Header Page 1 of 126.

ĐẠI HỌC THÁI NGUN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM


TRẦN TÙNG SƠN

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ SÉT HỮU CƠ TỪ
BENTONITE BÌNH THUẬN VÀ AMIN HỮU CƠ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HỐ HỌC

Thái Ngun- 2013
Footer Page 1 of 126.
Số hóa bởi trung tâm học liệu

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


Header Page 2 of 126.

ĐẠI HỌC THÁI NGUN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM


TRẦN TÙNG SƠN

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ SÉT HỮU CƠ TỪ

phƣơng pháp ƣớt .......................................................................................................11
1.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU SÉT HỮU CƠ ....................................14
1.3.1. Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X ............................................................................14
1.3.2. Các phƣơng pháp hiển vi điện tử ....................................................................15
1.4. MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN. ..................19
1.4.1. Mục đích nghiên cứu. ......................................................................................19
1.4.2. Nội dung nghiên cứu. ......................................................................................19
..............20
2.1. HỐ CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ. ..........................................................20
2.1.1. Hóa chất ..........................................................................................................20
2.1.2. Dụng cụ ...........................................................................................................20
2.1.3. Thiết bị ............................................................................................................20
2.2. PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ĐIỀU CHẾ SÉT HỮU CƠ TỪ
BENTONIT VÀ CÁC AMONI HỮU CƠ BẰNG PHƢƠNG PHÁP ƢỚT . ...........21

Footer Page 3 of 126.
Số hóa bởi trung tâm học liệu

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


Header Page 4 of 126.

2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT SÉT HỮU CƠ.
...................................................................................................................................21

...........................................................................................................21
2.3.2. Ghi giản đồ XRD của các mẫu sét và sét hữu cơ. ...........................................22
2.3.3. Ghi giản đồ phân tích nhiệt của mẫu sét hữu cơ. ............................................22
2.3.4. Ghi ảnh SEM của mẫu sét hữu cơ. ..................................................................23

nhánh và vòng.
Sét hữu cơ có tính chất đặc biệt nhƣ ƣa hữu cơ, nhớt, hấp phụ, vì vậy nó đƣợc
ứng dụng làm chất chống sa lắng trong sơn, dầu nhờn, mực in,… và gần đây là điều
chế vật liệu nanocomposite, làm chất hấp phụ các chất hữu cơ và dầu mỏ trong xử
lý mơi trƣờng.
Ngun liệu để điều chế sét hữu cơ là các khống sét có cấu trúc lớp thuộc
nhóm smectite, thích hợp nhất là bentonite.
Nƣớc ta có nguồn tài ngun bentonite rất phong phú đƣợc phát hiện ở nhiều
nơi: Cổ Định - Thanh Hố, Di Linh - Lâm Đồng, Tuy Phong - Bình Thuận..., trong
đó mỏ bentonite Bình Thuận có trữ lƣợng lớn hàng chục triệu tấn, mới đƣợc tìm
thấy năm 1987.
Điều chế sét hữu cơ ngƣời ta thƣờng sử dụng hai phƣơng pháp:
-

Phƣơng pháp trao đổi cation trong dung dịch nƣớc (Phƣơng pháp ƣớt).

-

Phƣơng pháp dựa vào phản ứng ở trạng thái rắn (Phƣơng pháp khơ).

Trong phƣơng pháp khơ các phân tử hữu cơ có thể đƣợc xen trong các lớp
bentonite khơ bởi phản ứng ở trạng thái rắn mà khơng cần sử dụng các dung mơi.
Sự vắng mặt của dung mơi trong q trình điều chế phƣơng pháp khơ có lợi cho
mơi trƣờng và thuận lợi cho cơng nghiệp hóa. Phƣơng pháp ƣớt lại có ƣu điểm là
đơn giản, thực hiện dễ dàng và chi phí thấp nên trong luận văn này chúng tơi sử
dụng phƣơng pháp ƣớt để điều chế sét hữu cơ.
Hiện nay, nhu cầu về bentonite hoạt hố và biến tính cho các ngành cơng
nghiệp giấy, sơn, v.v... và cho các nghiên cứu triển khai cơng nghệ vật liệu tiên tiến
nhƣ nanocomposite thì vẫn phải sử dụng bentonite nhập ngoại có chất lƣợng cao,
nhƣng đi kèm theo đó là những khó khăn về giá cả và giao dịch, ... Nhiều đề tài

kiện thích hợp cho q trình điều chế sét hữu cơ.
b
001

Footer Page 6 of 126.
Số hóa bởi trung tâm học liệu

lớn (> 20Å).

