hoàn thiện kỹ thuật sử dụng khoáng tự nhiên của việt nam (bentoite, zeolite) trong chế biến và sản xuất thức ăn nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế chăn nuôi

để thực hiện trong kế hoạch năm 2008 đề tài, dự án khoa học và công nghệ cấp Nhà nước năm 2008 Thành lập tổ thẩm định đề tài, dự án khoa học và công nghệ cấp Nhà nước năm 2008 kèm theo d

Công ty T− Vấn và Phát Triển Chăn nuôi

Báo cáo tổng kết đề tài:

Hoàn thiện kỹ thuật sử dụng khoáng tự nhiên của Việt Nam (Bentoite, zeolite) trong chế biến

và sản xuất thức ăn nhằm nâng cao hiệu quả

kinh tế chăn nuôi

cnđt: Bạch Mạnh Điều

8833

Hà nội – 2010

VIỆN CHĂN NUÔI

-

Công ty TNHH Nhà nước Một

thành viên Tư vấn và Đầu tư

Phát triển chăn nuôi

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Hà Nội, ngày 01 tháng 8 năm 2010

BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN DỰ ÁN SXTN

I THÔNG TIN CHUNG

Năm sinh: 12/6/1958 Nam/ Nữ: Nam

Học vị: Tiến sỹ khoa học nông nghiệp

Chức danh khoa học: Nghiên cứu viên chính - Chức vụ: Phó giám đốc

Điện thoại: Công ty: 04.37520264 Nhà riêng: 04.38385015

Mobile: 01689276981

Fax: 04.37522556 E-mail: ptk5867@yahoo.com Tên tổ chức đang công tác: Công ty TNHH Nhà nước Một thành viên tư vấn và Đầu tư Phát triển chăn nuôi

Địa chỉ công ty: Thụy Phương - Từ Liêm - Hà Nội

Địa chỉ nhà riêng: Tập thể Viện Chăn Nuôi-Thụy phương -Từ liêm-Hà nội

Ngân hàng: Kho bạc Nhà nước huyện Từ Liêm - Hà Nội

Tên cơ quan chủ quản dự án: Viện Chăn Nuôi

II TÌNH HÌNH THỰC HIỆN

1 Thời gian thực hiện dự án

- Theo Hợp đồng đã ký kết: tháng 01 năm 2008 đến 15 tháng 6 năm 2010

- Thực tế thực hiện: từ tháng 7 năm 2008 đến tháng 7 năm 2010

- Được gia hạn 6 tháng (Đến tháng 6 năm 2010)

2 Kinh phí và sử dụng kinh phí:

a) Tổng số kinh phí thực hiện: 8.865 triệu đồng, trong đó:

+ Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 2.640 triệu đồng

+ Kinh phí từ các nguồn khác: 6.225 triệu đồng

+ Tỷ lệ và kinh phí thu hồi đối với dự án (nếu có): 1.584 triệu đồng (bằng 60% kinh phí hỗ trợ thực hiện dự án)

Thời gian (Tháng, năm)

Kinh phí (Tr.đ)

Ghi chú (Số đề nghị quyết toán)

+ Nộp tiết kiệm chi 67,5 triệu từ kinh phí mua nguyên vật liệu

- Lý do thay đổi: Do tìm mua được nguồn nguyên liệu khoáng bentonite giá

thấp hơn so với dự trù, Cơ quan chủ trì dự án đề nghị và được Bộ Khoa học

và Công nghệ duyệt điều chỉnh kinh phí mua nguyên liệu của dự án (văn bản

số 2882/ BKHCN-KHCNN ngày 17 tháng 11 năm 2009)

3 Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện dự án

Số

TT

Số, thời gian ban

Thành lập Hội đồng khoa học và công nghệ cấp Nhà nước tư vấn tuyển chọn tổ chức và cá nhân chủ trì thực hiện Dự án độc lập cấp Nhà nước trong kế hoạch năm 2008 (kèm

để thực hiện trong kế hoạch năm 2008

đề tài, dự án khoa học

và công nghệ cấp Nhà nước năm 2008

Thành lập tổ thẩm định đề tài, dự án khoa học và công nghệ cấp Nhà nước năm 2008 (kèm theo danh mục)

2008

Phê duyệt kinh phí Dự án sản xuất thử nghiệm độc lập cấp Nhà nước bắt đầu thức hiện năm 2008 (kèm theo danh mục)

Hợp đồng thực hiện Dự án: Hoàn thiện kỹ thuật sử dụng khoáng tự nhiên của Việt Nam (bentonite, zeolite) trong chế biến và sản xuất thức ăn nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế chăn nuôi

Đề nghị điều chỉnh kinh phí dự án (kèm theo bản giải trình kinh phí đề nghị điều chỉnh)

Cho phép điều chỉnh kinh phí dự án (theo giải trình kinh phí đề nghị điều chỉnh)

Đề nghị gia hạn thời gian thực hiện dự án thêm 06 tháng (đến tháng 6 năm 2010)

8 Văn bản số 3335 / BKHCN- Văn bản trả lời công văn 21/CTTV-CV về

Cho phép Dự án được gia hạn đến tháng 6 năm 2010)

Nội dung tham gia chủ yếu

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú

Hoàn thiện kỹ thuật sử dụng khoáng tự nhiên trong sản xuất thức ăn chăn nuôi

Xác định tỷ lệ phối trộn khoáng tự nhiên trong thức ăn lợn

và bảo tồn vật nuôi

Hoàn thiện kỹ thuật sử dụng khoáng tự nhiên trong sản xuất thức ăn chăn nuôi

Xác định tỷ lệ

bổ sung khoáng

tự nhiên trong thức ăn nuôi vịt

3

Trại chăn nuôi

gia cầm Phù Linh Vệ Linh Sóc Sơn Hà Nội

Hoàn thiện kỹ thuật sử dụng khoáng tự nhiên trong sản xuất thức ăn chăn nuôi

Xác định tỷ lệ

bổ sung khoáng

tự nhiên trong thức ăn gà, vịt

4

Tổng Hội Địa Chất Việt Nam

Điều tra bổ sung khoáng tự nhiên của Việt nam

Đánh giá về trữ lượng khoáng tự nhiên của Việt Nam

5

Phòng Phân tích- Đại học Bách khoa Hà Nội

Hoàn thiện kỹ thuật chế biến khoáng tự nhiên của Việt nam dùng trong chăn nuôi

- Giải pháp ổn định dung lượng trao đổi ion và hấp phụ của khoáng tự nhiên Việt Nam

