Đang tải... (xem toàn văn)
Nói sơ về xúc tác khoáng sét chống, xúc tác đồng thể, xúc tác dị thể
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Lời mở đầu Ngày nay, dầu mỏ và khí tự nhiên là tài nguyên chiến lợc giữ vai trò quan trọng trong các hoạt động kinh tế và cuộc sống con ngời. Mỗi biến động trong cán cân dầu khí đều lập tức ảnh hởng đến kinh tế, chính trị và xã hội. Trong thời gian gần đây, giá xăng dầu trên thế giới có nhiều biến động, các n- ớc có nền công nghiệp dầu khí phát triển đã đa ra các chính sách nhằm ổn định thị trờng, khai thác và sử dụng một cách có hiệu quả kinh tế cao nhất. Đối với Việt Nam, ngành dầu khí là một ngành công nghiệp trọng điểm góp phần rất to lớn vào sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nớc, số tiền hàng năm ngành dầu khí đóng góp cho ngân sách nhà nớc là hàng nghìn tỷ đồng. Việt Nam là một trong số các nớc trên toàn thế giới đợc sở hữu nguồn nguyên liệu dầu và khí quý giá. Dầu thô và khí tự nhiên đang đợc sử dụng cho các dự án lớn nh dự án nhà máy lọc hóa dầu Dung Quất, các tổ hợp khí - điện đạm Cà Mau, Đạm Phú Mỹ, Điện Nhơn Trạch; ngoài ra còn có nguồn condensat với tiềm năng lớn, tổng sản lợng condesat từ các mỏ Cửu Long, Nam Côn Sơn, Malay Thổ Chu dự kiến đến năm 2010 là 6,6 triệu tấn [12]. Để đáp ứng nhu cầu trong nớc và tiến tới xuất khẩu ra nớc ngoài chúng ta cần áp dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật phát triển vào trong quá trình sản xuất đồng thời nghiên cứu tổng hợp nên các loại xúc tác nhằm nâng cao phẩm chất sản phẩm, tăng sản lợng để đạt hiệu quả kinh tế cao. Thời gian gần đây việc nghiên cứu xúc tác đang phổ biến rộng rãi tại các trờng đại học với nhiều đề tài nghiên cứu khoa học đạt giải cấp quốc gia. Trong số đó, việc nghiên cứu xúc tác hiện nay đang đợc đánh giá rất cao, nhất là hiện nay nhà máy lọc dầu Dung Quất (Quảng Ngãi) đã đi vào hoạt động và cho ra những dòng sản phẩm đầu tiên, tiếp theo đó là hai dự án đầu t xây dựng khu liên hợp Loc Hóa dầu Nghi Sơn (Thanh Hóa) và Long Sơn (Bà Rịa - Vũng Tàu). Từ những năm giữa của thế kỷ 20, các sản phẩm xăng đã đợc tạo ra bởi các quá trình cracking nhiệt, với nhiệt độ thấp dới 450 ữ 500 0 C, các phân tử hydrocacbon mạch dài trở nên không ổn định và có khả năng phân tách thành các phân tử nhỏ có kích thớc và các loại khác nhau. Năm 1937, Eugene Houdry là ngời đầu tiên cải tiến quy trình chuyển hóa dầu mỏ bằng việc sử dụng sét làm xúc tác nhằm tạo ra các sản phẩm xăng có trị số octan cao. Sau Vũ Thị Quỳnh Trang 1 Lọc Hóa Dầu K49 Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất đó, nhôm silic tổng hợp vô định hình đợc phát triển và đợc sử dụng phổ biến đến năm 1960. Cho đến nay xúc tác dùng cho các quá trình isome hóa, cracking, alkyl hóa đã trải qua nhiều thế hệ đồng thể và dị thể khác nhau. Trong đó xúc tác dị thể ngày càng đợc quan tâm nhiều hơn vì chúng có nhiều khả năng u việt hơn xúc tác đồng thể. Xúc tác trên cơ sở axit rắn với các tâm axit Bronsted và tâm axit Lewis có những thuận lợi nh không ăn mòn thiết bị, không gây độc hại cho môi trờng và dễ dàng phân tách các sản phẩm. Trải qua 4 thập