ĐẠI HỌC HUẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

BÙI HẢI ĐĂNG SƠN

NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH DIATOMIT
PHÚ YÊN ỨNG DỤNG TRONG
HẤP PHỤ VÀ XÚC TÁC

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA LÝ THUYẾT VÀ HÓA LÝ

HUẾ, NĂM 2017


ĐẠI HỌC HUẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

BÙI HẢI ĐĂNG SƠN

NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH DIATOMIT
PHÚ YÊN ỨNG DỤNG TRONG
HẤP PHỤ VÀ XÚC TÁC

Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý
Mã số: 62.44.01.19

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA LÝ THUYẾT VÀ HÓA LÝ
Cán bộ hƣớng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. ĐINH QUANG KHIẾU
2. PGS.TS. VÕ QUANG MAI


các mẫu thí nghiệm trong luận án.
Xin chân thành cảm ơn Th.S. Nguyễn Cửu Tố Quang, TS. Võ Triều Khải,
cùng các học viên cao học Phan Thị Chi, Nguyễn Thị Ngọc Trinh, Nguyễn Đăng
Ngọc, Lê Cao Nguyên đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án.
Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người thân
trong gia đình, những thầy cô và bạn bè gần xa đã động viên, giúp đỡ trong suốt
quá trình tôi học tập và nghiên cứu.
Huế, tháng 2 năm 2017
Tác giả

Bùi Hải Đăng Sơn


iii

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN ................................................................................. 4
1 1 DI TOMIT T

NHI N ................................................................................. 4

1.1.1. Giới thiệu về khoáng diatomit Phú Yên ....................................................... 4
1 1 1 1 Đặc điểm phân bố...................................................................................... 4
1.1.1.2. Nguồn vật liệu của diatomit ...................................................................... 4
1.1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng khoáng diatomit...................................... 5
1.2. BIẾN TÍNH DIATOMIT VÀ ỨNG DỤNG ................................................... 7
1.2.1. Chức năng hóa diatomit bằng các hợp chất hữu cơ và ứng dụng biến tính
điện cực .................................................................................................................. 7

2 3 7 4 Cách đánh giá peak ................................................................................. 39
2 3 7 5 Phƣơng pháp định lƣợng bằng HPLC ..................................................... 40
2 3 8 Phƣơng pháp phân tích trắc quang ............................................................. 40
2.3.9. Phổ khuếch tán tán xạ tử ngoại-khả kiến (DR-UV-Vis) ............................ 41
2 3 10 Phƣơng pháp

S ................................................................................... 42

2.3.11. Phƣơng pháp von-ampe hòa tan ............................................................... 43
2 3 12 Phƣơng pháp phân tích kích thƣớc hạt ..................................................... 45
2.4. HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ ........................................................................ 45
2.5. TH C NGHIỆM ........................................................................................... 45
2.5.1. Tiền xử lý mẫu diatomit ............................................................................. 45
2 5 2 Xác định điểm đẳng điện của vật liệu ........................................................ 46
2.5.3. Nghiên cứu động học hấp phụ phẩm nhuộm AB bằng diatomit ................ 46
2.5.4. Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ phẩm nhuộm AB bằng diatomit .............. 47
2.5.5. Nghiên cứu biến tính bề mặt diatomit bằng hợp chất
3-mercaptopropyltriethoxysilane (MPTMS)........................................................ 49
2.5.6. Biến tính điện cực rắn bằng MPTMS-diatomit .......................................... 50
2.5.7. Biến tính diatomit Phú Yên bằng lƣỡng oxit sắt-mangan trên nền diatomit
(Fe-Mn/D) ............................................................................................................ 50
2.5.7.1. Tổng hợp vật liệu Fe-Mn/D tỉ lệ mol Mn/Fe = 1:3 với pH thay đổi ....... 50
2.5.7.2. Tổng hợp vật liệu Fe-Mn/D thay đổi tỉ lệ mol Fe/Mn ở môi trƣờng
pH = 6 .................................................................................................................. 51


v

2.5.7.3. Tổng hợp nano oxit sắt trên nền chất mang diatomit (Fe/D) .................. 51
2.5.7.4. Tổng hợp nano oxit mangan trên nền chất mang diatomit (Mn/D) ........ 51

