Nghiên cứu các đặc trưng và khả năng ứng
dụng trong dược hóa của một số loại Bentonit
Việt Nam

Đoàn Văn Thành

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Khoa Hóa học
Luận văn Thạc sĩ ngành: Hóa vô cơ; Mã số: 60 44 25
Người hướng dẫn: TS. Phan Thị Ngọc Bích
Năm bảo vệ: 2012 Abstract. Tổng quan về khoáng sét; bentonite; phương pháp xử lý bentonit. Nghiên
cứu thành phần hóa học, thành phần cấu trúc của hai loại bentonite. Phân tích những
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 dược phẩm. Qua
đó, đánh giá khả năng ứng dụng trong sược phẩm của hai loại bentonite. Đưa ra kết
quả và thảo luận: xác định thành phần hóa học; cấu trúc; đặc trưng đối với bentonite
dùng làm nguyên liệu trong dược phẩm.

Keywords. Hóa vô cơ; Dược học; Khoáng sét; Bentonit

Content

MỞ ĐẦU
Bentonite là tên gọi của một loại khoáng sét có từ lâu đời nhất đã được con người sử
dụng, thành phần chính là montmorillonite (ký hiệu là MMT) với công thức hoá học tổng
quát: Al2O3.4SiO2.nH2O và thêm một số khoáng khác…
Bentonit được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp hóa học, dầu mỏ, thực phẩm,
xây dựng, y học… Trong y học và dược phẩm, bentonite được dùng để điều chế chất khử

MMT có cấu trúc lớp 2:1. Cấu trúc tinh thể của MMT gồm hai mạng tứ diện SiO
4
và xen
giữa là một mạng bát diện MeO
6
(Me = Al, Mg). Giữa các lớp cấu trúc là các cation trao đổi
và nước hydrat hoá.
Trong mạng cấu trúc của MMT thường xảy ra sự thay thế các cation. Ở mạng bát diện Al
3+

bị thay thế bằng Mg
2+
, còn ở mạng tứ diện Si
4+
bị thay thế bởi Al
3+
hoặc Fe
3+
. Sự thay thế trên
được gọi là sự thay thế đồng hình và làm cho bề mặt tinh thể MMT xuất hiện điện tích âm.
Các điện tích âm này được trung hòa bằng các cation (Na
+
, K
+
, Ca
2+
, 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

Thực hiện trên hai loại khoáng sét: Bentonite Thuận Hải và bentonite Cổ Định
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 dược phẩm của hai loại bentonite
đã nghiên cứu.
2.4.Các phƣơng pháp nghiên cứu
4.1.Sơ chế
4.2.Tinh chế
4.3.Hoạt hóa
2.5 . Xác định các đặc trƣng
2.5.1. Xác định thành phần hóa học và hàm lượng kim loại nặng
2.5.2. Phương pháp hồng ngoại (FTIR)
2.5.3. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD)
2.5.4. Phương pháp xác định độ trương nở
2.5.5. Phương pháp xác định dung lượng trao đổi cation tổng(CEC)
2.5.6. Xác định độ kiềm, pH
2.5.7. Xác định khả năng hấp phụ strychnine sunphate của bentonite

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1.Xác định thành phần hóa học
3.1.1. Bentonite Thuận Hải
Bảng 3.1 : Thành phần hóa học của các mẫu bentonite Thuận Hải (% trọng lượng)
Thành phần
Bentonite sơ chế
Bentonite tinh chế
(2%, 24h)
BTH1(Sơ chế hh
HCl)

3,00
CaO
4,536
1,890
1,350
0,95
2,20
MgO
0,086
0,016
0,011
0,045
1,65
K
2
O
3,745
3,126
3,933
4,028
0,44
Na
2
O
2,217
1,755
1,355
1,165
2,15


3+
đã bị hòa
tan.
+ Tuy nhiên điểm nổi bật của bentonite Thuận Hải ban đầu (sơ chế) chỉ qua sơ chế là lượng
canxi oxit lớn (nó thường nằm dưới dạng cancite CaCO
3
) . Hàm lượng CaO giảm rõ rệt đặc
biệt đối với các mẫu tinh chế và hoạt hóa chứng tỏ rằng những quá trình này đã loại bỏ được
phần lớn thành phần khoáng cancite.