kỉ, có trên 300 loại xúc tác axit rắn và bazơ rắn đã đợc phát triển [89]. Đặc biệt, sự có mặt của xúc tác zeolit có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong ngành công nghiệp và đã đợc đa vào sử dụng. Trong trờng hợp xúc tác lỡng chức trên cơ sở axit có một vài xúc tác zeolit đã đợc thơng mại hóa cho hiệu quả kinh tế cao. Tuy nhiên do kích thớc mao quản của zeolit nhỏ nên vật liệu này bị hạn chế đối với các phân tử có kích thớc lớn hơn nh các polyxyclo ankan, các hydrocacbon đơn, đa nhân thơm là những hợp phần của phân đoạn nặng trong dầu thô. Do đó xu hớng tìm những hệ xúc tác có kích thớc mao quản lớn hơn để phù hợp cho sự chế biến các phân đoạn nặng và vì vậy mà vật liệu mao quản trung bình đã ra đời điển hình nh M41S, MSU, SBA-15, SBA-16, MCM- 41 rồi tới các superaxit rắn nh ZrO 2 /SO 4 2- , TiO 2 /SO 4 2- , Fe 2 O 3 /SO 4 2- hiện nay cũng đang đợc các nhà khoa học quan tâm vì khả năng ứng dụng cho nhiều quá trình isome hóa, ankyl hóa, ete hóa Trong những năm gần đây, các nhà khoa học trên thế giới có xu hớng nghiên cứu các loại xúc tác có nguồn gốc từ sét khoáng vừa giá thành rẻ, mà biến tính của nó có thể cho hoạt tính xúc tác cao hơn các loại xúc tác trớc đây. Chúng là loại xúc tác rắn vừa có tâm axit Bronsted vừa có tâm axit Lewis, sét đợc chống bởi các chất vô cơ cũng nh hữu cơ thông qua việc trao đổi ion làm tăng khoảng cách giữa các lớp sét cho phép các phân tử cồng kềnh đi vào không gian giữa các lớp vì thế sét chống có nhiều ứng dụng trong môi trờng nh hấp phụ các kim loại năng nh asen, cađimi, crom, coban, đồng, sắt, chì, mangan rồi làm xúc tác cho quá trình oxy hóa sâu benzene, phenol, aniline ngoài ra nó còn đợc sử dụng làm chất mang cho xúc tác của các quá trình nh cracking cumen [52], n-heptan [83], alkyl hóa các hydrocacbon thơm, isome hóa các hydrocacbon, n-parafin, este hóa axit cacboxylic với ancol [26], phân bố lại toluene [53], oxi hóa propylene thành axeton [20] Vũ Thị Quỳnh Trang 2 Lọc Hóa Dầu K49 Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Với mong muốn đợc tìm hiểu thêm về lĩnh vực xúc tác nói chung và xúc tác sử dụng trong ngành lọc hóa dầu nói riêng, em tập trung tìm hiểu, nghiên cứu và tổng hợp, đặc trng của một loại xúc tác với chất mang là Montmorillonite (hay còn gọi sét trắng)có nguồn gốc từ sét khoáng, đợc chống bởi zirconia sunfat hóa (ZrO 2 /SO 4 2- ) với và tẩm Pt đợc ứng dụng trong quá trình isome hóa C 5 /C 6 với giá thành rẻ hơn các xúc tác đã sử dụng, có khả năng hoạt hóa cao làm giảm sự hình thành các cốc, chống ngộ độc, tăng hoạt tính và độ chọn lọc của phản ứng. Vì vậy em đã lựa chọn đề tài: Nghiên cứu, tổng hợp và đặc trng xúc tác Pt/Montmorillonite đợc chống bởi zirconia sunfat hóa (ZrO 2 /SO 4 2- ) làm đồ án tốt nghiệp của mình. Vũ Thị Quỳnh Trang 3 Lọc Hóa Dầu K49 Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Chơng 1 Tổng quan về xúc tác 1.1. Xúc tác dị thể [9] 1.1.1. Tổng quan về xúc tác dị thể Phản ứng xúc tác dị thể là phản ứng trong đó chất xúc tác và chất phản ứng ở các pha khác nhau. Thông thờng trong phản ứng xúc tác dị thể, xúc tác là pha rắn, còn chất phản ứng có