Nghiên cứu biến tính bentonit cổ định và ứng dụng trong xúc tác hấp phụ

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN LÊ MỸ LINH NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BENTONIT CỔ ĐỊNH VÀ ỨNG DỤNG TRONG XÚC TÁC - HẤP PHỤ CHUN NGÀNH: HĨA LÝ THUYẾT VÀ HĨA LÝ MÃ SỐ: 62.44.01.19 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HĨA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS NGUYỄN HỮU PHÚ HUẾ, 2016 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu kết nghiên cứu nêu luận án trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa cơng bố trong cơng trình khác Tác giả Nguyễn Lê Mỹ Linh Lời Cảm Ơn Trước hết, tơi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Nguyễn Hữu Phú TS Đinh Quang Khiếu, thầy tận tình hướng dẫn, hỗ trợ định hướng cho tơi suốt thời gian thực luận án Thêm lời cảm ơn đặc biệt đến PGS TS Dương Tuấn Quang, TS Hồng Văn Đức, TS Trần Xn Mậu giúp đỡ tinh thần ý kiến khoa học q trình thực luận án Chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm Huế, khoa Hóa học trường Đại học Khoa học Huế, Bộ mơn Hóa lý trường Đại học Sư phạm Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất cho tơi suốt q trình thí nghiệm Cảm ơn cán bộ, giảng viên khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm Huế tạo nhiều điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi cơng tác để tơi hồn thành tốt luận án Cuối cùng, tơi cảm ơn gia đình, bạn bè tất người động viên giúp đỡ tơi hồn thành luận án Tác giả Nguyễn Lê Mỹ Linh MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU KHỐNG SÉT 1.1.1 Giới thiệu vật liệu sét lớp smectit 1.1.2 Giới thiệu bentonit 1.1.3 Các tính chất hố lí bentonit 1.1.4 Nguồn bentonit Việt Nam 1.2 SÉT HỮU CƠ 1.2.1 Giới thiệu sét hữu 1.2.2 Phương pháp tổng hợp sét hữu 10 1.2.3 Cấu trúc sét hữu 11 1.2.4 Ứng dụng sét hữu 14 1.3 KHỐNG SÉT TRỤ CHỐNG (PILLARED CLAY) 16 1.3.1 Giới thiệu khống sét trụ chống 16 1.3.2 Tổng hợp khống sét trụ chống 16 1.4 HẤP PHỤ ASEN TRÊN VẬT LIỆU BENTONIT VÀ BENTONIT BIẾN TÍNH 24 1.4.1 Giới thiệu asen 24 1.4.2.Tình hình nghiên cứu hấp phụ asen vật liệu bentonit bentonit biến tính 24 1.5.1 Giới thiệu phenol đỏ 27 1.5.2 Tình hình nghiên cứu xử lý phenol đỏ 28 1.6 PHẢN ỨNG BENZYL HỐ FRIEDEL-CRAFTS CÁC HỢP CHẤT THƠM TRÊN CÁC XÚC TÁC KHÁC NHAU 30 CHƯƠNG NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 33 2.1 MỤC TIÊU 33 2.2 NỘI DUNG 33 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.3.1 Các phương pháp đặc trưng vật liệu 34 i 2.3.2 Các phương pháp phân tích 37 2.3.3 Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ 39 2.3.4 Nghiên cứu động học hấp phụ 40 2.4 THỰC NGHIỆM 41 2.4.1 Hóa chất 41 2.4.2 Tinh chế bentonit Cổ Định 41 2.4.4 Tổng hợp vật liệu Fe-bentonit Fe-CTAB-bentonit 44 2.4.5 Tổng hợp vật liệu Al-bentonit Al-CTAB-bentonit 46 2.4.6 Nghiên cứu hấp phụ As(V) dung dịch nước vật liệu Fe-bentonit, Fe-CTAB-bentonit, Al-bentonit, Al-CTAB-bentonit 50 2.4.7 Nghiên cứu hấp phụ phenol đỏ dung dịch nước vật liệu CTAB-bentonit, Fe-CTAB-bentonit, Al-CTAB-bentonit 51 2.4.8 Nghiên cứu phản ứng alkyl hóa Friedel-Crafts xúc tác Febentonit 52 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 54 3.1 THÀNH PHẦN, CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA BENTONIT CỔ ĐỊNH 54 3.1.1 Thành phần hóa học cấu trúc bentonit Cổ Định 54 3.1.2 Một số tính chất hóa lý đặc trưng bentonit Cổ Định 57 3.2 TỔNG HỢP VẬT LIỆU CTAB-BENTONIT 64 3.2.1 Tổng hợp vật liệu CTAB-bentonit 64 3.2.2 Ảnh hưởng nhiệt độ 71 3.3 TỔNG HỢP VẬT LIỆU Fe-BENTONIT VÀ Fe-CTAB-BENTONIT 72 3.3.1 Tổng hợp vật liệu Fe-bentonit 72 3.3.2 Tổng hợp vật liệu Fe-CTAB-bentonit 78 3.4 TỔNG HỢP VẬT LIỆU Al-BENTONIT VÀ Al-CTAB-BENTONIT 82 3.4.1 Tổng hợp vật liệu Al-bentonit 82 3.4.2 Tổng hợp vật liệu Al-CTAB-bentonit 90 3.5 NGHIÊN CỨU SỰ HẤP PHỤ As(V) TRONG DUNG DỊCH NƯỚC TRÊN VẬT LIỆU Fe-BENTONIT, Fe-CTAB-BENTONIT, Al- BENTONIT, Al-CTAB-BENTONIT 96 ii 3.5.1 Lựa chọn chất hấp phụ xác định điểm điện tích khơng vật liệu lựa chọn 