Nghiên cứu xử lý tạp chất phèn trong công nghệ chế tạo gốm đỏ ở đồng bằng sông cửu long

TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu xử lý tạp chất phèn trong công nghệ chế tạo gốm đỏ ở đồng
bằng sông Cửu Long là một phần trong đề tài nghiên cứu toàn bộ công nghệ sản
xuất gốm đỏ cho đồng bằng sông Cửu Long.
Sản phẩm gốm đỏ ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long đi từ nguyên liệu
khoáng sét có chứa tạp chất phèn. Nhờ đặc điểm đó mà sản phẩm tạo ra có nét đặc
sắc riêng là lớp trắng trên bề mặt sản phẩm sau nung. Lớp phèn này một mặt làm
cho sản phẩm gốm đỏ có nét đặc trưng riêng nhưng mặt khác nó cũng ảnh hưởng
đến các tính chất của gốm đỏ. Vì vậy luận văn này tập trung nghiên cứu ảnh hưởng
của phèn đến công nghệ sản xuất gốm đỏ. Nội dung cụ thể của đề tài tập trung
khảo sát đất sét nhiễm phèn ở tỉnh Trà Vinh, cụ thể là một số mẫu đất ở hai huyện
Càng Long và Châu Thành.
Nội dung thứ nhất là: đề tài này đã tập trung nghiên cứu và đánh giá tạp chất
phèn của một số mẫu sét của hai huyện Càng Long và Châu Thành lấy theo chiều
rộng và độ sâu. Để đánh giá tạp chất phèn trong đất phân tích định lương các ion
trao đổi trong đất, các cation: Al3+, Fe2+, Fe3+, Ca2+, Mg2+, NH4+ vaø anion SO42-. Kết
quả như sau:
- Trong các mẫu đất của Trà Vinh khảo sát trên thì sự phân bố các ion trao
đổi theo từng vùng khác nhau là khác nhau, không có quy luật phân bố. Các
mẫu cùng điểm khoan nhưng khác độ sâu, thì sự phân bố cùng một loại ion
trên các mẫu không khác nhau nhiều. Các mẫu cùng một vị trí nhưng độ sâu
khác nhau thì hàm lượng SO42- theo độ sâu giảm.


- Theo tỉ lệ kết hợp cation và anion thì chỉ một phần các cation Ca2+, Mg2+,
Fe2+, Mg2+, Al3+, NH4+ tồn tại ở dạng muối sunphat.
- Các mẫu đất Trà Vinh khảo sát đều có hàm lượng SO42- thấp hơn so với mẫu
đất Vónh Long, mẫu lấy nơi đang khai thác làm gốm. Như vậy hàm lượng
các muối phèn trong mẫu đất Trà Vinh sẽ ít hơn mẫu đất Vónh Long.
Nội dung thứ hai là: nghiên cứu ảnh hưởng của tạp chất phèn đến các thông số
công nghệ chế tạo gốm đỏ: các thông số công nghệ tạo hình dẻo, tạo hình đổ rót và

các biến đổi nguyên liệu khi sấy, nung của đât sét nguyên khai va đât sét đã xử lý
tạp chất phèn. Kết quả như sau:
- Tạp chất phèn chỉ ảnh hưởng ít đến các thông số tạo hình dẻo của đất.
- Đối với tạo hình đổ rót thì tạp chất phèn ảnh hưởng đến độ linh động và độ
sánh của hồ: đất chưa xử lý phèn thì độ linh động sẽ giảm và dễ bị sánh hơn
so với đất đã xử lý phèn.
- Đối với biến đổi nguyên liệu khi sấy, nung thì hầu như tạp chất phèn không
ảnh hưởng. Nhưng về màu sắc thì tạp chất phèn trong đất làm xuất hiện lớp
trắng trên bề mặt sản phẩm nung.
Nội dung thứ ba là: nghiên cứu bản chất của lớp phèn và cơ chế tạo lớp phèn
trắng trên bề mặt sản phẩm gốm. Hiện nay chỉ có một số vùng đất có thể khai thác
để sản xuất gốm đỏ có khả năng tạo lớp trắng trên bề mặt sản phẩm. Vì vậy để thu
được sản phẩm gốm đỏ có lớp trắng trên bề mặt người ta chỉ khai thác một số vùng
đất chứa nhiều phèn cho nên con người phải phụ thuộc nhiều vào việc lựa chọn
vùng đất phèn. Do vậy luận văn này đã tiến hành nghiên cứu tạo lớp phèn trên một
số mẫu đất ít phèn bằng cách nghiên cứu thêm các chất cần thiết để tạo muối phèn
trong đất và sản phẩm nung có được màu sắc mong muốn.
- Các kết quả thực nghiệm tạo phèn trên các mẫu đất Trà Vinh đã khẳng định
bản chất của hợp chất phèn tạo lớp trắng trên sản phẩm gốm sau nung là


amoni calcium sulphate hydrat và có thể tạo lớp trắng trên sản phẩm gốm đỏ
bằng cách thêm các hợp chất để tạo lớp phèn trắng mà không còn phụ thuộc
vào bản chất của vùng đất nhiều hay ít phèn.


ABTRACT
The subject is to study the treatment method of sulphate salt impurities of
terra cotta producing technology in MeKong delta is apart of researching terra
cotta producing technology in MeKong delta.

