Đang tải... (xem toàn văn)
Trong khi tro trấu lại chứa hàm lượng SiO2 rất cao, đây là nguyên liệu được sử dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp sản xuất xi măng, aerogel, zeolite, silicagel,… Zeolite là một t
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP SƯ PHẠM HÓA HỌC TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ ZEOLITE X TỪ TRO TRẤU Khóa luận giáo dục học GVHD : TS Phan Thị Hoàng Oanh SVTH : Đào Thị Thu Hiền MSSV : K38.201.031 Lớp : TP Hồ Chí Minh, tháng 5/2016 Hóa 4B BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SƯ PHẠM HÓA HỌC TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN Q TRÌNH ĐIỀU CHẾ ZEOLITE TỪ TRO Khóa luận Xgiáo dụcTRẤU học TP Hồ Chí Minh, tháng 5/2016 LỜI CÁM ƠN Lời đầu tiên, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đặc biệt đến Phan Thị Hồng Oanh Cơ người hướng dẫn tận tình giúp em hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Những lời bảo ân cần, nhiệt tình giúp e nắm vững kiến thức Được làm việc với cô vinh dự lớn em, em học nhiều điều bổ ích, từ cách làm việc nghiêm túc đến cách tư duy, suy luận chi tiết nhỏ mà em thường bỏ qua lưu ý nhấn mạnh Nhờ có mà em hồn thành khóa luận cách tốt Một lần em xin cảm ơn cô Bên cạnh đó, em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến q thầy Khoa Hóa trường Đại học Sư phạm TP.HCM, đặc biệt quý thầy tổ mơn Hóa lý, giúp đỡ, cổ vũ, động viên tạo điều kiện thuận lợi trang thiết bị vật chất cho em thực khóa luận Và cuối em xin cảm ơn gia đình, bạn bè người thân yêu bên giúp đỡ, động viên em mối thất bại hay nản lòng Khóa luận giáo dục học Một lần em xin chân thành cảm ơn Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 Đào Thị Thu Hiền TĨM TẮT Trong khóa luận tốt nghiệp này, thực công việc sau: - Tổng hợp zeolite X từ tro trấu - Khảo sát tìm điều kiện tối ưu để tổng hợp zeolite X từ tro trấu - Khảo sát thành phần pha, cấu trúc hình thái học sản phẩm thu Những kết đạt sau q trình thực nghiệm: - Đã tổng hợp thành cơng zeolite X từ tro trấu - Đã xác định điều kiện tối ưu để tổng hợp zeolite X từ tro trấu - Xác định sản phẩm có kích thước từ 0,636 µm đến 1,06 µm - Diện tích bề mặt riêng sản phẩm : 193 m2/g Khóa luận giáo dục học Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS.Phan Thị Hoàng Oanh MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH DANH MỤC CÁC BẢNG LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ VỎ TRẤU 1.2 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU MAO QUẢN 1.2.1 Khái niệm lịch sử phát triển zeolite 1.2.2 Cấu trúc zeolite 1.2.3 Phân loại zeolite 10 1.2.4 Tính chất zeolite 11 1.2.5 Ứng dụng zeolite 13 1.3 GIỚI THIỆU VỀ ZEOLITE X 15 1.3.1 Cấu trúc zeolite X 15 1.3.2 Tổng hợp zeolite X 16 Khóa luận giáo dục học 2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 17 CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.2.1 Phương pháp quang phổ phát xạ plasma cảm ứng (ICP – AES) 17 2.2.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (X – Ray Diffraction) 18 2.2.3 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 19 2.2.4 Phương pháp xác định diện tíc bề mặt riêng (BET) 19 2.3 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT 20 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 21 3.1 ĐIỀU CHẾ SILICA TỪ TRO TRẤU 21 3.1.1 Chuẩn bị tro trấu 21 3.1.2 Hàm lượng Silic có tro trấu 21 3.1.3 Thành phần pha hình thái tro trấu 21 3.2 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP ZEOLITE X TỪ TRO TRẤU 23 3.2.1 Chuẩn bị dung dịch natri silicat từ tro trấu 23 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS.Phan Thị Hồng Oanh 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng nguồn nguyên liệu nhôm ban đầu 23 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ Na O/SiO 28 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ mol SiO /Al O 37 3.3 ĐẶC TRƯNG CỦA ZEOLITE X 41 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 44 4.1 KẾT LUẬN 44 4.2 KIẾN NGHỊ 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 PHỤ LỤC 47 Khóa luận giáo dục học Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS.Phan Thị Hồng Oanh DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Cấu trúc mô liên kết tứ diện silica Hình Một số đơn vị cấu trúc thứ cấp SBU Hình Mơ tả tạo thành loại zeolite từ đơn vị cấu trúc sơ cấp 10 Hình 4a Cấu trúc khơng gian bát diện cụt 15 Hình 4b Cấu trúc mạng tinh thể zeolite X 16 Hình Kết XRD tro trấu 22 Hình – Ảnh SEM tro trấu 22 Hình Kết XRD ZX01 24 Hình – 10 Ảnh SEM mẫu ZX01 24 Hình 11 Kết đo XRD mẫu ZX02 25 Hình 12 – 13 Ảnh SEM mẫu ZX02 25 Hình 14 Kết đo XRD mẫu ZX03 26 Hình 15 – 16 Ảnh SEM mẫu ZX03 26 Hình 17 Phổ IR zeolite NaX 27 Hình 18 Phổ IR mẫu ZX01 27 Hình 19 Kết đo XRD mẫu ZX125 29 Hình 20 Kết đo XRD mẫu ZX130 30 Hình 21 Kết đo XRD mẫu ZX135 31 Hình 22 Kết đo XRD mẫu ZX140 32 Hình 23.