Nghiên cứu điều chế và khảo sát tính chất của vật liệu bentonit biến tính nhôm

Bentonit biến tính nhôm được điều chế bằng cách trao đổi cation hiđrat lớp giữa của bentonit bởi Al polyoxocation. Tính chất đặc trưng của bentonit chưa biến tính và bentonit biến tính được xác định bằng các phương pháp XRD, FTIR, SEM, BET, ICP-OES.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu điều chế và khảo sát tính chất của vật liệu bentonit biến tính nhôm TAÏP CHÍ ÑAÏI HOÏC SAØI GOØN Soá 21 - Thaùng 6/2014 NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU BENTONIT BIẾN TÍNH NHÔM BÙI VĂN THẮNG(*) TÓM TẮT Bentonit biến tính nhôm được điều chế bằng cách trao đổi cation hiđrat lớp giữa của bentonit bởi Al polyoxocation. Tính chất đặc trưng của bentonit chưa biến tính và bentonit biến tính được xác định bằng các phương pháp XRD, FTIR, SEM, BET, ICP-OES. Kết quả phân tích XRD cho thấy khoảng cách lớp, d001, tăng từ 12,61Å đối với bentonit chưa biến tính lên 18,6Å đối với mẫu bentonit biến tính nhôm. Khoảng cách cơ bản và khoảng cách lớp giữa của bentonit biến tính phụ thuộc vào hàm lượng Al polyoxocation, thời gian già hoá dung dịch polyoxocation, nhiệt độ tiến hành phản ứng trao đổi và tỉ lệ OH-/Al3+. Tỉ lệ mol OH-/Al3+ thích hợp cho điều chế bentonit biến tính nhôm là 2,0. Phổ FTIR và ảnh SEM cho thấy cation hiđrat lớp giữa đã được thay thế bằng tác nhân Al polyoxocation trong suốt quá trình điều chế. Từ khoá: Bentonit, bentonit biến tính, bentonit biến tính nhôm. ABSTRACT Al modified bentonites was obtained by exchanging the interlayer cation hidrat of bentonites by polyoxocation aluminum. Characterization of Al modified bentonites and unpillared bentonite was determined by XRD, FTIR, SEM, BET, ICP-OES methods. XRD patterns for raw sample in d001 increased from 12.61 to 18,6Ǻ for Al modified bentonites. Basing spacing and interlayered of Al modified bentonites depends on polyoxocation contents, aging time of polyoxocation solution, temperature of exchanging reaction and effect of OH-/Al3+ ratio. The most favorable polyoxocation solution for the production of Al modified bentonites had an OH-/Al3+ ratio molar of 2,0. FTIR analysis and SEM images show that the cation hidrat interlayers exchanged with polyoxocation aluminum during the preparation. Keywords: Bentonite, modified bentonite, aluminum modified bentonite. 1. GIỚI THIỆU* thành của chúng. Công thức chung của Bentonit là một loại khoáng công montmorillonit là (Mn+x.nH2O)(Al2-yMgx) nghiệp, được cấu tạo chủ yếu từ khoáng vật Si4O10(OH)2, trong đó Mn+ là cation trao thuộc nhóm sét smectit gồm có đổi lớp giữa (Mn+ thường là Na+, K+, Mg2+, montmorillonit và một số khoáng chất Ca2+). Trong tự nhiên, bentonit có sự thay khác. Khoáng sét bentonit xuất hiện trong thế đồng hình của Si4+ bằng Al3+, Al3+ tự nhiên với sự biến thiên trong thành phần bằng Fe2+ hoặc Mg2+, dẫn đến sự thiếu hụt hoá học phụ thuộc vào nguồn gốc hình điện tích dương trong cấu trúc, làm cho bề mặt lớp sét bentonit mang điện tích âm. Điện tích âm này được cân bằng bởi các (*) TS, Khoa Sư phạm Hoá – Sinh. Trường Đại học ion kim loại kiềm và kiềm thổ (chẳng hạn Đồng Tháp 46  BÙI VĂN THẮNG như Na+ và Ca2+) chiếm giữ khoảng không Bentonit (Ben) tự nhiên được sử dụng giữa các lớp sét [2, 11]. là bentonit kiềm (Bình Thuận) có hàm Bentonit tự nhiên chưa biến tính ứng lượng montmorillonit là 90% (Ben90). dụng trong lĩnh vực hấp phụ và xúc tác đạt Mẫu quặng sau khi làm giàu, được nghiền hiệu quả thấp [3, 12], do đó, để sử dụng mịn và sàng qua rây 100 mesh. Dung cho các ứng dụng này, bentonit cần được lượng trao đổi cation (CEC) trong khoảng biến tính. Bentonit biến tính bằng tác nhân 76 - 98 meq/100g. polyoxocation kim loại thu được loại vật Các hoá chất AlCl3.6H2O, NaOH, HCl liệu mới có độ xốp cao, bền nhiệt, diện tích là những hóa chất sạch phân tích (Trung bề mặt và số lượng tâm hoạt động tăng lên Quốc) và một số tác nhân cần thiết khác. đáng kể,v.v. phù hợp cho các quá trình hấp 2.2. Phương pháp điều chế và phụ và xúc tác [12, 13]. khảo sát tính chất của vật liệu Cho đến nay, hầu hết các nghiên cứu bentonit biến tính nhôm về bentonit biến tính bằng tác nhân kim 2.2.1. Điều chế dung dịch nhôm loại đều được tập trung vào tác nhân polyoxocation polyoxocation Al137+ (ion Keggin nhôm) Dung dịch nhôm polyoxocation được [6]. Ion Keggin Al137+ có cấu trúc hoàn điều chế bằng cách thuỷ phân dung dịch toàn xác định. Cấu trúc ion này bao gồm 1 AlCl3 0,5M bằng NaOH 0,5M với tỉ lệ mol ion Al3+ ở tâm cấu trúc tứ diện, còn lại là OH-/Al3 ...