1.6 .Tình hình sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật ở Việt Nam
1.9. Các chất sử dụng trong quá trình phân hủy nhiệt DDT
1.9.1. Khoáng sét Bentonit
Bentonit (BENT) là một loại khoáng sét tự nhiên thuộc nhóm smectit gồm có thành phần chính là montmorillonit (MONT) và một số khống khác. Cơng thức đơn giản nhất của MONT là Al2O3.4SiO2.nH2O, công thức này ứng với nửa tế bào cấu trúc. Công thức cho một đơn vị cấu trúc lý tưởng của MONT là (OH)4Al4Si8O20.nH2O. Tuy nhiên do sự thay thế đồng hình của Si4+ trong tứ diện SiO4 bởi các ion kim loại Al3+, Fe3+, Fe2+, Mg2+... hoặc Al3+ trong bát diện AlO6 bị thay thế đã làm thay đổi thành phần của MONT [4]. Kết quả nghiên cứu đã cho thấy trong thành phần của MONT chứa thêm các nguyên tố Fe, Zn, Mg, Na, K... Còn tỷ lệ Al2O3 : SiO2 nằm trong khoảng từ 1 : 2 đến 1 : 4 [4].
Montmorillonit là thành phần chính của BENT. Ngoài ra trong thành phần bentonit cịn chứa nhiều loại khống sét tự nhiên khác như saponite, beidellite, mica, các muối, các chất hữu cơ. Cấu trúc tinh thể của MONT được nêu ở Hình 2
Khi phân ly trong nước MONT dễ dàng trương nở và phân tán thành những hạt nhỏ cỡ micromet và ở trạng thái lỏng lẻo liên kết với nhau bởi lực Van der Waals. Chiều dày mỗi lớp cấu trúc của MONT là 9,2 -9,8 Å. Khoảng cách lớp giữa trong trạng thái trương nở khoảng từ 5-12 Å.
Hình 2: Cấu trúc tinh thể của MONT
MONT có cấu trúc lớp 2 : 1. Cấu trúc tinh thể của MONT gồm hai mạng tứ diện SiO4 và xen giữa là một trạng thái bát diện MeO6 (Me = Al, Mg). Giữa các lớp cấu trúc là các cation trao đổi và nước hydrat hóa. Trong trường hợp lý tưởng, các nguyên tử Si nằm ở tâm của các tứ diện, còn các nguyên tử Al nằm ở tâm của các bát diện MONT.
Trong mạng cấu trúc của MONT thường xảy ra sự thay thế các cation. Ở mạng bát diện Al3+
bị thay thế bằng Mg2+, còn ở mạng tứ diện Si4+
bị thay thế bởi Al3+
hoặc Fe3+. Sự thay thế trên được gọi là sự thay thế đồng hình và làm cho bề mặt tinh thể MONT xuất hiện điện tích âm.
Các điện tích âm này được trung hịa bằng các cation ( Na+
, K+, Ca2+, Li+...) nằm giữa hai phiến sét. Các cation này dễ bị hydrat hóa khi tiếp xúc với nước và dễ dàng được thay thế bằng các cation khác.
Thành phần chất có mặt trong khống MONT sử dụng để nghiên cứu chỉ ra trong bảng 4 [7].
Bảng 4: Thành phần các chất có mặt trong khống MONT
Các hợp phần của khoáng
Oxit K2O Na2O CaO MgO Fe2O3 Al2O3 SiO2 Khác Hàm
lượng % 0,740 0,320 2,620 3,430 9,500 16,300 45,900 21,190 Do đặc tính hấp thu nổi trội của MONT và tỉ lệ lớn trong sét bentonit, nên khi thảo luận và kết quả nghiên cứu hấp thu trao đổi cation, cũng như nghiên cứu hấp thu các chất hữu cơ trên sét bentonit người ta tập trung chủ yếu vào khoáng MONT. Sự mất cân bằng điện tích của các hạt khoáng MONT do các cation kim loại hấp thu trên khống MONT bù trừ điện tích âm của các hạt khống là một trong các yếu tố quan trọng quyết định khả năng hấp thu chất của MONT.
Vai trò trong phản ứng phân hủy nhiệt DDT
BENT có thể được dùng rất tốt trong phản ứng phân hủy nhiệt với vai trò là chất mang. Chất mang BENT hấp phụ DDT vào cấu trúc xốp của nó để giữ DDT trong quá trình phân hủy nhiệt giúp cho quá trình đạt hiệu suất cao hơn.
1.9.2. Tro than bay
Tro bay là một loại chất thải rắn sinh ra từ quá trình đốt than từ các nhà máy nhiệt điện. Người ta thường dùng luồng khí để phân loại tro bay: tro bay là loại nhỏ mịn, bay lên cùng với khói lị, loại khơng bay lên gọi là tro cặn [2].
Hình 3: Ảnh chụp SEM của tro bay
- Thành phần và đặc điểm của tro bay:
Thành phần hóa học của tro bay chủ yếu là hỗn hợp các oxit vô cơ như SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO3, MgO, CaO, K2O. Ngồi ra, có thể chứa một lượng than chưa cháy .
Bảng 5: Thành phần hóa học của tro bay Phả Lại
Tro bay có dạng bột mịn hình cầu màu ghi hoặc ghi sáng. Kích thước hạt nhỏ, trong khoảng từ dưới 1 đến 100 µm. Diện tích bề mặt riêng dao động trong khoảng từ 0,5 đến 2 m2/g. Các ưu điểm nổi bật của tro bay là nhẹ, tính chất cơ học cao, bền nhiệt, bền với các loại hóa chất, giá thành rẻ.
Tro bay sinh ra từ quá trình đốt cháy than bột thì có tỷ trọng lớn nhất, độ ẩm tối ưu, lượng cacbon không cháy hết hấp phụ nước làm độ ẩm của tro tăng lên. Tính thấm của tro bay là một trong những tính chất quan trọng góp phần đánh giá ảnh hưởng của nó đén mơi trường và cơng đoạn xử lý.
Cùng với Bentonit thì tro bay cũng làm vật liệu mang hiệu quả trong phản ứng phân hủy nhiệt DDT có sử dụng chất xúc tác là các oxit kim loại chuyển tiếp.