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 46 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* Bentonit là một loại khoáng công nghiệp, được cấu tạo chủ yếu từ khoáng vật thuộc nhóm sét smectit gồm có montmorillonit và một số khoáng chất khác. Khoáng sét bentonit xuất hiện trong tự nhiên với sự biến thiên trong thành phần hoá học phụ thuộc vào nguồn gốc hình (*) TS, Khoa Sư phạm Hoá – Sinh. Trường Đại học Đồng Tháp thành của chúng. Công thức chung của montmorillonit là (Mn+x.nH2O)(Al2-yMgx) Si4O10(OH)2, trong đó Mn+ là cation trao đổi lớp giữa (Mn+ thường là Na+, K+, Mg2+, Ca2+). Trong tự nhiên, bentonit có sự thay thế đồng hình của Si4+ bằng Al3+, Al3+ bằng Fe2+ hoặc Mg2+, dẫn đến sự thiếu hụt 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 ion kim loại kiềm và kiềm thổ (chẳng hạn BÙI VĂN THẮNG 47 như Na+ và Ca2+) chiếm giữ khoảng không giữa các lớp sét [2, 11]. Bentonit tự nhiên chưa biến tính ứng dụng trong lĩnh vực hấp phụ và xúc tác đạt hiệu quả thấp [3, 12], do đó, để sử dụng cho các ứng dụng này, bentonit cần được biến tính. Bentonit biến tính bằng tác nhân polyoxocation kim loại thu được loại vật liệu mới có độ xốp cao, bền nhiệt, diện tích bề mặt và số lượng tâm hoạt động tăng lên đáng kể,v.v. phù hợp cho các quá trình hấp phụ và xúc tác [12, 13]. Cho đến nay, hầu hết các nghiên cứu về bentonit biến tính bằng tác nhân kim loại đều được tập trung vào tác nhân polyoxocation Al137+ (ion Keggin nhôm) [6]. Ion Keggin Al137+ có cấu trúc hoàn toàn xác định. Cấu trúc ion này bao gồm 1 ion Al3+ ở tâm cấu trúc tứ diện, còn lại là 12 ion Al3+ bao quanh cấu trúc bát diện. Khi các cation lớp giữa của bentonit được trao đổi với ion Al137+ thì khoảng cách lớp của bentonit biến tính nhôm tăng lên một khoảng đúng bằng chiều cao của ion Keggin là 8,6Å [6, 12], đó cũng là quá trình biến tính bentonit bằng ion Al137+. Vật liệu bentonit biến tính nhôm thu được có diện tích bề mặt tăng lên nhiều lần so với bentonit chưa biến tính và vật liệu này có các lỗ xốp vi mao quản. Ngoài ra còn có lỗ xốp mao quản trung bình do các lớp sét sắp xếp với nhau. Trong nghiên cứu này, bentonit biến tính nhôm được khảo sát với các điều kiện điều chế khác nhau. Khoảng cách lớp cơ bản của bentonit biến tính được xác định bằng phổ nhiễu xạ tia X (XRD), diện tích bề mặt, hình thái sản phẩm, thành phần hóa học của sản phẩm cũng được khảo sát. 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên liệu Bentonit (Ben) tự nhiên được sử dụng là bentonit kiềm (Bình Thuận) có hàm lượng montmorillonit là 90% (Ben90). Mẫu quặng sau khi làm giàu, được nghiền mịn và sàng qua rây 100 mesh. Dung lượng trao đổi cation (CEC) trong khoảng 76 - 98 meq/100g. Các hoá chất AlCl3.6H2O, NaOH, HCl là những hóa chất sạch phân tích (Trung Quốc) và một số tác nhân cần thiết khác. 2.2. Phương pháp điều chế và khảo sát tính chất của vật liệu