Terra cotta in Mekong delta from clay which insists sunphate salt impurities.
By this specification, produced goods has special characteristic is that white
covering on goods after firing. This sulphate salt, in one hand, makes terra cotta a
special characteristic but in the other hand, it cause some effects on specifications
of terra cotta. For this reason, this thesis concentrates in researching the effects of
sulphate salt to the terra cotta production in Mekong delta. Within the scope of this
thesis, it is focussed on studying sulphate salted clay in Tra Vinh province, as some
samples taken in Cang Long and Chau Thanh district.
Firstly, this thesis studied and rated sunphate salt impurities of some clay
samples in the two above mentioned districts deeply and spreadly. To rate sunphate
salt impurities in the clay: analizing exchanged ion, cation: Al3+, Fe2+, Fe3+, Ca2+,
Mg2+, NH4+ and anion SO42-.
- In studied samples taken from Tra Vinh, the distribution of exchanging ion in
different areas are different, there is no distribution rule. The distribution of
ion in the samples taken from different depth are not so different. The
content of SO42- in the samples taken from the same place decreased by
depth.
- By the combination portion of cation and anion, just a part of Ca2+, Mg2+, Fe2+,
Mg2+, Al3+, NH4+ existed in sulphate salt.


- The content of SO42- in sample taken from Tra Vinh is smaller than which
from Vinh Long, the clay is used to produce terra cotta. As a result, the
content of sulphate salt in samples from Tra Vinh is smaller than which from
Vónh Long.
Secondly, studying the effect of sulphate salt to the parameter of terra cotta
producing technology: studying the specifications of original clay and impurities
treated clay: parameter of elastic forming, pouring forming and material changes in
heating, firing.
- For elastic forming, sulphate sale impurities causes few effects to the clay

elasticity.
- For pouring forming, sulphate sale impurities affect on mobility and
thixotropy of starch: the mobility of original clay is reduced and thixotropy is
reduced compared with treated clay.
- For changing material in heating, firing, the sulphate salt impurities almost
have no effect. But for the colours, sulphate salt impurities cause a white
covering on terra cotta.
Thirdly, studying the instict of sulphate salt and producing white sulphate salt
layer on the covering of terra cotta. At present, only few areas can explode to
produce terra cottat on which there is a white cover. As a result, to get a terra cotta
with white covering, people just explode some areas which is rich in sulphat salt, so
people depend on their choice of areas. So this thesis studies how to make a white
sulphate salt layer by adding some mixtures to get wanted products.
- The result of experiments on the samples taken from Tra Vinh confirmed the
instict of sulphate salt impurities is amonium calcium sulphate hydrat and we
can make white covering on terra cotta without depending on the choice of
sulphate salt clay area.


Mục lục
Tóm tắt
Mục lục
Danh mục hình
Danh mục bảng
Chương 1

1

TỔNG QUAN
1.1 Lịch sử phát triển gốm đỏ (terra cotta), sự hình thành và phát triển gốm đỏ ở

việt nam.

1

1.2 Sự phát triển và những khó khăn trong sản xuất gốm đỏ ở các tỉnh đồng
bằng sông Cửu Long
1.3. Đất phèn

2
3

1.3.1. Nguồn gốc đất phèn

3

1.3.2. Phân bố đất phèn

5

1.3.3. Phân bố đất ở Đồng bằng sông Cửu Long

5

1.3.4. Các tiến trình diễn ra trong môi trường đất phèn:

7

1.3.5. Các chất hoá học của đất phèn

12

1.4. Các khoáng của đất sét

14

1.5. Các hiện tượng hoá lý trong đất sét

19

1.5.1.Các hiện tượng hấp phụ của đất

19

1.5.2. Hiện tượng hình thành mixen trong đất

21

1.5.3. Tính chất trao đổi ion của huyền phù đất sét.

25

1.5.4 . Sự thay đổi về đặc trưng lưu biến qua thixotropy

26

1.5.5. Một số đặc điểm của lưu biến học

27

1.6. Tạp chất phèn trong đất sét

28

1.7. Các phương pháp nghiên cứu

29

1. 7.1. Phương pháp hóa học

29

1.7.2.Phương pháp hóa lý

32

1.7.3. Các phương pháp chuyên ngành silicat

32

1.8. Mục tiêu và ý nghóa của đề tài
Chương 2

32
34

NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ TẠP CHẤT PHÈN
2.1. Xác định định tính các ion và hàm lượng các ion trao đổi trong đất

34

2.1.1. Phân tích định tính các ion có trong đất

34

2.1.2. Xác định hàm lượng các ion trao đổi trong đất phèn

37

2.2. Phân tích các ion trao đổi trong các mẫu đất phèn ở hai huyện Càng Long và
Châu Thành – Trà Vinh

41

2.2.1. Mẫu đất xã Đức Mỹ – huyện Càng Long - Trà Vinh

42

2.2.2. Mẫu đất xã An Trường – huyện Càng Long- Trà Vinh

42

2.2.3. Mẫu đất xã Mỹ Chánh

43

2.2.4.Mẫu đất sét ở tỉnh Vónh Long

43

2.2.5. Các biểu đồ phân bố phần trăm cation trao đổi trong đất

44

2.3. Nhận xét, kết luận
Chương 3

46
50

KHẢO SÁT MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT SÉT NGUYÊN KHAI
3.1. Thành phần hoá của đất sét

50

3.2. Thành phần khoáng của đất sét

51

3.3. Các thông số tạo hình và biến đổi của nguyên liệu đất nguyên khai khi sấy
nung.
3.3.1. Các thông số tạo hình dẻo của đất sét nguyên khai

52
52


3.3.2. Biến đổi của sét nguyên khai khi sấy nung

54

3.3.3. Các thông số tạo hình đổ rót của đất sét nguyên khai

55

3.3.4. Phân tích các ion hoà tan và trao đổi trong đất nguyên khai

56

3.3.5. Kết luận

57

Chương 4

59

BIỆN PHÁP XỬ LÝ PHÈN VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA PHÈN ĐẾN BIẾN ĐỔI TÍNH
CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU
4.1. Ảnh hưởng của phèn lên sản phẩm gốm
4.1.1 Hạn chế của phèn trong nguyên liệu sét sử dụng làm gốm.

