ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM


LÝ THỊ THÊM

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ SÉT HỮ U CƠ TỪ BENTONIT
TRUNG QUỐC VỚI TETRAĐECYLTRIMETYLAMONI
BROMUA VÀ BƯỚC ĐẦU THĂM DÒ ỨNG DỤNG

Chuyên ngành: HOÁ VÔ CƠ
Mã số: 62 44 01 13

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Người hướng dẫn khoa học: TS. Pha ̣m Thi Ha
̣ ̀ Thanh

THÁI NGUYÊN - 2015
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

http://www.lrc.tnu.edu.vn


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Đề tài: “Nghiên cứu điều chế sét hữu cơ từ bentonit Trung
Quốc với tetrađecyltrimetylamoni bromua và bước đầu thăm dò ứng dụng” là do
bản thân tôi thực hiện. Các số liệu, kết quả trong đề tài là trung thực. Nếu sai sự thật
tôi xin chịu trách nhiệm.
Thái nguyên, tháng 04 năm 2015
Tác giả

Lý Thị Thêm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
ii

http://www.lrc.tnu.edu.vn


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................... iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT, KÍ HIỆU .................................................................... v
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ................................................................................. v
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ..................................................................................... vi
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1
Chương 1: TỔNG QUAN ........................................................................................... 3
1.1. Bentonit ............................................................................................................. 3
1.1.1. Thành phần hóa học và cấu trúc của bentonit ............................................ 3
1.1.2. Tính chất của bentonit ................................................................................ 5
1.1.3. Ứng dụng của bentonit ............................................................................... 6
1.1.4. Một số phương pháp hoạt hóa bentonit...................................................... 8
1.1.5. Nguồn tài nguyên bentonit ......................................................................... 9
1.2. Sét hữu cơ ........................................................................................................ 13
1.2.1. Giới thiệu về sét hữu cơ ........................................................................... 13
1.2.2. Cấu trúc sét hữu cơ................................................................................... 13
1.2.3. Các hợp chất hữu cơ được sử dụng để điều chế sét hữu cơ ..................... 15
1.2.4. Tính chất của sét hữu cơ .......................................................................... 17
1.2.5. Ứng dụng của sét hữu cơ ......................................................................... 18

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 39
3.1. Điều chế sét hữu cơ ......................................................................................... 39
3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng ............................................. 39
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng TĐTM/bentonit ....................... 41
3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH dung dịch .................................................... 43
3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng ............................................ 45
3.2. Đánh giá cấu trúc và đặc điểm của sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu............ 47
3.2.1. Nghiên cứu bằ ng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ............................ 47
3.2.2. Nghiên cứu bằng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại ......................... 48
3.2.3. Nghiên cứu bằng phương pháp phân tích nhiệt ....................................... 50
3.2.4.Nghiên cứu bằng phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ..................... 52
3.3. Khảo sát khả năng hấ p phu ̣ phenol đỏ của sét hữu cơ điề u chế ...................... 53
3.3.1. Xây dựng đường chuẩn của phenol đỏ .................................................... 53
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
iv

http://www.lrc.tnu.edu.vn


3.3.2. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ ................................................. 54
3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng bentonit, sét hữu cơ điề u chế ......... 55
3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ phenol đỏ ............................................ 57
3.3.5. Khảo sát dung lượng hấp phụ phenol đỏ theo mô hình đẳng nhiệt
hấp phụ Langmuir .............................................................................................. 59
KẾT LUẬN ................................................................................................................ 62
TÀ I LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 63
PHỤ LỤC

