chống nấm mộc, khử độc tố và tăng cƣờng khoáng chất cho vật nuôi.

- Công nghiệp: Dùng trong ngành xây dựng và thăm dị dầu khí với chức năng: 
bôi trơn mũi khoan; giảm mômen xoắn; làm đông cứng và đóng thành, lấp các hang
khơ, khe nứt trong lịng đất trong q trình khoan cọc nhồi. Dùng làm chất độn, chất
màu trong một số ngành công nghiệp: sản xuất các vật liệu tổng hợp; công nghiệp sản
xuất giấy.

- Môi trƣờng: Bentonit giúp cải tạo đất và tăng khả năng giữ ẩm cho đất vào 
mùa khơ. Ngồi ra, cịn làm tăng độ bền cơ học, tăng tính dẻo và làm cho cấu trúc đất
tăng tính trƣơng và giữ đƣợc dƣỡng chất cần thiết trong đất; hạn chế hoặc chống lại sự
rửa trôi các chất dinh dƣỡng về mùa mƣa, …

- Trong lĩnh vực xử lý chất thải, chất thải phóng xạ: Bentonit đƣợc bổ sung 
những vòng ion Al3+ , Fe3+ , Mg2+ , Ca2+ ,… để tăng hoạt tính, đƣợc dùng để xử lý kiềm,
axit, nƣớc thải. Đây là một lĩnh vực sử dụng truyền thống lâu nay, trong đó bentonit chủ
yếu làm chất kết ngƣng xúc tiến q trình đơng quanh bùn thải. Nó là chất lọc có hiệu

quả đối với nƣớc thải có nhiều chất khơng tan, chất lơ lửng và chất trôi nổi. Các loại
nƣớc thải sau đây có thể xử lý bằng bentonit cho hiệu quả tốt: các chất dầu hòa tan và
dầu dạng nhũ tƣơng; các chất phân tán dạng phức chất hữu cơ (nƣớc thải do giặt giũ, đãi
quặng); nƣớc thải công nghiệp từ công nghiệp chế biến thực phẩm, chăn nuôi gia súc,
gia cầm. Đối với chất thải có ơ nhiễm hóa chất, sử dụng bentonit có hiệu quả tốt trong
trƣờng hợp nƣớc bị nhiễm do khuếch tán acrylate [1, 2].

</div>
(36)<div class='page_container' data-page=36>

- Phụ gia trong sản xuất gạch không nung: Nhờ các đặc tính nhƣ trên mà

Bentonit đƣợc ứng dụng làm chất kết dính trong cơng nghệ sản xuất gạch không nung
từ các nguồn nguyên liệu đất đồi, đất nghèo .v.v. . Trong quá trình sản xuất, Bentonit
đƣợc xem là một phụ gia quan trọng nhằm tăng chất lƣợng của gạch không nung.
chúng đƣợc dùng ở dạng vật liệu rời và đƣợc chứa trong silo bồn chứa liệu.

- Phụ gia trong khoan cọc nhồi: Trong thi công, thƣờng dùng dung dịch 
bentonit, là dung dịch của một loại bột khống sét pha với dung mơi là nƣớc, để làm
dung dịch giữ thành, đảm bảo ngăn chặn đƣợc nƣớc từ các khe nƣớc ngầm và giữ
đƣợc ổn định cho thành hố khoan. Dung dịch này thƣờng đƣợc thu lại sau khi làm sạch
hố khoan, hố đào và đƣợc sử dụng cho các lần khoan tiếp theo.

1.6. Hiện tƣợng ô nhiễm amoni, phốt phát và các phƣơng pháp xử lý

1.6.1. Ô nhiễm amoni, phốt phát

</div>
(37)<div class='page_container' data-page=37>

Hình 1.6. Hiện tượng ao hồ thủy vực bị ô nhiễm phú dưỡng

a) Nguyên nhân ô nhiễm phú dưỡng

Trong thực tế, hiện tƣợng phú dƣỡng xảy ra do điều kiện tự nhiên của một số
thủy vực là khơng nhiều. Một số ít hồ bị phú dƣỡng tự nhiên, nhƣng đa số hồ khác là
do các hoạt động của con ngƣời [7]. Nguyên nhân chính gây hiện tƣợng phú dƣỡng là
từ các nguồn thải có hàm lƣợng nitơ, phốtpho cao. Nồng độ nitơ, phốtpho tổng số của
nƣớc mặt thƣờng là chỉ thị để dự báo trạng thái dinh dƣỡng của hệ nƣớc. Nitơ,
Phốtpho là chất dinh dƣỡng thiết yếu cho sự phát triển của tảo. Nó đƣợc xem là yếu tố
hạn chế năng suất sinh học trong hệ nƣớc ngọt. Nguồn thải Nitơ, phốtpho chủ yếu từ:

- Các nguồn thải từ hệ thống cống rãnh trong các khu thị trấn, thành phố, các
khu công nghiệp. Nguồn thải này phụ thuộc rất nhiều vào mức sống của dân số và tiêu
chuẩn vệ sinh trong khu vực;

- Nƣớc thải từ các vùng canh tác, chăn nuôi, phân súc vật thối rữa…;

- Nƣớc thải từ các khu vực sản xuất công nghiệp, chế biến các sản phẩm nông
nghiệp và khu vực sản xuất nông nghiệp…

b) Ảnh hưởng của hiện tượng phú dưỡng

- Trong nhiều trƣờng hợp, phú dƣỡng làm tăng sinh khối, cung cấp thức ăn cho
cá, các sinh vật thủy sinh khác và góp phần vào sản xuất lƣơng thực.

</div>
(38)<div class='page_container' data-page=38>

algae), tảo xanh nở hoa (green algal bloom) và nhiều loại tảo độc khác (nhƣ

microcystis). Hàm lƣợng chất diệp lục cũng tăng lên đáng kể và khi bị thối rữa, phân

hủy dẫn đến làm giảm nghiêm trọng hàm lƣợng oxi hòa tan trong nƣớc, yếu tố cơ bản
của q trình tự làm sạch của mơi trƣờng nƣớc, đặc biệt là ở những nơi có độ sâu đáng
kể. Sự phân hủy của tảo là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự thiếu oxi
nghiêm trọng trong nƣớc. Quá trình phú dƣỡng làm thay đổi thành phần quần thể tảo
trong thủy vực, làm bùng phát sự phát triển của loài tảo lam (hoặc vi khuẩn lam) là một
lồi có thể sản sinh ra độc tố microcystin. Đây là một loại độc tố gây tổn thƣơng gan, 
chúng chứa những vòng peptit với hợp chất phổ biến là Microcystin. Hợp chất này đƣợc 
tách ra đầu tiên từ loài vi khuẩn lam Microcystis aeruginosa, ngồi ra cịn đƣợc tạo bởi 
những loài khác nhƣ Anaebaena, Nostoc, Osillatoria, Anaebaenopsis và Hapalosiphon. 
Các loại này có heptapeptit mạch vịng chứa 1 aminoaxit đặc hiệu (ADDA) chuỗi bên. 
Cho đến nay, đây là những dạng cấu trúc đặc hiệu chỉ gặp ở microcystin và nodularin - 
một loại pentapeptit vòng của vi khuẩn lam ở trong nƣớc lợ [14].

1.6.2. Các phương pháp xử lý amoni

Trong nƣớc thải amoni là thành phần khá phổ biến. Các dịng thải chứa amoni
có thể gây độc đối với môi trƣờng nƣớc, gây ra hiện tƣợng giảm nồng độ oxi trong
nƣớc, hiện tƣợng phú dƣỡng, ảnh hƣởng đến khả năng loại bỏ clo. Vì vậy cần phải loại
bỏ Nitơ trong nƣớc thải là cần thiết. Quá trình loại bỏ các hợp chất nitơ chủ yếu là sinh
học hay các quá trình kết hợp giữa hóa lý và vật lý.

</div>
(39)<div class='page_container' data-page=39>

1.6.3. Các phương pháp xử lý phốt phát.

Trong môi trƣờng nƣớc, P tồn tại ở các dạng: H2PO4-, HPO42-, PO43-, dạng
polymetaphốtphát nhƣ: Na(PO3)6 và phốt phát hữu cơ. Muối phốtphát vô cơ đƣợc sử
dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp bao gồm: sản phẩm làm sạch, kem đánh
răng, bật lửa, công nghiệp dệt may, xử lý nƣớc và phân bón.

Khi lƣợng phốtphát có trong đất quá nhiều, các ion phốtphát sẽ kết hợp với các
kim loại trong đất nhƣ nhôm (Al3+), Sắt (Fe3+, Fe2+)…dẫn đến chai cứng đất, tiêu diệt
một số sinh vật có lợi, không tốt cho cây trồng phát triển.

</div>
(40)<div class='page_container' data-page=40>

CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 
a) Đối tƣợng nghiên cứu:

Vật liệu hấp phụ, khoáng sét, bentonit tự nhiên và bentonit biến tính kim loại
Fe, Mn; Amoni, phốtphát trong nƣớc, nƣớc thải sinh hoạt.

b) Phạm vi nghiên cứu

- Về không gian: Đồ án đƣợc thực hiện tại phịng thí nghiệm khoa Mơi trƣờng,

Trƣờng ĐH Tài Nguyên và Môi trƣờng Hà Nội.

- Về thời gian: Đồ án đƣợc thực hiện từ tháng 01 năm 2018 đến hết Tháng 8

năm 2018.

2.2. Nguyên liệu, hóa chất dụng cụ và thiết bị nghiên cứu

2.2.1. Hóa chất sử dụng:

- Quặng bentonit thơ lấy từ mỏ quặng tại Cổ Định Thanh Hóa;

- NaOH dạng hạt, độ tinh khiết ≥ 98%, hãng sản xuất Guang zhou, Trung Quốc;
- Fe(NO3)3.9H2O, độ tinh khiết ≥ 98% hãng sản xuất Trung Quốc;

- H2SO4, độ tinh khiết ≥ 98%, hãng sản xuất Merck - Đức;
- Phenol, độ tinh khiết ≥ 99,5%, Tây Ban Nha;

- Dung dịch NH4+ chuẩn gốc 1000ppm, hãng sản xuất Alrich- Đức;
- Amoni heptamolipdat, độ tinh khiết PA, hãng sản xuất Sigma- Nhật
- Axit ascorbic, độ tinh khiết PA, hãng sản xuất Sigma- Nhật.

2.2.2. Thiết bị, dụng cụ:

- Thiết bị phân tích phổ hồng ngoại FTIR Affinity -1S, Shimadzu;
- Máy trắc quang UV – Vis- Lambda- Perkin Elmer -12;

- Thiết bị phân tích X-ray, EDX- D8 Advance-Bruker;

- Thiết bị phân tích xác định diện tích bề mặt riêng Micromeritics Tristar 3000,
- Hệ máy khuấy cơ học Edibon Floctester Model FLFC;

- Thiết bị siêu âm Elma S30 D-78224;

- Thiết bị ly tâm Hettich EBA 21 Tủ sấy Memmert,

</div>
(41)<div class='page_container' data-page=41>

2.3. Tổng hợp và biến tính vật liệu hấp phụ từ Bentonit tự nhiên

2.3.1. Tinh chế Bentonit Cổ Định

Khoáng bentonit Cổ Định sau khi thu thập cần tiến hành tinh chế và làm sạch.
Để tinh chế để làm sạch loại bỏ các tạp chất trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng
kết hợp hai phƣơng pháp sa lắng và siêu âm, cách tiến hành nhƣ sau:

- Cân 20g bentonit cho vào 1 lít nƣớc cất. Tiến hành khuấy dung dịch bằng thiết
bị Jatest trong 20 phút với tốc độ 150 vòng/phút thu đƣợc đung dịch đồng nhất.

- Tiếp theo tiến hành rung siêu âm dung dịch trên trong thời gian 20 phút. Gạn
thu lấy phần nƣớc huyền phù lỏng ở trên, gạn bỏ phần lắng ở dƣới.