59
59

4.1.2. Nét đặc sắc của sản phẩm gốm đỏ đi từ nguyên liệu đất phèn ở đồng
bằng sông Cửu long
4.2. Xử lý tạp chất phèn

60

60

4.3. Ảnh hưởng của tạp chất phèn đến quá trình tạo hình và sản phẩm sau sấy,
nung

62

4.3.1 Xác định các ion hoà tan và ion trao đổi trong đất đã rửa phèn.

62

4.3.2. Các thông số tạo hình dẻo của đất đã xử lý phèn

65

4.3.3. Biến đổi sấy nung của mẫu đất sét đã loại bớt tạp chất phèn

67

4.3.4. Các thông số tạo hình đổ rót của mẫu đã xử lý phèn

69

4.3.5.Các thông số tạo hình dẻo của đất pha thêm muối (NH4)2SO4

70

4.3.6.Các thông số tạo hình đổ rót của đất pha thêm hàm lượng
(NH)4 SO4
4.4. Kết luận.

Chương 5

71
73
75

CƠ CHẾ TẠO LỚP PHÈN TRẮNG TRÊN BỀ MẶT SẢN PHẨM GỐM VÀ
CÁCH TẠO LỚP PHÈN TRÊN MẪU ĐẤT TRÀ VINH


5.1. Cơ chế tạo lớp phèn trắng trên bề mặt sản phẩm
5.1.1.Xác định các ion hoà tan trong mẫu đất Vónh Long

75
76

5.1.2. So sánh các hàm lượng ion hoà tan trong đất của mẫu đất Vónh Long và
mẫu đất Trà Vinh
5.1.3. Cơ chế mao dẫn các muối tan lên bề mặt đất

76
77

5.1.4. Kết quả phân tích lớp trắng trên bề mặt đất phèn sau khi sấy và sau khi
nung
5.2. Tạo lớp phèn trắng trên mẫu đất trà vinh

78
78

5.2.1. Sử dụng vôi CaO và muối amoni sunphat (NH4)2SO4 tạo lớp trắng trên
sản phẩm nung
5.2.2. Sử dụng vôi CaO tạo lớp trắng trên sản phẩm nung

79
81

5.2.3. Sử dụng muối amoni sunphat (NH4)2SO4 tạo lớp trắng trên sản
phẩm nung
5.3. Kết luận
Chương 6

83
83
86

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
6.1 Kết luận

86

6.2 Kiến nghị

90

Phụ lục I

91

Kết quả phân tích các ion trao đổi trong đất

91

Phụ lục II

102

Các phương pháp phân tích

102

Phụ lục III

123

Kết quả phân tích Rơnghen các mẫu
Tài liệu tham khảo


Danh mục hình
Hình 1.1. Bảng đồ phân bố đất ở đồng bằng sông Cửu Long
Hình 1.2. Cấu trúc khoáng caolinit
Hình 1.3. Cấu trúc khoáng montmorilonite
Hình 1.4. Cấu trúc một số khoáng đất sét

Hình 1.5. Sơ đồ cấu trúc của mixen keo
Hình 2.1. Đường chuẩn Al3+
Hình 2.2. Đường chuẩn Fe2+
Hình 2.3. Đường chuẩn SO42Hình 2.4. Đường chuẩn NH4+
Hình 2.5.Biểu đồ phân bố phần trăm cation trao đổi theo độ sâu của mẫu đất xã

Đức Mỹ
Hình 2.6. Biểu đồ phân bố phần trăm cation trao đổi trong đất theo độ sâu của mẫu
đất xã An Trường
Hình 2.7. Biểu đồ phân bố phần trăm cation trao đổi trong đất theo độ sâu của mẫu
đất xã Mỹ Chánh
Hình 5.1 Đường cong nung
Hình 5.2. Hình ảnh mẫu DM
Hình 5.3. Hình ảnh mẫu DMCN6
Hình 5.4. Hình ảnh mẫu DMC3
Hình 5.5. Hình ảnh mẫu DMN2


Danh mục bảng
Bảng 2.1. Nhận biết các ion có trong đất
Bảng 2.2 Xây dựng dãy chuẩn Al3+
Bảng 2.3 Xây dựng dãy chuẩn Fe2+
Bảng 2.4 Xây dựng dãy chuẩn SO42Bảng 2.1. Nhận biết các ion có trong đất
Bảng 2.2 Xây dựng dãy chuẩn Al3+
Bảng 2.3 Xây dựng dãy chuẩn Fe2+
Bảng 2.4 Xây dựng dãy chuẩn SO42
Bảng 2.5. Xây dựng dãy chuẩn NH4+
Bảng 2.6 Hàm lượng các ion trao đổi trong các mẫu đất xã Đức Mỹ
ảng 2.7 Hàm lượng các ion trao đổi trong các mẫu đất xã An Trường
Bảng 2.8 Hàm lượng các ion trao đổi trong các mẫu đất xã Mỹ Chánh
Bảng 2.9.Độ ẩm mẫu và khối lượng đất khô tuyệt đối mẫu đất Vónh Long
Bảng 2.10. Hàm lượng các ion trao đổi mẫu đất Vónh Long
Bảng 3.1 Kết quả phân tích thành phần hoá của mẫu sét nguyên khai
Bảng 3.2. Giới hạn dẻo của mẫu sét nguyên khai kí hiệu DM
Bảng 3.3. Giới hạn chảy của mẫu sét nguyên khai kí hiệu DM
Bảng 3.4. Độ co sấy của mẫu sét nguyên khai kí hiệu DM