6

Phòng Phân tích dinh dưỡng , thức

ăn chăn nuôi Viện Chăn Nuôi

-Đánh giá chất lượng khoáng tự nhiên của Việt Nam

Xác định thành phần hóa học sản phẩm khoáng tự nhiên

7

Trung tâm phân tích thí nghiệm địa chất

Đánh giá chất lượng khoáng tự nhiên của Việt Nam

Xác định thành phần hóa học nguyên liệu khoáng tự nhiên Việt Nam

8

Trung tâm kiểm tra vệ sinh Thú y

TW 1

Đánh giá chất lượng sản phẩm khoáng tự nhiên của Việt Nam dùng trong chăn nuôi

Phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật sản phẩm khoáng tự nhiên

và thương mại Khánh An

Hoàn thiện kỹ thuật chế biến khoáng tự nhiên

và kỹ thuật bổ sung khoán tự nhiên trong sản xuất thức ăn chăn nuôi

- Hoàn thiện quy trình sản xuất

- Sản xuất thức

ăn chăn nuôi có

bổ sung phối trộn khoáng tự nhiên

10

Công ty Cổ phẩn Sản xuất

và Thương mại Hà Lan

Hoàn thiện kỹ thuật sử dụng khoáng tự nhiên trong sản xuất thức ăn chăn nuôi

Thức ăn bổ sung khoáng tự nhiên trong sản xuất thức ăn chăn nuôi lợn, gia cầm

11

Nhà máy Sản xuất Thức ăn chăn nuôi Khánh Hòa

Sử dụng sản phẩm khoáng tự nhiên trong sản xuất thức ăn chăn nuôi công nghiệp

Sản phẩm thức

ăn gia súc có bổ sung khoáng tự nhiên

12

TNHH Tân Đức

- Hoàn thiện kỹ thuật chế biến khoáng tự nhiên của Việt Nam

Kỹ thuật sơ chế nguyên liệu khoáng tự nhiên việt Nam

13

TNHH sản xuất và thương mại Đại Uy

Sử dụng sản phẩm khoáng tự nhiên trong sản xuất thức ăn chăn nuôi công nghiệp

Sản phẩm thức

ăn gia súc có bổ sung khoáng tự nhiên

14

Công ty Cổ phần Thức ăn gia súc TW

Sử dụng sản phẩm khoáng tự nhiên trong sản xuất thức ăn chăn nuôi công nghiệp

Sản phẩm thức

ăn gia súc có bổ sung khoáng tự nhiên

5 Cá nhân tham gia thực hiện dự án

Nội dung tham gia chính

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú

1 TS Bạch

Mạnh Điều

TS Bạch Mạnh Điều

Chủ nhiệm dự

án

Triển khai hoàn thành các nội dung dự án đã được phê duyệt

2 KS Trần

Thanh Hưng

Trần Thanh Hưng Kế toán dự án

Các báo cáo tại chính dự án

3 TS Trần Quốc

Việt

TS Trần Quốc Việt

Hoàn thiện kỹ thuật sử dụng khoáng tự nhiên của Việt Nam

Xác định tỷ lệ phối trộn khoáng

tự nhiên trong thức ăn nuôi lợn thịt

4 TS Ninh Thị

Len

TS Ninh Thị Len

Hoàn thiện kỹ thuật sử dụng khoáng tự nhiên của Việt Nam

Xác định tỷ lệ phối trộn khoáng

tự nhiên trong thức ăn nuôi lợn sinh sản

ăn chăn nuôi vịt

6 KS Phạm Văn

Chí

KS Lê Việt Hùng

Tham gia chuyên đề về nguyên liệu đầu vào cho sản xuất khoáng tự nhiên

Điều tra trữ lượng; tình hình khai thác sử dụng khoáng tự nhiên; Giải pháp

ổn định chất lượng nguyên liệu cho sản xuất

7 TS Phạm công

Thiếu

TS Phạm công Thiếu

Tham gia các chuyên đề hoàn thiện kỹ thuật sử dụng khoáng tự nhiên

Xác định tỷ lệ bổsung khoáng tự nhiên trong thức

ăn chăn nuôi gà

8 KS Đoàn Văn

Trường

KS Đoàn Văn Trường

Nghiên cứu giải pháp ổn định chất

Xác định giải pháp ổn định dung lượng trao

TS Nguyễn

Hữu Tào

10 Bùi Đình Chi Bùi Đình Chi

Tham gia phối hợp nghiên cứu chế biến

khoáng tự nhiên

Giúp dự án hoàn thiện quy trình chế biến khoáng

tự nhiên tại mô hình sản xuất

- Lý do thay đổi: Th.S Hoàng Hữu Hiệp bổ sung thay TS Trịnh Vinh Hiển (nghỉ do điều kiện sức khỏe); TS Vũ Nọc Sơn thay TS Nguyễn Hữu Tào

6 Tình hình hợp tác quốc tế

TT Theo kế hoạch Thực tế đạt được Ghi chú*

7 Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị

Số

TT

Theo kế hoạch Thực tế đạt được Ghi chú*

1

Hội thảo Khoa học kết quả

triển khai Dự án: Điều tra

bổ sung khoáng tự nhiên,

kỹ thuật chế biến và sử

dụng khoáng tự nhiên

Đã tổ chức hội thảo về kết quả điều tra, xây dựng quy trình sản xuất khoáng và kết quả sử dụng thức ăn chăn nuôi

bổ sung khoáng tự nhiên

8 Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:

(Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát trong nước và nước ngoài)

Thời gian (Bắt đầu, kết thúc

Thực tế đạt được

Người,

cơ quan thực hiện

1 Điều tra bổ sung về

triển chăn nuôi;

-Tổng Hội Địa chất Việt Nam

- Trường Đại học Hách Khoa Hà Nội;

- Công ty Cổ phần sản xuất va Thương Mại khánh An, Công ty TNHH Tân Đức

- Trung Tâm Thực nghiện và Bảo tồn vật nuôi;

- Bộ môn Dinh dưỡng Thức ăn và Đồng cỏ

III SẢN PHẨM KH & CN CỦA Dự ÁN

Ghi chú

1 Quy trình công nghệ ứng

dụng trong sản xuất khoáng

01 quy trình 01 quy trình

Đã thông qua hội đồng

chuyên nghành

2 Kỹ thuật ứng dụng vào thực

tiễn chăn nuôi

Sản phẩm khoáng bổ sung trong thức ăn lợn,

gà, vịt

Sản phẩm khoáng

bổ sung trong thức ăn lợn, gà, vịt nâng cao hiệu

quả kinh tế

Đã thông qua hội đồng chuyên

Số lượng, nơi công

- Kỹ thuật sơ chế khoáng nguyên liệu

- Kỹ thuật chế biến khoáng sau sơ chế

- Giải pháp ổn định dung lượng trao đổi ion của sản phẩm khoáng tự nhiên

06 báo cáo :

