nghiÊn cỨu chẾ tẠo vẬt liỆu hẤp phỤ cao tong ket dt2014-04-06 ph… · so sánh...
TRANSCRIPT
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC
NGHIÊN CƯU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ
TỪ BENTONIT THANH HÓA
VÀ THĂM DO KHẢ NĂNG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG
Mã số: ĐH2014-TN04-06
Chủ nhiệm đề tài: TS. Phạm Thị Hà Thanh
THÁI NGUYÊN, 2016
2
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC
NGHIÊN CƯU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ
TỪ BENTONIT THANH HÓA
VÀ THĂM DO KHẢ NĂNG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG
Mã số: ĐH2014-TN04-06
Xác nhận của cơ quan
chủ trì đề tài
Chủ nhiệm đề tài
TS. Phạm Thị Hà Thanh
THÁI NGUYÊN, 2016
3
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI
TT Họ và tên Đơn vị công tác và
lĩnh vực chuyên môn
Nội dung nghiên cứu
cụ thể được giao
1 TS. Phạm Thị Hà Thanh Khoa Hoá học – ĐHSP
ĐH Thái Nguyên Chủ nhiệm đề tài
2 TS. Vũ Thị Hậu Khoa Hoá học – ĐHSP
ĐH Thái Nguyên
Thư kí đề tài
Tổng hợp vật liệu
3 ThS. Nghiêm Thị Hương Khoa Hoá học – ĐHSP
ĐH Thái Nguyên
Nghiên cứu
ứng dụng của vật liệu
ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH
Tên đơn vị
trong và ngoài nước
Nội dung
phối hợp nghiên cứu
Họ và tên
người đại diện đơn vị
Khoa Hóa học – Trường ĐH
Khoa học Tự nhiên – ĐH Quốc
gia Hà Nội
Đo giản đồ XRD, IR PGS.TS. Lưu Văn Bôi
Viện Khoa học Vật liệu, Viện
Hàn lâm Khoa học và Công
nghệ Việt Nam
Đo SEM
Khoa Hoá học, ĐH Sư phạm
ĐH Thái Nguyên
Phân tích nhiệt. Tổng
hợp vật liệu và nghiên
cứu ứng dụng của vật
liệu.
PGS.TS.
Nguyễn Thị Hiền Lan
i
MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................. i
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CƯU ............................................................ iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................... x
DANH MỤC CÁC HÌNH ..................................................................................... xiii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT, KÍ HIỆU……………………………………….xvii
MƠ ĐÂU.. .................................................................................................................. 1
Chương 1: TỔNG QUAN ......................................................................................... 4
1.1. Giới thiệu về bentonit......................................................................................... 4
1.1.1. Thành phần của bentonit ................................................................................... 4
1.1.2. Cấu trúc của bentonit ........................................................................................ 4
1.1.3. Tính chất của bentonit ....................................................................................... 5
1.1.4. Ứng dụng của bentonit ...................................................................................... 6
1.1.5. Một số phương pháp hoạt hóa bentonit ............................................................. 7
1.1.6. Nguồn tài nguyên bentonit ................................................................................ 7
1.2. Sét hữu cơ ............................................................................................................ 9
1.2.1. Giới thiệu về sét hữu cơ .................................................................................... 9
1.2.2. Cấu trúc sét hữu cơ ............................................................................................ 9
1.2.3. Tính chất của sét hữu cơ.................................................................................. 11
1.2.4. Ứng dụng của sét hữu cơ ................................................................................. 11
1.2.5. Tổng hợp sét hữu cơ ........................................................................................ 12
1.3. Giới thiệu về một số chất gây ô nhiễm môi trường ....................................... 12
1.3.1. Giới thiệu về phenol đỏ ................................................................................... 12
1.3.2. Giới thiệu về mangan ...................................................................................... 14
1.4. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ ............................................................... 15
1.4.1. Khái niệm ........................................................................................................ 15
1.4.2. Hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học ................................................................. 15
1.4.3. Cân bằng hấp phụ và tải trọng hấp phụ ........................................................... 15
ii
1.4.4. Các phương trình cơ bản của quá trình hấp phụ ............................................. 16
Chương 2: THỰC NGHIỆM ................................................................................. 21
2.1. Hóa chất, dụng cụ ............................................................................................. 21
2.1.1. Hóa chất .......................................................................................................... 21
2.1.2. Dụng cụ, máy móc .......................................................................................... 21
2.2. Thực nghiệm ..................................................................................................... 21
2.2.1. Khảo sát quá trình điều chế sét hữu cơ ........................................................... 21
2.2.2. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ phenol đỏ của
bentonit va sét hữu cơ điều chế ........................................................................ 23
2.2.3. Hoạt hóa bentonit bằng phương pháp nhiệt .................................................... 24
2.2.4. Khảo sát khả năng hấp phụ Mn(II) của bentonit chưa biến tính và bentonit
biến tính………… ............................................................................................ 24
2.2.5. Hoạt hóa bentonit bằng axit ............................................................................ 25
2.3. Các phương pháp nghiên cứu ......................................................................... 26
2.3.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ................................................................ 27
2.3.2. Phương pháp phân tích nhiệt ........................................................................... 27
2.3.3. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) .................................................................. 27
2.3.4. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ....................................................... 28
2.3.5. Phương pháp xác định ham lượng cation hữu cơ xâm nhập ........................... 28
2.3.6. Phương pháp trắc quang .................................................................................. 28
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 29
3.1. Nghiên cứu tổng hợp sét hữu cơ từ bent-TQ và bent-TH ............................ 30
3.1.1. Nghiên cứu tổng hợp sét hữu cơ từ bent-TQ .................................................. 30
3.1.2. Nghiên cứu tổng hợp sét hữu cơ từ bent-TH .................................................. 40
3.1.3. So sánh điều kiện tổng hợp va đặc điểm của sét hữu cơ điều chế từ hai nguồn
bentonit (Trung Quốc và Thanh Hóa) .............................................................. 51
3.2. Khao sát kha năng hấp phụ phenol đo của set hữu cơ điều chê từ bent-TQ .. 51
3.2.1. Xây dựng đường chuẩn của phenol đỏ… ........................................................ 51
3.2.2. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ………………………………...… 53
iii
3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng bentonit, sét hữu cơ điều chế ................ 54
3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ phenol đỏ ................................................... 55
3.2.5. Khảo sát dung lượng hấp phụ phenol đỏ theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ
Langmuir .......................................................................................................... 57
3.3. Khao sát kha năng hấp phụ phenol đo của set hữu cơ điều chê từ bent-TH .. 59
3.3.1. Xây dựng đường chuẩn của phenol đỏ ............................................................ 59
3.3.2. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ ........................................................ 60
3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng bentonit, sét hữu cơ điều chế ................ 62
3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ phenol đỏ ................................................... 63
3.3.5. Khảo sát dung lượng hấp phụ phenol đỏ theo mô hình đẳng nhiệt hấp
phụ Langmuir ................................................................................................... 64
3.4. Nghiên cứu chê tạo vật liệu bentonit biên tính bởi nhiệt .............................. 67
3.4.1. Khảo sát khả năng hấp phụ Mn(II) của bentonit hoạt hóa bởi nhiệt độ .......... 67
3.4.2. Kết quả phân tích nhiễu xạ Rơnghen .............................................................. 77
3.5. Nghiên cứu chê tạo vật liệu từ bentonit biên tính bởi axit ........................... 79
3.5.1. Khảo sát khả năng hấp phụ Mn(II) của bentonit biến tính bởi axit ................ 79
3.5.2. Kết quả phân tích nhiễu xạ Rơnghen .............................................................. 88
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 93
PHỤ LỤC
ĐIỀU CHẾ SÉT HỮU CƠ TỪ BENTONIT TRUNG QUỐC
ĐIỀU CHẾ SÉT HỮU CƠ TỪ BENTONIT THANH HÓA
iv
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CƯU
1. Thông tin chung
- Tên đề tài: "Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ bentonit Thanh Hóa và
thăm dò khả năng xử lý môi trường".
- Mã số: ĐH2014-TN04-06.
- Chủ nhiệm đề tài: TS. Phạm Thị Hà Thanh.
- Tổ chức chủ trì: Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên.
- Thời gian thực hiện: 24 tháng.
2. Mục tiêu
Từ bentonit Trung Quốc, bentonit Thanh Hóa biến tính (bởi cation hữu cơ, bởi
nhiệt, bởi axit) chế tạo được vật liệu hấp phụ, đánh giá khả năng hấp phụ hợp chất
hữu cơ va cation kim loại.
Nghiên cứu cấu trúc, hình thái học của vật liệu bằng các phương pháp vật lý
hiện đại như XRD, IR, SEM,...
So sánh khả năng hấp phụ của vật liệu chế tạo từ hai nguồn: bentonit Trung
Quốc và bentonit Thanh Hóa.
3. Tính mới và sáng tạo
Bentonit đã được nghiên cứu biến tính trên thế giới với các muối amin bậc 1,
bậc 2, bậc 3. Các vật liệu biến tính đã được nghiên cứu hấp phụ các hợp chất của
phenol, hợp chất hữu cơ va một số ion kim loại nặng. Tuy nhiên việc nghiên cứu
điều chế sét hữu cơ từ tetrađecyltrimetyl amoni bromua, cũng như nghiên cứu các
điều kiện thích hợp hấp phụ phenol đỏ va Mn (II) chưa được nghiên cứu một cách
hệ thống.
Tại Việt Nam đây la công trình đầu tiên nghiên cứu một số điều kiện tổng
hợp sét hữu cơ, khả năng hấp phụ phenol đỏ và Mn (II) của vật liệu biến tính từ
nguồn bentonit Thanh Hóa so sánh với nguồn bentonit Trung Quốc một cách khá hệ
thống.
v
4. Kêt qua nghiên cứu
Tìm được điều kiện thích hợp điều chế sét hữu cơ từ bentonit Trung Quốc,
bentonit Thanh Hóa với tetrađecyltrimetyl amoni bromua.
Đã nghiên cứu các đặc trưng về liên kết, hình thái học của vật liệu tổng hợp
ở điều kiện tối ưu. Nghiên cứu một số yếu tố khi sử dụng sét hữu cơ điều chế để hấp
phụ phenol đỏ.
Đã nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ bentonit Trung Quốc, bentonit Thanh
Hóa biến tính bởi nhiệt, bởi axit.
So sánh khả năng hấp phụ của vật liệu chế tạo từ hai nguồn bentonit:
bentonit Trung Quốc và bentonit Thanh Hóa.
5. San phẩm
5.1. Sản phẩm khoa học
1. Phạm Thị Ha Thanh (2014), “Nghiên cứu cấu trúc của sét hữu cơ điều chế từ
bentonit (Trung Quốc) va tetrađecyltrimetyl amoni bromua”, Tạp chí Hóa học,
52(5A), tr. 265-269.
2. Phạm Thị Hà Thanh, Nguyễn Thị Thu Hường (2015), “Khảo sát quá trình điều
chế sét hữu cơ từ bentonit (Trung Quốc) va tetrađecyltrimetyl amoni bromua”,
Tạp chí phân tích Hóa, lý và sinh học, 20(1), tr. 53-58.
3. Phạm Thị Hà Thanh, Lý Thị Thêm (2015), “Khảo sát quá trình điều chế sét hữu
cơ điều chế từ bentonit (Trung Quốc) va tetrađecyltrimetyl amoni bromua
trong dung dịch rượu nước”, Tạp chí Hoá học, 53(3E12), tr. 493-500.
4. Phạm Thị Hà Thanh, Trần Anh Vũ, Lã Mạnh Cường (2015), “Khảo sát quá
trình điều chế sét hữu cơ điều chế từ bentonit (Thanh Hoá) và
tetrađecyltrimetyl amoni bromua”, Tạp chí phân tích Hóa, lý và sinh học,
20(3), tr. 338-343.
5. Phạm Thị Hà Thanh, Bùi Huy Quang, Lê Thị Hoang Hương (2016), “Nghiên cứu
cấu trúc của sét hữu cơ điều chế từ bentonit (Thanh Hóa) va tetrađecyltrimetyl
amoni bromua”, Tạp chí phân tích Hóa, lý và sinh học, 21(1), tr. 131-137.
vi
5.2. Sản phẩm đào tạo
1. Nguyễn Thị Thu Hường (2014), Nghiên cứu điều chế sét hữu cơ từ bentonit
Trung Quốc với tetrađecyltrimetyl amoni bromua và bước đầu thăm dò ứng
dụng, Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên
2. Lã Mạnh Cường (2015), Nghiên cứu điều chế sét hữu cơ từ bentonit (Thanh
Hóa) với tetrađecyltrimetyl amoni bromua và bước đầu thăm dò ứng dụng,
Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên.
3. Lý Thị Thêm (2015), Nghiên cứu điều chế sét hữu cơ từ bentonit Trung Quốc với
tetrađecyltrimetyl amoni bromua trong môi trường rượu nước và bước đầu
thăm dò ứng dụng, Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái
Nguyên.
4. Trần Anh Vũ (2014), Khảo sát khả năng hấp phụ Mn(II) của bentonit Trung
Quốc biến tính bằng phương pháp nhiệt, Đề tai NCKH sinh viên, Trường Đại
học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên.
5. Đỗ Mai Linh (2014), Khảo sát khả năng hấp phụ Mn(II) của bentonit Trung
Quốc biến tính bằng axit, Đề tai NCKH sinh viên, Trường Đại học Sư phạm,
Đại học Thái Nguyên..
6. Công Thị Bình Nguyên (2015), Khảo sát khả năng hấp phụ ion Fe2+ của bentonit
biến tính bởi nhiệt, Đề tai NCKH sinh viên, Trường Đại học Sư phạm, Đại học
Thái Nguyên.
7. Nông Thị Hồng (2015), Khảo sát khả năng hấp phụ ion Fe3+ của bentonit biến
tính bởi nhiệt, Đề tai NCKH sinh viên, Trường Đại học Sư phạm, Đại học
Thái Nguyên.
6. Phương thức chuyển giao, địa chỉ ứng dụng, tác động và lợi ích mang lại của
kêt qua nghiên cứu
Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể ứng dụng để xử lí mẫu nước bị ô nhiễm
chất chất hữu cơ (phenol đỏ) và bị ô nhiễm kim loại nặng (Mn).
Ngày tháng năm 2016
Tổ chức chủ trì Chủ nhiệm đề tài (ký, họ và tên, đóng dấu)
Phạm Thị Hà Thanh
INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
vii
1. General information
Project Title: “Research adsorbent manufactured from bentonite Thanh Hoa
and explore the possibility of environmental treatment”.
Code number: ĐH2014-TN04-06.
Co-ordinator: Dr. Pham Thi Ha Thanh.
Implementing Institution: College of Education, Thai Nguyen University.
Duration: 24 months.
2. Objectives
From China bentonite, Thanh Hoa bentonite modified (by organic cations,
by heat, by acids) are manufactured adsorbent evaluation adsorption capacity of
organic compounds and metal cations.
Look at the structure, the morphology of the material by methods such as
XRD modern physics, IR, SEM, ...
Comparison of the absorption capacity of the material made from two
sources: bentonite China and bentonite Thanh Hoa.
3. Creativeness and innovativeness
- Bentonite has been studied worldwide modified with amine salts of type
1, type 2, type 3. The modified material has been studied adsorption of phenolic
compounds, organic compounds and some metal ions heavy. However the study of
organic clay prepared from ammonium bromide tetradecyltrimetyl, as well as
researching the right conditions adsorbed phenol red and Mn (II) has not been
studied in a systematic way.
- In Vietnam, this is the first study some conditions synthetic organic clay,
red phenol adsorption capacity and Mn (II) of the material from the source modified
bentonite Thanh Hoa as compared with a bentonite China fairly systems.
viii
4. Research results
- Finding the right conditions modulated organoclay from bentonite China,
bentonite Thanh Hoa with ammonium bromide tetradecyltrimethyl.
- Studied the characteristics of the link, the morphology of the synthetic
material in optimal conditions. Look at a number of factors when using organic clay
adsorbent prepared to red phenol.
- Research adsorbent manufactured from China bentonite, modified
bentonite Thanh Hoa by heat, by acids.
- Comparing the absorption capacity of the material made from two sources
bentonite: bentonite China and bentonite Thanh Hoa.
5. Products
5.1. Scientific results
1. Pham Thi Ha Thanh (2014), “Research the structure of organoclay prepared from
bentonite (China) and tetradecyltrimethyl ammonium bromide”, Journal of
Chemistry, 52(5A), pp. 265-269.
2. Pham Thi Ha Thanh, Nguyen Thi Thu Huong (2015), “Investigation on the
process of synthesis organoclays from bentonite (China) and
tetradecyltrimethyl ammonium bromide”, Journal of Analytical Sciences,
20(1), pp. 53-58.
3. Pham Thi Ha Thanh, Ly Thi Them (2015), “Investigation on the process of
synthesis organoclays from bentonite (China) and tetradecyltrimethyl
ammonium bromide in alcohol - water solution”, Journal of Chemistry,
53(3E12), pp. 493-500.
4. Pham Thi Ha Thanh, Tran Anh Vu, La Manh Cuong (2015), “Investigation on
the process of synthesis organoclays from bentonite (Thanh Hoa) and
tetradecyltrimethyl ammonium bromide”, Journal of Analytical Sciences,
20(3), pp. 338-343.
5. Pham Thi Ha Thanh, Bui Quang Huy, Le Hoang Huong (2016), “Research the
structure of organoclays prepared from bentonite (Thanh Hoa) and
tetradecyltrimethyl ammonium bromide”, Journal of Analytical Sciences,
21(1), pp. 131-137.
ix
5.2. Training results
1. Nguyen Thi Thu Huong (2014), Study prepared organoclay from bentonite
China with tetradecyltrimethyl ammonium bromide and initially exploration
applications, Master Thesis, College of Education, Thai Nguyen University.
2. La Manh Cuong (2015), Study prepared organoclay from bentonite Thanh Hoa
with tetradecyltrimethyl ammonium bromide and initially exploration
applications, Master Thesis, College of Education, Thai Nguyen University.
3. Ly Thi Them (2015), Study prepared organoclay from bentonite China with
tetradecyltrimethyl ammonium bromide in alcohol - water solution and
initially exploration applications, Master Thesis, College of Education, Thai
Nguyen University.
4. Tran Anh Vu (2014), Survey adsorption capacity of Mn (II) of bentonite China by
means of thermal denaturation, Scientific research project for student, College
of Education, Thai Nguyen University.
5. Do Mai Linh (2014), Survey adsorption capacity of Mn (II) of China bentonite
modified by acid, Scientific research project for student, University of
Education, University Thai Nguyen.
6. Cong Thi Binh Nguyen (2015), Survey adsorption capacity of bentonite Fe2+ ions
denatured by heat, Scientific research project for student, College of
Education, Thai Nguyen University.
7. Nong Thi Hong (2015), Survey adsorption capacity of bentonite Fe3+ ions
denatured by heat, Scientific research project for student, College of
Education, Thai Nguyen University.
6. Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of
research results
The research results of the research can be applied to process contaminated
water samples organic compounds (phenol red) and Mn metal contamination.
x
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến giá trị d001 va ham lượng (%)
cation hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ ............................................. 30
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng TĐTM/bentonit đến giá trị d001 và hàm
lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ điều chế ............. 32
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của pH dung dịch đến giá trị d001 và ham lượng (%) cation
hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ ........................................................ 33
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến giá trị d001 va ham lượng cation
hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ ........................................................ 34
Bảng 3.5. Các số sóng đặc trưng trong phổ hồng ngoại của ben-TQ, TĐTM va sét
hữu cơ (cm-1) .................................................................................................... 37
Bảng 3.6. Kết quả phân tích giản đồ nhiệt của bent-TQ va sét hữu cơ điều chế ở
điều kiện tối ưu ................................................................................................. 39
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến giá trị d001 va ham lượng (%)
cation hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ ............................................. 41
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng TĐTM/bentonit đến giá trị d001và hàm
lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ ............................ 42
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của pH dung dịch đến giá trị d001va ham lượng (%) cation hữu
cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ ............................................................... 43
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến giá trị d001va ham lượng (%)
cation hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ ............................................. 44
Bảng 3.11. Các số sóng đặc trưng trong phổ hồng ngoại của bent-TH, TĐTM va sét
hữu cơ (cm-1) .................................................................................................... 47
Bảng 3.12. Kết quả phân tích giản đồ nhiệt của bent-TH va sét hữu cơ điều chế ở
điều kiện tối ưu ................................................................................................. 49
Bảng 3.13. Điều kiện tổng hợp sét hữu cơ từ bent-TQ và bent-TH với TĐTM ....... 51
Bảng 3.14. Đặc điểm của sét hữu cơ điều chế từ bent-TQ và bent-TH với TĐTM . 51
Bảng 3.15. Số liệu xây dựng đường chuẩn của phenol đỏ……………………..52
xi
Bảng 3.16. Sự phụ thuộc của dung lượng và hiệu suất hấp phụ vào thời gian ......... 53
Bảng 3.17. Ảnh hưởng của khối lượng bentonit, sét hữu cơ đến dung lượng và hiệu
suất hấp phụ phenol đỏ ..................................................................................... 54
Bảng 3.18. Ảnh hưởng nồng độ đầu của phenol đỏ đến dung lượng và hiệu suất hấp
phụ của sét hữu cơ ............................................................................................ 56
Bảng 3.19. Giá trị hấp phụ lớn nhất va hằng số Langmuir b của bent-TQ va sét hữu
cơ điều chế ........................................................................................................ 58
Bảng 3.20. Số liệu xây dựng đường chuẩn của phenol đỏ ........................................ 59
Bảng 3.21. Sự phụ thuộc của dung lượng và hiệu suất hấp phụ vào thời gian ............... 61
Bảng 3.22. Ảnh hưởng của khối lượng bent-TH, sét hữu cơ đến dung lượng và hiệu
suất hấp phụ phenol đỏ ..................................................................................... 62
Bảng 3.23. Ảnh hưởng của nồng độ phenol đỏ đến dung lượng và hiệu suất hấp phụ
của bentonit và sét hữu cơ ................................................................................ 64
Bảng 3.24. Giá trị hấp phụ lớn nhất va hằng số Langmuir b của bent-TH va sét hữu
cơ điều chế ........................................................................................................ 66
Bảng 3.25. Số liệu xây dựng đường chuẩn của Mn2+ ............................................... 67
Bảng 3.26. Sự phụ thuộc khả năng hấp phụ Mn(II) của bentonit chưa biến tính và
bentonit biến tính ở các nhiệt độ khảo sát ........................................................ 69
Bảng 3.27. Sự phụ thuộc khả năng hấp phụ Mn(II) của bent-TQ và bent-TH biến
tính theo thời gian ............................................................................................. 70
Bảng 3.28. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của khối lượng bentonit biến tính bằng
nhiệt đến khả năng hấp phụ Mn (II) ................................................................. 72
Bảng 3.29. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Mn (II) đến khả năng hấp phụ
của bentonit ...................................................................................................... 74
Bảng 3.30. Giá trị hấp phụ lớn nhất va hằng số Langmuir b của bent-TQ và bent-TH
.......................................................................................................................... 77
Bảng 3.31. Sự phụ thuộc của khả năng hấp phụ Mn (II) vào nồng độ axit biến tính
bent-TQ và bent-TH ......................................................................................... 80
Bảng 3.32. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ Mn (II) của bentonit đã biến tính
theo thời gian .................................................................................................... 82
xii
Bảng 3.33. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của khối lượng bentonit đến khả năng hấp
phụ Mn (II) ....................................................................................................... 84
Bảng 3.34. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Mn(II) đến khả nănghấp phụ
của bentonit ...................................................................................................... 85
Bảng 3.35. Giá trị hấp phụ lớn nhất va hằng số Langmuir b của bent-TQ đã biến
tính và bent-TH đã biến tính............................................................................. 88
xiii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Cấu trúc mạng lưới không gian của MMT ................................................ 4
Hình 1.2. Sự định hướng của các ion ankylamoni trong các lớp silicat ................... 10
Hình 1.3. Sự sắp xếp các cation hữu cơ kiểu đơn lớp, hai lớp và giả ba lớp ............ 10
Hình 1.4. Cấu tạo phân tử, cấu trúc không gian của phenol đỏ ................................ 12
Hình 1.5. Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir ....................................................... 19
Hình 1.6. Sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf ................................................................... 19
Hình 1.7. Đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich ...................................................... 20
Hình 1.8. Sự phụ thuộc lgq vào lgCf ......................................................................... 20
Hình 2.1. Quy trình tổng hợp sét hữu cơ . ................................................................ 22
Hình 3.1. Giản đồ XRD của bent-TQ và các mẫu sét hữu cơ điều chế lần lượt ở các
nhiệt độ 20oC, 30oC, 40oC, 50oC, 60oC, 70oC ................................................. 30
Hình 3.2. Giản đồ XRD của bent-TQ và các mẫu sét hữu cơ được điều chế ở các tỉ
lệ TĐTM/ bentonit lần lượt là 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 ........................................ 32
Hình 3.3. Giản đồ XRD của bent-TQ va các mẫu sét hữu cơ điều chế trong dung
dịch có pH lần lượt la 6, 7, 8, 9, 10, 11 ............................................................ 33
Hình 3.4. Giản đồ XRD của bent-TQ va các mẫu sét hữu cơ phản ứng trong thời
gian 1giờ, 2giờ, 3giờ, 4giờ, 5giờ, 6giờ ............................................................. 34
Hình 3.5. Giản đồ XRD của mẫu bent-TQ ............................................................... 35
Hình 3.6. Giản đồ XRD của sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu......................... 36
Hình 3.7. Phổ hấp thụ hồng ngoại của bent-TQ........................................................ 36
Hình 3.8. Phổ hấp thụ hồng ngoại của TĐTM ....................................................... 36
Hình 3.9. Phổ hấp thụ hồng ngoại của sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu ......... 37
Hình 3.10. Giản đồ phân tích nhiệt của bent-TQ ...................................................... 38
Hình 3.11. Giản đồ phân tích nhiệt của sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu ....... 38
Hình 3.12. Ảnh SEM của bent–TQ (a), của sét hữu cơ điều chế (b) ........................ 40
Hình 3.13. Giản đồ XRD của bent-TH và các mẫu sét hữu cơ điều chế lần lượt ở
các nhiệt độ 30oC, 40oC, 50oC, 60oC, 70oC ...................................................... 41
xiv
Hình 3.14. Giản đồ XRD của bent-TH và các mẫu sét hữu cơ được điều chế ở các tỉ
lệ TĐTM/ bentonit lần lượt là 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 ........................................ 42
Hình 3.15. Giản đồ XRD của bent-TH va các mẫu sét hữu cơ điều chế trong dung
dịch có pH lần lượt la 7, 8, 9, 10, 11 ................................................................ 43
Hình 3.16. Giản đồ XRD của bent-TH va các mẫu sét hữu cơ phản ứng trong thời
gian 2 giờ, 3 giờ, 4 giờ, 5 giờ, 6 giờ ................................................................. 44
Hình 3.17. Giản đồ XRD của mẫu bent-TH ............................................................. 45
Hình 3.18. Giản đồ XRD của sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu....................... 45
Hình 3.19. Phổ hồng ngoại của bent-TH .................................................................. 46
Hình 3.20. Phổ hồng ngoại của tetrađecyltrimetylamoni bromua (TĐTM) ......... 46
Hình 3.21. Phổ hồng ngoại của sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu .................... 46
Hình 3.22. Giản đồ phân tích nhiệt của bent-TH ...................................................... 48
Hình 3.23. Giản đồ phân tích nhiệt của sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu ....... 48
Hình 3.24. Ảnh SEM của bent–TH (a); của sét hữu cơ điều chế (b) ........................ 50
Hình 3.25. Đường chuẩn của phenol đỏ ................................................................... 52
Hình 3.26. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ phenol
đỏ của bent-TQ, sét hữu cơ điều chế ................................................................ 53
Hình 3.27. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của khối lượng bent-TQ, sét hữu cơ điều chế
đến quá trình hấp phụ phenol đỏ ...................................................................... 55
Hình 3.28. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ phenol đỏ đến khả năng hấp
phụ phenol đỏ của bent-TQ và sét hữu cơ điều chế ......................................... 56
Hình 3.29. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của bent-TQ đối với phenol đỏ ......... 57
Hình 3.30. Sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf đối với sự hấp phụ phenol đỏ của bent-TQ ....... 57
Hình 3.31. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của sét hữu cơ điều chế đối với
phenol đỏ .. ......................................................................................................58
Hình 3.32. Sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf đối với sự hấp phụ phenol đỏ của sét hữu
cơ điều chế.......................................................................................................58
Hình 3.33. Đường chuẩn của phenol đỏ ................................................................... 60
xv
Hình 3.34. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ phenol
đỏ của bent-TH va sét hữu cơ điều chế ............................................................ 61
Hình 3.35. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của khối lượng bent-TH, sét hữu cơ điều chế
đến quá trình hấp phụ phenol đỏ ...................................................................... 63
Hình 3.36. Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của bent-TH đối với phenol đỏ ... 65
Hình 3.37. Sự phụ thuộc của C/q vao C đối với sự hấp phụ phenol đỏ của bent-TH65
Hình 3.38. Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của sét hữu cơ điều chế đối với
phenol đỏ .......................................................................................................... 66
Hình 3.39. Sự phụ thuộc của C/q vao C đối với sự hấp phụ phenol đỏ của sét hữu
cơ điều chế ........................................................................................................ 66
Hình 3.40. Đường chuẩn của Mn2+ ........................................................................... 68
Hình 3.41. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khả năng hấp phụ Mn(II) ........................ 69
của bent-TQ, bent-TH trước và sau khi biến tính ở các nhiệt độ khảo sát ............... 69
Hình 3.42. Đồ thị biểu diễn khả năng hấp phụ Mn(II) của bent-TQ và bent-TH biến
tính bằng nhiệt theo thời gian ........................................................................... 71
Hình 3.43. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của khối lượng bent-TQ và bent-TH biến
tính bằng nhiệt đến khả năng hấp phụ Mn(II) .................................................. 72
Hình 3.44. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ Mn(II) tới khả năng hấp phụ
của bent-TQ và bent-TH đã biến tính bằng nhiệt ............................................. 75
Hình 3.45. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của bent-TQ đối với Mn(II) ........ 75
Hình 3.46.Sự phụ thuộc của Ccb/q vao Ccb đối với sự hấp phụ Mn(II) của bent-
TQ………………………………………………………………………..... 76
Hình 3.47. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của bent-TH đối với Mn (II).. 76
Hình 3.48. Sự phụ thuộc của Ccb /q vao Ccb đối với sự hấp phụ Mn (II) của bent-
TH………………………………………………………………………….76
Hình 3.49. Kết quả X-ray mẫu bent-TQ chưa biến tính…….…………………... 77
Hình 3.50. Kết quả X-ray mẫu bent-TH chưa biến tính.. ......................................... 78
Hình 3.51. Kết quả X-ray mẫu bent-TQ biến tính ở 120o C ..................................... 78
Hình 3.52. Kết quả X-ray mẫu bent-TH biến tính ở 140o C ..................................... 78
xvi
Hình 3.53. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của khả năng hấp phụ Mn(II) vào nồng độ
axit HCl biến tính bent-TQ và bent-TH ........................................................... 80
Hình 3.54. Đồ thị biểu diễn khả năng hấp phụ Mn(II) của bent-TQ và bent-TH theo
thời gian………………………………………………………………….…83
Hình 3.55. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của khối lượng bent-TQ và bent-TH biến
tính bằng axit HCl đến khả năng hấp phụ Mn(II) ............................................ 83
Hình 3.56. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ Mn(II) đến khả năng hấp phụ
của bent-TQ và bent-TH đã biễn tính bằng axit HCl 3%. ................................ 86
Hình 3.57. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của bent-TQ đã biến tính đối với
Mn (II) .............................................................................................................. 87
Hình 3.58: Sự phụ thuộc của Ccb/a vào Ccb đối với sự hấp phụ Mn (II) của bent-TQ
đã biến tính ....................................................................................................... 87
Hình 3.59. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của bent-TH đối với Mn (II) ....... 87
Hình 3.60. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với sự hấp phụ Mn (II) của bent-TH
đã biến tính……… ........................................................................................... 87
Hình 3.61. Kết quả X-ray mẫu bent-TQ chưa biến tính ........................................... 88
Hình 3.62. Kết quả X-ray mẫu bent-TQ biến tính bởi axit HCl 3% ......................... 89
Hình 3.63. Kết quả X-ray mẫu bent-TH chưa biến tính ........................................... 89
Hình 3.64. Kết quả X-ray mẫu ben-TH biến tính bởi axit HCl 3% .......................... 89
xvii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT, KÍ HIỆU
Chữ viêt tắt, kí hiệu Nội dung
Bent-TH Bentonit (Thanh Hóa)
Bent-TQ Bentonit (Trung Quốc)
MMT Montmorillonit
SEM Kính hiển vi điện tử quét
Shc Sét hữu cơ
TĐTM Tetrađecyltrimetylamoni bromua
XRD X-ray diffraction - Nhiễu xạ tia X
1
MƠ ĐÂU
Hiện nay, ô nhiễm môi trường đang trở thành một vấn đề nóng bỏng mang
tính toàn cầu, ảnh hưởng trực tiếp đến sự tồn tại và phát triển của con người và các
sinh vật trên Trái Đất. Trong số các chất độc hại thải ra môi trường, đáng chú ý la
những chất hữu cơ độc hại bền vững trong đó có phenol va các hợp chất của phenol
cùng với một số kim loại nặng. Các chất này có khả năng tích lũy trong cơ thể sinh
vật và gây nhiễm độc cấp tính, mãn tính cho con người. Do vậy, việc nghiên cứu xử
lý triệt để các hợp chất phenol và một số ion kim loại nặng trong nước bị ô nhiễm
luôn là mối quan tâm hang đầu của mỗi quốc gia va đặc biệt có ý nghĩa quan trọng
đối với cuộc sống hiện tại va tương lai của loai người.
Việc sử dụng các chất như than hoạt tính, silicagen, các khoáng sét để hấp
phụ các kim loại và hợp chất hữu cơ bị hạn chế bởi kích thước mao quản nhỏ.
Trước những hạn chế đó, bentonit được lựa chọn thay thế các chất hấp phụ trên do
có cấu trúc lớp, có diện tích bề mặt lớn nên có khả năng hấp phụ nhiều loại cation
vô cơ va hữu cơ. Nhờ khả năng hấp phụ và khả năng trao đổi ion tốt của bentonit
nên bằng các phương pháp xử lý khác nhau, người ta có thể tạo ra các vật liệu có
chức năng khác nhau.
Mặt khác nguồn khoáng bentonit tại Việt Nam rất lớn phân bố từ Bắc vào
Nam với trữ lượng lớn như Cổ Định - Thanh Hóa, Di Linh - Lâm Đồng, Thuận Hải
- Bình Thuận,...Việc nghiên cứu sử dụng chúng làm vật liệu hấp phụ còn chưa được
quan tâm nghiên cứu.
Trên những cơ sở khoa học và thực tiễn đó, tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu
chế tạo vật liệu hấp phụ từ bentonit Thanh Hóa và thăm dò khả năng xử lý môi
trường”.
2. Mục đích nghiên cứu
Từ bentonit Trung Quốc, bentonit Thanh Hóa biến tính (bởi cation hữu cơ, bởi
nhiệt, bởi axit) chế tạo được vật liệu hấp phụ, đánh giá khả năng hấp phụ hợp chất
hữu cơ va cation kim loại.
Nghiên cứu cấu trúc, hình thái học của vật liệu bằng các phương pháp vật lý
hiện đại như XRD, IR, SEM,...
So sánh khả năng hấp phụ của vật liệu chế tạo từ hai nguồn: bentonit Trung
Quốc và bentonit Thanh Hóa.
2
3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu
3.1. Khách thể nghiên cứu
Môi trường nước bị ô nhiễm chất hữu cơ độc hại (như phenol đỏ) và các ion
kim loại nặng.
3.2. Đối tượng nghiên cứu
- Nguồn bentonit Trung Quốc và bentonit Thanh Hóa.
- Hợp chất hữu cơ: phenol đỏ.
- Kim loại nặng: Mn(II).
4. Gia thuyêt khoa học
Xuất phát từ thực tế hiện nay là sự phát triển của các ngành công nghiệp,
khai thác và sử dụng khoáng sản kim loại làm cho ô nhiễm môi trường trong đó có
môi trường nước bị ô nhiễm một cách trầm trọng. Môi trường nước bị ô nhiễm nếu
không được xử lý sẽ ảnh hưởng xấu đến đời sống của con người. Vì vậy, tìm biện
pháp xử lý môi trường bị ô nhiễm đang la vấn đề nóng bỏng hiện nay. Tuy nhiên,
chi phí cho vấn đề này rất tốn kém. Nếu bằng cách sử dụng chất hấp phụ có nguồn
gốc tại Việt Nam như bentonit Thanh Hóa, biến tính đơn giản chế tạo vật liệu hấp
phụ thì giá thành của quá trình xử lý nguồn nước có chứa các chất độc hại sẽ giảm
đi rất nhiều.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Khảo sát một số yếu tố (nhiệt độ, tỉ lệ khối lượng, pH dung dịch, thời gian
phản ứng) để tìm điều kiện thích hợp điều chế sét hữu cơ từ bentonit Trung Quốc;
bentonit Thanh Hóa với tetrađecyltrimetyl amoni bromua.
- Nghiên cứu các đặc trưng về liên kết, hình thái học của vật liệu tổng hợp ở
điều kiện tối ưu. Nghiên cứu một số yếu tố khi sử dụng sét hữu cơ điều chế để hấp phụ
phenol đỏ.
- Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ bentonit Trung Quốc, bentonit Thanh
Hóa biến tính bởi nhiệt, bởi axit.
- So sánh khả năng hấp phụ của vật liệu chế tạo từ hai nguồn bentonit:
bentonit Trung Quốc và bentonit Thanh Hóa.
3
6. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu chế tạo sét hữu cơ từ bentonit Trung Quốc, bentonit Thanh Hóa với
tetrađecyltrimetyl amoni bromua. Nghiên cứu đặc trưng cấu trúc của sét hữu cơ
điều chế ở điều kiện tối ưu bằng một số phương pháp vật lý hiện đại.
- Nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu (sét hữu cơ, bentonit biến tính bởi
nhiệt, axit) đối với phenol đỏ, Mn (II).
7. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp dung dịch để chế tạo vật liệu sét hữu cơ, biến tính bentonit bởi
axit. Phương pháp nhiệt để biến tính bentonit.
- Các phương pháp phân tích, đánh giá cấu trúc vật liệu: phương pháp nhiễu xạ
tia X, phương pháp phân tích nhiệt, phương pháp phổ hồng ngoại, phương pháp
hiển vi điện tử quét.
- Phương pháp phân tích nồng độ của các chất hữu cơ va ion kim loại, phương
pháp UV-Vis.
8. Cấu trúc đề tài
Mở đầu:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2. Thực nghiệm.
Chương 3: Kết quả và thảo luận
Kết luận
4
Chương 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về bentonit
1.1.1. Thành phần của bentonit
Dựa vào các kết quả nghiên cứu đã được công bố trong các tài liệu tham khảo
có thể tóm tắt một số nét chính về thành phần của sét như sau:
- Thành phần khoáng vật: Bentonit là loại khoáng sét tự nhiên, có thanh phần
chính là montmorillonit (MMT), Ngoài ra trong bentonit tự nhiên còn chứa một số
khoáng sét khác như hectorit, saponit, clorit, mica,… va một số khoáng phi sét như
calcit, pirrit, manhetit,… các muối kiềm và một số hợp chất hữu cơ [15], [16], [23].
- Thành phần hóa học: Montmorillonit là thành phần chính của khoáng
bentonit tự nhiên, có công thức hóa học tổng quát la Al2O3.4SiO2.nH2O [10], [23].
1.1.2. Cấu trúc của bentonit
Cấu trúc mạng lưới không gian của MMT đã được trình bày ở hình 1.1. Khi
tồn tại trong tự nhiên, các ion trong mạng lưới có thể bị thay thế và vì vậy thành
phần hóa học của khoáng có thể bị thay đổi nhiều [10].
Hình 1.1. Cấu trúc mạng lưới không gian của MMT [10]
Cấu trúc tinh thể của MMT được tạo bởi hai mạng lưới tứ diện liên kết với
mạng lưới bát diện ở giữa tạo nên một lớp cấu trúc. Trong không gian giữa các lớp
còn tồn tại nước va nước có xu hướng tạo vỏ hiđrat với các cation trong đó. Khi
phân ly trong nước MMT dễ dang trương nở và phân tán thành những hạt nhỏ cỡ
micromet và ở trạng thái lỏng lẻo theo lực hút Vanđecvan. Chiều dày mỗi lớp cấu
5
trúc của MMT từ 9,2 ÷ 9,8Å. Khoảng cách giữa các lớp trong trạng thái trương nở
khoảng từ 5 ÷ 12Å tùy theo cấu trúc tinh thể và trạng thái trương nở.
Trong tự nhiên, khoáng sét MMT thường có sự thay thế đồng hình của các
cation hóa trị II (như Mg2+, Fe2+…) với Al3+ và Al3+ với Si4+ hoặc do khuyết tật
trong mạng nên chúng tích điện âm. Để trung hòa điện tích của mạng, MMT tiếp
nhận các cation từ ngoài. Chỉ một phần rất nhỏ các cation này (Na+, K+, Li+…) định
vị ở mặt ngoài của mạng còn phần lớn nằm trong vùng không gian giữa các lớp.
Trong khoáng MMT, các cation này có thể trao đổi với các cation ngoài dung dịch
với dung lượng trao đổi cation khác nhau tùy thuộc vào mức độ thay thế đồng hình
trong mạng. Các cation này (Na+, K+, Li+…) có thể chuyển động tự do giữa mặt
phẳng tích điện âm và bằng phản ứng trao đổi ion ta có thể biến tính MMT. Lượng
trao đổi ion của MMT dao động trong khoảng 70 ÷ 150 mgđl/100g. Quá trình xâm
nhập cation vào không gian hai lớp MMT làm giãn khoảng cách cơ sở lên vài chục
Å tùy thuộc vào loại cation thay thế [6], [10], [14].
1.1.3. Tính chất của bentonit
Do bentonit có thành phần chính la MMT có cấu trúc gồm các lớp
aluminosilicat liên kết với nhau bằng liên kết hiđro, có các ion bù trừ điện tích tồn
tại giữa các lớp nên bentonit có các tính chất đặc trưng: trương nở, hấp phụ, trao đổi
ion, kết dính, nhớt, dẻo va trơ, trong đó quan trọng nhất là khả năng trương nở, hấp
phụ va trao đổi ion.
1.1.3.1. Tính chất trương nở
Khi nước bị hấp phụ vào giữa các lớp sét sẽ lam tăng khoảng cách giữa các lớp
sét (giá trị d001) gây ra sự trương nở của sét. Sự trương nở phụ thuộc vào bản chất
khoáng sét, sự thay thế đồng hình trong các lớp tứ diện, bát diện và các ion (cation
trao đổi) trong môi trường phân tán. Lượng nước được hấp phụ vào giữa các lớp
phụ thuộc vào khả năng hydrat hoá của các cation trao đổi [11], [17], [18], [24].
Ngoai ra, độ trương nở của bentonit còn phụ thuộc vào bản chất của cation trao
đổi trên bề mặt lớp sét, bentonit-Na có khả năng trương nở từ khoảng cách cơ sở là
9,6Å đến ít nhất 17Å. Trong môi trường kiềm bentonit-Na bị hiđrat hóa mạnh hơn
và vì vậy huyền phù bentonit-Na rất bền vững [10], [18], [19], [23].
Do khả năng trương nở tốt, bentonit được dùng để điều chế sét hữu cơ va
polyme clay nanocompozit là những vật liệu có các tính chất cơ học tốt, khả năng
chịu nhiệt cao hoặc tạo mang phủ bền [9].
6
1.1.3.2. Tính chất hấp phụ
Tính chất hấp phụ của bentonit được quyết định bởi đặc tính bề mặt, cấu trúc
rỗng va kích thước hạt của chúng [12]. Do bentonit có cấu trúc lớp va độ phân tán
cao nên có cấu trúc rỗng phức tạp và bề mặt riêng lớn. Với kích thước hạt nhỏ hơn
2 µm và có cấu trúc mạng tinh thể dạng lớp nên bentonit có bề mặt riêng lớn. Diện
tích bề mặt của bentonit gồm diện tích bề mặt ngoài và diện tích bề mặt trong. Diện
tích bề mặt trong được xác định bởi bề mặt không gian giữa các lớp trong cấu trúc
tinh thể. Diện tích bề mặt ngoài phụ thuộc vao kích thước hạt, hạt cang nhỏ thì diện
tích bề mặt ngoai cang lớn [12], [16].
Khả năng hấp phụ của bentonit còn phụ thuộc vào tính chất, kích thước, hình
dạng của các tác nhân bị hấp phụ. Sự hấp phụ các chất hữu cơ không phân cực, các
polyme va đặc biệt là vi khuẩn chỉ xảy ra trên bề mặt ngoài của bentonit.
1.1.3.3. Khả năng trao đổi ion của bentonit
Sự thay thế đồng hình của Si4+ bằng Al3+ trong mạng tứ diện và Al3+ bằng
Mg2+ trong mạng lưới bát diện làm xuất hiện điện tích âm trong mạng lưới cấu trúc,
các điện tích âm này sẽ được bù trừ bằng các cation như Na+, Ca2+..., chúng được
gọi la các cation trao đổi. Khả năng trao đổi mạnh hay yếu phụ thuộc lượng điện
tích âm bề mặt, bản chất của các ion trao đổi và pH của môi trường trao đổi. Nếu
lượng điện tích âm bề mặt càng lớn, nồng độ cation trao đổi càng cao thì dung
lượng trao đổi càng lớn. Dung lượng trao đổi cation của sét dao động từ 80 đến 150
mlđlg/100g Bentonit khô [15].
Khả năng trao đổi ion của lớp aluminosilicat còn phụ thuộc vào hoá trị và bán
kính của các cation trao đổi.
- Cation hoá trị thấp dễ trao đổi hơn cation hoá trị cao: Me+ > Me2+ > Me3+.
- Đối với cation có cùng hoá trị bán kính càng nhỏ thì khả năng trao đổi càng
lớn, có thể sắp xếp theo trật tự sau: Li+ > Na+ > K+> Mg2+> Ca2+> Fe2+> Al3+.
1.1.4. Ưng dụng của bentonit
Do có cấu trúc và tính chất đặc trưng đã nêu ở trên nên bentonit có nhiều ứng
dụng trong thực tế. Các ứng dụng đó đều xuất phát từ các tính chất đặc trưng của
bentonit: ứng dụng làm chất xúc tác, chất mang xúc tác cho nhiều phản ứng trong
lĩnh vực tổng hợp hữu cơ; ứng dụng trong lĩnh vực làm chất độn trong sơn, mực in,
giấy, lam tường ngăn cho các hầm chứa chất thải phóng xạ, đập chắn nước, dung
dịch khoan; trong lĩnh vực xử lý môi trường (hấp phụ cation kim loại nặng và các
7
hợp chất hữu cơ độc hại trong nước), trong lĩnh vực mỹ phẩm [6] và hiện nay
bentonit được sử dụng nhiều trong chế khuôn trong nganh đúc luyện kim, làm vật
liệu xây dựng, làm chất kết dính vê viên quặng [6].
1.1.5. Một số phương pháp hoạt hóa bentonit
Bentonit là một chất có khả năng hấp phụ trao đổi nhưng để nâng cao tính
hấp phụ, tẩy trắng, hoạt tính xúc tác,... người ta cần tìm cách lam tăng bề mặt của nó
(gọi là sự hoạt hóa bentonit). Có nhiều phương pháp hoạt hóa như: hoạt hóa bằng
axit vô cơ; bằng kiềm; bằng nhiệt va hoạt hóa bằng chất hữu cơ [5].
a. Hoạt hóa bằng axit vô cơ
Đây la phương pháp hoạt hóa bentonit hiệu quả nhất nên thường được sử
dụng một cách rộng rãi trong thực tế. Trong quá trình hoạt hóa bentonit bằng axit,
người ta có thể dùng các axit vô cơ thông dụng như: HCl, HNO3, H2SO4,... Khả
năng hấp phụ, tẩy trắng và hoạt tính xúc tác của bentonit đã hoạt hóa phụ thuộc rất
nhiều vao điều kiện hoạt hóa như: bản chất axit hoạt hóa, nồng độ axit dùng cho
hoạt hóa, thời gian hoạt hóa,… Mỗi yếu tố đều có ảnh hưởng nhất định đến chất
lượng của bentonit hoạt hóa.
b. Hoạt hóa bằng kiềm
Dùng kiềm hòa tan một số oxit lưỡng tính như Al2O3, Fe2O3 để tạo trên bề mặt
những lỗ xốp và trung tâm hoạt động. Tuy nhiên một số liên kết nhôm silicat bị đứt
tạo cấu trúc khác và một số chất khác không bị hòa tan, bị loại do sa lắng. Do vậy
phương pháp hoạt hóa bằng kiềm ít được sử dụng.
c. Hoạt hóa bằng nhiệt
Đây la phương pháp sử dụng nhiệt để tách nước liên kết ra khỏi mạng lưới
tinh thể của đất sét va đốt cháy các chất bẩn, chất bùn trong đó. Tuy vậy, khi hoạt
hóa bentonit bằng nhiệt không được nung với nhiệt độ quá cao vì bentonit sẽ bị
giảm khả năng hấp phụ. Khoảng nhiệt độ thích hợp từ 110oC đến 150oC.
d. Hoạt hóa bằng chất hữu cơ
Khi bentonit được hoạt hóa bằng chất hữu cơ nó sẽ tạo một lớp bao phủ tối ưu
của chất hữu cơ trên bề mặt đất sét. Vì vậy nó có khả năng hấp phụ tốt các chất hữu cơ.
1.1.6. Nguồn tài nguyên bentonit
1.1.6.1. Tình hình nghiên cứu và sử dụng bentonit ở một số nước trên thế giới
Trên thế giới nguồn khoáng bentonit được khai thác ngày càng nhiều và sử
dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kinh tế và xã hội. Sau đây la tình hình sản xuất và
sử dụng bentonit điển hình ở một số nước.
8
Sản xuất và sử dụng bentonit ở Trung Quốc [3]: Mỏ bentonit lớn nhất Trung
Quốc là mỏ bentonit-Ca ở Xuân Hoa thuộc tỉnh Hồ Bắc, ngoài ra còn nhiều mỏ
bentonit ở Triết Giang, Quảng Đông. Công ty FCC INC tại thành phố Triết Giang là
một công ty hang đầu trong lĩnh vực sản xuất và chế biến bentonit của Trung Quốc.
Tổng sản lượng hang năm đối với tất cả các loại sản phẩm bentonit của công ty là
250.000 tấn.
Sản xuất và sử dụng bentonit ở Hàn Quốc [3]: Đến nay có 9 công ty sản
xuất các mặt hàng bentonit cho công nghiệp giấy, luyện kim, xây dựng dân dụng,
nông nghiệp, thức ăn gia súc... Công ty Sued- Chemie la cơ sở hang đầu với hệ
thống hoạt hoá bentonit tiên tiến, với công suất 6500 tấn/tháng.
1.1.6.2. Nguồn tài nguyên bentonit ở Việt Nam
a. Trữ lượng quặng bentonit ở Việt Nam
Hiện nay ở nước ta đã phát hiện được hơn hai chục mỏ va điểm quặng
bentonit. Đa phần các mỏ có trữ lượng lớn đều tập trung ở phía Nam (Lâm Đồng,
Bình Thuận, thành phố Hồ Chí Minh,...). Ở phía Bắc, bentonit tập trung chủ yếu ở
vùng đồng bằng Bắc Bộ và Thanh Hoá. Một số mỏ bentonit lớn ở nước ta đã được
thăm dò, khai thác la:
Mỏ bentonit Cổ Định -Thanh Hóa: ham lượng MMT nguyên khai dao động
khoảng 35 ÷ 43,9%. Dung lượng trao đổi cation khoảng 40 ÷ 52,9 mgđlg/100 g sét khô.
Mỏ bentonit Tam Bố - Di Linh - Lâm Đồng có trữ lượng khoảng 542.000 tấn,
chất lượng bentonit khá tốt. Ham lượng MMT trong sét dao động từ 40 đến 50%.
Dung lượng trao đổi cation khoảng 25,01 – 48,5 mgđl/100g sét khô.
Mỏ bentonit Tuy Phong - Bình Thuận đây la loại bentonit Na, ham lượng
MMT từ 10÷ 20%, dung lượng trao đổi cation khoảng 15,62÷19,67 mgđlg/100g.[6].
b. Dự báo khả năng khai thác quặng bentonit
Giai đoạn đến năm 2015:
Duy trì khai thác và chế biến mỏ Cổ Định (Thanh Hoá) với công suất 20.000
tấn/năm.