2
http://www.lrc.tnu.edu.vn/


Header Page 7 of 126.

PHẦN I. TỔNG QUAN
1.1. SÉT HỮU CƠ
1.1.1. Cấu trúc và tính chất của sét hữu cơ
a. Cấu trúc của sét hữu cơ
Sự định hƣớng của các mạch hữu cơ trong các khống sét đã lần đầu tiên đƣợc
Lagaly và Weiss (1969) đề xuất nhƣ sau.

Cấu trúc đơn lớp

Cấu trúc hai lớp

Cấu trúc giả ba phân tử

Cấu trúc dạng paraffin


bằng 2,5 lần dung lƣợng trao đổi cation của sét. Các cation amoni bậc 4 có chứa
hydro, RN+H3 bị giữ trên bề mặt sét bằng liên kết giữa ngun tử hydro của cation
amoni với oxy đỉnh trên tứ diện SiO4 của lớp sét. Với mạch hydrocacbon có nC < 8
thì lƣợng amin bị hấp phụ tƣơng đƣơng dung lƣợng trao đổi cation của khống sét.
Còn nC >8 thì lƣợng amin bị hấp phụ sẽ lớn hơn dung lƣợng trao đổi cation của sét
[11, 25]. Khi đó các cation amoni bị hấp phụ sẽ xếp thành 2 lớp. Sự có mặt các phân
tử hữu cơ sau khi bị hấp phụ đã làm thay đổi khoảng cách cơ bản d001 giữa hai lớp
sét. Sét hữu cơ có khoảng cách cơ bản d001 lớn hơn hẳn so với bentonite ban đầu.
Quy luật này cũng đƣợc Jordan phát hiện khi nghiên cứu phản ứng trao đổi cation
giữa sét bentonite với các muối amin. Ngồi ra ơng cũng tìm thấy sự tƣơng quan
giữa tỷ lệ bề mặt lớp sét bị che phủ bằng các hợp chất amin với số lớp phân tử amin
sắp xếp trong khơng gian giữa 2 lớp sét. Theo ơng khi bề mặt lớp sét bị che phủ hơn
50% thì các phân tử amin bắt đầu sắp xếp thành 2 lớp.
Trong dung dịch nƣớc, phản ứng hữu cơ hóa khống sét phụ thuộc nhiều vào
q trình trƣơng nở của MMT. Q trình này có thể chia làm 2 giai đoạn [25].
- Giai đoạn 1: khoảng cách giữa các lớp sét do hiện tƣợng hidrat hóa các cation
Na+, K+, v.v..
- Giai đoạn 2: MMT chứa các cation mang điện tích +1 tiếp tục trƣơng nở hình
thành lực phát tán trên bề mặt do hình thành lớp điện tích kép. Lực này lớn hơn lực
Van der Walls dẫn tới tách li các lớp MMT. Lực liên kết chính là lực phần dƣới lớp
trên với mặt trên lớp dƣới, trạng thái này hình thành nhƣ dạng paste hoặc gel. Khi
lƣợng nƣớc càng tăng thì liên kết bề mặt các lớp yếu đi dẫn tới trạng thái tách li.

Footer Page 8 of 126.
Số hóa bởi trung tâm học liệu

4
http://www.lrc.tnu.edu.vn/



tính chất hấp phụ của sét hữu cơ [25]. Các tác giả cơng trình đã nghiên cứu tính chất
hấp phụ của sét hữu cơ đƣợc điều chế từ bentonite và các cation alkylammoni khác
nhau (octadecyl (C18), hexadecyl-trimethyl (HDT).- và dioctadecyldimethyl (DOD)
ammonium). Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt có dạng zikzak khi mở rộng đến vùng nồng
độ cao của chất bị hấp phụ. Sự hấp phụ của sét hữu cơ đối với các phân tử hữu cơ
trong mơi trƣờng lỏng tăng khi điện tích lớp, khoảng khơng gian của các lớp, kích
thƣớc alkylammoni tăng, và lƣợng cation hữu cơ trong sét đạt xấp xỉ mức độ bão