- Tiếp tục khuấy phần huyền phù lỏng thu đƣợc trong 24h. Dịch lỏng để sa lắng
tự nhiên trong 36 giờ, gạn lấy phần lỏng huyền phù ở trên đi ly tâm với vận tốc 5600
vòng/phút trong 10 phút. Lấy phần cặn ở phía dƣới cho vào giấy lọc. Đem đi sấy ở
1000C trong 24h. Bentonit tinh chế ký hiệu là MMT đƣợc nghiền mịn và bảo quản
trong lọ kín.

2.3.2. Biến tính tổng hợp vật liệu Fe-bentonit

- Lấy 30 ml dung dịch NaOH 0,1M và 100 ml dung dịch Fe(NO3)3 có nồng độ
khác nhau theo tỉ lệ mol OH-/Fe3+ (x= 0,3 ; 0,4; 0,8; 1,5; 2 ) khuấy trong 2giờ, làm già 
24 giờ ở nhiệt độ phòng thu đƣợc dung dịch 1. Cho 2g bentonit đã tinh chế vào 100ml
H2O khuấy trong 5h thu đƣợc huyền phù 2.

- Cho dung dịch 1 vào huyền phù 2 khuấy trong 24 giờ (biến tính ở điều kiện
thƣờng ). Sản phẩm thu đƣợc bằng cách rửa lọc nhiều lần và sấy ở 1000

C trong 10h. Các
mẫu Fe-bentonit tổng hợp ở điều kiện thƣờng đƣợc ký hiệu là xFeN (với x là tỉ lệ mol của
OH-/Fe3+ ). Sơ đồ quy trình biến tính tổng hợp Fe – bentonit đƣợc mơ tả trên hình 2.1.

Hình 2.1. Sơ đồ quy trình biến tính tổng hợp vật liệu Fe –bentonit

Dd1: NaOH+ Fe(NO3)3
khuấy 2 h, làm già 24 h

Hp2: 2,0(g) MMT + 100
ml nƣớc khuấy 5h

Hỗn hợp: khuấy 24 h ở tại nhiệt độ phòng
Hoặc thủy nhiệt ở 1000C, 24 h

</div>
(42)<div class='page_container' data-page=42>

2.3.3. Biến tính tổng hợp vật liệu MnFe-bentonit [11]

Quá trình tổng hợp đƣợc tiến hành theo phƣơng pháp đồng thuỷ phân nhiệt hỗn
hợp của dung dịch MnCl2 0,5M và FeCl3 0,5M với tỷ lệ Mn2+/Fe3+ khác nhau. Với tỉ lệ
(Al3+/Fe3+ /Bent = 20 mmol/g). Thêm lần lƣợt dung dịch FeCl3 và dung dịch AlCl3 để
thu đƣợc hỗn hợp dung dịch Mn/Fe lần lƣợt với tỷ lệ là 1; 5; 10; 20; 25. Hỗn hợp dung
dịch đƣợc khuấy mạnh trên máy khuấy từ, nhỏ từ từ dung dịch NaOH 0,5M vào hỗn
hợp muối (Mn2+/Fe3+)với tỷ lệ OH-/(Mn2+/Fe3+) là 2,0. Dung dịch đƣợc khuấy liên tục
trong 5 giờ, ở nhiệt độ 70oC, sau đó già hố ở nhiệt độ phòng trong thời gian 1 ngày.
Thêm dung dịch sau khi già hoá ở trên vào huyền phù bentonit 1% (đƣợc điều chế bằng
cách phân tán 1 gam bentonit trong 100 mL nƣớc cất, ngâm 24 giờ và khuấy mạnh trong
2 giờ trƣớc khi tiến hành phản ứng chống) với tốc độ chậm (1 ml/phút). Hỗn hợp phản
ứng đƣợc khuấy liên tục trong 5 giờ ở nhiệt độ 70oC, sau đó duy trì ở nhiệt độ phòng 
trong vòng 24 giờ. Sau phản ứng phần huyền phù đƣợc lọc tách và rửa với nƣớc cất vài
lần để loại bỏ các ion dƣ, sau đó làm khơ ở nhiệt độ 100oC trong 10 giờ, các mẫu ký
hiệu là MnFe-0,5, MnFe -1,0, MnFe -1,5, MnFe a-2,0 và MnFe -2,5. Sơ đồ quy trình
biến tính tổng hợp vật liệu MnFe –bentonit đƣợc trình bày trong hình 2.2.

Hình 2.2. Sơ đồ quy trình biến tính tổng hợp vật liệu MnFe –bentonit

Dung dịch muối Fe(NO3)3,
MnCl2, tỷ lệ Mn2+/Fe3+ khác
nhau khuấy 2 h, làm già 24 h

Dung dịch MMT 1%
Ngâm 24h, khuấy 2 h

Hỗn hợp: khuấy 5 h ở 70oC,
Già hoá hỗn hợp ở nhiệt độ phòng 1 ngày

Sản phẩm

Lọc rửa

NaOH, 0,5M

Tỷ lệ OH-/ (Mn2+/Fe3+) là 2,0

</div>
(43)<div class='page_container' data-page=43>

2.4. Khảo sát ảnh hƣởng của các điều kiện phản ứng đến quá trình tổng hợp và biến

tính vật liệu bentonit

2.4.1. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm tới quá trình tinh chế vật liệu bentonit

Tiến hành khảo sát thời gian siêu âm trong quá trình tổng hợp tinh chế vật liệu

bentonit tại 5 khoảng thời gian: 10 phút, 20 phút, 30 phút, 40 phút, 60 phút. Giữ
nguyên các điều kiện khác.

2.4.2. Ảnh hưởng tốc độ ly tâm

Tiến hành khảo sát tốc độ ly tâm trong quá trình tổng hợp tinh chế vật liệu bentonit
tại 5 tốc độ: 4000 vòng/phút, 4300 vòng/phút, 4600 vòng/phút, 5000 vòng/phút, 5600
vòng/phút. Thời gian siêu âm là 20 phút. Giữ nguyên các điều kiện khác.

2.4.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ OH

-/Fe3+ tới tính chất của vật liệu Fe-bentonit

Tiến hành khảo sát tỷ lệ biến tính trong quá trình tổng hợp biến tính vật liệu
bentonit tại 5 tỉ lệ (OH-/Fe3+ ) khác nhau: 0,3; 0,4; 0,8; 1,5; 2. Các điều kiện khác tổng
hợp khác đƣợc duy trì khơng đổi.

Bảng 2.1. Ký hiệu tên các mẫu Fe-bentonit tổng hợp ở điều kiện thường

STT Tên mẫu Nồng độ huyền phù 
bentonit (%)

Tỉ lệ mol cuả

OH-/Fe3+

1 0,3FeN 1 0,3

2 0,4FeN 1 0,4

3 0,8FeN 1 0,8

4 1,5FeN 1 1,5

5 2FeN 1 2

2.4.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ Mn2+/Fe3+ tới tính chất của vật liệu MnFe-bentonit

</div>
(44)<div class='page_container' data-page=44>

Bảng 2.2. Ảnh hưởng tỷ lệ Mn2+/Fe3+ tới tính chất của vật liệu MnFe-Bentonit

STT Tên mẫu Nồng độ huyền phù 
bentonit (%)

Tỉ lệ mol cuả

Mn2+/Fe3

1 0,0MnFeB (MMT) 1 -

2 0,5MnFeB 1 0,5

3 1,0MnFeB 1 1,0

4 1,5MnFeB 1 1,5

5 2,0MnFeB 1 2,0

6 2,5MnFeB 1 2,5

2.5. Các phƣơng pháp phân tích đặc trƣng cấu trúc tính chất của vật liệu

2.5.1. Phương pháp phân tích Phổ hồng ngoại IR

Phân tích phổ hồng ngoại (IR) ta xác định đuợc vị trí của vân phổ và cuờng độ,
hình dạng của vân phổ. Phổ hồng ngoại thuờng duợc ghi duới dạng đuờng cong sự phụ
thuộc của phần tram truyền qua (100Io/I) vào số sóng (υ = λ). Sự hấp thụ của các
nhóm nguyên tử đuợc thể hiện bởi những vân phổ ứng với các đỉnh phổ ở các số sóng
xác định gọi là các tần số.

Phƣơng pháp phổ hồng ngoại có vai trị hết sức quan trọng trong việc phân tích
cấu trúc phân tử. Dựa theo tần số cuờng độ để xác định sự tồn tại của các nhóm liên
kết trong phân tử. Sự chuyển dịch của tần số đặc trƣng và thay đổi cƣờng độ phản ánh
sự tƣơng tác giữa các nhóm liên kết cạnh nhau trong phân tử. Do đó, có thể dựa vào
các tần số đặc trƣng này để phán đoán sự có mặt của các liên kết hoặc nhóm chức
trong phân tử chất nghiên cứu.

Phổ IR trong nghiên cứu đƣợc chụp trên máy FTIR Affinity -1S, Shimadzu tại
khoa hóa học – Trƣờng đại học khoa học Tự nhiên.

2.5.2. Phương pháp xác định diện tích bề mặt riêng ( phương pháp đo BET)

Nguyên tắc đo: Các vật liệu mao quản có cấu trúc rắn xốp, có khả năng kéo về

</div>
(45)<div class='page_container' data-page=45>

theo thời gian hấp phụ. Các tâm hấp phụ mạnh sẽ hấp phụ trƣớc, toả ra một lƣợng
nhiệt lớn; tiếp đó đến các tâm hấp phụ vừa và yếu. Bề mặt riêng của chất rắn càng lớn,
sự hấp phụ càng tăng và nhiệt toả ra càng nhiều. Để xác định các tính chất của vật liệu

mao quản, công việc đầu tiên là phải xây dựng đƣợc đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ.

Phƣơng trình đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ là phƣơng trình mơ tả mối quan hệ giữa
lƣợng chất bị hấp phụ và áp suất cân bằng của pha bị hấp phụ. Có nhiều phƣơng trình
khác nhau, bao gồm: phƣơng trình Henry, phƣơng trình Langmuir, phƣơng trình
logarit Temkin, phƣơng trình Dubinhin-Radushkevich và phƣơng trình hấp phụ đa lớp
BET. Phƣơng pháp hấp phụ ứng dụng trong nghiên cứu này đƣợc xây dựng trên cơ sở
phƣơng trình BET.

Phƣơng trình BET (Brunauer, Emnet và Teller) là một thành công lớp áp dụng cho
quá trình hấp phụ đa lớp. Phƣơng trình đƣợc xây dựng dựa trên các giả thuyết sau: Các
phân tử bị hấp phụ ở lớp đầu tiên tạo ra lực, lực này tạo điều kiện cho lớp hấp phụ thứ
2,3,...n.

- Tốc độ hấp phụ (ra) trên lớp thứ i bằng tốc độ nhả hấp phụ (r’a) trên lớp i+1.
- Nhiệt hấp phụ ở lớp đầu tiên là rất lớn so với nhiệt hấp phụ của những lớp tiếp
theo. Nhiệt hấp phụ từ lớp thứ 2 trở lên, đến lớp ngƣng tụ là bằng nhau và bằng nhiệt
ngƣng tụ: ΔHd2 = ΔHd3 = … = ΔHdn

Trong phƣơng pháp BET áp dụng cho thực tế, thể tích của khí đƣợc hấp phụ
đƣợc đo ở nhiệt độ khơng đổi, khi đó nó là hàm của áp suất và đồ thị đƣợc xây dựng là
theo P/Ps. Phƣơng trình cơ bản nhƣ sau:



s

 





s



s

m

m P P C P P

P
CP
V
V
x
x
/
1
1
/
1
/








Trong đó: P là áp suất cân bằng, Ps là áp suất bão hoà, V và x là thể tích và
lƣợng chất bị hấp phụ tại thời điểm xét, Vm và xm là thể tích và lƣợng chất bị hấp phụ
đơn lớp.

Phƣơng pháp BET cho đến nay là phƣơng pháp thực nghiệm hiệu dụng nhất để
xác định diện tích bề mặt riêng. Diện tích bề mặt riêng Sr (m2/g) đƣợc xác định thông
qua công thức sau:

10
.