Đầu tư nha máy chế biến tại Tuy Phong (Bình Thuận), công suất
30.000 ÷ 35.000 tấn/năm từ nguồn nguyên liệu mỏ Nha Mé. Theo nhu cầu thị
trường, đầu tư cơ sở thứ 2 có công suất 15.000 ÷ 20.000 tấn/năm từ nguồn nguyên
liệu mỏ Lòng Sông.
9
Giai đoạn 2016 – 2025:
Nâng công suất khai thác và chế biến bentonit tại Cổ Định (Thanh Hóa) lên
50.000 ÷ 60.000 tấn/năm [6].
Tuỳ theo nhu cầu thị trường, dự kiến nâng công suất nhà máy chế biến tại
huyện Tuy Phong (Bình Thuận) lên 60.000 ÷ 70.000 tấn/năm va cơ sở sản xuất
Lòng Sông lên 70.000 ÷ 80.000 tấn/năm.
1.2. Sét hữu cơ
1.2.1. Giới thiệu về sét hữu cơ
Các nghiên cứu về tương tác giữa các khoáng sét và các hợp chất hữu cơ đã
được thực hiện từ những năm đầu của thế kỉ XX va tăng lên không ngừng về số
lượng va đa dạng về đề tài đặc trưng nhất là bentonit với các hợp chất hữu cơ phân
cực hoặc các cation hữu cơ, nhất là các amin bậc 1, bậc 2, bậc 3, bậc 4 có mạch
không phân nhánh, mạch nhánh và mạch vòng.
Năm 1945, Bergaya [13] đã nghiên cứu sự gắn kết giữa MMT và các chất hữu
cơ ở thể lỏng (điamin, polyamin, glycol, polyglycol va polyglycol ete), kết quả cho
thấy sự hấp phụ các chất hữu cơ phân cực như ancol bậc thấp, glycol và amin trên bề
mặt phiến sét cũng tương tự như hấp phụ nước. Vì vậy các hợp chất hữu cơ phân cực
khi tiếp xúc với khoáng sét sẽ dễ dang đẩy và chiếm chỗ các phân tử nước nằm ở
khoảng không gian giữa hai phiến sét. Các phân tử phân cực liên kết yếu với oxi bề mặt
của đỉnh tứ diện SiO4 bằng lực Vanđecvan. Do vậy các phân tử hữu cơ phân cực trên
bề mặt phiến sét rất linh động và dễ dàng bị thay thế bằng các phân tử khác. Cation hữu
cơ thay thế các cation vô cơ nằm ở giữa hai phiến sét và liên kết chặt chẽ với bề mặt
phiến sét. Sự tương tác nay được gọi là hấp phụ trao đổi ion. Nguyên tử nitơ của cation
hữu cơ gắn chặt vào bề mặt phiến sét còn đuôi hiđrocacbon sẽ thay thế vị trí các phân
tử nước đã bị hấp phụ từ trước và nằm song song hoặc vuông góc với bề mặt sét [14].
1.2.2. Cấu trúc sét hữu cơ
Ion hữu cơ có thể sắp xếp tạo lớp phẳng (đơn hoặc kép) trên bề mặt silicat
(hình 1.2). Ngoài ra, tùy thuộc vào chiều dài mạch ankyl và mật độ gói ghém cho
thấy sự tạo thành các cấu trúc nghiêng với mạch ankyl hướng ra xa bề mặt silicat. Với
các lớp “3 phân tử”, do một số đầu mạch chồng chập lên các đầu mạch khác, nên
khoảng cách giữa các lớp được xác định bởi chiều dày của ba mạch ankyl [13], [19].
10
a) b)
c) d) e)
Hình 1.2. Sự định hướng của các ion ankylamoni trong các lớp silicat
(a) lớp đơn, (b) lớp kép, (c) lớp giả ba phân tử và (d, e) sự sắp xếp kiểu parafin
Năm 1976. Lagaly [19] và cộng sự đã nghiên cứu sự tạo thành các lớp đơn,
lớp kép và lớp “3 phân tử” của các ion ankylamoni trong khoảng không gian giữa
các lớp của MMT và nhận thấy khoảng cách cơ sở của ankylamoni MMT phụ thuộc
vào chiều dài mạch của ankylamoni (hình 1.3) .
Hình 1.3. Sự sắp xêp các cation hữu cơ kiểu đơn lớp, hai lớp và gia ba lớp
Nếu mạch hiđrocacbon trong muối amoni hữu cơ là mạch thẳng và có số
nguyên tử cacbon bằng 10 thì giá trị d001 là 13,6Å, nếu số nguyên tử C từ 12 đến 18
thì giá trị d001 khoảng 17Å. Quy luật nay đã được phát hiện, khi các nhà khoa học
nghiên cứu phản ứng trao đổi cation giữa bentonit với các muối amoni hữu cơ và sự
tương quan giữa tỷ lệ bề mặt phiến sét bị che phủ bằng các cation hữu cơ với số lớp
cation hữu cơ sắp xếp trong không gian giữa hai phiến sét. Khi bề mặt phiến sét bị
che phủ hơn 50% thì các cation hữu cơ bắt đầu sắp xếp thành hai lớp.
11
1.2.3. Tính chất của sét hữu cơ
Tính hấp phụ: Do sét hữu cơ có tính ưa hữu cơ nên sự hấp phụ xảy ra chủ
yếu đối với các phân tử hữu cơ trong môi trường lỏng hoặc khí. Trong môi trường
lỏng khả năng hấp phụ tăng khi điện tích lớp, khoảng không gian của các lớp, kích
thước alkyl amoni tăng va lượng cation hữu cơ trong sét đạt xấp xỉ mức độ bão hòa
với dung lượng trao đổi cation [3], [6].
Tính trương nở: Sét hữu cơ có khả năng trương nở tốt trong các dung môi
hữu cơ. Khi được phân tán vao môi trường các chất hữu cơ, tính trương nở lam tăng
độ phân tán của các chất hữu cơ, do đó sét hữu cơ được ứng dụng trong nhiều lĩnh
vực khác nhau như làm chất chống sa lắng trong sơn, trong mực in, làm sạch nước
bị ô nhiễm bởi dầu, mỡ...[3], [4], [6].
Độ bền của sét hữu cơ: Độ bền của sét hữu cơ một phần là do lực hút
Vanđecvan giữa các mạch hữu cơ với bề mặt hạt sét. Hiệu ứng nay tăng nhanh theo
chiều dài mạch hữu cơ, một phần khác la do độ bền nhiệt động học của các cation
amoni bậc 4 trên bề mặt các hạt sét lớn hơn so với độ bền nhiệt động học của chúng
được hiđrat hóa. Do vậy sét hữu cơ tương đối ổn định nhiệt, nó có thể sử dụng ở
nhiệt độ lên tới 250oC [3], [6] .
1.2.4. Ưng dụng của sét hữu cơ
Sét hữu cơ đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như:
Xử lý môi trường: sét hữu cơ la chất hấp phụ mạnh để loại bỏ dầu, chất hoạt
động bề mặt va các dung môi như metyletyl xeton, t-butyl ancol và các chất khác.
Do khả năng loại bỏ dầu và dầu nhờn của sét hữu cơ ở tỉ lệ thể tích cao, vì vậy khi
sử dụng sét hữu cơ để tách loại dầu có thể tiết kiệm tới hơn 50% chi phí [4].
Chế tạo vật liệu polyme clay nanocompozit: hiện nay, ứng dụng quan trọng
nhất của sét hữu cơ la trong lĩnh vực điều chế các polyme nanocompozit, sét hữu cơ
chiếm 70% các loại vật liệu nano thương mại được dùng để điều chế các polyme
compozit. Sét hữu cơ lam tăng các đặc tính cơ lý va hóa học của polyme nền. Chỉ với
một lượng nhỏ sét hữu cơ cỡ vài phần trăm khối lượng được đưa vao polyme làm nâng
cao tính chất cơ lý của vật liệu, khả năng chống cháy, hệ số chống thấm khí lên rất
nhiều lần ma không lam thay đổi đáng kể trọng lượng, độ trong của vật liệu [3], [6].
Ngoài ra sét hữu cơ ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: làm chất
chống sa lắng trong môi trường hữu cơ, làm chất tạo cấu trúc cho dung dịch khoan
12
trong công nghiệp dầu khí, trong sơn lưu hóa nhiệt, chất làm sạch dầu trong nhũ
tương dầu nước [6].
1.2.5. Tổng hợp sét hữu cơ
Các hợp chất hữu cơ thường được sử dụng: các muối ankyl amoni bậc bốn
và các phân tử sinh học.
Các phương pháp điều chế sét hữu cơ: Sét hữu cơ thường được điều chế
bằng phản ứng trao đổi cation trong dung dịch (phương pháp ướt) hoặc bằng phản
ứng trạng thái rắn (phương pháp khô).
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế sét hữu cơ bằng phương pháp
khuếch tán trong dung dịch nước: cấu hình phân tử hữu cơ, nồng độ tác nhân hữu
cơ, nhiệt độ phản ứng, pH dung dịch, thời gian phản ứng và nhiệt độ sấy, nung.
1.3. Giới thiệu về một số chất gây ô nhiễm môi trường
1.3.1. Giới thiệu về phenol đo
Cấu tạo và tính chất :
Công thức phân tử của phenol đỏ: C19H14O5S.
Công thức cấu tạo:
Hình 1.4. Cấu tạo phân tử, cấu trúc không gian của phenol đo
Ở điều kiện thường phenol đỏ tồn tại dưới dạng tinh thể mau đỏ. Độ hòa
tan: 0,77 g/l trong nước va 2,9 g/l trong etanol. Phenol đỏ là một axit yếu với
pKa = 8,00 ở 20oC.
Phenol đỏ được biết đến với vai trò là nhóm chất chỉ thị phenolsulfophtalein.
Đặc trưng của chất chỉ thị phenolsulfophtalein là có hai khoảng chuyển màu; một
khoảng được quan sát thấy trong dung dịch axit (pH từ 0,5 ÷ 2,5), một khoảng khác
trong môi trường trung tính hoặc kiềm (pH từ 6,8 ÷ 8,4). Khác với các chất màu
13
phtalein, các chỉ thị loại này có dạng kiềm mau đỏ rất bền trong môi trường kiềm
mạnh. Cơ chế chuyển màu của phenol đỏ như sau:
Ứng dụng và tác hại của phenol đỏ
Tổng sản lượng phenol trên thế giới hang năm khoảng 3,5 triệu tấn, phần lớn
dùng để sản xuất chất dẻo phenol-fomanđehit, sợi nilon, sợi caprolactam, nhựa
epoxit. Ngoai ra còn để sản xuất axit salicylic, các chất mau, dược phẩm, chất hóa
dẻo, chất chống oxi hóa, tẩy uế, thuốc trừ sâu, chất diệt cỏ,... các sản phẩm nitro hóa
phenol được dùng làm thuốc nổ.
Về khía cạnh môi trường, phenol và các dẫn xuất của phenol được liệt vào
các chất gây ô nhiễm môi trường hang đầu vì có độc tính cao, gây hại đến sinh vật
ngay ở nồng độ thấp, hạn chế sự phân hủy sinh học. Các nguồn chính gây ra ô
nhiễm phenol la nước thải từ công nghiệp sơn, thuốc bảo vệ thực vật, chế biến than
đá, nhựa polyme, dệt nhuộm, dầu mỏ và hóa dầu. Biểu hiện của triệu chứng nhiễm
độc phenol là chóng mặt, nôn mửa, rối loạn tim mạch, hôn mê, nước tiểu trở nên
xanh nhạt hoặc xám tro. Khi nước bị nhiễm các hợp chất phenol, sát trùng bằng clo
sẽ tạo ra các hợp chất clo hóa của phenol rất độc.
Có nhiều phương pháp để xử lý nước thải có chứa các hợp chất phenol, tuy
nhiên do độc tính cao nên việc xử lý nước chứa ham lượng tổng phenol > 200mg/l
bằng kỹ thuật sinh học là rất khó, mặc dù phương pháp xử lý này rẻ tiền song bị hạn
chế khi nước thải chứa độc tố. Hầu hết các nguồn nước thải đều chứa tổng ham lượng
phenol cao hơn nhiều so với giới hạn nói trên (thường từ 2000 - 3000 mg/l) do đó,
người ta thường tiến hành xử lý bằng phương pháp hấp phụ hoặc oxi hóa hóa học [1].
14
Một số thành tựu xử lý các hợp chất phenol
Để đáp ứng quy định chất lượng môi trường ngày càng cao, nhiều công nghệ
khác nhau như oxi hóa, phân hủy sinh học, hấp phụ,... đã được phát triển để xử lý các
hợp chất hữu cơ độc hại có trong nước thải công nghiệp. Trong thực tế, chất hấp phụ
than hoạt tính được sử dụng rộng rãi nhất. Khi sử dụng than hoạt tính, quá trình hấp
phụ có được từ tương tác giữa bề mặt chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Các tính chất
của chất bị hấp phụ ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ trên than hoạt tính là: kích
thước phân tử, độ tan, pKa và bản chất của nhóm thế trong trường hợp chất bị hấp phụ
là các chất thơm. Mặc dù vậy, giá thành của than hoạt tính thường cao, nên đã có
những nghiên cứu để tìm các vật liệu hấp phụ thay thế khác như: khoáng sét, oxit,
nhựa polyme, oxit silic được biến tính bề mặt [13].
Bên cạnh việc sử dụng kỹ thuật hấp phụ để thu gom các hợp chất phenol từ dung
dịch nước, các nhà khoa học rất quan tâm đến khả năng loại bỏ triệt để các hợp chất này
bằng bentonit để đạt hiệu quả tốt về xử lý nước thải va đảm bảo tính kinh tế [1].
1.3.2. Giới thiệu về mangan
Mangan là kim loại màu trắng bạc, cứng, khó nóng chảy. Trong tự nhiên
mangan là nguyên tố tương đối phổ biến, đứng thứ 3 trong các kim loại chuyển tiếp.
Gần 95% mangan được dùng để chế tạo thép do đó mangan thường tồn tại trong
nước cùng với sắt nhưng với ham lượng thấp hơn. Mangan tồn tại trong nước ở
trạng thái muối clorua, nitrat, sunfat va có ham lượng trung bình khoảng 0,58 mg/l.
Nước chứa mangan thường tạo thành lớp cặn mau đen, đóng bám vao thanh va đáy
bồn chứa. Mangan có độc tính thấp, không gây ung thư, ở nồng độ 0,15 mg/l có thể
tạo ra vị khó chịu, làm hoen ố quần áo. Quá trình sinh hoạt sử dụng nguồn nước
nhiễm mangan hoặc tiếp xúc với bụi mangan lâu dài sẽ lam suy nhược đến hệ thần
kinh, tuyến giáp. Những người dễ nhiễm độc mangan là trẻ em, người già, phụ nữ
có thai và những người mắc bệnh về gan, mật [4].
Tiêu chuẩn Việt Nam về nước thải công nghiệp: TCVN 24:2009/BTNMT
quy định nồng độ của ion Mn(II) trong nước thải sinh hoạt như sau: các nguồn tiếp
nhận là các nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt không quá 0,5
mg/l; các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước không được dùng cho mục đích cấp
nước sinh hoạt không quá 1,0 mg/l.
15
1.4. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ
1.4.1. Khái niệm
Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách pha. Đây la một phương
pháp nhiệt tách chất trong đó các cấu tử xác định từ hỗn hợp lỏng hoặc khí được
hấp phụ trên bề mặt rắn xốp. Trong đó: chất hấp phụ là chất có bề mặt ở đó xảy ra
sự hấp phụ; chất bị hấp phụ là chất được tích lũy trên bề mặt.
Ngược với sự hấp phụ, quá trình đi ra của chất bị hấp phụ ra khỏi bề mặt
được gọi là sự giải hấp. Khi sự hấp phụ đạt tới trạng thái cân bằng thì tốc độ hấp
phụ bằng tốc độ giải hấp [4], [5].
1.4.2. Hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học
Tuỳ theo bản chất của lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ mà
người ta chia ra hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học.
- Hấp phụ vật lý gây ra bởi lực Vanđecvan giữa phần tử chất bị hấp phụ và
bề mặt của chất hấp phụ. Liên kết này yếu và dễ bị phá vỡ. Trường hợp đơn giản
nhất là sự hấp phụ của phân tử không phân cực trên bề mặt không phân cực.
- Hấp phụ hoá học gây ra bởi lực liên kết hoá học giữa bề mặt chất hấp phụ
và phần tử chất bị hấp phụ. Vì thế lớp hấp phụ hóa học không thể vượt quá một lớp
đơn phân tử. Liên kết này bền, khó bị phá vỡ.
Trong rất nhiều quá trình hấp phụ, xảy ra đồng thời cả hai hình thức hấp phụ
này. Hấp phụ hoá học được coi là trung gian giữa hấp phụ vật lý và phản ứng hoá học
[4], [5].
1.4.3. Cân bằng hấp phụ và tai trọng hấp phụ
Quá trình hấp phụ là quá trình thuận nghịch và có thể biểu diễn tương tự
dưới dạng như một phản ứng hoá học.
1
2
k
kA + O A'
A: Chất hấp phụ
O: Phần bề mặt chất hấp phụ còn trống
A’: Phần bề mặt chất hấp phụ đã bị chiếm chỗ bởi chất bị hấp phụ
k1, k2: Các hằng số tốc độ của các quá trình hấp phụ và giải hấp
16
Do vậy, các phân tử của chất bị hấp phụ khi đã hấp phụ lên bề mặt chất hấp
phụ vẫn có thể di chuyển trở lại pha lỏng hoặc pha khí. Theo thời gian, phần tử chất
lỏng hoặc chất khí di chuyển lên bề mặt chất rắn càng nhiều thì sự di chuyển ngược
trở lại pha lỏng hoặc khí của chúng càng nhiều. Đến một thời điểm nao đó, tốc độ
hấp phụ lên bề mặt của chất hấp phụ sẽ bằng tốc độ di chuyển của chúng ra ngoài
pha lỏng hoặc khí. Khi đó, quá trình hấp phụ sẽ đạt tới trạng thái cân bằng.
Tải trọng hấp phụ cân bằng la đại lượng biểu thị khối lượng của chất bị hấp
phụ trên một đơn vị khối lượng của chất hấp phụ tại trạng thái cân bằng, ở một nồng
độ và nhiệt độ xác định.
( ).i fC C Vq
m
(1.1)
Trong đó: q: Dung lượng hấp phụ (mg/g)
V: Thể tích dung dịch (l)
m : Khối lượng chất hấp phụ (g)
Ci : Nồng độ dung dịch đầu (mg/l)
Cf :Nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/l)
Cũng có thể biểu diễn đại lượng hấp phụ theo khối lượng chất hấp phụ trên
một đơn vị diện tích bề mặt chất hấp phụ.
Sm
VCCq
fi
.
).( (1.2)
S: Diện tích bề mặt riêng của chất hấp phụ (cm2/mg)
1.4.4. Các phương trình cơ ban của quá trình hấp phụ
a. Phương trình động học hấp phụ
Đối với hệ hấp phụ lỏng- rắn, quá trình động học hấp phụ xảy ra theo các
giai đoạn chính sau:
- Khuếch tán của các chất bị hấp phụ từ pha lỏng tới bề mặt chất hấp phụ.
- Khuếch tán bên trong hạt hấp phụ.
- Giai đoạn hấp phụ thực sự: các phần tử bị hấp phụ chiếm chỗ các trung tâm
hấp phụ.
17
Trong tất cả các giai đoạn đó, giai đoạn nao có tốc độ chậm nhất sẽ quyết
định toan bộ quá trình động học hấp phụ. Với hệ hấp phụ trong môi trường nước,
quá trình khuếch tán thường chậm va đóng vai trò quyết định [2].
Tốc độ hấp phụ v la biến thiên nồng độ chất bị hấp phụ theo thời gian:
dxv
dt (1.3)
Tốc độ hấp phụ phụ thuộc bậc nhất vao sự biến thiên nồng độ theo thời gian:
max( ) ( )i f
dxv C C k q q
dt (1.4)
Trong đó: x: nồng độ chất bị hấp phụ (mg/l)
t: thời gian (giây)
: hệ số chuyển khối
Ci: nồng độ chất bị hấp phụ trong pha mang tại thời điểm ban đầu (mg/l).
Cf: nồng độ chất bị hấp phụ trong pha mang tại thời điểm t (mg/l)
k: hằng số tốc độ hấp phụ.
q: dung lượng hấp phụ tại thời điểm t (mg/g).
qmax: dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g)
b. Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt
Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt có ý nghĩa va vai trò quan trọng trong việc
đánh giá hiệu quả của một mô hình hấp phụ. Đường hấp phụ đẳng nhiệt mô tả sự
phụ thuộc giữa tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ trong
dung dịch tại một nhiệt độ xác định. Các hằng số trong các phương trình hấp phụ
đẳng nhiệt là các chỉ số đánh giá các tính chất và ái lực bề mặt của các chất hấp phụ.
Người ta thiết lập các phương trình hấp phụ đẳng nhiệt tại một nhiệt độ nao đó
bằng cách cho một lượng xác định chất hấp phụ vào một lượng cho trước dung dịch
của chất bị hấp phụ đã xác định nồng độ Ci. Sau một thời gian đo nồng độ cân bằng của
chất bị hấp phụ trong dung dịch Cf. Lượng chất bị hấp phụ được tính theo phương
trình:
m = (Ci – Cf). V (1.5)
m: Lượng chất bị hấp phụ (g)
18
Ci : Nồng độ đầu của chất bị hấp phụ (mg/l):
Cf : Nồng độ cuối của chất bị hấp phụ (mg/l)
V: Thể tích của dung dịch cần hấp phụ (l)
Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt thường được sử dụng như: Langmuir,
Freundlich, Brunauer-Emmelt-Teller (BET)...
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir
Thiết lập phương trình hấp phụ Langmuir theo các giả thiết: Tiểu phân bị hấp
phụ liên kết với bề mặt tại những trung tâm xác định, mỗi trung tâm chỉ hấp phụ một
tiểu phân, bề mặt chất hấp phụ la đồng nhất, nghĩa la năng lượng trên các trung tâm hấp
phụ la như nhau, không có tương tác qua lại giữa các tiểu phân chất bị hấp phụ.
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir:
ax
.
1 .
f
m
f
b Cq q
b C
(1.6)
q: Tải trọng hấp phụ tại thời điểm cân bằng
qmax: Tải trọng hấp phụ cực đại
b: Hằng số Langmuir
Khi tích số b.Cf 1 thì q = qmax.b.Cf: mô tả vùng hấp phụ tuyến tính
Khi tích số b.Cf 1 thì q = qmax : mô tả vùng hấp phụ bão hòa
Để xác định các hằng số trong phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir có
thể sử dụng phương pháp đồ thị bằng cách chuyển phương trình trên thanh phương
trình đường thẳng:
ax ax
1 1.
f
f
m m
CC
q q q b (1.7)
Phương trình Langmuir được đặc trưng bằng tham số RL
RL = 1/(1+b.Ci) (1.8)
0< RL<1 thì sự hấp phụ là thuận lợi, RL>1 thì sự hấp phụ là không thuận lợi và
RL=1 thì sự hấp phụ là tuyến tính.
19
Hình 1.5. Đường hấp phụ đẳng nhiệt
Langmuir
Hình 1.6. Sự phụ thuộc của
Cf/q vào Cf
tg = 1/qmax (1.9)
ON = 1/(b.qmax) (1.10)
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich
Đây la phương trình thực nghiệm có thể sử dụng để mô tả nhiều hệ hấp phụ
hóa học hay vật lý. Phương trình nay được biểu diễn bằng một ham mũ:
q = k.Cf 1/n (1.11)
Trong đó:
k: Hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ, diện tích bề mặt và các yếu tố khác
n: Hằng số chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và luôn lớn hơn 1
Phương trình Freundlich phản ánh khá tốt số liệu thực nghiệm cho vùng
ban đầu và vùng giữa của đường hấp phụ đẳng nhiệt, tức là ở vùng nồng độ thấp
của chất bị hấp phụ.
Để xác định các hằng số, đưa phương trình trên về dạng đường thẳng:
lgq = lgk + lgCf (1.12)
Đây la phương trình đường thẳng biểu diễn sự phụ thuộc của lgq vào lgCf
Dựa vao đồ thị ta xác định được các giá trị k và n [1], [4], [5].
n
1
20
Hình 1.7. Đường hấp phụ đẳng nhiệt
Freundlich
Hình 1.8. Sự phụ thuộc lgq
vào lgCf
tg = 1/n (1.13)
OM = lgk (1.14)
Trong đề tài nay chúng tôi tiến hanh khảo sát dung lượng hấp phụ phenol đỏ
theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir.
lgq
M
0 lgCfCf(mg/l)0
q (mg/g)
tg β
21
Chương 2: THỰC NGHIỆM
2.1. Hóa chất, dụng cụ
2.1.1. Hóa chất
- Bentonit Trung Quốc (bent-TQ) và bentonit Thanh Hóa (bent-TH).
- Tác nhân hữu cơ hóa được sử dụng là muối amoni bậc bốn: C17H38BrN
(M=336,4 g/mol) tetrađecyltrimetyl amoni bromua (TĐTM) .
- Phenol đỏ : công thức phân tử C19H14O5S (M=354g/mol) (Trung Quốc).
- Các hóa chất khác: HCl, NaOH, AgNO3, (NH4)2S2O8, MnSO4, H3PO4, HNO3...
2.1.2. Dụng cụ, máy móc
- Cốc, đũa, thìa thủy tinh, nhiệt kế, máy bơm hút chân không, phễu lọc, giấy lọc,
tủ sấy, bình hút ẩm, bếp điện, cối nghiền bằng sứ, cân điện tử, pipet các loại từ
5 ÷ 50ml, bình định mức các loại từ 25÷1000ml, máy khuấy từ gia nhiệt, máy li tâm.
- Máy đo pH: pH Meter, Crisoninstruments, S.A. Riera Principal, 34-46, E-
08328 ALELLA- Barcelona (Trung Quốc) tại khoa Hóa học, Trường Đại học Sư
phạm, Đại học Thái Nguyên.