3.3. BIẾN TÍNH DIATOMIT BẰNG LƢỠNG OXIT SẮT-MANGAN SỬ
DỤNG TRONG HẤP PHỤ ASEN VÀ PHÂN HỦY PHENOL TRONG HỆ
CWHO .................................................................................................................. 92
3.3.1. Biến tính diatomit bằng lƣỡng oxit sắt-mangan (Fe-Mn/D) ...................... 92
3.3.1.1. Nghiên cứu tổng hợp nano oxit sắt và oxit mangan................................ 92
3.3.1.2. Tổng hợp vật liệu diatomit biến tính bằng oxit sắt (Fe/D) và oxit
mangan (Mn/D) .................................................................................................... 93
3.3.1.3. Tổng hợp vật liệu lƣỡng oxit sắt-mangan trên chất mang diatomit
(Fe-Mn/D) ............................................................................................................ 95
3.3.2. Nghiên cứu phản ứng oxy hoá phenol dùng xúc tác Fe-Mn/D trong hệ
CWHO ................................................................................................................ 104
3.3.2.1. Phản ứng oxy hóa phenol trong hệ CWHO dùng chất xúc tác diatomit
Phú Yên và các diatomit biến tính ..................................................................... 104
3 3 2 2 Động học phân hủy phenol trên xúc tác Fe-Mn/D63 ............................ 111
3.4. NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ ASEN TRÊN VẬT LIỆU Fe-Mn/D65 ........... 118
3.4.1. So sánh khả năng hấp phụ As(III) của một số vật liệu ............................ 118
3.4.2. Khảo sát quá trình hấp phụ asen của vật liệu Fe-Mn/D65 ....................... 120
3.4.2.1. Sự hấp phụ/oxy hóa As(III) thành As(V) trên vật liệu Fe-Mn/D65 ..... 120
3.4.2.2. Ảnh hƣởng của pH đến khả năng hấp phụAs(III) và As(V) của vật liệu
Fe-Mn/D65 ......................................................................................................... 122
3 4 3 Đẳng nhiệt hấp phụ .................................................................................. 124
3.4.4. Ảnh hƣởng của lực ion ............................................................................. 126
3.4.4.1. Ảnh hƣởng của lực ion NaCl ................................................................ 127
3.4.4.2. Ảnh hƣởng của lực ion Na2CO3 ............................................................ 128
3.4.4.3. Ảnh hƣởng của lực ion Na3PO4 ............................................................ 130
3.4.4.4. Ảnh hƣởng của ion CaCl2, MgCl2 ......................................................... 130
KẾT LUẬN ....................................................................................................... 133


vii

54

Bảng 3.2

Đặc trƣng mao quản của các loại diatomit

59

Bảng 3.3

Đẳng nhiệt hấp phụ của mô hình Langmuir và Freundlich ở các
nồng độ AB khác nhau

64

Bảng 3.4

So sánh các mô hình sử dụng chỉ số AICc

68

Bảng 3.5

Kết quả phân tích hồi qui tuyến tính ba giai đoạn Weber ở nồng
độ AB khác nhau

Bảng 3.6

Thông số động học của mô hình động học biểu kiến bậc nhất và
động học biểu kiến bậc hai

vật liệu khác
Bảng 3.11

Tổng lƣợng chất hữu cơ gắn lên bề mặt diatomit đƣợc chức
năng hóa bằng hợp chất MPTMS

Bảng 3.12

Tổng lƣợng gốc hữu cơ gắn lên bề mặt diatomit đã hydrat hóa ở
các thời gian khác nhau

Bảng 3.13

87

Tín hiệu hòa tan của Cd(II) và Pb(II) của điện cực chƣa biến
tính và biến tính bằng MPTMS-diatomit khác nhau