thể là pha lỏng hoặc pha khí. Ta có thể chia các loại phản ứng xúc tác dị thể nh sau: - Hệ xúc tác là rắn, chất phản ứng là lỏng lỏng. Ví dụ: các phản ứng alkyl hóa, sulfo hóa. - Hệ xúc tác là rắn, chất phản ứng là khí lỏng. Ví dụ: phản ứng hydro hóa benzene xúc tác niken, phản ứng điều chế butadiol 1,4 từ khí C 2 H 2 và dung môi formalin, xúc tác là CuO/ SiO 2 . - Hệ phản ứng xúc tác là rắn, chất phản ứng là khí khí. Ví dụ: phản ứng điều chế vinyl clorua (VC) từ khí axetylen (hoặc etylen) và HCl, xúc tác là HgCl 2 mang trên than hoạt tính. Phản ứng xúc tác dị thể có những u điểm nổi bật hơn so với xúc tác đồng thể, do vậy trong công nghiệp ngời ta đã dần thay xúc tác axit bazơ bằng việc sử dụng các xúc tác rắn, bởi một số lý do sau: - Công nghệ xúc tác dị thể có thể tiến hành liên tục, nên năng suất thiết bị cao hơn so với phản ứng xúc tác đồng thể. - Có thể tự động hóa đợc công nghệ. - Vấn đề tách xúc tác và sản phẩm dễ dàng. - Năng lợng hoạt hóa của phản ứng xúc tác dị thể thờng nhỏ hơn năng l- ợng hoạt hóa của phản ứng xúc tác đồng thể. - Độ chọn lọc cao, lợng xúc tác ít. - Không gây ô nhiễm môi trờng, khả năng tái sử dụng cao. - ít gây ăn mòn thiết bị, hệ thống công nghệ Tuy nhiên so với xúc tác đồng thể, phản ứng xúc tác dị thể có nhợc điểm sau: Hoạt tính không cao do diện tích tiếp xúc hạn chế, khó nghiên cứu vì đây là hiện tợng bề mặt diễn ra khá phức tạp ở mức độ phân tử. Vũ Thị Quỳnh Trang 4 Lọc Hóa Dầu K49 Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Xúc tác dị thể có thể chỉ có một thành phần, ví dụ nh xúc tác tấm lới sắt, lới Pt trong phản ứng tổng hợp NH 3 , xúc tác dạng hạt Ag trong phản ứng điều chế formaldehit từ methanol, hoặc 1 loại oxit nh oxit nhôm, oxit titan Nh ng những loại xúc tác này hiện nay trong công nghiệp rất hiếm và để tiết kiệm các kim loại quý nh Pt, Ni, Ag, Au ng ời ta thờng cho mang lên chất mang. Chính vì thế mà xúc tác dị thể là hỗn hợp gồm nhiều thành phần, thờng xúc tác chứa 2, 3 thành phần, nhng cũng có loại xúc tác phức tạp chứa rất nhiều thành phần. Các thành phần đó đợc chia thành từng nhóm có nhiệm vụ khác nhau: nhóm hoạt động, nhóm phụ trợ, nhóm chất mang. 1.1.2. Thành phần của xúc tác dị thể 1.1.2.1. Pha hoạt động: chức năng là hoạt động hóa học để làm tăng vận tốc phản ứng, tăng tốc độ chọn lọc của phản ứng, chúng gồm các kim loại, bán dẫn nh các oxit hoặc sulfit, oxit - Tính chất cơ học: có độ bền cơ học, bền nhiệt, bền hóa học (ít ngộ độc), ít bị mài mòn. - Tính chất hóa học: diện tích bề mặt, có lỗ xốp, có tính axit. - Tính xúc tác: hoạt tính xúc tác cao, độ chọn lọc cao. 1.1.2.2. Pha phụ trợ (chất phụ trợ): là chất mà bản thân nó không có tác dụng xúc tác, không làm tăng nhng nó làm cho chất xúc tác phát huy tối đa khả năng xúc tác của mình, ta có phụ trợ hình học và hóa học nh các kim loại chuyển tiếp, nhóm III A và kim loại kiềm. - Làm nhiệm vụ nh chất mang: sắp xếp lại cấu trúc, hạn chế hoạt tính (nh giảm tính axit), kích động hoạt tính. - Làm nhiệm vụ nh một thành phần hoạt động: về điện tử, về phân tử, chống chất độc, giảm điều kiện khắc nghiệt của phản ứng, tăng độ bền cơ học, nhiệt, hóa