"Nghiên cứu điều chế gốm xốp Cordierit - Mullit composit ứng dụng làm vật liệu chất mang xúc tác, xử lí môi trường và chịu nhiệt"

Vì vậy, phải chọn nguyên liệu đầu cho phương pháp điều chế, xây dựng quy trình điều chế các loại gốm và gốm composit bằng phương pháp bầng bằng phương pháp sol-gel, phương ph[r]

ĐẠI HỌC QUÓC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN

• • • •

BÁO CÁO

KÉT QUẢ THỰC HIỆN ĐÈ TÀI

“ Nghiên cứu điều chế gốm xốp Cordierit - Mullit composit ứng dụng làm vật liệu chất mang xúc tác, xử lí mơi trng chịu nhiệt”

Mã số: Q G -06-09

Chủ nhiệm đề tài:

PGS.TS Nghiêm Xuân Thung

ĐAI HỌC QUỐC GIA HÁ NỘỈ_ TRUNG 1ÃM thong 1IN 1HƯ VIỆN

O O C

6

O O C O C

4

O _

MỤC LỤC

MỚ Đ Ầ U

CHƯƠNG 1: TỐNG Q U A N

1.1 Giới thiệu cordierite

1.1.1 Cấu trú c

1.1.2 Tính chất

1.2 Giới thiệu m u llite

1.2.1 Cấu trú c

1.2.2 Tính chất

1.3 Các oxít tạo cordierite m ullite

1.3.1 Nhôm oxit (AI2O3)

1.3.2 Silic oxit (S i0 2) ? 1.3.3 Magie oxit (M g O )

1.3.4 Hệ M g O - AI2O3- S 1O2

1.4 Giới thiệu composite M C

1.4.1 Định nghĩa tính chất composite M C

1.4.2 Các phương pháp điều chế composite MC

1.5 Đặc tính gốm xốp : 14

1.6 Cơ sở lý thuyết phương pháp hấp phụ 17

1.6.1 Khái n iệ m 17

1.6.2 Hâp phụ vật lý hấp phụ hoá h ọ c 17

1.6.3 Cân hấp phụ tải trọng hấp phụ 17

Cỉ IƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u I 2.1 Phương pháp phân tích nhiệt ] ọ 2.2 Phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X ]

2.3 Phươniỉ pháp đo hệ sổ giãn nở nhiệt 20

2.4 Phương pháp kính hiển vi điện tứ quét (S E M ) 21

2.5 Xác định tính chất g ố m 22

CHƯƠNG 3: T H ự C NGHIỆM- KẾT QUÁ VÀ THẢO L U Ậ N 27

3.1 Ọ trình thí n gh iệm 27

3.1.1 Ngun liệu dụng c ụ 27

3.1.2 Các bước tiến hành 27

3.1.2.1 Kết nghiên cứu nguyên liệ u : 27

* Khảo sát thành phần cấp hạt 28

3.1.2.2 Tổng họp gốm x ố p 29

3.1.2.3 ứng d ụ n g : 31

3.2 Kết thảo luận ?? 3.2.1 Ket nghiên cứu nguyên liệ u 33

3.2.2 Kết phân tích n h iệ t 33

3.2.3 Kết phân tích X R D 36

3.2.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến hỡnh thành g ố m : 36

3.2.3.2 Ảnh hưởng thời gian lư u 38

3.2.3.3 Phương pháp tống hợp sol - gel khuếch tán ran - lỏng 39

3.2.3.4 Xác định thông số mạng cordierit m ullit 39

3.2.4 Kết nghiên cứu hình ảnh S E M 42

3.2.5 Ánh hưởng chất hữu CO' đến trình tạo gốm xốp com posit 43

3.2.5.1 Ánh hường hàm lượng chất tạo xốp đến trình tạo gốm x ố p 43

3.2.5.2.Ánh hưởng họp chất hữu CO' đến độ xốp e ố m 4-1 3.2.6 Xác định tính chất vật lý gốm xốp 46

3.2.7.Úng dụng vật liệu gốm x ố p 47

5 Kết lu ậ n 49

MỞ ĐẦU

Gốm vật liệu gần gũi với sơng ngưịi Nó gan liền với vật dụng sinh hoạt hàng ngày từ lâu, vào tiềm thức mồi người yếu tố tinh thần thiếu Công nghiệp gốm chế tạo sản phẩm gốm chất lượng cao có nhiều tính vượt trội, tác động mạnh mẽ tới phát triển khoa học kỹ thuật

