BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ
----------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Đề tài: Xác Định hàm lượng một số oxit trong nguyên liệu
đất sét để sản xuất gạch ngói

GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA
SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH
LỚP: DK05-HH

Hải Dương,../6/2017


Cần có nhận xét về phương pháp phân tích có gây ra sai số, bước nào gây
ra sai số
Căn chỉnh lại các phần, phông chữ, giãn dòng cho đúng quy định.
Xem lại các phần đã bôi vàng

KÍ HIỆU, CỤM TỪ VIẾT TẮT
-

SiO2: Silic dioxit
MgO: Magie Oxit
Al2O3: Nhôm oxit
Fe2O3 : Sắt(II) Oxit
HNO3: Axit Nitric
HCl: Axit Clohydric
CaO: Canxi Oxit

NH4OH: Amoniac Hidroxit
NaOH: Natri Hydroxit
H2Ssal: thịaxitsunfosalisilic
HF: Axit Flohydric
K2Cr2O7: Kali Dicromat
H2SO4: Axit Sunfuric
Na2CO3: Natri Cacbonat
HClO4: Axit pecloric
MR: metyl đỏ
MO: metyl da cam


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU...........................................................................................................................................................1
1.Lựa chọn đề tài...........................................................................................................................................1
2.Mục đích nghiên cứu..................................................................................................................................1
CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ LUẬN.....................................................................................................................2
1.1.Tổng quan về đất sét...............................................................................................................................2
a, Khái niệm..............................................................................................................................................2
b, Đặc điểm...............................................................................................................................................2
c, Phân loại các khoáng chủ yếu trong đất sét..........................................................................................2
1.2.Thành phần và ứng dụng của đất sét......................................................................................................3
a, Thành phần của đất sét..........................................................................................................................3
b, Ứng dụng của đất sét.............................................................................................................................3
1.3. Lấy mẫu , chuẩn bị mẫu.........................................................................................................................4
a, Lấy mẫu.................................................................................................................................................4
b, Chuẩn bị mẫu........................................................................................................................................4
1.4.Các phương pháp phân tích....................................................................................................................4
a, Phân tích định tính.................................................................................................................................4

b, Phân tích định lượng.............................................................................................................................5
1.5.Tổng quan phương pháp phá mẫu..........................................................................................................7
a, Phá mẫu bằng phương pháp ướt...........................................................................................................7
b, Phá mẫu bằng phương pháp khô...........................................................................................................7
1.6. Phương pháp xử lí số liệu......................................................................................................................8
a) Kiểm tra độ tin cậy của dãy số liệu......................................................................................................9
b) Các đại lượng tập trung cho sự phân tán..............................................................................................9
c, Biên giới tin cậy....................................................................................................................................9
d , Kiểm tra thống kê các dữ liệu thực nghiệm......................................................................................10
CHƯƠNG 2 : THỰC NGHIÊM.....................................................................................................................11


2.1.Mục đích và đối tượng nghiên cứu.......................................................................................................11
2.2.Tổng quan về phương pháp phân tích mẫu..........................................................................................11
2.3.Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu.....................................................................................................11
2.3.1, Lấy mẫu.........................................................................................................................................11
2.3.2, Xử lý mẫu sơ bộ............................................................................................................................11
2.3.3, Phương pháp phá mẫu..................................................................................................................12
2.4.Xác định thành phần hoá học của đất sét.............................................................................................14
2.4.1,Xác định hàm lượng silic oxit (SiO2)............................................................................................14
2.4.2.Xác định hàm lượng oxit sắt (Fe2O3).............................................................................................14
2.4.3.Xác định hàm lượng nhôm oxit (Al2O3)........................................................................................15
2.4.4.Xác định hàm lượng CaO..............................................................................................................16
2.4.5.Xác định hàm lượng MgO.............................................................................................................17
CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ - THẢO LUẬN.....................................................................................................19
3.1. Kết quả nghiên cứu..............................................................................................................................19
3.1.1, Thành phần SiO2 trong đất sét......................................................................................................19
3.1.2. Thành phần của Fe2O3...................................................................................................................20
3.1.3. Thành phần Al2O3..........................................................................................................................21
3.1.4. Thành phần CaO...........................................................................................................................21

3.1.5. Thành phần MgO..........................................................................................................................22
3.2. Kết luận................................................................................................................................................23
PHỤ LỤC........................................................................................................................................................25
Phụ lục 1:.....................................................................................................................................................25
Phụ lục 2......................................................................................................................................................25
Phụ lục 3 :....................................................................................................................................................26


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA

MỞ ĐẦU
Từ xưa đến nay, đất sét luôn gắn bó mật thiết với đời sống con người. Đất sét là một
chất mềm dẻo khi ẩm, nó rất dễ dàng tạo sự kết dính. Khi khô nó trở nên rắn chắc hơn và
khi bị nung ở nhiệt độ cao đất sét trở thành rắn vĩnh cửu. Loài người đã sớm phát hiện ra
thuộc tính hữu ích này của đất sét và biến nó trở thành loại vật liệu lý tưởng trong nhiều
ngành công nghiệp. Chẳng hạn như trong sản xuất xi măng, gốm sứ, gạch ngói, chất đệm
trong công nghiệp giấy, pha chế màu, mực, tẩy dầu thô, các bộ lọc hóa học, sử dụng làm
vật liệu chống thấm nước cho các công trình thủy lợi,v.v.. Do đó đất sét đã trở thành vật
liệu quan trọng và thiết yếu trong cuộc sống nên việc xác định các thông số và nghiên cứu
tính chất của đất sét là cần thiết từ đó chúng ta sẽ có mục đích sử dụng hợp lý hơn.