96 3.5.2 Ảnh hưởng pH chế hấp phụ 101 3.5.3 Động học q trình hấp phụ As(V) vật liệu Fe-bentonit, Fe-CTAB-bentonit, Al-bentonit Al-CTAB-bentonit 106 3.5.4 Đẳng nhiệt hấp phụ 111 3.6 NGHIÊN CỨU SỰ HẤP PHỤ PHENOL ĐỎ TRONG DUNG DỊCH NƯỚC TRÊN VẬT LIỆU CTAB-BENTONIT, Fe-CTAB-BENTONIT VÀ Al-CTAB-BENTONIT 116 3.6.1 Lựa chọn chất hấp phụ xác định điểm điện tích khơng vật liệu lựa chọn 116 3.6.2 Ảnh hưởng pH chế hấp phụ 118 3.6.3 Động học q trình hấp phụ phenol đỏ vật liệu CTABbentonit, Al-CTAB-bentonit Fe-CTAB-bentonit 119 3.6.4 Đẳng nhiệt hấp phụ 121 3.7 NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG ALKYL HĨA FRIEDEL-CRAFTS TRÊN XÚC TÁC Fe-BENTONIT 124 3.7.1 Lựa chọn xúc tác 124 3.7.2 Phản ứng benzyl hóa với hợp chất thơm khác 126 3.7.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng benzyl hóa p-xylen 127 3.7.4 Khảo sát tính dị thể xúc tác khả tái sử dụng xúc tác 132 3.7.5 Động học phản ứng benzyl hóa p-xylen xúc tác 1,5FeN 134 3.7.6 Đề nghị chế phản ứng 136 CÁC KẾT LUẬN CHÍNH CỦA LUẬN ÁN 138 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 140 TÀI LIỆU THAM KHẢO 141 iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN AAS Quang phổ hấp thụ ngun tử (Atomic absorption spectroscopy) APTES 3-aminopropyltriethoxylane As Asen B Bentonit BC Benzyl clorua BDMB Benzyl-2,5-dimethylbenzen BET Brunauer-Emmett-Teller CEC Dung lượng trao đổi cation (cation exchange capacity) CTAB Cetyl trimethyl ammonium bromide DMP Diphenylmethane D-R Dubinin-Radushkevich EDX Tán xạ lượng tia X (Enegry Dispersive X-ray) EPIDMA Poly (epicholorohydrin dimethylamine) GC-MS Sắc ký khí ghép khối phổ (Gas Chromatography-MassSpectrometry) HDTMA Hexadecyl trimethylammonium IR Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy) MDPM Methyl diphenyl methane MMT Montmorillonite MPTMS 3-mercaptopropyl trimethoxysilane NONT Nontronite OBDMA Ocdecyl benzyl dimethyl ammonium PDAMA Polydiallyldimethylammonium SEM Hiển vi điện tử qt(Scanning Electron Microscopy) STAB Steartrimonium bromide TG - DTA Phân tích nhiệt vi sai nhiệt trọng lượng (Thermogravimetry - Differential thermal analysis) TTAB Tetradecyl-trimethylammonium bromide UV-Vis Phổ hấp thụ tử ngoại-khả kiến (Ultra Violet-Visible) XRD Nhiễu xạ tia X (X - Ray Diffraction) iv DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Các dao động phổ IR nontronit sét lớp giàu sắt .6 Bảng 1.2 Ảnh hưởng hàm lượng chất hữu đến khoảng cách khơng gian sét hữu 13 Bảng 1.3 Đặc trưng khống sét trụ chống oxit kim loại hỗn hợp oxit kim loại ứng dụng .18 Bảng 1.4 Một số nghiên cứu hấp phụ As(V) bentonit biến tính chất hấp phụ khác 27 Bảng 2.1 Các loại hóa chất sử dụng luận án .41 Bảng 2.2 Ký hiệu tên mẫu CTAB-bentonit tổng hợp phương pháp phương pháp 44 Bảng 2.3 Ký hiệu tên mẫu Fe-bentonit tổng hợp điều kiện thường (1) điều kiện thủy nhiệt (2) 45 Bảng 2.4 Ký hiệu tên mẫu Fe-CTAB-bentonit tổng hợp điều kiện thường (1) 46 Bảng 2.5 Ký hiệu tên mẫu Al-bentonit tổng hợp nồng độ bentonit khác 47 Bảng 2.6 Ký hiệu tên mẫu Al-bentonit tổng hợp tỉ lệ mol OH-/Al3+ khác 47 Bảng 2.7 Ký hiệu tên mẫu Al-bentonit tổng hợp với thời gian làm già dung dịch Al-pillaring khác .48 Bảng 2.8 Ký hiệu tên mẫu Al-CTAB-bentonit tổng hợp theo phương pháp 49 Bảng 2.9 Ký hiệu tên mẫu Al-CTAB-bentonit tổng hợp theo phương pháp 49 Bảng 3.1 Thành phần hóa học mẫu bentonit Cổ Định 54 Bảng 3.2 Thành phần hóa học số mẫu bentonit Việt Nam vùng khác giới .54 Bảng 3.3 Thành phần hóa học mẫu nontronit giới 55 Bảng 3.4 Thành phần hóa học bentonit Cổ Định tinh chế (N) 56 Bảng 3.5 Các thơng số đặc trưng cho tính chất bề mặt cấu trúc mao quản vật liệu bentonit Cổ Định, Thuận Hải 61 Bảng 3.6 Giá trị CEC mẫu bentonit Cổ Định trước sau tinh chế 63 Bảng 3.7 Giá trị d001 mẫu N CTAB-bentonit tổng hợp theo phương pháp trao đổi ion phương pháp trao đổi ion có hỗ trợ siêu âm .66 Bảng 3.8.Các thơng số đặc trưng cho tính chất bề mặt cấu trúc mao quản N, 0,4C1N 0,8C1N .70 Bảng 3.9 Các giá trị d001 ∆d001 mẫu tổng hợp nhiệt độ khác 71 Bảng 3.10 Các giá trị d001 ∆d001 mẫu Fe-bentonit tỉ lệ nOH  / nFe 3 khác 74 v Bảng 3.11 Các thơng số đặc trưng cho tính chất bề mặt cấu trúc mao quản N, 0,3FeN 1,5FeN 77 Bảng 3.12 Các giá trị d001 ∆d001 mẫu Fe-CTAB-bentonit tỉ lệ nOH  / nFe 3 khác .78 Bảng 3.13 Các thơng số đặc trưng cho tính chất bề mặt cấu trúc mao quản mẫu N, 0,4C1N, 0,3FeCN 1,5FeCN 82 Bảng 3.14 Các thơng số đặc trưng cho tính chất bề mặt cấu trúc mao quản N, 2Al1N 2,4Al1N 87 Bảng 3.15 Các thơng số đặc trưng cho tính chất bề mặt 0,4CN2Al 0,8CN2Al .95 Bảng 3.16 Một số số liệu đặc trưng mẫu nghiên cứu .98 Bảng 3.17 Giá trị pH dung dịch As(V) trước sau hấp phụ vật liệu 0,3FeN, 0,3FeCN (Co(As) = 12,98 mg/l), ), 2,4Al1N (Co(As) = 16,84 mg/l) 0,4CN2Al (Co(As) = 8,46 mg/l)(T = 303K, m = 0,05 g) 102 Bảng 3.19 Các thơng số đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Freundlich 0,3FeN, 0,3FeCN, 2,4Al1N 0,4CN2Al 113 Bảng 3.20 Dung lượng hấp phụ As(V) cực đại (qm) vật liệu tổng hợp so sánh với số kết tác giả khác .114 Bảng 3.21 Các thơng số nhiệt động tính tốn từ số đẳng nhiệt Langmuir (KL) q trình hấp phụ As(V) vật liệu 0,3FeN, 0,3FeCN, 2,4Al1N 0,4CN2Al 115 Bảng 3.24 Các tham số phương trình động học biểu kiến bậc 1, bậc hấp phụ phenol đỏ vật liệu 0,8C1N, 0,8CN2Al 1,5FeCN nhiệt độ khác 120 Bảng 3.25 Các thơng số đẳng nhiệt hấp phụ đường đẳng nhiệt Langmuir Freundlich vật liệu 0,8C1N, 0,8CN2Al 1,5FeCN 122 Bảng 3.26 Dung lượng hấp phụ phenol đỏ cực đại (qm) vật liệu tổng hợp so sánh với số kết tác giả khác .123 Bảng 3.27 Các thơng số nhiệt động tính tốn từ số đẳng nhiệt Langmuir (KL) q trình hấp phụ phenol đỏ vật liệu 0,8C1N, 0,8CN2Al 1,5FeCN 124 Bảng 3.28 Phản ứng alkyl hóa với hợp chất thơm khác xúc tác 1,5FeN 126 Bảng 3.29 Các tham số thu từ phương trình động học bậc benzyl hóa p-xylen xúc tác 1,5FeN 130 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Cấu trúc khơng gian smectit Hình 1.2 Mơ tả cấu trúc sét hữu sau chèn ion alkylammonium 12 Hình 1.3 Các dạng cấu trúc phenol đỏ .28 Hình 1.4 Cơ chế phản ứng ankyl hóa benzen xúc tác FeCl3 30 Hình 2.1 Sơ đồ tia tới tia phản xạ tinh thể 34 Hình 2.2 Ngun tắc chung phương pháp kính hiển vi điện tử qt SEM .35 Hình 3.1 Giản đồ XRD mẫu BCĐ-TN (bentonit Cổ Định tự nhiên),N-2d (BENT-CĐ tinh chế để sa lắng ngày)và N (BENT-CĐ tinh chế để sa lắng ngày)(Q: quartz, K: kaolinite) 57 Hình 3.2 Giản đồ XRD mẫu N trước sau nung .58 Hình 3.3 Phổ IR mẫu N 59 Hình 3.4 Đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ nitơ (a) đường phân bố bán kính mao quản (b) mẫu BCĐ-TN N .60 Hình 3.5 Đồ thị xác định điểm điện tích khơng BCĐ-TN (a) N (b) .62 Hình 3.6 Giản đồ TG DTA mẫu BCĐ-TN N 63 Hình 3.7 Giản đồ XRD mẫu N CTAB-bentonit tổng hợp phương pháp trao đổi ion phương pháp trao đổi ion có hỗ trợ siêu âm 64 Hình 3.8 Giản đồ XRD mẫu CTAB-bentonit tổng hợp theo phương pháp trao đổi ion với hàm lượng CTAB khác 65 Hình 3.9 Giản đồ XRD mẫu CTAB-bentonit tổng hợp theo phương pháp trao đổi ion có hỗ trợ siêu âm với hàm lượng CTAB khác nhau65 Hình 3.10 Phổ IR mẫu N CTAB-bentonit 68 Hình 3.11 Giản đồ TG (a) DTA (b) mẫu N, 0,4C1N, 1,5C1N .69 Hình 3.12 Giản đồ TG (a) DTA (b) mẫu 0,4C2N/S, 0,52N/S, 1,0C3N/S 69 Hình 3.13.Đường hấp phụ khử hấp phụ N2 N, 0,4C1N 0,8C1N 70 Hình 3.14 Giản đồ XRD mẫu CTAB-bentonit tổng hợp nhiệt độ khác .71 Hình 3.15 Giản đồ XRD mẫuFe – bentonit tổng hợp điều kiện thường thủy nhiệt .73 Hình 3.16 Giản đồ XRD mẫu Fe-bentonit tổng hợp tỉ lệ nOH  / nFe 3 khác điều kiện thường .74 vii Hình 3.17 Giản đồ XRD mẫu Fe-bentonit tổng hợp tỉ lệ nOH  / nFe 3 khác điều kiện thuỷ nhiệt .74 Hình 3.18 Phổ IR mẫu Fe-bentonit tổng hợp tỉ lệ nOH  /nFe 3 khác điều kiện thường 75 Hình 3.19 Phổ IR mẫu Fe-bentonit tổng hợpở tỉ lệ nOH  /nFe 3 khác điều kiện thuỷ nhiệt 75 Hình 3.20 Giản đồ TG (a) DTA (b) mẫu N Fe-bentonit 76 Hình 3.21 Đường hấp phụ khử hấp phụ N2 N, 0,3FeN 1,5FeN .77 Hình 3.22 Giản đồ XRD mẫu Fe-CTAB-bentonit tổng hợp tỉ lệ nOH  / nFe 3 khác điều kiện thường .78 Hình 3.23.Giản