- Giải pháp ổn định chất lượng nguyên liêu

- Kỹ thuật sơ chế khoáng nguyên liệu

- Kỹ thuật chế biến khoáng sau sơ chế

- Giải pháp ổn định dung lượng trao đổi ion của sản phẩm khoáng tự nhiên

- Giải pháp ổn định dung lượng hấp phụ của sản phẩm khoáng tự nhiên

- Xây dựng 01 quy trình sản xuất khoáng tự

nhiên

- Giải pháp ổn định dung lượng hấp phụ của sản phẩm khoáng tự nhiên

- Xây dựng 01 quy trình sản xuất khoáng tự

- Xác định tỷ lệ phối trộn khoáng tự nhiên trong thức ăn lợn mang thai

- Xác định tỷ lệ phối trộn khoáng tự nhiên trong thức ăn lợn đẻ và nuôi con

- Xác định tỷ lệ bổ sung khoáng tự nhiên trong thức ăn gà con

- Xác định tỷ lệ bổ sung khoáng tự nhiên trong thức ăn gà dò

- Xác định tỷ lệ bổ sung khoáng tự nhiên trong thức ăn gà đẻ

- Xác định tỷ lệ bổ sung khoáng tự nhiên trong thức ăn vịt con

- Xác định tỷ lệ bổ sung khoáng tự nhiên trong thức ăn vịt dò

- Xác định tỷ lệ bổ sung

09 báo cáo:

- Xác định tỷ lệ phối trộn khoáng tự nhiên trong thức ăn lợn thịt

- Xác định tỷ lệ phối trộn khoáng tự nhiên trong thức ăn lợn mang thai

- Xác định tỷ lệ phối trộn khoáng tự nhiên trong thức ăn lợn đẻ và nuôi con

- Xác định tỷ lệ bổ sung khoáng tự nhiên trong thức ăn gà con

- Xác định tỷ lệ bổ sung khoáng tự nhiên trong thức ăn gà dò

- Xác định tỷ lệ bổ sung khoáng tự nhiên trong thức ăn gà đẻ

- Xác định tỷ lệ bổ sung khoáng tự nhiên trong thức ăn vịt con

- Xác định tỷ lệ bổ sung khoáng tự nhiên trong thức ăn vịt dò

- Xác định tỷ lệ bổ sung

có công suất 5-7 tấn / ca

Xây dựng 1 mô hình sản xuất khoáng tự nhiên có

- Đợt 2: Kỹ thuật chế biến khoáng sau sơ chế

- Đợt 3: Kỹ thuật sử dụng khoáng bổ sung thức ăn chăn nuôi lợn

- Đợt 4:Kỹ thuật sử dụng khoáng bổ sung thức ăn chăn nuôi gia cầm

Đợt : 20 người tham gia, học viên nắm được kỹ thuật sơ chế khoáng Đợt 2: 20 người tham gia, học viên nắm được

kỹ thuật chế biến khoáng

Đợt 3: Tại Ninh Bình,

có 40 người tham gia, học viên nắm được kỹ thuật bổ sung khoáng trong thức ăn chăn nuôi lợn

Đợt 4: Tại Ninh Bình,

có 40 người tham gia, học viên nắm được kỹ thuật bổ sung khoáng trong thức ăn chăn nuôi gia cầm

d) Kết quả đào tạo

Yêu cầu khoa học cần đạt

Số

TT

Cấp đào tạo, chuyên

nghành đào tạo Theo

kế hoạch

Thực tế đạt được

Ghi chú

( thời gian kết thúc)

Công suất đạt 7 tấn/ ca sản xuất

Chất lượng tốt,

sử dụng hiệu quả, giá thành

hạ

2 Đánh giá về hiệu quả do đề tài, dự án mang lại:

a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:

Đã xây dựng được mô hình sản xuất khoáng tự nhiên

Đã hoàn thiện quy trình sản xuất khoáng tự nhiên

Sản xuất và tiêu thụ 1025 tấn sản phẩm bột khoáng tự nhiên, dùng bổ sung thức ăn chăn nuôi tại các nhà máy sản xuất thức ăn công nghiệp

b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:

Dự án triển khai đã thành công trong lĩnh vực sử dụng nguồn khoáng tự nhiên dồi dào sẵn có trong nước sản xuất tạo sản phẩm khoáng tự

nhiên (bentonite, zeolite) với chất lượng ổn định để cung cấp cho các cơ sở sản xuất thức ăn chăn nuôi và đã được thị trường chấp nhận (Đạt mục tiêu từng bước tiến tới thay thế được các sản phẩm (bentonite, zeolite) nhập từ nước ngoài)

3 Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài, dự án

- Cần đấy mạnh việc sản xuất để đảm bảo đủ số lượng trong hợp đồng

- Hội đồng thống nhất nghiệm thu khối lượng công việc đã triển khai các nội dung nghiên cứu và tài chính của dự án năm 2008

- Chủ trì dự án tiếp tục khẩn trương hoàn thiện các nội dung của dự án, để sớm hoàn thành các kết quả

dự án theo hợp đồng

- Về khối lượng sản phẩm cần cân nhắc khả năng hoàn thành trong thời gian sớm nhất Trường hợp bất khả kháng cần giải trình và đề suất hướng khắc phục

- Một số nội dung còn chậm tiến độ

- Đề nghị thực hiện các nội dung còn lại đúng tiến

- Cho đến nay (30/6/2010) thời gian thực hiện dự

án đã hết Về cơ bản dự án đã triển khai đủ số lượng, chất lượng các nội dung theo đúng thuyết minh dự án được phê duyệt

- Chủ trì đề tài cần hoàn thiện ngay các quy trình để nghiệm thu cấp cơ sở dự án này

- Cần nhanh chóng yêu cầu kế toán trưởng cũ đã chuyển cơ quan về hoàn thiện nốt phần thanh quyết toán chứng từ tài chính của dự án

- Cố gắng hoàn thành chỉ tiêu hoàn trả 60% vốn cho nhà nước theo đúng kế hoạch

- Dự án đã thực hiện đầy đủ về số lượng, khối lượng và các sản phẩm KHCN: Điều tra bổ sung về khoáng tự nhiên; Giải pháp ổn định chất lượng nguyên liệu đầu vào và hoàn thành quy trình sản xuất khoáng; hoàn thiện kỹ thuật sử dụng khoáng tự