1. Lựa chọn đề tài
Do có hàng loạt các ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đa dạng trong đời sống mà đất sét
đã được các nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm, nghiên cứu nhiều hơn. Với
mong muốn được học tập, nghiên cứu sâu thêm về lĩnh vực này, đồng thời được tiếp tục
đóng góp bổ sung thêm tài liệu cơ bản nghiên cứu khoáng sét, đất sét. Vì vậy em lựa chọn
đề tài nghiên cứu: “Đất sét”.
Tuy nhiên với số lượng khổng lồ các kiến thức đã biết, việc lựa chọn những kiến

thức nào phù hợp vào một bài tiểu luận, phù hợp với nhiều đối tượng là rất khó khăn, nên
chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được những ý kiến
đóng góp của tất cả các thầy cô và các bạn sinh viên ở trong trường cũng như ngoài
trường, để em đạt được kết quả cao hơn.

2. Mục đích nghiên cứu
Phân tích thành phần hóa học của đất sét: Hàm lượng thành phần các khoáng SiO 2 ,
Al2O3 , Fe2O3, CaO, MgO.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu : đất sét tại khu vực Chí Linh-Hải Dương.
- Phạm vi nghiên cứu : quy mô phòng thí nghiệm.

SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH

1


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA

CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ LUẬN

1.1 Tổng quan về đất sét
a, Khái niệm
Đất sét hay sét là một thuật ngữ được dùng để miêu tả một nhóm các khoáng vật
phyllosilicat nhôm ngậm nước, thông thường có đường kính hạt nhỏ hơn 2 μm. Đất sét
bao gồm các loại khoáng chất phyllosilicat giàu các ôxít và hiđrôxít của silic và nhôm
cũng như bao gồm một lượng lớn nước tham gia vào việc tạo cấu trúc và thay đổi theo

từng loại đất sét.
b, Đặc điểm
Đất sét nói chung được tạo ra do sự phong hóa hóa học của các loại đá chứa silicate
dưới tác động của axit cacbonic nhưng một số loại đất sét lại được hình thành do các hoạt
động thủy nhiệt. Đất sét được phân biệt với các loại hạt đất đá nhỏ khác có trong đất,
chẳng hạn như bùn nhờ kích thước nhỏ của chúng, hình dạng tạo bông hay tạo lớp, khả
năng hút nước cũng như chỉ số độ dẻo cao.
Như vậy sự hình thành các mỏ cao lanh và đất sét là do chịu sự tác dụng tương hổ của
các quá trình hoá học, cơ học, sinh vật học bao gồm các hiện tượng phong hoá, rửa trôi và
lắng đọng trong thời gian dài.
Đất sét trong tự nhiên tồn tại ở một số dạng chính như:
- Loại sét vàng, đỏ, có khi xám đen, pha đất thịt và cát mịn ở các cồn.
- Loại sét xám xanh nằm ở khu vực nước lợ, có độ nhớt cao.
- Loại sét gốm sứ nằm thành vỉa màu trắng dẻo, xuất hiện ở những vùng trũng giữa
hai giồng cát, do đồng thủy triều tạo nên.

c, Phân loại các khoáng chủ yếu trong đất sét
- Kaolininte : Al2O3.2SiO2 (cao lanh chứa nhiều kaolinite)
- Pyrophilite : Al2Si4O10(OH)2[Al2(Si2O5)2(OH)2]
- Môntmôrilônit
- Halloysite
- Bentonite

SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH

2


ĐỒ ÁN MÔN HỌC


GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA

1.2 Thành phần và ứng dụng của đất sét
a, Thành phần của đất sét
Thành phần chính của đất sét là khoáng dẻo còn gọi là khoáng sét. Khoáng dẻo là
Alumosilicat ngậm nước có công thức tổng quát : nAl 2O3.mSiO2.pH2O, chúng được tạo
thành do fenspat bị phong hoá tùy theo nhiệt độ môi trường và áp suất mà đất sét tạo
thành các khoáng khác nhau :
+ Trong môi trường acid yếu pH 6-7 tạo ra Caolinite (Al2O3.2SiO2.2H2O)
Đất sét chỉ chứa khoáng Caolinite gọi là Cao lanh.
+ Trong môi trường kiềm pH 7.3-10.3 tạo ra Môntmôrilônite (Al2O3.4SiO2.nH2O)
Đất sét chỉ chứa khoáng Môntmôrilônite gọi là Bentonite.
 Thành phần hóa học của đất sét :
Gía trị %

SiO2

Al2O3

Fe2O3

MKN

Max

79.1

23.1

20.64


12.09

Min

50.17

11.13

4.02

3.67

TB

63.1

17.5

9.61

6.15

b, Ứng dụng của đất sét
Đất sét là chất mềm dẻo khi ẩm, điều này có nghĩa là rất dễ tạo hình dạng cho nó
bằng tay. Khi khô nó trở nên rắn chắc hơn và khi nung hay làm cứng bằng nhiệt độ cao
đất sét trở thành rắn vĩnh cửu.Thuộc tính này làm cho đất sét trở thành một chất lý tưởng
để làm các đồ gốm sứ có độ bền cao, được sử sụng cả trong những mục đích thực tế cũng
như dùng để làm đồ trang trí. Với các dạng đất sét khác nhau và các điều kiện nung khác
nhau người ta thu được đất nung, gốm và sứ. Đất sét được nung kết trong lửa đã tạo ra

những đồ gốm sứ đầu tiên và hiện nay nó vẫn là một trong những vật liệu rẻ tiền để sản
xuất và sử dụng rộng rãi. Gạch, ngói, xoong nồi, các tác phẩm nghệ thuật từ đất, bát đĩa
và thậm chí cả các nhạc cụ như đàn ocarina đều được làm từ đất sét. Đất sét cũng được sử
dụng trong nhiều ngành công nghiệp chẳng hạn như trong sản xuất giấy, các bộ lọc hóa
học và đặc biệt là trong công nghiệp sản xuất xi măng. Đất sét còn được sử dụng làm vật
liệu chống thấm nước cho các công trình thủy lợi : cống rãnh, đập ngăn nước,…

SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH

3


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA

1.3 Lấy mẫu , chuẩn bị mẫu
a, Lấy mẫu
Mẫu được lấy theo TCVN 4344-1986
Mẫu đưa về phòng thí nghiệm có khối lượng không lớn hơn 500g, kích thước hạt
không lớn hơn 5mm, dùng làm mẫu phòng thí nghiệm.
Ở nơi khai thác mẫu ban đầu được lấy trên mỗi ô tô, mỗi ben máy gạt hay trên mỗi
thuyền, xà lan và ít nhất ở ba vị trí, đầu, giữa và cuối của thiết bị vận chuyển lúc bốc lên
hoặc dở xuống. Ở các xí nghiệp sản xuất mẫu ban đầu được lấy ở kho hoặc được gạt theo
chu kì từng giờ trên băng tải đưa đất vào sản xuất. Trong kho mẫu ban đầu được lấy từ
những đống đất không quá 100 m3, ở mười điểm khác nhau (trên bề mặt, dưới chân và ở
giữa đống) sao cho mẫu lấy ra đại diện cho cả đống đất.
Phần này chưa phù hợp với lấy mẫu phântích, kiểm tra lại

b, Chuẩn bị mẫu

Trước khi phân tích hoá được chuẩn bị hư sau: Sàng mẫu qua sàng có kích thước lỗ
2mm. Cần khoảng 200g phần lọt qua sàng, dùng phương pháp chia tư để rút gọn được
l00g rồi nghiền đến cỡ hạt không lớn hơn 0,5mm. Tiếp tục dùng phương pháp chia tư lấy
khoảng 60g và lại nghiền đến cỡ hạt 0,2mm. Sau đó lại rút gọn mẫu theo phương pháp
chia tư để có khoảng 30g. Lượng mẫu này được nghiền mịn trên cối mã não đến cỡ hạt
0,063 mm để làm mẫu phân tích hoá học. Phần mẫu còn lại dùng làm mẫu lưu.

1.4 Phương pháp phân tích
1.4.1 Phân tích định lượng
Phân tích định lượng là phương pháp phân tích xác định thành phần định lượng của
các cấu tử có trong đối tượng nghiên cứu. Các đối tượng cấu tử ở đây có thể là các
nguyên tố, ion, các hợp chất, các pha, các gốc hoặc các nhóm chức.
Phân tích định tính là toàn bộ các phương pháp nghiên cứu hóa học , vật lý và hóa
lý. Các phương pháp đó cho phép xác định bản chất vô cơ hay hữu cơ của chất phân tích,
thành phần nguyên tử và nguyên tố của nó cũng như phát hiện thành phần chủ yếu và các
tạp chất có trong mẫu nghiên cứu.
1.4.2 Phương pháp xác định hàm lượng Fe2O3
a, Chuẩn độ phức chất

SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH

4


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA

Chuẩn độ sắt (111) bằng dung dịch EDTA ở pH= 1,5-1,8 với chỉ thịaxitsunfosalisilic
khi kêt thúc chuẩn độ màu dung dịch chuyền từ màu đò sang vàng rơm.

b, Chuẩn độ oxi hóa - khử
Phương pháp này áp dụng cho mẫu có hàm lượng sắt lớn hơn 2,5%
Khử Fe3+ thành Fe2+ bằng Sn2+ sau đó chuẩn độ Fe2+ bằng dung dịch K2Cr2O7 tiêu chuẩn
với chỉ thị bari diphenylamin sufonat, kết thúc chuẩn độ khi dung dịchchuyển sang màu
tim xanh.
c, Phương pháp trắc quang với thuốc thử SSA
Phương pháp này áp dụng cho mẫu có hàm lượng Fe2O3

25%

Trong môi trường ammoniac, ion Fe3+ tạo với thuốc thử với axit sufosalixylic phức chất
màu vàng, có cực đại hấp thụ ở bước sóng 420nm-430nm , cường độ màu của phức chất tỉ
lệ với nồng độ Fe3+ trong dung dịch
Tiến hành xây dựng đường chuẩn, từ mật độ quang của mẫu và dãy chuẩn suy ra hàm
lượng Fe2O3 trong mẫu.
1.4.3 Phương pháp xác định hàm lượng Al2O3
a, Phương pháp chuẩn độ phức chất
Loại canxi và magie có trong dung dịch bằng cách dùng NH4OH 25% kết tủa
nhôm sau đó hòa tan lại kết tủa bằng HCl 1:1 .
Tách nhôm ra khỏi các nguyên tố ảnh hưởng như R2O3 ( sắt, titan) bằng kiềm mạnh.
Tạo phức nhôm với EDTA dư ở pH= 5.5. Chuẩn độ lượng dư EDTA bằng
Zn(CH3COO)2 với chỉ thị xylenol da cam.
Dùng NaCl giải phóng EDTA khói phức complexonat nhôm. dùng dung dịch tiêu
chuẩn Zn(CH3COO)2 0.01M chuẩn độ lượng EDTA được giải phóng. từ đó tỉnh ra
hàm lượng nhôm.
b, Phương pháp chuẩn độ phức chất -kỳ thuật chuẩn độ thay thế
Tách nhôm ra khỏi các thành phần khác rồi cho nó tạo phức với ETDA dư ở
pH =5,5. Chuẩn độ lượng du EDTA bằng dung dịch Zn(CH3COO)2 với chỉ thị xylenol
da cam (lần thứ nhất).
Cho NaF tác dụng với phức chất của nhóm để đẩy ra một lượng EDTA tương

ứng với nhôm. Chuẩn độ (lần thứ 2) lượng EDTA bị đẩy ra bằng dung dịch
Zn(CH3COO)2 tiêu chuẩn. từ đó tỉnh ra hàm lượng nhôm oxit có trong mẫu.

SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH

5


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA

1.4.4 Phương pháp xác định hàm lượng CaO
a, Chuẩn độ tạo phức với chỉ thị Flurexon
Canxi và magiê được tách khỏi sắt, nhôm và titan bằng NH 4OH. Chuẩn độ canxi
bằng dung dịch ETDA tiêu chuẩn ở pH > 12 với chỉ thị fiuorêxon, ở điểm tương đương
dung dịch chuyển từ màu xanh huỳnh sang màu hồng.
b, Chuẩn độ tạo phức với chỉ thị murexit
Dựa trên phản ứng tạo phức bền của Ca 2+ vớiEDTA ở pH=13 và sự đổi màu của chi
thị murexit. Kết thúc chuẩn độ dung dịch chuyển từ màu đỏ sang màu tím.
1.4.5 Phương pháp xác định hàm lượng MgO
Chuẩn độ tạo phức bền với chỉ thị ETOO: Dựa trên phản ứng tạo phức bền của Mg²+
với EDTA ớ pH= 10 với chi thị ETOO 1% trong NaCl, kết thúc chuẩn độ dung dịch
chuyển từ màu đỏ nho sang màu xanh.

1.5 Tổng quan phương pháp phá mẫu
Muốn phân tích định lượng một mẫu chất nào đó bằng phương pháp hóa học thì
cũng giống như phân tích định tính ta phải chuyển từ thể bột rắn sang dung dịch và quá
trình đó gọi là phá mẫu.
Tùy theo bản chất của mẫu phân tích mà ta hòa tan nó ở nhiệt độ thường hay nhiệt

độ cao ở trong nước, trong axit, trong kiềm hoặc trong dung dịch muối. Với các tác nhân
trên mà không hòa tan được mẫu thì phải nung chảy mẫu với phụ gia thích hợp để chuyển
về dạng hợp chất hòa tan trong nước, trong axit. Do đó có 2 phương pháp phá mẫu sau :
a, Phá mẫu bằng phương pháp ướt
Tác nhân hay dùng là nước, HCl, H 2SO4 , HNO3 , HF,HClO4 hoặc hỗn hợp các dung
dịch axit, các dung dịch hidroxit kiềm. Qúa trình tiến hành trong cốc thủy tinh có đậy nắp.
Ban đầu ở nhiệt độ thường sau đó để kết thúc quá trình phân giải mẫu thì thường tiến
hành ở nhiệt độ cao ( cách thủy, cách cát hoặc lò nung ).
b, Phá mẫu bằng phương pháp khô
Đây là phương pháp nung chảy mẫu với chất chảy ở thể rắn. Có 2 loại chất chảy đó
là chất chảy axit và chất chảy kiềm.
-

Chất chảy K2S2O7

SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH

6


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA

Ngược lại với chất chảy kiềm, sử dụng trong trường hợp các thành phần có tính kiềm.
-

Chất chảy kiềm

Sử dụng khi chuyển các thành phần có tính oxit vào dung dịch ( các sunfat, silicat )

+ Na2CO3 ( nhiệt độ nóng chảy là 849oC )
+ K2CO3 ( nhiệt độ nóng chảy là 909oC )
+ NaOH ( nhiệt độ nóng chảy là 318oC )
+ KOH ( nhiệt độ nóng chảy là 360oC )
+ Na2O2 , Na2CO3 ,…
-

Chất chảy cacbonat

Na2O2 , K2CO3 ,… dùng để phá các mẫu silicat, sunfat, thạch anh, thuỷ tinh,… khi phân
giả silicat sẽ xuất hiện các silicat và aluminat, còn các oxit khác thành cacbonat.
-

Nung chảy với hidroxit kiềm

Thường dùng nhất là KOH và NaOH, các hidroxit này tác dụng mạnh hơn cacbonat
thường ở nhiệt độ từ 500-8000oC. Thường để phân giải các quặng Sb, Sn, Pt,…đôi khi
phân giải các silicat.

1.6 Phương pháp xử lí số liệu
Trong phân tích, việc đánh giá các kết quả là một trong những bước không thể thiếu
được. Trong bước này việc tính toán sai số là quan trọng nhất vì nó cho ra kết quả phân
tích thu được chính xác tới mức độ nào.
Có thể nói rằng không bao giờ ta thu một kết quả của phép phân tích mà hoàn toàn
không mắc sai số. Điều đó có nghĩa là chúng ta không bao giờ biết được giá trị thực của
đại lượng cần xác định. Chúng ta chỉ có thể cố gắng thực hiện sao cho phép phân tích có
sai số nhỏ nhất, kết quả thu được cho ta giá trị chấp nhận được tốt nhất. Bằng phương
pháp thống kê toán học ta có thể xác định được giới hạn trong đó chứa giá trị thực của
đại lượng cần xác định với mức độ xác suất cho trước.
Giả sử chúng ta tiến hành xác định một đại lượng nào đó n lần bằng một quy trình

phân tích duy nhất cho ta các kết quả tương ứng x 1, x2, … xn. Giá trị trung bình số học x
thường khác với giá trị thực

SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH

của đại lượng cần xác định:

7


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA

=

a, Kiểm tra độ tin cậy ủa dãy số liệu
Dùng chuẩn Đi-sơn: Để kiểm tra dữ kiện nghi ngờ loại bỏ các giá trị mắc sai số thô
khi số thí nghiệm nhỏ hơn 10.
Chuẩn Q: được tính theo công thức

Qtn=

( Công thức 1 )

