nghiên cứu các đặc trưng và khả năng ứng dụng trong dược hóa của một số loại bentonit việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐOÀN VĂN THÀNH NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TRƯNG VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA MỘT SỐ LOẠI BENTONIT VIỆT NAM TRONG DƯỢC HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐOÀN VĂN THÀNH NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TRƯNG VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA MỘT SỐ LOẠI BENTONIT VIỆT NAM TRONG DƯỢC HỌC Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ Mã số: 60.44.25 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. PHAN THỊ NGỌC BÍCH Hà Nội – Năm 2012 MỤC LỤC MỞ ĐẦU…………………………………………………………………………… 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN……………………………………………………………3 1.1. Giới thiệu chung về khoáng sét………………………………………………… 3 1.1.1. Thành phần của khoáng sét………………………………………………………3 1.1.2. Cấu trúc của khoáng sét………………………………………………… 4 1.1.3. Sù thay thÕ vµ sù tÝch ®iÖn trong m¹ng l-íi cña kho¸ng sÐt 7 1.2. Giới thiệu về bentonite…………………………………………………………… 8 1.2.1. Thành phần hóa học……………………………………………………… 8 1.2.2. Cấu trúc tinh thể ………………………………………………………… 9 1.2.3. Các tính chất hóa lý của bentonite……………………………………… 10 1.2.3.1. Tính chất trao đổi ion………………………………………………………….11 1.2.3.2. Tính chất trƣơng nở…………………………………………………… 12 1.2.3.3. Độ kiềm………………………………………………………………… 13 1.2.3.4. Tính chất hấp phụ…………………………………………………………….14 1.2.4. Ứng dụng cơ bản của bentonite…………………………………………………16 1.2.5. Nguồn khoáng bentonite tại Việt Nam………………………………… 16 1.3. Các phƣơng pháp xử lý bentonit………………………………………… ………17 1.3.1. Phƣơng pháp xác định thành phần hóa học…………………………………… 17 1.3.2. Một số phƣơng pháp xác định cấu trúc, tính chất…………………… 18 1.3.2.1 Phƣơng pháp phổ Rơnghen (XRD)………………………………………… 18 1.3.2.2 Phƣơng pháp hồng ngoại (FTIR) 18 1.3.2.3. Phƣơng pháp phổ tử ngoại và khả kiến UV/VI ………………………… 19 1.3.2.4 Phƣơng pháp xác định dung lƣợng trao đổi tổng cation………………………19 1.3.3 Phƣơng pháp hoạt hóa bentonite……………………………………………… 20 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM………………………………………………………23 2.1. Mục đích nghiên cứu ……………………………………………………………23 2.2. Đối tƣợng……………………………………………………………………… 23 2.3. Nội dung nghiên cứu ……………………………………………………………23 2.4. Hóa chất và dụng cụ…………………………………………………………… 23 2.5.Các phƣơng pháp nghiên cứu……………………………………………… 24 2.6 . Xác định các đặc trƣng…………………………………………………………26 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3.1. Xác định thành phần hóa học…………………………………………… 30 3.1.1. Bentonite Thuận Hải……………………………………………………….…30 3.1.2. Mẫu Cổ Định………………………………………………………………….32 3.2. Nghiên cứu cấu trúc…………………………………………………………….33 3.2.1. Phƣơng pháp nhiễu xạ Rơnnghen…………………………………………….33 3.3.2. Phƣơng pháp phổ hồng ngoại…………………………………………………45 3.3. Xác định các đặc trƣng đối với bentonite dùng làm nguyên liệu trong dƣợc phẩm……………………………………………………………………… 49 3.3.1. Độ trƣơng nở………………………………………………………………… 49 3.3.2 Dung lƣợng trao đổi cation tổng……………………………………………….50 3.3.3. Hàm lƣợng kim loại nặng…………………………………………………… 51 3.3.4. Khả năng hấp phụ strychnine sunphate……………………………………… 52 