đồ XRD mẫu Fe-CTAB-bentonit tổng hợp tỉ lệ nOH  / nFe 3 khác điều kiện thuỷ nhiệt 78 Hình 3.24 Phổ IR mẫu Fe-CTAB-bentonit tổng hợpở tỉ lệ nOH  / nFe 3 khác điều kiện thường .79 Hình 3.25 Phổ IR mẫu Fe-CTAB-bentonit tổng hợpở tỉ lệ nOH  / nFe 3 khác điều kiện thủy nhiệt 80 Hình 3.26 Giản đồ TG (a) DTA (b) mẫuN, 0,4C1N Fe-CTABbentonit 81 Hình 3.27 Đường hấp phụ - khử hấp phụ N2 mẫu N, 0,4C1N, 0,3FeCN 1,5FeCN .81 Hình 3.28 Giản đồ XRD mẫu Al-bentonit phần trăm huyền phù khác .83 Hình 3.29 XRD mẫuAl-bentonit tỉ lệ mol nOH  /n Al 3 khác 84 Hình 3.30 Phổ IR mẫu Al-bentonit tỉ lệ mol nOH  /nAl 3 khác 85 Hình 3.31 Giản đồ TG (a) DTA (b) mẫu N Al-bentonit tổng hợp tỉ lệ mol nOH  /n Al 3 khác .86 Hình 3.32 Đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ nitơ mẫu N, 2Al1N 2,4Al1N .87 Hình 3.33 Giản đồ XRD mẫu Al-bentonit theo thời gian làm già dung dịch tạo trụ chống khác 88 viii Hình 3.34 Phổ IR mẫu Al-bentonit theo thời gian làm già dung dịch tạo trụ chống khác 89 Hình 3.35 Giản đồ TG (a) DTA (b) mẫu Al-bentonittheo thời gian làm già dung dịch tạo trụ chống 90 Hình 3.36 Giản đồ XRD mẫu 2Al1N, 1,5C1N 1,5CN2Al 91 Hình 3.37 Giản đồ XRDcủa mẫu Al-CTAB-bentonit với hàm lượng CTAB khác theo phương pháp (với nOH  / nAl 3  ) .92 Hình 3.38 Giản đồ XRD mẫu Al-CTAB-bentonit với hàm lượng CTAB khác theo phương pháp (với nOH  / nAl 3  ) 92 Hình 3.39 Phổ IR mẫu Al-CTAB-bentonit với hàm lượng CTAB khác theo phương pháp 92 Hình 3.40 Phổ IR mẫu Al-CTAB-bentonit với hàm lượng CTAB khác theo phương pháp 93 Hình 3.41.Giản đồ TG (a) DTA (b) mẫu N, 0,4C1N, 0,4CN2Al 0,8CN2Al .94 Hình 3.42 Giản đồ TG (a) DTA (b) mẫu N, 2Al0,4CN 2Al0,8CN 94 Hình 3.43 Đường đẳng nhiệt hấp phụ khử hấp phụ N2 0,4CN2Al 0,8CN2Al .95 Hình 3.44 Hiệu suất hấp phụ As(V) mẫu N, mẫu Fe-bentonit (a),Fe-CTABbentonit (b), Al-bentonit (c) Al-CTAB-bentonit (d) 97 Hình 3.45 Đồ thị xác định điểm điện tích khơng vật liệu 0,3FeN, 0,3FeCN, 2,4Al1N 0,4CN2Al 100 Hình 3.46 Ảnh hưởng pH đến dung lượng hấp phụ As(V) mẫu 0,3FeN, 0,3FeCN (Co(As) = 12,98 mg/l), 2,4Al1N (Co(As) =16,84 mg/l) 0,4CN2Al (Co(As) = 8,46 mg/l)(T = 303K, m = 0,05 g, t = h) 101 Hình 3.47 Phổ IR mẫu 0,3FeN (a) mẫu 0,3FeCN (b) trước sau hấp phụ As(V) .103 Hình 3.48 Ảnh SEM mẫu 0,3FeN, 0,3FeCN, 2,4Al1N 0,4CN2Al trước sau hấp phụ As(V) 105 Hình 3.49 Hấp phụ As(V) vật liệu 0,3FeN, 0,3FeCN (Co(As) = 11,95 mg/l, pH = 3,0) 2,4Al1N, 0,4CN2Al (Co(As) = 16,84 mg/l, pH = 4,0) 283K, 293K, 303K 313K 107 Hình 3.50 Động học hấp phụ biểu kiến bậc (a), bậc (b) hấp phụ As(V) vật liệu 0,3FeN nhiệt độ khác 108 ix Hình 3.51 Động học hấp phụ biểu kiến bậc (a), bậc (b) hấp phụ As(V) vật liệu 0,3FeCN nhiệt độ khác 108 Hình 3.52 Động học hấp phụ biểu kiến bậc (a), bậc (b) hấp phụ As(V) vật liệu 2,4Al1N nhiệt độ khác 108 Hình 3.53 Động học hấp phụ biểu kiến bậc (a), bậc (b) hấp phụ As(V) vật liệu 0,4CN2Al nhiệt độ khác 108 Hình 3.54 Sự phụ thuộc lnk2 vào 1/T hấp phụ As(V) vật liệu 0,3FeN, 0,3FeCN, 2,4Al1N 0,4CN2Al 110 Hình 3.55 Đường đẳng nhiệt Langmuir (a), Freundlich dạng tuyến tính (b)của hấp phụ As(V) 0,3FeN nhiệt độ khác 112 Hình 3.56 Đường đẳng nhiệt Langmuir (a), Freundlich dạng tuyến tính (b)của hấp phụ As(V) 0,3FeCN nhiệt độ khác 112 Hình 3.57 Đường đẳng nhiệt Langmuir (a), Freundlich dạng tuyến tính (b)của hấp phụ As(V) 2,4Al1N nhiệt độ khác .112 Hình 3.58 Đường đẳng nhiệt Langmuir (a), Freundlich dạng tuyến tính (b)của hấp phụ As(V) 0,4CN2Al nhiệt độ khác 112 Hình 3.59 Đồ thị lnKL theo 1/T xác định thơng số nhiệt động q trình hấp phụ As(V) vật liệu 0,3FeN 0,3FeCN (a), 2,4Al1N 0,4CN2Al (b) 115 Hình 3.60 Hiệu suất hấp phụ phenol đỏ mẫu CTAB-bentonit (a), Al-CTAB-bentonit (b) Fe-CTAB- bentonit (c) 117 Hình 3.61 Đồ thị xác định điểm điện tích khơng vật liệu 0,8C1N, 2,4Al1N 0,4CN2Al .117 Hình 3.62 Ảnh hưởng pH đến dung lượng hấp phụ phenol đỏ mẫu 0,8C1N, 0,8CN2Al 1,5FeCN (Co(phenol đỏ) = 100 mg/l, T=303K) 118 Hình 3.63 Động học hấp phụ biểu kiến bậc (a) bậc (b) hấp phụ phenol đỏ vật liệu 0,8C1N nhiệt độ khác 119 Hình 3.64 Động học hấp phụ biểu kiến bậc (a) bậc (b) hấp phụ phenol đỏ vật liệu 0,8CN2Al nhiệt độ khác .119 Hình 3.65.