ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

HOÀNG TIẾN PHÚC

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ SÉT HỮU CƠ
TỪ BENTONIT (ẤN ĐỘ) VỚI CETYLTRIMETYL
AMONI BROMUA VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG
HẤP PHỤ METYLEN XANH

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

THÁI NGUYÊN - 2019

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

HOÀNG TIẾN PHÚC

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ SÉT HỮU CƠ
TỪ BENTONIT (ẤN ĐỘ) VỚI CETYLTRIMETYL
AMONI BROMUA VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG
HẤP PHỤ METYLEN XANH
Ngành: Hóa vô cơ
Mã số: 8.44.01.13


luận văn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Hóa học đã
giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập, nghiên cứu để em hoàn
thành luận văn.
Em xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo và các cán bộ phòng thí
nghiệm Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên; Khoa Hóa
học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội; Viện Khoa học
Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và các anh chị học viên đã
giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn.
Vì thời gian có hạn, khả năng nghiên cứu còn hạn chế nên kết quả nghiên cứu
có thể còn nhiều thiếu xót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy,
cô giáo và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn.
Em xin trân trọng cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 04 năm 2019
Tác giả

Hoàng Tiến Phúc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




MỤC LỤC
Lời cam đoan .................................................................................................................. i
Lời cảm ơn .....................................................................................................................ii
Mục lục ........................................................................................................................ iii
Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt ......................................................................... iv
Danh mục các bảng ........................................................................................................ v
Danh mục các hình ....................................................................................................... vi
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1

2.3.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ......................................................... 30
2.3.3. Phương pháp xác định hàm lượng cation hữu cơ trong sét hữu cơ .................. 31
2.3.4. Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-VIS ..................................................... 32
2.3.5. Xây dựng đường chuẩn của metylen xanh ....................................................... 32
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 34
3.1. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng tới quá trình điều chế sét hữu cơ .................. 34
3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng ...................................................... 34
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng CTAB/bent-A .................................. 36
3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH huyền phù ............................................................. 38
3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng .................................................... 40
3.2. Đánh giá cấu trúc và đặc điểm của sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu ................ 42
3.2.1. Đánh giá sét hữu cơ bằng phương pháp nhiễu xạ tia X .................................... 42
3.2.2. Đánh giá sét hữu cơ bằng phương pháp phân tích nhiệt................................... 43
3.2.3. Đánh giá bằng phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ................................. 46
3.3. Khảo sát khả năng hấp phụ metylen xanh của bent-A và sét hữu cơ điều chế .... 47
3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH .............................................................................. 47
3.3.2. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ .......................................................... 48
3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng bent-A; sét hữu cơ điều chế .................... 50
3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ metylen xanh ............................................... 51
3.3.5. Khảo sát dung lượng hấp phụ metylen xanh theo mô hình đẳng nhiệt
hấp phụ Langmuir ..................................................................................................... 53
KẾT LUẬN................................................................................................................. 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 57

PHỤ LỤC

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




d001

Khoảng cách giữa hai mặt mạng

CEC

Dung lượng trao đổi cation

XRD

Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen

SEM

Phương pháp hiển vi điện tử quét

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Sản lượng khai thác bentonit trên thế giới năm 2010 .............................................. 8
Bảng 1.2. Thành phần bentonit Ấn Độ (sử dụng trong đề tài)................................................. 9
Bảng 1.3. Một số thông số vật lý của bentonit Ấn Độ.............................................................. 9
Bảng 1.4. Các muối amoni bậc bốn được sử dụng để điều chế sét hữu cơ và khoảng
cách cơ sở d001 tương ứng ....................................................................................18
Bảng 2.1. Số liệu xây dựng đường chuẩn của metylen xanh .................................................32
Bảng 3.1. Giá trị d001 và hàm lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu
cơ khảo sát theo nhiệt độ ......................................................................................35

