Tài liệu Nghiên cứu quy trình tinh chế và biến tính bentonite bình thuận để tạo vật liệu có khả năng hấp phụ thuốc nhuộm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2015 – 2016 XÉT GIẢI THƯỞNG "TÀI NĂNG KHOA HỌC TRẺ ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT" NĂM 2016 NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TINH CHẾ VÀ BIẾN TÍNH BENTONITE BÌNH THUẬN ĐỂ TẠO VẬT LIỆU CÓ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ THUỐC NHUỘM Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học tự nhiên Bình Dương, tháng 04/ 2016 1 ỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I. SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN: Ảnh 4x6 Họ và tên: Lê Quốc Anh Sinh ngày: 20 tháng 06 năm 1993 Nơi sinh: Lớp: D13HPT01 Khóa: 2013 - 2017 Khoa: Khoa học tự nhiên Địa chỉ liên hệ: Tổ 5, Kh7, Phường Uyên Hưng, thị xã Tân Uyên, Bình Dương Điện thoại: 0961016161 Email:[email protected] II. QUÁ TRÌNH HỌC TẬP * Năm thứ 1: Ngành học: Hoá học Khoa: Khoa học tự nhiên Kết quả xếp loại học tập: TB Sơ lược thành tích: * Năm thứ 2: Ngành học: Hoá học Khoa: Khoa học tự nhiên Kết quả xếp loại học tập: TB Sơ lược thành tích: Ngày Xác nhận của lãnh đạo khoa tháng 4 năm 2016 Sinh viên chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài Lê Quốc Anh 2 LỜI CẢM ƠN Những lời đầu tiên trong báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học này chúng tôi xin chân thành cảm ơn Ths. Nguyễn Thị Lợi đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ chúng tôi để hoàn thành nghiên cứu khoa học. Qua đây chúng tôi xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô chuyên ngành hóa phân tích nói riêng cũng như bộ môn hóa nói chung, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng tôi trong quá trình làm thực nghiệm.. Qua việc hoàn thành đề tài giúp chúng tôi hiểu sâu ơn các kiến thức cơ bản cũng như các ứng dụng khoa học của môn Hóa phân tích trong cuộc sống. Trong khoảng thời gian nghiên cứu ngắn ngủi, kiến thức của chúng em còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy, để từ đó chúng em rút được nhiều kinh nghiệm cho các nghiên cứu khoa học sau này. Cám ơn bạn bè và gia đình đã động viên chúng tôi trong thời gian thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học. Cuối lời em xin chúc quý Thầy Cô dồi dào sức khỏe, hạnh phúc và niềm tin để tiếp tục là truyền đạt kiến thức ươn mầm cho thế hệ mai sau. Bình Dương, ngày tháng 4 năm 2016 Thay mặt nhóm nghiên cứu Lê Quốc Anh 3 UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1. Thông tin chung: Tên đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TINH CHẾ VÀ BIẾN TÍNH BENTONITE BÌNH THUẬN ĐỂ TẠO VẬT LIỆU CÓ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ THUỐC NHUỘM STT Họ và tên Lớp 1 Lê Quốc Anh D13HPT01 2 Nguyễn Thị Kim Huyền D13HPT01 3 Đặng Thị Thuỳ Dung D13HPT01 4 Lê Trúc Hòa D13HPT01 Người hướng dẫn: Ths. Nguyễn Thị Lợi Khoa Năm thứ/ Số năm KHTN KHTN KHTN KHTN đào tạo ¾ ¾ ¾ ¾ 2. Mục tiêu đề tài: - Tinh chế, biến tính mont từ bentonite Bình Thuận tạo vật liệu có khả năng hấp phụ thuốc nhuộm. 3. Tính mới: - Đánh giá khả năng hấp phụ thuốc nhuộm metylen blue của vật liệu sau khi tinh chế và biến tính. 4. Kết quả nghiên cứu: - Đã biến tính thành công montmonrillonte bằng cetyl dimethyl amoni bromua và montmonrillonte bằng ion keggin - Vật liệu sau khi tinh chế và biến tính có khả nằng hấp phụ tốt thuốc nhuộm metylen blue. - Độ hấp phụ của các mẫu:  Mont.: 65 %  Mont. - CTAB: 90 %  Mont. - kegging: 63% 4 5. Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phòng và khả năng áp dụng của đề tài: - Tạo vật liệu có khả nằng hấp phụ thuốc nhuộm xanh metylen là thành phần có nhiều trong phẩm nhuộm. 6. Công bố: Nguyễn Thị Lợi, Lê Quốc Anh, Nguyễn Thị Kim Huyền, Đặng Thị Thùy Dung, Lê Trúc Hòa.