ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN THỊ BẾN

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ SÉT HỮU CƠ
TỪ BENTONIT (BÌNH THUẬN) VỚI
BUTYLTRIPHENYL PHOTPHONI 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

NGUYỄN THỊ BẾN

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ SÉT HỮU CƠ
TỪ BENTONIT (BÌNH THUẬN) VỚI
BUTYLTRIPHENYL PHOTPHONI BROMUA VÀ
KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ METYLEN XANH
Ngành: Hóa vô cơ
Mã ngành: 8.44.01.13


Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn tới cô Phạm Thị Hà Thanh, cô đã trực tiếp
hướng dẫn và chỉ bảo tận tình em trong quá trình thực hiện luận văn.
Do khả năng thực nghiệm còn hạn chế và do một số yếu tố khách quan khác nên
đề tài của em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý
và chỉ bảo của các thầy cô để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 4 năm 2019
Tác giả

Nguyễn Thị Bến

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 chữ viết tắt, kí hiệu ......................................................................................iv
Danh mục các bảng ........................................................................................................ v
Danh mục các hình .......................................................................................................vi
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................1
Chương 1: TỔNG QUAN ............................................................................................2
1.1. Bentonit ...................................................................................................................2
1.1.1. Thành phần của bentonit ......................................................................................2
1.1.2. Cấu trúc của bentonit ...........................................................................................2
1.1.3. Tính chất của bentonit .........................................................................................4
1.1.4. Ứng dụng của bentonit ........................................................................................6

2.3.2. Phương pháp phân tích nhiệt .............................................................................33
2.3.3. Phương pháp xác định hàm lượng (%) cation hữu cơ trong sét hữu cơ ............34
2.3.4. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ..........................................................35
2.3.5. Phương pháp trắc quang ....................................................................................35
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................36
3.1. Điều chế sét hữu cơ...............................................................................................36
3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng.......................................................36
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng BTPB/bent-B ....................................38
3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng .....................................................40
3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của pH ...............................................................................42
3.2. Đánh giá cấu trúc và đặc điểm của sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu ..........44
3.2.1. Nghiên cứu bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ......................................44
3.2.2. Nghiên cứu bằng phương pháp phân tích nhiệt .................................................46
3.2.3. Nghiên cứu bằng phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ..............................48
3.3. Khảo sát khả năng hấp phụ metylen xanh của sét hữu cơ điều chế......................49
3.3.1. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ ...........................................................49
3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng bent-B, sét hữu cơ điều chế .....................50
3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH ...............................................................................52
3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ metylen xanh ................................................53
3.3.5. Khảo sát dung lượng hấp phụ metylen xanh theo mô hình đẳng nhiệt hấp
phụ Langmuir ...............................................................................................................55
KẾT LUẬN .................................................................................................................58
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................59
PHỤ LỤC

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






X-ray diffraction - Nhiễu xạ tia X

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




DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của bent-B ..................................................................10
Bảng 1.2. Ảnh hưởng của độ dài mạch ankyl đến khoảng cách lớp d001 và diện tích
sét bị che phủ ...........................................................................................14
Bảng 2.1. Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch metylen xanh với các nồng
độ khác nhau .............................................................................................31
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 .....................................37
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của khối lượng phản ứng đến giá trị d001 và hàm lượng (%)
cation hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ .....................................39
Bảng 3.3. 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 .....................................41
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của pH phản ứng đến giá trị d001 và hàm lượng (%) cation
hữu cơ xâm nhập của các mẫu sét hữu cơ ................................................43
Bảng 3.5. Kết quả phân tích giản đồ nhiệt của bent-B và sét hữu cơ điều chế ở điều
kiện tối ưu .................................................................................................47
Bảng 3.6. Sự phụ thuộc của dung lượng và hiệu suất hấp phụ vào thời gian..............49
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của khối lượng bent-B, sét hữu cơ đến dung lượng và hiệu
suất hấp phụ metylen xanh .......................................................................51
Bảng 3.8. Ảnh hưởng pH đến dung lượng và hiệu suất hấp phụ của bent-B, sét hữu
cơ điều chế ................................................................................................52
Bảng 3.9. Ảnh hưởng nồng độ đầu của metylen xanh đến dung lượng và hiệu suất

Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của giá trị d001 theo thời gian phản ứng .......41
Hình 3.7. Giản đồ XRD của bent-B và các mẫu sét hữu cơ điều chế trong dung
dịch có pH lần lượt là 6, 7, 8, 9, 10, 11 ....................................................42
Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của giá trị d001 theo pH huyền phù...............43
Hình 3.9. Giản đồ XRD của bent-B .............................................................................45
Hình 3.10. Giản đồ XRD của sét hữu cơ điều chế.......................................................45
Hình 3.11. Giản đồ phân tích nhiệt của bent-B ...........................................................46
Hình 3.12. Giản đồ phân tích nhiệt của sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu ..........47
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Hình 3.13. Ảnh SEM của bent–B (a), của sét hữu cơ điều chế (b) .............................48
Hình 3.14. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ metylen
xanh của bent-B và sét hữu cơ điều chế ...................................................50
Hình 3.15. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của khối lượng bent-B, sét hữu cơ điều chế
đến dung lượng hấp phụ metylen xanh ....................................................51
Hình 3.16. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ metylen
xanh của bent-B và sét hữu cơ điều chế ...................................................53
Hình 3.17. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ metylen xanh đến khả năng
hấp phụ của bent-B và sét hữu cơ điều chế ..............................................55
Hình 3.18. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của bent-B đối với metylen xanh ........55
Hình 3.19. Sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf đối với sự hấp phụ metylen xanh của
bent-B .......................................................................................................56
Hình 3.20. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của sét hữu cơ đối với metylen xanh ....... 56
Hình 3.21. Sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf đối với sự hấp phụ metylen xanh của sét
hữu cơ .......................................................................................................57

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

môi trường, mà chưa được nghiên cứu nhiều để nâng cao tính năng sử dụng. Do
đó việc nghiên cứu để sử dụng một cách có hiệu quả nguồn khoáng sét ở Việt Nam
là nhiệm vụ cấp thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn. Vì vậy mà tôi lựa chọn
đề tài: “Nghiên cứu điều chế sét hữu cơ từ bentonit (Bình Thuận) với
butyltriphenyl photphoni bromua và khảo sát khả năng hấp phụ metylen xanh”.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Bentonit
Bentonit được hình thành chủ yếu từ sự phân hủy của dung nham, tro bụi của núi
lửa qua hàng triệu năm, đây là một loại khoáng sét cực mịn, có tính keo, trương phồng
mạnh trong nước được phát hiện năm 1848 bởi WilBbur C.knight người Mỹ.
1.1.1. Thành phần của bentonit
Bentonit là loại khoáng sét tự nhiên có thành phần chính là montmorillonite
(MMT), do đó có thể gọi bentonit theo thành phần chính là MMT. Công thức đơn giản
nhất của MMT là Al2O3.4SiO2.nH2O ứng với nửa tế bào đơn vị cấu trúc. Trong trường
hợp lý tưởng công thức của MMT là Si8Al4O20(OH)4 ứng với một đơn vị cấu trúc. Tuy
nhiên khi ion Si4+ trong tứ diện SiO4 và Al3+ trong bát diện AlO6 được thay thế đồng
hình bởi các ion kim loại Al3+, Fe3+, Fe2+, Mg2+… khi đó thành phần của MMT luôn
khác với thành phần biểu diễn dưới dạng lý thuyết.
Như vậy thành phần hóa học của MMT ngoài sự có mặt của Si và Al còn thấy một số
nguyên tố khác như K, Na, Mg, Zn, Fe…..trong đó tỉ lệ Al2O3:SiO2 thay đổi từ 1: 2 đến 1:
4. Thành phần chính của sét bentonit là MMT chiếm khoảng 60 – 70% [2], [5], [13].
Ngoài thành phần chính là MMT, trong bentonit thường còn chứa một số khoáng
sét khác như hectorit, saponit và một số khoáng vi sét như canxit, pirit, manhetit, các
muối kiềm và một số chất hữu cơ khác [11].