Hình 1.3. Quá trình trao đổi cation trong dung dịch của MMT .......................................... 5
Hình 1.4. Cấu trúc card- house của bentonit ........................................................................ 7
Hình 1.5. Sự hình thành sét hữu cơ ..................................................................................... 11
Hình 1.6. Cấu trúc sét hữu cơ .............................................................................................. 12
Hình 1.7. Cấu trúc sét nanocompozit .................................................................................. 14
Hình 1.8. Xử lí nước ô nhiễm Cu2+, Ni2+, Cd2+ bằng màng nanocompozit có thành
phần sét hữu cơ ................................................................................................ 14
Hình 2.1. Quy trình tổng hợp sét hữu cơ ............................................................................ 28
Hình 2.2. Đường chuẩn của metylen xanh ......................................................................... 33
Hình 3.1. Giản đồ XRD của bent-A .................................................................................... 34
Hình 3.2. Giản đồ XRD của các mẫu sét hữu cơ khảo sát ở các nhiệt độ 20oC, 30oC,
40oC, 50oC, 60oC, 70oC ................................................................................... 34
Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của d001 vào nhiệt độ (oC) ................................. 35
Hình 3.4. Giản đồ XRD của các mẫu sét hữu cơ khảo sát ở các tỉ lệ khối lượng
CTAB/bent-A bằng 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 .............................................. 36
Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn sự phụ của d001 vào tỉ lệ MTPB/bent-A .................................. 37
Hình 3.6. Giản đồ XRD của các mẫu sét hữu cơ khảo sát ở giá trị pH bằng 6, 7, 8, 9,
10, 11 ................................................................................................................ 38
Hình 3.7. Sự phụ thuộc của hàm lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập vào pH
dung dịch .......................................................................................................... 39
Hình 3.8. Giản đồ XRD của các mẫu sét hữu cơ khảo sát ở thời gian 2, 3, 4, 5, 6,
7 giờ .................................................................................................................. 40
Hình 3.9. Sự phụ thuộc của giá trị d001 vào thời gian phản ứng ........................................ 41
Hình 3.10. Giản đồ XRD của sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu............................... 42
Hình 3.11. Giản đồ phân tích nhiệt của bent-A .................................................................. 44
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN





bằng các chất hoạt động bề mặt như amin bậc 1, bậc 2, bậc 3, muối photphoni,... Sét
hữu cơ có diện tích bề mặt lớn, do đó có thể hấp phụ tốt các hợp chất hữu cơ, vì vậy
đây là vật liệu rất tiềm năng trong việc xử lý nước thải chứa hợp chất hữu cơ. Ngoài
ra sét hữu cơ còn khuếch tán tốt trong polime nên có thể ứng dụng chế tạo các vật
liệu nanocompozit.
Vì vậy, tôi lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu điều chế sét hữu cơ từ bentonit (Ấn Độ)
với cetyltrimetyl amoni bromua và khảo sát khả năng hấp phụ metylen xanh”.
Đề tài đặt ra mục tiêu:
- Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố: nhiệt độ, tỉ lệ khối lượng, pH huyền phù,
thời gian phản ứng tới quá trình điều chế sét hữu cơ sao cho sét hữu cơ thu được có
giá trị d001 và hàm lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập lớn.
- Nghiên cứu cấu trúc của sét hữu cơ điều chế bằng các phương pháp: nhiễu xạ
tia X (XRD), phân tích nhiệt (TGA), hiển vi điện tử quét (SEM).
- So sánh khả năng hấp phụ metylen xanh của bentonit Ấn Độ và sét hữu cơ
điều chế, khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hấp phụ.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Chương 1

TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về bentonit
1.1.1. Thành phần và cấu trúc của bentonit
Khoáng sét là vật liệu tự nhiên được hình thành bằng cách phá vỡ và phân hủy
hóa học của đất đá núi lửa với kết cấu mịn, kích thước hạt nhỏ hơn 0,002 mm. Cấu
trúc của khoáng sét được hình thành trên cơ sở các đơn vị tứ diện SiO4 và bát diện
AlO6 với độ dày mỗi lớp khoảng 9,2 ÷ 9,6Å. Khoáng sét có thể được phân nhóm dựa