+ Hàm lượng Fe
2
O
3
trong mẫu bentonite ban đầu khá cao, có thể ảnh hưởng đến yêu cầu về độ
trắng khi dùng làm nguyên liệu trong dược phẩm nên cần phải loại bỏ. Hàm lượng Fe
2
O
3
tăng
nhẹ trong mẫu tinh chế, giảm khi hoạt hóa.
+ Hàm lượng MgO rất nhỏ, chứng tỏ sự thay thế của ion Mg
2+
cho ion Al
3+
trong mạng lưới là
không đáng kể, điều này cũng phù hợp với kết quả đo phổ hồng ngoại như sẽ chỉ ra dưới đây.
+ Hàm lượng Na
2
O giảm dần từ sơ chế, tinh chế đặc biệt là ở các mẫu hoạt hóa. do quá trình

3+

cho Mg
2+
nhiều, trong khi đó % Na
2
O
(0,1% ), K
2
O (0,2 – 0,4%) lại rất thấp. Hàm lượng cation Na
+
, K
+
thấp sẽ ảnh hưởng lớn tới khả
năng trao đổi cation và hidrat hóa.
3.2. Nghiên cứu cấu trúc
3.2.1. Phƣơng pháp nhiễu xạ Rơnnghen
3.2.1.1. Bentonite Thuận Hải
a. Với mẫu ban đầu (sơ chế - BTH)
Đều xuất hiện các pic đặc trưng của bentonite
+ Đặc trưng của MMT xuất hiện khá rõ tại các vạch 2

= 6,5
0
; 17,2
0
; 19,6
0
62,2
0

2

đã giảm đi đáng kể, cancite CaCO
3
không thể hiện.
Khi so sánh kết quả trên giản đồ XRD của các mẫu bentonite ở các nồng độ 2-4%, thời gian
từ 24-48h. Chúng tôi nhận thấy về cơ bản cường độ các pic ở các mẫu không khác nhau nhiều,
trong đó có mấu 2% và 24h thì cường độ vạch MMT mạch hơn các mẫu còn lại.
Do vậy, trong các nghiên cứu tiếp theo, để tiết kiệm thời gian chúng tôi chọn chế độ tinh chế
với nồng độ 2% và thời gian lắng là 24h (kí hiệu là BTH0).
Chúng tôi dựa trên việc so sánh cường độ pic nhiễu xạ đặc trưng tại 2

=5,5
0
của mẫu
bentonite Polado Pháp có hàm lượng MMT đã được xác định là 90% [9] để so sánh với các
mẫu bentonite Thuận Hải. Thấy rằng hàm lượng MMT trong mẫu bentonite Thuận Hải ban đầu
khá thấp chỉ khoảng dưới 30%, tuy nhiên sau khi tinh chế, lượng MMT tăng đáng kể tới 45-
50%.
Với các mẫu hoạt hóa bằng axit vô cơ HCl, H
2
SO
4

+ Điều dễ nhận thấy nhất trong các mẫu này là không còn xuất hiện pic nhiễu xạ của
CaCO
3
.
+ Hàm lượng MMT trong các mẫu này giảm nhẹ so với mẫu tinh chế, các pic đặc trưng của
MMT xuất hiện tương đối thấp hơn, nhưng vẫn cao hơn so với mẫu sơ chế

0
trong mẫu Thuận Hải
(BTH5) sắc, nhọn và mạnh hơn so với trong mẫu (BTH6).
+ vạch nhiễu xạ của CaCO
3
tại góc quay 2

= 29,5
0
trong mẫu BTH5 thể hiện yếu, trong khi
mẫu BTH6 còn khá rõ.
+ Chính vì vậy mà hàm lượng MMT khi thực hiện hoạt hóa bằng dung dịch kiềm sẽ thấp hơn
so với phương pháp bằng axit, hàm lượng CaCO
3
của phương pháp hoạt hóa bằng kiềm này
vẫn còn cao.
3.2.1.2. Bentonite Cổ Định
Chúng tôi tiến hành chụp XRD với 3 mẫu Cổ Định là: Sơ chế, tinh chế (24h, 2%), hoạt hóa
bằng HCl ở t
o
phòng.
+ Qua kết quả trên chúng ta thấy các mẫu bentonite Cổ Định cũng như các mẫu Thuận Hải
đều xuất hiện các vạnh nhiễu xạ đặc trưng của bentonite nói chung.
+ Trên các mẫu Cổ Định không thấy xuất hiện vạch nhiễu xạ của CaCO
3
, vạch nhiễu xạ Q
(SiO
2
) giảm khi tinh chế, nhưng lại tăng nhẹ khi hoạt hóa.
+ Hàm lượng MMT tại các góc nhiễu xạ