Độ rộng bán phổ mẫu ZX125 33 Hình 24.Độ rộng bán phổ mẫu ZX130 34 Hình 25.Độ rộng bán phổ mẫu ZX135 35 Hình 26.Độ rộng bán phổ mẫu ZX140 36 Hình 27 Kích thước hạt D mẫu từ ZX125 đến ZX140 37 Hình 28 Kết đo XRD ZX30 38 Hình 29 Kết đo XRD ZX40 39 Hình 30 Kết đo XRD ZX50 39 Hình 31 Kích thước hạt D từ mẫu ZX30 đến ZX50 40 Hình 32 Giản đồ TGA – DTA zeolite điều chế 41 Hình 33 Ảnh SEM sản phẩm 42 Hình 34 Đường biểu diễn kết diện tích bề mặt zeolite 43 Khóa luận giáo dục học Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS.Phan Thị Hồng Oanh DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1.Thành phần hóa học vỏ trấu Bảng 3.1 Phần trăm khối lượng tro trấu 21 Bảng 3.2 Nguồn nhôm ban đầu tỷ lệ phối liệu 23 Khóa luận giáo dục học Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS.Phan Thị Hồng Oanh LỜI MỞ ĐẦU Năm 2014, Việt Nam nước xuất gạo đứng thứ ba giới với sản lượng gạo xuất đạt khoảng 6,2 triệu tổng sản lượng gạo 29,7 triệu Như vậy, lượng vỏ trấu tách từ trình xay xát lúa vô lớn khả gây ô nhiễm môi trường cao không sử dụng Trong tro trấu lại chứa hàm lượng SiO cao, nguyên liệu sử dụng nhiều ngành công nghiệp sản xuất xi măng, aerogel, zeolite, silicagel,… Zeolite khoáng aluminosilicat quan trọng phổ biến với 56 loại tự nhiên, 200 loại tổng hợp nhân tạo Với đặc tính quan trọng hấp phụ kim loại nặng, làm chất xúc tác công nghiệp dầu mỏ, trao đổi ion, làm nước,… Zeolite quan tâm, nghiên cứu ngày người ta có nhiều cơng trình tổng hợp thành cơng zeolite từ nguồn khác Một nguồn tro trấu Đối với Việt Nam, trấu xem Khóa luận giáo dục học chất thải nơng nghiệp, bị lãng phí việc đốt lấy lượng Lượng tro tạo thành sau sử dụng hạn chế, phần lại thường đem bỏ gây ô nhiễm môi trường Từ thực tế trên, để sử dụng nguồn nguyên liệu rẻ có sẵn này, chọn đề tài nghiên cứu “TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ ZEOLITE X TỪ TRO TRẤU” Việc nghiên cứu điều chế zeolite X từ tro trấu giúp giảm thiểu tình trạng nhiễm mơi trường tăng thêm thu nhập cho người dân Do đó, nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cấp thiết Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS.Phan Thị Hoàng Oanh CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ VỎ TRẤU Việt Nam quốc gia sản xuất xuất gạo lớn giới Với sản lượng gạo đạt 29 triệu sản lượng trấu thu gom số khổng lồ Trấu có nhiều ứng dụng, ứng dụng phổ biến sử dụng làm chất đốt hay trộn với đất sét để làm vật liệu xây dựng Không sử dụng làm chất đốt sinh hoạt ngày mà sử dụng nguồn nguyên liệu cung cấp nhiệt sản xuất với giá rẻ Trấu lớp hạt lúa, tách trình xay xát Trong vỏ trấu chứa khoảng 75% chất hữu dễ bay cháy trình đốt khoảng 25% lại chuyển thành tro (theo Energy Efficiency Guide Industry in Asia) Các chất hữu chủ yếu xenlulozơ, lignin Hemi – xenlulozơ (90%), cịn có thêm thành phần khác hợp chất nitơ vô (Bảng 1.1) Lignin chiếm khoảng 25 – 30% xenlulozơ chiếm khoảng 35 – 40% [1] 1.1Thành giáo phần hóa họcdục vỏ trấu [1] KhóaBảngluận học Thành SiO Al O Fe O CaO MgO K2O Na O 1,41 0,59 2,38 0,25 SO MKN phần Hàm 90,21 0,68 0,74 3,12 lượng % Sau đốt, tro trấu có chứa 80% silic dioxit, thành phần nguyên liệu sử dụng nhiều lĩnh vực Có hai phương pháp để tách chiết silic từ vỏ trấu phương pháp nhiệt phân phương pháp phân tách hóa học Phương pháp nhiệt phân sử dụng nhiệt để đốt cháy vỏ trấu chế độ nhiệt thích hợp, sản phẩm thu tro trấu có hàm lượng SiO 80%, ưu điểm phương pháp thu SiO dạng vơ định hình, có hoạt tính hóa học cao, thời gian tiến hành ngắn, nhược điểm phải thực nhiệt độ cao Phương pháp phân tách hóa học sử dụng NaOH để hịa tan lượng silic có vỏ trấu thành dạng silicat, ưu điểm cách tiến hành đơn giản