Trong đó: xn là giá trị mật độ quang
xn-1 là giá trị lân cận giá trị xn
xmax, xmin là giá trị mật độ quang lớn nhất và nhỏ nhất
Qtn là giá trị chuẩn đi-sơn tính theo thực nghiệm
b, Các đại lượng tập chung cho sự phân tán

Khi tiến hành nhiều phép phân tích tức là tiến hành lặp lại thí nghiệm ta thu được
một dãy các dữ kiện thực nghiệm. Các khái niệm sau đây đặc trưng cho độ phân tán các
kiện đó.
Phương sai: là trung bình cộng của các bình phương những hiệu giữa các giá trị riêng
lẻ và giá trị trung bình tức là:

S2=

SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH

8


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA

Trong đó: n là số lần thí nghiệm (n <10)
n-1 là bậc tự do
Nếu n>10 thì bỏ qua một cạnh n
c, Biên giới tin cậy
Nếu sai số ngẫu nhiên tuân theo phân bố chuẩn thì có thể xác định được bien giớ tin
cậy tức là khoảng trong đó chứa giá trị thực

= xtb

( Công thức 2 )

d, Kiểm tra thống kê các dữ liệu thực nghiệm
Để kiểm tra dữ liệu thống kê ta dùng chuẩn student:

Ta tính phương sai

S=

( Công thức 3 )

Ta có t tùy theo giá trị tin cậy và số bậc tự do( K = n-1)
Biên giới tin cậy: =

( Công thức 4 )

Trong đó : S là phương sai
K là bậc tự do
t là giá trị chuẩn student.

SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH

9


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA

CHƯƠNG 2 : THỰC NGHIỆM
2.1.Mục đích và đối tượng nghiên cứu
- Mục đích : xác định hàm lượng các thành phần oxit SiO2,Al2O3, Fe2O3 trong đất sét.
- Đối tượng nghiên cứu : đất sét ở khu vực Chí Linh-Hải Dương

2.2.Tổng quan về phương pháp phân tích mẫu

Để xác định hàm lượng của các oxit có 2 phương pháp :
-

Phương pháp chuẩn độ
Dùng complexon III (EDTA) để xác định nhanh Fe 2O3,Al2O3 trong phân tích hàng

loạt.
-

Phương pháp xác định khối lượng

Thường dùng khi phân tích trọng tải về mức độ chính xác đảm bảo hơn phương pháp
complexon III.

2.3.Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu
2.3.1, Lấy mẫu
Phương pháp lấy mẫu theo đường kẻ ô. Lựa chọn khu vực lấy mẫu đất sét, kẻ ô
vuông trên toàn bộ khu vực dự định lấy mẫu. Ô vuông được vẽ dựa trên cơ sở các thông
tin chung của khu vực để đảm bảo mẫu lấy được là tiêu biểu nhất. Địa điểm lấy mẫu đất
sét là ở khu vực Chí Linh-Hải Dương.
2.3.2, Xử lý mẫu sơ bộ
Mẫu đất sét khô trong không khí hoặc trong tủ sấy nhiệt độ không được quá 40 oC
hoặc có thể làm lạnh khô. Nếu cần làm vỡ đất trong khi vẫn còn ẩm và nghiền lại sau khi
khô, loại bỏ các hạt thô và đá nhỏ có lẫn trong mẫu ( sàng ). Đất sét đã nghiền được rây

SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH

10



ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA

với kích thước hạt nhỏ hơn 2mm và chia thành các phần để có thể lấy mẫu đại diện phân
tích khoảng 100-200gam. Bảo quản mẫu đã xử lý sơ bộ trong lọ kín để ở nơi thoáng mát.
2.3.3, Phương pháp phá mẫu
Tiến hành phá mẫu bằng phương pháp khô để nghiên cứu phân tích thành phần hoá
học của đất sét.
a, Hóa chất
-

Axit HCl tỉ lệ 1:1
KOH rắn
Gelatin 1%
AgNO3 0,1N

b, Tiến hành phá mẫu
Cân chính xác 1g mẫu đất sét ( đã được nghiền mịn và sấy ở 1100C khoảng 2h ) trong
chén niken sạch và khô, trọng lượng chén niken biết trước, sau đó thêm 6g KOH hạt, đem
cô chén mẫu trên bếp điện ( ở 3000C ) cho tới khô trắng rồi nung chén mẫu ở 6000C
khoảng 20 phút, để tránh mẫu sôi và trào. Dùng kẹp cắp chén niken nung mẫu ra, để
nghiêng khối lỏng trong chén cho nguội bớt, sau nhúng đáy chén vào cốc nước lạnh ( có
pha HCl đặc ) để làm nguội khối lỏng và lấy chén mẫu ra, dùng HCl 1:1 và nước sôi làm
trôi khối mẫu rồi cho mẫu vào cốc thủy tinh chịu nhiệt 250ml. Rửa sạch tong và ngoài
chén niken. Thêm khoảng 20ml dung dịch HCl 1:1 cho các muối kiềm silicat tan hết, có
màu vàng trong suốt.
Đem cô mẫu trên bếp cách thủy tới khô trắng thêm 10ml HCl đặc để tẩm cặn khô, sau
đó thêm 30ml gelatin 1% khuấy đều 20 phút, thêm nước cất sôi đem lọc keo silicat qua
giấy lọc và rửa cho sạch Cl- ( thử bằng AgNO3 0,1N ). Dung dịch lọc và nước rửa gộp

chung để nguội, cho vào bình định mức 250ml thêm nước cất tới vạch định mức 250ml
lắc đêu, ta được dd(1): như sơ đồ (1).

SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH

11


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA

Sơ đồ (1): các bước phá mẫu

Nung chảy 1g
mẫu thử

KOH
Hỗn hợp

Hòa tan trong HCl, nước cất nóng
Dung dịch A

Cô cạn dd, hòa tan trong HCl,
Lọc, rửa
Kết tủa

Dung dịch B

Lọc dd

Dung dịch
1

SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH

12


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA

2.4 Xác định thành phần hoá học của đất sét
2.4.1, xác định hàm lượng silic oxit (SiO2)
a, Nguyên tắc
Sau khi hoà tan mẫu thì silic có trong đất sét được chuyển vào dung dịch dưới dạng
kết tủa keo. Sau đó từ dạng kết tủa keo về dạng kết tủa H2SiO3. Nung kết tủa này ở
900-1100oC để chuyển về SiO2. Xử lý kết tủa sau đó tính hàm lượng SiO2 trong mẫu.
b, Tiến hành
Chuyển giấy lọc chứa kết tủa keo silic ở bước phá mẫu vào chén nung (biết trước
khối lượng chén) đun hoá tro trên bếp điện và nung ở 900 oC khoảng 1h. Sau đó lấy ra để
nguội trong bình hút ẩm tới nhiệt độ phòng, đem cân và tính theo công thức :

% SiO2 =

. 100

Trong đó :
A1: là trọng lượng chén có kết tủa SiO2 trước khi xử lý.
A2: là trọng lượng chén có bã nung sau khi xử lý.

g: là mẫu đất sét lấy để phân tích.
2.4.2, Xác định hàm lượng sắt oxit (Fe2O3)
a, Nguyên tắc
Dung dịch sau khi lọc silic có sắt tồn tại dạng Fe 3+ ở môi trường pH= 1,5-2. Nó tạo
với chỉ thị axit sunfosalisilic một phức chất màu tím đỏ kém bền hơn phức chất của nó với
EDTA. Trước tiên EDTA tạo phức với Fe3+ ngoài dung dịch. Sau đó nó tạo phức với Fe 3+
nằm trong phức của nó với chỉ thị và giải phóng chỉ thị ở dạng tự do. Phép chỉ thị kết thúc
khi dung dịch mất màu đỏ tím của phức và chỉ thị.

SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH

13


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA

b, Hóa chất
-

Dung dịch NaOH 2N
Dung dịch chỉ thị màu axit sunfosalisilic 10%
Dung dịch EDTA 0,02N
HNO3 đặc
HCl 1:1

c, Tiến hành
Hút 50ml dd(1) ( dung dịch sau khi loại bỏ SiO 2 ), chuyển vào bình nón 250ml,
thêm 10 giọt HNO3 đặc, đun sôi nhẹ dung dịch 2 phút, sau đó dùng NaOH trung hòa tới

khi suất hiện vẫn nâu không tan, rồi dùng HCl 1:1 phá vẫn nâu, thêm khoảng 7 giọt HCl
1:1 nữa, rồi thêm tiếp 8 giọt H 2Ssal 10%, đun nóng dung dịch đến 80 0C. Đem chuẩn độ
bằng EDTA 0,02-0,05N tới khi dung dịch chuyển từ màu tím sang không màu hoặc màu
vàng chanh, ở điểm tương đương. Sau 1 phút dung dịch không trở lại màu đỏ tím là được
( giữ lại dung dịch để xác dịnh Al2O3 ), hàm lượng Fe2O3 được tính theo công thức:

% Fe2O3 =

Trong đó :
Ở đây mĐg Fe2O3 = 159,7/ 4.103 = 0,04(g)
Vđm: là số ml dd(1) được định mức
Vxđ: là số ml dd(1) mang đi xác định
0,04: là khối lượng của sắt.
V: là thể tích EDTA sử dụng.
g: là khối lượng mẫu dung dịch để chuẩn độ.
2.4.3, Xác định hàm lượng nhôm oxit (Al2O3)
a, Nguyên tắc
Trong dung dịch sau khi loại sắt thì nhôm còn lại ở dạng muối amoolinat tan ở môi
trường pH= 5,7. Nhôm phản ứng với 1 lượng dư EDTA tạo 1 phức kém bền vững hơn
phức của nó với natriflorua. Lượng dư EDTA được chuẩn độ bằng axetat kẽm với chỉ thị

SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH

14


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA


da cam. Chuẩn lượng EDTA vừa được giải phóng bằng dung dịch axetat kẽm. Từ thể tích
dung dịch axetat tiêu tốn chuẩn lần thứ 2 tính ra hàm lượng Al2O3 có trong mẫu đất sét.
b, Hóa chất
-

Dung dịch NH4OH 10%
Dung dịch đệm pH= 5,7
Chỉ thị xynlenol da cam 1%
Chỉ thị MO 1%
Dung dịch kẽm axetat 0,025M [Zn(CH3COOH)2]

c, Tiến hành
Chuẩn đồng thời với Fe 3+ ( chỉ áp dụng khi Al2O3 <3% trong mẫu ). Sau khi chuẩn
độ Fe3+ cho vào một lượng dư chính xác 25ml EDTA 0,1N, thêm 1 giọt MO 1%, dùng
NH4OH 10% trung hòa với dung dịch màu vàng nhạt, thêm 20ml dung dịch đệm có
pH=5-6, đun sôi nhẹ dung dịch vài phút sau để nguội dung dịch tới nhiệt độ phòng, thêm
một lượng nhỏ chỉ thị xylenon da cam. Đem đi chuẩn độ dung dịch bằng Zn(AC) 2 0,1N
tới khi dung dịch xuất hiện màu hông nhạt. Kết quả tính theo công thức:

% Al2O3 =

. 100

Trong đó:
Ở đây mĐg Al2O3 = 102/ 4.103 = 0,0255(g)
g: là khối lượng mẫu (g)
(NV)EDTA: là số ml EDTA
(NV)Zn2+: là số ml Zn2+ chuẩn độ
Vđm: là số ml dd(1) được định mức
Vxđ: là số ml dd(1) mang đi xác định