KẾT LUẬN………………………………………………………………………… 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………… 57 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Trang Bảng 1.1. Phân loại khoáng sét 4 Bảng 3.1. Thành phần hóa học của các mẫu bentonite Thuận Hải 31 Bảng 3.2. Thành phần hóa học của mẫu bentonite Cổ Định sơ chế 32 Bảng 3.3: Độ trương nở của các mẫu bentonite Thuận Hải 49 Bảng 3.4: Dung lượng trao đổi cation tổng (CEC) của các mẫu bentonit Thuận Hải 50 Bảng 3.5. Kết quả xác định hàm lượng kim loại nặng của các mẫu bentonit Thuận Hải 51 Bảng 3.6: Kết quả với thuốc thử Mayer của các mẫu bentonit Thuận Hải 52 Bảng 3.7: Kết quả đo trắc quang của các mẫu khi xây dựng đường chuẩn 53 Bảng 3.8: Kết quả đo mật độ quang (APS) và % hấp phụ Strychnine sunphate theo UV-Vis 54 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1: Đơn vị cấu trúc tứ diện SiO 4 và mạng tứ diện silic 5 Hình 1.2 : Sự sắp xếp “lỗ” sáu cạnh của oxy đáy trong mạng tứ diện. 5 Hình 1.3 : Đơn vị cấu trúc bát diện và mạng bát diện 5 Hình 1.4: Liên kết tứ diện và bát diện qua anion oxy 6 Hình 1.5: Các loại cấu trúc của khoáng sét 7 Hình 1.6: Cấu trúc của montmorilonit 10 Hình 3.1 : Giản đồ XRD của mẫu bentonite Thuận Hải sơ chế (BTH) 34 Hình 3.2 : Giản đồ XRD của các mẫu bentonite Thuận Hải tinh chế 36 Hình 3.3 Giản đồ XRD của các mẫu bentonite (a- mẫu Pháp, b- mẫu ban đầu, c- tinh chế, d- hoạt hóa HCl, e- hoạt hóa H 2 SO 4 +Na 2 SO 4 ) 37 Hình 3.4: Giản đồ XRD của các mẫu bentonite Thuận Hải hoạt hóa bằng axit 39 Hình 3.5 : Giản đồ XRD của các mẫu bentonite Thuận Hải hoạt hóa bằng hỗn hợp muối và axit. 41 Hình 3.6 : Giản đồ XRD của các mẫu bentonite Thuận Hải BTH1, BTH2, BTH3, BTH5, BTHNa1. 41 Hình 3.7 : Giản đồ XRD của các mẫu bentonite Thuận Hải hoạt hóa bằng H 2 SO 4 (BTH5) và NaOH (BTH6). 42 Hình 3.8 : Giản đồ XRD của các mẫu bentonite Cổ Định 44 Hình 3.9 : Giản đồ XRD của các mẫu bentonite BTC, BTC0, BTH, BTH0, BTPhap. 45 Hình 3.10 : phổ hồng ngoại của bentonite Thuận Hải sơ chế (BTH) 46 Hình 3.11 : phổ hồng ngoại của bentonite Thuận Hải tinh chế (BTH0) 47 Hình 3.12 . Phổ hồng ngoại của các mẫu BTH5, BTH3, BTH6. 48 Hình 3.13 : Đồ thị đường chuẩn của strychnine sunphate 54 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tên gọi Viết tắt Montmorillonit MMT Mili đương lượng gam Mlđlg Phương pháp nhiễu xạ tia X XRD Phương pháp phổ hồng ngoại FTIR Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử UV-Vis Dung lượng trao đổi cation tổng CEC Bentonite Thuận Hải sơ chế BTH Bentonite Thuận Hải tinh chế BTH0 Bentonite Thuận Hải sơ chế hoạt hóa bằng dung dịch HCl 2N ở t 0 phòng. BTH1 Bentonite Thuận Hải sơ chế hoạt hóa bằng dung dịch HCl 2N ở 60 0 C. BTH2 Bentonite Thuận Hải tinh chế hoạt hóa bằng dung dịch HCl 2N ở t 0 phòng. BTH3 Bentonite Thuận Hải tinh chế hoạt hóa bằng dung dịch HCl 2N ở 60 0 C. BTH4 Bentonite Thuận Hải tinh chế hoạt hóa bằng dung dịch H 2 SO 4 50% ở 95 0 C – 98 0 C. BTH5 Bentonite Thuận Hải tinh chế hoạt hóa bằng dung dịch NaOH 2N ở t 0 phòng. BTH6 Bentonite Thuận Hải sơ chế hoạt hóa bằng dung dịch HCl 2N/NaCl 2N theo tỷ lệ 1/3 về khối lượng ở t 0 phòng. BTNa1 Bentonite Thuận Hải tinh chế hoạt hóa bằng dung dịch H 2 SO 4 