bentonit biến tính nhôm 2.2.1. Điều chế dung dịch nhôm polyoxocation Dung dịch nhôm polyoxocation được điều chế bằng cách thuỷ phân dung dịch AlCl3 0,5M bằng NaOH 0,5M với tỉ lệ mol OH-/Al3+ khác nhau. Dung dịch AlCl3 được khuấy mạnh trên máy khuấy, nhỏ từ từ dung dịch NaOH vào, hỗn hợp được khuấy liên tục trong 5 giờ ở nhiệt độ phòng. Sau đó già hoá dung dịch trong khoảng thời gian khác nhau thu được dung dịch nhôm polyoxocation. 2.2.2. Điều chế vật liệu bentonit biến tính nhôm Thêm dung dịch nhôm polyoxocation sau khi già hoá ở trên vào huyền phù bentonit 1% (được điều chế bằng cách phân tán 5 gam bentonit trong 500 mL nước cất, ngâm 24 giờ và khuấy mạnh trong 2 giờ trước khi tiến hành phản ứng trao đổi) với tốc độ chậm (1 mL/phút). Hỗn hợp phản ứng được khuấy liên tục trong 5 giờ ở nhiệt độ khác nhau, duy trì ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ. Sau phản ứng huyền phù được lọc tách và rửa với nước cất vài lần để loại bỏ hết các ion dư, làm khô ở nhiệt độ 60oC trong 10 giờ thu được vật liệu bentonit biến tính nhôm (Ben-Al). Đã khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU BENTONIT BIẾN TÍNH NHÔM 48 đến quá trình điều chế vật liệu Ben-Al như: tỉ lệ AlCl3/bentonit, thời gian già hoá dung dịch Al polyoxocation, nhiệt độ tiến hành phản ứng trao đổi và tỉ lệ mol OH-/Al3+. 2.2.3. Các phương pháp nghiên cứu Xác định khoảng cách lớp của vật liệu bentonit biến tính bằng XRD trên máy D8 Advance-Bruker (Đức) sử dụng bức xạ 40 kV, 300 mA, quét từ 0,5-200, khoảng cách lớp được xác định bởi XRD là đỉnh 001; thành phần hóa học của vật liệu được phân tích trên máy Iris-Intrepid, Optimal 7300 DV (Mỹ); hình thái bề mặt sản phẩm được xác định bằng ảnh SEM trên máy Hitacho S-4800 (Nhật). Phổ hồng ngoại của bentonit nguyên liệu và bentonit biến tính nhôm được xác định trên máy GX- PerkinElmer (Mỹ). Diện tích bề mặt và tổng thể tích lỗ xốp đo trên máy Coulter SA3100 (Mỹ). 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Đặc trưng của bentonit Bình Thuận Phổ nhiễu xạ tia X của mẫu Ben90 dùng làm nguyên liệu điều chế bentonit biến tính nhôm được trình bày trong Hình 1. Theo nghiên cứu của tác giả Yan [12] cho thấy, mẫu sét bentonit tự nhiên với cation hiđrat lớp giữa là ion Ca2+ hay Mg2+ thì khoảng cách lớp (d001) là 14,6Å. Giá trị d001 giảm xuống còn 12,4Å khi các cation Ca2+ hay Mg2+ được thay thế bằng cation Na+ hay K+ nằm lớp giữa cho khoảng cách lớp bentonit thấp hơn. Kết quả phân tích từ giản đồ XRD chỉ ra trong Hình 1 của Ben90 có góc 2 = 7,00o, tương ứng với khoảng cách cơ bản là 12,61Å. Điều này cho thấy bentonit Bình Thuận thuộc loại bentonit kiềm (chứa chủ yếu cation hiđrat lớp xen giữa là Na+, K+), bên cạnh còn chứa một số ít cation Ca2+ và Mg2+ [13]. Hình 1. Giản đồ XRD của mẫu Ben90. BÙI VĂN THẮNG 49 3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế vật liệu Ben-Al 3.2.