“Nghiên cứu quy trình tinh chế và biến tính bentonite Bình Thuận để tạo vật liệu có khả năng hấp phụ thuốc nhuộm ” gửi đăng tại hội thảo “ Hóa học vì sự phát triển bền vững lần thứ 3: trường Đại học Thủ Dầu Một dự kiến tổ chức 5/2016. Ngày tháng năm Sinh viên chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài LÊ QUỐC ANH Nhận xét của người hướng dẫn về đóng góp khoa học của sinh viên thực hiện đề tài: Xác nhận của lãnh đạo khoa Ngày tháng năm Người hướng dẫn NGUYỄN THỊ LỢI 5 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ..................................................................................... 7 DANH MỤC BẢNG BIỂU................................................................................. 8 DANH MỤC NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT................................................................9 MỞ ĐẦU 10 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN...................................................................... 12 1.1. Tổng quan về bentonite và montmorilonite....................................12 1.1.1. Tổng quan về bentonite:....................................................................12 1.1.2. Tổng quan về Mont...........................................................................13 1.1.2.1 Thành phần hóa học của Mont...........................................13 1.1.2.2 Cấu trúc tinh thể................................................................ 13 1.1.2.3 Tính chất của Montmorilonite............................................15 1.1.2.3.1. Tính chất hóa lý.............................................................................15 1.1.2.3.2. Tính hấp phụ [5,6].......................................................................15 1.1.2.3.3. Tính trương nở [5,6]....................................................................16 1.1.3. Tổng quan về sét hữu cơ[5,6]............................................................16 1.1.4. Tổng quan về sét chống nhôm..........................................................17 1.1.4.1 1.1.5. Tác nhân chống.................................................................. 18 Tổng quan về metylen blue...............................................................18 1.1.5.1 Cấu trúc hóa học, đặc tính..................................................18 1.1.5.2 Sự ô nhiễm môi trường bởi phẩm nhuộm............................19 CHƯƠNG II. 2.1. 2.1.1. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................20 Nội dung........................................................................................ 20 Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu....................................................20 2.1.1.1 Đối tượng nghiên cứu.........................................................20 2.1.1.2 Mục tiêu nghiên cứu...........................................................20 2.1.1.3 Nội dung nghiên cứu.......................................................... 20 6 2.1.2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị............................................................20 2.1.2.1 Hóa chất............................................................................ 20 2.1.2.2 Dụng cụ, thiết bị.................................................................20 2.2. Phương pháp nghiên cứu................................................................20 2.2.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) [2,3].........................................20 2.2.2. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) [2].............................................22 2.2.3. Phương pháp thực hiện.....................................................................22 2.2.3.1 Phương pháp tinh chế montmorillonite ( Mont.) từ bentonite 22 2.2.3.2 Phương pháp điều chế montmorinolite –Na ( Mont. –Na). . .23 2.2.3.3 Phương pháp biến tính Mont. bằng cety dimethyl amonibromua (CTAB) [5,6]…….................................................................... 