50%/ Na 2 SO 4 50% ở 95 0 C – 98 0 C. BTNa2 Bentonite Cổ Định sơ chế BTC Bentonite Cổ Định tinh chế BTC0 Bentonite Cổ Định tinh chế hoạt hóa bằng dung dịch HCl 2N ở t 0 phòng. BTC1 Độ mất khối lượng khi nung MKL 1 MỞ ĐẦU Khoáng sét tự nhiên là một loại vật liệu lâu đời nhất mà con người đã sử dụng, nhưng cũng đầy hấp dẫn và luôn luôn mới lạ với chúng ta. Một trong những khoáng sét có nhiều ứng dụng nhất trong hầu hết các ngành công nghiệp và trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân là bentonite. Bentonit được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp hóa học, dầu mỏ, thực phẩm, xây dựng, y học…Ngày nay, phạm vi sử dụng bentonite lại càng phát triển và mở rộng hơn nhờ khả năng hấp phụ, xúc tác và khả năng trao đổi ion của nó. Bentonite được dùng làm chất hấp phụ và trao đổi ion trong quá trình xử lý nước, làm xúc tác và chất mang xúc tác cho các phản ứng tổng hợp hữu cơ, trong các quá trình gia công và chế biến dầu mỏ, bentonite được coi là chất đệm, chất xúc tác, chất hấp phụ và chất tạo khung nền…Trong y học và dược phẩm, bentonite được dùng để điều chế chất khử trùng, chống viêm, điều trị bỏng và các thương tổn trên da, làm tá dược…Đặc biệt, từ nhiều thế kỉ trước, người ta đã biết sử dụng trực tiếp khoáng sét bentonite để ngăn chặn dịch tả, lị, điều trị ngộ độc thức ăn. Hiện nay có rất nhiều loại thuốc điều trị tiêu chảy với thành phần hoạt tính là bentonite (được biết đến dưới tên gọi là diosmectite). Khả năng xúc tác và hấp phụ tuyệt vời của bentonite đã gây ấn tượng mạnh mẽ và thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Các quá trình biến đổi hóa học đã xảy ra trong lòng đất dưới tác dụng của các tầng khoáng sét vẫn đang là bài toán mà con người chưa giải đáp được, đã thúc giục các nhà khoa học khám phá những tiềm năng bí ẩn của khoáng sét. Việc nghiên cứu tính chất và ứng dụng của khoáng sét nói chung và bentonite nói riêng vẫn đang tiếp tục. Ở nước ta bentonite được tìm thấy ở nhiều nơi: Cổ Định (Thanh Hóa), Di Linh (Lâm Đồng), Thuận Hải …với trữ lượng dồi dào. Trong đó bentonite Thuận Hải có trữ lượng lớn hàng trăm triệu tấn, được tìm thấy năm 1987. Do vậy nghiên cứu thành phần, cấu trúc và tính chất của bentonite Việt Nam để làm cơ sở cho sự điều chỉnh tính chất của bentonite nhằm định hướng sử dụng chúng có hiệu quả trong các 2 lĩnh vực khác nhau là hết sức cần thiết góp phần tận dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên quý báu của đất nước trong công cuộc xây dựng nền kinh tế nước nhà. Tuy nhiên, việc nghiên cứu chế biến làm nguyên liệu cho dược phẩm từ nguồn bentonite Việt Nam hầu như chưa được nhắc đến. Chính vì bentonite là vật liệu sẵn có, rẻ tiền lại là nguồn tài nguyên tương đối dồi dào của đất nước cùng với tính chất hấp phụ tuyệt vời của nó đã thôi thúc tôi chọn đề tài: “ Nghiên cứu các đặc trƣng và khả năng ứng dụng của một số loại bentonite Việt Nam trong dƣợc học” làm đề tài luận văn tốt nghiệp của mình. 