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ Al3+/bentonit Kết quả phân tích XRD của Ben-Al-Cx (x = 5; 10; 15; 20 và 25 mmol/g) được trình bày trong Hình 2 cho thấy, cường độ và độ rộng pic phổ của mẫu Ben-Al-Cx thay đổi không đáng kể trong các mẫu điều chế với tỉ lệ Al3+/bentonit từ 10 đến 25 mmol/g. Mẫu Ben-Al-C5 có cường độ pic phổ thấp và rộng, cho biết quá trình biến tính xảy ra không hoàn toàn, vẫn còn một phần cation hiđrat lớp giữa của sét bentonit chưa trao đổi hết hoặc xảy ra quá trình bóc lớp sản phẩm biến tính [4]. Mẫu Ben-Al- C20 có cường độ pic phổ cao, pic phổ hẹp và sắc nét so với các mẫu Ben-Al-Cx còn lại, cho thấy rằng quá trình biến tính xảy ra hoàn toàn và sự phân bố đồng nhất trong sản phẩm Ben-Al-Cx [8]. Tuy nhiên, cường độ pic phổ của các mẫu Ben-Al-Cx thấp hơn mẫu bentonit nguyên liệu đã chỉ ra trong Hình 1. Giá trị 2 , khoảng cách lớp và khoảng các lớp giữa của Ben-Al-Cx chỉ ra trong Bảng 1 cho thấy, mẫu Ben-Al-Cx có pic nhiễu xạ đặc trưng của bentonit biến tính nhôm ở góc 2 = 5,086 ÷ 4,800o, tương ứng với khoảng cách lớp là 17,36 – 18,39Å và khoảng cách lớp giữa là 7,76 – 8,79Å. Giá trị d001 và d của Ben-Al-Cx phụ thuộc vào hàm lượng của tác nhân Al polyoxocation (ion Keggin nhôm) sử dụng. Khi tiến hành trao đổi cation hiđrat lớp giữa của sét bentonit bằng nhôm polyoxocation làm khoảng cách lớp của vật liệu Ben-Al-Cx tăng lên rõ rệt từ 12,61Å (Ben90) lên trên 18Å khi tỉ lệ Al3+/bentonit tăng và đạt cực đại ở Ben-Al-C20 (18,39Å), sau đó giá trị d001 giảm (còn 18,30Å) khi tỉ lệ Al3+/bentonit tăng lên 25 mmol/g. Hình 2. Giản đồ XRD của mẫu Ben-Al-Cx điều chế với tỉ lệ Al3+/bentonit khác nhau. NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU BENTONIT BIẾN TÍNH NHÔM 50 Bảng 1. Giá trị d001 và khoảng cách lớp giữa ( d ) của mẫu Ben-Al-Cx điều chế với tỉ lệ Al3+/bentonit khác nhau Mẫu sét 2 (o) d001 (Å) d (Å) Ben-Al-C5 4,847 18,22 8,62 Ben-Al-C10 5,086 17,36 7,76 Ben-Al-C15 4,867 18,14 8,54 Ben-Al-C20 4,800 18,39 8,79 Ben-Al-C25 4,824 18,30 8,70 001 9,6d d   (Å) Như vậy, hàm lượng ion Keggin nhôm đưa vào với tỉ lệ Al3+/bentonit là 20 mmol/g cho giá trị d001 là 18,39Å lớn nhất, khoảng cách lớp ( d =8,79Å) gần bằng tổng bề dày của lớp bentonit (9,6Å) và chiều cao trung bình của ion Keggin nhôm (8,6Å) [7]. Khoảng cách lớp của bentonit biến tính nhôm lớn hơn nhiều so với bentonit nguyên liệu. Điều này khẳng định, quá trình biến tính lớp giữa bentonit đã thành công và ion Keggin nhôm đã thay thế cation hiđrat lớp giữa và chiếm giữ khoảng không gian giữa lớp sét bentonit. Kết quả này cũng phù hợp với một số công trình đã công bố trước đây [2, 7, 11]. 