24 2.2.3.4 Phương pháp biến tính Mont. bằng ion keggin [6,12]..........25 2.2.3.5 Phương pháp trắc quang xác định nồng độ dung dịch thuốc nhuộm………… 26 2.2.3.5.1. Cơ sở của phương pháp phân tích trắc quang [2]......................26 2.2.3.5.2. Quy trình định lượng theo phương pháp đường chuẩn............26 2.2.3.6 Phương pháp xử lý số liệu...................................................27 2.2.3.6.1. Xây dựng đường chuẩn...............................................................27 2.2.3.6.2. Chuẩn bị dãy nồng độ chuẩn......................................................27 CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN....................................................28 3.1. Đặc trưng của Mont. tinh chế.........................................................28 3.1.1. Đặc trưng cấu trúc của bentonite Bình Thuận trước và sau khi tinh chế:...........................................................................................................28 3.1.2. Đặc trưng của Mont. biến tính.........................................................28 3.1.2.1 Biến tính bằng cetyl dimetyl amoni bromua(CTAB)..............28 3.1.2.2 Biến tính bằng ion Keggin [Al 13O 4(OH) 24(H 2O) 12 ] 7+.................29 3.1.2.3 Định lượng xanh metylen ( MB)[7]......................................30 7 3.1.3. khảo sát khả năng hấp phụ dung dịch thuốc nhuộm MB của vật liệu……............................................................................................................31 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................. 32 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Tứ diện SiO4 và bát diện Me06 (Me: Al, Mg, Fe...)……………………13 Hình 1.2. Cấu trúc tinh thể của montmorillonite……………………………….....14 Hình 1.3. Giản đồ XRD của mẫu montmorillonite chuẩn………………………...16 Hình 1.4. Công thức cấu tạo của metylen xanh……………………………………18 Hình 2.1. Quy trình tinh chế montmorillonite từ bentonite………………………..23 Hình 2.2. Sơ đồ quy trình biến tính Mont bằng cetyl dimethyl amoni ( CTAB)….24 Hình 2.3. Sơ đồ quy trình biến tính Mont bằng ion kengging…………………….25 Hình 3.1. Giản đồ XRD của bentonite và mont…………………………………...28 Hình 3.2. phổ IR của mont., mont.- CTAB……………………………………….29 Hình 3.3. Phổ IR của mont – mont keggin………………………………………..30 8 9 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.Thành phần khoáng chất và hóa học của bentonite Bình Thuận……….12 Bảng 2. Số liệu xây dựng đường chuẩn của MB……………………………….32 Bảng 3.Kết quả thu được ……………………………………………………...33 10 11 DANH MỤC NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Mont. IR XRD CTAB Al13 7+ MB H PILC Chữ viết đầy đủ Montmonrillonite Infra – red (phổ hồng ngoại) X – ray diffraction (phương pháp nhiễu xạ tia X) Cety dimetyl amoni bromua Ion kegging Metylen blue Hiệu suất Pillared interlayer clay 12 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài: Ngày nay với sự phát triển không ngừng của các ngành công nghiệp thì ô nhiễm môi trường đã đạt đến mức báo động. Đặc biệt là ngành công nghệ dệt nhuộm. Chúng tôi mong muốn góp phần nào đó về việc nghiên cứu bentonite để xử lý môi trường và đặc biệt là ngành dệt nhuộm. Bentonite là loại khoáng sét silicate lớp được tạo bởi nhiều loại khoáng khác nhau, trong đó thành phần chiếm nhiều nhất là montmorinite, bentonite có khảng năng hấp thụ nước hơn 10 lần trọng lượng của nó và độ trương nở lên tới 15 lần so với thể tích. Những cấu trúc của khoáng vật montmonrillonte cho phép ứng dụng montmorillonte hoạt tính và biến tính.