học cho xúc tác. 1.1.2.3. Pha chất nền (chất mang): có bề mặt riêng lớn, có mao quản, độ xốp, tính bền cơ học cao, biến dạng pha hoạt động. Các loại: oxit, đất sét, than hoạt tính, zeolit tính chất của chất mang: - Phải có bề mặt riêng lớn để phân tán pha hoạt động. - Không bị co ngót khi thực hiện quá trình phản ứng (có độ bền nhiệt cao). Vũ Thị Quỳnh Trang 5 Lọc Hóa Dầu K49 Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất - Có độ bền cơ học cao nhất là đối với quá trình cần thực hiện ở chế độ chuyển động nh reforming xúc tác hoặc xúc tác làm việc ở chế độ tầng sôi trong cracking xúc tác. - Dễ dàng khuếch tán nhiệt, tránh đợc hiện tợng nung nóng cục bộ khi tiến hành phản ứng. - ảnh hởng đến độ phân cực của xúc tác: chất mang có đờng kính nguyên tử càng bé, điện tích ion càng lớn càng dễ làm biến dạng nguyên tử xúc tác. Trái lại, nguyên tử xúc tác có đờng kính ion càng lớn và điện tích ion bé thì dễ bị biến dạng. - Có thể làm thay đổi hớng phản ứng. Ví dụ phản ứng của etanol trên xúc tác Cu ta có 2 hớng phản ứng. Nếu Cu đợc mang trên than hoạt tính thì sản phẩm là etylen và nớc, nhng nếu không mang trên chất mang thì ta có sản phẩm là axetaldehit và hydro. CH 3 CH 2 OH CH 3 CHO + H 2 CH 3 CH 2 OH C 2 H 4 + H 2 O - Chất mang có thể đóng vai trò nh một chất xúc tác. Ví dụ nh xúc tác Pt đợc mang trên chất mang - Al 2 O 3 (Pt/ - Al 2 O 3 ) trong phản ứng reforming xúc tác. Trong hệ xúc tác này, Pt đảm nhiệm chức kim loại xúc tác cho phản ứng hydro hóa, dehydro hóa, còn - Al 2 O 3 đảm nhiệm chức năng axit xúc tác cho phản ứng đóng vòng, tạo ra cacbocation. 1.1.3. Các phơng pháp điều chế xúc tác dị thể Hiện nay xúc tác rắn đợc dùng phổ biến trong công nghiệp theo nhiều dạng khác nhau nên phơng pháp điều chế cũng rất phức tạp, dới đây em xin trình bày một số phơng pháp chung để điều chế xúc tác dị thể. 1.1.3.1. Xúc tác không có chất mang a. Xúc tác kim loại: có hai phơng pháp - Phơng pháp khử các oxit kim loại: tác nhân khử H 2 . - Phơng pháp điện hóa. b. Xúc tác oxit: - Xúc tác 1 oxit: dùng phơng pháp kết tủa. Vũ Thị Quỳnh Trang 6 Lọc Hóa Dầu K49 Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất - Xúc tác là hỗn hợp của 2, 3 oxit (nhiều oxit): sử dụng phơng pháp đồng kết tủa. 1.1.3.2. Xúc tác có chất mang: có hai phơng pháp chính. a. Phơng pháp ngấm: có 2 cách. - Ngấm dới áp suất thờng. - Ngấm dới áp suất chân không. b. Phơng pháp đồng kết tủa. ở đây chỉ là một vài phơng pháp chung, và chúng có tính chất lý thuyết vì khi đi vào thực tế còn rất nhiều thủ thuật khác mới điều chế ra đợc loại xúc tác nh mong muốn. 1.2. Clay (đất sét) 1.2.1. Giới thiệu về clay [50] Clay là một loại khoáng của đất sét tự nhiên hoặc bentonite tổng hợp bao gồm những nhóm nhôm, magiê, các ion silic ngậm nớc mà có thể chứa Na + , Ca + , K + và những ion khác. Clay đợc hiểu rộng ra là các loại khoáng (kích thớc <2 à) cấu thành phần keo của đất, trầm tích, đá và nớc [88] và có thể gồm hỗn hợp của các hạt clay khoáng mịn và các loại clay khoáng khác có kích thớc tinh thể nh thạch anh, cacbonat, và oxit kim loại. Thông thờng thuật ngữ clay đợc sử dụng cho các nguyên