hiđro, có sự bù trừ điện tích giữa các lớp, tương đối xốp nên bentonit có các khả năng:
hấp phụ, trương nở, trao đổi cation, kết dính, nhớt dẻo và trơ,... Trong đó quan trọng
nhất là khả năng hấp phụ, trương nở và trao đổi ion.
1.1.2.1. Khả năng hấp phụ
Diện tích bề mặt bentonit được xác định bằng tổng diện tích bề mặt ngoài và
diện tích bề mặt trong. Diện tích bề mặt ngoài phụ thuộc vào kích thước hạt, diện tích
bề mặt trong là khoảng không gian giữa các lớp. Với kích thước hạt nhỏ hơn 2µm,
cấu trúc mạng tinh thể dạng lớp, độ phân tán cao nên bentonit có diện tích bề mặt
rất lớn (diện tích bề mặt của bentonit khoảng 800 m 2/g, trong khi đó diện tích bề
mặt của silicagen là 300 ÷ 600m 2/g, của cao lanh khoảng 15 ÷ 20m2/g) [19].
Cũng giống như các chất hấp phụ khác, bentonit có cả khả năng hấp phụ vật lý
và hấp phụ hóa học tuy nhiên hấp phụ vật lí cao hơn. Tính chất hấp phụ của bentonit
được quyết định bởi đặc tính bề mặt và cấu trúc lớp. Cấu trúc xốp ảnh hưởng rất lớn
tới khả năng hấp phụ, đặc trưng là tính chọn lọc hấp phụ, nó chỉ có thể hấp phụ những
cấu tử có đường kính nhỏ hơn lỗ xốp. Sự hấp phụ bề mặt trong của bentonit có thể
xảy ra với các ion vô cơ, các chất hoặc ion hữu cơ phân cực. Các chất hữu cơ hoặc ion
phân cực có kích thước và khối lượng nhỏ bị hấp phụ bằng cách tạo liên kết trực tiếp
(hoặc gián tiếp qua nước) với cation trao đổi, các trung tâm mang điện trên bề mặt
bentonit. Nếu các chất hữu cơ có kích thước và khối lượng lớn chúng có thể liên kết
trực tiếp vào vị trí oxi ở đáy tứ diện bằng lực liên kết Van-đec-van hoặc liên kết hiđro.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Sự hấp phụ các chất hữu cơ không phân cực, polime và vi khuẩn chỉ xảy ra ở bề mặt
ngoài của bentonit [2].
Bentonit-Ca hấp phụ nước lên đến 100% trọng lượng khô của nó và khoảng 80%
trọng lượng với dầu. Dựa trên khả năng hấp phụ tốt và tính chọn lọc hấp phụ nên
bentonit được sử dụng làm chất hấp phụ. Một lượng lớn bentonit được sử dụng trong

do sự thay thế đồng hình của các cation. Đối với bentonit thì sự thay thế đồng hình
chủ yếu xảy ra ở lớp bát diện và giữa hai lớp tứ diện, liên kết giữa cation và bề mặt
sét là liên kết yếu. Trong môi trường có các cation khác thì các cation ngoài môi
trường có thể thay thế vị trí của cation trong lớp giữa [2].

Hình 1.3. Quá trình trao đổi cation trong dung dịch của MMT
Dung lượng trao đổi ion (CEC) đặc trưng cho khả năng trao đổi cation của
bentonit. CEC là tổng số các cation trao đổi trong một trọng lượng đất nhất định và
được diễn tả bằng milliequivalent/100g đất (meq/100g). CEC diễn tả tổng số các
cation mà bentonit có thể hấp thụ và trao đổi với môi trường [23].
Nếu biết phân tử khối M và giá trị điện tích lớp của bentonit thì dung lượng trao
đổi cation được tính bằng công thức:
CEC = 105ζ/M (meq/100g)
ζ : điện tích tổng cộng của các lớp.
Nếu số lượng điện tích âm càng lớn, số lượng cation trao đổi càng nhiều thì dung
lượng trao đổi ion càng lớn. CEC phụ thuộc vào nồng độ và pH dung dịch, CEC của
MMT tăng khi pH của dung dịch lớn hơn hoặc bằng 6. Ở các khoáng MMT độ lớn của
CEC từ 80 ÷ 150 meq, gần tương đương với độ dư thừa điện tích âm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Việc thực hiện trao đổi cation của dung dịch và cation của khoáng sét thành 5
giai đoạn:
- Sự di chuyển của cation thay thế từ dung dịch tới bề mặt của khoáng sét.
- Sự di chuyển của cation thay thế của khoáng sét tới điểm trao đổi.
- Phản ứng trao đổi cation xảy ra.
- Sự di chuyển của cation được thay thế từ điểm trao đổi vào khoáng sét.
- Sự di chuyển của ion bị thay thế từ điểm trao đổi ra ngoài dung dịch.