. 

 m m

r N A

M
x
S

</div>
(46)<div class='page_container' data-page=46>

Trong đó: xm là lƣợng chất hấp phụ đơn lớp trên bề mặt 1 gam xúc tác (g/g).
Am là diện tích cắt ngang trung bình của phân tử bị hấp phụ (Å2)
N là số Avogadro, N = 6,02 . 1023 (phân tử/mol)

M là khối lƣợng mol của chất bị hấp phụ.

Đối với quá trình hấp phụ dùng nitơ, công thức trên đƣợc rút gọn thành:

m

r x

S 4,35. [m2

/g]

Hình 2.3. Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ

Để đánh giá loại mao quản của xúc tác ngƣời ta dựa trên hình dáng của đƣờng
đẳng nhiệt hấp phụ nhƣ hình 2.9. Loại I là vật liệu vi mao quản. Loại II và III là vật
liệu mao quản lớn có đƣờng kính trung bình d > 500Å. Loại IV và V là vật liệu mao
quản trung bình với vịng trễ đặc trƣng. Loại VI là loại vật liệu có mao quản khơng
đồng đều. Riêng đối vật liệu mao quản trung bình, hình dáng mao quản có thể đánh giá
sơ bộ thơng qua hình dáng của vịng trễ trên đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ. De Boer đã đề
nghị 5 dạng vòng trễ khác nhau [14].

Trong luận văn này, diện tích bề mặt riêng của vật liệu bentonit và bentonit biến
tính đƣợc đo trên thiết bị Micromeritics Tristar 3000 của phòng phân tích khoa Hóa -
Ðại học Sƣ phạm Hà Nội.

2.5.3. X-Ray

- Tính chất:

</div>
(47)<div class='page_container' data-page=47>

X-36

quang trong y tế có nguy cơ làm tăng bị ung thƣ mặc dù nó có nhiều lợi ích của việc
kiểm tra. Khả năng ion hoá của tia X có thể đƣợc sử dụng trong điều trị ung thƣ để diệt
tế bào ác tính bằng cách sử dụng phƣơng pháp xạ trị. Nó cũng đƣợc sử dụng để xác
định đặc tính vật liệu bằng cách sử dụng quang phổ tia X.

Tia X có bƣớc sóng ngắn hơn nhiều so với ánh sáng nhìn thấy, nó có thể đƣợc
cấu trúc nhỏ hơn nhiều so với những gì có thể nhìn thấy bằng kính hiển vi bình
thƣờng. Điều này có thể đƣợc sử dụng trong kính hiển vi X-quang để có đƣợc hình ảnh
có độ phân giải cao và xác định vị trí các nguyên tử trong tinh thể.

Các tia X cực mạnh có thể đi qua các vật thể dày mà không bị hấp thu hoặc
phân tán nhiều. Vì lý do này, tia X đƣợc sử dụng rộng rãi để thu hình ảnh bên trong
các đối tƣợng bọc kín. Các ứng dụng thƣờng thấy nhất là trong chụp X quang y tế và
máy quét an ninh sân bay, nhƣng các kỹ thuật tƣơng tự cũng quan trọng trong công
nghiệp (ví dụ chụp X quang cơng nghiệp và CT cơng nghiệp) và nghiên cứu (ví dụ CT
động vật nhỏ). Độ sâu thâm nhập thay đổi theo một vài bậc độ lớn so với phổ tia X.
Điều này cho phép điều chỉnh năng lƣợng photon cho ứng dụng để truyền tải đầy đủ
thông qua đối tƣợng và đồng thời có độ tƣơng phản tốt trong hình ảnh.

- Khả năng nhìn thấy ở mắt ngƣời

Quan điểm thơng thƣờng thì coi là mắt ngƣời khơng nhìn thấy tia X. Tuy nhiên
ngay sau phát hiện của Rontgen vào năm 1895 đã có thơng báo nhìn thấy ánh sáng
màu xanh lục-xám yếu khi phịng là tối. Song vì sự nguy hiểm của tia X nên khơng có
nghiên cứu tiếp theo để xác định cơ chế thật sự. Giả thiết đƣa ra là tia X kích thích trực
tiếp võng mạc và/hoặc kích thích huỳnh quang và mắt ngƣời cảm nhận ánh sáng
thƣờng thứ cấp.

2.5.4. Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX)

- Phổ tán xạ năng lƣợng tia X hay Phổ tán sắc năng lƣợng là kỹ thuật phân tích
thành phần hóa học của vật rắn dựa vào việc ghi lại phổ tia X phát ra từ vật rắn do
tƣơng tác với các bức xạ (mà chủ yếu là chùm điện tử có năng lƣợng cao trong
các kính hiển vi điện tử). Trong các tài liệu khoa học, kỹ thuật này thƣờng đƣợc viết
tắt là EDX hay EDS xuất phát từ tên gọi tiếng Anh Energy-dispersive X-ray

</div>
(48)<div class='page_container' data-page=48>

- Nguyên lý năng lƣợng lớn đƣợc chiếu vào vật rắn, nó sẽ đâm xuyên sâu

vào nguyên tử vật rắn và tƣơng tác với các lớp điện tử bên trong của nguyên tử. Tƣơng
tác này dẫn đến việc tạo ra các tia X có bƣớc sóng đặc trƣng tỉ lệ với nguyên tử số (Z)
của nguyên tử theo định luật Mosley

Có nghĩa là, tần số tia X phát ra là đặc trƣng với nguyên tử của mỗi chất có mặt
trong chất rắn. Việc ghi nhận phổ tia X phát ra từ vật rắn sẽ cho thông tin về
các nguyên tố hóa học có mặt trong mẫu đồng thời cho các thông tin về tỉ phần các
nguyên tố này (xem chi tiết về cơ chế tạo tia X).

Có nhiều thiết bị phân tích EDX nhƣng chủ yếu EDX đƣợc phát triển trong
các kính hiển vi điện tử, ở đó các phép phân tích đƣợc thực hiện nhờ các chùm điện
tử có năng lƣợng cao và đƣợc thu hẹp nhờ hệ các thấu kính điện từ. Phổ tia X phát ra
sẽ có tần số (năng lƣợng photon tia X) trải trong một vùng rộng và đƣợc phân tích nhờ
phổ kế tán sắc năng lƣợng do đó ghi nhận thơng tin về các nguyên tố cũng nhƣ thành
phần. Kỹ thuật EDX đƣợc phát triển từ những năm 1960s và thiết bị thƣơng phẩm xuất
hiện vào đầu những năm 1970 với việc sử dụng detector dịch chuyển Si, Li hoặc Ge.

- Kỹ thuật ghi nhận và độ chính xác của tia X

Tia X phát ra từ vật rắn (do tƣơng tác với chùm điện tử) sẽ có năng lƣợng biến
thiên trong dải rộng, sẽ đƣợc đƣa đến hệ tán sắc và ghi nhận (năng lƣợng) nhờ detector
dịch chuyển (thƣờng là Si, Ge, Li...) đƣợc làm lạnh bằng nitơ lỏng, là một con chip
nhỏ tạo ra điện tử thứ cấp do tƣơng tác với tia X, rồi đƣợc lái vào một anốt nhỏ. Cƣờng
độ tia X tỉ lệ với tỉ phần nguyên tố có mặt trong mẫu. Độ phân giải của phép phân tích
phụ thuộc vào kích cỡ chùm điện tử và độ nhạy của detector (vùng hoạt động tích cực
của detector).

Độ chính xác của EDX ở cấp độ một vài phần trăm (thông thƣờng ghi nhận
đƣợc sự có mặt của các nguyên tố có tỉ phần cỡ 3-5% trở lên). Tuy nhiên, EDX tỏ ra
không hiệu quả với các nguyên tố nhẹ (ví dụ B, C...) và thƣờng xuất hiện hiệu ứng

chồng chập các đỉnh tia X của các nguyên tố khác nhau (một nguyên tố thƣờng phát ra
nhiều đỉnh đặc trƣng Kα, Kβ..., và các đỉnh của các nguyên tố khác nhau có thể chồng
chập lên nhau gây khó khăn cho phân tích).

</div>
(49)<div class='page_container' data-page=49>

2.6. Khảo sát đánh giá khả năng hấp phụ NH4+ và PO43- trong nƣớc của vật liệu

MMT, Fe-bentonit và MnFe-bentonit

Do hạn chế về mặt thời gian cũng nhƣ bản chất của cation amoni (NH4+) và
anion phốtphát (PO4

3-) khác nhau, nên trong nghiên cứu này luận văn chƣa có điều 
kiện đánh giá khảo sát quá trình hấp phụ xử lý đồng thời đối với cả hai loại ion trên mà
tiến hành khảo sát đánh giá độc lập riêng cho tầng loại ion một.

2.6.1. Xác định điểm đẳng điện của vật liệu.

Thí nghiệm xác định điểm điện tích khơng của vật liệu Bentonit và Fe-bentonit
và MnFe-bentonit biến tính, Cổ Định Thanh Hóa đƣợc thực hiện trong dung dịch
muối NaCl 0,1M, bằng máy đo pH: HACH-HQ440d (CHLB Đức) với độ chính xác 
bằng ±0,01.

Điều kiện thí nghiệm:

- Nhiệt độ khơng khí:27,50°C

- Nhiệt độ dung dịch: 26,6°C - 26,8°C
- Độ ẩm: 85%

- Lấy vào ống đong 25 ml dung dịch NaCl 0,1M đã pha, điều chỉnh giá trị pH
bằng dung dịch HCl 0,1M hoặc dung dịch NaOH 0,1M để đƣợc các giá trị pHi: 2, 4, 6,
7, 8, 10.

Đổ các dung dịch đã chuẩn pHi ở trên vào các bình tam giác đã chứa chất hấp
phụ là các vật liệu Bentonit Fe-bentonit và MnFe- bentonit (0,25 gam), đậy kín, cho
lên máy lắc trong 48 giờ. Để lắng, lọc sạch huyền phù bằng giấy lọc, đo lại các giá trị
pH gọi là pHf. pH là độ sai lệch giữu hai giá trị pHi và pHf.

pH = pHf - pHi.

Xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc pH vào pHi giao điểm của đồ thị với
trục tung chính là điểm đẳng điện của vật liệu cần xác định.

2.6.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian

Cách tiến hành: Chuẩn bị 15 cốc thủy tinh 250ml. Cân 0,25g Fe-bentonit và
0,25g MnFe-bentonit đã chọn đƣợc ở trên lần lƣợt vào 5 cốc và 0,25g MMT tinh chế
vào 5 cốc còn lại. Thêm 100ml NH4+ hoặc PO

</div>
(50)<div class='page_container' data-page=50>

phút, 60 phút, 90 phút, 120 phút. Lọc mẫu và đem đo Abs ở bƣớc sóng 640nm đối với
NH4+ và 880nm đối với PO43-.

Bảng 2.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả xử lý của vật liệu

Thời gian (phút) 20 40 60 90 120

Tốc độ khuấy (vòng/phút) 150

Nồng độ NH4+ (mg/l) 100

Nồng độ PO43- (mg/l) 100

2.6.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH

- Cách tiến hành: Chuẩn bị 3 lơ thí nghiệm mỗi lơ 5 cốc thủy tinh 250ml cho 3
loại vật liệu MT, Fe-bentonit và MnFe-bentonit đã chọn. Mỗi cốc cân lấy lần lƣợt
khoảng 0,25g vật liệu. Thêm 100ml NH4+ hoặc PO43- nồng độ 100mg/l vào mỗi cốc.
Điều chỉnh pH của 5 cốc bằng NaOH 0,1M hoặc HCl 0,1M để có pH lần lƣợt là: 3, 5,
7, 9 và 11. Tiến hành hấp phụ xử lý trong khoảng thời gian và tốc độ khuấy tối ƣu. Lọc
mẫu và đem đo Abs ở bƣớc sóng 640nm hoặc 880nm để xác định nồng độ còn lại của
các ion trong dung dịch.