Bảng 3.14

82

87

So sánh GCE biến tính bằng MPTMS-diatomit với GCE biến
tính với các vật liệu khác xác định Cd(II) và Pb(II)

91



Bảng 3.19

Hệ số chuẩn hoá N của Fe-Mn/D tổng hợp ở các pH khác nhau

103

Bảng 3.20

Thành phần và nồng độ các chất sau phản ứng oxy hóa bởi các

106

chất xúc tác khác nhau
Bảng 3.21

Các chữ viết tắt

111

Bảng 3.22

Bảng tổng quát tính tốc độ phản ứng thực nghiệm (r(TN))

115

Bảng 3.23

Các giá trị hệ số cân bằng ở các nồng độ PN khác nhau

116


Sự thay đổi của pH dung dịch trƣớc và sau khi hấp phụ asen khi

127

lực ion NaCl thay đổi
Bảng 3.29

Sự thay đổi của pH dung dịch trƣớc và sau khi hấp phụ asen khi

128

lực ion Na2CO3 thay đổi
Bảng 3.30

Sự thay đổi của pH dung dịch trƣớc và sau khi hấp phụ asen khi

130

lực ion Na3PO4 thay đổi
Bảng 3.31

So sánh dung lƣợng hấp phụ cực đại của một số nghiên cứu khác

131


ix

DANH MỤC CÁC HÌNH


Sơ đồ lực hút tĩnh điện của phẩm nhuộm cation (MB) và anion

12

(RB, RY) trên bề mặt diatomit sau nung
Sơ đồ 1.1.

Phân tích hồi qui tuyến tính nhiều đoạn

19

Hình 1.6.

Đồ thị khuếch tán mao quản của sự hấp phụ p-chlorophenol trên

19

than hoạt tính với các kích thƣớc hạt khác nhau
Hình 1.7.

Các dạng phân bố s(V) và s(III) ở pH khác nhau

20

Hình 1.8.

Ảnh hƣởng của sự hấp phụ

23


33

Hình 2.2.

Nguyên tắc chung của các phƣơng pháp hiển vi điện tử

34

Hình 2.3.

Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của P/[V(Po – P)] theo P/Po

36

Hình 2.4.

Sắc ký đồ của 2 chất và các thông số đặc trƣng

39

Hình 2.5.

Phản xạ gƣơng và phản xạ khuyếch tán từ bề mặt nhám

41

Hình 3.1.

Hình ảnh của diatomit tại mỏ Tuy n, Tuy Hòa, Phú Yên

Hình 3.6.

Giản đồ XRD của diatomit Phú Yên (a) và diatomit của Merck

57

(b) đƣợc nung ở nhiệt độ khác nhau
Hình 3.7.

Ảnh TEM và SEM lần lƣợt của của diatomit Phú Yên (a,b) và
diatomit Merck (c,d)

Hình 3.8.

58

Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ và giải hấp phụ nitơ của diatomit
Phú Yên (a) và diatomit Merck (b)

59

Sơ đồ 3.1.

Minh họa đặc tính kỵ nƣớc của diatomit nung ở 1000 0C

60

Hình 3.9.

Phổ hồng ngoại FTIR của các mẫu diatomit khác nhau

Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich trong hệ B/diatomit

65

Hình 3.15.

Mô hình đẳng nhiệt Langmuir trong hệ B/diatomit

65

Hình 3.16.

Ảnh hƣởng của nồng độ đầu đến quá trình hấp phụ B ở 25 0C

67

Hình 3.17.

Đồ thị của hồi qui tuyến tính một, hai và ba đoạn trong mô
hình khuếch tán Webber

69

Hình 3.18.

Động học hấp phụ B trên diatomit theo nhiệt độ

72

Hình 3.19.


80

Giản đồ TG - DSC của diatomit đã chức năng hoá bề mặt

80


xi

trong khí argon
Hình 3.24.

