Nghiên cứu điều chế sét hữu cơ từ Bentonite Bình Thuận và amin hữu cơ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

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 HOÁ HỌC

Thái Nguyên- 2013

Soá hoùa bôûi trung taâm hoïc lieäu http://www.lrc.tnu.edu.vn/

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM



TRẦN TÙNG SƠN

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ SÉT HỮU CƠ TỪ

BENTONITE BÌNH THUẬN VÀ AMIN HỮU CƠ

Chuyên ngành: Hoá vô cơ

Mã số: 60.44.0113

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS. NGÔ SỸ LƢƠNG

Thái Nguyên- 2013

Soá hoùa bôûi trung taâm hoïc lieäu http://www.lrc.tnu.edu.vn/

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1

PHẦN I. TỔNG QUAN..............................................................................................3

1.1. SÉT HỮU CƠ ......................................................................................................3

1.1.1. Cấu trúc và tính chất của sét hữu cơ .................................................................3

1.1.2. Ứng dụng của sét hữu cơ...................................................................................7

1.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP SÉT HỮU CƠ...........................................8

1.2.1. Nguyên liệu điều chế sét hữu cơ .......................................................................8

1.2.2. Các phƣơng pháp điều chế sét hữu cơ ............................................................10

1.2.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến cấu trúc và tính chất của sét hữu cơ điều chế bằng

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. HOÁ 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

Soá hoùa bôûi trung taâm hoïc lieäu http://www.lrc.tnu.edu.vn/

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

PHẦN III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................................24

3.1. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ

SÉT HỮU CƠ ...........................................................................................................24

3.1.1. Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ amin/Bentonite (A/B) đến hàm lƣợng hữu cơ

trong sét hữu cơ.........................................................................................................24

3.1.2. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian khuấy đến hàm lƣợng hữu cơ trong sét hữu

cơ...............................................................................................................................26

3.1.3. Khảo sát ảnh hƣởng của pH đến hàm lƣợng hữu cơ trong sét hữu cơ............28

3.1.4. Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ tới hàm lƣợng hữu cơ trong sét hữu ..........31

...............................................38

3.3. ÁP DỤNG QUY TRÌNH ĐỂ ĐIỀU CHẾ SÉT HỮU CƠ TỪ BENTONITE

BÌNH THUẬN VỚI AMONI HỮU CƠ..................................................................39

3.3.1. Điều chế sét hữu cơ từ BT90 và CTAB..........................................................39

3.3.2. Điều chế sét hữu cơ từ BT90 và ODTAC.......................................................42

KẾT LUẬN...............................................................................................................44

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................45

Soá hoùa bôûi trung taâm hoïc lieäu http://www.lrc.tnu.edu.vn/

1

MỞ ĐẦU

Sét hữu cơ là sản phẩm của quá trình tƣơng tác giữa sét có cấu trúc lớp thuộc

nhóm smectite, thích hợp nhất là bentonite và 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 môi trƣờng.

Nguyên liệu để điều chế sét hữu cơ là các khoáng sét có cấu trúc lớp thuộc

nhóm smectite, thích hợp nhất là bentonite.

Nƣớc ta có nguồn tài nguyên bentonite rất phong phú đƣợc phát hiện ở nhiều

nơi: Cổ Định - Thanh Hoá, 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 khô).

Trong phƣơng pháp khô các phân tử hữu cơ có thể đƣợc xen trong các lớp

bentonite khô bởi phản ứng ở trạng thái rắn mà không cần sử dụng các dung môi.

Sự vắng mặt của dung môi trong quá trình điều chế phƣơng pháp khô có lợi cho

môi trƣờng và thuận lợi cho công 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 tôi sử

dụng phƣơng pháp ƣớt để điều chế sét hữu cơ.

Hiện nay, nhu cầu về bentonite hoạt hoá và biến tính cho các ngành công

nghiệp giấy, sơn, v.v... và cho các nghiên cứu triển khai công 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

nghiên cứu ứng dụng vật liệu này ở nƣớc ta mới chỉ đƣợc thực hiện với lƣợng nhỏ,

Soá hoùa bôûi trung taâm hoïc lieäu http://www.lrc.tnu.edu.vn/