Footer Page 9 of 126.
Số hóa bởi trung tâm học liệu

5
http://www.lrc.tnu.edu.vn/


Header Page 10 of 126.

hòa với CEC. Sự hấp phụ các phân tử hữu cơ xẩy ra bao gồm các tƣơng tác kị nƣớc
và tƣơng tác lƣỡng cực và sự có mặt của các khoảng trống giữa các cation hữu cơ
thâm nhập giữa các lớp aluminosilicate là rất quan trọng.
* Tính trương nở
Sét hữu cơ có khả năng trƣơng nở tốt trong các dung mơi hữu cơ. Khi đƣợc
phân tán vào mơi trƣờng các chất hữu cơ, nó làm tăng độ phân tán của các chất hữu
cơ, do đó nó đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ trong làm chất
chống sa lắng trong sơn, trong mực in, làm sạch nƣớc bị ơ nhiễm bởi dầu... Tuy
nhiên, để ứng dụng đƣợc trong cơng nghiệp thì hệ dung mơi của sét phải đƣợc xem
xét cẩn thận vì trong những dung mơi khác nhau thì khả năng tạo gel của sét cũng
rất khác nhau. Các dung mơi làm cho sét hữu cơ có khả năng trƣơng nở tốt thơng
thƣờng có chứa các nhóm hoặc các phân tử ƣa nƣớc và kị nƣớc. Vì vậy, các hợp
chất hữu cơ khơng phân cực tinh khiết sẽ khơng làm cho sét hữu cơ trƣơng nở đƣợc

bền của phức hữu cơ - sét một phần là do lực hút van der Walls giữa các mạch hữu
cơ và giữa các mạch hữu cơ với bề mặt hạt sét (hiệu ứng này tăng nhanh theo chiều
dài mạch hữu cơ) một phần khác là do độ bền nhiệt động học của các ion amoni bậc
4 trên bề mặt các hạt sét lớn hơn so với độ bền nhiệt động học của chúng đƣợc
hydrat hóa [8]. Do vậy, keo tụ sét hữu cơ là tƣơng đối ổn định nhiệt, nó có thể sử
dụng ở nhiệt độ lên tới 250oC. Điều này cho phép sử dụng sét hữu cơ trong dung
dịch khoan, trong sơn lƣu hóa nhiệt, trong chất bơi trơn.... [23].
1.1.2. Ứng dụng của sét hữu cơ.
Sét hữu cơ là sản phẩm của q trình tƣơng tác giữa các khống có cấu trúc lớp
thuộc nhóm smectite, đặc trƣng nhất là bentonite với các hợp chất hữu cơ phân cực
hoặc các cation hữu cơ, đặc biệt là các amin bậc 1, bậc 2, bậc 3, bậc 4 có mạch
thẳng, nhánh và vòng. Sét hữu cơ có tính chất đặc biệt nhƣ ƣa hữu cơ, nhớt, hấp phụ,
vì vậy nó đƣợc ứng dụng làm chất chống sa lắng trong sơn, dầu nhờn, mực in,… và
gần đây là điều chế vật liệu nanocomposite, làm chất hấp phụ các chất hữu cơ và dầu
mỏ trong xử lý mơi trƣờng.
Hiện nay, ứng dụng quan trọng nhất của các sét hữu cơ là trong lĩnh vực điều
chế các polyme nanocomposite [6]. Sét hữu cơ là vật liệu thƣơng mại ƣu thế nhất để
điều chế polyme nanocomposite, chiếm khoảng 70% khối lƣợng đã sử dụng [25].
Q trình hữu cơ hóa là bƣớc chìa khóa để bóc tách thành cơng các hạt khống sét
trong mơi trƣờng polyme. Tác động của việc hữu cơ hóa là làm giảm năng lƣợng
của khống sét và làm cho nó tƣơng hợp hơn với các polime hữu cơ. Việc thêm sét
hữu cơ vào mơi trƣờng polime đã làm tăng các tính chất hóa học, vật lí và cơ học
của mơi trƣờng và làm giảm giá thành trong một số trƣờng hợp. Ví dụ, 5% sét hữu
cơ có thể thay thế 1550% chất độn nhƣ canxi cacbonat để làm giảm giá thành và
làm tăng các tính chất cơ học của giấy, nhựa .