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
v

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Ảnh hưởng của độ dài mạch ankyl đến khoảng cách lớp d001 và diện
tích sét bị che phủ ...................................................................................... 15
Bảng 3.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến giá trị d001 và hàm lượng (%)
cation hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ ...................................... 40
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng TĐTM/bentonit đến giá trị d001 vàhàm
lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ điề u chế ...... 42
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của pH dung dịch đến giá trị d001 và hàm lượng (%) cation
hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ ................................................. 44
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến giá trị d001 và hàm lượng cation
hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ ................................................. 46
Bảng 3.5: Kế t quả phân tić h giản đồ nhiê ̣t của bent-TQ và sét hữu cơ điề u chế ở
điề u kiê ̣n tố i ưu .......................................................................................... 51
Bảng 3.6: Số liệu xây dựng đường chuẩn của phenol đỏ ........................................... 53
Bảng 3.7: Sự phụ thuộc của dung lượng và hiệu suất hấp phụ vào thời gian ................... 54
Bảng 3.8: Ảnh hưởng của khối lượng bentonit, sét hữu cơ đến dung lượng và
hiệu suất hấp phụ phenol đỏ ...................................................................... 55
Bảng 3.9: Ảnh hưởng nồng độ đầu của phenol đỏ đến dung lượng và hiệu suất
hấp phụ của sét hữu cơ .............................................................................. 58
Bảng 3.10: Giá trị hấp phụ lớn nhất và hằ ng số Langmuir bcủa Bent-TQ và Sét
hữu cơ điều chế. ........................................................................................ 58

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
v

http://www.lrc.tnu.edu.vn


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Cấu trúc tinh thể 2:1 của MMT .................................................................. ..3

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
http://www.lrc.tnu.edu.vn
vi


Hình 3.14: Giản đồ phân tić h nhiê ̣t của bent-TQ........................................................ 51
Hình 3.15: Giản đồ phân tích nhiê ̣t của sét hữu cơ điề u chế ở điề u kiê ̣n tố i ưu ......... 51
Hình 3.16: Ảnh SEM của bent–TQ (a), của sét hữu cơ điều chế (b) .......................... 53
Hình 3.17: Đường chuẩn của phenol đỏ ..................................................................... 54
Hình 3.18: Đồ thi ̣ biể u diễn ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ
phenol đỏ của bent-TQ, sét hữu cơ điề u chế ............................................. 55
Hình 3.19: Đồ thi ̣ biể u diễn ảnh hưởng của khối lượng bent-TQ, sét hữu cơ điề u
chế đến quá trình hấp phụ phenol đỏ......................................................... 56
Hình 3.20: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ phenol đỏ đến khả năng hấp
phụ phenol đỏ của bent-TQ và sét hữu cơ điề u chế .................................. 58
Hình 3.21: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của bent-TQ đố i với phenol đỏ ........... 59
Hình 3.22: Sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf đối với sự hấp phụ phenol đỏ của bent-TQ ........ 59
Hình 3.23: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của sét hữu cơ điề u chế đố i với
phenol đỏ ................................................................................................... 60
Hình 3.24: Sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf đối với sự hấp phụ phenol đỏ của sét
hữu cơ điề u chế ......................................................................................... 60

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – vii
ĐHTN

http://www.lrc.tnu.edu.vn


MỞ ĐẦU
Bentonit (bent) là loại khoáng sét tự nhiên, thuộc nhóm smectit gồm


http://www.lrc.tnu.edu.vn


Trước những hạn chế đó, nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước không ngừng
nghiên cứu, tìm kiếm những vật liệu có tính năng vượt trội hơn nhằm đáp ứng nhu
cầu cho việc xử lý môi trường bị ô nhiễm. Nhờ khả năng hấp phụ và khả năng trao
đổi ion tốt của bent nên bằng các phương pháp xử lý khác nhau, người ta có thể tạo ra
các vật liệu có chức năng khác nhau. Vật liệu sét hữu cơ được tổng hợp từ pha nền là
bent và chất tạo cấu trúc là các hợp chất muối amin. Mạch hiđrocacbon khi được chèn
vào giữa các lớp của bent sẽ làm tăng khoảng cách lớp, tăng tính kỵ nước, do đó làm
tăng khả năng hấp phu ̣ của vật liệu với các chất hữu cơ, đặc biệt là các chất hữu cơ
mạch vòng, các chất có phân tử khối lớn, cấ u trúc cồ ng kề nh như phenol đỏ.
Do vậy với mục đích từ nguồn nguyên liệu bentonit có sẵn trong tự nhiên có
thể điều chế được sét hữu cơ có khả năng hấp phụ tốt, đáp ứng yêu cầu xử lý chất thải
hữu cơ trong môi trường nước, chúng tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu điều chế sét
hữu cơ từ bentonit Trung Quốc với tetrađecyltrimetylamoni bromua và bước đầu
thăm dò ứng dụng”.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
2

http://www.lrc.tnu.edu.vn


Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Bentonit
1.1.1. Thành phần hóa học và cấu trúc của bentonit
- Thành phần khoáng vật: Bentonit là loại khoáng sét tự nhiên có thành phần