2.4.4, Xác định hàm lượng CaO
a, Nguyên tắc ( loại bỏ R(OH)3 )
Hút 100ml (dd1) vào cốc thủy tinh chịu nhiệt 250ml, thêm 3-4 gọt HNO 3 đặc rồi
đun sôi nhẹ một vài phút, để nguội bớt dung dịch, thêm vài giọt MO 0,1%, dùng NH 4OH
1/1 trung hòa tới màu vang, đem lọc, dùng nước cất nóng rửa sạch cho hết Cl -, dung dịch

SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH

15


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA

lọc và nước rửa gộp chung, để nguội và thêm nước cất định mức 250ml lắc đều ta được
dd(2)
b, Hóa chất
-

NaOH 2N
KCN 3%
EDTA 0,02N
HNO3 đặc
Murexit 1%
Chỉ thị MR 1%

c, Tiến hành
Hút 50ml dd(2), dung dịch sau khi loại bỏ SiO 2 và R(OH)3 chuyển vào bình nón
250ml, thêm nước cất tới thể tích 100ml, cho thêm 15-20ml dung dịch NaOH 2N tới

pH=12, kiểm tra bằng giấy đo pH, thêm vào một lượng nhỏ chỉ thị murexit 1%, rồi cho
tiếp 3-4 giọt KCN 3% đem chuẩn độ bằng EDTA 0,02-0,05N tới khi dung dịch chuyển từ
đỏ nho sang tím hoa cà thì dừng chuẩn độ.
Lấy vào bình nón 250ml gồm 25ml dung dịch đã loại bỏ Fe và Al (sau khi xác định được
Fe và Al dung dịch còn lại sẽ không còn 2 kim loại trên), thêm 80ml nước cất, 5ml dung
dịch NaOH 2M, đun nóng dung dịch cho đến khi hết mùi amoniac sau đó cho thêm chỉ thị
murexit. Chuẩn độ Ca trong mẫu bằng dung dịch chuẩn EDTA đến khi dung dịch chuyển
từ đỏ sang tím.
Tính kết quả :

% Ca2+ =

ở đây: mĐgCaO = 56,08 / 2.103 = 0,02804g
(NV)EDTA : thể tích EDTA tiêu tốn khi chuẩn độ (ml)
g: là khối lượng mẫu (g)
Vđm: là số ml dd(1) được định mức
Vxđ: là số ml dd(1) mang đi xác định

SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH

16


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA

2.4.5, Xác định hàm lượng MgO
a, Hóa chất
- EDTA 0,02N

- ETOO 1% với KCN khan
- Dung dịch đệm pH=8-10
- KCN 3%
b, tiến hành
Sau khi loại keo silic và các thành phần R(OH), hút 25-50ml vào bình nón 250ml
đem chuẩn tổng lượng Ca 2+ Mg2+ bằng dung dịch EDTA chuẩn, thêm 25ml đệm amon
chuẩn trực tiếp ở môi trường pH = 8-10, thêm nước cất vào đến thể tích 100ml, nhận biết
điểm tương đương bằng chỉ thị ETOO 1% và KCN 3%. Đem chuẩn bằng EDTA 0,02M
đến khi dung dịch chuyển từ đỏ sang xanh lục.

%MgO =

ở đây: mĐgMgO = 40,4 / 2.103 = 0.0202g
(NV)ETOO : thể tích ETOO tiêu tốn (ml)
(NV)EDTA : thể tích EDTA tiêu tốn khi chuẩn độ (ml)
Vđm : thể tích định mức (ml)
Vxđ : thể tích xác định (ml)
g: là khối lượng mẫu (g)

SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH

17


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA

CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ - THẢO LUẬN


3.1 Kết quả nghiên cứu
3.1.1, Thành phần hàm lượng SiO2 trong đất sét
Xác định thành phần SiO 2 trong đất sét( bằng cách phá mẫu và lọc keo silic) trình
bày trong bảng 3.1.1: kết quả lượng SiO2 có trong đá vôi sau 3 lần thí nghiệm
Lần

1

2

3

Trung bình

Kết quả(%)

61

63

60

61,3

Sắp xếp dãy kết quả theo chiều tăng dần: 60: 61; 63.
Kiểm tra giá trị lớn nhất, nhỏ nhất: 63; 60.
Thay các giá trị vào công thức 1 ta được: Qtnmax= 0,66; Qtnmin= 0,33.
Tra bảng phụ lục 2 ta được Qlt= 0,94
QtnminThay các giá trị vào công thức 3 ta được S= 1,5281

Thay các giá trị vào công thức 2 ta được: ttn= 1,474
Tra bảng phụ lục 1 ta thấy ttn< tlt= 4,3 nên phương pháp không mắc sai số hệ thống.
Thay các giá trị vào công thức 4 ta tính đc biên giới tin cậy : = 4,6463%

SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH

18


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA

Vậy hàm lượng SiO2 có trong mẫu là: 61,3

4,6463%

Nhận xét:
Sau khi xử lý thống kê số liệu phân tích ta thấy các số liệu trên đều đạt yêu cầu và
không mắc sai số.
Theo tiêu chuẩn TCVN 4353 : 1986 , hỗn hợp sét dùng làm nguyên liệu sản xuất
gạch ngói phải có hàm lượng SiO 2=58-72% vậy kết quả nằm trong tầm tiêu chẩn. Hàm
lượng SiO2 đủ điều kiện để sản xuất gạch ngói.
3.1.2, Thành phần hàm lượng Fe2O3 trong đất sét
Xác định thành phần Fe 2O3 trong đất sét bằng phương pháp chuẩn độ phức chất sau
3 lần thí nghiệm trình bày trong bảng 3.1.2: kết quả lượng Fe2O3 có trong đất sét sau 3 lần
thí nghiệm
Lần