Footer Page 11 of 126.
Số hóa bởi trung tâm học liệu

7

MMT là khống có cấu trúc lớp 2:1 [11] dạng diocta. Cấu trúc mạng lƣới tinh
thể của nó gồm hai lá tứ diện liên kết với một lá bát diện ở giữa, các lá này kết hợp
với nhau sao cho các đỉnh của tứ diện tạo thành một lớp chung chứa các ngun tử
oxi của silic cùng với nhóm hydroxyl của bát diện tạo nên một đơn vị tế bào mạng
lƣới cơ bản. Trong trƣờng hợp này mạng aluminosilicate trung hồ điện, cơng thức
lý thuyết là (OH)4Si8Al4O20.nH2O và cơng thức khai triển đƣợc mơ tả trên hình 1.1,
các lớp đƣợc mở rộng theo hƣớng a và b, xếp chồng lên nhau theo hƣớng c.

Footer Page 12 of 126.
Số hóa bởi trung tâm học liệu

8
http://www.lrc.tnu.edu.vn/


Header Page 13 of 126.

Hình 1.2: Mơ hình
cấu trúc mạng lưới
MMT với sự thay
thế đồng hình ở cả
vị trí tư diện và bát
diện. Nói chung, các
cation giữa các lớp
đều được hydrat
hóa [11].

Trên thực tế q trình thay thế ln xảy ra trong cấu trúc của MMT, Al 3+
Fe3+ có thể thay cho Si4+


khn khổ luận văn này, chúng tơi chọn bentonite Bình Thuận làm ngun liệu để
tổng hợp sét hữu cơ vì đây là vùng bentonite kiềm có trữ lƣợng có thể khai thác
đƣợc ở Nha Mé rất lớn, khoảng 42 triệu tấn. Hơn nữa hiện nay tại Viện Cơng Nghệ
Xạ Hiếm đã làm giầu, làm sạch và hoạt hóa đƣợc sản phẩm bentonite có hàm lƣợng
MMT > 90% và > 70% từ nguồn betonite Bình Thuận.
b. Các muối alkyl amoni bậc 4
Các muối alkylamoni bậc 4 là các chất hoạt động bề mặt cationic và là các hợp
chất hữu cơ đã đƣợc sử dụng nhiều nhất để điều chế các sét hữu cơ [3, 11, 25]. Các
ion alkylamoni bậc 4 là thích hợp hơn so với các ion alkylamoni bậc 1, 2 bởi vì sự
thủy phân (cân bằng alkylamoni /alkyl amin) ít xảy ra và sự khử hấp phụ của alkyl
amin tự do bị giảm mạnh. Một ƣu điểm nữa là khi chứa một lƣợng lớn các vật liệu
hữu cơ (30-40%) sẽ làm giảm tỷ khối của sét hữu cơ so với sét thơng thƣờng (Favre
và Lagaly, 1991) [11, 25].
Trong luận văn này chúng tơi sử dụng hai muối amoni bậc 4 là CTAB (cetyl
trimetyl amoni bromua) và ODTAC (Octadecyl trimetyl amoni clorua) để điều chế
sét hữu cơ. Trong đó ODTAC là thƣơng phẩm của Trung Quốc giá thành thấp,
CTAB là sản phẩm có uy tín trên thị trƣờng và cũng đã có nhiều tác giả nghiên cứu
tuy nhiên giá thành cao. Nên mục tiêu chính của luận văn là tổng hợp đƣợc sét hữu
cơ có chất lƣợng tốt từ bentonite Bình Thuận và ODTAC nhằm góp phần đƣa q
trình tổng hợp sét hữu cơ từ bentonite Bình Thuận triển khai vào thực tế.
1.2.2. Các phƣơng pháp điều chế sét hữu cơ
a. Phản ứng trạng thái rắn
Các phân tử hữu cơ có thể thâm nhập vào trong các khống sét khơ bằng phản
ứng pha rắn mà khơng cần dùng dung mơi. Sự vắng mặt của các dung mơi trong q
trình điều chế làm cho q trình điều chế phù hợp hơn với việc cơng nghiệp hóa. Sự
thâm nhập của các hợp chất trung tính vào montmorillonite và vermiculite khơ là
một ví dụ về việc khơng cần phải có dung mơi để vận chuyển (tạo mơi trƣờng