đặc trưng cho liên kết
Al
3+
-OH trong bát diện.)
+ Với vùng phổ có = 980 – 1100cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết Si-O trong
tứ diện.
+ Với vùng phổ có = 1410 - 1450 cm-1 đặc trưng cho dao động của liên kết trong ion CO
3
2-

giảm mạnh khi tinh chế.
+ Đám phổ rộng nằm trong vùng 3200-3500cm
-1
và 1640cm
-1
được gán cho dao động hóa trị
và biến dạng của nhóm OH trong phân tử nước tự do. Ở tất cả các mẫu bentonite đều xuất hiện
đám phổ này cho thấy sự có mặt của các phân tử nước trong các mẫu bentonite.
+ Khi hoạt hóa bằn dd kiềm NaOH: Các pic của liên kết trong CO
3
2-
có

= 1410 - 1450
cm
-1trong mẫu BTH6 vẫn còn trong khi ở mẫu BTH3 và BTH5 không còn xuất hiện, điều này
chứng tỏ rằng quá trình hoạt hóa bằng kiềm chưa loại bỏ được tạp chất này.


( BTNa2) thì hàm lượng cation kim loại kiềm và kiềm thổ bị mất đi lại được bù đáp bằng hàm
lượng cation Na
+
trong dung dịch muối làm cho độ trương nở tăng trở lại. Các mẫu này có độ
trương nở xấp xỉ yêu cầu tiêu chuẩn của nguyên liệu dùng trong dược phẩm (theo tiêu chuẩn
châu Âu lần thứ 5 là 22ml).
3.3.2 Dung lượng trao đổi cation tổng
+ Với các mẫu sơ chế BTH thì dung lượng trao đổi cation tổng CEC tương đối lớn . Điều
này là do bản thân bentonit sơ chế của các nhà sản xuất cung cấp đã qua xử lý natri cacbonat
nên những mẫu này có pH lớn nhất (bảng 3.4), mà CEC phụ thuộc lớn vào pH, pH càng lớn thì
CEC càng cao.
+ Khi tiến hành tinh chế do phải tiến hành quá trình ngâm trương nở tạo huyền phù nên hàm
lượng của các cation kim loại kiềm và kiềm thổ giảm, chúng bị hidrat hóa hoặc trao đổi với các
cation khác, đồng thời với quá trình lắng gạn pH của các mẫu này giảm đáng kể dẫn đến CEC
giảm.
+ Với các mẫu hoạt hóa bằng dung dịch axit HCl hoặc H
2
SO
4
(BTH5 và BTH3), quá trình
hoạt hóa đã hòa tan một phần các cation thay thế Al
3+
, Mg
2+
, Fe
2+
và trao đổi với các cation H
+


KẾT LUẬN
1. Đã xác định thành phần hóa học và cấu trúc của hai loại bentonite Việt Nam là bentonite
Thuận Hải (Bình Thuận) và bentonite Cổ Định (Thanh Hóa).
2. Đã xử lý hai loại bentonite này bằng một số phương pháp như tinh chế và hoạt hóa với
các tác nhân hoạt hóa khác nhau.
3. Kết quả xác định đặc trưng của các mẫu bentonite trước và sau xử lý thuộc cả hai loại
bentonite cho thấy sự cải thiện rõ rệt thành phần của bentonite Thuận Hải theo hướng sử dụng
làm nguyên liệu dược phẩm của các mẫu được xử lý tinh chế và hoạt hóa.
4. Đã xác định được các đặc trưng của các mẫu bentonite Thuận Hải hướng đến ứng dụng
làm nguyên liệu trong dược phẩm. Các kết quả đã khẳng định được mẫu bentonite sau khi hoạt
hóa bằng dung dịch hỗn hợp 1/3 H
2
SO
4
+Na
2
SO
4
đã đạt được các tiêu chuẩn (hàm lượng kim
loại nặng, % hấp phụ strychnine sunphate) nên về cơ bản có thể sử dụng làm nguyên liệu trong
dược phẩm nói chung và điều chế thuốc trị tiêu chảy nói riêng.