[5,6] Các sản phẩm hoạt hóa và biến tính montmorillonite đã được ứng dụng này càng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau: dùng làm chất hấp phụ, chế tạo, xúc tác trong công nghiệp hóa học, xử lí môi trường…[1,4] Sản lượng montmonrillonite hoạt hóa và biến tính mỗi năm trên thế giới hàng triệu tấn, các nước đứng đầu là Mỹ, Hy Lạp, Trung Quốc… Việt Nam có tài nguyên chứa khoáng vật montmorillonite đa dạng về chủng loại, với trữ lượng hàng trăm triệu tấn. Tuy nhiên mới được khai thác ở quy mô nhỏ và chủ yếu ở dạng thô, chưa có sản phẩm đạt chất lượng cao và ổn định, phạm vi ứng dụng còn rất hạn chế. Hơn nữa, chất lượng bentonite ở nước ta không cao, không thể sử dụng trong ngành công nghiêp đòi hỏi vật liệu bentonite có hàm lượng montmonrillonite. Hiện nay nhu cầu montmonrillonite hoạt hóa và biến tính cho một số lĩnh vực công nghiệp được đáp ứng bằng cách nhập ngoại, với những khó khan về giá cả và giao dịch.[5] Trên cơ sở đó chúng tôi tiến hành “ nghiên cứu quy trình tinh chế và biến tính bentonite Bình Thuận để tạo vật liệu có khả năng hấp thụ thuốc nhuộm”. Dựa trên các tài liệu nghiên cứu trong lĩnh vực bentonite chúng tôi chọn 13 khoáng bentonite Bình Thuận làm nguyên liệu đầu cho việc nghiên cứu. 2. Mục tiêu nghiên cứu: Tinh chế và biến tính bentonite Bình Thuận để tạo vật liệu có khả năng hấp phụ thuốc nhuộm. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Khoáng bentonite (Bình Thuận), thuốc nhuộm metylen blue. 4. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp lý thuyết: thu thập, tổng hợp, nghiên cứu và phân tích tài liệu liên quan, xây dựng quy trình thực hiện, thừa kế, phát huy, vận dụng một số phương pháp làm giàu khoáng điều chế vật liệu. Phương pháp thực nghiệm: tiến hành khảo tinh chế khoáng bentonite và biến tính mont., khảo sát khả năng hấp phụ thuốc nhuộm metylen blue của vật liệu Bố cục chính của đề tài Luận văn chia thành các chương sau: Chương 1 : Tổng quan Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết quả và thảo luận Kết luận và kiến nghị 14 CHƯƠNG I. I.1. TỔNG QUAN Tổng quan về bentonite và montmorilonite I.1.1. Tổng quan về bentonite: Bentonite là loại khoáng sét silicate lớp được tạo nên bởi nhiều loại khoáng khác nhau, trong đó thành phần chiếm nhiều nhất là montmorilonite (bảng 1.1). Hiện nay, nguồn bentonite của nước ta khá phong phú, có thể khai thác với trữ lượng 20.000 - 24.000 tấn/năm, phân bố ở một số khu vực như: Bình Thuận, Ninh Thuận (Thuận Hải), Lâm Đồng (Di Linh), Thanh Hóa (Cổ Định), Mộc Châu.... Bảng1.1.Thành phần khoáng chất và hóa học của bentonite Bình Thuận[5,6] Tên khoáng chất Hàm lượng Thành phần hóa học Hàm lượng (%) chính (%) Montmorillonite 49- 51 SiO2 55,90 Illite 7- 9 Al2O3 17,60 Kaolinite chlorite 13- 15 Fe2O3 2,85 Thạch anh 6- 8 CaO + MgO 2,02 Felspate 7- 9 K2O + Na2O 4,05 Gơtite 4- 6 Thành phần khác 7,58 Caxite 4- 6 Mất khi nung 10,00 Nhờ khả năng hấp phụ cao, bentonite được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, chủ yếu là công nghiệp dầu mỏ, sử dụng để xử lý chưng cất dầu mỏ, làm dung dịch khoan trong ngành khoan dầu khí, địa chất, xây dựng....Ngoài ra bentonite còn được sử dụng làm keo chống thấm trong các đập nước thủy điện, thủy lợi, làm nguyên liệu hấp phụ tẩy rửa, làm chất kết dính trong khuôn đúc hay phụ gia táng dẻo trong gốm sử. Ngoài ra, bentonite còn được dùng làm xúc tác cho một loạt các phản ứng như oxy hóa các alcohol, oxy hóa ghép đôi các thiol, các phản ứng tạo ra nhóm carbonyl từ thioacetal hoặc thiocarbonyl..., các phản ứng này xảy ra dễ dàng (nhiệt độ, áp suất thường) và cho độ chọn lọc cao.