Bảng 3.5.Độ co nung mẫu sét nguyên khai kí hiệu DM
Bảng 3.6. Độ ẩm mẫu sét nguyên khai đem xác định độ co sấy
Bảng 3.7. Độ hút nước của mẫu sét nguyên khai kí hieäu DM


Bảng 3.8. Thời gian chảy của mẫu huyền phù đất sét nguyên khai kí hiệu DM
Bảng 3.9. Độ sánh của mẫu huyền phù đất sét nguyên khai kí hiệu DM
Bảng 3.10. Độ ẩm mẫu và khối lượng đất khô tuyệt đối mẫu sét nguyên khai kí
hiệu DM
Bảng 3.11. Hàm lượng các ion hoà tan mẫu sét nguyên khai kí hiệu DM
Bảng 3.12. Hàm lượng các ion trao đổi mẫu sét nguyên khai kí hiệu DM
Bảng 4.1. Hàm lượng các ion trong nước
Bảng 4.2.Độ ẩm mẫu và khối lượng đất khô tuyệt đối mẫu DM1
Bảng 4.3. Hàm lượng các ion hoà tan mẫu DM1
Bảng 4.4 Hàm lượng các ion trao đổi mẫu DM1
Bảng 4.5. Độ ẩm mẫu và khối lượng đất khô tuyệt đối mẫu DM2
Bảng 4.6. Hàm lượng ion hoà tan mẫu DM2
Bảng 4.7. Hàm lượng ion trao đổi mẫu DM2
Bảng 4.8. Giới hạn dẻo của mẫu DM1
Bảng 4.9 Giới hạn chảy của mẫu DM1
Bảng 4.10 Độ co sấy của mẫu DM1
Bảng 4.11.Độ co nung của mẫu DM1
Bảng 4.12. Độ ẩm của mẫu DM1 trước khi sấy
Bảng 4.13 Độ hút nước của mẫu DM1
Bảng 4.14. Khối lượng riêng mẫu DM1
Bảng 4.15. Thời gian chảy của hồ đổ rót của mẫu DM1 và DM2
Bảng 4.16. Độ sánh của mẫu DM1 và DM2
Bảng 4.17. Giới hạn dẻo của mẫu DM3
Bảng 4.18. Giới hạn chảy của mẫu DM3
Bảng 4.19. Kí hiệu các mẫu đất nguyên khai có thêm hàm lượng (NH4)2 SO4

Bảng 4.20. Thời gian chảy của các mẫu có thêm (NH4)2 SO4


Bảng 4.21. Độ sánh các mẫu có thêm (NH4)2 SO4
Bảng 5.1. Độ ẩm mẫu và khối lượng đất khô tuyệt đối mẫu đất Vónh Long
Bảng 5.2 Hàm lượng các ion hoà tan trong mẫu đất Vónh Long
Bảng 5.3. So sánh hàm lượng ion hoà tan của mẫu đất Vónh Long và DM
Bảng 5.4. Kết quả tạo các mẫu nung có thêm hàm lượng CaO và (NH4)2SO4
Bảng 5.5 Kết quả tạo các mẫu nung có thêm hàm lượng CaO
Bảng 5.6 Kết quả tạo các mẫu nung có thêm hàm lượng (NH4)2SO4


Chương 1
TỔNG QUAN
1.1 Lịch sử phát triển gốm đỏ (terra cotta), sự hình thành và phát triển gốm đỏ
ở việt nam.
Terra cotta là sản phẩm đất nung không tráng men đã được phát hiện 10.000
năm trước công nguyên ở dọc bờ sông Nile. Người Ai Cập đã làm nên những mẫu
gốm đỏ hoàn chỉnh từ 5.000 năm trước công nguyên. Một số mẫu được khai quật ở
thềm lục địa cho thấy chúng được làm ra từ 3.000 năm trước công nguyên.
Terra cotta được phát triển ở nhiều nước Châu Á từ rất sớm như Ấn Độ và
Nepal người ta bắt đầu ngành nghề này từ những năm đầu công nguyên. Các đền
thờ, tượng, các vật dụng trang trí cũng được làm từ gốm đỏ và có giá trị văn hoá
cho đến bây giờ. Một trong những nước phát triển nghề gốm đỏ phải kể tới Trung
Quốc. Người ta đã khai quật được ở đây các sản phẩm gốm đỏ có giá trị từ rất lâu.
Ngành gốm sứ Việt Nam trong đó có gốm đỏ là một trong những ngành nghề
truyền thống lâu đời mang nét đặc thù văn hóa của Việt Nam ta. Các làng gốm
phát triển ở cả ba miền đất nước. Ngành nghề gốm sứ ở Việt Nam đã tạo ra khá
nhiều công ăn việc làm người dân, cải thiện đời sống của người dân vốn chỉ sống
bằng nông nghiệp và cũng là ngành nghề đem lại kim ngạch xuất khẩu cao cho đất

nước. Ở một số tỉnh như Đồng Nai, Bình Dương và các tỉnh đồng bằng sông Cửu
Long đã thành công trong việc sản xuất và xuất khẩu sản phẩm gốm đỏ sang thị
trường Châu Âu và Mỹ.