60%. Ngoài ra bentonit còn được sử dụng làm chất mang dược phẩm, chất kết dính
trong thức ăn chăn nuôi nhằm hạ giá thành.
Gần đây với sự phát triển của công nghệ nano, các ngành công nghiệp sử dụng
bentonit ngày càng nhiều. Công nghệ nano sử dụng bentonit để trộn với các chất khác
tạo ra vật liệu mới. Polime trộn thêm các hạt nano bentonit khi được kéo thành màng
sẽ cho màng kín hơn rất nhiều so với polime không trộn vì khi kéo, cán các hạt nano
bentonit này nằm song song với bề mặt, có khả năng ngăn cản nhiều loại phân tử đi
qua. Các nanocompozit này không những kín mà còn bền hơn nhiều nên đáp ứng yêu
cầu làm ống dẫn thuốc, dẫn máu trong y tế [7].
Tính kết dính: Nhờ có khả năng kết dính mạnh nên bentonit được sử dụng làm
chất gắn kết. Trong quá trình sản xuất gang, thép bentonit được sử dụng để vê viên
bột quặng trước khi đưa vào lò nung hoặc được sử dụng làm chất kết dính trong
khuôn cát để đúc. Sau khi kim loại đã cứng, khuôn sẽ vỡ, cát và bentonit được tái sử
dụng [2], [3], [7]. Bentonit được sử dụng rộng rãi trong xây dựng lớp lót cho các bãi
chôn lấp chất thải nguy hại, tường bùn, đầm phá xử lý chất thải công nghiệp. Những
hạt đất sét nhỏ có tác dụng lấp vào khoảng trống giữa các khe làm giảm đáng kể độ
dẫn thủy lực, hạn chế sự di chuyển của nước. Cũng có nhiều công trình sử dụng dung
dịch giữ thành là hỗn hợp pha theo tỷ lệ nhất định của bentonit và polime, như phần
cọc nhồi của cầu Cần Thơ [18].
Tính nhớt và dẻo: MMT có nhiều lớp cấu trúc ổn định, bề mặt các tiểu cầu tích
điện âm, các cạnh được tích điện dương. Khi MMT phân tán trong nước, các tiểu cầu
liên kết tĩnh điện với nhau tạo thành cấu trúc “card - house” và chất lỏng trở nên nhớt.
Khi cấu trúc này phát triển hơn nữa, MMT trở thành một dạng gel. Tác dụng của lực
cơ học làm cho liên kết bị phá vỡ, các tiểu cầu di chuyển tự do, dạng gel bị phá vỡ trở
lại dạng phân tán, hiện tượng này được gọi là hiện tượng xúc biến.

Hình 1.4. Cấu trúc card- house của bentonit

Độ, Nhật Bản, Việt Nam,... [17].
Bảng 1.1. Sản lượng khai thác bentonit trên thế giới năm 2010
Quốc gia
Hoa Kì
Thổ Nhĩ Kì
Hi Lạp
Mexico
Đức

Sản lượng
(nghìn tấn)
4000
1050
860
520
380

Quốc gia
Brazil
Tây Ban Nha
Italy
Cộng Hòa Séc
Quốc gia khác

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

Sản lượng
(nghìn tấn)
245
165


1,24

Al2O3

16,12

Cr2O3

0,02

Fe2O3

13,65

MnO

0,11

MgO

2,84

NiO

0,01

Na2O

2,31

11,17 %

10,34 %

Trọng lượng riêng

2,52

2,42

pH ở 30oC

9,20

9,80

Giá trị keo (gel)