Động học hấp phụ biểu kiến bậc (a) bậc (b) hấp phụ phenol đỏ vật liệu 1,5FeCN nhiệt độ khác 119 Hình 3.66 Sự phụ thuộc lnk2 vào 1/T hấp phụ phenol đỏ vật liệu 0,8C1N, 0,8CN2Al 1,5FeCN 121 Hình 3.67.Đường đẳng nhiệt Langmuir (a), Freundlichdạng tuyến tính (b)của q trình hấp phụ phenol đỏ vật liệu 0,8C1N .121 x Hình 3.68 Đường đẳng nhiệt Langmuir (a), Freundlich dạng tuyến tính (b) q trình hấp phụ phenol đỏ vật liệu 0,8CN2Al nhiệt độ khác .122 Hình 3.69 Đường đẳng nhiệt Langmuir (a), Freundlich dạng tuyến tính (b) q trình hấp phụ phenol đỏ vật liệu 1,5FeCN nhiệt độ khác .122 Hình 3.70 Đồ thị lnKL theo 1/T xác định thơng số nhiệt động q trình hấp phụ phenol đỏ vật liệu 0,8C1N, 0,8CN2Al 1,5FeCN 124 Hình 3.71 Độ chuyển hóa benzyl clorua theo thời gian xúc tác Fe-bentonit, Al-bentonit N (T = 343K, tỉ lệ mol p-xylen : benzyl clorua 22 : 1, khối lượng xúc tác: 0,02 g (N: 0,2 g)) 125 Hình 3.72 Độ chuyển hóa benzyl clorua theo thời gian xúc tác 1,5FeN tỉ lệ mol p-xylen benzyl clorua khác (T = 343K, khối lượng chất xúc tác: 0,02 g) 127 Hình 3.73 Độ chuyển hóa benzyl clorua theo thời gian xúc tác 1,5FeN với hàm lượng khác (T = 343K, tỉ lệ mol p-xylen : benzyl clorua 22 : 1) .128 Hình 3.74 Độ chuyển hóa benzyl clorua theo thời gian xúc tác 1,5FeN nhiệt độ khác (tỉ lệ mol p-xylen : benzyl clorua 22 : 1,khối lượng xúc tác 0,02 g) 128 Hình 3.75 Đồ thị mơ hình động học bậc phản ứng benzyl hóa p-xylen xúc tác 1,5FeN nhiệt độ khác 130 Hình 3.76 Sự phụ thuộc lnk' vào 1/T phản ứng benzyl hóa p-xylen xúc tác 1,5FeN 131 Hình 3.77 Độ chuyển hóa benzyl clorua theo thời gian có xúc tác 1,5FeN lọc xúc tác 132 Hình 3.78 Độ chuyển hóa benzyl clorua theo thời gian xúc tác 1,5FeN ban đầu tái sử dụng (tỉ lệ mol p-xylen: benzyl clorua 22:1,khối lượng xúc tác 0,02 g, nhiệt độ 343K) 133 Hình 3.79 Giản đồ XRD xúc tác 1,5FeN qua lần sử dụng 133 Hình 3.80 Dung lượng hấp phụ benzyl clorua p-xylen theo thời giantrên xúc tác 1,5FeN (tỉ lệ mol p-xylen: benzyl clorua : 1, khối lượng xúc tác 0,5 g, nhiệt độ 303K) .134 xi DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Trang Sơ đồ 1.1 Sơ đồ phản ứng chức hóa bề mặt bentonit với hợp chất silan.10 Sơ đồ 1.2 Các dạng tồn asen nước tùy thuộc vào pH 24 Sơ đồ 1.3 Phản ứng alkyl hóa aren Friedel-Crafts 30 Sơ đồ 2.1 Quy trình tổng hợp CTAB – bentonit 43 Sơ đồ 2.2 Quy trình tổng hợp Fe – bentonit 45 Sơ đồ 2.3 Quy trình tổng hợp Fe-CTAB-bentonit 46 Sơ đồ 2.4 Quy trình tổng hợp Al-bentonit .47 Sơ đồ 2.5 Quy trình tổng hợp Al-CTAB-bentonit theo phương pháp 48 Sơ đồ 2.6 Quy trình tổng hợp Al-CTAB-bentonit theo phương pháp 49 Sơ đồ 3.1 Các hạt sơ cấp bentonit trước sau siêu âm 58 Sơ đồ 3.2 Sơ đồ minh họa vai trò CTAB 65 Sơ đồ 3.3 Cơ chế đề nghị hình thành cấu trúc vật liệu CTAB-bentonit 67 Sơ đồ 3.4 Phản ứng benzyl hóa hợp chất thơm xúc tác Fe-bentonit .126 Sơ đồ 3.5 Cơ chế phản ứng benzyl hóa p-xylen xúc tác 1,5FeN 137 xii MỞ ĐẦU Bentonit với thành phần chủ yếu sét smectit với cấu trúc lớp 2:1, có cấu trúc mao quản, bề mặt riêng, dung lượng trao đổi ion lớn, độ bền học hóa học cao nên sử dụng làm xúc tác phản ứng hóa học, chất hấp phụ, chất trao đổi ion, chất mang Để cải thiện đặc tính, chất lượng bentonit nhằm mở rộng ứng dụng chúng, nghiên cứu tập trung vào việc biến tính bentonit với nhiều kỹ thuật khác Các hướng nghiên cứu giới kể là: (i) tổng hợp bentonit trụ chống (pillared bentonite) kim loại, oxit kim loại với phương pháp khác [46, 48, 98,115, 145, 150], (ii) tổng hợp vật liệu sét hữu cách hữu hóa bentonit [61, 62, 65, 66, 75, 82], (iii) tổng hợp vật liệu polyme/bentonit nanocomposit [81, 86, 87] Trong đáng quan tâm vật liệu sét chống tổng hợp cách chèn ion Keggin Al13, Fe13,… vào khoảng lớp sét sét hữu Ưu điểm sét chống diện tích bề mặt thể tích mao quản lớn nên tính chất hấp phụ xúc tác cải thiện đáng kể so với bentonit chưa biến tính [141], bề mặt ưa nước