1.2 Sự phát triển và những khó khăn trong việc sản xuất gốm đỏ ở các tỉnh
đồng bằng sông Cửu Long
Ở một số tỉnh đồng bằng sông Cửu Long có nguồn nguyên liệu sét rất lớn.
Đây là nguồn tài nguyên để phát triển ngành gốm. Trước kia người ta tận dụng
nguồn sét này để làm gạch ngói nhưng do xu hướng chuộng vật liệu xây dựng mới
nhiều người dân thích dáng vẻ sang trọng của vật liệu gạch nhập khẩu của Trung
Quốc, Âu Mỹ đã làm các lò gạch sụt giảm doanh thu và việc sản xuất gạch bị bế
tắc, đình đốn. Với nhu cầu phát triển gốm dân dụng tiêu thụ thị trường trong nước
các cơ sở sản xuất gốm ở Vónh Long, một mặt chú trọng đến gốm dân dụng giản dị,
một mặt tìm cách thu hút thị trường gốm mỹ nghệ đỏ đồng bằng sông Cửu Long
đang được các nước châu Âu ưa chuộng vì tính chất thô mộc nhưng rất đẹp, nên
một số lò gạch ở đây đã chuyển sang mặt hàng gốm mỹ nghệ. Tính đến năm 2005,
tỉnh Vónh Long đã đưa kim ngạch xuất khẩu lên 32 triệu USD, thu hút trên 10.000
lao động (số liệu báo Diễn Đàn Doanh Nghiệp). Sự chuyển hướng từ sản xuất gạch
ngói sang gốm mỹ nghệ là một hướng đi đúng, khơi dậy được tìm năng kinh tế địa
phương, giải quyết được lao động, nâng cao giá trị hàng hoá và tăng cao kim ngạch
xuất khẩu.
Hiện nay gốm đỏ ở đồng bằng sông Cửu Long được sản xuất từ đất sét
nguyên khai chưa qua xử lý chế biến cho nên chưa đa dạng hoá được sản phẩm,
chất lượng sản phẩm chưa cao và không ổn định do nguyên liệu chưa được xử lý
nên độ đồng đều phối liệu chưa cao. Đa số các lò gốm đều sử dụng phương pháp
tạo hình là in trên khuôn thạch cao, nên đa số các sản phẩm đều là sản phẩm gốm
thô với các hình dáng như: chậu vuông, chậu tròn, đôn kiểng, các hình con thú, hoa
quả,…..Mặt khác, gốm đỏ ở đồng bằng sông Cửu Long chưa tạo hình được bằng
phương pháp hồ đổ rót nên chưa tạo được các sản phẩm mỏng, các sản phẩm đòi

hỏi các góc cạnh tinh xaûo.


Hiện tại một số tỉnh ở đồng bằng sông Cửu Long đang đầu tư phát triển
ngành gốm mỹ nghệ tận dụng nguồn nguyên liệu tại chỗ của địa phương, để cải
thiện đời sống người dân và phát triển kinh tế của vùng. Do vậy phải tập trung
khảo sát nghiên cứu các vùng đất phèn chưa được khai thác để kết luận vùng đất
nào có thể khai thác làm nguyên liệu gốm đỏ.
Đặc điểm nguồn đất sét ở đồng bằng sông Cửu Long có là có chứa phèn.
Lượng phèn này đã ảnh hưởng không ít đến sản phẩm gốm. Phèn làm cho sản
phẩm gốm có lớp phủ màu trên nền gốm hồng làm tăng tính thẩm mỹ của sản
phẩm, nhưng phèn cũng ảnh hưởng đến các đặc trưng công nghệ và tính chất sản
phẩm. Tạp chất phèn có thể gây ra keo tụ cho huyền phù đất, sẽ khó khăn cho việc
tạo hình sản phẩm gốm bằng phương pháp đổ rót và với các sản phẩm gốm đi từ
nguyên liệu đất phèn chưa qua xử lý lâu dài chất lượng sản phẩm không bền.
Mặt khác, trong đất phèn có hàm lượng SO42- cao khi nung ở nhiệt độ cao sẽ
chuyển sang dạng khí SO2 bay vào không gian lò gây ăn mòn các thiết bị. Đây là
vấn đề mà các cơ sở sản xuất rất quan tâm khi nung sản phẩm gốm đỏ từ nguồn sét
có chứa tạp chất phèn. Vì vậy vấn đề đặt ra là nghiên cứu các đặc tính của đất sét
nguyên khai, xác định hàm lượng các tạp chất phèn có trong đất sét, nghiên cứu
bản chất của phèn và các ảnh hưởng của nó đến công nghệ sản xuất gốm, chất
lượng và màu sắc sản phẩm gốm. Từ đó đưa ra biện pháp xử lý tạp chất phèn thích
hợp.
1.3. Đất phèn
1.3.1. Nguồn gốc đất phèn
Đã có nhiều tác giả nhiều học thuyết nói về nguồn gốc đất phèn như:
Năm 1735, Peelman cho rằng đất phèn xuất hiện trên biển trên đất trầm tích
kể cả trầm tích kyû Cambri.

Năm 1930, Aario cho rằng đất phèn có nguồn gốc biển.
Năm 1956, Long Tử Đồng và Hoàng Kế Mậu (Lê Huy Bá,2003) nghiên cứu
đất chua ven biển Trung Quốc thấy rằng đất phèn có nguồn gốc từ cây sú vẹt,
đước.
Năm 1972, Vanrees (Lê Huy Bá, 2003) cho rằng có 3 điều kiện để hình
thành đất phèn:
Có điều kiện để khử SO42-, mà SO42- này có nguồn gốc nước biển và trầm
tích để tạo thành Sunphua sắt và sunphua khác.
Sau đó cần có môi trường oxy hoá sunphua sắt để tạo thành H2SO4,
Al2(SO4)3 hay FeSO4. Đất trở nên chua và hoá phèn.
Nếu trong đất có CaCO3 thì phản ứng tiếp tục theo một chiều hướng sau:
2CaCO3

+

2H2SO4

Ỉ

CaSO4.2H2O +

2CO2

(1.1)