Bảng 2.4. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý của vật liệu

pH 3 5 7 9 11

Tốc độ khuấy (vòng/phút) 150

Nồng độ NH4+ hoặc PO43- (mg/l) 100

Thời gian khuấy (phút) 60

2.6.4. Xác định dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu

Phƣơng trình tính tốn dung lƣợng hấp phụ cực đại của vật liệu:
(1)

Trong đó: Q và Qmax: dung lƣợng hấp phụ và dung lƣợng hấp phụ cực đại.
Ct: Nồng độ dung dịch tại thời điểm cân bằng.

b: Hằng số Langmuir

</div>
(51)<div class='page_container' data-page=51>

Đƣờng biểu diễn phụ thuộc vào C. Đƣờng biểu diễn tọa độ và C cắt trục
tung tại A ta có:

OA= (3)

Tgα = (4)
Từ phƣơng trình (3) và (4) ta tính đƣợc b và Qmax

Ct/Q

α
A

Hình 2.4. Đồ thị xác định hệ số b và Qmax

Cách xác hành xác định dung lƣợng hấp phụ cực đại của vật liệu bentonit biến
tính đối với amoni và phốt phát: Chuẩn bị sẵn 5 cốc 1000ml chứa 100ml các dung dịch

amoni hoặc phốt phát lần lƣợt có nồng độ khác nhau tăng dần từ 10-1000 mg/l, sau đó
tiến hành thực hiện cho vật liệu Fe-bentonit hấp phụ đối với NH4+ và MnFe-bentonit
đối với PO43- theo các điều kiện tối ƣu đã khảo sát xác định ở trên nhƣ trong bảng 2.4.
Từ các kết quả thu đƣợc tiến hành xác định dung lƣợng hấp phụ của vật liệu rồi xây
dựng đồ thị theo công thức (1) và (2) ta sẽ xác định đƣợc dung lƣợng hấp phụ cực đại
của vật liệu.

Bảng 2.5. Xác định dung lượng hấp phụ cực đại

Nồng độ NH4+ (mg/l) 10 50 100 200 500 1000

Tốc độ khuấy (vòng/phút) 150

pH 5-6

Thời gian khuấy (phút) 60

2.7. Mơ hình động học hấp phụ

</div>
(52)<div class='page_container' data-page=52>

thay đổi trong mơ hình (hình 2.5). Cho dung dịch chứa NH4+ hoặc PO43- nồng độ khác
nhau chảy qua cột ứng với các tốc độ khác nhau để khảo sát. Tốc độ dòng chảy của
dung dịch hấp phụ đƣợc điều chỉnh bằng van khóa ba chiều. Dung dịch sau khi qua cột
tại các thời điểm khác nhau đƣợc lấy ra với một thể tích chính xác nhất định để tiến
hành xác định nồng độ thoát của NH4+ khảo sát. Tiến hành phân tích nồng độ NH4+
thoát ra để đánh giá khả năng hấp phụ và của cột hấp phụ của vật liệu.

Hình 2.5. Mơ hình cột hấp phụ động

2.7.1. Đánh giá ảnh hưởng của lưu lượng tốc độ dòng chảy

Ảnh hƣởng của tốc độ dòng chảy đến khả năng hấp phụ NH4+, PO43- của cột
hấp phụ đƣợc chuẩn bị nhƣ trên, cố định nồng độ ban đầu chất hấp phụ (Co =
100mg/l), pH của dung dịch đối với NH4+ pH = 6; đối với PO43- pH =5, khối lƣợng vật
liệu (m = 1 g), tiến hành thí nghiệm với tổng thể tích dung dịch ban đầu là 1000 ml, cứ
sau 30 phút thu lấy chính xác một thể tích nhất định dung dịch tại đầu ra để phân tích.
Tiến hành điều chỉnh thay đổi dịng chảy với dung lƣợng qua cột có tốc độ khác nhau
là Q = 1,0 ml/ phút; 2,0 ml/ phút ( thí nghiệm riêng rẽ đối với mỗi tốc độ).

2.7.2. Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ ban đầu của chất bị hấp phụ

Ảnh hƣởng của nồng độ ban đầu của dung dịch bị hấp phụ, đƣợc cố định tốc độ
dòng chảy ứng với lƣu lƣợng Q = 1,0 ml/ phút; khối lƣợng vật liệu (m =1g); lƣợng dung
dịch hấp phụ của NH4+ và PO43- có thể tích 1000 ml khơng đổi, cứ sau khoảng thời gian

1. Dung dịch đầu vào
2. Bông thủy tinh
3. Vật liệu hấp phụ
4. Dung dịch đầu ra
2

3
1

</div>
(53)<div class='page_container' data-page=53>

cố định là 30 phút tiến hành lấy mẫu một lần, thay đổi nồng độ ban đầu của dung dịch
khảo sát là C0 = 50 mg/l và 100 mg/l.

2.8. Phân tích xác định nồng độ amoni trong nƣớc bằng phƣơng pháp trắc quang 
( 4500 NH3 –F, SMWW, 1999)

</div>
(54)<div class='page_container' data-page=54>

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả nghiên cứu tinh chế tổng hợp vật liệu bentonit (MMT)

3.1.1. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm tới quá trình tinh chế tổng hợp MMT

Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian rung siêu âm tới quá trình tinh chế tổng hợp
vật liệu bentonit (MMT). Tiến hành thực hiện thời gian rung siêu âm trong quá trình
tổng hợp tinh chế vật liệu bentonit tại 5 khoảng thời gian khác nhau là: 10 phút, 20
phút, 30 phút, 40 phút, 60 phút. Kết quả khảo sát thời gian rung siêu âm tới quá trình
tinh chế tổng hợp vật liệu MMT đƣợc thể hiện trong bảng 3.1.

Bảng 3.1. Khối lượng vật liệu thu được đối với các khoảng thời gian siêu âm khác nhau

STT Thời gian siêu âm 
(phút)

Khối lƣợng vật liệu 
MMT thu đƣợc (g)

Hiệu suất tổng hợp 
MMT (%)

1 10 4,897 24,49

2 20 5,454 27,27

3 30 5,457 27,29

4 40 5,460 27,30

5 60 5,458 27,29

</div>
(55)<div class='page_container' data-page=55>

3.1.2. Ảnh hưởng của tốc độ ly tâm tới quá trình tinh chế tổng hợp MMT

Khảo sát ảnh hƣởng của tốc độ ly tâm tới quá trình tinh chế tổng hợp vật liệu
MMT đƣợc thực hiện tại 5 tốc độ: 3000 vòng/phút, 4000 vòng/phút, 4500 vòng/phút,
5000 vòng/phút và 5600 vịng/phút. Duy trì nồng độ huyền phù 2% và thời gian ly tâm
30 phút theo nghiên cứu [11], duy trì thời gian rung siêu là 10 phút. Lý do chọn dải tốc
độ ly tâm trên là do thiết bị ly tâm thực hiện luận văn tốt nghiệp có dải tốc độ 0-6000
vịng/phút.

Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của tốc độ ly tâm tới quá trình tinh chế tổng hợp
vật liệu MMT đƣợc thể hiện trong bảng 3.2.

Bảng 3.2. Khối lượng vật liệu MMT thu được ứng với các tốc độ ly tâm khác nhau

STT Tốc độ ly tâm 
(vòng/phút)

Khối lƣợng vật liệu 
MMT thu đƣợc (g)

Hiệu suất tổng hợp 
MMT (%)

1 3000 3,234 16,17

2 4000 4,452 22,26

3 4500 4,988 24,94

4 5000 5,263 26,32

5 5600 5,521 27,61

Dựa vào kết quả ở bảng 3.2 cho thấy khi tăng tốc độ ly tâm khối lƣợng vật
MMT thu đƣợc tăng lên. Cụ thể khi tăng tốc độ ly tâm từ 3000 vòng/ phút lên 5600
vòng/ phút khối lƣợng vật liệu MMT thu đƣợc tăng từ 3,234 thì khi ly tâm ở tốc độ
5600 vòng/ phút, hiệu suất tổng hợp MMT tăng từ 16,17% lên 27,61%. Tuy nhiên, do
dải tốc độ của thiết bị ly tâm tối đa chỉ đạt 6000 vòng/ phút nên đồ án chọn tốc độ ly
tâm tổng hợp vật liệu MMT là 5600 vòng/ phút để đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định,
an toàn cũng nhƣ thu đƣợc khối lƣợng vật liệu MMT là cao nhất.

3.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ OH-/Fe3+ tới quá trình biến tính và tính chất của vật liệu

Fe-bentonit

</div>
(56)<div class='page_container' data-page=56>

(x= 0; 0,3; 0,4 ; 0,8; 1,5 và 2 ), các mẫu vật biến tính thu đƣợc đƣợc ký hiệu tƣơng ứng
với các mẫu: MMT, 0,3FeB; 0,4FeB; 0,8FeB; 1,5FeB; 2FeB.

Bảng 3.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ OH-/Fe3+ tới q trình biến và tính chất

của vật liệu Fe-Bentonit

Tỉ lệ biến tính mol OH

-/Fe3+thực hiện biến tính

Khối lƣợng vật liệu 
Fe-Bentonit biến tính thu

đƣợc (g)

Dung lƣợng hấp phụ đối 
với NH4+ (mg/g)

MMT (0,0FeB) 2,0 11,42

0,3FeB 2,16 22,32

0,4FeB 2,24 31,76

0,8FeB 2,48 39,32

1,5FeB 2,65 37,64

2FeB 2,83 36,50

</div>
(57)<div class='page_container' data-page=57>

Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỉ lệ OH-/Fe3+biến tính đến dung lượng hấp

phụ NH4

+

của vật liệu Fe-Bentonit

3.3. Ảnh hƣởng của tỷ lệ Mn2+

/Fe3+ tới tính chất của vật liệu MnFe-bentonit

Thực hiện biến tính vật liệu MMT với đồng thời ion Mn2+ và Fe3+. Chọn tỷ lệ
OH-/(Mn2+/Fe3+) là 0,8 tiến hành tổng hợp vật liệu MnFe-bentonit tƣơng tự nhƣ mục 
2.3.2, thay đổi thể tích dung dịch MnCl2 0,5M và FeCl3 0,5M sao cho tỷ lệ mol Mn

2+
/
Fe3+ lần lƣợt là: 0, 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 và 2,5, các mẫu đƣợc ký hiệu là 0,0MnFeB,
0.5MnFeB, 1.0MnFeB, 1.5MnFeB, 2.0MnFeB và 2.5MnFeB.

Bảng 3.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ Mn2+/Fe3+ tới quá trình biến và tính chất của vật liệu

MnFe-Bentonit

Tỉ lệ biến tính mol 
OH-/Fe3+thực hiện

biến tính

Tỉ lệ 
Mn2+/Fe3+

Khối lƣợng vật liệu 
Fe-Bentonit biến 
tính thu đƣợc (g)

Dung lƣợng hấp phụ 
đối với PO43- (mg/g)

0,0MnFeB (MMT) 0 2,0 8,45

0,5MnFeB 0,5 2,13 11,23

1,0MnFeB 1,0 2,22 14,16

1,5MnFeB 1,5 2,45 15,32

2,0MnFeB 2,0 2,61 16,24

2,5MnFeB 2,5 2,78 14,52

Q (mg/g)

</div>
(58)<div class='page_container' data-page=58>

Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỉ lệ Mn2+/Fe3+ đến dung lượng hấp phụ

PO43- của vật liệu MnFe-Bentonit

Từ bảng 3.4 và hình 3.2: nhận thấy khi thay đổi tỉ lệ nồng độ Mn2+/Fe3+ biến
tính vật liệu bentonit, khối lƣợng vật liệu MnFe-Bentonit biến tính thu cũng nhƣ dung
lƣợng hấp phụ của vật liệu đối với ion PO43- thay đổi. Cụ thể khi thay đổi tỷ lệ nồng độ
Mn2+/Fe3+ từ 0 lên 2. Khối lƣợng vật liệu MnFe-Bentonit thu đƣợc tăng từ 2,0 gam lên
2,61 gam. Trong khi dung lƣợng hấp phụ của vật liệu MnFe-Bentonit đối với PO4
3-tăng từ 8,45 mg/g lên 16,24 mg/g. Khi tỷ lệ Mn2+

/Fe3+ lớn hơn 2 dung lƣợng hấp phụ
của vật MnFe-Bentonit đối với PO43- giảm từ 16,24 mg/g xuống 14,52 mg/g. Giải
thích đặc điểm này là do khi thay đổi tỷ lệ Mn2+/Fe3+ tức là thay thế tỷ lệ ion Mn2+ và
Fe3+ đối với sự thay thế của ion Na+ trong thành phần cấu trúc của bentonit làm cho
khối lƣợng vật liệu MnFe-Bentonit thay đổi. Khối lƣợng vật liệu thu đƣợc tăng lên là
do khối lƣợng nguyên tử Mn và Fe lớn hơn nhiều so với Na, so với việc chỉ sử dụng
ion Fe3+ để biến tính thì khối lƣợng của vật liệu MnFeB là thấp hơn. Về dung lƣợng
hấp phụ đối với PO43- của vật liệu MnFe-Bentonit đạt giá trị cao nhất 16,24 mg/g ứng
với tỷ lệ nồng độ Mn2+/Fe3+ là 2,0. Do vậy, tỷ lệ Mn2+/Fe3+ là 2,0 đƣợc lựa chọn cho
các nghiên cứu tiếp theo.