liệu mà trở thành plastic khi trộn với một lợng nớc. Các nhóm khoáng clay chính bao gồm: cao lanh, smectit, illit, chlorit và hormit. Clay cũng là một loại vật liệu có khả năng thay đổi rất lớn về tính chất cũng nh công dụng, sự thay đổi đó ít hay nhiều là phụ thuộc vào thành phần và các yếu tố khác: thành phần khoáng clay, thành phần phi khoáng clay, sự hiện diện của các thành phần hữu cơ, loại và lợng các ion trao đổi, muối hòa tan và kết cấu của chúng. Clay đóng vai trò quan trọng trong môi trờng nh một ngời quét dọn xử lý các cặn thải tự nhiên gây ô nhiễm do chúng hút các cation và anion khác lên qua sự trao đổi ion hay hấp thụ hoặc cả hai. Do đó, clay lúc nào cũng có các cation và anion có khả năng trao đổi đợc sắp xếp trên bề mặt. Các cation và anion thờng thấy trên bề mặt clay là Ca 2+ , Mg 2+ , H + , K + , NH 4 + , Na + và SO 4 2- , Cl - , PO 4 3- , NO 3 - . Những ion này trao đổi với các ion khác tơng đối dễ dàng mà không ảnh hởng tới cấu trúc của sét khoáng. Vũ Thị Quỳnh Trang 7 Lọc Hóa Dầu K49 Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Diện tích bề mặt riêng lớn, có độ bền hóa học và cơ học, có cấu trúc lớp, năng suất trao đổi cation cao (cation exchange capacity CEC) đã khiến cho clay trở thành nguyên liệu hấp phụ vợt trội. Trong clays tồn tại cả tâm axit Bronsted và Lewis [49] làm cho khả năng hấp phụ của sét khoáng tăng lên một phạm vi lớn hơn (khoảng 5 lần). Tâm axit Bronsted xuất hiện do ion H + trên bề mặt hình thành bởi sự phân ly của các phân tử nớc của các cation kim loại có thể trao đổi hydroxit trên bề mặt. [M(H 2 O) x ] n+ [M(OH) (H 2 O) x-1 ] (n-1)+ + H + Các tâm axit Bronsted này cũng có thể phát sinh nếu có một điện tích âm thực trên bề mặt do sự thay thể Si 4+ bằng Al 3+ vài vị trí của tứ diện và sự kết quả của việc thay đổi đó đợc cân bằng bởi cation H 3 O + . Độ bền nhóm có tính axit Bronsted này phụ thuộc vào thành phần của khoáng sét. Tâm axit Lewis phát sinh từ việc lộ ra của các cation hóa trị ba, điển hình là Al 3+ ở các đỉnh hoặc Al 3+ xuất hiện do sự đứt các liên kết Si O Al, hoặc thông qua việc dehydroxyl hóa của một vài vị trí tâm axit Bronsted. Các cạnh và các mặt của hạt sét có thể hấp phụ các anion, cation, không ion và các tạp chất có cực từ nớc tự nhiên. Các tạp chất tích lũy trên bề mặt sét chính là để giữ cố định chúng thông qua việc trao đổi ion, phối trí hoặc tơng tác ion lỡng cực. Đôi khi các chất ô nhiễm đợc giữ thông qua liên kết với hydro (H -), lực Van der Waals hoặc các liên kết kỵ nớc xuất hiện từ các tơng tác mạnh yếu khác nhau. Độ mạnh yếu của tơng tác đợc xác định bởi các cấu trúc và các đặc điểm khác của sét khoáng. Van Olphen [35] đã trích dẫn ra một vài dạng tâm hoạt động trong clays: - Tâm axit Bronsted hay chất nhờng proton đợc tạo bởi sự tơng tác của các phân tử nớc bị hấp phụ. - Tâm axit Lewis hay chất nhận electron xuất hiện do sự dehydro hóa. - Tâm oxi hóa do sự hiện diện của vài cation (ví dụ nh Fe 3+ ) trong các vị trí bát diện hoặc do sự hấp phụ oxi lên bề mặt. - Tâm khử đợc tạo ra do vài cation (ví dụ nh Fe 2+ ). - Các nhóm hydroxyl bề mặt, phần lớn đợc tìm thấy ở các đỉnh, giáp với Si, Al hoặc cation bát diện khác. 1.2.2. Phân loại clay [94] Vũ Thị Quỳnh Trang 8 Lọc Hóa Dầu K49 Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Dựa trên dạng cấu trúc, clays đợc phân thành 4 loại chính. Đó là vô định hinhd, kết tinh, loại hỗn hợp nhiều lớp và loại cấu trúc chuỗi. 