Báo cáo tổng hợp kết quả Dự án và tài liệu kèm theo đầy đủ theo quy định

Chỉnh sửa theo ý kiến của Hội đồng

Chủ nhiệm dự án Thủ trưởng tổ chức chủ trì dự án

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Nghiên cứu sử dụng khoáng tự nhiên (bentonite, zeolite) trong lĩnh vực thức ăn

và dinh dưỡng gia súc được các nhà khoa học của nhiều nước trên thế giới quan tâm Bentonite và zeolite ngoài việc cung cấp các khoáng chất có giá trị dinh dưỡng, còn có tính hấp phụ và trao đổi cation

Người ta đã xác định vai trò của bentonite và zeolite tác động tích cực đến quá trình tiêu hoá: Khi phối trộn trong thức ăn công nghiệp có vai trò như chất kết dính tạo viên đồng thời kìm hãm sự phát triển nấm mốc; Trong đường tiêu hóa

có tác dụng hấp phụ các độc tố Aflatoxin và một số vi khuẩn gây bệnh đồng thời kích thích việc tiêu hóa, hấp thu dinh dưỡng trong thức ăn làm tăng hiệu quả sử dụng thức ăn chăn nuôi…

Ở Việt Nam, việc sử dụng khoáng tự nhiên (bentonite, zeolite) trong lĩnh vực dinh dưỡng thức ăn chăn nuôi ở mức độ áp dụng kết quả nghiên cứu của nước ngoài vào điều kiện chăn nuôi tại Việt Nam Kết quả nghiên cứu tại Viện Chăn nuôi năm 2006 đã xác định tỷ lệ bổ sung khoáng tự nhiên mức 3% và 5% trong khẩu phần thức ăn chăn nuôi bò thịt, lợn thịt, vịt thịt, gà thịt và sinh sản đã chứng

tỏ hiệu quả kinh tế rõ rệt về tăng năng suất và nâng cao hiệu quả kinh tế chăn nuôi Tuy vậy hoàn thiện kỹ thuật chế biến và sản xuất khoáng tự nhiên của Việt nam cần phải tiến hành theo các bước đầy đủ:

- Một là phải hoàn thiện quy trình sản xuất sản phẩm khoáng tự nhiên bổ sung thức ăn chăn nuôi từ nguyên liệu khai thác tại các mỏ khoáng của Việt Nam

- Hai là thử nghiệm đầy đủ trên các lứa tuổi lợn, gà, vịt để hoàn thiện kỹ thuật sử dụng khoáng tự nhiên bổ sung trong thức ăn chăn nuôi.Bởi vì trước đây việc nghiên cứu sử dụng khoáng tự nhiên trong chế biến sản phẩm bổ sung khoáng tiến hành trên đối tượng bò và dê

Do đó triển khai dự án: “Hoàn thiện kỹ thuật sử dụng khoáng tự nhiên của Việt

1.1.1.Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài về khoáng tự nhiên

1.1.1.1.Đặc điểm chung về khoáng tự nhiên

Khoáng tự nhiên (bentonite.zeolite) đều có nguồn gốc hình thành bởi quá trình phun trào núi lửa Trải qua thời gian dài phong hóa biến đổi các vật chất khác nhau trong môi trường đã hình thành nên hai dạng khoáng tự nhiên với những đặc điểm tạo nên tính chất của chúng được ứng dụng đa dạng trong nhiều lĩnh vực

Khoáng tự nhiên bentonite:

Sét bentonite chủ yếu gồm các khoáng vật của nhóm montmorilonite Al2 (Si4O10)(OH)2 n H2O Sự tạo thành benonite liên quan với sự biến đổi hoá học của tuf và tro núi lửa Bentonite có cấu trúc tinh thể đa dạng Tính chất cơ bản của bentonite là khả năng trương nở lớn trong nước (do mạng lưới tinh thể của bentonite có thể mở rộng cùng với tăng hàm lượng nước lên 6-30%), có tính hấp phụ vả trao đổi cation cao Cấu trúc tinh thể của bentonite rất phức tạp tạo thành tầng lớp, có thể có cấu trúc kín hoặc khung phụ thuộc vào quá trình hình thành

và không tạo thành dây phân tử như cấu trúc của zeolite

Khoáng sét tồn tại trong tự nhiên ở dạng các lớp mỏng, có kích thước nhỏ, có tính dẻo, dễ phân tán trong nước Chúng liên kết nhau bằng lực Van- der- Walls

Bằng các phương pháp nghiên cứu cấu trúc người ta biết được khoáng sét là một loại aluminosilicat được cấu tạo từ các tứ diện ôxit silic sắp xếp thành mạng tứ diện hình lục giác, liên kết với các mạng bát diện (MeO6) Tất cả các loại khoáng sét đều chứa hai nguyên tố silic và nhôm, ngoài ra còn chứa các nguyên tố Fe,

Mg, K và một lượng nhỏ Na, Ca, nhôm là nguyên tố lớn thứ hai sau silic trong khoáng sét [5]

Hình 1.1.Mô hình cấu trúc phân tử của bentonite tự nhiên

Ngoài ra, trong khoáng sét tự nhiên bentonite còn hàm chứa nhiều nguyên tố vi lượng dinh dưỡng như Mn, Zn, Co có giá trị đối với vật nuôi

- Tính chất cơ bản của bentonite là khả năng trương nở lớn trong nước (do mạng lưới tinh thể của bentonite có thể mở rộng cùng với tăng hàm lượng nước lên 6-30%), có tính hấp phụ và trao đổi cation cao Cấu trúc tinh thể của bentonite rất phức tạp tạo thành tầng lớp, có thể có cấu trúc kín hoặc khung phụ thuộc vào quá trình hình thành và không tạo thành dây phân tử như cấu trúc của zeolite Tính chất đặc trưng nhất của khoáng sét bentonite được quan tâm trong chăn nuôi là khả năng hấp phụ và khả năng trao đổi Cation Chính đặc tính hấp phụ đã vô hoạt nhiều loại độc tố nấm mốc trong thức ăn, độc tố vi sinh vật gây bệnh và độc

tố sinh ra trong quá trình tiêu hóa Khả năng trao đổi ion linh hoạt có tác động

như vai trò chất xúc tác, tăng chất lượng hoạt động các Emzim tiêu hóa Tính

trương nở, kết dính còn được ứng dụng như một chất bổ sung tạo viên trong sản xuất thức ăn chăn nuôi công nghiệp do đó việc sử dụng bentonite bổ sung trong sản xuất thức ăn công nghiệp là giải pháp có ưu thế kinh tế Người ta phân loại bentonite theo tính chất trương nở, thành phần hóa học trình bày trong bảng 1.1

Bảng 1.1: Phân loại khoáng sét [31]

Sét trương nở Thành phần hóa học chính d001

(A O ) Sét không trương nở Thành phần hóa học chính (Ad001 O )