trúc tinh thể và trạng thái trương nở [12], [14], [18].
Trên thực tế, khoáng sét MMT thường có sự thay thế đồng hình của các
cation hóa trị II (như Mg2+, Fe2+…) với Al3+ và Al3+ với Si4+ hoặc do khuyết tật trong
mạng nên chúng tích điện âm. Để trung hòa điện tích của mạng, MMT tiếp nhận các
cation từ ngoài. Chỉ một phần rất nhỏ các cation này (Na+, K+, Li+…) định vị ở mặt
ngoài của mạng còn phần lớn nằm trong vùng không gian giữa các lớp. Trong MMT,
các cation này có thể trao đổi với các cation ngoài dung dịch với dung lượng trao đổi
cation khác nhau tùy thuộc vào mức độ thay thế đồng hình trong mạng. Lực liên kết
giữa các cation thay đổi nằm giữa các lớp cấu trúc mạng. Các cation này (Na+, K+,
Li+…) có thể chuyển động tự do giữa mặt phẳng tích điện âm và bằng phản ứng trao
đổi ion ta có thể biến tính MMT. Lượng trao đổi ion của MMT dao động trong
khoảng 70 ÷ 150 mgđl/100 g.
Quá trình xâm nhập cation vào không gian hai lớp MMT làm giãn khoảng cách
cơ sở lên vài chục Å tùy thuộc vào loại cation thế.
Vì vậy các phương pháp thực nghiệm thông thường (hồng ngoại, cộng hưởng từ
hạt nhân, nhiễu xạ tia X) phân tích cấu trúc của sét gặp khá nhiều khó khăn. Đồng
thời các nghiên cứu lý thuyết về cấu trúc của sét bằng phương pháp hộp mô phỏng
cũng gặp nhiều khó khăn vì thường cần phải có các mô hình lớn để mô tả sự thay thế
đồng hình, bản chất lớp của vật liệu và các khuyết tật. Tuy nhiên, sự chú ý về sét
ngày càng tăng do các ứng dụng công nghiệp không ngừng tăng lên, ví dụ trong lĩnh
vực vật liệu mới polymer - clay nanocomposit, đã dẫn cộng đồng hóa lý thuyết phải
nghiên cứu phát triển các công cụ mới để mô phỏng cấu trúc và từ đó giải thích các
chất của sét [12], [14], [16], [18].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
4

http://www.lrc.tnu.edu.vn


1.1.2. Tính chất của bentonit

5

http://www.lrc.tnu.edu.vn


kết hợp trực tiếp vào vị trí oxi đáy của tứ diện trong mạng lưới tinh thể bằng lực Vanđec-van hoặc liên kết ở vị trí của hiđro. Sự hấp phụ các chất hữu cơ không phân cực,
các polyme và đặc biệt là vi khuẩn chỉ xảy ra trên bề mặt của bentonit.
Do bentonit có cấu trúc lớp và độ phân tán cao nên có cấu trúc rỗng phức tạp và
bề mặt riêng lớn. Cấu trúc xốp ảnh hưởng rất lớn đến tính chất hấp phụ của các chất,
đặc trưng của nó là tính chọn lọc chất bị hấp phụ. Chỉ có phân tử nào có đường kính
đủ nhỏ so với lỗ xốp mới chui vào được. Dựa vào điều này người ta hoạt hóa sao cho
có thể dùng bentonit làm vật liệu tách chất. Đây cũng là một điểm khác nhau giữa
bentonit và các chất hấp phụ khác [12], [15], [23], [26].
c) Khả năng trao đổi ion của bentonit
Do sự thay thế đồng hình của các cation Si4+ bằng Al3+ trong mạng tứ diện và Al3+
bằng Mg2+ trong mạng lưới bát diện làm xuất hiện điện tích âm trong mạng lưới cấu trúc,
các điện tích âm này sẽ được bù trừ bằng các cation như Na+, Ca2+,... chúng được gọi là
các cation trao đổi. Khả năng trao đổi mạnh hay yếu phụ thuộc lượng điện tích âm bề mặt,
bản chất của các ion trao đổi và pH của môi trường trao đổi. Nếu lượng điện tích âm bề
mặt càng lớn, nồng độ cation trao đổi càng cao thì dung lượng trao đổi càng lớn.
Khả năng trao đổi cationcòn phụ thuộc vào hoá trị và bán kính của các cation
trao đổi.
- Cation hoá trị thấp dễ trao đổi hơn cation hoá trị cao: Me+> Me2+ > Me3+.
- Đối với cation có cùng hoá trị bán kính càng nhỏ thì khả năng trao đổi càng
lớn, có thể sắp xếp theo trật tự sau: Li+> Na+> K+> Mg2+> Ca2+> Fe2+> Al3+.
Nhờ tính chấ t trao đổi ion này mà người ta có thể biến tính bentonit để tạo ra
những vật liệu có tính chất xúc tác hấp phụ và các tính chất hóa lí hoàn toàn khác
nhau tùy thuộc vào mục đích sử dụng chúng [12], [19].
1.1.3. Ứng dụng của bentonit
Do có nhiều tính chất đặc trưng nên trong thực tế bentonit có nhiều ứng dụng

