I: cordierite (2MgỌ2Al 2O3.5SiO2)
Al 2O3.2SiO2.2H2O 450 ữ650 →
3.2.1.3. ảnh h−ởng tỷ lệ mol NH3/Al3+ đến % số mol Al3+ kết tủa
Phản ứng giữa Al3+ và dung dịch NH3 xảy ra theo ph−ơng trình phản ứng 3.7: Al3+ + 3NH3 + 3H2O = Al(OH)3↓ + 3NH4+ (3.7) Do tích số tan của Al(OH)3 rất nhỏ, TAl(OH)
3 = 5,7.10-32 ở 25oC [3], theo lý thuyết thì Al3+ kết tủa hoàn toàn d−ới dạng Al(OH)3 ở trong môi tr−ờng có giá trị pH = 4 ữ 11 [68]. Khi pH < 4 thì Al3+ ch−a kết tủa; ng−ợc lại, khi pH > 11 thì kết tủa Al(OH)3 bị hoà tan theo phản ứng 3.8:
Al(OH)3 + OH- = [Al(OH)4]- (3.8)
Vì thế, để xác định tỷ lệ mol NH3/Al3+ thích hợp, cần phải khảo sát ảnh h−ởng tỷ lệ mol NH3/Al3+ đến % số mol Al3+ kết tủạ
Thí nghiệm đ−ợc bố trí nh− sau: chuẩn bị 5 cốc thuỷ tinh 250 ml, ký hiệu lần l−ợt từ B1 đến B5. Cho vào mỗi cốc 10 ml dung dịch Al2(SO4)3 0,5M, khuấy đều và thêm từ từ dung dịch NH3 12,9M vào sao cho tỷ lệ mol NH3/Al3+ trong các mẫu lần l−ợt tăng dần từ 3 đến 5. Thêm n−ớc cất vào các mẫu sao cho tổng thể tích đều bằng 100ml, tiếp tục khuấy thêm 30 phút nữa rồi để già hoá kết tủa trong 24 giờ. Sau đó lọc và rửa kết tủa để loại bỏ hết ion SO42-. Xác định l−ợng Al3+ trong dịch lọc bằng ph−ơng pháp chuẩn độ complexon trong dung dịch đệm CH3COOH - CH3COONa, chỉ thị PAN, dung dịch chuẩn CuSO4.
Từ số mol Al3+ trong dung dịch đầu và số mol Al3+ trong dịch lọc, chúng ta sẽ tính đ−ợc % số mol Al3+ đã kết tủa d−ới dạng Al(OH)3. Kết quả thí nghiệm ở bảng 3.6 cho thấy: khi tăng dần tỷ lệ mol NH3/Al3+ trong các mẫu khảo sát từ 3,0
ữ 5,0 thì số mol Al3+ trong dịch lọc đều bằng 0, nghĩa là toàn bộ l−ợng Al3+ đã kết tủa hoàn toàn. Do đó, trong các thí nghiệm tiếp theo chúng tôi chọn tỷ lệ mol NH /Al3+ tối −u bằng 3 để kết tủa Al3+ từ dung dịch.
Bảng 3.6.ảnh h−ởng tỷ lệ mol NH3/Al3+ đến % số mol Al3+ kết tủa Ký hiệu mẫu Tỷ lệ mol NH 3/Al3+ VAl 2(SO4)3 (ml) VNH 3 (ml) V tổng (ml) % nAl3+ kết tủa B1 3,0 10 2,3 100 100 B2 3,5 10 2,7 100 100 B3 4,0 10 3,1 100 100 B4 4,5 10 3,5 100 100 B5 5,0 10 3,9 100 100
Nh− vậy, khi dùng tác nhân kết tủa NH3 thì toàn bộ l−ợng Al3+ bổ sung vào huyền phù cao lanh sẽ kết tủa hoàn toàn d−ới dạng Al(OH)3, trong khi đó Mg2+ chỉ kết tủa một phần nên tỷ lệ mol MgO/SiO2 trong kết tủa luôn bé hơn tỷ lệ mol MgO/SiO2 trong hỗn hợp đầụ Câu hỏi đặt ra là khi thêm dung dịch NH3 vào hỗn hợp rắn-lỏng chứa đồng thời cao lanh, Al3+ và Mg2+ thì % số mol Al3+ và Mg2+ kết tủa có khác so với kết quả nghiên cứu từng tr−ờng hợp riêng lẻ trên đây không? Nhằm mục đích điều chỉnh đ−ợc thành phần kết tủa đúng với tỷ lệ hợp thức của gốm cordierite, chúng tôi tiến hành khảo sát mối quan hệ giữa tỷ lệ mol MgO/SiO2 và Al2O3/SiO2 trong hỗn hợp đầu và trong kết tủạ