Saponit Si Mg Al 17 Berthierin Si Fe

2+ Al (Mg

Vermicullit Si Mg Fe

2+ Al (Fe3+ lượng nhỏ) 15.5 Kaolanh Si Al 7

Khoáng sét tự nhiên có cấu trúc lớp Các lớp của khoáng sét được tạo ra từ hai đơn vị cấu trúc cơ bản Đơn vị thứ nhất là tứ diện SiO4 Đơn vị thứ hai là bát diện MeO6 trong đó Me có thể là Al Fe Mg

Hình 1.2 Mạng tứ diện silic

←Oxi đáy

O : Oxi ; Ion Silio: Cation Me (Al Mg Fe )

O: Oxi đáy •: Ion silíc

Hình 1.3 Sự sắp xếp “lỗ” sáu cạnh của oxi

tử oxi (hình 1.3)

Trong lớp bát diện, cation nằm ở giữa các anion thường là Al3+, Mg2+, Fe2+ đôi khi có thể là Fe3+, Ti3+, Ni2+, Zn2+, Cr3+ và thậm chí là Mn2+ Các cation liên kết với sáu nguyên tử oxi hay nhóm hiđroxin tạo ra bát diện Cũng giống như trong mạng tứ diện, các cation trong bát diện liên kết với nhau qua anion góp chung Các anion góp chung giữa các bát diện có thể là oxi hoặc hiđroxin Các cation trong bát diện liên kết với cation trong tứ diện qua nguyên tử oxi đỉnh

Các anion góp chung giữa tứ diện và bát diện chỉ là oxi, còn anion là nhóm hiđroxin không tham gia vào liên kết giữa tứ diện và bát diện

Mạng bát diện và mạng tứ diện liên kết với nhau qua oxi đỉnh theo quy luật trật

tự nhất định, tạo ra các khoáng sét có cấu trúc tinh thể khác nhau: cấu trúc 1:1; cấu trúc 2:1; và cấu trúc 2:1+1

+ Nhóm khoáng sét cấu trúc 1:1, cấu trúc lớp cơ bản gồm một mạng tứ diện liên kết với một mạng bát diện Đại diện nhóm này là kaolinit, serpentine (Hình 1.4)

- Nhóm khoáng sét cấu trúc 2:1 lớp cấu trúc cơ bản gồm một mạng bát diện nằm giữa hai mạng tứ diện Đại diện cho nhóm này là montmorillonit

vermiculit (Hình 1.5)

- Nhóm khoáng cấu trúc 2:1+1 tương tự cấu trúc 2:1 có thêm 1 mạng bát diện Đại diện cho nhóm náy là clorit

Hình 1.4 Liên kết tứ diện và bát diện qua anion oxy

Trong cùng một cấu trúc có 2 dạng diocta và triocta Đối với dạng diocta, trong

mạng bát diện cứ 3 vị trí tâm, bát diện có 2 vị trí bị chiếm bởi ion hóa trị 3 (thông thường là Al3+) còn 1 vị trí bị bỏ trống Trong khi đó dạng triocta mỗi vị

trí tâm bát diện đều bị chiếm bởi 1 ion hóa trị 2 (Mg2+) Sự kết hợp lý tưởng của

mạng tứ diện và bát diện cho cấu trúc cân bằng về điện tích Tuy nhiên trong thực tế cation trong tâm tứ diện hoặc bát diện bị thay thế bằng cation có hoá trị

nhỏ hơn, vì thế tạo ra điện tích âm trên bề mặt, sự thay thế này gọi là thay thế

đồng hình, ví dụ silíc trong tứ diện bị thay thế bởi sắt hay trong bát diện nhôm bị

thay thế bằng magie

Điện tích âm trên bề mặt sẽ được trung hòa bằng các cation Ca2+, Na+, K+,

các cation này có thể bị thay thế bằng các cation khác, vì vậy chúng được gọi là

cation trao đổi

Khả năng thay thế của cation trao đổi phụ thuộc vào các yếu tố sau (Ninh Thị

Len và cs, 2006) [18]

Oxi đáy Oxi đỉnh

Oxi và hiđroxin

Oxi đỉnh

Tứ diện

Bát diện

Hình 1.5a: Cấu trúc diocta 1: 1 (Kaolanh)

Hình 1.5b: Cấu trúc triocta 2:1+1 (Clorit )

Ca Mg Na K Điện tích

Al

BET-N 2 -m2/g 15 – 25 50 - 110 30 - 80 200 140

Dung lượng trao đổi

cation (mg/g) 3- 15 10- 40 80 - 150 15 - 25 10- 40

Mont*: Monmorillonit; Attap*: Attapulgit

Đối với sét bentonit theo tên của mỏ sét “Benton” ở Mỹ có thành phần chính là montmorillonit có công thức hóa học tổng quát (OH)4Al4Si8O20.nH2O Ngoài ra trong bentonit còn có một số khoáng khác như kaolanh, clorit, mica, canxit, thạch anh các muối kiềm và các chất hữu cơ Thành phần hóa học montmorillonit ngoài nguyên tố Silic, nhôm còn có các nguyên tố khác như Fe,

Ca, Mg, Ti, K, Na Tuỳ thuộc vào hàm lượng của Ca, Mg, K, Na trong thành phần mà người ta đặt tên cho bentonit Nếu hàm lượng Ca, Mg cao hơn ta gọi là bentonit Canxi, còn nếu hàm lượng K, Na cao hơn gọi là bentonit kiềm Tỷ lệ

Al2O3: SiO2 từ 1:2 đến 1: 4 n là số phân tử nước và có giá trị từ 4 đến 8

Thành phần hoá học của bentonit (montmorillonit) có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc, tính chất và khả năng sử dụng chúng Xác định chính xác thành phần hóa học của bentonit là việc rất quan trọng trong việc định hướng biến tính chúng cho các mục đích sử dụng hiệu quả nhất

- Cấu trúc lớp nhóm khoáng montmorillonit

Montmorillonit là aluminosilicat tự nhiên có cấu trúc lớp 2:1 dạng diocta Cấu trúc tinh thể của montmorillonit được cấu hình thành từ hai mạng tứ diện kết với một mạng bát diện ở giữa tạo nên một lớp cấu trúc Giữa các lớp cấu trúc là các

Hình1.6 Sơ đồ cấu trúc không gian của montmorillonit

Hình 1.7 Sự sắp xếp các nguyên tử trong đơn vị cấu trúc của montmorillonit

Chiều dày của một lớp cấu trúc là 9.2 Ao (đối với sét khô) Khi hấp phụ nước thì chiều dày của lớp cấu trúc khoảng 15 – 21 Ao Chiều dày này có thể tăng đến 40

Ao khi các cation trao đổi được thay thế bởi các ion vô cơ phân cực, các phức cơ kim, các polime vô cơ, các phân tử hữu cơ, các phân tử oligome