3.2.2. Ảnh hưởng thời gian già hoá dung dịch nhôm polyoxocation Kết quả phân tích XRD của mẫu Ben- Al-xd (x = 1; 7; 14 và 21 ngày) được trình bày trong Hình 3. Thời gian già hoá dung dịch nhôm polyoxocation có ảnh hưởng đến khoảng cách lớp của Ben-Al-xd như chỉ ra trong Hình 3, nhưng ít ảnh hưởng đến cường độ pic phổ của Ben-Al-xd. Thời gian già hoá dung dịch nhôm polyoxocation cần ít nhất là 7 ngày để ổn định tác nhân nhôm polyoxocation và thu được sản phẩm nhôm biến tính bentonit với khoảng cách lớp lớn (d001 > 18Å) [5, 6, 9]. Hơn nữa, tăng thời gian già hoá thì khoảng cách lớp và cường độ pic phổ thay đổi không nhiều.. Hình 3. Giản đồ XRD của mẫu Ben-Al-xd điều chế với thời gian già hoá dung dịch nhôm polyoxocation khác nhau. BÙI VĂN THẮNG 51 3.2.3. Ảnh hưởng nhiệt độ đến quá trình biến tính Giản đồ phổ nhiễu xạ tia X của mẫu Ben-Al-Tx (x = 25; 50; 70 và 90oC) được chỉ ra trong Hình 4. Giá trị 2 , khoảng cách lớp và khoảng cách lớp giữa của Ben-Al- Tx được trình bày trong Bảng 3 cho thấy rằng, khoảng cách lớp của các mẫu Ben- Al-Tx thay đổi không nhiều khi nhiệt độ tiến hành phản ứng biến tính tăng từ 25o lên 90oC. Giá trị d001 của các mẫu Ben- Al-Tx điều chế ở nhiệt độ thấp (từ 25 đến 70oC) là 18,47 ÷ 18,70Å và khoảng cách lớp xen giữa là 8,87 ÷ 9,10Å. Khi nhiệt độ tiến hành phản ứng biến tính tăng lên 90oC thì giá trị d001 giảm xuống còn 17,76Å. Điều này được giải thích là do sự phân huỷ một phần tác nhân nhôm polyoxocation ở nhiệt độ cao, dẫn đến khoảng cách lớp của mẫu Ben-Al-Tx giảm. Khoảng cách lớp của Ben-Al-T70 là 18,69Å, tương ứng với khoảng cách lớp xen giữa là 9,09Å. Giá trị d001 này cao hơn một số báo cáo đã công bố [2, 9], nhưng thấp hơn so với nghiên cứu của Tian [10]. Như vậy, nhiệt độ phù hợp cho quá trình điều chế vật liệu bentonit biến tính bởi tác nhân Al polyoxocation là 70oC. Hình 4. Giản đồ XRD của mẫu Ben-Al-Tx điều chế với nhiệt độ phản ứng trao đổi khác nhau. Bảng 3. Giá trị d001 và khoảng cách lớp giữa ( d ) của mẫu Ben-Al-Tx điều chế với nhiệt độ tiến hành phản ứng trao đổi khác nhau Mẫu sét 2 (o) d001 (Å) d (Å) Ben-Al-T25 4,722 18,70 9,10 Ben-Al-T50 4,780 18,47 8,87 Ben-Al-T70 4,724 18,69 9,09 Ben-Al-T90 4,972 17,76 8,16 001 9,6d d   (Å) NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU BENTONIT BIẾN TÍNH NHÔM 52 3.2.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol OH-/Al3+ Giản đồ phổ nhiễu xạ tia X của mẫu Ben-Al-OH-x (x = 1,0; 1,5; 2,0 và 2,5) được chỉ ra trong Hình 5. Hình 5. Giản đồ XRD của mẫu Ben-Al-OH-x điều chế với tỉ lệ mol OH-/Al3+ khác nhau. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol OH-/Al3+ của mẫu Ben-Al-OH-x được như chỉ ra trong Hình 5 cho thấy, cường độ pic phổ của Ben-Al-OH-x thay đổi không đáng kể khi tỉ lệ mol OH-/Al3+ tăng từ 1,0 lên 2,5. Tuy nhiên, độ bazơ của dung dịch cao phù hợp cho sự hình thành nhômpolyoxocation . Giá trị 2 , khoảng cách lớp và khoảng cách lớp giữa của chúng được trình bày trong Bảng 4 cho thấy, khi tỉ lệ mol OH- /Al3+ tăng thì giá trị d001 và d của Ben- Al-OH-x cũng tăng. Điều này cho thấy, khả năng thuỷ phân của dung dịch polyoxocation có ảnh hưởng