3.4. Phân tích đặc trƣng cấu trúc tính chất của vật liệu

3.4.1. Kết quả phân tích đặc trưng nhóm chức bằng phương pháp phổ hồng ngoại IR

Hình 3.3 là phổ IR của mẫu vật liệu bentonit tinh chế (MMT). Từ hình 3.3 nhận
thấy rằng, pic 3417,86 cm-1 đặc trƣng cho dao động Fe-OH và nƣớc hấp phụ vật lý, pic

Q (mg/g)

</div>
(59)<div class='page_container' data-page=59>

1645,28 cm-1 đặc trƣng cho dao động biến dạng δH-O-H của nƣớc hấp phụ trên các tâm

Fe-Fe và Al-Fe. Pic 1014,56 cm-1 đặc trƣng cho dao động Si-O trong tứ diện.

Hình 3.3. Kết quả phân tích IR của vật liêu bentonit tinh chế (MMT)

</div>
(60)<div class='page_container' data-page=60>

Hình 3.5. Kết quả phân tích IR của vật liêu biến tính MnFe- bentonit

Hình 3.3 và hình 3.4 và hình 3.5 là phổ IR của mẫu vật liệu MMT và Bentonit biến
tính Fe và bentonit biến tính MnFe. Từ hình 3.3 và hình 3.4 và hình 3.5 nhận thấy rằng,
pic 3417-3421 cm-1 đặc trƣng cho dao động của nhóm OH (3) của các nhóm OH cấu trúc
nói chung và nƣớc có mặt trong cấu trúc của bentonit, pic 1653-1645 cm-1

</div>
(61)<div class='page_container' data-page=61>

3.4.2. Kết quả phân tích tia X (X-Ray) của vật liệu

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - MMT

File: AnhMT MMT.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.500 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.010 ° - Step time: 0.7 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 10 s - 2-Theta: 1.500 ° - Theta: 0.750 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 0.0 m

Li
n
(C
ps)
0
100
200
300
400

500
600
700
800
900
1000

2-Theta - Scale

1.5 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Hình 3.6. Kết quả phân tích X-Ray của vật liệu tinh chế MMT

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - MMT-Fe

File: AnhMT MMT-Fe.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.500 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.010 ° - Step time: 0.7 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.500 ° - Theta: 0.750 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 0.0

Li
n
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
800

900
1000

2-Theta - Scale

1.5 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Hình 3.7. Kết quả phân tích X-Ray của vật liệu biến tính 0,8Fe-bentonit

</div>
(62)<div class='page_container' data-page=62>

Từ hình 3.6 đến 3.8 nhận thấy đối với mẫu vật liệu Fe-bentonit và
MnFe-bentonit, cƣờng độ pic ở mặt phản xạ (001) giảm, khoảng cách không gian d001 tăng
nhẹ từ 14,4 Ao (mẫu MMT) đến 14,82 Ao và 14,89 đối với mẫu FeB và MnFe. Kết quả
này phù hợp với các cơng trình đã công bố [13, 19], việc chèn các cation Fe3+ và Mn2+
vào MMT có thể làm tăng d001 hoặc làm sụp đổ cấu trúc của bentonit tùy điều kiện
tổng hợp. Với mẫu FeB và MnFeB, sự tăng khoảng cách không gian d001 là do các
cation Fe3+ và Mn2+ do các polyme [FexMnyO4(OH)24(H2O)12]7+ hay cation
MnFepoly-hydroxyl chèn vào khoảng giữa các lớp bentonit [19].

3.4.3. Kết quả phân tích phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX)

Hình 3.9. Kết quả phân tích EDX mẫu quặng bentonit

</div>
(63)<div class='page_container' data-page=63>

Hình 3.11. Kết quả phân tích EDX của vật liệu biến tính Fe-bentonit

Hình 3.12. Kết quả phân tích EDX của vật liệu biến tính MnFe-bentonit

Bảng 3.5. So sánh thành phần hóa học chính của mẫu quặng bentonit Cổ Định

(BENT-CĐ), mẫu vật liệu MMT và vật liệu FeB, MnFeB

Mẫu Hàm lƣợng các nguyên tố (% khối lƣợng)

C O Si Fe Mg Al

BENT-CĐ 1,97 45,51 33,69 11,68 1,06 2,1

MMT 1,77 47,82 34,68 8,72 1,5 2,01

FeB 1,91 45,07 34,73 11,66 1,46 1,99

</div>
(64)<div class='page_container' data-page=64>

Kết quả phân tích thành phần hóa học chính của ngun tố đối với ba mẫu vật
liệu mẫu quặng bentonit Cổ Định, mẫu vật liệu MMT và vật liệu FeB, MnFeB cho
thấy thành phần các hóa học các nguyên tố có sự thay đổi giữa ba mẫu vật liệu. Đối
với mẫu quặng thô Bentonit Cổ Định chƣa tinh chế tổng hợp cho hàm lƣợng sắt là cao
nhất 11,68%, sau khi tinh chế tổng hợp vật liệu MMT hàm lƣợng sắt giảm còn 8,72%,
còn đối với mẫu vật liệu FeB hàm lƣợng Fe chiếm 11,66% và MnFeB chiếm 17,82%,
chứng tỏ quá trình tinh chế tổng hợp và biến tính Fe và Mn đã làm thay đổi hàm lƣợng
Fe trong cấu trúc của vật liệu. Kết quả bảng 3.5 cũng cho thấy mẫu quặng bentonit Cổ
Định là loại sét chứa nhiều sắt, ít nhơm.

3.4.4. Kết quả phân tích xác định diện tích bề mặt riêng ( phương pháp đo BET)

Hình 3.13. Đồ thị xác định diện tích bề mặt theo BET của vật liệu MMT

</div>
(65)<div class='page_container' data-page=65>

Hình 3.15. Đồ thị xác định diện tích bề mặt theo BET của vật liệu MnFe-bentonit

Hình 3.16. Sự phân bố kích thước lỗ xốp của vật liệu MMT-bentonit theo BJH

</div>
(66)<div class='page_container' data-page=66>

Hình 3.18. Sự phân bố kích thước lỗ xốp của vật liệu biến tính 
 MnFe-bentonit theo BJH

Bảng 3.6. Kết quả phân tích xác định bề mặt riêng và phân bố kích thước lỗ xốp theo

BET của vật liệu MMT và vật liệu biến tính Fe-bentonit

Vật liệu 
bentonit tinh

chế

Vật liệu biến 
tính 
Fe-bentonit

Vật liệu biến 
tính

MnFe-bentonit 
Diện tích xác định theo BET (m²/g) 49,3124 61,7037 89,3527
Diện tích xác định theo phƣơng trình

Langmuir (m²/g) 71,52 89,47 131,30

Kích thƣớc lỗ xốp trung bình theo

đƣờng hấp phụ (nm) 7,79 7,42 7,61

Kích thƣớc thƣớc lỗ xốp trung bình

theo đƣờng giải hấp phụ (nm) 6,75 6,64 6,15

</div>
(67)<div class='page_container' data-page=67>

tiếp đến là vật liệu Fe-bentonit 6,64nm còn MMT là 6,75nm. Chính điều này dẫn tới
sự thay đổi về dung lƣợng hấp phụ đối với ion NH4+ và PO43- của 3 mẫu vật liệu, kết
quả khảo sát đánh giá khả năng hấp phụ xử lý đối với ion NH4+ và PO43- của 3 mẫu vật
liệu đƣợc trình bày dƣới đây.

3.5. Đánh giá khả năng hấp phụ của vật liệu, ứng dụng để xử lý NH4+ và PO4

3-trong nƣớc

3.5.1. Xác định điểm đẳng điện của MMT, Fe-bentint và MnFe-bentonit

Trong hố lý, điểm điện tích không pHPZC (điểm đẳng điện) là một khái niệm về
hiện tƣợng hấp phụ, cho biết điều kiện khi mật độ điện tích trên bề mặt bằng 0.
Thƣờng pHPZC đƣợc xác định ở pH của chất điện ly và gán cho chất nền hay hạt keo.

Khi pH nhỏ hơn giá trị pHPZC, hệ đƣợc gọi là ở dƣới pHPZC, khi ấy trong dung
dịch nƣớc sẽ cho ion H+ nhiều hơn ion hydroxyl (OH-), vì vậy bề mặt chất hấp phụ

mang điện tích dƣơng, kết quả sẽ hấp phụ anion tốt hơn. Ngƣợc lại, khi pH lớn hơn giá
trị pHPZC, hệ đƣợc gọi là ở trên pHPZC, bề mặt chất hấp phụ mang điện tích âm, sẽ hấp
phụ cation tốt hơn.

Kết quả xác định điểm đẳng điện của vật liệu MMT, Fe-bentonit và
MnFe-bentonit đƣợc trình bày trong bảng 3.7 và hình 3.19.

Bảng 3.7. Giá trị pHcủa dung dịch hấp thụ tại các khoảng pH khác nhau

Vật liệu

pH MMT Fe-Bentonit MnFe-Bentonit

2,05 2,61 1,22 1,52

4,12 1,52 0,51 0,83

6,03 0,61 -0,42 -0,12

8,11 -0,21 -1,13 -0,91

</div>
(68)<div class='page_container' data-page=68>

Hình 3.19. Đồ thị xác định điểm đẳng điện của MMT, Fe-Bentint và MnFe-Bentonit

Kết quả bảng 3.7 và hình 3.19 cho thấy khi biến tính MMT bằng các cation Fe3+
và Mn2+ thì điểm điện tích khơng của bentonit thay đổi trong khoảng pH xác định
5,3-7,2. Điểm điện tích khơng pHPZC của các mẫu vật liệu MMT, Fe-bentint và
MnFe-bentonit đƣợc xác định lần lƣợt là 7,2; 5,3 và 5,8. Kết quả thu đƣợc khá tƣơng đồng
với nghiên cứu [11].

3.5.2. Ảnh hưởng của thời gian tới khả năng hấp phụ

3.5.2.1. Đối với NH4+

Điều kiện thí nghiệm: ở nhiệt độ 250C, pH = 7, khối lƣợng vật liệu hấp thụ là 
0,25g, thể tích hút 100ml dung dịch NH4+, nồng độ 100mg/l. Khảo sát ở thời gian lần
lƣợt là 20 phút, 40 phút, 60 phút, 90 phút, 120 phút.