nhau, thông thường dung lượng trao đổi dao động trong khoảng 80 ÷ 150 mgđl/100g.
Các cation (Na+, K+, Li+…) có thể chuyển động tự do giữa mặt phẳng tích điện âm,
đồng thời có thể biến tính MMT bằng phản ứng trao đổi ion [2], [3], [5], [13].
Khoảng cách giữa các lớp mạng có sự thay đổi nhờ quá trình trương nở và sự xâm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




nhập của các cation, sự thay đổi này phụ thuộc vào loại cation xâm nhập (hình 1.3).

Hình 1.3. Quá trình xâm nhập của cation vào trao đổi cation Na+
trong khoảng giữa hai lớp MMT
1.1.3. Tính chất của bentonit
Bentonit có thành phần chính là MMT có cấu trúc gồm các lớp aluminosilicat liên
kết với nhau bằng liên kết hiđro, có các ion bù trừ điện tích tồn tại giữa các lớp nên
bentonit có các tính chất đặc trưng: trương nở, hấp phụ, trao đổi ion, kết dính,... Trong đó
quan trọng nhất là khả năng trương nở, hấp phụ và trao đổi ion [2], [5], [13].
a. Khả năng trương nở
Trong nước, chiều dày của lớp cấu trúc tăng lên do các phân tử phân cực hoặc
các cation bị hấp phụ vào khe trống, đây được gọi là tính trương nở của bentonit, ngoài
ra cấu trúc lớp hai chiều của các khoáng sét làm cho chúng có có khả năng hấp phụ
lượng nước lớn. Mặt khác, do lực hút Van-đec-van giữa các lớp sét nằm phía trên yếu
và có độ hụt điện tích dương do sự thay thế đồng hình xảy ra ở cả tấm tứ diện và bát
diện làm cho nước và các ion trao đổi có thể xâm nhập vào giữa và chia tách các lớp
mạng, làm chiều dày lớp cấu trúc tăng lên. Vì vậy MMT dễ bị trương nở khi gặp nước.
Mức độ trương nở phụ thuộc vào bản chất của khoáng sét, cation trao đổi, sự thay thế
đồng hình cation và ion trong môi trường phân tán [5], [6], [13].
Khi bentonit hấp thụ hơi nước hay tiếp xúc với hơi nước, các phân tử nước phân
cực sẽ thâm nhập vào bên trong các lớp làm khoảng cách này tăng lên ít nhất 14-15Å

[3], [5], [6].
Do bentonit có cấu trúc lớp, độ phân tán cao nên có cấu trúc dạng rỗng và diện
tích bề mặt lớn. Cấu trúc xốp ảnh hưởng lớn đến tính chất hấp phụ, đặc trưng là khả
năng hấp phụ có tính chất chọn lọc cao, chỉ những chất hấp phụ có kích thước phân tử
nhỏ hơn lỗ xốp mới chui qua được, dựa trên cơ sở đó bằng nhiều phương pháp biến
tính người ta sử dụng bentonit làm vật liệu tách chất. Đây cũng là một đặc điểm mà
bentonit khác với các vật liệu hấp phụ khác [5].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




