7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
1.2.2.1. Bentonit biến tính với lantan
Bentonit biến tính bằng lantan đã được nghiên cứu từ khá lâu, được nghiên cứu bởi một số tác giả [85, 120, 134]. Tokarz và cộng sự [134] tiến hành điều chế La3+-MMT bằng cách khuấy hỗn hợp huyền phù sét với dung dịch LaCl3 0,4N ở nhiệt độ 90oC. Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X tính khoảng cách cơ bản d001 của La3+-MMT là 14 Å và diện tích bề mặt 32 m2/g. Phần trăm khối lượng lantan oxit chứa trong mẫu MMT biến tính là 5,49%. Trong khi đó, Staszczuk [120] được tiến hành nghiên cứu tương tự nhưng thu được diện tích bề mặt (81,03 m2/g) lớn nhiều so với nghiên cứu của Tokarz [134], cấu trúc lỗ xốp meso (trung bình) phân bố đồng nhất và tổng thể tích lỗ là 0,074 cm3/g. Muñoz-Pásez [85] xác định ion La3+ được trao đổi với các ion hiđrat giữa lớp sét bằng EXAFS và khẳng định sự tồn tại của ion La3+ nằm trong khoảng không gian giữa các lớp sét.
Poyato [106] đã khảo sát cơ chế tương tác dưới tác dụng nhiệt của mẫu Na- và La-MMT. Khi nung mẫu La-MMT, làm giảm CEC do sự di chuyển của các ion trong lớp xen giữa vào trong lớp bát diện của lớp sét. Tác giả nghiên cứu cơ chế di chuyển ở Na-, La-MMT trên phổ hồng ngoại đối với mẫu không nung và nung ở 300oC trong 24 giờ. Vùng phổ ở 3800–3450 cm-1 được quy cho dao động hoá trị của nhóm OH trong phân tử nước tự do (cực đại ở tần số 3400 cm-1) đối với mẫu không nung. Trên phổ hồng ngoại của tác giả Miller [83] có sự xuất hiện vai phổ ở 3700 cm-1 trong mẫu M (Yb, Ho, Eu)-MMT được giải thích do sự di cư của cation trao đổi trong bát diện. Tuy nhiên, Poyato [106] cho thấy không có sự khác biệt về đỉnh phổ và cường độ phổ trong các mẫu Na-MMT và La-MMT nung ở 300oC. Khả năng di chuyển của các ion 4f trong lớp xen giữa vào trong tấm bát diện cũng được khảo sát thông qua chiều rộng và khoảng cách cơ bản của lớp sét. Độ lớn của lớp phụ thuộc vào số lượng nước trao đổi và sự thay thế đồng hình. Chiều rộng của lớp MMT không tăng khi nung mẫu, điều này chứng minh là không có sự di chuyển của các ion 4f vào trong các tâm trống trong bát diện. Tác giả cho rằng, sự thuỷ phân của ion 4f lớp xen giữa là cơ chế duy nhất. Sự thuỷ phân này xảy ra trong suốt quá trình điều chế để tạo ra các cation polyhyđroxyl và giải phóng ion H+.
Trillo [138] đã kết hợp các phương pháp phân tích lý-hoá như DTA-TG, diện tích bề mặt BET, FTIR để khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng đề hiđrat của La-MMT. Trong các mẫu nung, số lượng phân tử nước hiđrat hoá ion La3+ là 20 và đối với Yb3+ là 12. Sự giảm này có thể quy gán cho sự thuỷ phân một phần các cation lớp giữa, tăng lên đối với tất cả các mẫu nung ở 300oC. Tác giả cho rằng, có sự giải phóng proton từ La-MMT do phản ứng giữa nhóm OH cấu trúc với hiđroxit của cation lớp giữa. Tổng khối lượng phân tử nước mất nằm trong khoảng từ 7% đến 12% và diện tích bề mặt là 100 m2/g. Điều này cho thấy số lượng phân tử nước hấp phụ là nhiều lớp trên bề mặt ngoài và ngưng tụ trong các lỗ meso gần giống nhau trong các mẫu không nung.
Khả năng kết hợp ion lantan vào bentonit là do khả năng trao đổi cation lớn của khoáng sét. Sự trao đổi này là kết quả của sự thay thế đồng hình trong bát diện hoặc tứ diện làm thiếu hụt điện tích trên bề mặt lớp sét, chúng được cân bằng bởi
cation trao đổi hấp phụ trên bề mặt và cation này có thể được trao đổi trong dung dịch. Trong La-MMT, ion La3+ được trao đổi với cation lớp giữa. Quá trình điều chế La-MMT được chỉ ra trong Hình 1.4 [50].
Hình 1.4. Sơ đồ mô tả quá trình điều chế La3+-MMT