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về khoáng sét 1.1.1. Thành phần của khoáng sét Khoáng sét tồn tại trong tự nhiên ở dạng các lớp mỏng, thông thường có đường kính hạt nhỏ hơn 2 µm, có tính dẻo và dễ phân tán trong nước. Chúng liên kết với nhau bởi lực Van der Walls. Bằng các phương pháp nghiên cứu cấu trúc, người ta biết được khoáng sét là một loại Alumino Silicat được cấu tạo từ các tứ diện oxit silic (SiO 4 ) liên kết với các mạng bát diện (MeO 6 ) trong đó Me có thể là Al hoặc Mg. Tất cả các khoáng sét đều chứa 2 nguyên tố chính là Si và Al, ngoài ra còn có các nguyên tố khác như Fe, Mg và một lượng nhỏ Na, K, Ca có trong thành phần của mỗi loại sét là chất “chỉ thị” cho từng loại sét đó. Al là nguyên tố có mặt thường xuyên trong thành phần của sét và có hàm lượng lớn thứ hai sau nguyên tố silic. Tùy theo thành phần vật chất của đất đá ban đầu, điều kiện lý hóa (môi trường axít, kiềm, trung tính), khí hậu mà kết quả quá trình phong hóa có thể tạo thành các loại đất sét có thành phần khoáng vật và tính chất rất khác nhau. Hiện nay người ta đã phát hiện được trên 40 loại khoáng sét khác nhau [39]. Có rất nhiều cách để phân loại khoáng sét, thông thường người ta có ba cách phân loại sau: Phân loại theo nguồn gốc hình thành, theo thành phần khoáng vật của sét và theo khả năng trương nở của sét khi gặp nước cũng như các dung môi phân cực (glycol, glyxerin ). Theo nguồn gốc hình thành: người ta phân ra thành hai loại sét eluvi và sét trầm tích • Sét eluvi: hình thành do sự tích tụ tại chỗ của các sản phẩm phong hóa từ đất đá. • Sét trầm tích: hình thành do sự dịch chuyển và lắng đọng tại một vị trí khác của sản phẩm đất đá bị phong hóa. [...]... sét: Bentonite Thuận Hải (Bình Thuận) và bentonite Cổ Định (Thanh Hóa) 2.3 Nội dung nghiên cứu + Xác định được thành phần hóa học, thành phần cấu trúc của hai loại bentonite + Tinh chế và hoạt hóa nhằm nâng cao chất lượng và khả năng sử dụng của bentonite + Xác định một số đặc trưng đối với bentonite dùng làm nguyên liệu trong dược phẩm Trên cơ sở các kết quả nhận được, dánh giá khả năng ứng dụng trong. .. bentonite đáp ứng nguyên liệu bào chế diosmectite trong dược học bằng phương pháp hoạt hóa axit là phù hợp và chúng tôi đã lựa chọn đây là phương pháp chính trong phần thực nghiệm 22 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Mục đích nghiên cứu Xác định khả năng ứng dụng trong dược học, đặc biệt là trong bào chế thuốc trị tiêu chảy, của một số loại khoáng bentonite Việt Nam 2.2 Đối tƣợng Chọn thực hiện trên hai loại khoáng... hematite, calcite, rutile Dựa vào nguồn tài nguyên tương đối dồi dào đó, nên việc nghiên cứu bentonite hướng tới ứng dụng trong dược phẩm là một việc làm thiết thực nhằm góp phần tận dụng nguồn tài nguyên của đất nước và sử dụng nó một cách hợp lý và có hiệu quả 1.3 Các phƣơng pháp xử lý đặc trƣng cho bentonite 1.3.1 Phƣơng pháp xác định thành phần hóa học Thành phần hóa học của bentonite được phân tích... do các tính chất đặc biệt của nó Do thành phần hóa học là các lớp aluminosilicate đã bị biến đổi nên bentonite được ứng dụng làm chất xúc tác, chất mang trong lĩnh vực tổng hợp hữu cơ Do tính trương nở của bentonite được ứng dụng trong lĩnh vực làm chất độn trong sơn, mực in, giấy, tường ngăn cách các hầm chứa chất thải, dung dịch khoan… Do khả năng hấp phụ và trao đổi cation, cũng như tính trơ của bentonite... thuộc vào khả năng hydrat hóa