[5], [11], [15], [23].
c) Dùng làm chất độn
Do bentonit có tính trương nở mạnh nên nó được ứng dụng làm chất độn trong sản
xuất sơn, sản xuất giấy. Việc sử dụng bentonit trong vài thập kỉ gần đây cũng làm thay
đổi đáng kể ngành công nghiệp giấy. Trước kia, giấy thường chứa xấp xỉ 50% xenlulozơ
và hàm lượng kaolin nguyên chất có trong giấy không thể vượt quá 45%. Nếu trộn thêm
10% bentonit kiềm vào kaolin có thể nâng hàm lượng chất độn này lên 60%.
d) Dùng làm chất xúc tác
Do có thành phần hóa học là các lớp aluminosilicat đã bị biến đổi nên bentonit
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
7

http://www.lrc.tnu.edu.vn


được ứng dụng làm chất xúc tác trong lĩnh vực tổng hợp hữu cơ. Vì tạo thành tâm
axit Lewis từ ion Al3+ và ion Mg2+ ở các đỉnh, các chỗ gãy nứt và các khuyết tật trên
bề mặt bentonit nên nếu lượng Al3+ và Mg2+ tăng lên ở bề mặt bentonit sẽ làm tăng độ
axit Lewis của chúng. Bên cạnh đó, trên bề mặt bentonit tồn tại các nhóm hiđroxyl,
các nhóm hiđroxyl này có khả năng nhường proton để hình thành trên bề mặt những
tâm axit Bronsted, số lượng nhóm hiđroxyl có khả năng tách proton tăng lên sẽ làm
tăng độ axit trên bề mặt của bentonit [9].
e) Trong công nghiệp tinh chế nước
Việc sử dụng bentonit làm sạch các nguồn nước mặt như nước sông ngòi, kênh
mương và các vùng giếng khoan có ý nghĩa thực tiễn quan trọng. Bentonit được dùng
thay cho phèn do giá thành hạ hơn nhiều, lại có khả năng làm kết tủa các vẩn đục, hấp
phụ các ion gây độc và một lượng lớn vi khuẩn, chất hữu cơ có trong nước. Là một
chất trao đổi ion có trong tự nhiên, bentonit có khả năng khử tính cứng của nước với
giá thành tương đối rẻ [13].
f) Một số ứng dụng khác