Hình 7 là sơ đồ sắp xếp các nguyên tử trong một đơn vị cấu trúc của montmorillonit khi chưa xảy ra thay thế đồng hình và có công thức hóa học

tương ứng là (OH)4Al4Si8O20.nH2O, Al và P có thể thay thế cho Si trong lớp tứ diện và Mg, Fe, Zn, Ni có thể thay thế Al trong lớp bát diện Sự thay thế trong lớp tứ diện lớn nhất cũng chỉ khoảng 15 phần trăm Nhiều trường hợp thay thế đồng hình trong lớp bát diện có thể xảy ra và cho các khoáng khác nhau Ví dụ 3Mg2+ thay thế cho 2Al3+ thì được khoáng saponit Al bị thay thế hoàn toàn bởi

Fe được khoáng nontrolit Al bị thay thế hoàn toàn bởi Cr được khoáng Volkouskoit và Zn thay thế cho Al đựơc khoáng Sauconit Tổng điện tích hình thành do thay thế đồng hình trong lớp tứ diện và bát diện của một đơn vị cấu trúc với các khoáng trên giống nhau khoảng 0,66/ đơn vị cấu trúc Điện tích này được trung hoà bởi các cation hấp phụ trên bề mặt phiến sét Ross và Hendricks đưa ra công thức hoá học của nhóm khoáng montmorillonit và cation trao đổi là Na+ Nhóm khoáng diocta montmorillonit

Montmorillonit (OH)4Si8 (Al3.31Mg0.66)O20 Na0.66

Nontrolit (OH)4(Si7.34 Al0.66)

Nhóm khoáng Triocta montmorillonit

Hectorit (OH)4(Si8 Mg5.34)Li0.66 O20 Na0.66

Saponit (OH)4(Si7.34 Al0.66)Mg6 O20 Na0.66

- Tính chất hóa lý của Bentonit

+ Tính chất trao đổi ion

Trong mạng cấu trúc của mont, thường xảy ra sự thay thế đồng hình của các cation Ở mạng tứ diện cation hóa trị bốn Si4+ bị thay thế bởi Al3+ hoặc Fe3+ còn mạng bát diện Al3+ cũng có thể bị thay thế bởi Mg2+, Fe3+, Cr3+, Zn2+, Li+ và các kim loại khác Sự thay thế cation hoá trị cao bằng các cation hoá trị thấp hơn gây

ra sự thiếu hụt điện tích dương trong cấu trúc tứ diện và bát diện tạo ra điện tích

âm trên bề mặt lớp sét Điện tích âm được trung hoà bởi các cation hấp phụ trên

bề mặt các lớp sét Đối với Bentonit sự thay thế đồng hình chủ yếu xảy ra trong lớp bát diện giữa hai lớp tứ diện của phiến sét Do đó liên kết của Cation với bề

mặt lớp sét là liên kết yếu và cation đó có thể bị thay thế bởi các cation khác Khả năng một cation thay thế cho cation khác hấp phụ trên bề mặt lớp sét phụ thuộc vào bản chất của cation và nồng độ của chúng Ở cùng nồng độ khả năng thay thế của các cation theo trật tự sau:

Al3+ >Ba2+> Mg2+ > Ca2+ > H+ > K+ > Na+ (Grim và cs) [46]

Bằng một số phương pháp phân tích hoá học, người ta xác định được tổng số các

cation trao đổi trên bề mặt lớp sét Giá trị đó được gọi là dung lượng trao đổi

cation (CEC) Dung lượng trao đổi của sét bao gồm hai phần: dung lượng trao đổi cation bề mặt và dung lượng trao đổi cation bên trong (Hình 1.8) Thông tin

về CEC cho ta biết số ion bị hấp phụ nằm giữa hai lớp của cấu trúc và số tâm hấp phụ bề mặt Số lượng cation càng nhiều thì dung lượng trao đổi cation càng lớn CEC được tính bằng mili đương lượng (meq) trên 100g sét khô hay mg/g (sét

montmorillonit thông thường chiếm khoảng 20% tổng dung lượng trao đổi cation, trong khi đó ở giữa các lớp cấu trúc chiếm khoảng 80% tổng dung lượng trao đổi cation

Hình 1.8: Các vị trí cation có khả năng trao đổi trên hạt sét

Chúng ta cũng có thể phân loại sét dựa vào dung lượng trao đổi ion: sét có CEC thấp (khoảng 10 meq) và sét có CEC cao (40 – 120 meq)

vị trí trao đổi bề mặt

vị trí trao đổi bên trong

Một trong những phương pháp xác định dung lượng trao đổi cation thuận tiện và

dễ dàng là phương pháp trao đổi với Ba2+

Trên thế giới, bentonit được ứng dụng rộng rãi trong các ngành mỹ phẩm, dược phẩm và đồ uống Như kem xoa (bentonit với glyxerin làm tăng độ ổn định), thuốc mỡ 8% ghel bentonit thì độ sánh và độ bền sẽ vượt các loại kem khác, hấp phụ các kim loại nặng trong nước thải của nhà máy điện nguyên tử (Bhatti và cs, 1998) [44] Ngoài ra nó còn sử làm phụ gia trong thức ăn chăn nuôi

Khoáng tự nhiên zeolite

- Khái niệm và phân loại zeolite

Zeolit là một loại vô cơ được tìm thấy trong tự nhiên (khoảng 40 cấu trúc zeolit khác nhau và một số được tổng hợp từ nhiều nguyên liệu khác nhau như đi từ Sik, Al riêng lẻ, cao lanh (200 loại zeolit tổng hợp2) (Nguyễn Hữu Phú, 1997, 2001) [24], [25]

+ Khái niệm: zeolit là các Aluminosilicat tinh thể có kích thước mao quản (pore) rất đều, cho phép chúng phân chia (rây) các phân tử theo hình dáng và kích thước xác định Thành phần hoá học của zeolit như sau (Nguyễn Hữu Phú, 2001) [25]

(M+)x [(All)x (SiO)y] zH2

Trong đó:

M : là cation bù trừ điện tích khung

Z : là số phân tử H2O kết tinh trong zeolit

[ ] Là thành phần một ô mạng cơ sở của tinh thể

y/x: là tỉ số nguyên tử Si /Al gọi là mođun của zeolit Tỉ số này thay đổi tuỳ theo từng loại zeolit

y/x ≥ 1 (theo quy luật lowenstein chỉ ra rằng chỉ có dạng liên kết Sit -0-Al;

Si-0-Si mà không tồn tại liên kết Al -O-Al)

cs, 1996) [45]