Giản đồ DSC (a) và TG (b) của các mẫu diatomit (xử lý ở các
nhiệt độ khác nhau) đƣợc chức năng hoá theo qui trình 2

81

Hình 3.25.

Cấu trúc các gốc hydroxyl trên bề mặt diatomit

83

Hình 3.26.

Ảnh SEM của diatomit trƣớc (a) và sau khi chức năng hoá bề
mặt (b)

Hình 3.27.

Sơ đồ 3.3.

88

Mô hình các giai đoạn hấp phụ, làm giàu và hòa tan của Cd(II)
và Pb(II) trên điện cực MPTMS-diatomit/GCE

89

Hình 3.31.

Các đƣờng DP- SV của Cd(II) và Pb(II)

90

Hình 3.32.

Ảnh SEM của sắt oxit (a,b) và mangan oxit (c,d)

92

Hình 3.33.

Giản đồ XRD của oxit sắt (a) và oxit mangan (b)

93

Hình 3.34.

Phổ XPS lõi Mn2p3/2 và Fe2p3/2 của mẫu oxit mangan và oxit sắt

Giản đồ XRD của diatomit Phú Yên và Fe-Mn/D63

99
100


xii

Hình 3.40.

Ảnh SEM của diatomit Phú Yên (a) và Fe-Mn/D63 (b)

100

Hình 3.41.

Ảnh TEM của Fe-Mn/D63

101

Hình 3.42.

Đẳng nhiệt hấp phụ và khử hấp phụ nitơ của diatomit Phú Yên

101

và các mẫu Fe-Mn/D tổng hợp ở pH khác nhau
Hình 3.43.

Mô hình định xứ của lƣỡng oxit sắt-mangan trên bề mặt

Hình 3.48.

108

Sự tạo thành và phân hủy CT (a) và HQ (b) trên các chất xúc
tác khác nhau

109

Sơ đồ 3.4.

Sơ đồ phản ứng oxi hóa PN bằng HP trên xúc tác Fe-Mn/D63

113

Hình 3.49.

Biến đổi nồng độ PN, HQ, CT theo thời gian trên xúc tác
Fe-Mn/D63 ở các nồng độ PN ban đầu 200 (a), 500 (b) và
1000 (c) mg/L

113

Sơ đồ 3.5.

Mô hình hình phản ứng lƣỡng tâm lƣỡng phân tử

114

Hình 3.50.


Hình 3.55.

Ảnh hƣởng của lực ion NaCl đến hấp phụ asen

126


xiii

Hình 3.56.

Ảnh hƣởng của lực ion Na2CO3 đến quá trình hấp phụ asen

127

Hình 3.57.

Ảnh hƣởng của lực ion Na3PO4 đến quá trình hấp phụ asen

128

Hình 3.58.

Ảnh hƣởng của lực ion CaCl2 đến quá trình hấp phụ asen

130

Hình 3.59.



Catechol

CV

Von ampe vòng (Cyclic voltammetric)

CWAO

Oxy hoá xúc tác không khí ƣớt (Catalytic wet air
oxidation)

CWHO

Oxy hoá bằng hydroperoxit trên xúc tác (Catalytic wet
hydroperoxit oxidation)

Diatomit-MPTMS

Diatomit biến tính bằng MPTMS

Diatomit-MPTMS/GCE Điện cực than thủy tinh biến tính bằng vật liệu diatomitMPTMS
DLS

Phƣơng pháp đo tán xạ ánh sáng động học (Dynamic
light scattering)

DP-ASV

Von-Ampe hòa tan anot xung vi phân (Differential


Fe/D

Nano oxit sắt trên nền diatomit (Nano iron
oxide/diatomite)

Fe-Mn/D

Lƣỡng oxit sắt-mangan trên nền diatomit (Fe-Mn binary
oxide diatomite)

GCE

Điện cực than thủy tinh (Glassy carbon electrode)

HP

Hydroperoxit (Hydroperoxide)

PN

Phenol

HPLC

Phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (Highperformance liquid chromatography)