nên sét chống hấp phụ yếu hợp chất hữu nhiễm Trong đó, sét hữu lại hấp phụ tốt chất hữu Xuất phát từ ý tưởng kết hợp hai loại vật liệu mà loại vật liệu đời chèn đồng thời ion kim loại lẫn chất hữu gọi sét vơ cơ-hữu (inorganic–organic clay) Tuy nhiên, cơng bố loại vật liệu mặt tổng hợp ứng dụng Nước ta có nguồn tài ngun bentonit phong phú phát nhiều nơi với trữ lượng lớn: Cổ Định - Thanh Hóa, Di Linh - Lâm Đồng, Tuy Phong Bình Thuận … Tuy nhiên, bentonit nước ta khai thác phạm vi nhỏ chủ yếu sử dụng làm vật liệu gốm, vật liệu xây dựng, xử lý mơi trường… Do hàm lượng smectit bentonit nước ta tương đối thấp nên khơng thể sử dụng trực tiếp số ngành cơng nghệ cao mà cần phải làm giàu biến tính cấu trúc, bề mặt vật liệu Mặc dù bentonit sản phẩm biến tính từ quan tâm nghiên cứu nhiều giới, Việt Nam việc nghiên cứu biến tính bentonit Cổ Định cách có hệ thống ứng dụng hiệu loại vật liệu hấp phụ xúc tác hạn chế Ngồi ra, với phát triển vượt bậc khoa học cơng nghệ thúc đẩy ngành cơng nghiệp phát triển mạnh,bên cạnh thành tựu đạt được, xã hội phải đối mặt với vấn đề nhiễm số ngành cơng nghiệp tạo Trong đó, đáng ý chất thải từ nhà máy lọc hóa dầu, dệt nhuộm, dược phẩm, chất dẻo, sơn, mỹ phẩm, thuốc trừ sâu Hậu nguồn nước bị nhiễm chất hữu khó phân hủy sinh học (phenol dẫn xuất, thuốc nhuộm ) kim loại nặng ( Cd, Pb, As, Hg ) Để cải thiện tình trạng nhiễm chất hữu cơ, kim loại nặng , hướng nghiên cứu nhà khoa học sử dụng vật liệu thiên nhiên có giá thành thấp, dễ kiếm bentonit bentonit biến tính làm chất hấp phụ Do đó, việc sử dụng vật liệu biến tính bentonit Việt Nam đem lại lợi ích kinh tế to lớn Vì lí trên, chúng tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu biến tính bentonit Cổ Định ứng dụng xúc tác - hấp phụ” Mục tiêu luận án nghiên cứu tổng hợp vật liệu bentonit hữu cơ, bentonit vơ bentonit lai hợp hữu – vơ Vật liệu tổng hợp ứng dụng hấp phụ ion kim loại nặng chất hữu nhiễm đồng thời ứng dụng xúc tác tổng hợp hữu Luận án trình bày theo chương mục sau: Mở đầu Chương Tổng quan tài liệu Chương Nội dung, phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Chương Kết thảo luận gồm vấn đề sau: - Tinh chế bentonit Cổ Định, nghiên cứu thành phần, cấu trúc tính chất bentonit Cổ Định - Nghiên cứu tổng hợp vật liệu CTAB-bentonit, Fe-bentonit, Al-bentonit, Fe-CTAB-bentonit, Al-CTAB-bentonit khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc loại vật liệu - Nghiên cứu động học nhiệt động học q trình hấp phụ As(V) dung dịch nước vật liệu bentonit biến tính - Nghiên cứu động học nhiệt động học q trình hấp phụ phenol đỏ dung dịch nước vật liệu bentonit biến tính - Nghiên cứu tính chất xúc tác vật liệu bentonit biến tính phản ứng benzyl hóa hợp chất thơm Kết luận kiến nghị Danh mục báo liên quan đến luận án Tài liệu tham khảo CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU KHỐNG SÉT 1.1.1 Giới thiệu vật liệu sét lớp smectit Khống sét vật liệu alumosilicat lớp dạng ngậm nước (hydrous aluminium phyllosilicates), đơi mạng cấu trúc khống sét có lượng nhỏ ngun tố khác Fe, Mg, Ca, Na số cation khác Vật liệu khống sét hình thành nhờ có mặt nước Khống sét vật liệu quan trọng cho sống người cho nhiều giả thuyết phát sinh sống Khống sét người sử dụng từ lâu, từ thời tiền sử nơng nghiệp sản xuất hàng ngày Khống sét chia thành hai nhóm chính: nhóm khống sét lớp 1:1 nhóm 2:1 - Nhóm sét lớp 1:1: cấu trúc lớp gồm mạng tứ diện liên kết với mạng bát diện,đại diện kaolinit, saponit - Nhóm sét lớp 2:1: cấu trúc lớp gồm mạng bát diện bị kẹp mạng tứ diện,đại diện montmorillonit, nontronit, illit, vecmiculit, talc… Nhóm sét lớp 2:1 có tên gọi smectit (smectite) quan tâm nghiên cứu nhiều có nhiều tính chất đặc biệt có nhiều ứng dụng cơng nghệ đời sống.Sét smectit bao gồm vật liệu montmorillonit, beidellit nontronit (nhóm thường gọi bentonit) thuộc phân nhóm smectit tâm bát diện (dioctahedral) vermiculit thuộc phân nhóm smectit tâm bát diện (trioctahedral) Bentonit sét lớp 2:1 kiểu hai tâm bát diện (dioctahedral), nghĩa