c. Khả năng trao đổi ion của bentonit
Đặc trưng cơ bản của bentonit là khả năng trao đổi ion, có được tính chất này do sự
thay thế đồng hình của các cation trong mạng lưới tứ diện và bát diện làm xuất hiện các điện
tích âm trong mạng lưới cấu trúc, sau đó lại được bù trừ bằng các cation như Na+, Ca2+...
chúng được gọi là các cation trao đổi [5].
Đối với bentonit sự thay thế đồng hình chủ yếu xảy ra trong lớp bát diện, ở giữa hai
lớp tứ diện của phiến sét, do đó liên kết của cation với bề mặt lớp sét là liên kết yếu và các
cation đó có thể bị thay thế bởi cation khác, khả năng trao đổi mạnh hay yếu phụ thuộc vào
điện tích âm trên bề mặt và số lượng ion trao đổi. Sự xuất hiện điện tích âm trong mạng
lưới cấu trúc sẽ được bù trừ bằng các cation trao đổi. Dung lượng trao đổi ion phụ thuộc
vào số lượng điện tích âm trên bề mặt. Số lượng cation càng lớn thì dung lượng trao
đổi càng lớn. Dung lượng trao đổi của cation dao động từ 80 đến 150meq/100g còn của
anion từ 15 đến 40 meq/100g [2], [3], [8].
Khả năng trao đổi của lớp aluminosilicat còn phụ thuộc vào điện tích và bán kính của
cation trao đổi, các cation có điện tích thấp dễ trao đổi hơn cation có điện tích cao, thứ tự
sắp xếp như sau: Me+ > Me2+ > Me3+ đối với các cation cùng điện tích, bán kính càng nhỏ
thì khả năng trao đổi càng lớn, có thể sắp xếp trật tự như sau: Li+ > Na+ > K+ > Cu2+ >
Fe2+ > Al3+...

bentonit hữu cơ được sử dụng làm chất sa lắng. Ví dụ: trong công nghiệp dầu khí,
bentonit hữu cơ được dùng làm chất tạo cấu trúc cho dung dịch khoan, trong sơn lưu
hóa nhiệt, chất làm sạch dầu trong nhũ tương dầu/nước. Trong sản xuất sét hữu cơ được
sử dụng làm phụ gia bôi trơn, sơn, mực, mỹ phẩm, chất chống thấm…
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. Trong những năm gần đây việc sử dụng bentonit trong
ngành công nghiệp sản xuất giấy cũng đem lại nhiều thành tựu đáng kể, việc trộn thêm
bentonit kiềm vào kaolin làm cho hàm lượng chất độn tăng lên.
Làm vật liệu điều chế sét hữu cơ và nanocompozit
Để tạo ra vật liệu mới có những tính chất đặc biệt, có tính chất ưu việt hơn người
ta thêm vào vật liệu đó một lượng nhỏ sét hữu cơ. Hiện nay công nghệ nano đang ưa
chuộng sử dụng bentonit sét hữu cơ trong việc chế tạo vật liệu mới.
Ví dụ, sét hữu cơ được trộn với các polime để chế tạo các vật liệu nanocompozit,
gọi là compozit - nano – bentonit hay vật liệu composite etylen vinyl axetat/sét hữu cơ
là vật liệu cách điện tốt khi hàm lượng sét hữu cơ bằng 1,5- 2%.
Bentonit dùng trong công nghiệp tinh chế nước
Hiện nay nguồn nước tại các ao hồ sông suối hay các nguồn giếng khoan bị ô
nhiễm vì vậy việc sử dụng bentonit để làm sạch nguồn nước đó có ý nghĩa thực tế quan
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




trọng. Bentonit có giá thành rẻ bên cạnh khả năng làm kết tủa các vẩn đục, hấp phụ các
chất độc hại với một lượng lớn, tiêu diệt vi khuẩn ngoài ra bentonit còn có khả năng
làm giảm tính cứng của nước.
Xử lý chất thải
Trong lĩnh vực xử lý chất thải bentonit được sử dụng với vai trò chủ yếu làm chất
kết ngưng, xúc tiến trong quá trình đông quánh của bùn thải đồng thời nó là chất chọn