HQ

Hydroquinon

RSD

Độ lệch chuẩn tƣơng đối (Relative Standard Deviation)

SEM

Hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy)

SSE

Tổng bình phƣơng sai số (Sum of squared error)

tacc

Thời gian làm giàu (Accumulation time)

TEM

Kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission electron
microscopy)

TG

Phân tích nhiệt trọng lƣợng (Themal gravimetry)

trest

Thời gian nghỉ (Rest time)

Ustep


XRD

Nhiễu xạ tia X (X- ray diffraction)


1

MỞ ĐẦU
Sự phát triển vƣợt bậc của khoa học kỹ thuật hiện đại làm cho đời sống của
con ngƣời ngày càng đƣợc nâng cao Tuy nhiên, cùng với sự phát triển đó là tình
trạng ô nhiễm môi trƣờng, trong đó phải kể đến ô nhiễm không khí, đất, nhất là ô
nhiễm nguồn nƣớc Một lƣợng lớn chất hữu cơ và vô cơ đƣợc thải ra từ sinh hoạt của
con ngƣời và các hoạt động công nghiệp nhƣ sản xuất giấy, sơn, phân bón, dệt
nhuộm, luyện kim… trong đó, đặc biệt chú ý đến các chất thải độc hại và chất thải
khó phân hủy sinh học Do đó, nguy cơ ô nhiễm nguồn nƣớc và nƣớc sạch cho sinh
hoạt đang trở nên cấp thiết không chỉ ở nƣớc ta mà còn là vấn đề chung trên toàn cầu
Sự ô nhiễm nguồn nƣớc đang gây nguy hại đến các hệ sinh thái, động vật thủy sinh
và sức khỏe con ngƣời
Phenol là một trong những chất gây ô nhiễm phổ biến, độc hại với môi trƣờng
ngay cả ở nồng độ rất thấp, và có khả năng gây ung thƣ, đƣợc sử dụng nhiều trong
các ngành công nghiệp (sản xuất keo, giấy, sơn, dầu khí.. ) Do đó, vấn đề loại bỏ
phenol trong nƣớc thải đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm Oxy hoá không khí ƣớt
(wet air oxidation) đã đƣợc ứng dụng hiệu quả để loại bỏ phenol và các chất hữu cơ,
các polyme tan trong nƣớc Tuy nhiên, điều kiện phản ứng nghiêm ngặt ở nhiệt độ và
áp suất cao (nhiệt độ = 473-573 K, áp suất = 7-15 MPa) tạo ra hạn chế lớn cho
phƣơng pháp này Oxy hoá bằng không khí ƣớt sử dụng chất xúc tác (catalytic wet
air oxidation) đã đƣợc nghiên cứu để giảm nhiệt độ và áp suất phản ứng Ngoài ra, để
tăng khả năng oxy hoá ngƣời ta đã thay không khí bằng các chất có khả năng tạo ra
các gốc tự do trong hệ oxy hoá bằng hydroperoxit trên xúc tác (Catalytic wet

chi phí thấp và dễ vận hành Các vật liệu hấp phụ bao gồm các khoáng chất vô cơ: đất
sét, zeolit, đá ong, diatomit; các chất hữu cơ: chitin/chitosan, alginat; các oxit vô cơ:
nano oxit sắt, nano oxit silic… Do vậy, việc tìm kiếm chất hấp phụ có hiệu quả, và giá
thành thấp là một yêu cầu đặt ra đối với các nhà khoa học
Việc kiểm soát dạng vết của kim loại nặng trong môi trƣờng đƣợc nhiều nhà
khoa học quan tâm nghiên cứu Các phƣơng pháp hóa lý hiện đại nhƣ phổ hấp
nguyên tử (