Khi đó Na+, Mg2+ đã hấp thụ sẵn trong đất ở môi trường nước lợ (chứa nhiều
Mg2+, Na+) sẽ bị Ca2+ thay thế .
Fridlan khi nghiên cứu đất chua mặn ở miền bắc Việt Nam đất phèn ở đây
giàu sunphat và sunphat là do S có trong nước lợ, nhưng không có liên quan đến
cây sú, vẹt. Bởi vì, S có trong nước biển theo thủy triều vào vùng nước lợ. Đối với

sắt, nhôm là do sự phóng thích của các keo sắt, nhôm bị rửa trôi theo dòng chảy
đến vùng nước lợ cùng với lưu huỳnh sa lắng và đọng thành phù sa, sau thời gian
biến động chúng sẽ kết hợp lại để tạo thành đất phèn.
Moormann và Thái Công Tụng trong quá trình nghiên cứu lập bản đồ đất
miền nam Việt Nam đã cho rằng đất phèn xuất hiện ở vùng nước lợ có thủy triều
xâm nhập và có sự tham gia cuả các vi sinh vật trong điều kiện nhất định.
Vũ Cao Thái và cộng sự đã chứng minh được tầng sinh phèn

(Sulfidic

horizon) có chứa FeS2 ( Pyrite ) của đất đồng bằng sông Cửu Long được hình thành
từ trầm tích đầm lầy biển.


Edelman và V.Staveren gọi là “Mudclays” để chỉ tầng đất này chứa nhiều
sét bùn, chua có chất nhờn.
Ngày nay, qua bốn lần hội nghị quốc tế về đất phèn đều lấy tên chung là “acid
sulphate soil“ được dùng để chỉ tất cả các loại đất mà kết quả của tiến trình
hình thành đất đã sản sinh, đang sản sinh hoặc sẽ sản sinh với một lượng lớn
axit sunphuric có ảnh hưởng lâu dài trên những đặc tính chủ yếu của đất
(L.J.Pons, 1982).
Hiểu được nguốn gốc phát sinh của chúng, ta sẽ hiểu được tính chất và sử
dụng đúng đất phèn.
1.3.2. Phân bố đất phèn
Diện tích đất phèn trên thế giới khoảng 15 triệu ha phân bố chủ yếu ở các vùng
ven biển nhiệt đới hay cận nhiệt đới, hầu hết các nước ở Đông Nam Á có bờ
biển đều có phèn.
Diện tích đất phèn Việt Nam khoảng 2.140.000 ha (Tôn Thất Chiểu, 1894)
phân bố chủ yếu ở miền Nam đồng bằng sông Cửu Long, phần còn lại là đất phèn
ven thành phố Hồ Chí Minh, miền Đông Nam Bộ và Hải Phòng.

1.3.3. Phân bố đất ở Đồng bằng sông Cửu Long
Đồng bằng sông Cửu Long là vùng đồng bằng thuộc sông MêKông từ biên
giới Campuchia đến biển, bao gồm các tỉnh: Long An, Tiền Giang, Đồng Tháp,
Bến Tre, Cần Thơ, Cà Mau, Trà Vinh, Vónh Long, An Giang, Kiên Giang, Minh
Hải, Tây Ninh và Thành phố Hồ Chí Minh.
Theo số liệu của The UNEP World Conservation Monitoring Centre:
- Diện tích đất đồng bằng sông Cửu Long: khoảng 3.900.000 hecta trong lãnh thổ
Việt Nam.


- Các loại đất và thành phần các loại đất
a. Đất phù sa: ở dọc sông Tiền và sông Hậu; chiếm 1.110.000ha (28% diện tích đất
đồng bằng ở Việt Nam). Đất phù sa là đất có độ chua axit ít (pH khoảng từ 4,5-6,5)
phù hợp cho trồng trọt cây công nghiệp.
b. Đất phèn: Chiếm khoảng 1.590.000hecta, chiếm nhiều vùng đồng tháp mười và
tứ giác Long Xuyên.
Đây là những vùng đất trũng hay bị ngập nứơc làm sét lắng đọng trong nứơc
lợ có nhiều sunphat, chất này ở môi trường sét yếm khí bị biến đổi thành các hợp
chất sunphit. Các hợp chất này kết tủa và tích luỹ dưới dạng bền hơn, chủ yếu là
pyrit, cùng với xác hữu cơ rừng ngập mặn và sinh vật biển. Nếu mực nước hạ
xuống quá thấp, các chất sunphua bị oxi hoá chuyển thành các muối sunphat và
axit sunphuric nên đất có nhiều axit, nên gọi là đất phèn.
Loại đất này có thể chia nhỏ thành:
- Phèn mặn (salty sunphat): tìm thấy ở Cà Mau và dọc Vịnh Thái Lan. Loại đất này
chiếm 1.080.236hecta (28% diện tích đồng bằng sông Cửu Long).
- Phèn chua (sunphat): Tìm thấy ở Đồng Tháp Mười và tứ giác Long Xuyên, dọc
sông Hậu và phần đất thấp giữa sông Tiền và sông Hậu. Diện tích khoảng
510.027hecta (chiếm 13% diện tích đất đồng bằng sông Cửu Long). Loại đất này
có mật độ sunphat cao và có pH thấp.
c. Đất mặn (salty soil) : Tìm thấy ở dọc bờ biển từ tỉnh Minh Hải đến Gò Công

(tỉnh Tiền Giang), Cần Đuốc và Cần Giuộc (Long An). Loại đất này chiếm diện
tích 808.7049hecta (21% diện tích đất đồng bằng sông Cửu Long).


Hình 1.1 Bảng đồ phân bố đất ở đồng bằng sông Cửu Long
1.3.4. Các tiến trình diễn ra trong môi trường đất phèn:
1.3.4.1. Quá trình phèn hóa do nhiễm phèn:
Quá trình này biểu hiện sự phèn hóa do nước ô nhiễm phèn từ nơi khác đưa
đến, mức độ phèn hóa của môi trường phụ thuộc vào:
- Nồng độ các ion trong nguồn nước ô nhiễm.
- Loại phèn (các ion chiếm ưu thế trong nước ô nhiễm).
- Lượng nước ô nhiễm: Khối lượng nước ô nhiễm càng lớn thì độ nhiễm và diện
tích bị nhiễm càng lớn.


