Luận án tiến sĩ: Điều chế sét hữu cơ từ khoáng bentonite Bình Thuận và khảo sát khả năng ứng dụng

Luận án tiến sĩ phân tích hus điều chế sét hữu cơ từ khoáng bentonite bình thuận và khảo sát khả năng ứng dụng chúng, xây dựng cơ sở lý luận, kiểm chứng thực nghiệm, đóng góp tri

• Tác giả: Nguyễn Trọng Nghĩa
• Người hướng dẫn: Ngô Sỹ Lương
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ
• Đề tài: Điều Chế Sét Hữu Cơ Từ Khoáng Bentonite Bình Thuận Và Khảo Sát Khả Năng Ứng Dụng Chúng
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sỹ Hóa Học
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. PHẦN I: TỔNG QUAN
• 1.1. Thành phần hóa học và cấu trúc của bentonite
• 1.2. Tính chất của bentonite
• 1.3. Mối quan hệ giữa cấu trúc - tính chất
• 1.4. Ứng dụng bentonite
• 2. PHẦN II: TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ BENTONITE TRÊN THẾ GIỚI
• 2.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, KHAI THÁC, CHẾ BIẾN KHOÁNG BENTONITE Ở VIỆT NAM
• 2.3. LÀM GIÀU VÀ HOẠT HÓA BENTONITE
• 2.3.1. Làm giàu MMT từ nguồn khoáng bentonite tự nhiên
• 2.3.2. Hoạt hoá bentonite tự nhiên
• 2.4. Giới thiệu về sét hữu cơ
• 2.4.1. Cấu trúc của sét hữu cơ
• 2.4.2. Tính chất của sét hữu cơ
• 2.4.3. Nguyên liệu điều chế sét hữu cơ
• 2.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP SÉT HỮU CƠ
• 2.5.1. Phương pháp khô
• 2.5.2. Phương pháp ướt
• 2.5.3. Cơ chế trao đổi cation
• 2.5.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế sét hữu cơ bằng phương pháp khuếch tán trong dung dịch nước
• 2.5.5. Cấu trúc, tính chất và ứng dụng của nanocomposite
• 2.5.6. Nghiên cứu điều chế polymer-clay nanocomposite
• 2.6. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.6.1. NGUYÊN LIỆU, HOÁ CHẤT, THIẾT BỊ, DỤNG CỤ
• 2.6.2. LÀM GIÀU MMT TỪ NGUỒN KHOÁNG BENTONITE
• 2.6.2.1. Phương pháp làm giàu và làm sạch bentonite
• 2.6.2.2. Phương pháp xác định độ trương nở và dung lượng trao đổi cation của bentonite
• 2.6.2.3. Xác định độ trương nở của bentonite
• 2.6.2.4. Xác định dung lượng trao đổi cation của bentonite
• 2.6.2.5. Cách tiến hành
• 2.6.2.6. Các phương pháp xác định thành phần cấu trúc, tính chất của bentonite, sét hữu cơ, màng phủ và cao su
• 2.6.2.6.1. Phân tích thành phần hóa học của bentonite
• 2.6.2.6.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X
• 2.6.2.6.3. Phương pháp phổ hồng ngoại
• 2.6.2.6.4. Phương pháp hiển vi điện tử quét SEM
• 2.6.2.6.5. Phương pháp phân tích nhiệt vi sai DTA và nhiệt trọng lượng TGA
• 2.6.2.6.6. Phương pháp BET xác định diện tích bề mặt riêng của chất rắn
• 2.6.3. ĐIỀU CHẾ SÉT HỮU CƠ
• 2.6.3.1. Phương pháp chuyển các amin hữu cơ thành dạng muối amoni
• 2.6.3.2. Quá trình thực nghiệm điều chế sét hữu cơ theo phương pháp ướt
• 2.6.3.3. Phương pháp xác định hàm lượng của cation amoni hữu cơ trong sét hữu cơ (B)
• 2.6.4. ĐIỀU CHẾ VẬT LIỆU POLYMER-CLAY NANOCOMPOSITE
• 2.6.4.1. Điều chế màng phủ được gia cường bằng sét hữu cơ
• 2.6.4.2. Chế tạo tổ hợp cao su tự nhiên được gia cường bằng sét hữu cơ
• 3. PHẦN III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LÀM GIÀU MMT TỪ KHOÁNG BENTONITE NHA MÉ - BÌNH THUẬN
• 3.1.1. Thành phần hóa học và thành phần khoáng vật của bentonite Bình Thuận
• 3.1.2. Một số đặc trưng của bentonite Bình Thuận
• 3.1.3. Nghiên cứu thu nhận MMT
• 3.2. NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ SÉT HỮU CƠ
• 3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ cation amoni hữu cơ/bentonite (A/B) đến giá trị d001 và mức độ thâm nhập của chúng vào bentonite
• 3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến giá trị d001 và hàm lượng cation amoni hữu cơ trong sét hữu cơ
• 3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH dung dịch đến giá trị d001 và mức độ thâm nhập của các cation amoni hữu cơ vào bentonite
• 3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến giá trị d001 và hàm lượng cation amoni hữu cơ trong sét hữu cơ
• 3.2.5. Xây dựng quy trình điều chế sét hữu cơ từ bentonite Bình Thuận và các muối amoni hữu cơ
• 3.2.6. Áp dụng quy trình để điều chế sét hữu cơ từ bentonite BT90 và các muối amoni hữu cơ
• 3.3. CÁC NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SÉT HỮU CƠ ĐỂ ĐIỀU CHẾ POLYMER - CLAY NANOCOMPOSITE
• 3.3.1. Nghiên cứu chế tạo màng phủ polyurethane nanocomposite
• 3.3.2. Nghiên cứu chế tạo màng phủ polyacrylic nanocomposite
• 3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của sét hữu cơ đến một số tính chất cơ lí của cao su tự nhiên
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHẦN PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu điều chế sét hữu cơ từ bentonite Bình Thuận