[1,4] 15 I.1.2. Tổng quan về Mont. I.1.2.1 Thành phần hóa học của Mont. Mont. là loại khoáng silicate lớp, mềm, được tạo nên bởi các cấu trúc tinh thể hiển vi, thuộc họ smectic. Mont. được tìm thấy nhiều trong các loại khoáng sét tự nhiên (clay), đặc biệt nhiều nhất trong bentonite và được phát hiện đầu tiên ở Pháp (1847), với tên gọi là montmorillonite. Đôi khi người ta còn gọi Mont. với một tên chung là clay. Công thức đơn giản nhất của Mont.: Al 2O3.4SiO2.nH2O ứng với một nửa tế bào đơn vị cấu trúc. Trong trường hợp lý tưởng công thức của Mont là Si 8Al4O20(OH)4 ứng với một đơn vị cấu trúc. Tuy nhiên, thành phần của Mont luôn khác với thành phần biểu diễn lý thuyết, do có sự thay thế đồng hình của ion kim loại Al 3+, Fe3+, Fe2+, Mg2+... với ion Si4+ trong tứ diện SiO4 và Al3+ trong bát diện AlO6. Như vậy, thành phần hóa học của Mont ngoài sự có mặt của Si, Al, O, H còn thấy các nguyên tố khác như: Fe, Zn, Mg, Na, K.... Trong đó, tỷ lệ A12O3: SiO2 thay đổi từ 1: 2 đến 1: 4 .[5,6] Hình 1.1. Tứ diện SiO4 và bát diện Me06 (Me: Al, Mg, Fe...) I.1.2.2 Cấu trúc tinh thể Montmorillonite là aluminosilicat tự nhiên có cấu trúc lớp 2:1. cấu trúc tinh thể của nó được cấu tạo từ 2 mạng lưới tứ diện liên kết với một mạng lưới bát diện ở giữa tạo nên lớp cấu trúc. Giữa các lớp cấu trúc là các cation trao đổi và nước hấp phụ hình 1.2.[6] 16 Hình 1.2. Cấu trúc tinh thể của montmorillonite Chiều dày của một lớp cấu trúc là 9,6 Å. Nếu kể cả lớp cation trao đổi và nước hấp phụ thì chiều dày của lớp khoảng 15-19 Å. Trong mạng lưới cấu trúc của Mont. thường xảy ra sự thay thế đồng hình của các cation. Ở mạng lưới tứ diện, một phần không lớn cation Si4+ bị thay thế bởi cation Al3+ hoặc Fe3+. Al3+ có thể thay thế Si 4+ trong mạng lưới tứ diện lớn nhất là 15%, tương ứng với tỷ lệ Al: Si ~ 1 / (15:30). Sự thay thế này dẫn đến sự xuất hiện điện tích âm trong mạng lưới. Điện tích đó được bù trừ bởi các cation nằm ở khoảng không gian giữa hai lớp. Đó là các cation Na+ K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Li+... Chúng bị hydrat hóa bởi các phân tử nước ở giữa hai lớp cấu trúc. Người ta nhận thấy rằng, điện tích âm trong mạng lưới cấu trúc của Mont. xuất hiện chủ yếu ở mạng bát diện, do sự thay thế đồng hình của ion Al3+ bằng ion Mg2+ ứng với tỷ lệ Mg: Al~l/(4:5). Vì vậy, điện tích âm của mạng phân bố sâu trong lớp cấu trúc mà không nằm ở bề mặt ngoài của lớp cấu trúc, nên năng lượng liên kết của các cation trao đổi nằm giữa các lớp với cấu trúc của mạng thấp, các cation có thể chuyện động tự do giữa các mặt phẳng điện tích âm và có thể trao đổi với các cation khác, tạo ra khả năng biến tính Mont. bằng cách trao đổi ion. Lượng cation trao đổi 17 của Mont. dao động trong khoảng 0,7÷1,2 mgdl/g. Các phân tử nước đễ dàng xâm nhập khoảng không gian giữa các lớp và làm thay đổi khoảng cách cơ bản. Khoảng cách này có thể tăng đến vài chục Å khi thay thế các cation trao đổi bởi các ion phân cực, các phức cơ kim, các phân tử oligomer, các polymer vô cơ, các phân tử hữu cơ. I.1.2.3 Tính chất của Montmorilonite I.1.2.3.1. Tính chất hóa lý Có thể nói, Mont. là khoáng sét được biêt đến và ứng dụng nhiều nhất trong nhóm silicate lớp bởi những tính chất sau:  Kích thước hạt nằm trong khoảng phân tán keo.  Diện tích bề mặt riêng lớn.  Có cả tâm axit Lewis và Bronsted.  Dung lượng trao đổi ion tương đối lớn.  Có các nhóm hydroxyl (-OH) ở bề mặt và các gờ (cạnh của lớp). I.1.2.3.2. Tính hấp phụ [5,6] Tính chất hấp phụ của Mont. được quyết định bởi đặc tính bề mặt và cấu trúc lớp của chúng. Với kích thước hạt từ vài nanomet đến vài chục nanomet và có cấu trúc mạng tinh thể dạng lớp nên Mont. có diện tích bề mặt riêng lớn. Diện tích bê mặt của Mont. gồm diện tích bề mặt ngoài và diện tích bê mặt trong. Diện tích bê mặt trong được xác định bởi bề mặt của khoảng không gian giữa các lớp trong câu trúc tinh thể. Bề mặt ngoài phụ thuộc vào kích thước hạt. Sự hấp phụ bề mặt trong của Mont. có thể xảy ra với chât bị hấp phụ là các ion vô cơ, các chất hữu cơ ở dạng ion