- Thời gian lưu nước ô nhiễm:Thời gian lưu nước ô nhiễm càng lâu thì độ phèn hóa
càng cao, diện tích bị nhiễm phèn càng rộng, nguồn nước ngầm càng dễ có cơ hội
nhiễm phèn cao hơn.
- Loại đất nơi bị phèn hóa: Loại đất nơi bị phèn hóa nếu là đất nhiều cát, ít sét, ít
mùn thì khả năng phèn hoá nhanh chóng. Nhưng nếu đất có nhiều sét, nhất là
nhiều mùn thì khả năng hóa phèn chậm hơn. Bởi vì, sét và nhất là mùn có tính hấp
thụ rất cao. Cho nên lượng cation Al3+, Fe2+, Fe3+ bị hấp thụ giữ chặt trên bề mặt
hạt keo sét, keo mùn. Tuy nhiên khả năng rửa phèn cũng do đó mà ở đất sét, mùn
kém hơn so với đất cát. Trong trường hợp ô nhiễm nước cũng vậy, nếu nước có
nhiều phù sa, nhiều dạng mùn thì khả năng hóa phèn không cao bằng trong nước
trong. Bởi vì các cation, đặc biệt với Al3+, sẽ tạo sự kết hợp giữa keo sét mang điện
âm và nhôm mang điện dương.
1.3.4.2. Các tiến trình hóa học xảy ra trong đất phèn:
Có rất nhiều sự biến đổi hóa học xảy ra trong đất phèn. Sự biến đổi này phụ
thuộc vào điều kiện địa hình, khí hậu và chế độ nước của từng khu vực và có sự

tham gia của các vi sinh vật. Nhưng nổi bật có 3 tiến trình chính:
- Sự hình thành pyrite.
- Sự oxi hoá pyrite và các sản phẩm của nó.
- Tiến trình khử trong đất phèn.
a. Sự hình thành pyrite:
Sự hình thành pyrite diễn biến qua các giai đoạn:
- Giai đoạn tạo thành sunphit.
- Giai đoạn oxi hóa từng phần SO42- thành S2- hoặc H2S.
- Giai đoạn tạo thành FeS và sau cùng là giai đoạn tạo thành pyrite (FeS2)
Sự hình thành pyrite có thể được diễn tả nhö sau (source: FAO , 2001).


Fe2O3(s) + 4SO42-(aq)+ 8CH2O + ẵ O2(aq) ặ 2FeS2(s) +8HCO3- +4H2O (1.2)
oxit sắt III ions Sunphat chất hữu cơ oxygen
từ trầm tích từ nước biển
hòa tan
Điều kiện cơ bản để pyrite hình thành là:
- Môi trường có yếm khí.
- Có nguồn cung cấp SO42- liên tục từ nước biển hoặc từ nước lợ.
- Có nguồn cung cấp sắt từ trầm tích có chứa chất sắt.
- Có nguồn cung cấp chất hữu cơ, thực vật, rừng ngập mặn.
- Sự có mặt của vi sinh vật kỵ khí, phân giải các chất hữu cơ.
- Phải có đủ thời gian tốc độ trầm tích chậm.
b. Sự oxi hóa trong đất phèn:
Sự oxi hóa pyrite:
Sự oxi hóa trong đất phèn đã làm thay đổi mạnh mẽ đặc tính đất, đất sẽ trở
nên rất chua do đã sản sinh ra một lượng lớn axit sunphuric (H2SO4). Phản ứng tổng
quát được diễn tả như sau:(theo nguồn FAO, 2001):
Ban đầu sự thâm nhập của oxy đã tác động lên FeS2 để sản sinh ra Fe2+ và
sunphate (SO4) hoặc sunphua (S) nguyên tố.

FeS2

+ 1/2O2 + 2H+ Ỉ Fe2+ + 2S + H2O

(1.3)

Sunphua tiếp tục được oxy hóa với tốc độ chậm với sự tham gia của vi sinh
vật để sản sinh ra acid sulphuric ở pH gần trung tính:
S + 3/2O2

+ H2O Ỉ SO42- + 2H+

(1.4)

Sự oxy hóa ban đầu cũng có thể dẫn đến bởi sự oxy hóa sắt sunphit, dù chỉ có
một lượng rất nhỏ FeS có mặt:
2FeS +

9/2O2 + (n + 2 ) H2O Ỉ Fe2O3.nH2O + 2SO42- + 4H+

(1.5)


Một khi pH của hệ thống oxy xuống dưới 4, Fe sẽ hòa tan và sự oxy hóa pyrite
xảy ra nhanh chóng:
FeS2 +

2Fe3+ Ỉ

3Fe2+ +

2S

(1.6)

Tiếp theo là phản ứng của Fe3+ với S xảy ra nhanh chóng dẫn đến sự oxy hóa
toàn phần pyrite bởi Fe3+ được diễn tả như sau:
FeS2

+

14Fe3+ + 8H2O Ỉ

15Fe2+ +

2SO42- + 16H+

(1.7)

Khi có sự hiện diện của oxy, Fe2+ sinh ra từ phản ứng trên sẽ bị oxy hóa thành
Fe3+, Tuy nhiên trong điều kiện pH của đất < 4 tiến trình oxy hóa diễn ra rất chậm.
Tuy nhiên nhờ có mặt của vi sinh vật tự dưỡng có mặt trong đất phèn có khả năng
hoạt động ở pH thấp như thiobacillus ferrooxidans đã tham gia trong quá trình oxy
hóa và kết quả đã tạo ra Fe3+ như sau:
2+