- Nhiễu xạ kế D8 Advanced Bruker (CHLB Đức) với anot Cu có
λ (Kα) = 0,154056nm, khoảng ghi 2θ = 0,5o ÷ 100o, tốc độ 0,01o tại khoa Hoá học,
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
- Máy phân tích nhiệt TGA/DSC1 METTLER TOLEDO (Thụy Sĩ), khoảng
nhiệt độ làm việc từ nhiệt độ phòng đến 800oC, tốc độ nâng nhiệt 100C/phút, môi
trường không khí tại khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái
Nguyên.
- Phổ hấp thụ hồng ngoại được đo trên máy Nicolet Magna-IR 760
Spectrometer tại khoa Hoá học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc
gia Hà Nội.
- Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) được đo trên máy JEOL.5300, Viện Khoa
học Vật liệu, Viện Han lâm Khoa học va Công nghệ Việt Nam.
2.2. Thực nghiệm
2.2.1. Khao sát quá trình điều chê sét hữu cơ
Quy trình tổng hợp sét hữu cơ được trình bày trong hình 2.1.
22
Hình 2.1. Quy trình tổng hợp sét hữu cơ
Quá trình khảo sát một số điều kiện điều chế sét hữu cơ được tiến hanh như sau:
cho 1 gam bentonit vào trong cốc thủy tinh 250ml chứa 100ml nước, khuấy trương nở
trong 2 giờ với tốc độ khuấy khoảng 400 vòng/phút cho sét trương nở tối đa tạo huyền
phù bentonit 1%. Dung dịch muối tetrađecyltrimetyl amoni bromua (TĐTM) được
khuấy tan đều trong 50ml nước nóng ở khoảng nhiệt độ 40oC ÷ 50oC theo khối lượng
nhất định.
Cho từ từ từng giọt dung dịch muối TĐTM vao bình phản ứng chứa huyền
phù bentonit 1%, điều chỉnh pH dung dịch bằng dung dịch HCl 0,1M hoặc NaOH
0,1M đến giá trị khảo sát.
Tiếp tục khuấy ở nhiệt độ và thời gian xác định trên máy khuấy từ gia nhiệt.
Sau thời gian phản ứng, hỗn hợp được để ổn định trong 12 giờ tại nhiệt độ
phòng, sau đó lọc rửa kết tủa với nước cất ở nhiệt độ khoảng 40oC ÷ 50oC để loại bỏ
TĐTM dư va ion bromua, kiểm tra bằng dung dịch AgNO3 0,1M. Sản phẩm được
làm khô ở 80oC trong 2 ngày, nghiền mịn, thu được sét hữu cơ. Đánh giá các mẫu
sản phẩm sét hữu cơ bằng giản đồ XRD và phân tích nhiệt.
Khuếch tán trong nước
Nghiền mịn
Làm khô
Rửa
Khuấy trộn tạo huyền phù
Bentonit
Sét hữu cơ Nước
Trao đổi ion
Lọc
TĐTM hòa
tan trong nước
ở 40-500C
23
2.2.2. Khao sát một số yêu tố anh hưởng đên kha năng hấp phụ phenol đo của
bentonit và set hữu cơ điều chê
2.2.2.1. Xây dựng đường chuẩn của phenol đỏ
Cách tiến hành: Cân 0,05 gam phenol đỏ, đem pha trong bình định mức
1000ml với nước nóng ở khoảng 70oC được phenol đỏ có nồng độ 50 mg/l. Sau đó
pha thành các dung dịch có nồng độ lần lượt là: 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40,
50ppm. Độ hấp thụ quang của phenol đỏ được đo ở bước sóng 435 nm.
2.2.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian
Chuẩn bị 6 bình tam giác có dung tích 100ml, cho vào bình 0,05 gam
bentonit và 50ml dung dịch phenol đỏ có nồng độ ban đầu 50,4 mg/l. Các mẫu được
lắc đều trong khoảng thời gian từ 15, 30, 45, 60, 90, 100 phút ở nhiệt độ phòng. Sau
đó đem mẫu li tâm để loại bỏ chất rắn, xác định nồng độ phenol đỏ còn lại sau mỗi
khoảng thời gian trên.
Đối với sét hữu cơ điều chế tiến hanh tương tự như trên
2.2.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng bent-TH và sét hữu cơ điều chế
Chuẩn bị 7 bình tam giác có dung tích 100ml, cho vào bình khối lượng
bentonit lần lượt từ 0,01; 0,02; 0,03; 0,05; 0,06; 0,08; 0,10 gam và 50ml dung dịch
phenol đỏ có nồng độ ban đầu 50,316 mg/l. Các mẫu được lắc đều cùng khoảng thời
gian 60 phút ở nhiệt độ phòng. Sau đó đem mẫu li tâm để loại bỏ chất rắn, xác định
nồng độ phenol đỏ còn lại sau mỗi khoảng thời gian trên.
Đối với sét hữu cơ điều chế tiến hanh tương tự như trên.
2.2.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ phenol đỏ
Chuẩn bị 8 bình tam giác có dung tích 100 ml, cho vào mỗi bình 0,05 gam
bentonit và 50 ml dung dịch phenol đỏ ở các nồng độ ban đầu từ 50,033ppm;
100,066ppm; 150,099ppm; 200,132ppm; 250,165ppm; 300,198ppm; 3050,231ppm;
400,264 ppm. Lắc đều tất cả các mẫu trên trong 60 phút ở nhiệt độ phòng. Sau đó
đem mẫu li tâm để loại bỏ chất rắn, xác định nồng độ phenol đỏ còn lại sau mỗi
khoảng thời gian trên.
Đối với sét hữu cơ điều chế tiến hanh tương tự như trên.
24
2.2.3. Hoạt hóa bentonit bằng phương pháp nhiệt
Cân 6 mẫu, mỗi mẫu 2 gam bent-TQ và 6 mẫu, mỗi mẫu 2 gam bent-TH sấy
trong tủ sấy ở nhiệt độ 80oC, 100oC, 120oC, 140oC, 160oC, 180oC với thời gian lưu
mẫu là 2 giờ, sau khi lấy ra khỏi tủ sấy giữ mẫu trong bình hút ẩm.
2.2.4. Khao sát kha năng hấp phụ Mn(II) của bentonit chưa biên tính và
bentonit biên tính
2.2.4.1. Xây dựng đường chuẩn của Mn(II)
Cách tiến hành: Cân 0,056 gam MnSO4.H2O va đem pha trong bình định
mức 1000ml được dung dịch MnSO4 có nồng độ 50ppm. Từ dung dịch MnSO4 có
nồng độ 50ppm pha thành các dung dịch có nồng độ từ 1 đến 10ppm. Dùng pipet
hút 25ml các dung dịch có nồng độ tương ứng cho vào cốc thuỷ tinh chịu nhiệt.
Thêm vào mỗi cốc 2ml H3PO4 (tỉ lệ thể tích so vơi H2O là 1:4), 2ml HNO3 đặc, 2ml
AgNO3, 0,50 gam (NH4)2S2O8, đun 10 phút, để nguội rồi đem đo mật độ quang ở
bước song 523nm với dung dịch so sánh la nước cất [8], [14].
2.2.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ biến tính bentonit tới khả năng hấp
phụ Mn(II)
Cân 0,05 gam mỗi mẫu gồm bentonit chưa hoạt hóa và các mẫu bent-TQ và
bent-TH đã biến tính ở nhiệt độ (80oC, 100oC, 120oC, 140oC, 160oC, 180oC). Cho
lần lượt các mẫu bent trên vào bình tam giác chứa 25ml dung dịch MnSO4, nồng độ
10ppm. Lắc ở nhiệt độ phòng (20-25oC) với thời gian là 120 phút. Lọc lấy phần
dung dịch cho vào cốc 100ml, thêm vào mỗi cốc 2ml H3PO4 (tỉ lệ thể tích so với
H2O là 1:4), 2ml HNO3 đặc, 2ml AgNO3, 0,5 gam (NH4)2S2O8, đun 10 phút, để
nguội sau đó đem đo mật độ quang ở bước sóng 523nm.
2.2.4.3. Khảo sát ảnh hưởng thời gian đạt cân bằng hấp phụ tới khả năng hấp phụ
Mn(II) của bentonit
Cân 7 mẫu bent-TQ biến tính ở nhiệt độ 120oC và 7 mẫu bent Thanh Hóa biến
tính ở nhiệt độ 140oC, mỗi mẫu 0,05g. Cho lần lượt các mẫu bentonit trên vào bình
tam giác chứa 25ml dung dịch MnSO4 nồng độ 10ppm, lắc trong các khoảng thời
gian là: 20; 40; 60; 80; 100; 120; 140 phút ở nhiệt độ phòng (20-25oC). Lọc lấy phần
dung dịch cho vào cốc 100ml, thêm vào mỗi cốc 2ml dung dịch H3PO4 (tỉ lệ thể tích
so với H2O là 1:4), 2ml HNO3 đặc, 2ml AgNO3, 0,5 gam (NH4)2S2O8, đun nóng 10
phút, để nguội sau đó đem đo mật độ quang ở bước sóng 523nm.
25
2.2.4.4. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng bentonit đến khả năng hấp phụ Mn(II)
Cân 7 mẫu bent-TQ biến tính ở nhiệt độ 120oC và 7 mẫu bent-TH biến tính ở
nhiệt độ 140oC với khối lượng lần lượt là 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07 gam.
Cho lần lượt các mẫu bentonit trên vào bình tam giác có chứa 25ml dung dịch MnSO4
nồng độ 10ppm, lắc trong 80 phút ở nhiệt độ phòng (20-25oC). Lọc lấy phần dung dịch
cho vào cốc 100ml, thêm vào mỗi cốc 2ml dung dịch H3PO4 (tỉ lệ thể tích so với H2O
là 1:4), 2ml HNO3 đặc, 2ml AgNO3, 0,5 gam (NH4)2S2O8, đun nóng 10 phút, để nguội
sau đó đem đo mật độ quang ở bước sóng 523nm.
2.2.4.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Mn(II) đến khả năng hấp phụ của
bentonit biến tính
Pha các dung dịch Mn2+ có nồng độ khác nhau (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ppm). Cân
7 mẫu bent-TQ biến tính bằng nhiệt ở 120oC với khối lượng là 0,04g và 7 mẫu
bentonit Thanh Hoá biến tính bằng nhiệt ở 140oC với khối lượng là 0,02g. Cho lần
lượt các mẫu bentonit trên vào bình tam giác chứa 25ml dung dịch MnSO4 nồng độ
10ppm, lắc trong thời gian la 80 phút đối với bent-TQ và 100 phút đối với bentonit
Thanh Hoá ở nhiệt độ phòng (20-250C). Lọc lấy phần dung dịch, sau đó thêm vao
mỗi cốc 2ml dung dịch H3PO4 (tỉ lệ thể tích so với H2O là 1:4), 2ml HNO3 đặc, 2ml
AgNO3, 0,5 gam (NH4)2S2O8, đun nóng 10 phút, để nguội sau đó đem đo mật độ
quang ở bước sóng 523nm.
2.2.5. Hoạt hóa bentonit bằng axit
Khảo sát khả năng hoạt hóa bentonit bằng dung dịch axit HCl có nồng độ thay
đổi lần lượt là: 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%. Quá trình hoạt hóa được tiến hanh như
sau: cân 2 gam bentonit cho vào cốc thủy tinh 200ml, thêm 100ml dung dịch axit
có các nồng độ khác nhau, khuấy trong 120 phút trên máy khuấy. Khi đạt thời gian
hoạt hóa, rửa sạch Cl- bằng nước cất (thử bằng dung dịch AgNO3). Sau đó để lắng
lọc, sấy khô và nghiền nhỏ thu được bentonit-H.
Khảo sát khả năng hấp phụ Mn(II) của bentonit
a. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ HCl hoạt hóa tới khả năng hấp phụ Mn(II)
Cân 0,05g mẫu bentonit chưa hoạt hóa và các mẫu bent-TQ, Thanh Hoá đã
hoạt hóa bằng axit HCl ở các nồng độ (1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%) cho vào cốc thuỷ
tinh. Thêm vào mỗi cốc 25ml dung dịch MnSO4 nồng độ 10ppm. Lắc ở nhiệt độ
phòng trong 120 phút. Lọc lấy phần dung dịch vào cốc, thêm vào mỗi cốc 2ml dung
26
dịch H3PO4 (tỉ lệ 1:4 về thể tích), 2ml HNO3 đặc, 2ml AgNO3, 0,5 gam (NH4)2S2O8,
đun nóng 10 phút, để nguội sau đó đem đo mật độ quang ở bước sóng 523nm, xác
định hấp dung của dung dịch.
b. Khảo sát ảnh hưởng thời gian đạt cân bằng hấp phụ tới khả năng hấp phụ
Mn(II) của bentonit
Cân 9 mẫu bent-TQ đã biến tính bằng axit HCl 3% và 9 mẫu bentonit Thanh
Hoá đã biến tính bằng axit HCl 3%, mỗi mẫu 0,05g, cho vào cốc thuỷ tinh. Thêm
vào mỗi cốc 25ml dung dịch MnSO4 nồng độ 10ppm. Lắc ở nhiệt độ phòng trong
các khoảng thời gian khác nhau: 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105, 120, 135. Lọc lấy phần
dung dịch vào cốc, thêm vào mỗi cốc 2ml dung dịch H3PO4 (tỉ lệ 1:4 về thể tích),
2ml HNO3 đặc, 2ml AgNO3, 0,5 gam (NH4)2S2O8, đun nóng 10 phút, để nguội sau
đó đem đo mật độ quang xác định nồng độ của dung dịch ở bước sóng 523nm, xác
định hấp dung của dung dịch.
c. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng bentonit đến khả năng hấp phụ Mn(II)
Cân 6 mẫu bent-TQ biến tính bằng axit HCl 3% và 6 mẫu bentonit Thanh Hoá
đã biến tính bằng axit HCl 3% có khối lượng lần lượt là 0,01; 0,02, 0,03; 0,04; 0,05;
0,06 gam. Cho lần lượt các mẫu bentonit trên vào bình tam giác có chứa 25ml dung
dịch MnSO4 nồng độ 10ppm. Lắc trong 60 phút đối với bent-TQ và 90 phút đối với
bentonit Thanh Hoá ở nhiệt độ phòng. Lọc lấy phần dung dịch, sau đó thêm vao mỗi
cốc 2ml dung dịch H3PO4 (tỉ lệ 1:4 về thể tích), 2ml HNO3 đặc, 2ml AgNO3, 0,5 gam
(NH4)2S2O8, đun nóng khoảng 10 phút, để nguội, sau đó đem đo mật độ quang ở
bước sóng 523nm, xác định hấp dung của dung dịch.
d. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Mn(II) đến khả năng hấp phụ của
bentonit biến tính.
Pha các dung dịch Mn2+ có nồng độ khác nhau (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ppm). Cân 7
mẫu bent-TQ biến tính bằng axit HCl 3% và 7 mẫu bentonit Thanh Hoá đã biến tính
bằng axit HCl 3% có khối lượng là 0,03 gam. Cho lần lượt các mẫu bentonit trên vào
bình tam giác có chứa 25ml dung dịch MnSO4 nồng độ 10ppm. Lắc trong 60 phút đối
với bent-TQ và 90 phút đối với bentonit Thanh Hoá. Lọc lấy phần dung dịch, sau đó
thêm vào mỗi cốc 2ml dung dịch H3PO4 (tỉ lệ 1:4 về thể tích), 2ml HNO3 đặc, 2ml
AgNO3, 0,5 gam (NH4)2S2O8, đun khoảng 10 phút, để nguội sau đó đem đo mật độ
quang ở bước sóng 523nm, xác định hấp dung của dung dịch.
2.3. Các phương pháp nghiên cứu
27
2.3.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
Cơ sở: Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (X-Ray Diffraction-XRD) là một
phương pháp hiệu quả dùng để xác định các đặc trưng của vật liệu va được sử dụng
trong nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ. Phương pháp nay dùng để phân tích
pha, ô mạng cơ sở, cấu trúc tinh thể, kích thước hạt [7]. Khi chiếu một chùm tia X
vào mạng tinh thể sẽ có hiện tượng nhiễu xạ thỏa mãn phương trình sau:
2dsinθ = n.λ (1.1)
Trong đó: d la khoảng cách giữa hai mặt phẳng tinh thể song song; là góc
giữa chùm tia X và mặt phẳng phản xạ; la bước sóng của tia X; n là bậc phản xạ,
n = 1, 2, 3…
Thực nghiệm: Phổ nhiễu xạ tia X của các mẫu sét hữu cơ được đo trên máy
D8 Advanced Bruker (CHLB Đức) với anot Cu có λ (Kα) = 0,154056nm, khoảng
ghi 2θ = 0,5o÷10o, tốc độ 0,01o tại khoa Hoá học, Trường Đại học Khoa học Tự
nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
2.3.2. Phương pháp phân tích nhiệt
Cơ sở: Trong nghiên cứu thường sử dụng hai phương pháp phân tích nhiệt là:
phân tích nhiệt vi sai (Differential Thermail Analysis- DTA) và phân tích nhiệt
trọng lượng (Thermo Gravimetric Analysis-TGA). Nguyên lý của phân tích nhiệt vi
sai (DTA) là phát hiện sự chênh lệch nhiệt độ của mẫu nghiên cứu với mẫu chuẩn
trong quá trình nâng nhiệt.
Giản đồ phân tích nhiệt của gel được ghi trên máy METTLER TOLEDO
(Thụy Sĩ) với tốc độ nâng nhiệt là 50C/ phút trong môi trường không khí từ 30-
8000C.
Thực nghiệm: Giản đồ phân tích nhiệt của các mẫu sét hữu cơ, được ghi trên
máy phân tích nhiệt TGA/DSC1 METTLER TOLEDO (Thụy Sĩ), khoảng nhiệt độ làm
việc từ nhiệt độ phòng đến 800oC, tốc độ nâng nhiệt 10oC/phút, trong môi trường
không khí tại Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên.
2.3.3. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR)
Cơ sở: Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại được dùng để xác định dao
động của các nhóm nguyên tử đặc trưng trong cấu trúc của bentonit và sét hữu cơ.
Thực nghiệm: Phổ hồng ngoại của các mẫu được ghi theo kỹ thuật ép viên
với chất nền KBr với tỉ lệ KBr 2-5% mẫu, trong vùng 400- 4000 cm-1 trên máy GX-
28
PerkinElmer-USA tại Khoa Hoá học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học
Quốc gia Hà Nội.
2.3.4. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)
Cơ sở: Phương pháp SEM (Scanning Electron Microscopy) được sử dụng để
xác định hình dạng và cấu trúc bề mặt vật liệu. Ưu điểm của phương pháp SEM la
có thể thu được những bức ảnh ba chiều chất lượng cao va không đòi hỏi phức tạp
trong khâu chuẩn bị mẫu. Phương pháp SEM đặc biệt hữu dụng, bởi vì nó cho độ
phóng đại có thể thay đổi từ 10 đến 105 lần với ảnh rõ nét, hiển thị 3 chiều phù hợp
cho việc phân tích hình dạng và cấu trúc bề mặt [7].
Thực nghiệm: Ảnh SEM của các mẫu vật liệu được chụp trên thiết bị JEOL.5300,
Viện Khoa học Vật liệu, Viện Han lâm Khoa học va Công nghệ Việt Nam.
2.3.5. Phương pháp xác định hàm lượng cation hữu cơ xâm nhập
Để tính ham lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập trong sét hữu cơ chúng tôi
dựa trên cơ sở đối chứng với mẫu bentonit đã được thực hiện các bước tương tự quá
trình điều chế sét hữu cơ với hai phương pháp:
* Phương pháp 1: nung mẫu trực tiếp
Cân chính xác khối lượng bentonit, sét hữu cơ điều chế cho vào từng chén sứ đã
được cân trước, đem nung trong 2 giờ ở 800oC, sau đó để nguội trong bình hút ẩm, rồi
đem cân lại. Ham lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập trong sét hữu cơ được tính bằng
hiệu số độ hụt khối lượng (%) của mẫu sét hữu cơ va mẫu bentonit đối chứng.
* Phương pháp 2: dùng giản đồ phân tích nhiệt
Các mẫu bentonit và sét hữu cơ sau khi thực hiện các quy trình như nhau,
được nghiền mịn rồi đo phân tích nhiệt trong khoảng nhiệt độ từ 25oC ÷ 800oC, tốc
độ nâng nhiệt 10oC/phút, trong không khí. Khi đó ham lượng (%) cation hữu cơ
xâm nhập được tính bằng hiệu số giữa tổng các hiệu ứng mất khối lượng trên giản
đồ phân tích nhiệt của các mẫu sét hữu cơ so với mẫu bentonit đối chứng.
Theo một số tai liệu: [6], [9] cho thấy kết quả xác định ham lượng (%) cation
hữu cơ xâm nhập theo hai phương pháp khá tương đương nhau. Vì vậy trong luận
văn nay chúng tôi lựa chọn phương pháp nung mẫu trực tiếp để khảo sát các yếu tố
ảnh hưởng đến quá trình điều chế sét hữu cơ.
2.3.6. Phương pháp trắc quang
Nguyên tắc chung của phương pháp phân tích trắc quang là muốn xác định
29
một cấu tử X nao đó, ta chuyển nó thành hợp chất có khả năng hấp thụ ánh sáng,
dựa vào độ hấp thụ quang của nó có thể xá định được ham lượng chất cần phân tích.
Thực nghiệm: Các mẫu dung dịch được đo bằng máy đo quang Serial A
109345 02847 P/N 206-24000-338 UVMINI-1240-220-240 tại Khoa Hóa học,
Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên.
Phương pháp trắc quang phân tích mangan trong dung dịch.
Nguyên tắc: Oxi hóa Mn2+ thành MnO4- trong môi trường axit H2SO4,
HNO3 có chất xúc tác là AgNO3 theo phản ứng sau:
2Mn2+ + 5S2O82- + 8H2O → 2MnO4
- + 10SO42- + 16H+ (1)
VEMnMnO
51,10
/ 24
VE
SOOS01,20
/ 24
282
Hằng số cân bằng phản ứng là: K = 5,1191059,0
)51,1.201,2.5(10
1010
Giá trị K rất lớn, nên xem như phản ứng xảy ra hoàn toàn theo chiều tạo ra
MnO4- và rất nhanh, phù hợp với quá trình thực nghiệm.
Phản ứng (1) làm xuất hiện màu hồng của ion MnO4-, độ nhạy vào khoảng
5.10-5 ion-g/l Mn2+.
Phương pháp xác định hấp dung của Mn2+
Lượng ion được hấp thụ bởi bentonit (mg/g) được xác định từ sự chênh lệch
nồng độ trước và sau khi hấp thụ. Dung lượng hấp thụ được xác định theo công
thức sau:
m
VCCa
.0
Trong đó a: la dung lượng hấp phụ bentonit (mg/g)
Co: nồng độ ion kim loại dung dịch đầu.
C: nồng độ ion kim loại dung dịch sau khi cân bằng được thiết lập.
m: khối lượng bentonit dùng để hấp phụ.
V: thể tích dung lượng hấp phụ.
Các số liệu thực nghiệm được xử lý theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir.
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
30
3.1. Nghiên cứu tổng hợp sét hữu cơ từ bent-TQ và bent-TH
3.1.1. Nghiên cứu tổng hợp sét hữu cơ từ bent-TQ
3.1.1.1. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp sét hữu cơ
a. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng
Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến quá trình điều chế sét hữu cơ
được tiến hành theo quy trình mục 2.2.1 với các điều kiện: khối lượng bentonit 1 gam,
tỉ lệ khối lượng TĐTM/bentonit bằng 0,5; pH dung dịch bằng 9, thời gian phản ứng 4
giờ, nhiệt độ phản ứng được khảo sát lần lượt ở: 20oC, 30oC, 40oC, 50oC, 60oC, 70oC.
Bentonit va các mẫu sét hữu cơ điều chế được đánh giá bằng giản đồ XRD,
phân tích nhiệt bằng phương pháp nung mẫu trực tiếp. Kết quả được trình bày trên
hình 3.1, bảng 3.1 và phụ lục 1.
Hình 3.1. Gian đồ XRD của bent-TQ và các mẫu sét hữu cơ điều chê lần lượt ở
các nhiệt độ 20oC, 30oC, 40oC, 50oC, 60oC, 70oC
Bang 3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ phan ứng đên giá trị d001
và hàm lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ
Nhiệt độ (oC) Bent-TQ 20 30 40 50 60 70
d001 (Å) 12,401 35,007 35,518 36,341 35,058 34,710 34,500
Tổng (%)
mất khối lượng 13,500 36,710 36,970 37,560 36,960 36,720 36,550
Hàm lượng (%) cation
hữu cơ xâm nhập 0,000 23,210 23,470 24,060 23,460 23,220 23,050
Hình 3.1 cho thấy giản đồ XRD của các mẫu sét hữu cơ thu được có hình
dạng khá giống nhau, góc 2θ cực đại của bent-TQ từ 7,2o đã bị dịch chuyển về
0
150
300
450
600
750
900
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
20
30
40
50
60
70
Bent
Lin
(C
ps
)
2 - Theta- scale
31
khoảng 2,3o ÷ 2,6o trong các mẫu sét hữu cơ. Điều đó khẳng định sự có mặt của
cation hữu cơ giữa các lớp bentonit.
Bảng 3.1 cho thấy giá trị d001 va ham lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập
trong sét hữu cơ có cùng sự biến đổi ở các nhiệt độ khảo sát. Khi tăng nhiệt độ từ 20
÷ 40oC giá trị d001 va ham lượng (%) cation xâm nhập tăng dần va đều đạt cực đại
tại 40oC (d001 bằng 36,341Å, ham lượng (%) cation xâm nhập bằng 24,060%). Tiếp
tục tăng nhiệt độ lên 60oC, 70oC thì giá trị d001 va ham lượng cation hữu cơ xâm
nhập giảm nhẹ.
Sự biến đổi này có thể là do khi nhiệt độ tăng tốc độ chuyển động nhiệt của
các cation hữu cơ tăng lam quá trình trao đổi cation diễn ra nhanh hơn dẫn đến giá
trị d001 va ham lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập đều tăng. Nhưng khi nhiệt độ
tăng cao thì bent-A có thể bị keo tụ một phần, khả năng trao đổi với cation hữu cơ
giảm nên ham lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập và giá trị d001 giảm.
Như vậy nhiệt độ phù hợp để điều chế sét hữu cơ la 40oC.
b. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng TĐTM/bentonit
Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ khối lượng TĐTM/bentonit được tiến hành theo
quy trình mục 2.2.1 với các điều kiện: khối lượng của bentonit 1,0 gam, nhiệt độ
phản ứng 40oC, pH dung dịch bằng 9, thời gian phản ứng la 4 giờ, khối lượng
TĐTM thay đổi lần lượt là 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 gam.