của các cation Khả năng hydrat hóa của các cation tăng theo thứ tự: Li+> Na+> NH4+> K+>Mg2+>Ca2+ >Al3+>H+ Kích thước và hình dạng của các cation nằm ở lớp giữa cũng ảnh hưởng đến sự hydrat hóa và trương nở Các cation có bán kính hydrat hóa lớn sẽ làm cho khoảng cách giữa hai phiến sét rộng ra, tạo điều kiện cho sự trương nở Ngoài ra sự liên kết của các cation kim loại. .. mặt của các lớp có thể có tồn tại các nhóm OH có khả năng trao đổi ion H+đối với các cation có mặt trong dung dịch nước Việc hấp phụ các cation vào trong khe giữa các lớp phụ thuộc vào kích thước của khe trống, kích thước của các cation, bản chất của cation b.Hấp phụ các cation lên bề mặt các hạt bentonite Lúc này, các cation có tham gia hình thành các phức chất cầu nội thông qua nhóm Si-O và Al-O... mặt của bentonite Ở đây có cả sự trao đổi ion và hấp phụ bằng lực VanDer Walls Vì vậy dung lượng hấp phụ trong trường hợp này phụ thuộc nhiều vào diện tích bề mặt của bentonite Cả hai điều kiện hấp phụ trên thực 15 hiện tốt trong môi trường axit 1.2.4 Những ứng dụng cơ bản của bentonite Khoáng sét bentonite có rất nhiều ứng dụng thực tiễn và cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật các ứng dụng của. .. A0 Trong môi trường kiềm bentonite Na bị hydrat hóa mạnh hơn, d001 có thể tăng tới 40 A0, vì vậy huyền phù bentonite Na rất bền vững Có thể thay đổi độ trương nở của, khả năng hấp thu nước và độ phân tán của các bentonite bằng cách thay thế các cation giữa các lớp bằng các cation để tạo ra các bentonite có các tính chất khác nhau 1.2.3.3 Độ kiềm 13 Độ kiềm là một chỉ tiêu để đánh giá hàm lượng của các. .. Al2O3[Fe2O3]4SiO4.nH2O; Ngoài ra trong bentonite còn có một số loại khoáng khác như kaolinite, kronite, canxit, thạch anh, pirit… ,các muối của các kim loại kiềm và các chất hữu cơ Trong thành 8 phần hoá học của bentonite ngoài hai nguyên tố chính là nhôm và silic còn có các nguyên tố khác như: Fe, Ca, Mg, Ti, K, Na… Trong đó tỷ lệ Al2O3/SiO2 của montmorillonite nằm trong khoảng 1/2 đến 1/4 Hàm lượng nước nằm trong khoảng... trí của sự thay thế đồng hình trong bát diện và tứ diện 1.2.3 Các tính chất hóa lý của bentonite 10 Do bentonite chứa chủ yếu là MMT có cấu trúc gồm các lớp aluminosilicate liên kết với nhau bằng kiên kết hydro, có các ion bù trừ điện tích tồn tại giữa các lớp nên bentonite có các tính chất đặc trưng: trương nở, trao đổi ion, hấp phụ, kết dính, nhớt, dẻo và trơ Trong đó quan trọng nhất là khả năng . NHIÊN ĐOÀN VĂN THÀNH NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TRƯNG VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA MỘT SỐ LOẠI BENTONIT VIỆT NAM TRONG DƯỢC HỌC Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ Mã số: 60.44.25 LUẬN VĂN THẠC SĨ. ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐOÀN VĂN THÀNH NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TRƯNG VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA MỘT SỐ LOẠI BENTONIT VIỆT NAM TRONG DƯỢC HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC . đã thôi thúc tôi chọn đề tài: “ Nghiên cứu các đặc trƣng và khả năng ứng dụng của một số loại bentonite Việt Nam trong dƣợc học” làm đề tài luận văn tốt nghiệp của mình.