Fe

+

1/4O2

Thiobacillus
+ H -------------- > Fe3+
+

+

H2O

(1.8)

ferrooxidans
Sản phẩm của oxi hóa pyrite:
Sản phẩm đầu tiên là phóng thích ra H+ làm chua đất:
Phần lớn các acid sản sinh ra là do Fe3+ tham gia vào quá trình oxi hóa pyrite
và cho ra Fe2+. Sau đó Fe2+ tiếp tục bị oxi hóa để cho ra Fe3+. Nếu quá trình oxi hóa
tiếp tục xảy ra thì sản phẩm cuối cùng sẽ tạo ra Fe(OH)3 và phóng thích ion H+:
FeS2 + 15/4O2 + 2/7H2O Ỉ

Fe(OH)3 + 2SO42- + 4H+

(1.9)

Như vậy cứ 1 mol pyrite bị oxi hóa sẽ phóng thích ra 4 mol H+.
Sản phẩm thứ hai các oxit sắt:
Khi pH đất được duy trì lớn hơn 4 thì ion Fe3+ và các oxit sắt được lắng tụ trực
tiếp bởi sự oxi hóa Fe2+ hòa tan. Khi quá trình oxi hóa pyrite đang xảy ra thì thường

xuất hiện oxit sắt III ở dạng keo dễ nhìn thấy trong nước kinh tiêu. goethite là dạng
phổ biến của oxyt sắt. Đôi khi goethite được chuyển thành hematite:
2FeO.OH
Goethite

Ỉ

Fe2O3 +

H2O

(1.10)

Hematite

Sản phẩm Jarosite:
Trong điều kiện oxi hóa mạnh mẽ (Eh > 400mV), đất axit (pH < 3.7) sẽ xuất
hiện chất màu vàng có màu đặc trưng của jarosite KFe3(SO4)2(OH)6. Jarosite sẽ lấp
đầy và tráng phủ lên các bề mặt của lỗ hổng đất:
FeS2 + 15/4O2 + 5/2H2O + 1/3K+ Ỉ 1/3KFe3(SO4)2(OH)6+ 4/3SO42- +2H+ (1.11)
Jarosite màu vàng rơm
Khi pH tăng lên Jarosite sẽ bị thủy phân tạo nên goethite:
KFe3(SO4)2(OH)6 Ỉ 3FeO.OH + 3H+ + 2SO42-

(1.12)

Goethite.
Sản phẩm Sunphate:
Phần lớn các dạng sunphate hòa tan bị mất đi bởi sự tiêu nước hoặc trực di
xuống tầng sâu và lại tiếp tục bị khử một lần nữa rồi tạo thành sunphate chỉ một

phần sunphate được giữ lại ở dạng jarosite và gypsum (thạch cao). Gypsum được
hình thành bởi sự trung hòa axit bởi canxi cacbonat (CaCO3):
CaCO3 + 2H+ + SO42- + H2O Ỉ CaSO4 + 2H2O + CO2

(1.13)

c. Tiến trình khử trong đất phèn:
Trong đất phèn bị ngập nước, sự phân hủy các hợp chất hữu cơ tiếp tục do sự
hoạt động của các vi sinh vật kỵ khí sẽ khử nitrat, oxit mangan, oxit sắt III và
sunphat. Chính sự khử này đã làm giảm lượng sắt Fe3+ và H+ ( độ chua giảm ) và
làm tăng Fe2+ và làm sản sinh ra H2S.:


SO42- + 2H+ + 2CH2O Ỉ
Sunphat hòa tan

H2S + 2H2O + 2CO2

(1.14)

chất hữu cơ hydro sulphite

Fe(OH)3 + 2H+ + 1/4CH2O Ỉ Fe2+ + 11/4 H2O + ¼ CO2
hydroxyt sắt hòa tan

(1.15)

sắt 2 hòa tan

1.3.5. Các chất hoá học của đất phèn.

a. Mùn và chất hữu cơ
Đất phèn ở Nam bộ thuộc loại đất giàu mùn. Thông thường tầng mặt có hàm
lượng mùn cao hơn các tầng dưới. Bởi vì, đất phèn ở vùng trũng thường nhận sự rửa
trôi các vùng khác đến và bản thân những cây cỏ sống trên bề mặt của đất chết đi
phân giải thành mùn và không bị rửa trôi.
b. Kali trong đất phèn
Kali là sản phẩm được phóng thích từ các khoáng vật trong mẫu chất
(phenpat, mica, anbit….)Trong đất, chúng ở trong các dạng muối KHCO3,
K2CO3,...hoặc K+ hấp thụ xung quanh keo đất.
c. Natri trong đất phèn
Natri trong đất phèn mặn và phèn tiềm tàng khá cao. Sự có mặt của Na+ nhiều
lúc hạn chế sự ảnh hưởng của các ion phèn như Al3+, Fe2+, Fe3+ và tạo nên NaOH
làm pH tăng lên. Nếu hàm lượng Na quá lớn thì sẽ tạo nên phèn mặn và có thể tạo
nên Na2CO3
d. Caxi trong đất phèn
Ca trong đất được giải phóng từ các nguồn đá vôi CaCO3, đôlômit hoặc một số
khoáng ogit, amphibon, anoctit, tạo thành dạng Ca(OC3)2 hay CaSO4.2H2O hoặc
CaCl2 trong đất phèn. Nếu trong điều kiện yếm khí, giàu CO2 thì CaCO3 được tạo
thành axit hro cacbonat canxi.
Ca2+ khi có mặt đủ trong đất sẽ ngăn cản quá trình hình thành phèn.