Bảng 3.8. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ NH4+ của vật liệu

Thời 
gian 
(phút)

Nồng độ 
đầu của 
NH4+ C0

(mgN/l)

Nồng độ 
NH4+ sau 
xử lý của

MMT 
Ct(mgN/l)

Nồng độ 
NH4+ sau

xử lý của 
vật liệu

Fe-bentonit 
Ct(mgN/l)

Nồng độ 
NH4+ sau 
xử lý của 
vật liệu

MnFe-bentonit 
Ct(mgN/l)

Dung 
lƣợng hấp 
phụ q của

MMT 
(mg/g)

Dung 
lƣợng hấp

phụ q của 
vật liệu 

Fe-bentonit

(mg/g) 
Dung 
lƣợng hấp 
phụ q của 
vật liệu

MnFe-bentonit

(mg/g)

20 100 62,60 51,55 61,95 14,96 19,38 15,22

40 100 53,65 31,15 42,20 18,54 27,54 23,12

60 100 47,95 7,60 24,93 20,82 36,96 30,03

90 100 48,93 8,70 24,63 20,43 36,52 30,15

120 100 49,35 8,55 24,85 20,26 36,58 30,06

</div>
(69)<div class='page_container' data-page=69>

Nhận xét:

Từ hình bảng 3.8 ta có thể thấy dung lƣợng hấp phụ của vật liệu MMT,
Fe-bentonit và MmFe-Fe-bentonit đối với ion NH4+ thay đổi khi thay đổi thời gian hấp phụ.
Khi tăng thời gian thực hiện hấp phụ của vật liệu từ 20 đến 60 phút dung lƣợng hấp
phụ của 3 vật liệu đối với NH4+ đều tăng lên cụ thể đối với MMT dung lƣợng hấp phụ
tăng 14,96 mg/g lên 20,82 mg/g; đối với Fe-bentonit dung lƣợng hấp phụ NH4+ tăng từ

19,38 mg/g đến 36,96 mg/g còn đối với MnFe-bentonit dung lƣợng hấp phụ NH4+ tăng
từ 15,22 mg/g đến 30,03 mg/g. Nguyên nhân là do quá trình hấp phụ của vật liệu cần
có thời gian nhất định để ion NH4+ có thời gian khuyếch tán di chuyển tới bề mặt của
vật liệu và đi sâu vào cấu trúc bên trong mao quản, để thực hiện quá trình hấp phụ và
trao đổi. Do vậy khi tăng thời gian thực hiện hấp phụ và trao đổi của vật liệu dung
lƣợng hấp phụ và trao đổi tăng lên. Các kết quả cũng cho thấy khi thời gian thực hiện
quá trình hấp phụ của vật liệu trên 60 phút thì dung lƣợng hấp phụ của các vật liệu đối
với NH4+ hầu nhƣ không tăng lên nữa chứng tỏ thời gian hấp phụ của vật liệu đã đạt
tới trạng thái cân bằng. So sánh dung lƣợng hấp phụ tại thời điển cân bằng sau 60 phút
đối với ion NH4+ của ba vật liệu cho thấy vật liệu Fe-bentonit cho dung lƣợng hấp phụ
là cao nhất đạt 36,96 mg/g, tiếp theo là vật liệu MnFe-bentonit 30,03 mg/g, thấp nhất
là MMT là 20,82 mg/g. Từ kết quả thu đƣợc chúng tôi chọn vật liệu Fe-bentonit, ứng
dụng hấp phụ xử lý đối với NH4+cho các nghiên cứu tiếp theo.

3.5.2.2. Đối với PO43-

Tƣơng tự nhƣ đối với ion NH4+, ảnh hƣởng của thời gian tới khả năng hấp phụ
xử lý của vật liệu đối với ion PO43- cũng đƣợc thực hiện tƣơng tự tại nhiệt độ 250C, pH
= 6, khối lƣợng vật liệu hấp thụ là 0,25g, thể tích hút 100ml dung dịch PO43-, nồng độ
100mg/l. Khoảng thời gian lựa chọn lần lƣợt là 20 phút, 40 phút, 60 phút, 90 phút, 120
phút.

</div>
(70)<div class='page_container' data-page=70>

Bảng 3.9. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ PO43- của vật liệu

Thời 
gian 
(phút) 
Nồng

độ đầu 
của

PO4

3-C0
(mgP/l)

Nồng độ

PO43-sau 
xử lý của

MMT 
Ct(mgP/l)

Nồng độ

PO43-sau 
xử lý của

vật liệu

Fe-bentonit 
Ct(mgP/l)

Nồng độ

PO43-sau

xử lý của

vật liệu

MnFe-bentonit 
Ct(mgP/l)

Dung 
lƣợng hấp 
phụ q của

MMT 
(mg/g)

Dung 
lƣợng hấp

phụ q của 
vật liệu 

Fe-bentonit 
(mg/g) 
Dung 
lƣợng hấp 
phụ q của 
vật liệu

MnFe-bentonit

(mg/g)

20 100 89,68 84,25 79,70 4,13 6,30 8,12

40 100 83,95 81,15 67,13 6,42 7,54 13,15

60 100 78,68 68,35 59,48 8,53 12,66 16,21

90 100 78,48 67,98 59,38 8,61 12,81 16,25

120 100 78,63 68,05 59,55 8,55 12,78 16,18

Kết quả bảng 3.9 cho thấy, tốc độ hấp phụ PO43- xảy ra nhanh trong khoảng 1
giờ đầu, sau đó hấp phụ giảm dần theo thời gian. Sau khoảng thời gian 60 phút, nồng
độ PO43- trong dung dịch hầu nhƣ không giảm nữa, nằm ở mức cân bằng. Chứng tỏ sau
khoảng 60 phút, cân bằng hấp phụ đƣợc thiết lập. So sánh dung lƣợng hấp phụ tại thời
điển cân bằng sau 60 phút đối với ion PO43- của ba vật liệu cho thấy vật liệu
MnFe-bentonit cho dung lƣợng hấp phụ là cao nhất đạt 16,22 mg/g, tiếp theo là vật liệu
MFe-bentonit 12,66 mg/g, thấp nhất là MMT là 8,53 mg/g. Từ kết quả thu đƣợc chúng tôi
chọn vật liệu MnFe-bentonit, ứng dụng hấp phụ xử lý đối với PO43- cho các nghiên
cứu tiếp theo.

3.5.3. Kết quả ảnh hưởng của pH tới dung lượng hấp phụ của vật liệu

3.5.3.1. Ảnh hưởng của pH tới khả năng hấp phụ amoni của vật liệu Fe-bentonit

Nói chung, pH có ảnh hƣởng đáng kể đến ion hấp phụ trên bề mặt của vật liệu,
đặc biệt là pha rắn với điện tích bề mặt thay đổi. Tiến hành thí nghiệm khảo sát ảnh
hƣởng của pH đến khả năng hấp phụ amoni nhƣ mô tả ở mục 2.6.3

</div>
(71)<div class='page_container' data-page=71>

Bảng 3.10. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ NH4+ của Fe-bentonit

STT pH Nồng độ đầu

vào C0 (mgN/l)

Nồng độ sau xử 
lý Ct(mgN/l)

Dung lƣợng hấp 
phụ q (mg/g)

1 1 100 51,98 19,21

2 3 100 32,60 26,96

3 5 100 10,05 35,98

4 7 100 3,25 38,70

5 9 100 15,85 33,66

Hình 3.20. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ NH4+ của

Fe-bentonit

Nhận xét :

Từ hình 3.20 và bảng 3.10 cho thấy dung lƣợng hấp phụ của Fe-bentonit đối với
ion NH4+ thay đổi khi pH thay đổi. pH tối ƣu cho quá trình hấp phụ của vật liệu
Fe-bentonit đối với NH4+ trong khoảng pH 6-7. Có thể giải thích hiện tƣợng này nhƣ sau:
NH4+ có tính axit yếu ở khoảng giá trị pH thấp bề mặt vật liệu có pH< pHpzc (điểm
đẳng điện 5,3), nên mang điện tích dƣơng sẽ khơng thuận lợi cho quá trình hấp phụ
NH4+ do tƣơng tác tĩnh điện. Ở pH cao, bề mặt vật liệu hấp phụ mang điện tích âm hơn
do đó tƣơng tác tĩnh điện giữa vật liệu với NH4+ sẽ cao hơn. Tuy vậy, trong khoảng pH
quá cao, nồng độ ion OH- trong dung dịch cao sẽ dẫn đến một phần ion NH4+ mất đi do
sự chuyển từ ion NH4+ thành NH3- do vậy làm giảm khả năng hấp phụ của vật liệu.

Q (mg/g)

</div>
(72)<div class='page_container' data-page=72>

3.5.3.2. Ảnh hưởng của pH tới khả năng hấp phụ PO43- của vật liệu MnFe-bentonit 
Điều kiện thí nghiệm: nhiệt độ phịng, thời gian khuấy là 60 phút, khối lƣợng
vật liệu hấp thụ là 0,25g, thể tích dung dịch PO43- 100ml, nồng độ 100 mg/l. Khoảng
pH khảo sát lần lƣợt là 1,3, 5, 7, 9. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng pH tới dung lƣợng hấp
phụ PO43- của MnFe-bentonit đƣợc thể hiện trong bảng 3.11 và hình 3.21.

Bảng 3.11. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ PO43- của MnFe-bentonit

STT pH Nồng độ đầu

vào C0 (mgP/l)

Nồng độ sau xử 
lý Ct(mgP/l)

Dung lƣợng hấp 
phụ q (mg/g)

1 1 100 51,98 8,23

2 3 100 32,60 11,35

3 5 100 10,05 18,67

4 7 100 3,25 17,56

5 9 100 15,85 9,66

Hình 3.21. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ PO43- của

MnFe-bentonit

Kết quả bảng 3.11 và hình 3.21 cho thấy pH tối ƣu cho quá trình hấp phụ là 5-6,
do tại tại khoảng pH này dạng ion phốtphat tồn tại chủ yếu là ion PO43-. Trong khi đó,
khi pH tăng từ 7–9 thì dung lƣợng hấp phụ giảm mạnh. Nguyên nhân ảnh hƣởng của
pH đến quá trình hấp phụ phốtphat trên bentonit biến tính đƣợc giải thích nhƣ sau: Ở

Q (mg/g)

</div>
(73)<div class='page_container' data-page=73>

pH cao, bề mặt vật liệu hấp phụ mang điện tích âm hơn và do đó tƣơng tác đẩy mạnh
hơn giữa các ion mang điện tích âm trong dung dịch (điểm đẳng điện của MnFeB là
5,8). Hơn nữa, trong khoảng pH cao, nồng độ ion OH- là khá cao, dẫn đến sự cạnh
tranh hấp phụ giữa ion OH- và các loại anion phốtphat trong dung dịch tăng lên. Ngoài

ra, phốtphat tồn tại các dạng anion khác nhau nhƣ: H2PO4-, HPO42- và PO43- phụ thuộc
vào pH của dung dịch với pK1 = 2,15; pK2 = 7,20 và pK3 = 12,33. Nhƣ vậy, khoảng
pH 3-7, anion đihiđrophotphat (H2PO4 chiếm ƣu thế và chúng có ái lực cao đối với tâm
hoạt động. Vì vậy, một lý do khác có thể giải thích hiệu quả hấp phụ phốtphat của vật
liệu bentonit biến tính ở pH thấp là do bản chất của các loại anion phốtphat.

Tuy nhiên, hấp phụ phốtphat bởi BMnFe, dƣờng nhƣ ít phụ thuộc vào độ pH.
So sánh với giá trị hấp phụ phốtphat cực đại của BMnFe, ít hơn khoảng 25% so với
các giá trị pH khác nhau. Sự có mặt của polycation mangan và sắt trong lớp xen giữa
bentonit có khả năng tăng cƣờng ái lực của tâm lớp xen giữa đối với phốtphat. Nhƣ
vậy, dung dịch có pH = 5-6 đƣợc chọn làm điều kiện thí nghiệm cho q trình hấp phụ
phốtphat trên vật liệu MnFeB.

3.5.4. Xác định dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu

3.5.4.1. Xác định dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu Fe –bentonit đối với ion

NH4+ trong nước

Điều kiện thí nghiệm: tại nhiệt độ phịng, pH = 6, khối lƣợng vật liệu sử dụng
hấp thụ 0,5g, thể tích dung dịch NH4+là 100ml. Thời gian thực hiện hấp phụ là 60 phút
đƣợc chọn theo kết quả thu đƣợc từ thí nghiệm trên. Tiến hành khảo sát ở các nồng
độ:10mg/l, 50mg/l, 100mg/l, 200mg/l, 500mg/l và 1000mg/l.