Các mẫu sản phẩm sét hữu cơ được đánh giá bằng giản đồ XRD, phân tích
nhiệt bằng phương pháp nung mẫu trực tiếp. Kết quả được trình bày trên hình 3.2,
bảng 3.2 và phụ lục 2.
Bảng 3.2 kết quả cho thấy giá trị d001 va ham lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập
của sét hữu cơ có cùng sự biến đổi ở các tỉ lệ khối lượng TĐTM/bentonit khảo sát.
Khi tăng tỉ lệ TĐTM/bentonit từ 0,3 tới 0,5 thì giá trị d001 va ham lượng (%) cation
xâm nhập tăng dần va đều đạt cực đại ở tỉ lệ 0,5 (d001 bằng 36,314Å, ham lượng (%)
cation xâm nhập bằng 24,060%). Tiếp tục tăng tỉ lệ TĐTM/bentonit lên 0,6; 0,7 thì
giá trị d001va ham lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập giảm nhẹ. Vì vậy tỉ lệ khối
lượng TĐTM/bentonit được lựa chọn cho quá trình điều chế sét hữu cơ la 0,5.
32
Hình 3.2. Gian đồ XRD của bent-TQ và các mẫu sét hữu cơ được điều chê
ở các tỉ lệ TĐTM/ bentonit lần lượt là 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7
Bang 3.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng TĐTM/bentonit đên giá trị d001
và hàm lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập của các mẫu set hữu cơ điều chê
Tỉ lệ khối lượng
TĐTM/bentonit Bent-TQ 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
d001 (Å) 12,401 33,154 35,142 36,314 34,866 34,745
Tổng (%) mất khối
lượng 13,500 36,780 36,950 37,560 36,860 36,61
Hàm lượng (%) cation
hữu cơ xâm nhập 0,000 23,280 23,450 24,060 23,360 23,11
c. Khảo sát ảnh hưởngcủa pH dung dịch
Khảo sát ảnh hưởng của pH dung dịch đến giá trị d001 trong quá trình điều chế
sét hữu cơ được tiến hành theo quy trình mô tả ở mục 2.2.1 với các điều kiện: khối
lượng bentonit 1 gam, nhiệt độ phản ứng 40oC, tỷ lệ khối lượng TĐTM/bentonit la
0,5, thời gian phản ứng 4 giờ, giá trị pH dung dịch thay đổi từ 6 ÷ 11.
Các mẫu sản phẩm sét hữu cơ được đánh giá bằng giản đồ XRD, phân tích
nhiệt bằng phương pháp nung mẫu trực tiếp. Kết quả được trình bày trên hình 3.3,
bảng 3.3 và phụ lục 3.
0
200
400
600
800
1000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
Bent
Lin
(C
ps)
2 - Theta- scale
33
Hình 3.3. Gian đồ XRD của bent-TQ và các mẫu sét hữu cơ điều chê
trong dung dịch co pH lần lượt là 6, 7, 8, 9, 10, 11
Bang 3.3. Ảnh hưởng của pH dung dịch đên giá trị d001 và
hàm lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ
pH dung dịch Bent-TQ 6 7 8 9 10 11
d001 (Å) 12,401 34,580 34,942 35,705 36,314 35,357 34,327
Tổng (%)
mất khối lượng 13,500 36,500 36,660 36,930 37,560 37,480 37,220
Hàm lượng (%) cation
hữu cơ xâm nhập 0,000 23,000 23,160 23,430 24,060 23,980 23,720
Bảng 3.3 cho thấy giá trị d001 va ham lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập của
sét hữu cơ có cùng sự biến đổi ở các giá trị pH khảo sát. Khi pH dung dịch tăng từ 6
tới 9 thì giá trị d001 va ham lượng (%) cation xâm nhập tăng dần va đều đạt cực đại
pH bằng 9 (d001 bằng 36,314Å, ham lượng (%) cation xâm nhập bằng 24,060%).
Tiếp tục tăng pH dung dịch lên 10, 11 thì giá trị d001 va ham lượng (%) cation hữu
cơ xâm nhập giảm nhẹ. Vì vậy, để thuận lợi chúng tôi lựa chọn điều chế sét hữu cơ
trong dung dịch có pH bằng 9.
d. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng
Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến giá trị d001 trong sét hữu cơ được
tiến hành theo quy trình mô tả ở mục 2.2.1 với các điều kiện: khối lượng bentonit 1
gam, nhiệt độ phản ứng là 40oC, tỷ lệ khối lượng TĐTM/bentonit la 0,5, pH dung dịch
bằng 9, thời gian phản ứng lần lượt la 1 giờ, 2giờ, 3giờ, 4giờ, 5giờ, 6giờ.
0
200
400
600
800
1000
1200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
pH=6
pH=7
pH=8
pH=9
pH=10
pH=11
Bent
Lin
(C
ps)
2 - Theta- scale
34
Các mẫu sản phẩm sét hữu cơ được đánh giá bằng giản đồ XRD, phân tích
nhiệt bằng phương pháp nung mẫu trực tiếp, kết quả được trình bày trên hình 3.4,
bảng 3.4 và phụ lục 4.
Hình 3.4. Gian đồ XRD của bent-TQ và các mẫu sét hữu cơ phan ứng
trong thời gian 1giờ, 2giờ, 3giờ, 4giờ, 5giờ, 6giờ
Bang 3.4. Ảnh hưởng của thời gian phan ứng đên giá trị d001
và hàm lượng cation hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ
Thời gian (giờ) Bent-TQ 1 2 3 4 5 6
d001 (Å) 12,401 34,726 35,301 35,363 36,314 35,321 34,964
Tổng (%)
mất khối lượng 13,500 36,850 37,060 37,130 37,560 37,210 37,180
Hàm lượng (%) cation
hữu cơ xâm nhập 0,000 23,350 23,560 23,630 24,060 23,710 23,680
Bảng 3.4 cho thấy giá trị d001 va ham lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập của
sét hữu cơ có cùng sự biến đổi ở các thời gian phản ứng khảo sát. Khi tăng thời gian
phản ứng từ 2 ÷ 4 giờ thì giá trị d001 va ham lượng (%) cation xâm nhập tăng dần và
đều đạt cực đại ở 4 giờ (d001 bằng 36,314Å, ham lượng (%) cation xâm nhập bằng
24,060%). Tiếp tục tăng thời gian phản ứng lên 5, 6 giờ thì giá trị d001 va ham lượng
(%) cation hữu cơ xâm nhập giảm nhẹ. Như vậy thời gian phản ứng phù hợp để điều
chế sét hữu cơ la 4 giờ.
Nhận xét: Như vậy điều kiện tối ưu cho quá trình điều chế sét hữu cơ từ
bent–TQ là: nhiệt độ phản ứng 40oC, tỷ lệ khối lượng TĐTM/bentonit la 0,5, pH
dung dịch bằng 9, thời gian phản ứng 4 giờ.
0
150
300
450
600
750
900
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
t=1h
t=2h
t=3h
t=4h
t=5h
t=6h
Bent
Lin
(C
ps)
2 - Theta- scale
35
3.1.1.2. Đánh giá cấu trúc và đặc điểm của sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu
Sét hữu cơ điều chế từ bent-TQ (bent-TQ) ở điều kiện nhiệt độ phản ứng 40oC,
tỉ lệ khối lượng TĐTM/bentonit la 0,5, pH dung dịch bằng 9, thời gian phản ứng 4
giờ theo quy trình 2.2.1 được nghiên cứu bằng phương pháp phổ nhiễu xạ tia X,
phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại, phương pháp phân tích nhiệt va phương pháp
hiển vi điện tử quét (SEM).
a. Nghiên cứu bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
Giản đồ XRD của bentonit và sét hữu cơ tương ứng được trình bày trên hình
3.5 và hình 3.6.
Hình 3.5. Gian đồ XRD của mẫu bent-TQ
Hình 3.5 và hình 3.6 cho thấy góc nhiễu xạ 2θ đã dịch chuyển từ 7,2o (trong
bent-TQ) về 2,4o (trong sét hữu cơ). Giá trị d001 đã tăng mạnh từ 12,401Å (trong
bent-TQ) lên 36,314Å (trong sét hữu cơ). Như vậy bằng giản đồ XRD chứng tỏ
cation hữu cơ đã được chèn vào giữa các lớp của bent-TQ làm cho khoảng cách cơ
bản tăng cao.
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample BR-TQ
File: Thanh TN mau BE-TQ.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin
(Cps
)
0
100
200
300
400
500
600
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=12
.401
36
Hình 3.6. Gian đồ XRD của sét hữu cơ điều chê ở điều kiện tối ưu
b. Nghiên cứu bằng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại
Phổ hấp thụ hồng ngoại của bent-TQ, TĐTM va sét hữu cơ điều chế ở điều
kiện tối ưu được trình bày trên hình 3.7, hình 3.8, hình 3.9.
Hình 3.7. Phổ hấp thụ hồng ngoại của bent-TQ
Hình 3.8. Phổ hấp thụ hồng ngoại của TĐTM
9.
37
Hình 3.9. Phổ hấp thụ hồng ngoại của sét hữu cơ điều chê ở điều kiện tối ưu
Bang 3.5. Các số song đặc trưng trong phổ hồng ngoại
của ben-TQ, TĐTM và sét hữu cơ (cm-1)
STT Mẫu υ-OH 3CH
υ υC-N υSi-O υAl-O
1 Bent-TQ 3440 - 3619 - - 1039 914
2 TĐTM - 2922 1480 - -
3 Sét hữu cơ 3434 - 3635 2926 1474 1034 915
Từ hình 3.7, hình 3.8 và bảng 3.5 cho thấy mẫu bent-TQ và sét hữu cơ đều
thấy xuất hiện các dải phổ rộng, trong vùng 3440 -3619cm-1 được quy cho dao
động hóa trị của nhóm -OH trong cấu trúc của bent-TQ. Dao động hóa trị của
liên kết Al-O (trong bát diện AlO6) ở tần số 915 cm-1 và liên kết Si-O (trong tứ
diện SiO4) ở tần số 1034 cm-1 trong bent-TQ cũng xuất hiện trong phổ hồng
ngoại của sét hữu cơ. Các dữ kiện trên chứng tỏ thành phần của bent-TQ có
trong sét hữu cơ.
Hình 3.8 và hình 3.9 và bảng 3.5 cho thấy trên phổ hấp thụ hồng ngoại của
TĐTM va sét hữu cơ đều xuất hiện các vùng phổ đặc trưng cho cation hữu cơ
như: dao động hóa trị của nhóm CH3 và CH2 của gốc ankyl ở vùng tần số 2922 ÷
2926cm-1, dao động hóa trị của liên kết C-N ở vùng 1474 ÷ 1480cm-1. Điều này
đã chứng minh sự có mặt của TĐTM trong sét hữu cơ điều chế.
c. Nghiên cứu bằng phương pháp phân tích nhiệt
Giản đồ phân tích nhiệt của bent-TQ, sét hữu cơ điều chế va ham lượng (%)
cation hữu cơ xâm nhập trong sét hữu cơ được trình bay ở hình 3.10, hình 3.11 va
bảng 3.6.
38
Hình 3.10. Gian đồ phân tích nhiệt của bent-TQ
Hình 3.11. Gian đồ phân tích nhiệt của set hữu cơ điều chê ở điều kiện tối ưu
Hình 3.10 va bảng 3.6 cho thấy trên giản đồ phân tích nhiệt của mẫu bent-TQ có
hai hiệu ứng mất khối lượng. Hiệu ứng mất khối lượng thứ nhất ở khoảng nhiệt
độ 50 ÷ 180oC giảm 8,02% được quy cho quá trình mất nước hấp phụ trong bent-TQ.
Hiệu ứng mất khối lượng thứ hai ở khoảng nhiệt độ 280 ÷ 720oC giảm 5,21% được quy
cho quá trình phân hủy OH liên kết với cation vô cơ.
Hình 3.11 va bảng 3.6 cho thấy trên giản đồ phân tích nhiệt của sét hữu cơ điều
chế cũng có hai hiệu ứng mất khối lượng. Hiệu ứng mất khối lượng thứ nhất ở khoảng
nhiệt độ 205 ÷ 260oC giảm 27,21% được quy cho quá trình phân hủy, cháy của cation
hữu cơ hấp phụ. Hiệu ứng mất khối lượng thứ hai ở khoảng nhiệt độ 300 ÷ 730oC giảm
10,48% được quy cho quá trình phân hủy, cháy của các cation hữu cơ trao đổi giữa các
lớp sét va quá trình phân hủy nhóm -OH liên kết với cation vô cơ.
39
Bang 3.6. Kêt qua phân tích gian đồ nhiệt của bent-TQ
và set hữu cơ điều chê ở điều kiện tối ưu
Hiệu ứng mất khối lượng
thứ nhất
Hiệu ứng mất khối lượng
thứ hai
Tổng
(%)
mất
khối
lượng
Nhiệt độ
(oC) (%) Quá trình
Nhiệt độ
(oC) (%) Quá trình
Bent-
TQ 50÷180 8,02
Mất nước
hấp phụ 280÷720 5,21
Phân hủy nhóm -
OH liên kết với
cation vô cơ
13,23
Set
hữu
cơ
205÷260 27,21
Phân hủy,
cháy của
cation hữu
cơ hấp phụ
300÷730 10,48
Phân hủy cháy của
cation hữu cơ trao
đổi giữa các lớp
sét va phân hủy
nhóm -OH liên kết
với cation vô cơ
37,69
Ham lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập 24,46
Kết quả phân tích nhiệt của bent-TQ và sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối
ưu cho thấy trong cùng một điều kiện phân tích như nhau về: nhiệt độ, tốc độ
nâng nhiêt, thiết bị phân tích nhiệt thì độ mất khối lượng của sét hữu cơ (37,67%)
lớn hơn bent-TQ (13,23%), như vậy ham lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập của
sét hữu cơ điều chế ở các điều kiện tối ưu la 24,46%, kết quả này khá phù hợp
với phương pháp nung mẫu trực tiếp.
d. Nghiên cứu bằng phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)
Ảnh SEM của bent-TQ va sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu được trình
bay trên hình 3.12.
Qua ảnh SEM của bent-TQ và sét hữu cơ nhận thấy có sự khác nhau ro rệt về
cấu trúc, sét hữu cơ điều chế có cấu trúc lớp va có độ xốp khá cao. Điều này chứng
tỏ đã có muối cation hữu cơ chèn vao giữa các lớp sét.
40
a) b)
Hình 3.12. Ảnh SEM của bent–TQ (a), của sét hữu cơ điều chê (b)
Nhận xet: Bằng các phương pháp nghiên cứu nhiễu xạ tia X (XRD), phổ hấp
thụ hồng ngoại, phân tích nhiệt, hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy đã điều chế
được sét hữu cơ có cấu trúc lớp, giá trị d001 lớn va độ xốp cao. Như vậy sét hữu cơ
điều chế có thể ứng dụng hấp phụ hợp chất hữu cơ có kích thước lớn.
3.1.2. Nghiên cứu tổng hợp sét hữu cơ từ bent-TH
3.1.2.1. Khao sát một số yêu tố anh hưởng đên quá trình tổng hợp sét hữu cơ
a. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng
Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng ở điều kiện: khối lượng bentonit
1 gam, tỉ lệ khối lượng TĐTM/bentonit bằng 0,5; pH dung dịch bằng 9, thời gian phản
ứng 4 giờ, nhiệt độ phản ứng được khảo sát lần lượt là: 30oC, 40oC, 50oC, 60oC, 70oC.
Bentonit va các mẫu sét hữu cơ điều chế được đánh giá bằng giản đồ XRD,
phân tích nhiệt bằng phương pháp nung mẫu trực tiếp. Kết quả được trình bày trên
hình 3.13 và bảng 3.7.
41
Hình 3.13. Gian đồ XRD của bent-TH và các mẫu sét hữu cơ điều chê
lần lượt ở các nhiệt độ 30oC, 40oC, 50oC, 60oC, 70oC
Bang 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ phan ứng đên giá trị d001
và hàm lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ
Nhiệt độ (oC) Bent-TH 30 40 50 60 70
d001 (Å) - 35,793 35,888 37,967 35,543 34,597
Tổng (%)
mất khối lượng 19,720 50,950 52,000 54,040 52,020 50,010
Hàm lượng (%) cation
hữu cơ xâm nhập 0,000 31,230 32,280 34,320 32,300 30,290
Bảng 3.7 cho thấy sét hữu cơ điều chế có giá trị d001 va ham lượng (%) cation
hữu cơ xâm nhập trong sét hữu cơ có cùng sự biến đổi ở các nhiệt độ khảo sát. Khi
tăng nhiệt độ từ 30 ÷ 50oC giá trị d001 va ham lượng (%) cation xâm nhập tăng dần
va đều đạt cực đại tại 50oC (d001 bằng 37,967Å, ham lượng (%) cation xâm nhập
bằng 34,320%). Tiếp tục tăng nhiệt độ lên 60oC, 70oC thì giá trị d001va ham lượng
cation hữu cơ xâm nhập giảm nhẹ.
Như vậy nhiệt độ phù hợp để điều chế sét hữu cơ la 50oC.
b. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng TĐTM/bentonit
Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ khối lượng TĐTM/bentonit được tiến hành
theo quy trình mục 2.2.1 với các điều kiện: khối lượng của bentonit 1 gam, nhiệt độ
phản ứng 50oC, pH dung dịch bằng 9, thời gian phản ứng la 4 giờ, khối lượng
TĐTM thay đổi lần lượt là 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 gam.
Các mẫu sản phẩm sét hữu cơ được đánh giá bằng giản đồ XRD, phân tích
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1
1.4
16
1.8
32
2.2
48
2.6
64
3.0
8
3.4
96
3.9
12
4.3
28
4.7
44
5.1
6
5.5
76
5.9
92
6.4
08
6.8
24
7.2
4
7.6
56
8.0
72
8.4
88
8.9
04
9.3
2
9.7
36
Tỉ lệ khối lượng TĐTM/bentonit
0,3 gam
0,4 gam
0,5 gam
0,6 gam
0,7 gam
Bent TH
42
nhiệt bằng phương pháp nung mẫu trực tiếp. Kết quả được trình bày trên hình 3.14
và bảng 3.8.
Hình 3.14. Gian đồ XRD của bent-TH và các mẫu sét hữu cơ được điều chê
ở các tỉ lệ TĐTM/ bentonit lần lượt là 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7
Bang 3.8. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng TĐTM/bentonit đên giá trị d001
và hàm lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ
Tỉ lệ khối lượng
TĐTM/bentonit Bent-TH 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
d001 (Å) - 34,974 36,285 37,967 37,689 36,462
Tổng (%) mất khối lượng 19,720 49,390 50,010 54,550 52,030 52,840
Hàm lượng (%) cation hữu
cơ xâm nhập 0,000 29,670 30,290 34,830 32,310 32,120
Bảng 3.8 cho thấy sét hữu cơ điều chế có giá trị d001 va ham lượng (%) cation
hữu cơ xâm nhập của sét hữu cơ có cùng sự biến đổi ở các tỉ lệ khối lượng
TĐTM/bent-TH khảo sát. Khi tăng tỉ lệ TĐTM/bentonit từ 0,3 tới 0,5 thì giá trị d001
va ham lượng (%) cation xâm nhập tăng dần va đều đạt cực đại ở tỉ lệ 0,5 (d001 bằng
37,967Å, ham lượng (%) cation xâm nhập bằng 34,830%). Tiếp tục tăng tỉ lệ
TĐTM/bent-TH lên 0,6; 0,7 thì giá trị d001va ham lượng (%) cation hữu cơ xâm
nhập giảm nhẹ. Vậy tỉ lệ khối lượng TĐTM/bentonit được lựa chọn cho quá trình
điều chế sét hữu cơ la 0,5.
c. Khảo sát ảnh hưởng của pH dung dịch
Khảo sát ảnh hưởng của pH dung dịch đến giá trị d001 trong quá trình điều chế
sét hữu cơ được tiến hành theo quy trình mô tả ở mục 2.2.1 với các điều kiện: khối
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
10001
1.41
6
1.83
2
2.24
8
2.66
4
3.08
3.49
6
3.91
2
4.32
8
4.74
4
5.16
5.57
6
5.99
2
6.40
8
6.82
4
7.24
7.65
6
8.07
2
8.48
8
8.90
4
9.32
9.73
6
Tỉ lệ khối lượng TĐTM/bentonit
0,3 gam
0,4 gam
0,5 gam
0,6 gam
0,7 gam
Bent TH
43
lượng bentonit 1 gam, nhiệt độ phản ứng 50oC, tỷ lệ khối lượng TĐTM/bentonit la
0,5, thời gian phản ứng 4 giờ, giá trị pH dung dịch thay đổi từ 7 ÷ 11.
Các mẫu sản phẩm sét hữu cơ được đánh giá bằng giản đồ XRD, phân tích
nhiệt bằng phương pháp nung trực tiếp. Kết quả được trình bày trên hình 3.15 và
bảng 3.9.
Hình 3.15. Gian đồ XRD của bent-TH và các mẫu sét hữu cơ điều chê trong
dung dịch co pH lần lượt là 7, 8, 9, 10, 11
Bang 3.9. Ảnh hưởng của pH dung dịch đên giá trị d001
và hàm lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ
pH dung dịch Bent-TH 7 8 9 10 11
d001 (Å) - 34,468 35,360 37,967 35,101 33,237
Tổng (%) mất khối lượng 19,740 49,990 51,120 52,060 51,660 51,820
Hàm lượng (%) cation hữu
cơ xâm nhập 0,000 30,250 31,380 34,680 31,920 32,080
Các giá trị ở bảng 3.9 cho thấy giá trị d001 va ham lượng (%) cation hữu cơ
xâm nhập của sét hữu cơ có cùng sự biến đổi ở các giá trị pH khảo sát. Khi pH dung
dịch tăng từ 7 tới 9 thì giá trị d001 va ham lượng (%) cation xâm nhập tăng dần và
đều đạt cực đại pH bằng 9 (d001 bằng 37,967Å , ham lượng (%) cation xâm nhập
bằng 34,680%). Tiếp tục tăng pH dung dịch lên 10, 11 thì giá trị d001va ham lượng
(%) cation hữu cơ xâm nhập giảm nhẹ. Vì vậy, để thuận lợi chúng tôi lựa chọn điều
chế sét hữu cơ trong dung dịch có pH bằng 9.
d. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng
Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến giá trị d001 trong sét hữu cơ
được tiến hành theo quy trình mô tả ở mục 2.2.1 với các điều kiện: khối lượng bentonit
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1
1.36
8
1.73
6
2.10
4
2.47
2
2.84
3.20
8
3.57
6
3.94
4
4.31
2
4.68
5.04
8
5.41
6
5.78
4
6.15
2
6.52
6.88
8
7.25
6
7.62
4
7.99
2
8.36
8.72
8
9.09
6
9.46
4
9.83
2
pH
pH=7
pH=8
pH=9
pH=10
pH=11
Bent TH
44
1 gam, nhiệt độ phản ứng là 50oC, tỷ lệ khối lượng TĐTM/bentonit la 0,5, pH dung
dịch bằng 9, thời gian phản ứng lần lượt la 2 giờ, 3 giờ, 4 giờ, 5 giờ, 6 giờ.
Các mẫu sản phẩm sét hữu cơ được đánh giá bằng giản đồ XRD, phân tích
nhiệt bằng phương pháp nung mẫu trực tiếp, kết quả được trình bày trên hình 3.16
và bảng 3.10.
Hình 3.16. Gian đồ XRD của bent-TH và các mẫu sét hữu cơ phan ứng
trong thời gian 2 giờ, 3 giờ, 4 giờ, 5 giờ, 6 giờ
Các giá trị ở bảng 3.10 cho thấy giá trị d001 giá trị d001 va ham lượng (%)
cation hữu cơ xâm nhập của sét hữu cơ có cùng sự biến đổi ở các thời gian phản
ứng khảo sát. Khi tăng thời gian phản ứng từ 2 ÷ 4 giờ thì giá trị d001 va ham lượng
(%) cation xâm nhập tăng dần va đều đạt cực đại ở 4 giờ (d001 bằng 37,967Å, hàm
lượng (%) cation xâm nhập bằng 35,020%). Tiếp tục tăng thời gian phản ứng lên 5,
6 giờ thì giá trị d001va ham lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập giảm nhẹ. Vì vậy
thời gian lựa chọn cho quá trình điều chế sét hữu cơ la 4 giờ.
Bang 3.10. Ảnh hưởng của thời gian phan ứng đên giá trị d001
và hàm lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ
Thời gian (giờ) Bent-TH 2 3 4 5 6
d001 (Å) - 35,076 35,688 37,967 36,558 34,567
Tổng (%) mất khối lượng 19,750 48,110 51,080 52,100 54,580 54,660
Hàm lượng (%) cation
hữu cơ xâm nhập 0,000 28,360 31,330 35,020 34,830 34,910
45
Nhận xét: Như vậy điều kiện thích hợp lựa chọn cho quá trình điều chế sét
hữu cơ từ bent-TH là: nhiệt độ phản ứng 50oC; tỷ lệ khối lượng TĐTM/bentonit
là 0,5; pH dung dịch bằng 9; thời gian phản ứng 4 giờ.
3.1.2.2. Đánh giá cấu trúc và đặc điểm của sét hữu cơ điều chê ở điều kiện tối ưu
Mẫu sét hữu cơ điều chế từ bent-TH ở nhiệt độ phản ứng 50oC, tỉ lệ khối
lượng TĐTM/bentonit la 0,5, pH dung dịch bằng 9, thời gian phản ứng 4 giờ theo
quy trình 2.2.1 được nghiên cứu bằng phương pháp phổ nhiễu xạ tia X, phương
pháp phổ hấp thụ hồng ngoại, phương pháp phân tích nhiệt va phương pháp hiển vi
điện tử quét (SEM).
a. Nghiên cứu bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
Giản đồ XRD của bentonit và sét hữu cơ tương ứng được trình bày trên hình
3.17 và hình 3.18.