Footer Page 14 of 126.
Số hóa bởi trung tâm học liệu

Phƣơng pháp này đã đƣợc nghiên cứu đối với các photphini hữu cơ [ 13, 15], tuy
nhiên, nó đƣợc áp dụng chủ yếu đối với các tác nhân hữu cơ hóa là các muối amoni
hữu cơ [8, 17, 21, 22, 31, 32, 38...]. Cơ chế phản ứng hữu cơ hóa sét MMT bằng các
muối amoni hữu cơ đã đƣợc nhiều nhà nghiên cứu quan tâm [17, 21, 22].
Các tác giả cơng trình [37] đã cho thấy, sự có mặt phân tử hữu cơ sau khi bị
hấp phụ đã làm thay đổi khoảng cách cơ bản d001 giữa hai lớp sét. Khoảng cách này

Footer Page 15 of 126.
Số hóa bởi trung tâm học liệu

11
http://www.lrc.tnu.edu.vn/


Header Page 16 of 126.

phụ thuộc vào thành phần dung dịch, cấu tạo phân tử và nồng độ tác nhân hữu cơ,
lƣợng chất hoạt động bề mặt, nhiệt độ...Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến sản
phẩm sét hữu cơ, trƣớc hết khảo sát các yếu tố nhƣ nồng độ huyền phù bentonite,
thời gian khuấy trộn, nhiệt độ phản ứng, pH dung dịch… Chất lƣợng sản phẩm
đƣợc đánh giá thơng qua các phƣơng pháp nhƣ nhiễu xạ tia X, phân tích nhiệt, kính
hiển vi điện tử qt SEM, phổ hồng ngoại.
a. Ảnh hưởng của cấu hình phân tử hữu cơ.
Theo các tác giả cơng trình [11, 25, 37], nếu chất hữu cơ là amin mạch thẳng có
số ngun tử cacbon nC
lƣợng trao đổi ion của bentonite.
Ái lực hấp phụ của bentonite đối với các muối amoni tăng tỉ lệ theo kích thƣớc
của cation hữu cơ nhờ sự tăng lực van der Walls giữa bề mặt sét và phân tử amin.
Đồng thời theo thời gian, cation hữu cơ có kích thƣớc càng lớn và cấu trúc
cồng kềnh thì càng khó bị khử hấp phụ ra khỏi bề mặt bentonite. Vì vậy sét hữu cơ
tạo thành trên cơ sở amin bậc 4 có 14 < nC < 18 rất bền vững dƣới tác dụng của
dung mơi và nhiệt. Do vậy theo dự đốn của chúng tơi, khi tiến hành rửa nhiều lần
bằng nƣớc cất cũng khơng ảnh hƣởng nhiều đến kích thƣớc của sét hữu cơ.
e. Ảnh hưởng của pH dung dịch.
pH dung dịch có ảnh hƣởng tới chất lƣợng sét hữu cơ, ở pH cao (từ 9 đến 10),
bentonite Na bị trƣơng nở mạnh đến từng lớp sét tạo điều kiện cho phản ứng trao
đổi với cation hữu cơ dễ dàng hơn. Ngồi ra ở pH cao trên các cạnh của phiến sét
các trung tâm tích điện dƣơng sẽ chuyển dần thành điện tích âm, điện tích âm tạo
điều kiện cho các cation hấp phụ lên các cạnh, lƣợng cation tham gia vào phản ứng
trao đổi tốt hơn. Do vậy q trình hấp phụ cation hữu cơ vào giữa các lớp bentonite
xảy ra tốt hơn.
f. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng
Thời gian phản ứng có ảnh hƣởng đến chất lƣợng sét hữu cơ. Bản chất của sự
tƣơng tác giữa phân tử hữu cơ với bentonite là sự khuếch tán các cation hữu cơ vào
giữa hai lớp sét. Thời gian phản ứng càng lâu, khả năng khuếch tán của cation hữu
cơ vào các lớp bentonite càng lớn khoảng cách cơ bản d001 càng tăng.
Trong đề tài này chúng tơi nghiên cứu ảnh hƣởng của các yếu tố: Tỷ lệ tác
nhân hữu cơ/ Bentonite; Thời gian khuấy trộn; pH và nhiệt độ đến cấu trúc và tính
chất của Sét hữu cơ thu đƣợc.

Footer Page 17 of 126.
Số hóa bởi trung tâm học liệu

13
http://www.lrc.tnu.edu.vn/

Số hóa bởi trung tâm học liệu

14
http://www.lrc.tnu.edu.vn/


Header Page 19 of 126.