Nghiên cứu điều chế sét hữu cơ từ bentonite Bình Thuận đang thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học. Bentonite là một loại khoáng sét tự nhiên, chủ yếu chứa montmorillonite (MMT), có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và môi trường. Việc điều chế sét hữu cơ từ bentonite không chỉ giúp nâng cao giá trị sử dụng của khoáng sản này mà còn mở ra nhiều cơ hội mới trong nghiên cứu và ứng dụng công nghệ vật liệu. Mục tiêu của nghiên cứu này là tìm ra quy trình tối ưu để điều chế sét hữu cơ từ bentonite Bình Thuận, đồng thời khảo sát khả năng ứng dụng của chúng trong các lĩnh vực khác nhau.

1.1. Đặc điểm và thành phần của bentonite Bình Thuận

Bentonite Bình Thuận có thành phần chính là montmorillonite, cùng với một số khoáng khác như hectorite và saponite. Các nghiên cứu cho thấy bentonite Bình Thuận có trữ lượng lớn và chất lượng tốt, phù hợp cho việc điều chế sét hữu cơ. Đặc điểm nổi bật của bentonite là khả năng trương nở và hấp phụ, điều này làm cho nó trở thành nguyên liệu lý tưởng cho nhiều ứng dụng công nghiệp.

1.2. Tính chất và ứng dụng của sét hữu cơ

Sét hữu cơ được điều chế từ bentonite có tính chất đặc biệt như ưa hữu cơ, nhớt và khả năng hấp phụ cao. Những tính chất này giúp sét hữu cơ được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như sản xuất sơn, dầu nhờn, và chế tạo nanocomposite. Nghiên cứu cho thấy sét hữu cơ có thể cải thiện tính chất cơ lý của các vật liệu khác, mở ra nhiều cơ hội mới trong công nghệ vật liệu.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu điều chế sét hữu cơ

Mặc dù có nhiều tiềm năng, việc điều chế sét hữu cơ từ bentonite Bình Thuận cũng gặp phải một số thách thức. Chất lượng của bentonite tự nhiên có thể không đồng đều, và việc tối ưu hóa quy trình điều chế là rất cần thiết để đạt được sản phẩm có chất lượng cao. Ngoài ra, việc nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế cũng là một thách thức lớn. Các yếu tố như pH, nhiệt độ, và tỷ lệ cation amoni hữu cơ/bentonite cần được khảo sát kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả tối ưu trong quá trình điều chế.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế sét hữu cơ

Quá trình điều chế sét hữu cơ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như pH, nhiệt độ, và thời gian phản ứng. Nghiên cứu cho thấy rằng việc điều chỉnh các yếu tố này có thể ảnh hưởng lớn đến chất lượng và tính chất của sản phẩm cuối cùng. Việc tìm ra điều kiện tối ưu cho quá trình điều chế là rất quan trọng để nâng cao hiệu quả sản xuất.