Hình 3.17. Gian đồ XRD của mẫu bent-TH
Hình 3.18. Gian đồ XRD của sét hữu cơ điều chê ở điều kiện tối ưu
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample Bent TH
File: Thanh TN mau Bent TH.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 9 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00
Lin (C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-0,8
File: Thanh TN mau TH-0,8.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin (C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=37
.967
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-tu
46
Kết quả cho thấy góc nhiễu xạ 2θ đã dịch chuyển mạnh từ 6o ÷ 7,4o (trong
bent-TH) về khoảng 2,3o (trong sét hữu cơ). Như vậy bằng giản đồ XRD chứng tỏ
cation hữu cơ đã được chèn vào giữa các lớp của bent-TH làm cho khoảng cách cơ
bản được tăng lên đáng kể.
b. Nghiên cứu bằng phương pháp phổ hồng ngoại
Phổ hồng ngoại của bent-TH, TĐTM va sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối
ưu được trình bày trên hình 3.19, hình 3.20, hình 3.21 và bảng 3.11.
Hình 3.19. Phổ hồng ngoại của bent-TH
Hình 3.20. Phổ hồng ngoại của tetrađecyltrimetylamoni bromua (TĐTM)
Hình 3.21. Phổ hồng ngoại của sét hữu cơ điều chê ở điều kiện tối ưu
47
Bang 3.11. Các số song đặc trưng trong phổ hồng ngoại
của bent-TH, TĐTM và sét hữu cơ (cm-1)
STT Mẫu υ-OH 3CH
υ υC-N υSi-O
1 Bent-TH 3533 - - 1011
2 TĐTM - 2922 1480 -
3 Sét hữu cơ 3550 2922 1477 1027
Từ hình 3.19 và hình 3.21 cho thấy phổ hồng ngoại của bent-TH và sét hữu
cơ điều chế ở điều kiện tối ưu đều thấy xuất hiện các dải phổ rộng, trong vùng
3533 ÷ 3550cm-1 được quy cho dao động hóa trị của nhóm -OH trong cấu trúc
của bent-TH và vùng từ 1011 ÷ 1027cm-1 được quy cho dao động hóa trị của liên
kết Si-O (trong tứ diện SiO4). Các dữ kiện trên chứng tỏ thành phần của bent-TH
có trong sét hữu cơ.
Hình 3.20 và hình 3.21 cho thấy trên phổ hồng ngoại của TĐTM va sét hữu
cơ đều xuất hiện các vùng phổ đặc trưng cho cation hữu cơ như: dao động hóa trị
của nhóm CH3 và CH2 của gốc ankyl ở vùng tần số 2922cm-1, dao động hóa trị của
liên kết C-N ở vùng 1477cm-1÷1480cm-1. Điều này cho thấy đã có mặt của TĐTM
trong sét hữu cơ điều chế.
c. Nghiên cứu bằng phương pháp phân tích nhiệt
Giản đồ phân tích nhiệt của bent-TH, sét hữu cơ điều chế va ham lượng (%)
cation hữu cơ xâm nhập trong sét hữu cơ được trình bay ở hình 3.22, hình 3.23 va
bảng 3.12.
48
Hình 3.22. Gian đồ phân tích nhiệt của bent-TH
Hình 3.23. Gian đồ phân tích nhiệt của set hữu cơ điều chê ở điều kiện tối ưu
49
Bang 3.12. Kêt qua phân tích gian đồ nhiệt của bent-TH
và set hữu cơ điều chê ở điều kiện tối ưu
Mẫu
Hiệu ứng mất khối lượng
thứ nhất và thứ hai
Hiệu ứng mất khối lượng
thứ ba
Tổng
(%) mất
khối
lượng
Nhiệt độ
(oC) (%) Quá trình
Nhiệt độ
(oC) (%) Quá trình
Bent-
TH
29,4÷30,86 7,07 Mất nước
ẩm
250÷700 7,58
Phân hủy
nhóm -OH
liên kết với
cation vô cơ
19,72
198,7÷232,22 5,07 Mất nước
hấp phụ
Set
hữu
cơ
25÷31 3,19 Mất nước
ẩm
250÷700 17,61
Phân hủy cháy
của cation hữu
cơ trao đổi
giữa các lớp
sét va phân
hủy nhóm -OH
liên kết với
cation vô cơ
52,05
192,3÷245,8 31,25
Phân hủy,
cháy của
cation
hữu cơ hấp
phụ
Ham lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập 32,33
Hình 3.22 va bảng 3.23 cho thấy trên giản đồ phân tích nhiệt của mẫu
bentonit có ba hiệu ứng mất khối lượng. Hiệu ứng mất khối lượng thứ nhất ở
khoảng nhiệt độ 25 ÷ 31oC giảm 7,07% được quy cho quá trình mất nước ẩm của
bent-TH. Hiệu ứng mất khối lượng thứ hai ở khoảng nhiệt độ 198 ÷232oC giảm
5,07% được quy cho quá trình mất nước hấp phụ trong bent-TH. Hiệu ứng mất khối
lượng thứ ba ở khoảng nhiệt độ 250 ÷ 700oC giảm 7,58% được quy cho quá trình
phân hủy nhóm -OH liên kết với cation vô cơ trong bent-TH.
Hình 3.15 va bảng 3.5 cho thấy trên giản đồ phân tích nhiệt của sét hữu cơ
điều chế cũng có ba hiệu ứng mất khối lượng. Hiệu ứng mất khối lượng thứ nhất ở
khoảng nhiệt độ 25 ÷ 31oC giảm 3,19% được quy cho quá trình mất nước hấp phụ.
Hiệu ứng mất khối lượng thứ hai ở khoảng nhiệt độ 200 ÷ 250oC giảm 31,25% được
50
quy cho quá trình phân hủy, cháy của các cation hữu cơ hấp phụ. Hiệu ứng mất khối
lượng thứ ba ở khoảng nhiệt độ 250 ÷ 700oC giảm 17,61% được quy cho quá trình
phân hủy, cháy của các cation hữu cơ trao đổi giữa các lớp sét và quá trình phân
hủy nhóm -OH liên kết với cation vô cơ trong bent-TH.
Kết quả phân tích nhiệt của bent-TH và sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối
ưu cho thấy trong cùng một điều kiện phân tích như nhau về: nhiệt độ, tốc độ
nâng nhiêt, thiết bị phân tích nhiệt thì độ mất khối lượng của sét hữu cơ (52,05%)
lớn hơn bent-A (19,72%), như vậy ham lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập của
sét hữu cơ điều chế ở các điều kiện tối ưu la 32,33%, kết quả này khá phù hợp
với phương pháp nung mẫu trực tiếp.
d. Nghiên cứu bằng phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)
Ảnh SEM của bent-TQ va sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu được trình
bay trên hình 3.24.
a) b)
Hình 3.24. Ảnh SEM của bent–TH (a); của sét hữu cơ điều chê (b)
Qua ảnh SEM của bent-TH và sét hữu cơ nhận thấy có sự khác nhau ro rệt,
sét hữu cơ điều chế có cấu trúc lớp va có độ xốp khá cao. Điều này chứng tỏ đã có
muối cation hữu cơ chèn vao giữa các lớp sét.
Nhận xet: Bằng các phương pháp nghiên cứu: phương pháp nhiễu xạ tia X
(XRD), phương pháp phổ hồng ngoại, phương pháp phân tích nhiệt, phương pháp
hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy đã điều chế được sét hữu cơ có cấu trúc lớp, giá
trị d001 lớn va độ xốp cao. Như vậy sét hữu cơ điều chế có thể ứng dụng hấp phụ
hợp chất hữu cơ có kích thước lớn.
51
3.1.3. So sánh điều kiện tổng hợp và đặc điểm của sét hữu cơ điều chê từ hai
nguồn bentonit (Trung Quốc và Thanh Hóa)
Bang 3.13. Điều kiện tổng hợp sét hữu cơ từ bent-TQ và bent-TH với TĐTM
Điều kiện tổng hợp Sét hữu cơ từ bentonit
Trung Quốc
Sét hữu cơ từ bentonit
Thanh Hóa
Nhiệt độ (oC) 40 50
Tỉ lệ khối lượng
TĐTM/bent 0,5 0,5
pH dung dịch 9 9
Thời gian phản ứng (giờ) 4 4
Bang 3.14. Đặc điểm của sét hữu cơ điều chê
từ bent-TQ và bent-TH với TĐTM
Đặc điểm Sét hữu cơ từ bentonit
Trung Quốc
Sét hữu cơ từ bentonit
Thanh Hóa
Giá trị d001 (Å) 36,314 37,967
Ham lượng (%) cation
hữu cơ xâm nhập 24,46 32,33
Nhận xét: Như vậy sét hữu cơ điều chế cần các điều kiện tỉ lệ khối lượng
TĐTM/bent, pH, thời gian phản ứng như nhau, nhưng nhiệt độ phản ứng đối với
bent-TH cao hơn so với bent-TQ. Đồng thời giá trị d001 và ham lượng (%) cation
hữu cơ xâm nhập của mẫu sét hữu cơ điều chế từ bent-TH cao hơn so với bent-TQ.
3.2. Khao sát kha năng hấp phụ phenol đo của set hữu cơ điều chê từ bent-TQ
3.2.1. Xây dựng đường chuẩn của phenol đo
Cách tiến hành xây dựng đường chuẩn của phenol đỏ được thực hiện theo
quy trình mục 2.2.2.a). Kết quả đo độ hấp thụ quang của phenol đỏ được trình bày ở
bảng 3.15 và hình 3.25.
52
Bang 3.15. Số liệu xây dựng đường chuẩn của phenol đo
STT Nồng độ phenol đo (mg/l) Độ hấp thụ quang (A)
1 1 0,0401
2 2 0,0931
3 5 0,2431
4 10 0,4932
5 15 0,7438
6 20 1,1132
7 25 1,363
8 30 1,5924
9 40 2,1312
10 50 2,5423
Hình 3.25. Đường chuẩn của phenol đo
Từ hình 3.17 có thể thấy rằng, trong khoảng nồng độ khảo sát độ hấp thụ
quang phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ phenol đỏ.
Vậy phương trình đường chuẩn xác định nồng độ phenol đỏ có dạng :
y = 0,0524x - 0,0027với R² = 0,9973.
53
3.2.2. Khao sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ
Cách tiến hành khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ phenol đỏ của
bentonit va sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu trình bay ở phần 2.2.2.b). Kết quả
được chỉ ra bảng 3.16 va hình 3.26.
Bang 3.16. Sự phụ thuộc của dung lượng và hiệu suất hấp phụ vào thời gian
Mẫu Thời gian Ci(mg/l) C(mg/l) q(mg/g) H (%)
Bent-TQ
15 50,15 48,58 1,57 3,13
30 50,15 46,73 3,42 6,82
45 50,15 43,33 6,83 13,61
60 50,15 40,77 9,38 18,70
90 50,15 40,57 9,58 19,10
100 50,15 40,49 9,66 19,32
Sét hữu cơ
15 50,15 11,86 38,29 76,35
30 50,15 8,19 41,96 83,67
45 50,15 4,55 45,60 90,93
60 50,15 3,97 46,18 92,08
90 50,15 3,71 46,44 92,60
100 50,15 3,57 46,58 92,88
Hình 3.26. Đồ thị biểu diễn anh hưởng của thời gian đên
quá trình hấp phụ phenol đo của bent-TQ, set hữu cơ điều chê
54
Từ kết quả của bảng 3.16 và hình 3.26 nhận thấy:
Trong khoảng thời gian khảo sát từ 15 ÷ 100 phút, dung lượng hấp phụ phenol
đỏ của bent-TQ va sét hữu cơ điều chế đều tăng theo thời gian. Dung lượng hấp
phụ phenol đỏ đối với sét hữu cơ điều chế (từ 38,29 ÷ 46,58 mg/g) cao hơn nhiều
so với bent-TQ (từ 1,57÷ 9,83mg/g).
Đối với sét hữu cơ sau 60 phút dung lượng hấp phụ đã dần ổn định nhưng
đối với bent-TQ sau 90 phút dung lượng hấp phụ mới dần ổn định.
Do đó, trong các nghiên cứu tiếp theo chúng tôi chọn thời gian đạt cân bằng
hấp phụ phenol đỏ của sét hữu cơ điều chế la 60 phút va của bent-TQ là 90 phút.
3.2.3. Khao sát anh hưởng của khối lượng bentonit, set hữu cơ điều chê
Cách tiến hành khảo sát ảnh hưởng của khối lượng bentonit, sét hữu cơ điều
chế ở điều kiện tối ưu đến hiệu suất hấp phụ trình bày ở phần 2.2.2.c). Kết quả được
chỉ ra ở bảng 3.17 va hình 3.27.
Bang 3.17. Ảnh hưởng của khối lượng bentonit, sét hữu cơ
đên dung lượng và hiệu suất hấp phụ phenol đo
Mẫu Khối lượng Ci(mg/l) Cf(mg/l) q(mg/g) H (%)
Ben TQ
0,01 50,25 47,36 14,46 5,75
0,02 50,21 44,98 13,07 10,41
0,03 50,21 44,12 10,15 12,13
0,05 50,21 41,67 8,54 17,01
0,06 50,21 40,83 7,82 18,68
0,08 50,21 40,82 5,87 18,69
0,10 50,21 40,38 4,92 19,58
Sét hữu cơ
0,01 50,21 33,33 84,42 33,63
0,02 50,21 22,53 69,20 55,13
0,03 50,21 16,39 56,36 67,35
0,05 50,21 4,38 45,83 91,28
0,06 50,21 4,24 38,31 91,56
0,08 50,21 4,23 28,74 91,58
0,10 50,21 4,19 23,01 91,66
55
Hình 3.27. Đồ thị biểu diễn anh hưởng của khối lượng bent-TQ, set hữu cơ
điều chê đên quá trình hấp phụ phenol đo
Từ kết quả của bảng 3.17 và hình 3.27 cho thấy:
Trong khoảng khối lượng khảo sát, khi tăng khối lượng vật liệu thì hiệu suất
hấp phụ phenol đỏ tăng va dung lượng hấp phụ giảm. Điều này có thể giải thích là
khi tăng khối lượng của vật liệu hấp phụ, diện tích bề mặt tăng do đó dung lượng
hấp phụ giảm và hiệu suất hấp phụ tăng. Khi khối lượng vật liệu hấp phụ tăng từ
0,01 ÷ 0,05 gam thì hiệu suất hấp phụ tăng nhanh nhưng khi khối lượng vật liệu
tăng lên từ 0,06 ÷ 0,10 gam thì hiệu suất hấp phụ thay đổi không nhiều va tương đối
ổn định (quá trình hấp phụ đã đạt cân bằng).
Do vậy chúng tôi lựa chọn khối lượng của bent-TQ, sét hữu cơ điều chế la
0,05 gam để tiến hành các khảo sát tiếp theo.
3.2.4. Khao sát anh hưởng của nồng độ phenol đo
Cách tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nồng độ phenol đỏ đến khả năng hấp
phụ phenol đỏ của bent-TQ và sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu được trình bày
ở phần 2.2.2.d). Kết quả được chỉ ra ở bảng 3.18 và hình 3.28.
q(mg/g) Khối lượng (g)
56
Mẫu Ci Cf Q Cf/q H
50.32 42.16 8.17 5.16 16.23
100.12 86.12 14.00 6.15 13.98
150.24 132.49 17.74 7.47 11.81
200.68 181.72 18.96 9.59 9.45
249.14 227.92 21.22 10.74 8.52
300.26 279.38 20.88 13.38 6.95
349.68 328.48 21.20 15.50 6.06
400.34 376.42 23.92 15.74 5.97
50.41 4.27 46.14 0.09 91.53
100.32 9.16 91.16 0.10 90.87
150.22 15.85 134.37 0.12 89.45
200.16 24.48 175.68 0.14 87.77
249.13 38.65 210.48 0.18 84.49
300.59 60.94 239.65 0.25 79.73
351.65 90.75 260.90 0.35 74.19
400.87 119.85 281.02 0.43 70.10
Ben TQ
Sét HC
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 100 200 300 400
Ben TQ
Sét HC
Nồng độ (mg/l)
q(mg/g)
Hình 3.28. Đồ thị biểu diễn anh hưởng của nồng độ phenol đo đên kha năng
hấp phụ phenol đo của bent-TQ và sét hữu cơ điều chê
Bang 3.18. Ảnh hưởng nồng độ đầu của phenol đo đên dung lượng
và hiệu suất hấp phụ của sét hữu cơ
Mẫu Ci(mg/l) Cf(mg/l) q(mg/g) Cf/q(g/l) H (%)
Ben TQ
50,32 42,16 8,17 5,16 16,23
100,12 86,12 14,00 6,15 13,98
150,24 132,49 18,74 7,02 12,48
200,68 181,72 18,96 9,59 9,45
249,14 227,92 21,22 10,74 8,52
300,26 279,38 20,88 13,38 6,95
349,68 328,48 21,20 15,50 6,06
400,34 376,42 23,92 15,74 5,97
Sét hữu cơ
50,41 4,27 46,14 0,09 91,53
100,32 9,16 91,16 0,10 90,87
150,22 15,85 134,37 0,12 89,45
200,16 24,48 175,68 0,14 87,77
249,13 38,65 210,48 0,18 84,49
300,59 60,94 239,65 0,25 79,73
351,65 90,75 260,90 0,35 74,19
400,87 119,85 281,02 0,43 70,10
57
Nhận xét: Kết quả từ bảng 3.18 và hình 3.28 cho thấy trong khoảng nồng độ
khảo sát, khi tăng nồng độ đầu của phenol đỏ thì dung lượng hấp phụ tăng, còn hiệu
suất hấp phụ giảm. Điều này phù hợp với lý thuyết.
3.2.5. Khao sát dung lượng hấp phụ phenol đo theo mô hình đẳng nhiệt
hấp phụ Langmuir
Từ kết quả ở bảng 3.18 đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của bent-TQ va
sét hữu cơ được chỉ ra từ hình 3.29; 3.30; 3.31; 3.32.
Hình 3.29. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của bent-TQ đối với phenol đo
Hình 3.30. Sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf đối với sự hấp phụ phenol đo của bent-TQ
y = 6,653ln(x) - 15,89R² = 0,967
0
5
10
15
20
25
30
0 50 100 150 200 250 300 350 400
q (
mg
/g)
Cf (mg/l)
y = 0,034x + 3,305R² = 0,985
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 100 200 300 400
Cf /q
(g
/l)
Cf (mg/l)
58
Hình 3.31. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của set hữu cơ điều chê
đối với phenol đo
Hình 3.32. Sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf đối với sự hấp phụ phenol đo
của set hữu cơ điều chê
Từ phương trình tuyến tính Langmuir hình 3.30 va hình 3.32 chúng tôi tính
được các thông số cân bằng hấp phụ như sau:
Bang 3.19. Giá trị hấp phụ lớn nhất và hằng số Langmuir b
của bent-TQ và set hữu cơ điều chê
Mẫu Bent-TQ Set hữu cơ
Dung lượng hấp phụ cực đại qmax (mg/g) 29,41 333,333
Hằng số Langmuir b 0,010 0,042
Nhận xét: Từ các kết quả thực nghiệm cho thấy mô hình đẳng nhiệt hấp phụ
Langmuir mô tả khá tốt sự hấp phụ của bent-TQ va sét hữu cơ điều chế đối với
phenol đỏ, điều nay được thể hiện qua hệ số hồi qui của các phương trình khá cao
(đều lớn hơn 0,985).
y =,72.41ln(x) - 61,62R² = 0,995
0
50
100
150
200
250
300
0 20 40 60 80 100 120 140
q (
mg
/g)
Cf (mg/l)
y = 0,003x + 0,072R² = 0,998
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0 20 40 60 80 100 120 140
Cf /q
(g
/l)
Cf (mg/l)
59
Bent-TQ sau khi được biến tính bằng muối amoni bậc bốn tạo sét hữu cơ
có khả năng hấp phụ phenol đỏ tốt hơn nhiều so với bent-TQ khi chưa biến
tính. Điều đó được thể hiện qua dung lượng hấp phụ cực đại của sét hữu cơ
điều chế rất cao (qmax= 333,333 mg/g), còn của bent-TQ thấp (qmax= 29,41 mg/g).
Từ các giá trị b tính được ở bảng 3.19 và các giá trị Ci ở bảng 3.18 thay vào
công thức (1.8) tính được các giá trị 0<RL<1. Như vậy quá trình hấp phụ của sét
hữu cơ điều chế đối với phenol đỏ là thuận lợi
3.3. Khao sát kha năng hấp phụ phenol đo của set hữu cơ điều chê từ bent-TH
3.3.1. Xây dựng đường chuẩn của phenol đo
Cách tiến hành xây dựng đường chuẩn của phenol đỏ được thực hiện theo
quy trình mục 2.2.2.1. Kết quả đo độ hấp thụ quang của phenol đỏ được trình bày ở
bảng 3.20 và hình 3.33.
Bang 3.20. Số liệu xây dựng đường chuẩn của phenol đo
STT Nồng độ phenol đo (mg/l) Độ hấp thụ quang (A)
1 1 0,0402
2 2 0,0925
3 5 0,2429
4 10 0,4935
5 15 0,7441
6 20 1,1129
7 25 1,3626
8 30 1,5912
9 40 2,1199
10 50 2,5531
60
Hình 3.33. Đường chuẩn của phenol đo
Từ hình 3.33. có thể thấy rằng, trong khoảng nồng độ khảo sát độ hấp thụ
quang phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ phenol đỏ.
Vậy phương trình đường chuẩn xác định nồng độ phenol đỏ có dạng :
y = 0,0525x - 0,0036 với R2 = 0,9977.
3.3.2. Khao sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ
Cách tiến hành khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ phenol đỏ của
bentonit va sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu trình bày ở phần 2.2.2.2. Kết quả
được chỉ ra bảng 3.21 va hình 3.34.
y = 0.0525x - 0.0036
R2 = 0.9977
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
0 10 20 30 40 50 60
Nồng độ (mg/l)
Độ
hấp
th
ụ q
uan
g A
61
Bang 3.21. Sự phụ thuộc của dung lượng và hiệu suất hấp phụ vào thời gian
Mẫu Thời gian
(phút)
Ci
(mg/l)
C
(mg/l)
q
(mg/g)
H
(%)
Bent-TH
15 50,40 48,362 2,038 4,034
30 50,40 47,213 3,187 6,324
45 50,40 43,910 6,490 12,879
60 50,40 40,520 9,880 19,606
90 50,40 40,578 9,822 19,489
100 50,40 40,530 9,870 19,584
Set hữu cơ
15 50,40 12,150 38,250 75,893
30 50,40 7,442 42,958 85,234
45 50,40 3,591 46,809 92,875
60 50,40 3,817 46,583 92,427
90 50,40 3,692 46,707 92,673
100 50,40 3,776 46,624 92,508
Hình 3.34. Đồ thị biểu diễn anh hưởng của thời gian đên quá trình hấp phụ
phenol đo của bent-TH và set hữu cơ điều chê
Từ kết quả của bảng 3.21 và hình 3.34 nhận thấy: thời gian khuấy càng lâu
thì dung lượng hấp phụ cang tăng. Trong đó, quá trình hấp phụ diễn ra chủ yếu
trong 60 phút đầu, đặc biệt trong khoảng 45 phút đầu, tốc độ hấp phụ phenol đỏ
trên bề mặt vật liệu tăng rất nhanh, sau đó tốc độ này giảm đáng kể trong khoảng
0
10
20
30
40
50
0 50 100 150
q (
mg/
l)
thời gian (phút)
Bent-TH
Shc
62
thời gian còn lại. Điều nay la do trong giai đoạn đầu, số lượng lỗ trống khá lớn
trên bề mặt vật liệu nên phenol đỏ dễ dàng bị hấp phụ trên vật liệu. Quá trình hấp
phụ diễn ra liên tục, kết quả là các phân tử phenol đỏ dần lấp đầy các khoảng
trống trên vật liệu nên càng về sau tỉ lệ hấp phụ ngày càng giảm cho đến khi dung
lượng hấp phụ không tăng hoặc tăng rất ít, quá trình hấp phụ đạt trạng thái cân
bằng sau khoảng 45 phút đối với bent-TH va 45 phút đối với sét hữu cơ.
Do đó, trong các nghiên cứu tiếp theo chúng tôi chọn thời gian đạt cân bằng
hấp phụ phenol đỏ của sét hữu cơ điều chế là 45 phút va của bent-TH là 60 phút.
3.3.3. Khao sát anh hưởng của khối lượng bentonit, set hữu cơ điều chê
Cách tiến hành khảo sát ảnh hưởng của khối lượng bentonit, sét hữu cơ điều
chế ở điều kiện tối ưu đến hiệu suất hấp phụ trình bày ở phần 2.2.2.3. Kết quả được
chỉ ra ở bảng 3.22 va hình 3.35.
Bang 3.22. Ảnh hưởng của khối lượng bent-TH, sét hữu cơ
đên dung lượng và hiệu suất hấp phụ phenol đo
Mẫu Khối lượng
(gam)
Ci
(mg/l)
C
(mg/l)
q
(mg/g)
H
(%)
Bent-TH
0,01 50,316 47,346 14.850 5,903
0,02 50,316 44,487 14.563 11,585
0,03 50,253 42,397 13.093 15,633
0,05 50,316 40,640 9.676 19,230
0,06 50,316 40,604 8.093 19,301
0,08 50,316 40,641 6.047 19,227
0,10 50,316 40,634 4.841 19,242
Set hữu cơ
0,01 50,316 34,517 78.995 45,180
0,02 50,316 22,495 69.553 55,293
0,03 50,316 15,648 56.485 68,900
0,05 50,316 3,864 46.452 92,320
0,06 50,316 4,065 38.543 91,931
0,08 50,316 4,238 28.799 91,577
0,10 50,316 3,959 23.179 92,132
63
Hình 3.35. Đồ thị biểu diễn anh hưởng của khối lượng bent-TH, set hữu cơ
điều chê đên quá trình hấp phụ phenol đo
Kết quả của bảng 3.22 và hình 3.35 cho thấy: Trong khoảng khối lượng khảo
sát, khi tăng khối lượng vật liệu thì hiệu suất hấp phụ phenol đỏ tăng va dung lượng
hấp phụ giảm. Điều này có thể giải thích la khi tăng khối lượng vật liệu hấp phụ, sẽ
lam tăng diện tích bề mặt hấp phụ do đó dung lượng hấp phụ giảm và hiệu suất hấp
phụ tăng. Tuy nhiên khi khối lượng vật liệu hấp phụ tăng từ 0,01 ÷ 0,05 gam thì
hiệu suất hấp phụ tăng mạnh nhưng khi khối lượng vật liệu tăng lên từ 0,06 ÷ 0,1
gam thì hiệu suất hấp phụ thay đổi không nhiều va tương đối ổn định (quá trình hấp
phụ đã đạt cân bằng).
Do vậy chúng tôi lựa chọn khối lượng của bent-TH, sét hữu cơ điều chế là
0,05gam để tiến hành các khảo sát tiếp theo.