Hoạt hóa bằng kiềm
Việc hoạt hóa bằng kiềm sẽ tốt nhất là ở nhiệt độ cao nhưng khi đó nó dễ làm phá
vỡ cấu trúc cũ, do vậy khả năng hấp phụ và xúc tác của bentonit sẽ mất. Dùng kiềm
hòa tan một số oxit lưỡng tính như Al2 O3 để tạo trên bề mặt những lỗ xốp và trung
tâm hoạt động [5], [6].
Do vậy phương pháp hoạt hóa bằng kiềm ít được sử dụng, chỉ trong trường
hợp đặc biệt nào đó mà người ta mới sử dụng phương pháp này.
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 [3], [5], [13].
Hoạt hóa bằng chất hữu cơ
Ngoài các phương pháp trên người ta có thể dùng các phương pháp khác để biến
tính bentonit như biến tính bentonit bởi chất hữu cơ. Chất hữu cơ ở đây thường dùng
là chất hoạt động bề mặt. Khi đất sét được biến tính bằng chất hữu cơ, nó tạo nên trên
bề mặt của đất một lớp bao phủ tối ưu của chất hữu cơ trên bề mặt đất sét. Vì vậy, nó
có khả năng biến đổi với các chất hữu cơ. Với sự biến tính chất hữu cơ thích hợp, nó
có thể tạo ra một chất hấp phụ đồng thời chất hữu cơ và chất vô cơ mà không có sự
cạnh tranh. Kim loại không chỉ có thể đi vào mạng lưới của bentonit nhờ những khoảng
trống chưa bị che lấp bởi những chất hữu cơ, mà chúng còn tạo liên kết với những
nhóm chức của chất hữu cơ. Tuy nhiên hạn chế là chất hoạt động bề mặt không có
nhiều trong công nghiệp.
1.1.6. Nguồn tài nguyên bentonit trên thế giới và ở Việt Nam
Nước ta có nguồn tài nguyên bentonit rất phong phú được phát hiện ở nhiều nơi với
trữ lượng lớn như: Cổ Định - Thanh Hóa, Tuy Phong - Bình Thuận. Tuy nhiên việc khai
thác và sử dụng bentonit ở nước ta trong phạm vi còn nhỏ [2].
Do hàm lượng smectit trong bentonit ở nước ta tương đối thấp nên không sử dụng
trực tiếp vì vậy để sử dụng trong một số ngành công nghệ cao người ta phải sử dụng các


Hàm
lượng(%)
trọng lượng

68,4

9,26

2,1

0,49

0,48

5,8

1,51

1,26

1,87

3,31

Hiện nay đã có một số công trình nghiên cứu, chế biến bentonit theo một số định
hướng sau:
- Nghiên cứu quá trình hoạt hóa bentonit bằng kiềm và axit để chế tạo vật liệu
xốp hấp phụ kim loại nặng và phóng xạ dùng trong xử lý môi trường (Viện Công nghệ
Xạ hiếm, Viện Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt).

bentonit của Wyoming có những đặc điểm độc đáo hiếm khi được tìm thấy ở bất cứ
nơi nào khác. Nó có thể trương nở lên đến 16 lần kích thước ban đầu của nó và hấp thụ
lên đến 10 lần trọng lượng của nó trong nước. Những đặc điểm này được các nhà địa
chất giải thích rằng là do thành phần chủ yếu của bentonit của Wyoming là bentonit
natri [5].
Giới thiệu về bentonit Ấn Độ:
Các mỏ bentonit lớn ở Ấn Độ nằm ở Kutch với hai nhà máy chế biến ở Bhuj (ở
vùng Gujarat ở phía Tây của Ấn Độ) và Chennar. Bentonit cũng được sản xuất ở huyện
Barmer Rajasthan gần Oakland Hathi-ki-Dhani và vùng đồi Rajmahal của miền đông
Ấn Độ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Bentonit - Ấn Độ được hình thành các đây hàng triệu năm, từ tro của núi lửa rơi
xuống nước ứ đọng lại trong điều kiện nửa khô hạn. Do đặc tính tự nhiên của tro núi
lửa của vùng này mà thành phần hóa học của bentonit này cũng có một chút khác biệt
so với bentonit của các vùng khác trên thế giới. Hầu hết mỏ khoáng này là bentonit
natri với hàm lượng sắt cao hơn (hematit, manhetit) làm cho màu tối hơn, thành phần
chính của các mỏ khoáng này là MMT. Ngoài ra, còn có các thành phần phụ khác như
lưu huỳnh và cacbonat rất thấp (0,11% S, 0,07% CO32-) [5].
Sản xuất và sử dụng bentonit ở Trung Quốc:
Mỏ bentonit lớn nhất Trung Quốc là mỏ bentonit-Ca ở Xuân Hoa thuộc tỉnh Hồ
Bắc, ngoài ra còn nhiều mỏ bentonit ở Triết Giang, Quảng Đông...[3].
1.2. Sét hữu cơ
1.2.1. Giới thiệu về sét hữu cơ
Sét hữu cơ là sản phẩm được tạo thành bởi sự thay thế cation vô cơ trong một số
sét thuộc nhóm secmetit ngoài ra chúng có thể trao đổi với một số cation hữu cơ với
nhiều dạng khác nhau. Các cation hữu cơ thường được sử dụng là cation hữu cơ (bậc