2.2. Khó khăn trong việc ứng dụng sét hữu cơ

Mặc dù sét hữu cơ có nhiều ứng dụng tiềm năng, nhưng việc triển khai chúng vào thực tế vẫn gặp nhiều khó khăn. Chất lượng sản phẩm, chi phí sản xuất và khả năng cạnh tranh với các sản phẩm nhập khẩu là những vấn đề cần được giải quyết. Nghiên cứu và phát triển công nghệ điều chế sét hữu cơ cần được đẩy mạnh để đáp ứng nhu cầu thị trường.

III. Phương pháp điều chế sét hữu cơ từ bentonite Bình Thuận

Để điều chế sét hữu cơ, các phương pháp khác nhau đã được nghiên cứu và áp dụng. Phương pháp ướt và phương pháp khô là hai phương pháp chính được sử dụng. Trong đó, phương pháp ướt cho thấy nhiều ưu điểm hơn về khả năng kiểm soát chất lượng sản phẩm. Quy trình điều chế cần được tối ưu hóa để đạt được sản phẩm có hàm lượng chất hữu cơ cao và tính chất tốt nhất.

3.1. Phương pháp ướt trong điều chế sét hữu cơ

Phương pháp ướt là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để điều chế sét hữu cơ. Quy trình này bao gồm việc hòa tan các muối amoni hữu cơ trong dung dịch và sau đó trộn với bentonite đã được làm giàu. Nghiên cứu cho thấy rằng phương pháp này giúp tăng cường khả năng hấp phụ và tính chất cơ lý của sản phẩm.

3.2. Phương pháp khô và ứng dụng của nó

Phương pháp khô cũng được sử dụng để điều chế sét hữu cơ, tuy nhiên, hiệu quả của nó thường không cao bằng phương pháp ướt. Phương pháp này thường được áp dụng trong các trường hợp cần sản xuất quy mô lớn. Việc nghiên cứu và cải tiến phương pháp khô có thể giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm chi phí.

IV. Ứng dụng thực tiễn của sét hữu cơ trong công nghiệp

Sét hữu cơ có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, đặc biệt là trong sản xuất nanocomposite và các vật liệu mới. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng sét hữu cơ có thể cải thiện đáng kể tính chất cơ lý của các vật liệu như sơn, cao su và nhựa. Các ứng dụng này không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn mở ra nhiều cơ hội mới trong nghiên cứu và phát triển công nghệ vật liệu.

4.1. Ứng dụng trong sản xuất nanocomposite

Sét hữu cơ được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nanocomposite nhờ vào tính chất hấp phụ và khả năng tương tác tốt với các polymer. Nghiên cứu cho thấy rằng việc thêm sét hữu cơ vào polymer có thể cải thiện độ bền, khả năng chịu nhiệt và tính chất cơ lý của sản phẩm cuối cùng.

4.2. Ứng dụng trong ngành sơn và cao su

Trong ngành sơn, sét hữu cơ được sử dụng như một chất chống sa lắng, giúp cải thiện độ bền và tính chất bề mặt của sản phẩm. Tương tự, trong ngành cao su, việc sử dụng sét hữu cơ có thể nâng cao tính chất cơ lý và khả năng chống mài mòn của cao su tự nhiên.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu điều chế sét hữu cơ từ bentonite Bình Thuận đã mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực công nghệ vật liệu. Mặc dù còn nhiều thách thức, nhưng với sự phát triển của công nghệ và nghiên cứu, khả năng ứng dụng của sét hữu cơ trong các lĩnh vực khác nhau là rất lớn. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển quy trình điều chế sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu thị trường.