cụm tâm bát diện có tâm chứa cation hóa trị (chủ yếu ion Al 3+), tâm bỏ trống [135] Vermiculit sét lớp kiểu tâm bát diện, nghĩa tất tâm bát diện chiếm cation hóa trị (cụ thể ion Mg2+) 1.1.2 Giới thiệu bentonit Bentonit loại khống sét tự nhiên có cấu trúc lớp (smectite: sét lớp), hình thành từ phun trào núi lửa [109] Sét lớp (smectite) có cấu trúc 2:1, gồm hai mạng tứ diện SiO4 liên kết với mạng bát diện AlO6, biểu diễn hình 1.1 Trong q trình phong hóa lâu dài, ảnh hưởng nhiệt độ, độ ẩm , thành phần hóa học bentonit bị biến đổi theo niên đại, địa phương thay đồng hình kim loại mạng tứ diện bát diện Bentonit tên đại diện cho số sét lớp 2:1 có thành phần hóa học khác § é dµy lí p sÐt TOT (2:1) 9,4 Å 15 Å Kho¶ng c¸ ch d(001) montmorillonit (MMT), beidellit (BEI), nontronit (NONT) [109] M¹ ng tø diƯn M¹ ng b¸ t diƯn M¹ ng tø diƯn Kh«ng gian gi÷a lí p sÐt C¸ c cation trao ®ỉi hydrat hãa: Li+, Na+, Hình 1.1 Cấu trúc khơng gian smectit Bentonit phổ biến nhất, thường gặp nhiều nơi giới bentonit chứa sét lớp 2:1 montmorillonit (MMT) thể hình 1.1 Thành phần hóa học đơn vị cấu trúc dạng MMT biểu diễn cơng thức: (Na,Ca)0,8(Si7,8Al0,2)IV(Al3,4Mg0,6)VIO20(OH)4(1.1) Độ dày lớp cấu trúc mạng (2 tứ diện bát diện) khoảng 9,4 Å, khoảng cách d001 từ mặt đáy tứ diện lớp :1 đến mặt đáy tứ diện lớp :1 khác khoảng 15 Å Nghĩa khoảng cách (khoảng trống) lớp :1 d = 1,5 – 9,4 = 5,6 Å Å Do thay đồng hình ion Al3+cho Si4+ mạng tứ diện Mg2+ cho Al3+ mạng bát diện mà bề mặt hai lớp sét mang điện tích âm Điện tích bù trừ cation trao đổi trạng thái hydrat hóa nằm khơng gian hai lớp :1 Theo tài liệu [135], tỉ lệ Al :Si mạng tứ diện MMT xấp xỉ : (15 ÷ 30), tỉ số Mg : Al mạng bát diện : (4 ÷ 5) Do đó, dung lượng trao đổi cation (CEC : cation exchange capacity) MMT khoảng 70 – 120 mđl/100g Từ tỉ số Al : Si Mg : Al nhận thấy rằng, điện tích âm MMT tập trung chủ yếu mạng bát diện, nghĩa đa số điện tích âm nằm xa bề mặt ngồi lớp cấu trúc so với tâm điện tích âm xuất tâm tứ diện, lực liên kết cation hydrat với khung mạng MMT khơng lớn, nên chúng tương đối linh động (nghĩa dễ dàng trao đổi ion với cation khác, dễ dàng tách xa bề mặt làm cho d001 rộng hơn) Một loại bentonit khác, nhơm, giàu sắt (iron-rich) loại sét lớp 2:1 thường gặp nontronit Nontronit (NONT) có cấu trúc hình học MMT thành phần hóa học khác với MMT Thay ion Al3+ mạng tâm bát diện (dioctahidral) MMT, sét NONT có ion Fe3+ đơn vị cấu trúc Ví dụ, nontronit Venezuela có thành phần hóa học sau [68]: (Na, Ca)0,472(Si7,94Al0,06)IV(Fe3,528Mg0,412Al0,06)VIO20(OH)4(1.2) Trong đó: (Si7,94Al0,06)IV : mạng tứ diện, (Fe3,528Mg0,412Al0,06)VI : mạng bát diện Số điện tích âm tồn mạng là: O20(OH)4 : (-2).20 + (-1).4 = - 44 (-2): điện tích O2-, (-1): điện tích nhóm OHSố điện tích dương mạng là: Mạng tứ diện (Si7,94Al0,06)IV :(+4).7,94 + (+3).0,06 = + 31,94 Mạng bát diện (Fe3,528Mg0,412Al0,06)VI : (+3).3,528 + (+2).0,412 + (+3).0,06 = + 11,588 (+4): điện tích Si4+, (+3): điện tích Al3+, Fe3+ (+2): điện tích dương Mg2+ Tổng điện tích dương mạng tứ diện bát diện là: + 43,528 Như vậy, điện tích âm bề mặt NONT là: - 44 + 43,528 = - 0,472 Trong mạng bát diện Al3+ thay cho 3,528 Fe3+ 0,412 Mg2+, mạng tứ diện có 0,06 Al3+ thay đồng hình cho 0,06 Si4+ Do đó, lượng điện tích âm tạo cho mạng tứ diện -0,06, cho mạng bát diện -0,412 So sánh cơng thức (1.1) (1.2) nhận thấy tỉ số điện tích âm MMT tạo từ mạng bát diện so với mạng tứ diện (0,6 / 0,2) = Trong NONT có tỉ số (0,412 / 0,06) = 6,87 Nghĩa NONT sét lớp dễ trương nở so với sét MMT Đơi MMT có lẫn số Fe Do đó, vật liệu smectit có hàm lượng Fe3+ < % mol thuộc nhóm MMT, Fe3+ > % mol thuộc nhóm NONT Ở Việt Nam, người ta phát nhiều vùng mỏ bentonit Bentonit Thuận Hải, bề ngồi có màu xanh xám, sắt, chứa nhiều khống MMT Ở vùng Cổ Định, Thanh Hóa có mỏ bentonit chứa nhiều sắt, nhơm, bentonit chứa chủ yếu khống NONT Có nhiều phương pháp để xác định đặc trưng sét, phương pháp hồng ngoại (IR) kỹ thuật sử dụng phổ biến hiệu [...]