+ Phân loại zeolite

zeolit với các tính năng đặc thù của nó là "rây phân tử" được sử dụng rất có hiệu quả trong quá trình tách hợp chất vô cơ, hữu cơ, loại bỏ tạp chất trong pha khí (hơi) và pha lỏng Có thể chia zeolit theo: nguồn gốc, kích thước mao quản và theo thành phần hoá học

* Phân loại theo nguồn gốc: zeolit tự nhiên; zeolit tổng hợp

Zeolit tự nhiên kém bền, luôn có xu hướng chuyển sang các pha khác bền hơn như analcime hay feldspars theo chu kỳ biến đổi địa chất lâu dài Mặc dù có hơn

40 loại và được kết tinh tốt nhưng do thành phần hoá học không có độ tinh khiết cần thiết, mật độ liên kết các tinh thể là không đồng nhất nên chỉ có số ít zeolit

tự nhiên có ứng dụng trong thực tế như analcime, chabazite, Mordenit (Lê Công Dưỡng, 1984) [8]

* Phân loại theo kích thước mao quản: 3 loại (Nguyễn Đức Thạch, 1998) [28] Zeolit có mao quản nhỏ: kích thước lỗ xốp nhỏ hơn 5Ao như zeolit A

Zeolit có mao quản trung bình: kích thước lỗ xốp trung bình từ 5-8 AO như Zeolit ZSM -5

Zeolit có mao quản lớn: kích thước lỗ xốp lớn hơn 8 AO như zeolit X Y

Hình 1 mô tả các cửa sổ 8 oxi (A); 10 oxi(ZSM-5); 12 oxi( X.Y) tương ứng

với 3 loại mao quản nhỏ, trung bình, lớn

+ Phân loại theo thành phần hoá học (Nguyễn Hữu Phú, 1997) [24], (Nguyễn Đức Thạch, 1998) [28] (còn gọi là sự phân loại theo tỉ lệ Si /Al) với 5 nhóm: Zeolit giàu Al: đó là loại có tỉ số Si /Al ≈ 1 theo quy tắc lowenstein (trong zeolit chỉ chứa liên kết Si -O-Si và Si -O-Al không chứa liên kết Al -O-Al) thì tỉ số Si /Al

= 1 là giới hạn dưới không thể có tỉ số Si /Al < 1 Loại zeolit này chứa hàm lượng cation bù trừ cực đại có nghĩa là nó có dung lượng trao đổi ion lớn nhất so với các loại zeolit khác

Trong loại giàu Al có một số loại sau zeolit 3ª, 4ª, 5ª (faujazit) với các dạng tương ứng 3A (K+A), 4A(Na+A), 5A(Ca2+A) Quan trọng nhất trong loại Zeolit giàu Al là NaX với tỉ lệ Si /Al = 1,1 ÷ 1, 2 Mao quản của zeolit này tương đối lớn (8A0) Khi tỉ số này càng gần 1 thì zeolit này càng giàu Al

Zeolit trung bình Silic: Thực nghiệm chứng tỏ rằng, tỉ số Si /Al càng cao thì khả năng bền nhiệt của zeolit càng cao Các zeolit có tỉ số Si /Al = 1,2÷2,5 thuộc họ này gồm có zeolit X, Y Mordenit sabazite (Si/Al=2,15)

Zeolit giàu silic: Loại zeolit này tương đối bền nhiệt nên được sử dụng nhiều trong quá trình có điều kiện làm việc khắc nghiệt tiêu biểu trong zeolit loại này

là ZSM -5 ZSM-11 Tỉ lệ đường kính mao quản từ 5,1A0÷5,7A0

Ngoài ra còn có rất nhiều zeolit tổng hợp khác có tỉ số Si /Al cao đựoc tổng hợp nhờ sự có mặt của chất tạo cấu trúc (template) họ amin bậc 4 R4N+

Việc phân chia zeolit theo tỉ lệ Si /Al (hay Si02/ Al203) được coi là một đặc trưng quan trọng ảnh hưởng đến cấu trúc và tính chất hoá lý của zeolit Sự biến đổi tính chất của zeolit khi tỉ lệ Si/Al tăng từ 1 → ∞

+ Cấu trúc phân tử của zeolite

Zeolit là các Aluminosilicat tinh thể có cấu trúc lỗ xốp đặc biệt và rất đồng đều

Vì vậy, cho phép chúng phân chia các phân tử theo hình dạng và kích thước: các zeolit tự nhiên và zeolit tổng hợp đều có bộ khung được tạo thành bởi mạng lưới không gian theo chiều là các tứ diện TO4 (T là Al hoặc Si) Đơn vị cấu trúc cơ

bản của zeolit là tứ diện TO4 ( T= Si, Al ) gồm có 4 ion O2- bao quanh một cation T mỗi tứ diện được liên kết với 4 tứ diện bên cạnh bằng cách góp chung nguyên tử oxi ở đỉnh (Donald và cs, 1996) [45] Trong tứ diện Al04 , Al có hoá trị 3 nhưng số phối trí lại là 4 nên tứ diện Al04 mang một điện tích âm Điện tích này được bù trừ bằng các cation kim loại kiềm (Lê Công Dưỡng, 1984) [8]

Vì vậy, số cation kim loại hoá trị I trong thành phần hoá học của Zeolit chính bằng số nguyên tử Al Đơn vị cấu trúc cơ bản của Zeolit được biểu diễn như ở Hình 1.9

-Hình 1.9: Đơn vị cấu trúc cơ bản của Zeolit

Zeolit có cấu trúc tinh thể, sự khác nhau trong mạng tinh thể của các loại zeolit là

do điều kiện tổng hợp, thành phần nguyên liệu, sự trao đổi các cation kim loại thay thế tạo nên

Theo Naccache.C và nhiều tác giả khác, việc tạo thành khung cấu trúc zeolit là

do mối liên kết Si -0-Al hoặc Si -0-Si tạo ra xung quanh mỗi ion Si4+ là 4 nguyên tử oxi tạo thành tứ diện Si04 Tứ diện này trung hoà về điện Trong một

số tứ diện Si4+ được thay thế bằng Al3+ để tạo ra tứ diện AlO4 Tứ diện này còn có 1 điện tích âm còn dư và nó thường được bù trừ bằng các cation trao đổi như K +, Na+, Ca2+, Mg2+ Các tứ diện Al04- và Si04 liên kết với nhau một cách đặc biệt qua đỉnh oxi tạo thành những đơn vị cấu trúc cơ bản gọi là sodalit Như vậy viên gạch để tạo thành tất cả các Zeolit là các sodalit có cấu tạo khung hình bát diện cụt (Nguyễn Hữu Phú, 1997) [24]