60

10

Ở Việt Nam đã phát hiện được hơn 20 mỏ quặng bentonit, đều có nguồn gốc
trầm tích hoặc phong hóa. Các mỏ quặng có quy mô lớn tập trung ở phần phía Nam
(thành phố Hồ Chí Minh, Bình Thuận, Lâm Đồng), ở phía Bắc bentonit có hàm lượng
smectit thấp, tập trung chủ yếu ở vùng đồng bằng Bắc bộ và Thanh Hoá. Một số mỏ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Giai đoạn 2: MMT chứa các cation vô cơ tiếp tục trương nở hình thành lực phát
tán trên bề mặt do hình thành lớp điện tích kép. Lực này lớn hơn lực Van-đec-van dẫn
tới tách các lớp MMT. Phản ứng hữu cơ hóa MMT được thực hiện bằng phản ứng
trao đổi ion:

Hình 1.5. Sự hình thành sét hữu cơ [13]
1.2.2. Cấu trúc của sét hữu cơ
Sự sắp xếp các cation hữu cơ trong sét hữu cơ phụ thuộc vào điện tích lớp của
các khoáng sét và cấu tạo của cation hữu cơ. Các cation hữu cơ trao đổi làm giảm
năng lượng tự do trên bề mặt vì vậy mà mức độ phân cực của lớp sét bị thay đổi.
Dung lượng trao đổi và mật độ điện tích trên bề mặt lớp sét quyết định số ion có thể
xếp vào lớp giữa. Trong lớp giữa thì đầu mang điện dương của cation hướng về phía
các mặt sét (do tương tác điện Culong) còn các gốc R hướng ra ngoài [11], [24].
Nói chung trong đất sét hấp phụ các cation hữu cơ chỉ hình thành đơn lớp. Trong
trường hợp đất sét organophilic, các cation hữu cơ có thể tạo thành cấu trúc đơn lớp,
hai lớp, giả ba lớp hoặc paraffin. Cách định hướng của cation hữu cơ cũng ảnh hưởng
đến khoảng cách cơ bản của sét hữu cơ. Ví dụ, trong trường hợp của HDTMA
(hexađecyltrimetyl amoni), gốc alkyl C16 có thể hình thành cấu trúc từ đơn lớp đến
parafin tương ứng với khoảng cách cơ bản của d001 tương ứng là: 13,7Å; 17,7Å;
21,7Å và lớn hơn 22Å.
Đơn lớp: khi mật độ đan xen thấp, các gốc R được cho là sẽ nằm song song với
các lớp silicat, khoảng cách cơ bản là 13,6Å. Khoảng cách này thường gặp trong các
ion ankyl ngắn, muối amoni có số nguyên tử cacbon nhỏ hơn 8.
Hai lớp: Các gốc R nằm song song với lớp silicat, khoảng cách cơ bản
khoảng 17,6Å.

các cation trong sét.
Khác với bentonit, sét hữu cơ trương nở và tạo gel trong dung môi hữu cơ. Nhờ
vậy sét hữu cơ được dùng làm chất chống sa lắng trong môi trường hữu cơ như: trong
công nghiệp dầu khí, chất tạo cấu trúc cho dung dịch khoan, trong sơn lưu hóa nhiệt,
chất làm sạch dầu trong nhũ tương dầu/nước. Ngoài ra sét hữu cơ còn được sử dụng
làm phụ gia sản xuất mực, mỹ phẩm, chất chống thấm,…[3], [4], [8].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