3.3.4. Khao sát anh hưởng của nồng độ phenol đo
Cách tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nồng độ phenol đỏ đến khả năng hấp
phụ phenol đỏ của bent-TH và sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu được trình bày
ở phần 2.2.2.4. Kết quả được chỉ ra ở bảng 3.23.
64
Bang 3.23. Ảnh hưởng của nồng độ phenol đo đên dung lượng và hiệu suất hấp
phụ của bentonit và sét hữu cơ
Mẫu Ci
(mg/l)
C
(mg/l)
q
(mg/g)
C/q
(g/l)
H
(%)
Bent-TH
50,033 40.273 9.760 4.126 19,507
100,066 85.394 14.672 5.820 14,662
150,099 132.533 17.566 7.545 11,037
200,132 179.234 20.898 8.577 10,442
250,165 228.024 22.141 10.299 8,850
300,198 277.615 22.583 12.546 7,458
350,231 326.042 24.189 13.479 6,906
400,264 375.640 24.624 15.255 6,153
Sét hữu cơ
50,033 3.568 46.465 0.077 92,869
100,066 9.076 90.99 0.099 90,930
150,099 15.875 134.224 0.118 89,424
200,132 26.105 174.027 0.150 86,956
250,165 39.851 210.314 0.189 84,070
300,198 59.980 240.218 0.250 80,020
350,231 89.443 260.788 0.343 74,462
400,264 115.118 285.146 0.404 71,239
Nhận xét: Từ kết quả bảng 3.23 cho thấy trong khoảng nồng độ khảo sát, khi
tăng nồng độ đầu của phenol đỏ thì dung lượng hấp phụ tăng, còn hiệu suất hấp phụ
giảm. Điều này phù hợp với lý thuyết.
3.3.5. Khao sát dung lượng hấp phụ phenol đo theo mô hình đẳng nhiệt hấp
phụ Langmuir
Đường đẳng nhiệt hấp phụ là một yếu tố quan trọng để mô tả quá trình hấp
phụ. Có nhiều mô hình để nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ, trong luận văn nay chúng
tôi chỉ nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ dựa trên mô hình phổ biến la đẳng nhiệt hấp
phụ Langmuir.
65
Từ kết quả ở bảng 3.23 đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của bent-TH va
sét hữu cơ được chỉ ra ở các hình 3.36; 3.37; 3.38; 3.39.
Hình 3.36. Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của bent-TH đối với phenol đo
Hình 3.37. Sự phụ thuộc của C/q vào C đối với sự hấp phụ phenol đo của bent-TH
66
Hình 3.38. Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của set hữu cơ điều chê
đối với phenol đo
Hình 3.39. Sự phụ thuộc của C/q vào C đối với sự hấp phụ phenol đo
của set hữu cơ điều chê
Từ phương trình tuyến tính Langmuir hình 3.37 va hình 3.39 chúng tôi tính
được các thông số cân bằng hấp phụ như sau:
Bang 3.24. Giá trị hấp phụ lớn nhất và hằng số Langmuir b
của bent-TH và set hữu cơ điều chê
Mẫu Bent-TH Set hữu cơ
Dung lượng hấp phụ cực đại qmax (mg/g) 32,258 333,33
Hằng số Langmuir b 0,106 0,042
Nhận xét: Từ các kết quả thực nghiệm cho thấy mô hình đẳng nhiệt hấp phụ
Langmuir mô tả khá tốt sự hấp phụ của bent-TH va sét hữu cơ điều chế đối với
phenol đỏ, điều nay được thể hiện qua hệ số hồi qui của các phương trình khá cao
đều lớn hơn 0,99.
Bent-TH sau khi được biến tính bằng muối amoni bậc bốn tạo sét hữu cơ có
khả năng hấp phụ phenol đỏ tốt hơn nhiều so với bent-TH khi chưa biến tính. Điều
đó được thể hiện qua dung lượng hấp phụ cực đại của sét hữu cơ điều chế rất cao
(qmax= 333,333 mg/g), còn của bent-TH thấp (qmax= 32,258 mg/g).
y = 0.003x + 0.0712R² = 0.9986
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0 20 40 60 80 100 120 140
C/q
(m
g/l)
C (mg/l)
67
Từ các giá trị b tính được ở bảng 3.24 và các giá trị Ci ở bảng 3.23 thay vào
công thức (1.8) tính được các giá trị 0<RL<1. Như vậy quá trình hấp phụ của sét
hữu cơ điều chế đối với phenol đỏ là thuận lợi.
3.4. Nghiên cứu chê tạo vật liệu bentonit biên tính bởi nhiệt
3.4.1. Khao sát kha năng hấp phụ Mn(II) của bentonit hoạt hóa bởi nhiệt độ
3.4.1.1. Xây dựng đường chuẩn của Mn(II)
Để xây dựng đường chuẩn của Mn(II) chúng tôi tiến hành theo quy trình mục
2.3. Kết quả đo độ hấp thụ quang của MnSO4 ở bước sóng 523 nm được trình bày ở
bảng 3.25 và hình 3.40.
Bang 3.25. Số liệu xây dựng đường chuẩn của Mn2+
STT Nồng độ Mn2+ (mg/l) Độ hấp thụ quang (A)
1 1 0,0164
2 2 0,0352
3 3 0,0504
4 4 0,0614
5 5 0,0825
6 6 0,0976
7 7 0,1090
8 8 0,1305
9 9 0,1260
10 10 0,1387
68
Hình 3.40. Đường chuẩn của Mn2+
Từ hình 3.40. có thể thấy rằng trong khoảng nồng độ khảo sát của Mn2+ từ
1 ÷ 10mg/l thì mật độ quang phụ thuộc vào tuyến tính vào nồng độ của Mn2+ .
Vậy phương trình đường chuẩn của Mn(II) có dạng:
y = 0,0152x + 0,0036 với R2 là 0,997.
3.4.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ biến tính bentonit tới khả năng hấp phụ Mn(II)
Để khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ biến tính bentonit tới khả năng hấp phụ
Mn(II) chúng tôi tiến hanh theo quy trình như mục 2.4.1 va thu được kết quả khảo
sát khả năng hấp phụ Mn(II) của bentonit chưa biến tính và của bentonit biến tính ở
các nhiệt độ khác nhau được trình bày trên bảng 3.26 và hình 3.41.
Từ kết quả bảng 3.26 và hình 3.41 cho thấy: Khả năng hấp phụ Mn(II) của
bentonit sau khi biến tính bằng nhiệt đều tốt hơn so với bentonit chưa biến tính. Khi
tăng dần nhiệt độ biến tính thì hiệu suất hấp phụ Mn(II) của bent-TQ và bent-TH đều
tăng (hiệu suất hấp phụ cực đại của bent-TQ là 88,29% ở 120oC và của bent-TH là
82,37% ở 140oC). Điều này có thể giải thích do bent Thanh Hóa có lẫn nhiều tạp chất
hơn so với bent Trung Quốc nên cần mức nhiệt cao hơn để hoạt hóa. Tuy nhiên, khi
nhiệt độ tăng cao hơn thì khả năng hấp phụ Mn(II) của bent giảm dần (đối với bent-
TQ từ 140oC, bent-TH từ 160oC). Nguyên nhân la khi tăng nhiệt độ làm mất nước
giữa các lớp bent dẫn đến khoảng cách d001 giảm do đó khả năng hấp phụ giảm.
Vì vậy, chúng tôi lựa chọn nhiệt độ thích hợp để biến tính bent Trung Quốc là
120oC va đối với bent Thanh Hóa là 140oC để nghiên cứu những yếu tố tiếp theo.
y = 0.0152x + 0.0036
R2 = 0.997
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C (ppm)
A
69
Bang 3.26. Sự phụ thuộc kha năng hấp phụ Mn(II)
của bentonit chưa biên tính và bentonit biên tính ở các nhiệt độ khao sát
Mẫu Nhiệt độ (oC) Co (ppm) Ccb(ppm) Chp(ppm) H(%)
Bent-TQ
Bent chưa biến tính 10 4,149 5,851 58,51
80 10 2,27 7,73 77,30
100 10 1,86 8,14 81,38
120 10 1,17 8,83 88,29
140 10 1,52 8,48 84,80
160 10 1,855 8,145 81,45
180 10 2,49 7,51 75,06
Bent-TH
Bent chưa biến tính 10 4,710 5,290 52,90
80 10 3,26 6,74 67,43
100 10 2,65 7,35 73,49
120 10 2,26 7,74 77,43
140 10 1,76 8,24 82,37
160 10 2,29 7,71 77,11
180 10 2,704 7,296 72,96
Hình 3.41. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc kha năng hấp phụ Mn(II)
của bent-TQ, bent-TH trước và sau khi biên tính ở các nhiệt độ khao sát
70
3.4.1.3. Khảo sát ảnh hưởng thời gian đạt cân bằng hấp phụ tới khả năng hấp phụ
Mn(II) của bentonit biến tính
Để khảo sát ảnh hưởng thời gian đạt cân bằng hấp phụ đến khả năng hấp phụ
Mn(II) của bent-TQ biến tính ở 120oC, bent-TH biến tính ở nhiệt độ 140oC chúng
tôi tiến hành theo quy trình ở mục 2.4.2. Kết quả được trình bày trên bảng 3.27 và
hình 3.42.
Bang 3.27. Sự phụ thuộc kha năng hấp phụ Mn(II)
của bent-TQ và bent-TH biên tính theo thời gian
Mẫu T(phút) C0 Ccb(ppm) Chp(ppm) H(%) q(mg/g)
Bent-TQ
20 10 3,362 6,638 66,38 3,319
40 10 2,895 7,105 71,05 3,553
60 10 2,289 7,711 77,11 3,865
80 10 1,520 8,480 84,80 4,240
100 10 1,539 8,461 84,61 4,231
120 10 1,546 8,451 84,51 4,226
140 10 1,533 8,467 84,67 4,234
Bent-TH
20 10 4,059 5,941 59,41 2,971
40 10 3,033 6,967 69,67 3,484
60 10 2,586 7,145 71,45 3,856
80 10 2,178 7,822 78,22 4,011
100 10 1,783 8,217 82,17 4,109
120 10 1,789 8,210 82,10 4,105
140 10 1,802 8,197 81,97 4,099
Từ kết quả bảng 3.27 và hình 3.42 cho thấy: lượng Mn(II) trong dung dịch bị
hấp phụ tăng theo thời gian. Quá trình hấp phụ đạt cân bằng sau 80 phút với bent-TQ
(hiệu suất lớn nhất bằng 84,80%) và 100 phút với bent-TH (hiệu suất lớn nhất bằng
82,17%). Điều nay được giải thích như sau:
71
Quá trình hấp phụ là phản ứng cân bằng trao đổi ion:
H+ (bentonit) + Mn2+aq=> H+aq +Mn2+( bentonit)
Sự chênh lệch hóa thế theo tác giả [8] các ion ngoài dung dịch và trong các
khe xốp trong bentonit la động lực thúc đẩy quá trình trao đổi ion xảy ra. Lúc đầu
khi nồng độ Mn2+ trong dung dịch cao, cân bằng dịch chuyển sang phải. Khi thời
gian phản ứng đạt đến giá trị cân bằng, khi đó lượng ion Mn2+ bị hấp phụ là cực đại
ở nhiệt độ và thời gian khảo sát.
Hình 3.42. Đồ thị biểu diễn kha năng hấp phụ Mn(II) của bent-TQ và bent-TH
biên tính bằng nhiệt theo thời gian
Ngoài ra theo tác giả [8] các ion Mn2+ còn bị hấp phụ vật lý trong khe xốp
trung hòa điện trên bề mặt bentonit. Quá trình nay đơn giản là sự khuếch tán ion từ
dung dịch vào trong lỗ xốp chứa nước, lượng ion kim loại có thể khuếch tán vào
những lỗ xốp này là một hằng số ở điều kiện nồng độ, nhiệt độ khảo sát.
Như vậy, chúng tôi lựa chọn thời gian đạt cân bằng hấp phụ của bent-TQ là 80
phút, của bentonit Thanh Hoá là 100 phút.
3.4.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng bentonit đến khả năng hấp phụ Mn(II)
Để khảo sát ảnh hưởng của khối lượng bentonit đến khả năng hấp phụ Mn(II)
của bent-TQ chưa biến tính và biến tính ở 120o, bent-TH chưa biến tính và biến tính
ở nhiệt độ 140oC chúng tôi tiến hành theo quy trình ở mục 2.4.3. Kết quả được trình
bày trên bảng 3.28 và hình 3.43.
72
Bang 3.28. Kêt qua khao sát anh hưởng của khối lượng bentonit biên tính bằng
nhiệt đên kha năng hấp phụ Mn (II)
Mẫu mbent(g) Co Ccb(ppm) Chp(ppm) H(%) q (mg/g)
Bent-TQ
0,01 10 2,967 7,033 70,33 17,582
0,02 10 1,835 8,165 81,64 10,20
0,03 10 1,647 8,353 83,53 6,961
0,04 10 1,447 8,553 85,53 5,346
0,05 10 1,434 8,565 85,65 4,283
0,06 10 1,428 8,572 85,72 3,572
Bent-TH
0,01 10 3,230 6,769 67,69 16,923
0,02 10 1,915 8,086 80,86 10,108
0,03 10 1,908 8,092 80,92 6,743
0,04 10 1,934 8,066 80,66 5,041
0,05 10 1,921 8,079 80,79 4,040
0,06 10 1,901 8,098 80.98 3,374
Hình 3.43. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của khối lượng bent-TQ và bent-TH
biên tính bằng nhiệt đên kha năng hấp phụ Mn (II)
Từ kết quả bảng 3.28 và hình 3.43 cho thấy:
73
Trong khoảng khối lượng khảo sát, khi tăng khối lượng vật liệu thì hiệu suất
hấp phụ Mn(II) tăng va dung lượng hấp phụ giảm. Điều này có thể giải thích là khi
tăng khối lượng của vật liệu hấp phụ, diện tích bề mặt hấp phụ tăng do đó dung
lượng hấp phụ giảm và hiệu suất hấp phụ tăng. Tuy nhiên khi khối lượng vật liệu
tăng lên từ 0,04 ÷ 0,06 gam với bent-TQ và từ 0,02 ÷ 0,06 gam với bent-TH thì hiệu
suất hấp phụ thay đổi không nhiều va tương đối ổn định.
Như vậy, chúng tôi chọn khối lượng bent-TQ biến tính bằng nhiệt ở 120oC hấp
phụ Mn (II) là 0,04 gam. Đối với khối lượng bentonit Thanh Hoá biến tính bằng
nhiệt ở 140oC hấp phụ Mn (II) là 0,02 gam.
3.4.1.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất bị hấp phụ đến khả năng hấp phụ Mn(II)
Để khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất bị hấp phụ đến khả năng hấp phụ
Mn(II) chúng tôi tiến hành theo quy trình ở mục 2.4.3.
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của khối lượng bentonit biến tính đến khả năng
hấp phụ Mn(II) lần lượt được trình bày trên bảng 3.29 và hình 3.44.
74
Bang 3.29. Kêt qua khao sát anh hưởng của nồng độ Mn (II) đên kha năng
hấp phụ của bentonit
Mẫu CMn
2+
(ppm)
Ccb
(ppm)
Chp
(ppm)
q
(mg/g) Ccb/q
H
(%)
Bent-TQ
4 0,421 3,579 2,233 0,1886 89,47
5 0,566 4,434 2,771 0,2042 88,68
6 0,743 5,257 3,286 0,2261 87,61
7 0,993 6,006 3,791 0,2619 85,81
8 1,303 6,697 4,186 0,3113 83,72
9 1,717 7,283 4,552 0,3772 80,92
10 2,178 7,822 4,889 0,445 78,22
Bent-TH
4 0,658 3,342 4,178 0,1575 83,55
5 0,941 4,059 5,074 0,1855 81,18
6 1,270 4,730 5,913 0.2148 78,84
7 1,566 5,434 6,793 0,2305 77,66
8 1,895 6,105 7,631 0.2483 76,32
9 2,184 6,816 8,52 0.2563 75,73
10 2,769 7,230 9,0375 0.3063 72,30
75
Hình 3.44. Đồ thị biểu diễn anh hưởng của nồng độ Mn(II) tới kha năng hấp
phụ của bent-TQ và bent-TH đã biên tính bằng nhiệt
Nhận xét: Từ kết quả bảng 3.29 và hình 3.44 cho thấy trong khoảng nồng độ
khảo sát, khi tăng nồng độ đầu của Mn(II) thì dung lượng hấp phụ tăng, còn hiệu
suất hấp phụ giảm. Điều này phù hợp với lý thuyết.
3.4.1.6. Khảo sát dung lượng hấp phụ Mn(II) theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ
Langmuir
Từ kết quả ở bảng 3.29 đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của bent-TQ đã
biến tính va bent-TH đã biến tính được chỉ ra từ hình 3.45; 3.46; 3.47; 3.48.
Hình 3.45. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của bent-TQ đối với Mn(II)
76
Hình 3.46. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với sự hấp phụ Mn(II)
của bent-TQ
Hình 3.47. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của bent-TH đối với Mn(II)
Hình 3.48. Sự phụ thuộc của Ccb /q vào Ccb đối với sự hấp phụ Mn(II) của
bent-TH
77
Từ phương trình tuyến tính Langmuir hình 3.46 va hình 3.48 chúng tôi
tính được các thông số cân bằng hấp phụ như sau:
Bang 3.30. Giá trị hấp phụ lớn nhất và hằng số Langmuir b
của bent-TQ và bent-TH
Mẫu bent-TQ bent-TH
Dung lượng hấp phụ cực đại amax (mg/g) 17,241 15,385
Hằng số Langmuir b 0,4874 0,5328
Nhận xét: Từ các kết quả thực nghiệm cho thấy mô hình đẳng nhiệt hấp phụ
Langmuir mô tả khá tốt sự hấp phụ của bent-TQ đã biến tính va bent-TH đã biến
tính đối với Mn(II), điều nay được thể hiện qua hệ số hồi qui của các phương trình
khá cao đều lớn hơn 0,935.
Khả năng hấp phụ Mn(II) của bent-TQ biến tính bằng nhiệt ở 120oC (có
qmax = 17,241 mg/g) tốt hơn so với bent-TH biến tính bằng nhiệt ở 140oC (có
qmax = 15,385 mg/g).
Từ các giá trị b tính được ở bảng 3.30 và các giá trị Ccb ở bảng 3.29 thay vào
công thức 1.8 tính được các giá trị 0<RL<1. Như vậy quá trình hấp phụ của bent-TQ
và bent-TH đã được biến tính bằng nhiệt thuận lợi.
3.4.2. Kêt qua phân tích nhiễu xạ Rơnghen
Giản đồ XRD của bent-TQ chưa biến tính va đã biến tính, bent TH chưa biến
tính va đã biến tính tương ứng được trình bày trên hình 3.49, 3.50, 3.51 và 3.52.
Hình 3.49. Kêt qua X-ray mẫu bent-TQ chưa biên tính
78
Hình 3.50. Kêt qua X-ray mẫu bent-TH chưa biên tính
Hình 3.51. Kêt qua X-ray mẫu bent-TQ biên tính ở 120o C
Hình 3.52. Kêt qua X-ray mẫu bent-TH biên tính ở 140o C
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample Bent TQ-120C
File: Hien TN mau Bent TQ-120C.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi:
Lin
(Cps
)
0
100
200
300
400
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=9.
044
d=14
.656 d=
12.3
68
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample Bent TH-140C
File: Hien TN mau Bent TH-140C.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi:
Lin
(Cps
)
0
100
200
300
400
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=12
.286
d=
12.5
68
79
Từ kết quả trên cho ta thấy:
Đối với bent-TQ: giá trị d001 đã tăng từ 12,401Å (trong bent-TQ) lên 12,568Å
(trong bent-TQ biến tính ở 120oC).
Đối với bent-TH: giản đồ XRD của các mẫu bent-TH chưa biến tính đều
không đọc được giá trị d001, sau khi biến tính ở 140oC giá trị d001 là 12,286Å.
Như vậy, giản đồ XRD cho thấy khoảng cách d001 của bent-TQ và bent-TH sau
khi biến tính bằng nhiệt tăng lên, dẫn đến khả năng hấp phụ của bentonit biến tính tốt
hơn so với khi chưa biến tính.
3.5. Nghiên cứu chê tạo vật liệu từ bentonit biên tính bởi axit
3.5.1. Khao sát kha năng hấp phụ Mn (II) của bentonit biên tính bởi axit
3.5.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ HCl hoạt hóa tới khả năng hấp phụ Mn (II)
Cách tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nồng độ HCl hoạt hoá tới khả năng hấp
phụ Mn (II) được trình bày ở phần 2.2.3.1. Kết quả được chỉ ra bảng 3.31 va hình 3.53.
80
Bang 3.31. Sự phụ thuộc của kha năng hấp phụ Mn (II) vào nồng độ axit
biên tính bent-TQ và bent-TH
Mẫu C% (HCl) Co (ppm) Ccb (ppm) Chp (ppm) H (%)
Bent-TQ
0 10 4,1487 5,8513 58,513
1 10 3,3395 6,6605 66,605
2 10 2,0079 7,9921 79,921
3 10 1,6237 8,3763 83,763
4 10 1,7039 8,2961 82,961
5 10 1,8303 8,1697 81,697
6 10 2,0488 7,9512 79,512
Bent-TH
0 10 4,7105 5,2895 52,895
1 10 3,6882 6,3118 63,118
2 10 2,5724 7.4276 74,276
3 10 2,1777 7,8223 78,223
4 10 2,3303 7,6697 76,697
5 10 2,3908 7,6092 76,092
6 10 2,4974 7,5026 75,026
Hình 3.53. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của kha năng hấp phụ Mn (II)
vào nồng độ axit HCl biên tính bent-TQ và bent-TH
Từ kết quả bảng 3.31 và hình 3.53 cho thấy: Khả năng hấp phụ Mn (II) của
bentonit sau khi biến tính bằng axit HCl đều tốt hơn so với khi chưa biến tính. Hiệu
30
40
50
60
70
80
90
0 1 2 3 4 5 6 7
Nồng độ axit HCl (%)
H (%
)
Bent Trung Quốc
Bent Thanh Hoá
81
suất hấp phụ tăng theo nồng độ HCl dùng để biến tính (đạt cao nhất ở nồng độ HCl
3% đối với cả bent-TQ và bent-TH). Tuy nhiên, khi nồng độ axit tăng thì khả năng
hấp phụ của bentonit biến tính giảm. Nguyên nhân là do HCl hòa tan một số khoáng
canxit có trong bentonit lam tăng diện tích bề mặt va kích thước lỗ mao quản; song
ở nồng độ axit cao thì một phần Al2O3 trong bộ khung của bentonit bị hòa tan dẫn
đến làm sập cấu trúc tinh thể nên hiệu suất hấp phụ giảm.
Vì vậy, nồng độ HCl 3% được chọn để biến tính bent-TQ và bent-TH trong
điều kiện khảo sát cho các nghiên cứu sau.
3.5.1.2. Khao sát anh hưởng của thời gian đạt cân bằng hấp phụ tới kha năng
hấp phụ Mn (II) của bentonit
Cách tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thời gian đạt cân bằng hấp phụ tới khả
năng hấp phụ Mn (II) của bentonit được trình bày ở phần 2.2.3.2. Kết quả được chỉ
ra ở bảng 3.32 va hình 3.54.
82
Bang 3.32. Kêt qua khao sát kha năng hấp phụ Mn (II) của bentonit
đã biên tính theo thời gian
Mẫu Thời gian
(phút)
C0
(ppm)
Ccb
(ppm)
Chp
(ppm)
H
(%)
q
(mg/g)
Bent-TQ
15 10 6,0464 3,9536 39,536 1.9768
30 10 3,7749 6,2251 62,251 3,1126
45 10 2,4962 7,5038 75,038 3,7519
60 10 1,6419 8,3581 83,581 4,1791
75 10 1,6336 8,3664 83,664 4,1832
90 10 1,6110 8,3890 83,890 4,1945
105 10 1,6018 8,3982 83,982 4,1991
120 10 1,5978 8,4022 84,022 4,2011
135 10 1,5808 8,4192 84,192 4,2096
Bent-TH
15 10 7,3062 2,6938 26,938 1,3469
30 10 5,4424 4,5576 45,576 2,2788
45 10 4,2150 5,7850 57,850 2,8925
60 10 3,1721 6,8279 68,278 3,4139
75 10 2,6376 7,3624 73,624 3,6812
90 10 2,2578 7,7422 77,422 3,8711
105 10 2,2296 7,7704 77,704 3,8852
120 10 2,2044 7,7956 77,956 3,8978
135 10 2,1896 7,8104 78,104 3,9052
83
Hình 3.54. Đồ thị biểu diễn kha năng hấp phụ Mn (II)
của bent-TQ và bent-TH theo thời gian
Từ kết quả bảng 3.32 và hình 3.54 cho thấy: Khả năng hấp phụ Mn (II) tăng
theo thời gian (đặc biệt la 60 phút đầu) nhưng dung lượng hấp phụ của bent-TQ cao
hơn so với bent-TH mặc dù cùng được biến tính bằng dung dịch HCl 3%. Đối với
bent-TQ sau 60 phút dung lượng hấp phụ đã dần ổn định (qmax= 4,1791) còn với
bent- TH sau 90 phút dung lượng hấp phụ mới dần ổn định (qmax= 3,8711).
Như vậy, chúng tôi lựa chọn thời gian đạt cân bằng hấp phụ của bent-TQ là
60 phút, của bent-TH là 90 phút.
3.5.1.3. Khao sát anh hưởng của khối lượng bentonit đên kha năng hấp phụ
Mn (II)
Cách tiến hành khảo sát ảnh hưởng của khối lượng bentonit tới khả năng hấp
phụ Mn (II) của bentonit được trình bày ở phần 2.2.3.3. Kết quả được chỉ ra ở bảng
3.33 va hình 3.55.