hoặc chất hữu cơ phân cực. Các chất hữu cơ phân cực có kích thước và khối lượng nhỏ bị hấp phụ bằng cách tạo phức trực tiếp với các cation trao đổi nằm giữa các lớp hoặc liên kết với các cation đó qua liên kết với nước. Nếu các chất hữu cơ phân cực có kích thước và khối lượng phân tử lớn, chúng có thể kết hợp trực tiếp vào vị trí oxy đáy của tứ diện trong mạng lưới tinh thể bằng lực Van der Walls hoặc liên kết hydro. Sự hấp phụ các chất hữu cơ không phân cực hay các polymer chỉ xảy ra trên bề mặt ngoài của Mont.. 18 Mont. có cấu trúc xốp, chính cấu trúc xốp này tạo cho Mont. tính chọn lọc hấp phụ. Chỉ có phân tử nào có đường kính đủ nhỏ so với lỗ xốp thì mới chui vào được. Dựa vào điều này người ta hoạt hoá sao cho có thể dùng Mont., làm vật liệu tách chất. Đây cũng là một điểm khác nhau giữa Mont. và các chất hấp phụ khác I.1.2.3.3. Tính trương nở [5,6] Khi nước bị hấp phụ vào giữa các lớp, sẽ làm thay đổi chiều dày lớp cấu trúc. Tính chất này được gọi là tính chất trương nở. Sự trương nở phụ thuộc vào bản chất của Mont., cation trao đổi, sự thay thế đồng hình trong các lớp bát diện và sự có mặt của các ion trong môi trường phân tán. Lượng nước được hấp phụ vào giữa các lớp phụ thuộc vào khả năng hydrate hoá của các cation trao đổi. Ngoài hai tính chất cơ bản trên, Mont, còn có tính kết dính, tính trơ, tính nhớt và tính dẻo.... Nhờ các tính chất này, Mont. được sử dụng làm chất hấp phụ, chất xúc tác, pha gia cường cho các vật liệu nanocomposite đặc biệt là nanocomposite phân hủy sinh học.... Hình 1.3. Giản đồ XRD của mẫu montmorillonite chuẩn Giản đồ XRD của Mont. chuẩn theo thư viện được trình bày trên hình 1.3 peak đặc trưng nhất thể hiện khoảng cách giữa hai lóp cấu trúc liên tiếp trong Mont d001=15,4 Å. 19 I.1.3. Tổng quan về sét hữu cơ[5,6] Bentonite biến tính hay sét hữu cơ là sản phẩm của quá trình tương tác giữa bentonite và các hợp chất hữu cơ có khả năng hoạt động bề mặt, đặc biệt là các amin bậc 1, bậc 2, bậc 3, bậc 4, mạch thẳng, nhánh và vòng. Mục đích của việc biến tính khoáng sét bằng phản ứng hữu cơ hóa MMT là nhằm tạo ra vật liệu từ dạng ưa nước chuyển sang dạng ưa dầuvới những gốc thế khác nhau và có khả năng trương nở trong dung môi hữu cơ, khuếch tán và tương hợp tốt trong các polyme thông qua quá trình hòa tan trong dung môi hữu cơ hoặc quá trinh nóng chảy. Sản phẩm được ứng dụng rộng rãi hơn, đặc biệt dùng để điều chế vật liệu nanocomposit. Bentonite là chất vô cơ, có tính ưa nước, trong khi đó nền polyme có tính kỵ nước nên bentonite rất khó trộn hợp với polyme. Để tăng sự tương hợp giữa bentonite và polyme, người ta đã phải biến tính bentonite. Một số phương pháp có thể dùng để biến tính bentonite như: phương pháp trao đổi ion, phương pháp dùng chất hoạt động bề mặt, phương pháp trùng hợp các monome tạo polyme trực tiếp, trong đó thường sử dụng là phương pháp trao đổi ion. Phản ứng hữu cơ hóa MMT xảy ra theo phương trình sau: R - N + + Na+ - MMT -> MMT- N+ - R + Na+ Khả năng khuếch tán của muối alkyl amoni phụ thuộc vào điện tích thứ bậc của muối amoni và cấu tạo gốc R. Các gốc hữu cơ càng cồng kềnh thì khả năng khuếch tán càng khó nhưng khả năng làm giãn khoảng cách giữa hai lớp MMT càng cao và do đó khả năng khuếch tán sét trong polyme càng lớn. I.1.4. Tổng quan về sét chống nhôm Vật liệu chống Pillared interlayer clay (PILC) là vaatk liệu rắn siêu xốp, có cấu trúc và tính độc đáo, được hình thành bởi các polycation kim laoij chèn vào giữa các lớp của khoáng sét trường nở, đặc biệt là smectite. Nung ở nhiệt độ cao 300- 500 0C, các polycation chèn giữa được chuyển thành các cụm oxide kim loại thông qua quá trình hydrat và dehydroxy. Bằng cách chuẩn đỡ các lớp silicate, các oxide kim loại có tính năng như cột chống giữa các lớp, tạo ra các lỗ xốp kích cỡ meso và micro. Các