1.2.3.2. Tính hấp phụ
Sét hữu cơ có tính ưa hữu cơ nên sự hấp phụ xảy ra chủ yếu với các phân tử hữu cơ
trong môi trường lỏng hoặc khí. Sự hấp phụ của sét hữu cơ đối với các phân tử hữu cơ
trong môi trường lỏng tăng khi điện tích lớp, khoảng không gian giữa các cation hữu cơ
trong lớp giữa lớn và lượng cation hữu cơ trong sét đạt xấp xỉ với CEC. Sự hấp phụ các
phân tử hữu cơ xảy ra bao gồm các tương tác kị nước và tương tác lưỡng cực, khoảng
trống giữa các cation hữu cơ xâm nhập trong lớp aluminosilicat là rất quan trọng.
Sét hữu cơ là chất hấp phụ mạnh, được dùng để loại bỏ dầu, chất hoạt động bề
mặt và các dung môi như metyletyl xeton, t-butyl ancol,... làm sạch nước bề mặt ở bãi
rác cũ và hồ chứa nước ngầm. Sét hữu cơ có thể sử dụng để pha trộn nhiên liệu ở nhà
máy nhựa đường hoặc làm chất ổn định. Do loại bỏ dầu và dầu nhờn ở tỉ lệ thể tích
cao, sét hữu cơ có thể tiết kiệm tới 50% chi phí hoặc hơn [4].
Khả năng hấp phụ phenol và 2, 3 và 4-clophenol trong nước bằng
tetrametylamoni (TMA) - smectit và tetrametyl photphoni (TMP) - smectit đã được
khảo sát. Các tác giả cho rằng sự hấp phụ các hợp chất phenol hầu như chỉ xảy ra
trên bề mặt aluminosilicat giữa các lớp sét hữu cơ. Kết quả cho thấy TMP-smectit
hấp phụ tốt hơn TMA-smectit, chênh lệch về hiệu suất hấp phụ này là do có sự
khác biệt trong quá trình trao đổi ion. Các tác giả cũng cho rằng cation TMA trong
sét có mức độ hiđrat hóa cao hơn làm cho sét hữu cơ không đủ không gian chứa





1.2.4. Tổng hợp sét hữu cơ
Bentonit là chất ưa nước, chất nền polime lại kị nước nên bentonit và polime rất
khó trộn lẫn với nhau. Để tăng khả năng tương hợp giữa bentonit và polime người ta
phải biến tính bentonit. Một số phương pháp có thể sử dụng để biến tính bentonit
như: trao đổi ion, dùng chất hoạt động bề mặt, trùng hợp các monome tạo polime trực
tiếp, trong đó phương pháp trao đổi ion thường được sử dụng.
Phương pháp trao đổi ion
Để làm MMT trở nên kị nước và tương hợp tốt với polime các cation ở khoảng
giữa các lớp MMT được thay thế bằng các chất hoạt động bề mặt như các muối
photphoni hoặc ankylamoni. Các cation bị thay thế thông dụng nhất là Na+, K+, NH4+,
Ca2+ và Mg2+.
Sau khi biến tính hữu cơ, bề mặt sét trở nên kị nước một phần, năng lượng bề
mặt giảm nên dễ tương hợp với polime. Kích thước của gốc R càng lớn thì tính kị
nước và khoảng cách giữa các lớp sét càng cao.
Một số chất biến tính sét theo cơ chế trao đổi ion
Chất đầu tiên được dùng để biến tính MMT trong công nghệ chế tạo vật liệu
nanocompozit là amino axit, nhưng nhóm chất phổ biến nhất là ion ankyl amoni do
chúng có khả năng trao đổi dễ dàng với các ion nằm giữa các lớp sét.
Muối photphoni: khả năng trao đổi với muối photphoni của MMT phụ thuộc
nhiều vào cấu tạo gốc R. Các gốc R có cấu tạo càng cồng kềnh thì khả năng trao đổi
thấp nhưng giá trị d001 của sét càng tăng và khả năng khuếch tán sét trong polime tăng
lên. Bằng phản ứng trao đổi, các cation photphoni bậc bốn (hexađecyltributyl
photphoni, tetraphenyl photphoni, metyltriphenyl photphoni, etyl và prpyltriphenyl
photphoni) đã xen vào lớp giữa của MMT. Kết quả nghiên cứu cho thấy cation
photphoni ảnh hưởng đáng kể tới kích thước hạt sét, với các gốc alkyl mạch dài thì
hạt sét hình thành sẽ mịn. Sự ổn định nhiệt của tetrabutylphotphoni,