phương pháp ướt (xử lý với dung dịch muối natri: cacbonat, chloride, nitrat.. hoặc
khô (trộn trực tiếp muối natri cacbonat rồi đem sấy trong các lò quay. Quá trình hoạt
hóa bằng kiềm cũng dẫn tới hòa tan các oxit lưỡng tính, tạo trên bề mặt sét những lỗ
trống và các trung tâm hoạt động.
c) Hoạt hóa bằng nhiệt
Đây là phương pháp sử dụng nhiệt để tách nước liên kết ra khỏi mạng lưới tinh
thể của bentonit và đốt cháy các chất bẩn, chất bùn trong đó. Tuy vậy, khi hoạt hóa
bentonit bằng nhiệt không được nung với nhiệt độ quá cao vì bentonit sẽ bị giảm khả
năng hấp phụ. Khoảng nhiệt độ thích hợp từ 110oC đến 150oC.
d) Hoạt hóa bằng chất hữu cơ
Khi bentonit được hoạt hóa bằng chất hữu cơ nó sẽ tạo một lớp bao phủ tối ưu của
chất hữu cơ trên bề mặt bentonit. Vì vậy nó có khả năng hấ p phu ̣ tốt các chất hữu cơ.
1.1.5. Nguồn tài nguyên bentonit
a) Tình hình nghiên cứu và sử dụng bentonit ở một số nước trên thế giới
Trên thế giới nguồn khoáng bentonit được khai thác ngày càng nhiều và sử dụng
rộng rãi trong các lĩnh vực kinh tế và xã hội. Sau đây là tình hình sản xuất và sử dụng
bentonit điển hình ở một số nước.
Sản xuất và sử dụng bentonit ở Hàn Quốc: Công nghiệp sản xuất bentonit của
Hàn Quốc bắt đầu từ năm 1968, đến nay có 9 công ty sản xuất các mặt hàng bentonit
cho công nghiệp giấy, luyện kim, xây dựng dân dụng, nông nghiệp, thức ăn gia súc...
Công ty Sued- Chemie liên doanh với CHLB Đức là cơ sở hàng đầu với hệ thống
hoạt hoá bentonit tiên tiến chế tạo các sản phẩm bentonit chất lượng cao từ nguồn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
9

http://www.lrc.tnu.edu.vn


trong nước và nhập khẩu với công suất 6500 tấn/tháng. Công ty có hệ thống phòng thí
nghiệm phục vụ nghiên cứu công nghệ và thử nghiệm chất lượng (thành phần cấp hạt,


http://www.lrc.tnu.edu.vn


Mỏ bentonit Tam Bố - Di Linh - Lâm Đồng đã được thăm dò địa chất và xác
nhận mỏ có trữ lượng khoảng 542.000 tấn, chất lượng bentonit khá tốt, điều kiện địa
chất thuỷ văn, địa chất công trình thuận lợi. Tại mỏ Tam Bố có 5 thân sét bentonit,
với chiều dài thay đổi từ 400 đến 840 m, chiều dày khoảng 1 – 7 m, diện tích phân bố
2,36 km2. Hàm lượng MMT trong sét dao động từ 40 đến 50%. Hệ số độ keo từ 0,29
– 0,42. Dung lượng trao đổi cation khoảng 25,01 – 48,5 mgđl/100g sét khô.
Mỏ bentonit Tuy Phong - Bình Thuận đã được phát hiện tại Nha Mé, Vĩnh
Hảo (huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận), đây là loại bentonit Na, hàm lượng
MMT từ 10÷ 20%, hệ số độ keo từ 0,20÷0,22, dung tích trao đổi cation khoảng
15,62÷19,67 mgđlg/100g.
Mỏ bentonit Cổ Định (Thanh Hoá): nằm trong khu bãi thải của chân Núi Nưa.
Bentonit là sản phẩm thải trong quá trình khai thác và làm giàu quặng cromit, hàm
lượng MMT nguyên khai dao động khoảng 35 ÷ 43,9%. Dung lượng trao đổi cation
khoảng 40 ÷ 52,9 mgđlg/100 g sét khô.
Tại Cheo Reo, Phú Túc và cao nguyên Vân Hòa đã phát hiện 26 tụ khoáng, điểm
quặng bentonit. Các mỏ bentonit khác nói chung có trữ lượng ít, hàm lượng thấp và
chưa được điều tra, đánh giá đầy đủ [9], [12].
Dự báo khả năng khai thác quặng bentonit
Giai đoạn hiện nay đến 2020
Duy trì khai thác và chế biến mỏ Cổ Định (Thanh Hoá) với công suất 20.000
tấn/năm.
Đầu tư nhà máy chế biến tại huyện Di Linh (Lâm Đồng), công suất
25.000 ÷ 30.000 tấn/năm, từ nguồn nguyên liệu mỏ Tam Bố.
Đầu tư nhà máy chế biến tại Tuy Phong (Bình Thuận), công suất
30.000 ÷ 35.000 tấn/năm từ nguồn nguyên liệu mỏ Nha Mé. Theo nhu cầu thị
trường, đầu tư cơ sở thứ 2 có công suất 15.000 ÷ 20.000 tấn/năm từ nguồn nguyên