5.1. Triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu về sét hữu cơ từ bentonite Bình Thuận sẽ tiếp tục được mở rộng trong tương lai. Các nhà khoa học sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình điều chế và khảo sát thêm các ứng dụng mới. Điều này không chỉ giúp nâng cao giá trị của bentonite mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp.

5.2. Tầm quan trọng của việc phát triển công nghệ

Việc phát triển công nghệ điều chế sét hữu cơ là rất quan trọng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường. Các công nghệ mới sẽ giúp cải thiện hiệu quả sản xuất, giảm chi phí và nâng cao chất lượng sản phẩm. Điều này sẽ tạo ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp và nghiên cứu khoa học.

Trích đoạn nội dung tài liệu

đặt vấn đề nghiên cứu ảnh hưởng của sản phẩm sét hữu cơ điều chế được đến một số tính chất cơ lý của màng sơn và cao su tự nhiên. Từ các mục tiêu trên chúng tôi xác định các nội dung cần nghiên cứu trong luận án này là: - Nghiên cứu phương án thích hợp làm giàu, làm sạch và hoạt hóa bentonite Bình Thuận để thu được sản phẩm bentonite có chất lượng cao có thể làm nguyên liệu cho điều chế sét hữu cơ. - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình điều chế sét hữu cơ theo phương pháp ướt từ bentonite Biǹ h Thuâ ̣n đã được tinh chế và các muố i amoni hữu cơ có bâ ̣c khác nhau để tìm các điều kiện thích hợp cho quá trình điều chế sét hữu cơ. - Xây dự ng quy trình điều chế sét hữu cơ với qui mô phòng thí nghiệm (140gam/mẻ), sản phẩm có hàm lượng chất hữu cơ trong bentonite > 20% và giá tri ̣ d001 > 20Å, có thể sử dụng là chất đầu cho quá trình điều chế nanocomposite.

- Bước đầu khảo sát khả năng ứng dụng của sét hữu cơ điều chế được trong biến tính màng sơn polyurethane, màng sơn polyacrylic và cao su tự nhiên. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Thành phần hóa học và cấu trúc của bentonite Dựa vào các kết quả nghiên cứu đã được công bố trong các tài liệu tham khảo có thể tóm tắt một số nét chính về thành phần, cấu trúc và tính chất của sét như sau: - Thành phần khoáng vật: Bentonite là loại khoáng sét tự nhiên , có thành phần chính là montmorillonite (MMT), Ngoài ra trong bentonite tự nhiên còn chứa một số khoáng sét khác như hectorite, saponite, clorite, mica,… và một số khoáng phi sét như calcite, pirrite, manhetite,…các muối kiềm và một số hợp chất hữu cơ [49, 61, 95, 227]. - Thành phần hóa học: Montmorillonite là thành phần chính của khoáng bentonite tự nhiên, có công thức hóa ho ̣c tổ ng quát là Al 2O3.

- Cấu trúc: Cấu trúc mạng lưới không gian của MMT đã được trình bày ở hình 1. Khi tồn tại trong tự nhiên, các ion trong mạng lưới có thể bị thay thế và vì vậy thành phần hóa học của khoáng có thể bị thay đổi nhiều [17, 21, 44, 49]. Cấu trúc mạng lưới không gian của MMT [49] MMT là khoáng có cấu trúc lớp 2:1 [44, 49, 61, 83] dạng diocta. Cấu trúc mạng lưới tinh thể của nó gồm hai lớp tứ diện liên kết với một lớp bát diện ở giữa, các lớp này kết hợp với nhau sao cho các đỉnh của tứ diện tạo thành một lớp chung 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] chứa các nguyên tử oxi của silic cùng với nhóm hydroxyl của bát diện tạo nên một đơn vị tế bào mạng lưới cơ bản [61, 83].

Trong trường hợp này mạng aluminosilicate trung hoà điện, công thức lý thuyết là (OH)4Si8Al4O20.nH2O và công thức khai triển được mô tả trên hình 1.1, các lớp được mở rộng theo hướng a và b, xếp chồng lên nhau theo hướng c. Mô hình cấu trúc mạng lưới MMT với sự thay thế đồng hình ở cả vị trí tứ diện và bát diện. Nói chung, các cation giữa các lớp đều được hydrat hóa [49]. Trên thực tế quá trình thay thế luôn xảy ra trong cấu trúc của MMT, Al 3+ và Fe3+ có thể thay cho Si4+ trong ma ̣ng lưới tứ diện , Mg2+, Fe2+, Zn2+, Ni2+có thể thay cho Al3+ trong mạng lưới bát diện .2 là mô hình sự thay thế đồng hình ở cả hai vị trí tứ diện và bát diện trong sét MMT.