Nhƣ vậy khoảng cách giữa các mạng lƣới tinh thể là :
d 

n
2 . s in 

Từ các cực đại nhiễu xạ trên giản đồ nhiễu xạ tia X, tìm đƣợc 2 thì có thể tính
đƣợc d. So sánh giá trị d tìm đƣợc với d chuẩn sẽ xác định đƣợc cấu trúc của mẫu.
Từ giản đồ nhiễu xạ tia X có thể thu đƣợc một số thơng tin quan trọng nhƣ:
mức độ trật tự của tinh thể, khoảng cách giữa các mao quản.

1.3.2. Các phƣơng pháp hiển vi điện tử
Hiển vi điện tử là phƣơng pháp sử dụng chùm tia electron năng lƣợng cao để
khảo sát những vật liệu có kích thƣớc vơ cùng nhỏ cỡ nm. Phƣơng pháp hiển vi điện
tử cho biết những thơng tin về mặt hình thái học (bao gồm hình dạng và kích thƣớc
cấu trúc nên vật liệu), diện mạo học (gồm các đặc trƣng bề mặt của một vật liệu bao
gồm kết cấu bề mặt hoặc độ cứng của vật liệu) và tinh thể học (mơ tả cách sắp xếp các
ngun tử trong vật thể nh thế nào) của vật liệu cần xác định. Chúng có thể sắp xếp có
trật tự trong mạng, tạo nên trạng thái tinh thể hoặc sắp xếp ngẫu nhiên hình thành
dạng vơ định hình. Cách sắp xếp của các ngun tử một cách có trật tự sẽ ảnh hởng
đến các tính chất nhƣ độ dẫn, tính chất điện và độ bền của vật liệu.
Các phƣơng pháp hiển vi điện tử đợc phát triển để thay thế các phơng pháp hiển

ró nét, hiển thị 3 chiều phù hợp cho việc phân tích hình dạng và phân tích cấu trúc.

Hình 1.4: Sơ đồ ngun lý của kính hiển vi điện tử qt (SEM)
Chùm electron từ ống phóng đƣợc đi qua một vật kính và đƣợc lọc thành một
dũng hẹp. Vật kính chứa một số cuộn dây đƣợc cung cấp với điện thế khơng đổi, cuộn
dây tạo nên một điện từ trƣờng tác động lên chùm electron, từ đó chùm electron sẽ
qt lên bề mặt mẫu tạo thành một tƣờng qt. Tín hiệu của cuộn lái cũng đƣợc
chuyển đến ống Katot để điều chỉnh q trình qt ảnh trên màn hình đồng bộ với q
trình qt electron trên bề mặt mẫu. Khi chùm electron đập vào bề mặt mẫu tạo thành
một tập hợp các hạt thứ cấp đi tới Katot, tại đây nó đƣợc chuyển thành tín hiệu và
đƣợc khuếch đại. Tín hiệu đƣợc gửi tới ống tia Katot và đƣợc qt lên màn hình tạo

Footer Page 20 of 126.
Số hóa bởi trung tâm học liệu

16
http://www.lrc.tnu.edu.vn/


Header Page 21 of 126.

nên ảnh. Độ nét của ảnh đƣợc xác định bởi số hạt thứ cấp vào ống tia Katot, số hạt này
lại phụ thuộc vào góc bắn ra của electron khỏi bề mặt mẫu, tức là phụ thuộc vào mức
độ lồi lõm của bề mặt. Vì thế ảnh thu đƣợc sẽ phản ánh diện mạo của bề mặt vật liệu.
b. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM).
Hiển vi điện tử truyền qua (Transmision Electronic Microscopy - TEM) là phơng
pháp hiển vi điện tử đầu tiên đợc phát triển với thiết kế đầu tiên mơ phỏng phơng pháp
hiển vi quang học truyền qua. Phơng pháp này sử dụng một chùm electron thay thế
chùm sáng chiếu xun qua mẫu và thu đƣợc những thơng tin về cấu trúc và thành
phần của nó giống nhƣ cách sử dụng hiển vi quang học.

