Thạc Sĩ Nghiên cứu điều chế sét hữu cơ từ thể giàu bentonit Việt Nam và muối amoni hữu cơ

MỞ ĐẦU
Bentonit là loại khoáng sét tự nhiên, thuộc nhóm smectit gồm montmorilonit và một số khoáng khác. Bentonit có các tính chất đặc trưng là trương nở, kết dính, hấp phụ, trơ, nhớt và dẻo [1,3,4,35,37]. Do những tính chất này mà bentonit được ứng dụng từ xa xưa như làm đồ gia dụng (bát đĩa, nồi, chum, vại ) và ngày nay được sử dụng làm chất xúc tác [2,8,10,20,39], chất tạo huyền phù trong sơn, thuốc nhuộm, vecni, làm chất hấp phụ trong xử lý nước thải [11,17,20,26,27], khử giấy, mực, làm chất đầu chế tạo nanocompozit [7,14]
Sét hữu cơ là sản phẩm của quá trình tương tác giữa sét bentonit 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 [9,11,25,31]. Sét hữu cơ có tính chất đặc biệt như ưa hữu cơ, nhớt, hấp phụ. Do có những tính chất trên mà sét hữu cơ được ứng dụng làm chất chống sa lắng trong sơn, dầu nhờn, mực in, và gần đây là điều chế vật liệu nanocompozit, làm chất hấp phụ các chất hữu cơ và dầu mỏ trong xử lý môi trường nước [17,20,26,27,30].
Do có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau, sét hữu cơ đã và đang được các nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu ngày càng nhiều. Ở Việt Nam có một trữ lượng khoáng sét dồi dào song mới được khai thác trong phạm vi nhỏ và mới được sử dụng làm vật liệu gốm, vật liệu xây dựng, xử lý 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 của các nhà khoa học Việt Nam.
Để đóng góp một phần nhỏ vào việc nghiên cứu về bentonit và điều chế sét hữu cơ từ bentonit ở Việt Nam, trong luận văn này chúng tôi trình bày các kết quả khảo sát quá trình điều chế sét hữu cơ từ bentonit Bình Thuận hàm lượng MMT >90% với cetyl trimetyl amoni bromua và dodecyl amoni clorua, sau đó tiến hành xác định cấu trúc và tính chất của sản phẩm sét hữu cơ điều chế được.

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 2
1.1. Giới thiệu về bentonit 2
1.1.1. Cấu trúc của bentonit 2
1.1.2. Tính chất của bentonit 3
1.1.2.1. Tính chất trao đổi ion 3
1.1.2.2. Tính chất trương nở 5
1.1.2.3. Tính hấp phụ 5
1.1.2.4. Tính kết dính 6
1.1.2.5. Tính trơ 6
1.1.2.6. Tính nhớt và dẻo 6
1.1.3. Ứng dụng của bentonit 7
1.1.3.1. Làm chất xúc tác trong các quá trình tổng hợp hữu cơ 7
1.1.3.2. Làm vật liệu hấp phụ 8
1.1.3.3. Làm vật liệu điều chế sét hữu cơ và nanocompozit 9
1.1.3.4. Dùng trong một số lĩnh vực khác 9
1.1.4. Làm giàu, làm sạch bentonit 10
1.1.5. Giới thiệu về bentonit Bình Thuận – Việt Nam 11
1.2. Giới thiệu về sét hữu cơ 12
1.2.1. Cấu trúc của sét hữu cơ 13
1.2.2. Tính chất và ứng dụng của sét hữu cơ 19
1.2.2.1. Tính chất của sét hữu cơ 19
1.2.2.2. Ứng dụng của sét hữu cơ 19
1.2.3. Các phương pháp điều chế sét hữu cơ 20
1.2.3.1. Phương pháp ướt 21
1.2.3.2. Phương pháp khô 22
1.3. Mục đích và nội dung nghiên cứu của luận văn 23
1.3.1. Mục đích 23
1.3.2. Nội dung nghiên cứu 24
CHƯƠNG II. THỰC NGHIỆM 25
2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 25
2.1.1. Hóa chất 25
2.1.2. Dụng cụ 25
2.1.3. Thiết bị 25
2.2. Phương pháp điều chế sét hữu cơ 26
2.2.1. Chuyển dodecylamin thành muối dodecyl amoni clorua 26
2.2.2. Qui trình điều chế sét hữu cơ 26
2.3. Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc và tính chất vật liệu 27
2.3.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X 27
2.3.2. Phương pháp phân tích nhiệt 28
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 29
3.1. Khảo sát quá trình điều chế sét hữu cơ từ bentonit và CTAB 29
3.1.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình điều chế đến giá trị d001 và hàm lượng amoni hữu cơ trong sét hữu cơ từ bentonit và CTAB 29
3.1.1.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ cation amoni hữu cơ/bentonit 29
3.1.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ huyền phù 36
3.1.1.3. Ảnh hưởng của thời gian khuấy trộn 40
3.1.1.4. Ảnh hưởng của pH huyền phù 45
3.1.2. Xây dựng quy trình điều chế sét hữu cơ từ bentonit và CTAB 49
3.1.2.1. Quy trình điều chế sét hữu cơ từ bentonit Bình Thuận và cetyl trimetyl amoni bromua 49
3.1.2.2. Thuyết minh quy trình 49
3.1.2.3. Kết quả điều chế 51
3.2. Điều chế sét hữu cơ từ bentonit và dodecylamoni clorua (DAC) 53
3.2.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình điều chế đến giá trị d001 và hàm lượng amoni hữu cơ trong sét hữu cơ từ bentonit và DAC 53
3.2.1.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ cation hữu cơ/bentonit 53
3.2.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ huyền phù 59
3.2.1.3. Ảnh hưởng của thời gian khuấy trộn 63
3.2.1.4. Ảnh hưởng của pH huyền phù 67
3.2.2. Xây dựng quy trình điều chế sét hữu cơ từ bentonit và DAC 71
3.2.2.1. Quy trình điều chế sét hữu cơ từ bentonit Bình Thuận và dodecylamin 71
3.2.2.2. Thuyết minh quy trình 71
3.2.2.3. Kết quả điều chế 73
KẾT LUẬN 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO 77
PHỤ LỤC 81