nghệ xạ hiếm, Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt).
- Nghiên cứu quá trình hoạt hoá biến tính bentonit bằng các hợp chất hữu cơ để
sử dụng chế tạo vật liệu nanocomposit, tăng chất lượng dầu mỡ bào quản, và ứng
dụng làm phụ gia lưu biến trong công nghiệp sơn (Viện Hoá học - Trung tâm khoa
ho ̣c Tự nhiên và Công nghê ̣ Quố c gia, Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện nghiên cứu
khoa học công nghệ quân sự).
- Chế tạo vật liệu nano hữu cơ có khoảng cách các lớp 17-31 Å, gốc thế hữu cơ
có số nguyên tử C đến 16, có tính ưa dầu cao, tương hợp tốt với dung môi hữu cơ và
các polyme nền, tương đương chất lượng vật liệu sét hữu cơ của các phòng thí
nghiệm thế giới.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
12

http://www.lrc.tnu.edu.vn


- Thực hiện phản ứng trùng hợp cation polyanilin xen trong lớp khoáng sét, chế
tạo vật liệu có khả năng chịu nhiệt cao 295- 450oC mở ra triển vọng ứng dụng vật liệu
này trong các ngành công nghệ kỹ thuật cao.
- Xây dựng công nghệ chế tạo vật liệu polymer - clay nanocomposit 3 thành
phần gồm polyanilin, sét hữu cơ và nền epoxy. Vật liệu ba thành phần có tính chống
ăn mòn tốt có thể thay thế vật liệu chống ăn mòn cũ trên cơ sở crôm độc hại.
- Thử nghiệm ứng dụng một số polyme - clay nanocomposit: vật liệu
polyami/sét hữu cơ có tính chất cơ lý hoá cao hơn so với polyamid composit thông
thường, vật liệu epoxy/sét hữu cơ có nhiệt độ làm việc cao hơn epoxy composit thông
thường, vật liệu mỡ/sét hữu cơ có nhiệt độ làm việc cao hơn so với mỡ bảo quản
thông thường.
1.2. Sét hữu cơ
1.2.1. Giới thiệu về sét hữu cơ
Các nghiên cứu về tương tác giữa các khoáng sét và các hợp chất hữu cơ đã


Hình 1.2: Sự định hướng của các ion ankylamoni trong các lớp silicat
Năm 1976. Lagaly [24] và cộng sự đã nghiên cứu sự tạo thành các lớp đơn, lớp
kép và lớp “3 phân tử” của các ion ankylamoni trong khoảng không gian giữa các lớp
của MMT và nhận thấy khoảng cách cơ sở của ankylamoni MMT phụ thuộc vào
chiều dài mạch của ankylamoni (hình 1.3) .

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
14

http://www.lrc.tnu.edu.vn


Hình 1.3: Sự sắp xếp các cation hữu cơ kiểu đơn lớp, hai lớp và giả ba lớp
Nếu mạch hiđrocacbon trong muối amoni hữu cơ là mạch thẳng và có số nguyên
tử cacbon bằng 10 thì giá trị d001 là 13,6Å, nếu số nguyên tử C từ 12 đến 18 thì giá trị
d001 khoảng 17Å(bảng 1.1).
Bảng 1.1: Ảnh hưởng của độ dài mạch ankyl đến khoảng cách lớp
d001 và diện tích sét bị che phủ
Diện tích sét bị che phủ
(nm2)
(%)
-

Số nguyên tử
Cacbon
0

d001
(Å)

1

0,69

42

10

13,6

1

0,81

49

12

17,4

2

0,94

57

14

17,4


cation hữu cơ bắt đầu sắp xếp thành hai lớp.
1.2.3. Các hợp chất hữu cơ được sử dụng để điều chế sét hữu cơ
a) Các phân tử sinh học
Các khoáng sét cũng có thể được biến tính với các phân tử sinh học như protein,
enzym, amino axit, peptit … và điều này sẽ mở ra nhiều ứng dụng mới. Ví dụ:
bentonit với những ưu điểm như không chứa độc tố, độ hoạt động hóa học và tính hút
nước cao có thể được sử dụng làm chất mang để cố định các phân tử sinh học.
Năm 2007, Ozturk [27] và cộng sự đã biến tính bentonit với histidin.Liên kết
cộng hóa trị được tạo thành giữa các nhóm amino của histidin với cation Al3+ trong
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
15

http://www.lrc.tnu.edu.vn