Bảng 3.12. Kết quả khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu Fe –Bentonit đối

với ion NH4+

STT Nồng độ đầu 
vào C0 (mgN/l)

Nồng độ sau xử 
lý Ct(mgN/l)

Dung lƣợng hấp

phụ q (mg/g) Ct/q

1 10 0,0 2,0 0,01

2 50 0,6 9,9 0,06

3 100 1,8 19,6 0,09

4 200 5,5 38,9 0,14

5 500 107,0 39,3 2,72

</div>
(74)<div class='page_container' data-page=74>

Hình 3.22. Đồ thị biểu diễn kết quả khảo sát xác định dung lượng hấp phụ cực đại của

vật liệu Fe-bentonit đối với NH4+

Từ kết quả bảng 3.12 và đồ thị hình 3.22, dung lƣợng hấp phụ cực đại của vật
liệu Fe-bentonit đối với NH4+ xác định đƣợc:

Qmax =

0246

,
0

= 40,65 (mg/g)

3.5.4.2. Xác định dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu MnFe –Bentonit đối với

ion PO43- trong nước

Điều kiện thí nghiệm: tại nhiệt độ phịng, pH = 5, khối lƣợng vật liệu sử dụng
hấp thụ 0,5g, thể tích dung dịch PO43- là 100ml. Thời gian thực hiện hấp phụ là 60 phút
đƣợc chọn theo kết quả thu đƣợc từ thí nghiệm trên. Tiến hành khảo sát ở các nồng
độ:10mg/l, 50mg/l, 100mg/l, 200mg/l và 500mg/l

Bảng 3.13. Kết quả khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu MnFe –bentonit

đối với ion PO43-

STT Nồng độ đầu 
vào C0 (mgN/l)

Nồng độ sau xử 
lý Ct(mgN/l)

Dung lƣợng hấp

phụ q (mg/g) Ct/q

1 10 0,10 1,98 0,05

2 50 1,50 9,70 0,15

3 100 8,85 18,23 0,49

4 200 103,50 19,30 5,36

5 500 400,10 19,98 20,03

Ct/Q

</div>
(75)<div class='page_container' data-page=75>

Hình 3.23. Đồ thị biểu diễn kết quả khảo sát xác định dung lượng hấp phụ cực đại của

vật liệu MnFe-bentonit đối với PO43-

Từ kết quả bảng 3.13 và đồ thị hình 3.23, dung lƣợng hấp phụ cực đại của vật
liệu MnFe-bentonit đối với PO43- xác định đƣợc:

Qmax =

0498
,
0

= 20,1 (mg/g)

3.6. Khảo sát mơ hình hấp phụ động

3.6.1. Kết quả ảnh hưởng của tốc độ dòng chảy tới hiệu qủa xử lý của cột

3.6.1.1. Đối với NH4+

Tiến hành thí nghiệm nghiên cứu ảnh hƣởng của tốc độ dịng chảy qua cột hấp thụ
đƣợc tiến hành nhƣ sau: cột hấp phụ đƣợc chuẩn bị theo nhƣ mô tả trong mục 2.7
Chƣơng 2, cố định nồng độ ban đầu dung dịch hấp phụ (Co=100ppm), thể tích dung
dịch là 1000ml, pH của dung dịch (pH= 6), khối lƣợng vật liệu (m = 1g), tiến hành thí
nghiệm cứ sau 10-30 phút lấy mẫu một lần tại đầu ra của cột để phân tích xác định lại
nồng độ của NH4+ thốt ra. Tốc độ lƣu lƣợng dịng đƣợc thay đổi lần lƣợt ứng với Q =
2,0 ml/ phút; 1,0 ml/ phút ( thí nghiệm riêng rẽ đối với mỗi tốc độ).

Ct/Q

</div>
(76)<div class='page_container' data-page=76>

Hình 3.24. Đồ thị xác định nồng độ NH4+ thốt ra sau quá trình hấp phụ tại tốc độ lưu

lượng Q=1ml/phút; Q=2ml/phút

Kết quả thể hiện trên hình 3.24 cho thấy khi lƣu lƣợng tốc độ dòng càng nhỏ thì
nồng độ các NH4+ thốt ra sau khi hấp phụ qua cột càng nhỏ và thời gian cho tới khi
nồng độ NH4+ thoát ra bằng nồng độ đầu tăng lên. Cụ thể thời gian khi nồng độ NH4+
thoát ra bằng nồng độ đầu vào ứng với tốc độ lƣu lƣợng dòng 1ml, 2ml lần lƣợt là:
410phút và 210phút. Điều này có thể đƣợc giải thích nhƣ sau: ứng với lƣợng chất hấp
phụ nhất định dung lƣợng hấp phụ của cột khơng đổi, khi đó lƣu lƣợng tốc độ dòng
qua cột nhỏ, sẽ cần thời gian chảy qua cột lâu hơn, cũng có nghĩa là thời gian tiếp xúc

giữa vật liệu hấp phụ Fe-bentonit và dung dịch chất bị hấp phụ NH4+ tăng lên dẫn đến
hiệu suất hấp phụ của cột hấp phụ tăng lên.

3.6.1.2. Đối với PO4

3-Cố định nồng độ ban đầu dung dịch hấp phụ PO43- (Co=100ppm), thể tích dung
dịch là 1000ml, pH của dung dịch (pH= 5), khối lƣợng vật liệu (m = 1g), tiến hành thí
nghiệm cứ sau 10-30 phút lấy mẫu một lần tại đầu ra của cột để phân tích xác định lại
nồng độ của NH4+ thốt ra. Tốc độ lƣu lƣợng dòng đƣợc thay đổi lần lƣợt ứng với Q =
2,0 ml/ phút; 1,0 ml/ phút.

Ct/Co

</div>
(77)<div class='page_container' data-page=77>

Hình 3.25. Đồ thị xác định nồng độ PO43- thốt ra sau q trình hấp phụ tại tốc độ lưu

lượng Q=1ml/phút; Q=2ml/phút

Kết quả thể hiện trên hình 3.25 cho thấy khi lƣu lƣợng tốc độ dịng càng nhỏ thì
nồng độ các PO43- thoát ra sau khi hấp phụ qua cột càng nhỏ và thời gian cho tới khi
nồng độ PO43- thoát ra bằng nồng độ đầu tăng lên. So sánh đƣờng cơng thốt của ion
NH4+ hình 3.24 và PO43- hình 3.25 ta thấy với cùng tốc độ lƣu lƣợng nhƣ nhau và nồng
độ ban đầu nhƣ nhau, thời gian thoát của ion PO43- bằng với nồng độ đầu vào ngắn hơn
rất nhiều so với thời gian thoát của ion NH4+, điều này là hoàn toàn hợp lý do dung
lƣợng hấp phụ của vật liệu Fe-bentonit đối với NH4+ lớn hơn rất nhiều so với dung
lƣợng hấp phụ của vật liệu MnFe-bentonit đối với ion PO43-.

3.6.2. Kết quả ảnh hưởng của nồng độ đầu vào tới hiệu qủa xử lý của cột

Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ, cố định lƣu
lƣợng tốc độ dòng Q = 1,0 ml/ phút; khối lƣợng vật liệu Fe-bentonit và MnFe-bentonit
sử dụng là (m = 1 g); tiến hành thí nghiệm cứ sau 10 phút hấp phụ lấy mẫu một lần,
thay đổi nồng độ dung dịch hấp phụ ban đầu nghiên cứu (Co = 50 ppm và 100 ppm),
thí nghiệm riêng cho tầng loại vật liệu và ion. Kết quả ảnh hƣởng của nồng độ dung
dịch hấp phụ đầu vào tới đƣờng cơng thốt của các ion đƣợc trình bày trên hình 3.26.

Ct/Co

</div>
(78)<div class='page_container' data-page=78>

Hình 3.26: Đồ thị xác định nồng độ NH4+ và PO43- thốt ra sau q trình hấp phụ tại

nồng độ ban đầu là Co = 50ppm và Co = 100ppm

Kết quả thực nghiệm trên hình 3.26 cho thấy, khi nồng độ dung dịch hấp phụ
đầu vào của NH4

và PO43- thay đổi, sẽ dẫn tới thời gian hoạt động và sự thoát ion ra
khỏi cột xử lý thay đổi, cụ thể là khi tăng nồng độ dung dịch hấp đầu vào thì thời gian
khi các ion thoát ra bằng nồng độ đầu vào giảm. Kết quả hình 3.26 cũng cho thấy theo
thời gian nồng độ NH4+ và PO43- thoát ra tăng lên khi tăng nồng độ dung dịch hấp thụ
đầu vào tăng. Với cùng nồng độ ban đầu nhƣ nhau, tốc độ lƣu lƣợng nhƣ nhau và cùng
khối lƣợng vật liệu sử dụng, thời gian hoạt động của cột xử lý NH4+ ít hơn so với thời
gian hoạt động của cột xử lý PO43- là do dung lƣợng hấp phụ của vật liệu Fe-bentonit
đối với NH4+ cao hơn nhiều so với dung lƣợng hấp phụ của vật liệu MnFe-bentonit đối
với PO43-.

3.7. Đánh giá khả năng tái sử dụng vật liệu

Thử nghiệm khả năng tái sử dụng của vật liệu đƣợc tiến hành nhƣ sau: Tiến hành
thí nghiệm xử lý hấp phụ sử dụng vật liệu Fe-bentonit đối với NH4+ và vật liệu
MnFe-bentonit đối với PO43-. Nồng độ dung dịch ban đầu Co= 100 ppm. Cho dung dịch chảy
qua cột hấp phụ, thu lấy mẫu tại các thời điểm 10phút, 20phút, 40phút, 60phút, 80phút
và 120phút. Tại mỗi thời điểm lấy chính xác 5ml. Tốc độ dòng chảy là 1ml/phút, khối

Ct/Co

</div>
(79)<div class='page_container' data-page=79>

lƣợng vật liệu sử dụng để chế tạo cột hấp phụ và trao đổi là 1g. Sau mỗi lần thử thu hồi
hết lại vật liệu, đem giải hấp phụ bằng dung dịch HNO3 lỗng sau đó rửa lại nhiều lần
bằng nƣớc cất cho tới khi pH đến trung tính, sấy khơ vật liệu đến khối lƣợng khơng
đổi sau đó tạo lại cột và tiến hành cho hấp phụ lại để đánh giá khả năng tái sử dụng
của vật liệu.

Hình 3.27. Đồ thị thể hiện kết quả thử nghiệm tái sử dụng lại vật liệu Fe-bentonit 
và MnFe-bentonit

Kết quả hình 3.27 cho thấy khả năng tái sử dụng vật liệu Fe-bentonit đối với ion
NH4+ và vật liệu MnFe-bentonit đối với PO43- giảm nhẹ qua các lần tái sử dụng. Tuy
nhiên qua 3 lần sử dụng vật liệu Fe-bentonit đối với NH4+ và vật liệu MnFe-bentonit
đối với PO43- là vẫn tốt, chứng tỏ vật liệu có khả năng tái sử dụng lại đƣợc nhiều lần.
3.8. Kết quả thử nghiệm hiệu quả xử lý NH4+ và PO43- đối với mẫu nƣớc thải sinh

hoạt thực tế

Mẫu môi trƣờng: Mẫu nƣớc thải sinh hoạt đƣợc lấy tại hố gas nhà ông Nguyễn

Văn Thảo, số nhà 7a, xóm Đồng, phƣờng Phú Diễn, quận Bắc Từ Liêm, thành phố Hà
Nội. Lấy mẫu theo nƣớc thải theo TCVN 6663-1:2011 và TCVN 5999-1995;

Để xác định nồng độ NH4+ và PO43-, mẫu đƣợc xử lý bảo quản bằng cách axit
hóa với H2SO4 đến pH =1-2 sau đó đƣợc lọc ngay sau khi xử lý.