S), phổ khối lƣợng plasma cặp cảm ứng (ICP-MS)… đƣợc sử dụng

phổ biến với độ chính xác cao Tuy nhiên, giá thành, chi phí vận hành và bảo dƣỡng
cao làm giới hạn của phƣơng pháp này Phƣơng pháp điện hóa có ƣu điểm là dễ vận
hành, giá thành thấp, có độ nhạy cao, đang trở thành công cụ hữu hiệu cho việc phân
tích các kim loại nặng và các hợp chất hữu cơ Việc biến tính điện cực đang trở thành
lĩnh vực hấp dẫn cho các nhà nghiên cứu vật liệu, nhằm tạo ra các điện cực có độ


3

nhạy, độ chọn lọc, phạm vi áp dụng rộng cho nhiều đối tƣợng phân tích Các vật liệu
rắn xốp với diện tích bề mặt lớn đƣợc biến tính bằng các hợp chất vô cơ/hữu cơ có
khả năng áp dụng trong phân tích điện hóa đang đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm
Diatomit đƣợc tạo thành từ các mảnh vỏ tảo cát, một loại thực vật đơn bào ƣa
sắt có cấu tạo từ oxit silic dạng opal vô định hình Diatomit có cấu trúc xốp có hệ
thống mao quản trung bình đan xen vi mao quản là chất hấp phụ và chất mang xúc
tác lý tƣởng Khoáng sét diatomit ở Việt Nam phân bố chủ yếu ở cao nguyên Vân
Hòa (Tuy n, Tuy Hòa, Phú Yên) với 2 đến 5 thân khoáng có giá trị công nghiệp với
độ dày từ vài mét đến hàng chục mét Các nghiên cứu gần đây trên thế giới về lĩnh
vực xúc tác và hấp phụ phần lớn tập trung vào biến tính các vật liệu vô cơ tự nhiên
nhƣ diatomit, zeolit, bentonit, đất sét… Bằng cách gắn lên bề mặt của chúng những

diatomit Phú Yên (ƣớc tính khoảng 69 triệu m3) có thành phần chủ yếu gồm oxit silic
SiO2 và một số oxit khác nhƣ oxit sắt, nhôm, là một hợp chất gần nhƣ trơ về mặt hoá
học [8] Trong nƣớc, một số nghiên cứu chỉ tập trung vào ứng dụng diatomit nhƣ làm
chất hấp phụ xử lý hồ nuôi tôm; sản xuất gạch nhẹ, gạch cách âm do diatomit rất nhẹ
và có khả năng chịu nén cao [9], các nghiên cứu về lĩnh vực xúc tác, hấp phụ, chƣa
đƣợc quan tâm nhiều
1.1.1. Giới thiệu về khoáng diatomit Phú Yên
1.1.1.1. Đặc điểm phân bố [8]
Các thân khoáng sét diatomit ở Việt Nam phân bố chủ yếu trong các trũng
Kainozoi dọc theo đới đứt gãy Sông Ba thuộc phạm vi các trũng Cheo Reo (Ayun Pa,
Ia Pa, Gia Lai), Phú Túc (Krông Pa, Gia Lai) và cao nguyên Vân Hoà (Phú Yên).
Tuy nhiên, sự có mặt của các tập sét chứa nhiều tảo cát mới đƣợc phát hiện tập trung
chủ yếu ở cao nguyên Vân Hòa Tại cao nguyên Vân Hoà, diatomit có từ 2 đến 5 thân
khoáng có giá trị công nghiệp với độ dày từ vài mét đến hàng chục mét (thân khoáng
3 Hoà Lộc dày trung bình 28,3 m; có chỗ tới 33,4 m) Các thân khoáng lộ ra trên bề
mặt tạo thành viền bao quanh sƣờn bắc, đông và tây cao nguyên trong khoảng độ cao
từ 70-200 m ở sƣờn phía đông ( n Lĩnh, Tuy Dƣơng, n Thọ) đến 160-320 m ở sƣờn
bắc và tây (Hoà Lộc, Dốc Thặng)
1.1.1.2. Nguồn vật liệu của diatomit
Diatomit đƣợc tạo thành từ các mảnh vỏ tảo cát, một loại thực vật đơn bào ƣa
sắt có cấu tạo từ oxit silic dạng opal vô định hình (opal- ) Các giống tảo cát tạo đá