Các tứ diện Si04 Al04 liên kết với nhau qua cầu oxi tạo thành mạng lưới tinh thể của Zeolit

Trên cơ sở tinh thể học, thành phần hoá học một ô mạng cơ sở của zeolit được biểu diễn như sau: Venglovsky và cs, 1999 [55]

M2/n[(AlO2)x(SiO2)y]zH2O

Trong đó: M là cation hoá trị n ; x,y : tổng các tứ diện trong ô mạng cơ sở

z : Số phân tử H20 ; [ ] : Là một ô mạng cơ sở zeolit

Cấu trúc xốp của zeolit có được là do tồn tại các lỗ lớn, lỗ nhỏ nằm trong mạng lưới tạo nên các mao quản (kênh, rãnh) với kích thước khác nhau

+ Phân loại cấu trúc

Trên cơ sở hình học của khung cấu trúc zeolit người ta đã phân loại thành 7 nhóm đơn vị SBU đặc trưng theo cách sắp xếp của tứ diện TO4 ( Bảng 1.3)

Bảng 1.3 Phân loại theo các nhóm cấu trúc thứ cấp SUB của zeolite

Phươ

ng ph

áp ph

ân loạ

i này cho phép dễ dàng mô tả cấu trúc zeolit bằng các đơn vị cấu trúc đa diện P Cấu trúc kênh trong của zeolite: Các sodalit ghép nối với nhau tạo thành các khoang rỗng, các cửa sổ to nhỏ khác nhau, nhờ đó mà zeolit có cấu trúc xốp Tập hợp không gian rỗng tuân theo một quy luật nhất định sẽ tạo cấu trúc kênh của zeolit Bản chất của hệ mao quản trong zeolit hydrat là rất quan trọng Nó xác định tính chất vật lý và hoá học của zeolit Trong các zeolit có 3 loại hệ thống mao quản như hình sau (Tạ Ngọc Đôn, 2001) [9]

Hệ thống mao quản 1 chiều: Các mao quản không giao nhau thuộc họ này có họ Analcime ( hình 1.11)

Hình 1.11 Hệ thống mao quản 1 chiều không giao nhau trong Zeolit

Hệ thống mao quản 2 chiều: có trong các zeolit thuộc nhóm 5, 6, 7 như

Mordenit Ferreirit (Hình 1.12)

a: mordenit b: natronit

Hình 1.12 Hệ thống mao quản hai chiều trong Zeolit

Hệ thống mao quản 3 chiều (2 dạng)

Dạng1: các mao quản cùng chiều, đường kính của các mao quản bằng nhau và không phụ thuộc vào hướng (Hình: 1.13 và 1.14)

VD : fạujasit (X,Y) và zeolit A

Hình 1.13: hệ thống mao quản 3 chiều trong zeolit X (a).Y(b)

Hình 1.14 Hệ thống mao quản 3 chiều trong zeolit A

Dạng 2D: các mao quản không cùng chiều đường kính của các mao quản phụ thuộc vào hướng của tinh thể (Hình1.15)

VD : các zeolit ZSM -5, ZSM-11, gmelimit, zeolit beta

Hình 1.15 Hệ thống mao quản 3 chiều trong zeolit

- Cấu trúc của một số zeolte tiêu biểu:

Hình 1.16: Cấu trúc không gian của tinh thể Zeolit X,Y

Số tứ diện Si04 hoặc Al04 trong mỗi tế bào cơ bản của zeolit X, Y là 192 số nguyên tố oxi là 348 nguyên tử

Việc phân biệt giữa zeolit X và Y dựa vào tỉ số giữa Si /Al

Trường hợp: Si/Al = 1- 1,5 ta có Zeolit X

Si/Al = 2 ta có Zeolit Y

Công thức hóa học của một tế bào cơ sở các loại zeolit này:

Zeolit X: Na86 [(All)86 (Sii)106] 260 H2

Zeolit e: Na56 [(All)56(Sii) 16] 260 H2

Cùng 1 tỉ số giữa Si /Al nhưng dạng faurasit tự nhiên thì ngoài Na + ra còn có các ion Ca2+, Mg2+ do đó công thức faujasit tự nhiên có dạng:

(Na2.Ca.Mg) 0 [(All)60(Sii) 12].260H2 và (Na2.Ca.Mg) 0 [(All)56(Sii) 16].260H2

Một tính chất quan trọng nữa đó là tỉ số SiM /Al ảnh hưởng đến độ bền của Zeolit, tỉ số này càng cao độ bền càng cao Do vậy zeolit bền hơn zeolit X

Do sự tạo thành liên kết giữa các mặt của zeolit XD, khác với Zeolit A nên hốc α của chúng có kích thước khác với hốc α của zeolit A Đường kính hốc α của zeolit X, khoảng 12,7 Ao Mặt khác do liên kết ở các mặt 6 cạnh tồn tại nên tồn tại dạng cửa sổ tương ứng với các mặt thông nhau của các hốc M α và β Khi hai hốc α thông với nhau cửa sổ là 7,8 Ao Trường hợp hốc α thông với hốc β cửa sổ gồm 6 oxi nguyên tử kích thước khoảng 2,2 Ao Trường hợp thông giữa hai hốc β, và β, cửa sổ cũng có 6 nguyên tử oxi và kích thước khoảng 2,2 Ao

* Zeolit ZSM -5 và ZSM -11 (Nguyễn Hữu Phú, 1997) [24] thuộc họ zeolit mao quản trung bình kích thước mao quản tương ứng là 5,1 Ao và 5,7 Ao Tỉ lệ

Si /Al trong họ ZSM khá cao trong cấu trúc khung của ZSM chỉ có khoảng 10 nguyên tử Al /1000 nguyên tử Si ở nút mạng Do vậy zeolit ZSM - 5 và ZSM -

11 khá bền thủy nhiệt

Dạng tinh thể ngậm nước công thức chung của ZSM - 5 và ZSM - 11 là:

NanAlnSi96-nO192.16H2O (0<n<12)

Sodalit của zeolit này có dạng (a) trong (a) ta thấy có 5 và 8 tứ diên T04 tạo thành vòng cơ sở (hình 1.17)

Hình 1.17 Cấu trúc mao quản của Zeolit ZSM- 5

Trong zeolit ZSM-5 (a) có kích thước 20,1 Ao từ mắt xích (a) tổng hợp được cấu trúc (b) (hình 1.18); Kích thước của (b) từ 19,90 Ao đến 19,85 Ao

Hình 1.18 Cấu trúc Zeolit ZSM -5 và ZSM -11

Từ (b) tổng hợp được tế bào cơ bản của tinh thể zeolit ZSM - 5 (c) kích thước của tế bào cơ sở (c) từ 13,40 Ao đến 13,36 Ao