1

2

3

Trung bình

Kết quả(%)

1,72

1,84

1,64

1,73

Sắp xếp dãy kết quả theo chiều tăng dần: 1,64; 1,72: 1,84
Kiểm tra giá trị lớn nhất, nhỏ nhất: 1,84; 1,64
Thay các giá trị vào công thức 1 ta được: Qtnmax= 0,6; Qtnmin= 0,4
Tra bảng phụ lục 2 ta được Qlt= 0,94
QtnminThay các giá trị vào công thức 3 ta được S= 0,1007
Thay các giá trị vào công thức 2 ta được: ttn= 2722,26
Tra bảng phụ lục 1 ta thấy ttn> tlt= 4,3 nên phương pháp mắc sai số hệ thống.
Thay các giá trị vào công thức 4 ta tính đc biên giới tin cậy : = 0,25%
Vậy hàm lượng Fe2O3 có trong mẫu là: 1,73

0.25 %

Nhận xét
Sau khi xử lý thống kê số liệu phân tích ta thấy t tn> tlt. Vây phương pháp chuẩn
student mắc sai số hệ thống.

SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH

19


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA

Theo tiêu chuẩn TCVN 4353 : 1986, hỗn hợp sét dùng làm nguyên liệu sản xuất
gạch ngói phải có hàm lượng Fe2O3 5-9% vậy kết quả không nằm trong tầm tiêu chẩn.
Hàm lượng Fe2O3 không đủ điều kiện để sản xuất gạch ngói.
3.1.3, Thành phần hàm lượng Al2O3 trong đất sét
Xác định thành phần Al 2O3 trong đất sét bằng phương pháp chuẩn độ phức chất- kĩ
thuật chẩn độ phức chất sau 3 lần thí nghiệm trình bày trong bảng 3.1.3: kết quả lượng
Al2O3 có trong đất sét sau 3 lần thí nghiệm
Lần

1

2

3

Trung bình

Kết quả(%)

19,13

19,38

18,74

19,08

Sắp xếp dãy kết quả theo chiều tăng dần:18,74; 19,13; 19,38.
Kiểm tra giá trị lớn nhất, nhỏ nhất: 19,38 ; 18,74.
Thay các giá trị vào công thức 1 ta được: Qtnmax=0,39; Qtnmin= 0,6.
Tra bảng phụ lục 2 ta được Qlt= 0,94
QtnmaxThay các giá trị vào công thức 3 ta được S= 0,3226
Thay các giá trị vào công thức 2 ta được: ttn= 445,2
Tra bảng phụ lục 1 ta thấy ttn> tlt= 4,3 nên phương pháp mắc sai số hệ thống.
Thay các giá trị vào công thức 4 ta tính đc biên giới tin cậy = 0,9809%
Vậy hàm lượng Al2O3 có trong mẫu là: 19,08

0,9809%

Nhận xét:
Sau khi xử lý thống kê số liệu phân tích ta thấy t tn> tlt. Vây phương pháp chuẩn
student mắc sai số hệ thống.
Theo tiêu chuẩn TCVN 4353 : 1986, hỗn hợp sét dùng làm nguyên liệu sản xuất
gạch ngói phải có hàm lượng Al 2O3 15-21% vậy kết quả nằm trong tầm tiêu chẩn. Hàm
lượng Al2O3 đủ điều kiện để sản xuất gạch ngói.
3.1.4, Thành phần hàm lượng CaO trong đất sét

Xác định thành phần CaO trong đất sét sau 3 lần thí nghiệm được trình bày trong
bảng 3.1.4: kết quả lượng CaO có trong đất sét sau 3 lần thí nghiệm

SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH

20


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD TIẾN SĨ: HOÀNG THỊ HÒA

Lần

1

2

3

Trung bình

Kết quả(%)

2,07

1,96

2,19

2,07

Sắp xếp dãy kết quả theo chiều tăng dần: 1,96; 2,07; 2,19
Kiểm tra các giá trị lớn nhất, nhỏ nhất: 2,19; 1,96
Thay các giá trị vào công thức 1 ta được: Qtnmax= 0,52; Qtnmin= 0,48.
Tra bảng phụ lục 2 ta được Qlt= 0,95
QtnminThay các giá trị vào công thức 3 ta được S= 0,1151
Thay các giá trị vào công thức 2 ta được: ttn= 811,5
Tra bảng phụ lục 1 ta thấy ttn> tlt= 4,3 nên phương pháp mắc sai số hệ thống.
Thay các giá trị vào công thức 4 ta tính đc biên giới tin cậy = 0,35%
Vậy hàm lượng CaO trong mẫu là: 2,07

0,35%

Nhận xét:
Sau khi xử lý thống kê số liệu phân tích ta thấy ttn> tlt. Vây phương pháp chuẩn
student mắc sai số hệ thống.
Theo tiêu chuẩn TCVN 4353 : 1986 ( phụ lục 3 ), hỗn hợp sét dùng làm nguyên liệu
sản xuất gạch ngói phải có hàm lượng CaO 6% vậy kết quả kém hơn trong tầm tiêu chẩn.
Hàm lượng CaO không đủ điều kiện để sản xuất gạch ngói.
3.1.5, Thành phân hàm lượng MgO trong đất sét
Xác định thành phần MgO trong đất sét sau 3 lần thí nghiệm được trình bày trong
bảng 3.1.5: kết quả lượng MgO có trong đất sét sau 3 lần thí nghiệm
Lần

1

2

3

Trung bình

Kết quả(%)

1,41

1,62

1,37

1,47

SVTH: LÊ ĐÌNH HUỲNH

21