Do sự thay thế chẳng hạn Al3+ bằng Mg2+ (tỉ lệ 1/4†1/5) và Si4+ bằng Al3+ (tỉ lệ 1/15†1/30) mạng lưới trở nên mất cân bằng về điện tích và sự thiếu hụt điện tích trên được bù trừ bằng các cation trao đổi hấp phụ giữa các lớp đơn vị hoặc xung quanh các gờ, cạnh của chúng [17, 61, 95, 161, 165]. Điê ̣n tích âm của ma ̣ng lưới xuấ t hiê ̣n chủ yế u ở ma ̣n g lưới bát diê ̣n và phân bố ở sâu bên trong mà không ở bề mă ̣t ngoài lớp cấ u trúc , nên năng lươ ̣ng liên kế t của các cation trao đổ i với lớp cấ u trúc của ma ̣ng thấ p , các cation có thể chuyển đô ̣ng tự do giữa các mă ̣t phẳ ng tić h điê ̣n âm và trao đổ i với các cation khác ta ̣o ra 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] khả năng biến tính MMT bằng cách trao đổi cation. Nét đặc trưng nhất của cấu trúc MMT là nước và các phân tử có cực khác, kể cả các phân tử hữu cơ có thể xâm nhập vào giữa các lớp sét dẫn tới làm giãn mạng theo hướng c. Chiề u dày mô ̣t lớp cấ u trúc của MMT theo hướng c là 9,6Å, nếu kể cả lớp cation trao đổ i , nước hấ p phụ thì chiều dày của lớp có thể tăng lên đến 15Å [17, 49, 165, 188], khi có các phân tử hữu cơ xâm nhâ ̣p vào giữa các lớp sét chúng có thể làm khoảng cách giữa các lớp cấu trú c của MMT tăng lên nhiều [44, 49, 61] và trong một số trường hợp chúng có thể bóc tách ra khỏi nhau hoàn toàn.

Mặc dù sự sắp xếp cấu trúc tổng thể của sét khá đơn giản [49] (chúng được xây dựng bằng cách xếp chồng các lớp aluminosilicate lên nhau) nhưng việc nghiên cứu cấu trúc của sét lại rất phức tạp. Sự phức tạp trong nghiên cứu cấu trúc và tính chất của sét tăng lên do nhiều nguyên nhân: + Sự đa dạng của việc thay thế đồng hình xảy ra trong các lớp aluminosilicate, + Tính mất trật tự của vùng giữa các lớp (interlayer region), + Các khuyết tật xếp chồng trong các lớp sét, và + Khoảng cách giữa các lớp có thể thay đổi. Vì vậy các phương pháp thực nghiệm thông thường (hồng ngoại, cộng hưởng từ hạt nhân, nhiễu xạ tia X) phân tích cấu trúc của sét gặp khá nhiều khó khăn. Đồng thời các nghiên cứu lý thuyết về cấu trúc của sét bằng phương pháp hộp mô phỏng cũng gặp nhiều khó khăn vì thường cần phải có các mô hình lớn để mô tả sự thay thế đồng hình, bản chất lớp của vật liệu và các khuyết tật.

Tuy nhiên, sự chú ý về sét ngày càng tăng do các ứng dụng công nghiệp không ngừng tăng lên, ví dụ trong lĩnh vực vật liệu mới polymer - clay nanocomposite, đã dẫn cộng đồng hóa lý thuyết phải nghiên cứu phát triển các công cụ mới để mô phỏng cấu trúc và từ đó giải thích các chất của sét. Tính chất của bentonite Do bentonite chứa chủ yếu là MMT có cấu trúc gồm các lớp aluminosilicate liên kết với nhau bằng liên kết hydro, có các ion bù trừ điện tích tồn tại giữa các lớp nên bentonite có các tính chất đặc trưng: trương nở, hấp phụ, trao đổi ion, kết dính, nhớt, dẻo và trơ, trong đó quan trọng nhất là khả năng trương nở, hấp phụ và trao đổi ion [27, 61, 227]. 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tính trương nở Cấu trúc lớp hai chiều của các khoáng sét làm cho chúng có có khả năng hấp phụ lượng nước lớn và sau đó bóc tách, làm mất cấu trúc lớp của chúng và vì vậy chúng có thể tồn tại ở dạng phiến rất mỏng [49, 61].