References

I. Tiếng Việt
1. Đặng Tuyết Phương (1995), nghiên cứu cấu trúc, tính chất hóa lý và một số ứng dụng của
bentonite Thuận Hải Việt Nam, Luận án tiến sĩ, Trung tâm khoa học Tự nhiên và Công
nghệ quốc gia, Hà Nội, 1995.
2. Đỗ Quang Huy, Trần Ngọc Mai, Nguyễn Xuân Dũng, Nguyễn Đức Huệ (1990),
“Nghiên cứu dùng bentonit Di Linh để loại dioxin khỏi nước”, Tạp chí Hóa học, 3, tr. 4-7.

hudroxyaluminium beidellites. Clay mineral, 12,p.229 – 23.
16. Brindley G.W. and G. Brown(1890). Crystal structure of clay minerals and their X – ray
identtification, Mineralogical society of G.B., Monograph 5, London, p.195.
17 . Charles E. Weaver. Lin D. Pollard (1973), “The Chemistry of Clay Minerrals. Elsevier
Scientific Publising Company”. vol. 49. N
0
2, p. 372 – 379.
18. Chen T. K., Y. I. Tien, K. H. Wei (2000), “Synthesis and characterization of novel
segmented polyurethance/clay nanocomposites”, Polymer, 41, pp. 1345-1353.
19. Czimerova A., J. Bujdak, R. Dohrmann (2006). “Traditonal and novel methods for
estimating the layer chanrge of smectites”, Applied Clay Science, 34, pp. 2-13.
20. Dewis J., and F. Freitas. Physical and chemmical methods of soil and water analysis.
FAO soils bulletin, 10, p. 106, (1894).
21. Danae Doulia, Ch. Leodopoulos, K. Gimouhopoulos, F. Rigas ( 2009),
“Adsorpition of humic acid oc aci-activated Greek bentonite”, Journal of Colloid and
Interface Science, 340,pp. 131-141.
22. Elert K., E. Sebastian, I. Valverde, C, Rodriguez-Navarro(2008), “Alkaline treatment of
clay minerals from the Alhambra Formation: Implications for the conservation of
eachitecture”, Applied Clay Science, ol. 39, pp. 122-132.
23. Eger V.G. and O.N Mandryka(1980). Possibility of using bentonite clay for purification
of waste from apatite prosessing. Journal of Applied Chemistry of the USSR, vol. 57,
N
0
11, p. 2420 – 2422.
24. Farmer V.C Infrared spectra of clay minerrals (1979). Minerralogical society of G.B ,
London.
25. Figneras F Pillared clay as catalysosts(1988). Catal. Rev. Sci. eng., 30(3), p.457 – 499.
26. Fabience Lebedenko and Dominique Pile (1988). “Some Considerations on the Ageing of
Na
2

bentonite. Colloid and Polymer Science, vol. 261, N
0
1, p. 64-69.
36. Kolomiitsev A.G., Reusov A. V., and A. V. Timofeeva (1985). Adsorption equilibrium in
alkaline polyether bentonite systems. Journal of Applied Chemistry of the USSR, vol.
58, N
0
10, p. 2225-2228.
37. Kozo Tanabe, Makoto M., Yoshio O. and H. Hidenshi(1989), New soild acids and bases
their catalytic properties, Kodansha, Tokyo.
38. Lahaw N., Shani U., and J. Shabtai(1978). Cross-linked smectites. I. synthersis and
properties of hydrooxyalumiom – montmorillonite. Clay and clay minerrals, 26, 107 –
115.
39. Mc Kay G., Ramprasad G., and P. Pratapamowet (1986). Equilibrium studies for the
adsorption of dyestuffs from aqueous solutions by low-cost materials, vol.29, N
0
3, p.
273-283.
40. Moore D.C. and R.C. Reynolds (1989). X-ray difraction end the identification of clay
minerals, Oxford University Press, p. 332.
41. Muserref Onal, Yuksel Sarikaya (2007), “Preparation and characterization of acid-
activated bentonite powders”, Powder Technology, 172, pp. 14 -18.
42. Muserref Onal (2007), “Swelling and cation exchange eapaccity relationship for the
samples obtained from a bentonite by acid activations and heat freatments”, Applied
Clay Science, 37, pp. 74-80.
43 Ralph E. Grim, Necip Guven (1978), Bentonite: Geology, Minerralogy, Properties and
Uses, Elsevier Scientific Publishing Company.
44. Occelli M.L. and K.M. Tindwa(1983). Physicochemical properties of mont interlayered
with cationic oxyalumium pillars. Clay and minerals, 32 22-27.
45. Occelli M.L. and D.H. Frinseth (1986). Preparation and characterization of pillared