Ngun tắc của phƣơng pháp phân tích nhiệt là ghi lại các hiệu ứng nhiệt và sự
thay đổi trọng lƣợng mẫu khi nung mẫu ở những điều kiện xác định. Dựa trên hiệu
ứng nhiệt (thu nhiệt, phát nhiệt) thu đƣợc trên giản đồ phân tích nhiệt ta biết q
trình tách nƣớc, chuyển pha, nóng chảy,… tƣơng ứng sự thay đổi trọng lƣợng trên
giản đồ TGA (do các q trình tách các chất bay hơi), và ta có thể đốn các q
trình chuyển pha, chuyển cấu trúc mẫu nghiên cứu.
1.3.4. Phƣơng pháp xác định mức độ thâm nhập của CTAB vào bentonit
Tiến hành nung mẫu ở 700oC trong 2h để các chất hữu cơ thâm nhập vào
bentonit bị phân hủy hồn tồn và xác định mức độ thâm nhập của chất hữu cơ
vào bentonit.
Cách tiến hành: Rửa sạch chén nung, sấy khơ, cân đƣợc khối lƣợng chén là m1
(g). Cho mẫu sét hữu cơ vào chén, cân đƣợc m2 (g). Tiến hành nung mẫu ở 700oC
trong 2h. Làm nguội lò, lấy mẫu ra ngồi, cho vào bình hút ẩm để hạ về nhiệt độ
phòng, tiến hành cân chén đựng mẫu đƣợc m3 (g)

Footer Page 22 of 126.
Số hóa bởi trung tâm học liệu

18
http://www.lrc.tnu.edu.vn/


Header Page 23 of 126.

Mức độ thâm nhập của amin vào bentonit đƣợc xác định bằng hiệu số giữa
phần mất khối lƣợng khi nung mẫu sét hữu cơ và mẫu bentonit (cũng đó đƣợc chế
hóa tƣơng tự nhƣng khơng có amin hữu cơ) ở 700oC trong 2h.
Phần mất khối lƣợng (%) của sét hữu cơ: Ashc (%) =

m3  m2

lớn (> 20Å).

19
http://www.lrc.tnu.edu.vn/


Header Page 24 of 126.

THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. HỐ CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ.
2.1.1. Hóa chất
- Bentonit Bình Thuận (Việt Nam) đã qua tinh chế, làm giàu và hoạt hóa bằng
axit tại Viện Cơng nghệ Xạ - Hiếm, Viện Năng lƣợng Ngun tử Việt Nam, gồm 2
loại có hàm lƣợng MMT ≥90% ký hiệu BT90 và ≥70% ký hiệu BT70, với dung
lƣợng trao đổi cation tƣơng ứng là ≥90 và ≥80 mđlg/100g sét.
- Khống bentonite hãng Prolabo (Pháp), viết tắt là Prolabo.
- Khống bentonite thƣơng phẩm của Trung Quốc, viết tắt là BT Trung Quốc.
- Các tác nhân hữu cơ là các amin hữu cơ sau:
+ Ce
(CHLB Đức), có cơng thức C19H42NBr, là các tinh thể màu trắng, có khối lƣợng
phân tử 364,46 g/mol.
+ Octadecyl trimetyl amoni clorua (Ký hiệu là ODTAC) sản phẩm của Trung
Quốc, có cơng thức C21H46NCl, khối lƣợng phân tử 347,5 g/mol. Loại cơng nghiệp
có hàm lƣợng 85%
- dung dịch NaOH 0,125M, HCl 0,125M.
2.1.2. Dụng cụ
- Cốc thủy tinh 100ml, 150ml, 250ml
- Đũa, thìa thuỷ tinh
- Ống đong các loại từ 50  250 ml
- Phễu lọc chân khơng Buncher

* Q trình thực nghiệm được tiến hành như sau:
- Cân một lƣợng muối amoni hữu cơ, hòa tan vào một thể tích nƣớc xác định.
để bentonite trƣơng
nở trong ít nhất 4 giờ.
, điều chỉnh pH, thêm nƣớc để hỗn hợp phản ứng có
thể tích xác định. Tiếp tục khuấy huyền phù với thời gian và nhiệt độ xác định trên
máy khuấy từ gia nhiệt.
- Sau đó ly tâm và rửa
o

.
2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT SÉT
HỮU CƠ.
2.3.1

+ Cân a1
nung trong 2h ở 700o
theo cơng thức:

A% 

2

a1  a 2

. 100

a1

Footer Page 25 of 126.