Khi đun nóng, sự mất nước làm bền cấu trúc của sét. Khuynh hướng trương nở quả thực rất đáng chú ý và được sử dụng rộng rãi để cho các ion, phân tử hữu cơ hoặc polyme thâm nhập vào giữa các lớp sét trong quá trình điều chế sét hữu cơ hoặc nanocomposite. Điều này thể hiện đặc biệt rõ ở MMT, nó có các tính chất hấp phụ rất tốt. Khi nước bị hấp phụ vào giữa các lớp sét sẽ làm tăng khoảng cách giữa các lớp sét (giá trị d001) gây ra sự trương nở của sét.

Sự trương nở phụ thuộc vào bản chất khoáng sét, sự thay thế đồng hình trong các lớp tứ diện, bát diện và các ion (cation trao đổi) trong môi trường phân tán. Lượng nước được hấp phụ vào giữa các lớp phụ thuộc vào khả năng hydrat hoá của các cation trao đổi [45, 126, 134, 235]. Ngoài ra, độ trương nở của bentonite còn phụ thuộc vào bản chất của cation trao đổi trên bề mặt lớp sét. Ví dụ, ion Na+ với điện tích +1 có thể liên kết với một tâm tích điện âm trong cấu trúc của MMT.

Vì thế khi bị hyđrat hoá, bentonite-Na có khả năng trương nở từ khoảng cách cơ sở là từ 9,6Å đến ít nhất 17Å. Trong môi trường kiềm bentonite-Na bị hiđrat hóa mạnh hơn và vì vậy huyền phù bentonite- Na rất bền vững [44, 49, 134, 139, 227]. Do khả năng trương nở tốt, người ta có thể điều chế được sét hữu cơ và các polymer - clay nanocomposite có các tính chất cơ học tốt, khả năng chịu nhiệt cao hoặc tạo mạng phủ bền. Chính vì vậy, nghiên cứu điều chế sét hữu cơ, sét chống lớp và các nanocomposite đã trở thành một lĩnh vực nghiên cứu sôi động [21, 24].

Mặt khác, tính chất trương nở của sét cũng có thể được xem là hạn chế lớn của sét trong một số lĩnh vực, ví dụ, trong lĩnh vực hoạt động dầu mỏ., sự hydrat hóa của sét có thể tạo ra các hốc không ổn định trong các vỉa dầu mỏ. Vì vậy, trong các trường hợp đó người ta cần sử dụng các chất phụ gia mới có thể thấm vào trong vật liệu sét để có thể ngăn ngừa sự trương nở của chúng [32]. Tính chất hấp phụ Tính chất hấp phụ của bentonite được quyết định bởi đặc tính bề mặt, cấu trúc rỗng và kích thước hạt của chúng [27, 54, 116, 164, 228]. Do bentonite có cấu trúc lớp và độ phân tán cao nên có cấu trúc rỗng phức tạp và bề mặt riêng lớn.

Với kích thước hạt nhỏ hơn 2 µm và có cấu trúc mạng tinh thể dạng lớp nên bentonite có bề 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] mặt riêng lớn [64, 175]. Diện tích bề mặt của bentonite gồm diện tích bề mặt ngoài và diện tích bề mặt trong. Diện tích bề mặt trong được xác định bởi bề mặt không gian giữa các lớp trong cấu trúc tinh thể. Diện tích bề mặt ngoài phụ thuộc vào kích thước hạt, hạt càng nhỏ thì diện tích bề mặt ngoài càng lớn [54, 95, 149, 205].

Khả năng hấp phụ của bentonite còn phụ thuộc vào tính chất, kích thước, hình dạng của các tác nhân bị hấp phụ.