... giỏ thnh thp, d kim nh bentonit v bentonit bin tớnh lm cht hp ph Do ú, vic s dng vt liu bin tớnh bentonit Vit Nam s em li nhng li ớch kinh t rt to ln Vỡ nhng lớ do trờn, chỳng tụi chn ti: Nghiờn cu bin tớnh bentonit C nh v ng dng trong xỳc tỏc - hp ph Mc tiờu ca lun ỏn l nghiờn cu tng hp vt liu bentonit hu c, bentonit vụ c v bentonit lai hp hu c vụ c Vt liu tng hp c ng dng trong hp ph ion kim loi... ụ nhim ng thi ng dng trong xỳc tỏc tng hp hu c Lun ỏn c trỡnh by theo cỏc chng mc chớnh sau: M u Chng 1 Tng quan ti liu Chng 2 Ni dung, phng phỏp nghiờn cu v thc nghim Chng 3 Kt qu v tho lun gm cỏc vn sau: - Tinh ch bentonit C nh, nghiờn cu thnh phn, cu trỳc v tớnh cht ca bentonit C nh - Nghiờn cu tng hp vt liu CTAB -bentonit, Fe -bentonit, Al -bentonit, Fe-CTAB -bentonit, Al-CTAB -bentonit v kho sỏt cỏc... chc nng húa b mt bentonit vi cỏc hp cht silan.10 S 1.2 Cỏc dng tn ti ca asen trong nc tựy thuc vo pH 24 S 1.3 Phn ng alkyl húa aren Friedel-Crafts 30 S 2.1 Quy trỡnh tng hp CTAB bentonit 43 S 2.2 Quy trỡnh tng hp Fe bentonit 45 S 2.3 Quy trỡnh tng hp Fe-CTAB -bentonit 46 S 2.4 Quy trỡnh tng hp Al -bentonit .47 S 2.5 Quy trỡnh tng hp Al-CTAB -bentonit theo phng... Tuy nhiờn, bentonit nc ta mi c khai thỏc trong phm vi nh v ch yu c s dng lm vt liu gm, vt liu xõy dng, x lý mụi trng Do hm lng smectit trong bentonit nc ta tng i thp nờn khụng th s dng trc tip trong mt s ngnh cụng ngh cao m cn phi lm giu v bin tớnh cu trỳc, b mt vt liu Mc dự bentonit v cỏc sn phm bin tớnh t nú ó c quan tõm nghiờn cu nhiu trờn th gii, nhng Vit Nam vic nghiờn cu bin tớnh bentonit C... cỏc yu t nh hng n cu trỳc ca cỏc loi vt liu ny - Nghiờn cu ng hc v nhit ng hc quỏ trỡnh hp ph As(V) trong dung dch nc ca vt liu bentonit bin tớnh - Nghiờn cu ng hc v nhit ng hc quỏ trỡnh hp ph phenol trong dung dch nc ca vt liu bentonit bin tớnh - Nghiờn cu tớnh cht xỳc tỏc ca vt liu bentonit bin tớnh trong phn ng benzyl húa cỏc hp cht thm Kt lun v kin ngh Danh mc cỏc bi bỏo liờn quan n lun ỏn Ti liu... 48 S 2.6 Quy trỡnh tng hp Al-CTAB -bentonit theo phng phỏp 2 49 S 3.1 Cỏc ht s cp ca bentonit trc v sau khi siờu õm 58 S 3.2 S minh ha vai trũ ca CTAB 65 S 3.3 C ch ngh hỡnh thnh cu trỳc vt liu CTAB -bentonit 67 S 3.4 Phn ng benzyl húa hp cht thm trờn xỳc tỏc Fe -bentonit .126 S 3.5 C ch phn ng benzyl húa p-xylen trờn xỳc tỏc 1,5FeN 137 xii M U Bentonit vi thnh phn ch yu l sột smectit... trao i ion ln, bn c hc v húa hc cao nờn nú c s dng lm xỳc tỏc trong cỏc phn ng húa hc, cht hp ph, cht trao i ion, cht mang ci thin c tớnh, cht lng ca bentonit nhm m rng ng dng ca chỳng, cỏc nghiờn cu tp trung vo vic bin tớnh bentonit vi nhiu k thut khỏc nhau Cỏc hng nghiờn cu trờn th gii cú th k ra l: (i) tng hp bentonit tr chng (pillared bentonite) bng cỏc kim loi, oxit kim loi vi cỏc phng phỏp khỏc... Fe-CTABbentonit 81 Hỡnh 3.27 ng hp ph - kh hp ph N2 ca cỏc mu N, 0,4C1N, 0,3FeCN v 1,5FeCN .81 Hỡnh 3.28 Gin XRD ca cỏc mu Al -bentonit cỏc phn trm huyn phự khỏc nhau .83 Hỡnh 3.29 XRD ca cỏc muAl -bentonit cỏc t l mol nOH /n Al 3 khỏc nhau 84 Hỡnh 3.30 Ph IR ca cỏc mu Al -bentonit cỏc t l mol nOH /nAl 3 khỏc nhau 85 Hỡnh 3.31 Gin TG (a) v DTA (b) ca cỏc mu N v Al -bentonit. .. vỡ nú cú nhiu tớnh cht c bit v cú nhiu ng dng trong cụng ngh v trong i sng.Sột smectit bao gm cỏc vt liu montmorillonit, beidellit v nontronit (nhúm ny thng c gi l bentonit) thuc phõn nhúm smectit 2 tõm bỏt din (dioctahedral) v vermiculit thuc phõn nhúm smectit 3 tõm bỏt din (trioctahedral) Bentonit l sột lp 2:1 kiu hai tõm bỏt din (dioctahedral), ngha l trong mi cm 3 tõm bỏt din thỡ cú 2 tõm cha 2... thiu v bentonit Bentonit l mt loi khoỏng sột t nhiờn cú cu trỳc lp (smectite: sột lp), c hỡnh thnh t phun tro nỳi la [109] Sột lp (smectite) cú cu trỳc 2:1, gm hai mng t din ca SiO4 liờn kt vi mt mng bỏt din gia AlO6, c biu din nh hỡnh 1.1 Trong quỏ trỡnh phong húa lõu di, di nh hng ca nhit , m , thnh phn húa hc ca bentonit b bin i theo tng niờn i, a phng do s 3 thay th ng hỡnh ca cỏc kim loi trong