Hình 3.55. Đồ thị biểu diễn anh hưởng của khối lượng bent-TQ và bent-TH
biên tính bằng axit HCl đên kha năng hấp phụ Mn (II)
0
1
2
3
4
5
0 20 40 60 80 100 120 140 160
T (phút)
a (m
g/g)
Bent Trung Quốc
Bent Thanh Hoá
84
Bang 3.33. Kêt qua khao sát anh hưởng của khối lượng bentonit
đên kha năng hấp phụ Mn (II)
Mẫu mbent
(g)
Co
(ppm)
Ccb
(ppm)
Chp
(ppm)
H
(%)
q
(mg/g)
Bent-TQ
0,01 10 3,4208 6,5792 65,792 16,4480
0,02 10 1,8715 8,1285 81,285 10,1606
0,03 10 1,6414 8,3586 83,586 6,9655
0,04 10 1,6249 8,3751 83,751 5,2344
0,05 10 1,6130 8,3870 83,870 4,1935
0,06 10 1,6098 8,3902 83,902 3,4959
Bent-TH
0,01 10 4,1402 5,8598 58,598 14,6495
0,02 10 3,4749 7,3251 73,251 9,1564
0,03 10 2,0429 7,9571 79,571 6,6308
0,04 10 2,0327 7,9673 79,673 4,9796
0,05 10 2,0154 7,9846 79,846 3,9923
0,06 10 2,0071 7,9929 79,929 3,3303
Từ kết quả bảng 3.33 và hình 3.55 cho thấy:
Trong khoảng khối lượng khảo sát, khi tăng khối lượng vật liệu thì hiệu suất
hấp phụ Mn (II) tăng va dung lượng hấp phụ giảm. Điều này có thể giải thích là khi
tăng khối lượng của vật liệu hấp phụ, sẽ làm diện tích bề mặt hấp phụ tăng do đó
dung lượng hấp phụ giảm và hiệu suất hấp phụ tăng. Tuy nhiên khi khối lượng vật
liệu hấp phụ tăng từ 0,01÷ 0,03 gam thì hiệu suất hấp phụ tăng mạnh nhưng khi
khối lượng vật liệu tăng lên từ 0,04 ÷ 0,06 gam thì hiệu suất hấp phụ thay đổi không
nhiều va tương đối ổn định (quá trình hấp phụ đã đạt cân bằng).
Như vậy, chúng tôi chọn khối lượng bent-TQ biến tính bằng axit HCl 3% và
khối lượng bentonit Thanh Hoá biến tính bằng axit HCl 3% đều la 0,03g để khảo sát
các yếu tố tiếp theo.
85
3.5.1.4. Khao sát anh hưởng của nồng độ Mn (II) đên kha năng hấp phụ của
bentonit
Cách tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất bị hấp phụ tới khả năng
hấp phụ Mn (II) của bentonit được trình bày ở phần 2.2.3.4. Kết quả được chỉ ra ở
bảng 3.34 va hình 3.56.
Bang 3.34. Kêt qua khao sát anh hưởng của nồng độ Mn(II)
đên kha nănghấp phụ của bentonit
Mẫu CMn
2+
(ppm)
Ccb
(ppm)
Chp
(ppm)
q
(mg/g) Ccb/q
H
(%)
Bent-TQ
4 0,3727 3,6273 3,0228 0,1233 90,683
5 0,5269 4,4731 3,7276 0,1413 89,462
6 0,6685 5,3315 4,4429 0,1504 88,859
7 0,8895 6,1105 5,0921 0,1747 87,293
8 1,1492 6,8508 5,7090 0,2013 85,635
9 1,4502 7,5498 6,2915 0,2305 83,887
10 1,6370 8,3630 6,9692 0,2348 83,530
Bent-TH
4 0,6010 3,3990 2,8325 0,2321 84,975
5 0,8211 4,1789 3,4824 0,2458 83,578
6 1,2099 4,9589 4,1324 0,2928 82,648
7 1,2907 5,7093 4,7578 0,2713 81,561
8 1,5811 6,4189 5,3491 0,2956 80,236
9 1,8010 7,1990 5,9992 0,3102 79,989
10 2,0250 7,9750 6,6458 0,3247 79,750
86
Hình 3.56. Đồ thị biểu diễn anh hưởng của nồng độ Mn (II) đên kha năng
hấp phụ của bent-TQ và bent-TH đã biễn tính bằng axit HCl 3%.
Nhận xét: Từ kết quả bảng 3.34 và hình 3.56 cho thấy trong khoảng nồng độ
khảo sát, khi tăng nồng độ đầu của Mn (II) thì dung lượng hấp phụ tăng, còn hiệu
suất hấp phụ giảm, điều này phù hợp với lý thuyết.
3.5.1.5 Khao sát dung lượng hấp phụ Mn (II) theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ
Langmuir
Đường đẳng nhiệt hấp phụ là một yếu tố quan trọng để mô tả quá trình hấp
phụ. Có nhiều mô hình để nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ, trong đề tài này chúng tôi
chỉ nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ dựa trên mô hình phổ biến la đẳng nhiệt hấp phụ
Langmuir.
Từ kết quả ở bảng 3.34 đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của bent-TQ đã
biến tính va bent-TH đã biến tính được chỉ ra từ hình 3.57; 3.58; 3.59; 3.60.
Hình 3.57. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của bent-TQ
0
1
2
3
4
5
6
7
8
3 4 5 6 7 8 9 10 11
Nồng độ Mn(II) (ppm)
a (m
g/g)
Bent TQ
Bent TH
y = 3.2462Ln(x) + 5.4575
R2 = 0.9909
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 0.5 1 1.5 2
Ccb (mg/g)
a (
mg
/g)
87
đã biên tính đối với Mn (II)
Hình 3.58: Sự phụ thuộc của Ccb/a vào Ccb đối với sự hấp phụ Mn (II)
của bent-TQ đã biên tính
Hình 3.59. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của bent-TH đối với Mn (II)
Hình 3.60. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với sự hấp phụ Mn (II)
của bent-TH đã biên tính
y = 0.0637x + 0.0994
R2 = 0.9899
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0 0.5 1 1.5 2
Ccb (mg/g)
Ccb
/a
y = 2.5767Ln(x) + 4.0654.
R2 = 0.9623
0
1
2
3
4
5
6
7
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Ccb (mg/g)
a (
mg
/g)
y = 0.0921x + 0.1767
R2 = 0.935
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Ccb (mg/g)
Ccb
/a
88
Từ phương trình tuyến tính Langmuir hình 3.58 va hình 3.60 chúng tôi tính
được các thông số cân bằng hấp phụ như sau:
Bang 3.35. Giá trị hấp phụ lớn nhất và hằng số Langmuir b của bent-TQ đã
biên tính và bent-TH đã biên tính
Mẫu Bent-TQ Bent-TH
Dung lượng hấp phụ cực đại qmax (mg/g) 15,699 10,858
Hằng số Langmuir b 0,641 0,521
Nhận xét: Từ các kết quả thực nghiệm cho thấy mô hình đẳng nhiệt hấp phụ
Langmuir mô tả khá tốt sự hấp phụ của bent-TQ va bent-TH đã biến tính đối với
Mn (II), điều nay được thể hiện qua hệ số hồi qui của các phương trình khá cao đều
lớn hơn 0,935.
Cùng được biến tính bằng axit HCl 3% nhưng khả năng hấp phụ Mn(II) của
bent-TQ (có qmax= 15,699 mg/g) cao hơn so với bent-TH (có qmax= 10,8578 mg/g).
Từ các giá trị b tính được ở bảng 3.35 và các giá trị Ccb ở bảng 3.34 thay vào
công thức 1.8 tính được các giá trị 0<RL<1. Như vậy quá trình hấp phụ của bent-TQ
và bent-TH đã được biến tính bằng axit HCl là thuận lợi.
3.5.2. Kêt qua phân tích nhiễu xạ Rơnghen
Giản đồ XRD của bent-TQ, bent-TH chưa biến tính va đã biến tính được trình
bày trên hình 3.61; 3.62; 3.63 và hình 3.6.
Hình 3.61. Kêt qua X-ray mẫu Bent-TQ chưa biên tính
89
Hình 3.62. Kêt qua X-ray mẫu bent-TQ biên tính bởi axit HCl 3%
Hình 3.63. Kêt qua X-ray mẫu bent-TH chưa biên tính
Hình 3.64. Kêt qua X-ray mẫu ben-TH biên tính bởi axit HCl 3%
Kêt qua cho thấy:
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample Bent TQ-3%
File: Linh TN mau Bent TQ-3%.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.
Lin
(Cps
)
0
100
200
300
400
500
600
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=14
.377
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample Bent TH-2%
File: Linh TN mau Bent TH-2%.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 14 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0
Lin
(Cps
)
0
100
200
300
400
500
600
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample Bent TH-3%
90
So với bent-TQ chưa biến tính, bent-TQ sau khi được biến tính bởi axit HCl
3% đã có sự thay đổi rõ rệt về cấu trúc: góc nhiễu xạ 2θ đã dịch chuyển từ 6o ÷ 7o
về 5o ÷ 6,1o và giá trị d001 tăng từ 12,401Å lên 14,377Å.
Đối với bent-TH: chúng tôi đã tiến hành xây dựng giản đồ XRD của các mẫu
bent-TH chưa biến tính va đã biến tính nhưng không cho giá trị d001, tuy nhiên góc
2θ cũng thấy có sự dịch chuyển về góc nhỏ hơn.
91
KẾT LUẬN
Qua nghiên cứu chúng tôi đã thu được các kết luận sau:
1. Đã khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình điều chế sét hữu cơ từ hai
nguồn nguyên liệu ban đầu là bent-TQ và bent-TH với tetrađecyltrimetyl amoni
bromua. Kết quả cho thấy điều kiện tối ưu để điều chế sét hữu cơ đối với hai nguồn
bentonit tương ứng là:
- Bent-TQ ở điều kiện: nhiệt độ phản ứng: 40oC, tỉ lệ khối lượng TĐTM/bent:
0,5; pH dung dịch: 9; thời gian phản ứng 4 giờ.
- Bent-TH ở điều kiện: nhiệt độ phản ứng: 50oC, tỉ lệ khối lượng TĐTM/bent:
0,5; pH dung dịch: 9; thời gian phản ứng 4 giờ.
2. Bằng các phương pháp nghiên cứu: phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), phương
pháp phổ hồng ngoại, phương pháp phân tích nhiệt, phương pháp hiển vi điện tử
quét (SEM) cho thấy sét hữu cơ điều chế được có giá trị d001 = 36,314Å (bent-TQ);
d001 = 37,967Å (bent-TH); ham lượng cation hữu cơ xâm nhập la 24,46% (bent-
TQ); 32,33%, (bent-TH); sét hữu cơ điều chế có cấu trúc lớp va độ xốp cao. Như
vậy giá trị d001 va ham lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập của mẫu sét hữu cơ điều
chế từ bent-TH cao hơn so với bent-TQ.
3. Đã nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ phenol đỏ của sét
hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu đối với hai nguồn bentonit. Kết quả cho thấy
trong điều kiện khảo sát:
- Các mẫu bentonit sau khi được biến tính bằng tetrađecyltrimetyl amoni
bromua tạo sét hữu cơ có khả năng hấp phụ phenol đỏ tốt hơn nhiều so với
bentonit khi chưa biến tính.
- Thời gian đạt cân bằng hấp phụ: nguồn bent-TQ: 90 phút (bent-TQ) và 60
phút (sét hữu cơ); nguồn bent-TH: 60 phút (bent-TH) và 45 phút (sét hữu cơ).
- Khối lượng các nguồn vật liệu hấp phụ đều bằng 0,05 gam thì dung lượng
hấp phụ lớn nhất và hiệu suất hấp phụ ổn định.
- Mô tả quá trình hấp phụ của các nguồn vật liệu theo mô hình đẳng nhiệt
hấp phụ Langmuir xác định được dung lượng hấp phụ cực đại của sét hữu cơ điều
chế đối với phenol đỏ 333,33mg/g va hằng số Langmuir b = 0,042.
92
4. Đã khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Mn (II) của bent-TQ
và bent-TH biến tính bởi nhiệt. Kết quả cho thấy nhiệt độ biến tính thích hợp ở
120oC (bent-TQ); ở 140oC (bent-TH). Thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 80 phút
(bent-TQ), 100 phút (bent-TH); hiệu suất hấp phụ 84,8% (bent-TQ), 82,17% (bent-
TH) với khối lượng bentonit là 0,04 gam (bent-TQ), 0,02 gam (bent-TH).
5. Đã khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ ion Mn (II) của
bentonit biến tính bởi axit. Kết quả cho thấy nồng độ axit HCl thích hợp biến tính
hai nguồn bentonit la 3%. Khả năng hấp phụ Mn (II) của bent-TQ (có qmax= 15,699
mg/g) cao hơn so với bent-TH (có qmax= 10,8578 mg/g).
93
TÀI LIỆU THAM KHẢO
I - Tiêng Việt
1. Lê Thị Thi Hạ (2011), Biến tính bentonit bằng muối amin bậc bốn và ứng dụng
để hấp phụ các hợp chất hữu cơ trong nước bị ô nhiễm, Khóa luận tốt
nghiệp, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Ha Nội.
2. Trần Tứ Hiếu (2003), Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV – Vis, NXB Đại học
Quốc gia Hà Nội.
3. Nguyễn Trọng Nghĩa (2011), Điều chế set hữu cơ từ khoáng Bentonit Bình Thuận
và khảo sát khả năng ứng dụng của chúng, Luận án Tiến sĩ Hóa học, Trường
Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
4. Đỗ Hữu Phương (2010), Nghiên cứu quá trình hoạt hóa khoáng bentonit Thanh Hóa
và thăm dò khả năng ứng dụng của nó trong xử lý môi trường, Luận văn Thạc sĩ
khoa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Ha Nội.
5. Nguyễn Hữu Phú (1998), Giáo trình hấp phụ và xúc tác trên bề mặt vật liệu vô
cơ mao quản, NXB Khoa học và Kĩ thuật .
6. Phạm Thị Hà Thanh (2012), Nghiên cứu điều chế nanocompozit polyme/bentonit-
DMDOA, Luận án Tiến sĩ Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại
học Quốc gia Ha Nội.
II - Tiêng Anh
7. Akçay G., Akçay M., Yurdakoç K. (2006), “The characterization of prepared
organomontmorillonite and sorption of phenoxyalkanoic acid herbicides from
aqueous solution”, Journal of Colloid and Interface Science, 296, pp. 428-433.
8. Alexandre M., Dubois P. (2000), “Polymer-layered silicate nanocomposites:
preparation, properties and uses of a new class of materials”, Materials
Science and Engineering, 28, pp. 1-63.
9. Ajayan P.M., L.S. Schadler, P.V. Braun (Editor) (2003), Nanocomposite Science
and Technology. Wiley-VCH Verlag GmbH Co. KGaA, Weinheim.
10. Benito R., Garcia-Guinea J., Valle-Fuentes F.J., Recio P. (1998), “Mineralogy,
geochemistry and uses of the mordenite-Bentonit ash-tuff beds of Los Escullos,
Almerıa, Spain”, Journal of Geochemical Exploration, 62, pp. 229-240.
11. Bessho K, Degueldre C. (2009), “Generation and sedimentation of colloidal
Bentonit particles in water”, Applied Clay Science, 43, pp. 253-259.
94
12. Breen C., Watson R. (1998), “Acid-activated organoclays: preparation,
characterisation and catalytic activity of polycation-treated bentonits”,
Applied Clay Science, 12, pp. 479-494.
13. Bergaya F., Theng B.K.G., Lagaly G. (2006), Handbook of Clay Science, First
Edition. Elsevier.
14. Boulet P., Greenwell H.C., Stackhouse S., Coveney P.V. (2006), “Recent advances
in understanding the structure and reactivity of clays using electronic structure
calculations”, Journal of Molecular Structure: Theochem, 762, pp. 33-48.
15. Charles E. Weaver. Lin D. Pollard (1973), The Chemistry of Clay Minerals,
Elsevier Scientific Publishing Company.
16. Grim R.E., Guven N. (1978), Bentonit: Geology, Mineralogy, Properties and
Uses, Elsevier Scientific Publishing Company.
17. Kaufhold S., Dohrmann R., Klinkenberg M., Siegesmund S., Ufer K. (2010),
“N2-BET specific surface area of bentonits”, Journal of Colloid and
Interface Science, 349, pp. 275-2821.
18. Komine H. (2004), “Simplified evaluation for swelling characteristics of
Bentonits”, Engineering Geology, 71, pp. 265-279.
19. Lagaly G., Reese M., Abend S. (1999), “Smectites as colloidal stabilizers of
emulsions. II. Rheological properties of smectite-laden Emulsions”, Applied
Clay Science, 14, pp.279-298.
20. Lee J.Y., Lee H.K. (2004), “Characterization of organoBentonit used for
polymer nanocomposites”. Mater. Chem. Phys., 85, pp. 410–415.
21. Ozturk N., Tabak A., Akgöl S., Denizli A. (2007), “Newly synthesized
Bentonit–histidine (Bent–Hist) micro-composite affinity sorbents for IgG
adsorption”, Colloids Surf., A Physicochem. Eng. Asp., 301, pp. 490–497.
22. Tang, Y., Hu, Y., Song, L., Gui, Z., Chen, Z., Fan, W. (2003), “Preparation and
thermal stability of polypropylene/montmorillonite nanocomposites”, Polym.
Degrad. Stab., 82, pp. 127–131.
23. Velde B. (1985), Clay minerals, Elsevier Science Publishers B.V.
24. Wang T., Zhu J., Zhu R., Ge F., Yuan P., He H. (2010), “Enhancing the sorption
capacity of CTMA-bentonit by simultaneous intercalation of cationic
polyacrylamide”, Journal of Hazardous Materials, 178, pp. 1078-1084.
PHỤ LỤC
ĐIỀU CHẾ SÉT HỮU CƠ TỪ BENTONIT TRUNG QUỐC
1. Gian đồ XRD của các mẫu set hữu cơ khao sát anh hưởng của nhiệt độ phan ứng
Hình 1.1: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở 30oC
Hình 1.2: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở 40oC
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H30
File: Huong TN mau H30.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
35.0
62
d=
17.4
11
H40
H40.
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H40
File: Huong TN mau H40.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Lin
(Cps
)
0
100
200
300
400
500
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=33
.146
d=17
.337
H30
H30.
Hình 1.3: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở 50oC
Hình 1.4: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở 60oC
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H50
File: Huong TN mau H50.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
37.8
97
d=
17.2
61
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H60
File: Huong TN mau H60.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
37.6
89
d=
17.6
66
Hình 1.5: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở 70oC
2. Gian đồ XRD của các mẫu set hữu cơ khao sát anh hưởng của tỉ lệ khối
lượng TĐTM/bentonit
Hình 2.1: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở tỉ lệ khối lượng
TĐTM/bentonit là 0,3
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H70
File: Huong TN mau H70(2).raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 13 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00
Lin
(Cps
)
0
100
200
300
400
500
600
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=37
.004
d=15
.598
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H0,5
File: Huong TN mau H0,5.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 8 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
33.4
93
d=
18.5
92
d=
17.7
47
H0,3
H0,3.
Hình 2.2: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở tỉ lệ khối lượng
TĐTM/bentonit là 0,4
Hình 2.3: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở tỉ lệ khối lượng
TĐTM/bentonit 0,5
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H50
File: Huong TN mau H50.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
37.8
97
d=
17.2
61
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H-pH9
File: Huong TN mau H-pH9.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
34.0
90
d=
17.6
54
H0,4
H0,4.
Hình 2.4: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở tỉ lệ khối lượng
TĐTM/bentonit 0,6
Hình 2.5: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở tỉ lệ khối lượng
TĐTM/bentonit 0,7
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H0,6
File: Huong TN mau H0,6.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 9 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Lin
(Cps
)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=34
.327
d=17
.878
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H0,7
File: Huong TN mau H0,7.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 9 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
34.1
80
d=
17.8
82
d=
10.0
06
Hình 2.6: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở tỉ lệ khối lượng
TĐTM/bentonit 0,8
3. Gian đồ XRD của các mẫu set hữu cơ khao sát anh hưởng của pH dung dịch
Hình 3.1: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở pH bằng 6
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H0,8
File: Huong TN mau H0,8.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Lin
(Cps
)
0
100
200
300
400
500
600
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=33
.514
d=17
.642
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H-pH8
File: Huong TN mau H-pH8.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
33.6
91
d=
17.7
62
H-pH6
H-pH6.
Hình 3.2: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở pH bằng 7
Hình 3.3: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở pH bằng 8
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H-pH7
File: Huong TN mau H-pH7.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin
(Cps
)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=33
.901
d=17
.780
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H-pH6
File: Huong TN mau H-pH6.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
35.2
82
d=
18.0
56
H-pH8
H-pH8.
Hình 3.4: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở pH bằng 9
Hình 3.5: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở pH bằng 10
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H50
File: Huong TN mau H50.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Lin
(Cps
)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=37
.897
d=17
.261
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H-pH10
File: Huong TN mau H-pH10.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 8 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=34
.260
d=17
.835
Hình 3.6: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở pH bằng 11
4. Gian đồ XRD của các mẫu set hữu cơ khao sát anh hưởng của thời gian
phan ứng
Hình 4.1: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê trong thời gian 1 giờ
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H-pH11
File: Huong TN mau H-pH11.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 14 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.0
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
34.5
06
d=
18.4
79
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H1
File: Huong TN mau H1.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 11 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
35.3
53
d=
17.9
18
d=
8.9
57
Hình 4.2: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê trong thời gian 2 giờ
Hình 4.3: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê trong thời gian 3 giờ
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H2
File: Huong TN mau H2.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° - P
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
35.9
36
d=
17.9
73
d=
8.9
72
H3
H3.
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H3
File: Huong TN mau H3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
35.4
57
d=
17.9
42
d=
8.9
64
H2
H2.
Hình 4.4: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê trong thời gian 4 giờ
Hình 4.5: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê trong thời gian 5 giờ
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H50
File: Huong TN mau H50.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
37.8
97
d=
17.2
61
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H5
File: Huong TN mau H5.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 8 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° - P
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
34.5
31
d=
17.8
43
Hình 4.6: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê trong thời gian 6 giờ
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample H6
File: Huong TN mau H6.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 8 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° - P
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
34.1
01
d=
17.7
09
ĐIỀU CHẾ SÉT HỮU CƠ TỪ BENTONIT THANH HÓA
1. Gian đồ XRD của các mẫu set hữu cơ khao sát anh hưởng của nhiệt độ phan ứng
Hình 1.1: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở 30oC
Hình 1.2: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở 40oC
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-30
File: Thanh TN mau TH-30.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
35.7
93
d=
17.5
63
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-40
File: Thanh TN mau TH-40.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
35.8
88
d=
17.7
22
Hình 1.3: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở 50oC
Hình 1.4: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở 60oC
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-0,8
File: Thanh TN mau TH-0,8.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
37.9
67
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-60
File: Thanh TN mau TH-60.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
35.5
43
d=
17.7
22
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-50
File: Thanh TN mau TH-50.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° ° -
Hình 1.5: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở 70oC
2. Gian đồ XRD của các mẫu set hữu cơ khao sát anh hưởng của tỉ lệ khối
lượng TĐTM/bentonit
Hình 2.1: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở tỉ lệ khối lượng
TĐTM/bentonit là 0,3
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-61h
File: Thanh TN mau TH-6h.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=34
.597
d=17
.748
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-9
File: Thanh TN mau TH-9.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
34.9
74
d=
17.9
05
0,3
File: Thanh TN mau TH-70.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
File: Thanh TN mau TH-0,3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-70
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-0,3
Hình 2.2: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở tỉ lệ khối lượng
TĐTM/bentonit là 0,4
Hình 2.3: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở tỉ lệ khối lượng
TĐTM/bentonit 0,5
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-0,4
File: Thanh TN mau TH-0,4.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
36.2
85
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-60
File: Thanh TN mau TH-60.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
35.5
43
d=
17.7
22
File: Thanh TN mau TH-0,5.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° -End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) -Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-0,5
Hình 2.4: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở tỉ lệ khối lượng
TĐTM/bentonit 0,6
Hình 2.5: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở tỉ lệ khối lượng
TĐTM/bentonit 0,7
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-0,5
File: Thanh TN mau TH-0,5.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 15 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
37.6
89
d=
17.7
96
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-0,6
File: Thanh TN mau TH-0,6.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
36.4
62
d=
17.8
52
0,6
0,7
File: Thanh TN mau TH-0,7.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
File: Thanh TN mau TH-0,6.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-0,6
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-0,7
3. Gian đồ XRD của các mẫu set hữu cơ khao sát anh hưởng của pH dung dịch
Hình 3.1: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở pH bằng 7
Hình 3.2: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở pH bằng 8
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-8
File: Thanh TN mau TH-8.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
34.4
68
d=
17.6
66
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-7
File: Thanh TN mau TH-7.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 17 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
35.3
60
d=
17.5
67
8
File: Thanh TN mau TH-7.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-7
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-8
File: Thanh TN mau TH-8.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Hình 3.3: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở pH bằng 9
Hình 3.4: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở pH bằng 10
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-60
File: Thanh TN mau TH-60.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
35.5
43
d=
17.7
22
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-11
File: Thanh TN mau TH-11.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
700
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
35.1
01
d=
17.5
90
10
File: Thanh TN mau TH-9.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
File: Thanh TN mau TH-10.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-10
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-9
Hình 3.5: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê ở pH bằng 11
4. Gian đồ XRD của các mẫu set hữu cơ khao sát anh hưởng của thời gian phan ứng
Hình 4.1: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê trong thời gian 2 giờ
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-pH6
File: Thanh TN mau TH-pH6.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 10 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.0
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
600
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
33.2
37
d=
18.0
07
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-1h
File: Thanh TN mau TH-1h.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin
(Cps
)
0
100
200
300
400
500
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=35
.076
d=17
.747
File: Thanh TN mau TH-11.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-11
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-2h
Hình 4.2: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê trong thời gian 3 giờ
Hình 4.3: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê trong thời gian 4 giờ
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-2h
File: Thanh TN mau TH-2h.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
35.6
88
d=
17.6
39
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-60
File: Thanh TN mau TH-60.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
35.5
43
d=
17.7
22
File: Thanh TN mau TH-4h.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
File: Thanh TN mau TH-3h.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-3h
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-4h
Hình 4.4: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê trong thời gian 5 giờ
Hình 4.5: Gian đồ XRD của mẫu set hữu cơ điều chê trong thời gian 6 giờ
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-4h
File: Thanh TN mau TH-4h.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
36.5
58
d=
17.5
67
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-5h
File: Thanh TN mau TH-5h.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 6 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin
(C
ps)
0
100
200
300
400
500
2-Theta - Scale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
d=
34.5
66
d=
17.9
54
6h
File: Thanh TN mau TH-5h.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
File: Thanh TN mau TH-6h.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.008 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-5h
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TH-6h