</div>
(80)<div class='page_container' data-page=80>

Bảng 3.14: Kết quả phân tích nồng độ NH4+và PO43- trong mẫu nước thải sinh hoạt

Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình

Nồng độ NH4+ mẫu

mơi trƣờng(mgN/l) 6,40 6,38 6,26 6,35

Nồng độ PO43- mẫu

môi trƣờng(mgP/l) 1,72 1,75 1,68 1,72

Sau khi xác định đƣợc nồng NH4+ và PO43- trong mẫu nƣớc thải sinh hoạt thực
tế, luận văn đã tiến hành thử nghiệm xử lý thực tế đối mẫu nƣớc thải sinh hoạt trên
nhƣ sau: Cho 1000 ml dung dịch mẫu nƣớc thải ở trên có nồng độ NH4

ban đầu 6,35
mgN/l và 1,72 mgP/l đối với PO43-, chảy hết qua cột hấp phụ và trao đổi. Sau các
khoảng thời gian nhất định tiến hành lấy mẫu phân tích xác định lại nồng độ NH4+

và
PO43- còn lại trong dung dịch qua cột bằng phƣơng pháp trắc quang. Từ đó tính tốn và
xác định đƣợc hiệu quả xử lý của vật liệu đối với mẫu nƣớc thải thực tế.

Bảng 3.10: Kết quả thử nghiệm xử lý NH4+ và PO43- đối với môi trường thực tế

Thời gian lấy mẫu (phút) 30 60 90 120 150

Nồng độ NH4+ sau xử lý (mgN/l) - - 0,012 0,012 0,013

Hiệu xuất xử lý NH4+ (%) 100 100 99,9 99,9 99,2

Nồng độ PO43- sau xử lý (mgP/l) - - 0,015 0,018 0,02
Hiệu xuất xử lý PO43- (%) 100 100 99,13 98,95 98,83

Nhận xét : Với nồng độ đầu vào của mẫu nƣớc thải thực tế đối với NH4+ là 6,35

</div>
(81)<div class='page_container' data-page=81>

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 
1. Kết luận

Trong quá trình thực hiện nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu biến tính Bentonit tự

nhiên, ứng dụng làm vật liệu hấp phụ xử lý NH4+ và PO43- trong môi trường nước”,

luận văn đã thu đƣợc một số kết quả sau:

1. Đã đề xuất xây dựng đƣợc quy trình tinh chế và biến tính thành cơng quặng
bentonit Cổ Định, Thanh Hóa với Fe và Mn. Bentonit đƣợc tinh chế tổng hợp với thời

gian rung siêu âm là 20 phút, tốc độ ly tâm 5600 vòng/phút. Thực hiện biến tính
bentonit với tỷ lệ OH-/(tổng ion kim loại) là 0,8, tỷ lệ Mn2+/Fe3+ là 2/1.

2. Đặc trƣng, cấu trúc tính chất của MMT, MMT biến tính Fe và MnFe đƣợc
phân tích xác định bằng các phƣơng pháp phân tích nhƣ: phổ hồng ngoại IR, X-Ray,
EDX, xác định diện tích bề mặt riêng của vật liệu bằng phƣơng pháp BET. MMT thu
đƣợc có diện tích bề mặt riêng theo BET đạt 49,31m2/g, kích thƣớc mao quản trung 
bình 7,79nm, vật liệu Fe-bentonit thu đƣợc có diện tích bề mặt riêng theo BET đạt
89,47m2/g, kích thƣớc mao quản trung bình 7,42 nm, vật liệu MnFe-bentonit thu đƣợc
có diện tích bề mặt riêng theo BET đạt 131,30m2/g, kích thƣớc mao quản trung bình
7,61 nm. Điểm điện tích khơng pHPZC của các vật liệu MMT, Fe-bentint và
MnFe-bentonit lần lƣợt là 7,2; 5,3 và 5,8.

3. Đã thử nghiệm đánh giá khả năng hấp phụ và tối ƣu các điều kiện tới quá
trình xử lý NH4+ và PO43- của vật liệu Fe-bentonit và vật liệu MnFe-bentonit. Vật liệu
Fe-bentonit cho khả năng xử lý amoni tốt hơn MnFe-bentonit với dung lƣợng hấp phụ
cực đại là 40,65 mg/g. Trong khi vật liệu MnFe-bentonit có khả năng hấp phụ xử lý
đối với PO43- tốt hơn Fe-bentonit với dung lƣợng hấp phụ cực đại đạt 20,1 mg/g.

4. Kết quả bƣớc đầu thử nghiệm ứng dụng vật liệu để xử lý amoni và phốt phát
đối với mẫu nƣớc thải sinh hoạt thực tế cho kết quả tốt.

2. Kiến nghị

Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện tối ƣu hóa q trình hấp phụ xử lý của vật liệu
đối với NH4+ và PO43- cũng nhƣ thử nghiệm với các mẫu nƣớc thải thực tế.

</div>
(82)<div class='page_container' data-page=82>

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Ngọc Minh và Đào Châu Thu (2012), khoáng sét trong đất và khả năng
ứng dụng trong lĩnh vực môi trƣờng.

[2] Phạm Thị Hà Thanh và Nghiêm Xuân Thung (2010), “Bentonite: Tài nguyên, công

nghệ chế biến và ứng dụng ở Việt Nam” Tạp chí Khoa học & cơng nghệ 65(03): 159 – 164.

[3] TCVN 6216 (1996)“ Chất lượng nước- Xác định chỉ số phenol- phương pháp trắc

phổ 4-aminoantipyrin sau chưng cất”. Tổng cục Tiêu chuẩn - Đo lƣờng - Chất lƣợng.

[4] Nguyễn Hữu Phú (1998), Hấp phụ và xúc tác trên bề mặt vật liệu vô cơ mao quản, 
NXB Khoa học và Kĩ thuật Hà Nội.

[5]. Phan Thanh Bình (2012) “ Hóa học và hóa lý polyme”. NXB Đại Học Quốc Gia 
Thành Phố Hồ Chí Minh.

[6] Lê Minh Đức (2011) “Bài giảng nhựa trao đổi ion”.Trƣờng Đại Học Bách Khoa 
Đà Nẵng.

[7] Nguyễn Đình Đức (2015) “Vật liệu composite tiềm năng và ứng dụng”. NXB Đại 
Học Quốc Gia Hà Nội.

[8] Mai Văn Tiến và cộng sự (2007), “Nghiên cứu tổng hợp Polyme hấp phụ ứng dụng

để tách các loại hoạt chất có giá trị cao”. Báo cáo kết quả đề tài cấp Tập đồn Hóa

chất Việt Nam.

[9] Trần Thị Ngọc Dung và cộng sự Viện Công nghệ môi trƣờng (2013), “Nghiên cứu

chế tạo bộ dụng cụ lọc ceramic xốp cố định nano bạc dùng cho mục đích làm sạch 
nước quy mơ gia đình”. Báo cáo kết quả đề tài độc lập cấp Viện.

[10] Đỗ Xuân Đồng, Lê Thị Kim Lan, Vũ Anh Tuấn, “Nghiên cứu tổng hợp, đặc

trưng và xác định hoạt tính xúc tác của vật liệu lưỡng mao quản Y/MCM-41 được tổng 
hợp từ cao lanh”, Hội nghị hấp phụ và xúc tác toàn quốc lần thứ 4, 1-3/8/2007, Tp Hồ

Chí Minh.

[11] Nguyễn Lê Mỹ Linh, Nguyễn Thị Thanh Lai, Dƣơng Tuấn Quang, Đinh Quang
Khiếu, Nguyễn Hữu Phú (2015), “Nghiên cứu sự hấp phụ As(V) trong dung dịch nước

trên vật liệu Fe-Bentonit”, Tạp chí hóa học (Viện Khoa học và Công nghệ VN), 53(03):

</div>
(83)<div class='page_container' data-page=83>

[12] Phạm Ngọc Nguyên (2004), Giáo trình kỹ thuật phân tích vật lý, NXB Khoa học 
và Kỹ thuật, Hà Nội.

[13] Trần Thị Việt Hoa, Trần Hữu Hải, Phan Thanh Sơn Nam (2000), “Nghiên cứu

phản ứng alkyl hóa toluen trên xúc tác bentonit Bình Thuận biến tính”, Tạp chí phát

triển Khoa học & Công nghệ, T. 6, tr. 64 - 71

[14] Del Castillo H.L., Grange P. (1993), “Preparation and catalytic activity of
titanium pillared montmorillonite”, Applied Catalysis A, Vol. 103, pp. 23 - 34

[15] Faghihian H., Mohammadi M. H. (2013), “Surface properties of pillared
acidactivated bentonit as catalyst for selective production of linear alkylbenzene”,
Applied Surface Science, Vol. 264, pp. 492 - 499

[16] Malvim L., Zhou Y., Wood B., Zhouwang L., Rudolph V. (2009), “Highly
thermostable anatase titania-pillared clay for the photocatalytic degradation of airborne
styrene”, Environmental Science & Technology, Vol. 43, pp. 538 - 543.

[17] Yang R.T. , Chen J.P. , Kikkinides E.S. , Cheng L.S. , Cichanowicz J.E. (1992)
“Pillared clays as superior catalysts for selective catalytic reduction of nitric oxide
with ammonia”, Industrial Engineering & Chemistry Research, Vol. 31, pp. 1440 -
1445.

[18] Zhang G. K. , Ding X. M. , He F. S. , Yu X. Y. , Zhou J. , Hu Y. J. , Xie J. W.
(2008), “Low-temperature synthesis and photocatalytic activity of TiO2 pillared
montmorillonite”, Langmuir, Vol. 24, pp.1026 - 1030.

[19] Önal M. (2006), “Physicochemical properties of bentonites: an overview”,
Commun. Fac. Sci. Univ. Ank. Series B, Vol. 52, pp. 7 - 21.

[20] Lagaly G., Weiss A. (1969), “Determination of the layer charge in mica-type
layer silicates”, Proceedings of the International Clay Conference1, Tokyo, pp. 61 -
80.

</div>
(84)<div class='page_container' data-page=84>

PHỤ LỤC

1. Bài báo đăng trên Tạp chí xúc tác và hấp phụ (ISSN 0866 – 7411) số 7 kỳ 
2/2018 trang (116-121) Trƣơng Quốc Anh; Mai Văn Tiến; Bùi Thị Thƣ; “Nghiên

cứu tổng hợp vật liệu hấp phụ từ Bentonit Cổ Định - Thanh Hóa, ứng dụng xử lý 
amoni trong nước”

2. Một số hình ảnh trong quá trình nghiên cứu đề tài

</div>
(85)<div class='page_container' data-page=85>

2. Một số hình ảnh trong quá trình thực hiện đồ án

Hình 1: Máy khuấy Jates

</div>
(86)<div class='page_container' data-page=86>

Hình 3: Máy ly tâm

</div>
(87)<div class='page_container' data-page=87>

Hình 5: Mơ hình động

</div>
(88)<div class='page_container' data-page=88></div>
(89)<div class='page_container' data-page=89></div>
(90)<div class='page_container' data-page=90></div>
(91)<div class='page_container' data-page=91></div>
(92)<div class='page_container' data-page=92></div>
(93)<div class='page_container' data-page=93></div>
(94)<div class='page_container' data-page=94></div>
(95)<div class='page_container' data-page=95></div>
(96)<div class='page_container' data-page=96></div>
(97)<div class='page_container' data-page=97></div>
(98)<div class='page_container' data-page=98></div>
(99)<div class='page_container' data-page=99></div>
(100)<div class='page_container' data-page=100></div>
(101)<div class='page_container' data-page=101></div>
(102)<div class='page_container' data-page=102></div>
(103)<div class='page_container' data-page=103></div>
(104)<div class='page_container' data-page=104></div>
(105)<div class='page_container' data-page=105></div>
(106)<div class='page_container' data-page=106>

d. Kết quả chụp X-Ray

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - MMT

ps)

0
100
200

300
400
500
600
700
800
900
1000

2-Theta - Scale

</div>
(107)<div class='page_container' data-page=107>

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - MMT-Fe

Li
n
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000

2-Theta - Scale

1.5 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - MMT-FeMn

File: AnhMT MMT-FeMn.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.500 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.010 ° - Step time: 0.7 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 4 s - 2-Theta: 1.500 ° - Theta: 0.750 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X:

Li
n
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000

2-Theta - Scale

</div>
(108)<div class='page_container' data-page=108>