1.2.2.1. Vô định hình: Nhóm Allophane (Al 2 O 3 . SiO 2 . nH 2 O). 1.2.2.2. Kết tinh: phân chia theo cấu trúc lớp ta đợc loại hai lớp và loại ba lớp. a. Loại hai lớp: (một lớp tứ diện silic và một lớp bát diện nhôm): - Đẳng hớng (equidimensional): Cao lanh (Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O), dickite (Al 2 Si 2 O 5 (OH) 2 ), nacrite, kaolinite. - Hình thon dài (elongate): halloysite (Al 2 Si 2 O 5 (OH) 2 .2H 2 O). b. Loại ba lớp (hai lớp tứ diện silica và một lớp bát diện đôi hay ba ở giữa): có 2 loại chính. - Loại trơng đợc: thuộc nhóm smectite bao gồm Đẳng hớng: montmorillonite, sauconite, vermiculite. Hình thon dài: nontronite, hectorite. - Loại không trơng đợc: nhóm illite. 1.2.2.3. Loại hỗn hợp nhiều lớp (sự sắp xếp xen kẽ của các lớp khác nhau): chúng ta có nhóm chlorite. 1.2.2.4. Loại cấu trúc chuỗi: chuỗi silica tứ diện liên kết với nhau bởi những nhóm bát diện của oxy và hydroxyl chứa Al 3+ và Mg 2+ : chúng ta có nhóm hormite những polygoskite, epolite. 1.2.3. Cấu trúc clay [94] Clay đợc cấu tạo từ hai mạng tinh thể cơ bản: mạng tứ diện và mạng bát diện. Cấu trúc tứ diện (tetrahedral) thờng là cấu trúc của SiO 4 4- , do thành phần chính của các loại khoáng là SiO 2 nên ta có tỉ lệ bán kính giữa hai ion O 2- và ion Si 4+ là 0,3, điều này có nghĩa là ion Si 4+ đi vào lỗ trống tứ diện mà các nút mạng cơ sở là các ion O 2- nh hình 1.1. Hình 1.1: Cấu trúc tứ diệncủa SiO 4 4+ Vũ Thị Quỳnh Trang 9 Lọc Hóa Dầu K49 Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất Nhìn vào cấu trúc 4 4 SiO ta thấy: với số phối trí 4, tức là diện tích của ion silicate chia đều cho 4 ion phối tử. Nh vậy, mỗi ion O 2- sẽ d ra một điện tích âm, để cân bằng điện tích, mỗi phối tử phải liên kết với hai cation trung tâm (Si 4+ ) và số phối trí của Si 4+ lúc này chỉ là 4 ì 1/2 = 2 phối tử, ta thấy điện tích đợc cân bằng. Hình 1.2: Mô tả cấu trúc lớp tứ diện Về mặt lý thuyết, ta có hai cách để làm cân bằng điện tích trong ô mạng cơ sở trên: một là cấu tạo cầu đơn, hai là tạo cầu đôi oxi giữa hai tứ diện. Do silic có điện tích lớn, nếu hình thành cầu đôi, hai ion silicon ở gần nhau sẽ tơng tác điện mạnh với nhau, chính vì thế các tứ diện nối với nhau bằng cầu đơn O, hình thành cấu trúc lớp. Các oxi tạo cầu đơn nằm trên cùng một mặt phẳng gọi là oxi đáy. Việc tạo cầu đơn trong không gian đợc thực hiện sao cho các oxi đáy tạo thành hình lục giác với các đỉnh là O 2- . Cấu trúc thứ hai là cấu trúc bát diện (octahedral), ion trung tâm thờng là Al 3+ , Fe 2+ , Mg 2+ ở đây ta xét đại diện Al 3+ , tỉ lệ bán kính với anion O 2- là 0,41. Với tỉ lệ này Al 3+ nằm giữa hai lỗ trống tứ diện và bát diện, tùy theo số phối trí là bốn hoặc là sáu. Nhng trong clay thì số phối trí bền của Al 3+ là sáu. Hình 1.3 : Cấu trúc bát diện Vũ Thị Quỳnh Trang 10 Lọc Hóa Dầu K49