đến sự hình thành cấu trúc của tác nhân biến tính trong vật liệu bentonit biến tính nhôm [1, 2, 5]. Khoảng cách lớp của mẫu Ben-Al-OH-x điều chế với tỉ lệ mol OH-/Al3+ thấp (tỉ lệ mol OH-/Al3+ là 1,0) là 17,42Å (2 = 5,070o) và tăng lên 18,91Å (2 = 4,668o) khi tỉ lệ mol OH-/Al3+ là 2,5. Tuy nhiên, Ben-Al-OH-2,5 có cường độ pic phổ thấp và trải rộng hơn Ben-Al-OH-2,0. Bảng 4. Giá trị d001 và khoảng cách lớp giữa ( d ) của mẫu Ben-Al-OH-x được điều chế với tỉ lệ mol OH-/Al3+ khác nhau Mẫu sét 2 (o) d001 (Å) d (Å) Ben-Al-OH-1,0 5,070 17,42 7,82 Ben-Al-OH-1,5 4,878 18,10 8,50 Ben-Al-OH-2,0 4,724 18,69 9,09 Ben-Al-OH-2,5 4,668 18,91 9,31 001 9,6d d   (Å) BÙI VĂN THẮNG 53 3.3. Đánh giá đặc tính lý hoá của vật liệu Ben-Al 3.3.1. Thành phần hoá học và diện tích bề mặt Kết quả phân tích thành phần hoá học, diện tích bề mặt và tổng thể tích lỗ xốp của Ben90 và Ben-Al được trình bày trong Bảng 5. Bảng 5. Thành phần hoá học và diện tích bề mặt của mẫu Ben90 và Ben-Al % khối lượng Ben90 Ben-Al % khối lượng Ben90 Ben-Al SiO2 52,22 44,88 MnO2 0,07 0,02 Al2O3 15,78 28,12 P2O5 0,05 0,04 CaO 3,12 0,12 TiO2 0,50 0,65 Fe2O3 6,07 5,81 La 0,01 0,04 Na2O 2,74 0,78 MKN 14,88 16,08 K2O 2,51 2,14 SBET (m2/g) 60,72 117,70 MgO 2,05 1,32 VP (cm3/g) 0,164 0,199 (MKN: lượng mất khi nung) Kết quả thu được chỉ ra trong Bảng 5 cho thấy, sau khi tiến hành phản ứng trao đổi giữa cation hiđrat lớp giữa của sét bentonit và tác nhân nhôm polyoxocation thì phần trăm khối lượng Al2O3 tăng từ 15,78% (Ben90) lên 28,12% (Ben-Al). Trong khi đó, phần trăm khối lượng Na2O giảm từ 2,74% (Ben90) xuống 0,78% (Ben-Al), như vậy quá trình biến tính bentonit bằng tác nhân nhôm polyoxocation đã xảy ra. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Chae [2] với phần trăm khối lượng của Al2O3 trong nhôm biến tính bentonit là 28,54%. 3.3.2. Tính chất bề mặt Ảnh SEM của mẫu Ben90 và Ben-Al chỉ ra trong Hình 6 cho thấy, có sự khác biệt giữa mẫu Ben90 và Ben-Al. Mẫu Ben90 có cấu trúc lá mỏng, sắc nhọn, sắp xếp như những chiếc đĩa chồng lên nhau. Sau khi tiến hành quá trình biến tính bằng tác nhân nhôm polyoxocation, hình thái bề mặt của Ben-Al trở nên xốp và mịn hơn là do sự chuyển pha từ trạng thái vô định hình sang trạng thái tinh thể bởi tác nhân nhôm polyoxocation [3]. a) b) Hình 6. Ảnh SEM của các mẫu a) Ben90 và b) Ben-Al. NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU BENTONIT BIẾN TÍNH NHÔM 54 3.3.3. Phổ hồng ngoại Phổ FTIR của các mẫu Ben90 và Ben- Al với các pic đặc trưng chỉ ra trong Hình 7, tín hiệu và tần số phổ được chỉ trong Bảng 6. Từ Hình 7 cho thấy, dao động hoá trị của nhóm OH, nhóm Si – O và dao động biến dạng của chúng xuất hiện trong vùng 3000 – 4000 cm-1 và 400 – 2000 cm-1. Pic phổ xuất hiện ở 3626 cm-1 trong mẫu Ben90, 3625 cm-1 trong mẫu Ben-Al, đặc trưng cho dao động hoá trị của nhóm OH liên kết với các cation kim loại (Al3+, Fe3+, Mg2+) trong bát diện và cường độ pic phổ của Ben-Al thấp hơn Ben90 và dao động biến dạng của chúng xuất hiện ở vai phổ 916 cm-1 trong Ben90 và 918 cm-1 trong Ben-Al. a) 4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400.0 0.000 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.000 cm - 1 3698 3626 3445 1638 1431 1035 780 704 639 532 471 9 16 3702 918 693 590 3625 3441 1638 1038 781 527 469 420 b) Hình 7. Phổ FTIR của mẫu a) Ben90 và b) Ben-Al. Dao động hoá trị và dao động biến dạng của nhóm OH trong phân tử nước tự do hoặc nước hấp phụ lớp giữa có sự chuyển dịch về tần số thấp hơn so với Ben90, từ 3445 cm-1 và 1638 cm-1 trong mẫu Ben90 đến 3441 cm-1 và 1638 cm-1 trong mẫu Ben-Al với cường độ pic phổ cao hơn mẫu Ben90. Cường độ pic phổ cao trong mẫu bentonit biến tính nhôm cho thấy có sự hình thành liên kết Al-OH mới do tương tác giữa montmorillonit và tác nhân nhôm polyoxocation. Dao động hoá trị của nhóm Si – O xuất hiện ở pic phổ 1035 cm-1 trong mẫu Ben90 chuyển dịch về tần số cao hơn 1038 cm-1 trong mẫu Ben-Al. Nhưng cường độ và độ rộng pic phổ này thấp hơn so với mẫu bentonit chưa biến tính. Dao động biến dạng của dao động Si – O xuất hiện pic phổ ở 532 cm-1 trong mẫu Ben90 chuyển dịch về tần số thấp hơn ở 527 cm-1 trong mẫu Ben-Al. Trong khi đó, dao động biến dạng của Al – O và Fe – O xuất hiện ở 471 cm-1 trong mẫu Ben90 chuyển dịch về tần số thấp và cường độ pic phổ cao hơn trong bentonit biến tính nhôm ở 469 cm-1. Bentonit biến tính có cường độ pic phổ cao hơn bentonit chưa biến tính là do sự ảnh hưởng của tác nhân nhôm polyoxocation lớp giữa. BÙI VĂN THẮNG 55 Bảng 6. Tần số và tín hiệu phổ FTIR của mẫu Ben-90 và Ben-Al Tín hiệu phổ Tần số (cm -1) Tín hiệu phổ Tần số (cm -1) Ben90 Ben-Al Ben90 Ben-Al VIHO-Al  / VIHO-Mg 3626 3625 Al-Mg-OH - - HO-H (H2O hấp phụ) 3445 3441 Si-O-Si / Si-O-Al 704 693 HO-H (H2O hấp phụ) 1638 1638 VISi-O-Al 532 527 Si-O 1035 1038 Si-O-Si / Fe-O 471 469 VIHO-Al  916 918 Fe-O-Fe / Al-O-Al - 420 4. KẾT LUẬN Đã khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế vật liệu Ben-Al và rút ra một số kết luận như sau: - Khoảng cách lớp và khoảng cách lớp giữa của Ben-Al phụ thuộc vào hàm lượng nhôm polyoxocation biến tính lớp giữa. Khoảng cách lớp tăng khi tỉ lệ Al3+/bentonit tăng. Tỉ lệ Al3+/bentonit là 20 mmol/g phù hợp cho quá trình điều chế. - Thời gian già hoá dung dịch nhôm polyoxocation và nhiệt độ tiến hành phản ứng trao đổi có ảnh hưởng đến cường độ và độ rộng pic phổ XRD, cũng như giá trị d001 của Ben-Al. Thời gian già hoá và nhiệt độ tiến hành phản ứng trao đổi phù hợp để điều chế Ben-Al là 14 ngày ở nhiệt độ 70oC. - Khi tỉ lệ mol OH-/Al3+ tăng từ 1,0 đến 2,5 thì pic phổ của sản phẩm Ben-Al- OH-x chuyển dịch về khoảng cách lớp tăng và cường độ pic phổ cao hơn. Ở tỉ lệ mol OH-/Al3+ là 2,0 quan sát thấy pic phổ rõ ràng xuất hiện ở 18,69Å, pic phổ này đặc t