Hình 1.4 cho thấy các ion hữu cơ có thể sắp xếp tạo lớp phẳng (đơn hoặc kép) trên bề
mặt silicat. Ngoài ra, tùy thuộc vào chiều dài mạch ankyl và mật độ gói ghém cho thấy
sự tạo thành các cấu trúc nghiêng với mạch ankyl hướng ra xa bề mặt silicat. Với các
lớp “3 phân tử”, do một số đầu mạch chồng chập lên các đầu mạch khác, nên khoảng
cách giữa các lớp được xác định bởi chiều dày của ba mạch ankyl (Bergaya và cộng
sự, 2006; Lagaly, 1981) [16], [22], [24].

Hình 1.4. Sự định hướng của các ion ankylamoni trong các lớp silicat
Năm 1976, Lagaly 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 1.4) [22].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Hình 1.5. Sự sắp xếp các cation hữu cơ kiểu đơn lớp, hai lớp và giả ba lớp
Nếu mạch hiđrocacbon trong muối amoni và photphoni 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 1.2) [2].
Bảng 1.2. Ảnh hưởng của độ dài mạch ankyl đến khoảng cách lớp d001
và diện tích sét bị che phủ [2], [5]
Số nguyên tử
cacbon

d001
(Å)

Số lớp cation


1

0,44

27

8

13,3

1

0,69

42

10

13,6

1

0,81

49

12

17,4


2

1,31

79

Quy luật này đã được phát hiện, khi các nhà khoa học nghiên cứu phản ứng trao
đổi cation giữa bentonit với các muối amoni và photphoni hữu cơ và sự tương quan
giữa tỷ lệ bề mặt phiến sét bị che phủ bằng các cation hữu cơ với số lớp cation hữu cơ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




sắp xếp trong không gian giữa hai phiến sét. Khi bề mặt phiến sét bị che phủ hơn 50%
thì các cation hữu cơ bắt đầu sắp xếp thành hai lớp [2], [5].
1.2.3. Tính chất của sét hữu cơ
Do cấu trúc lớp với các lá aluminosilicat qua nước và các cation trong phân tử
hữu cơ thâm nhập vào khoảng không gian giữa các lớp sét hữu cơ, về nguyên tắc đây
là vật liệu vừa qua nước vừa qua hữu cơ vì vậy sét hữu cơ có các tính chất đặc trưng
như: tính trương nở, khả năng hấp phụ….[2], [20].
Tính trương nở
Trong các dung môi hữu cơ sét hữu cơ có khả năng trương nở tốt. Những dung
môi làm cho sét hữu cơ trương nở tốt thông thường chứa các nhóm hoặc phân tử ưa
nước hoặc kị nước. Đối với chất hữu cơ không phân cực tinh khiết sẽ không làm cho
sét hữu cơ trương nở được vì các chất này không có khả năng sonvat các đuôi hữu cơ
của các amin trong sét hữu cơ. Trong khi đó một số dung môi hữu cơ như nitrobenzen,
hay stiren cũng có khả năng làm cho sét hữu cơ trương nở tốt, điều này được lý giải là
do nhóm phenyl có khả năng hấp phụ mạnh trên bề mặt silicat và nó đóng vai trò như