5

chủ yếu là các tảo trôi nổi sống trong môi trƣờng nƣớc ngọt miền duyên hải, số lƣợng
tảo bám đáy rất ít [12].
Ngoài các mảnh vỏ tảo cát, trong đá còn có thể có số lƣợng nhỏ gai xƣơng bọt
biển Hàm lƣợng mảnh vỏ tảo cát trong diatomit chiếm từ 50% trở lên với số lƣợng
mảnh vỏ từ 5-7 triệu đến 100 triệu mảnh vỏ/gam đá Nguồn vật liệu oxit silic dạng

0,21

7,93

[197]

Chiết Giang, Trung Quốc 65

17,50

4,8

0,5

-

-

11,1

[157]

Suizhou, Trung Quốc

71,4 13,26

5,5

6,7


0,65

0,54 7,2

2,6

7,44

[152]

Amman, Jordan

72,5 11,42

5,81

7,21

0,69 1,48

0,25

0,64

[18]

Michoacan, Mexico

70,4 13,52


[38]

1,1
6,17

(*) MKN: Lượng mất khi nung

1.1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng khoáng diatomit
Bảng 1 2 trình bày trữ lƣợng và sản lƣợng sử dụng hằng năm của các quốc gia
về diatomit. Trữ lƣợng diatomit trên thế giới đƣợc Cục Mỏ của Mỹ (US Bureau of


6

Mines) dự báo từ năm (2009-2015) khoảng hơn 2 tỉ tấn Diatomit có nhiều ở Mỹ: 250
triệu tấn, Trung Quốc: 110 triệu tấn, tiếp đến là các nƣớc nhƣ Đan Mạch, Mexico…
Ở Việt Nam trữ lƣợng diatomit đƣợc dự báo khoảng 69 triệu tấn, nhiều nhất tại
Phú Yên: khoảng 60 triệu tấn, Bảo Lộc (Lâm Đồng): 8,5 triệu tấn Việt Nam là một
trong những nƣớc có trữ lƣợng diatomit cao [10].
Bảng 1.2. Thống kê trữ lượng diatomit của một số nước trên thế giới (*)
Quốc gia

Trữ lƣợng (1000 tấn)

Sản lƣợng (1000 tấn)
2009 2010 2011 2012 2013 2014

Mỹ
Trung Quốc
Đan Mạch

90
110
75
50
125

550
450
225
90
110
75
54
50
45
160

820
440
230
90
100
75
50
50
170

782
420
335


300
250
200
150
100
50
0
1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015

Năm

Hình 1.1. Sự biến thiên số lượng bài báo nghiên cứu về diatomit từ 1997 đến 6/2016
(nguồn: Sciencedirect.com, từ khóa:“diatomite”)


7

1.2. BIẾN TÍNH DIATOMIT VÀ ỨNG DỤNG
1.2.1. Chức năng hóa diatomit bằng các hợp chất hữu cơ và ứng dụng biến tính
điện cực
1.2.1.1. Chức năng hóa diatomit bằng các chất hữu cơ
Biến tính để nâng cao khả năng ứng dụng của diatomit đang đƣợc các nhà
khoa học trong và ngoài nƣớc quan tâm Việc biến tính liên quan đến hóa lý bề mặt
của diatomit chủ yếu dựa vào các nhóm silanol trong đó bao gồm nhóm (SiOH) tự
do, nhóm silanol tự do kép (-Si(OH)2) và nhóm siloxan -Si-O-Si Fowler và cộng sự
[61] đã nghiên cứu liên kết đặc trƣng giữa kim loại-nhóm chức năng (nhƣ là -SH,
-NH2) trên bề mặt diatomit. Trong nghiên cứu này, diatomit đƣợc xử lý bằng
NH4HF2 sau đó biến tính bằng 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS) và
vinyltriethoxysilane sử dụng phƣơng pháp sol-gel Kết quả hấp phụ Hg(II) có cải