Composite mullite - cordierite (MC) xem loại vật liệu gốm quan trọng mang đầy đủ tính chất vật liệu thành phần: lả vật liệu cách nhiệt, cách điện tốt, sử dụng làm chất mang xúc tác, thay thê chất AI2O3, Do có nhiều tính chất ưu việt nên có nhiều cơng trình nghiên cứu tống hợp composite MC

CHƯƠNG 1: TỎNG QUAN

1.1 Giói thiệu cordierite

1.1.1 Cẩu trúc

Cordierite loại khoáng magnesium aluminosilicat với cơng thức hóa học 2M g0.2A l203.5 S i0 2, thành phần % khối lượng oxit là: M gO = 13,8 %; AI2O3 = 34,8 %; S i02 = 51,4 % Tinh thể cordierite thuộc hệ lục phương (hexagonal) với thông số mạng: a = 9,739 A°, b = 9,739 A°, c = 9,345 A°, a = p = 90°, Y= 120° [7,8,11] Trong tự nhiên, cordierite thường gặp đá nai, tinh phiến thạch đá mắc ma bị biến đổi, cộng sinh với khống vật có AI Mg

Cordierite loại khống thuộc nhóm silicat vịng có cấu trúc tương tự khống bery ( Al2Be3[SÌ60i8] ), gồm nhóm tứ diện đồng phang liên kết với thành vịng lục giác, vịng gồm bốn nhóm tứ diện S1O4 hai nhóm tứ diện AIO4, cơng thức khống viết dạng: Mg2Al[Al2SÌ4 0ig] Các vòng lục giác liên kết với thơng qua nhóm bát diện MgOe A106 Các nhóm bát diện hình thành bên hốc tự đơn vị cấu trúc Một đơn vị cấu trúc hinh thành bời ba vòng tứ diện chồng lên hai hốc chúng

H ình l.c ấ u trúc khống Cordierite

Cordierite có ba dạng thù hình: indialit, p Ị.I - cordierite Trong indialit dạng bền nhiệt độ cao, dạng tự nhiên xương gốm; Pvà |i - cordierite tạo thành điều kiện đặc biệt [7.8,11,12]

1.1.2 Tính chất

Cordierite có số điện môi nhỏ (e = 5- 6), hệ số giãn nở nhiệt thấp (2 - 4.10^’C '1), điện Irở suất cao (p = 1012 f ì /cm) chịu thay đối đột nuột cua mơi trường Vì vậy, sử dụng làm vật liệu cách điện, vật liệu chốnu sốc nhiệt, tổ họp với mullite tạo thành vật liệu dùng cho thiết bị bán dẫn, vật liệu chịu lửa Hiện nay, cordierite dùng nhiều để làm chất mang dạng tố ong cho xúc tác xử lý khí thải động đốt trong, nhà máy lọc hóa dầu làm việc ỏ' điều kiện khắc nghiệt [11,13,18,21,23,24]

1.2 Giói thiệu mullite

1.2 ỉ Cấu trúc

Mullite hợp chất A1203 S i0 Trường hợp lý tưởng mullite có thành phần tương ứng 3Al20 } S i0 2, thơng thường mullite có khả hồ tan thêm AItO’, thành phần đạt đến công thức AI2O3.SÌO2

Hình Cấu trúc khoáng mullite.

Nét đặc trưng cấu trúc bát diện AI liên kết với qua cạnh chung tạo nên chuồi kéo dài dọc trục c Chuỗi bát diện A10(, song song với trục c liên kết với tứ diện S1O4 AIO4, tứ diện xen kẽ dọc trục hướng c Như vậy, cấu trúc mullite ion AI có nửa nằm da diện phối trí bát diện nửa tứ diện

Mullite xem dung dịch rắn vói hàm lượng A120;, trone khoảnu 74 đến 83,6 % khối lượng AI2Ov

Tất thành phẩn mullite biểu diễn tổng quát sau:

A l 2( A l + x S Ì - x ) O | - x

Khi X = 0,25 (71,8% khối lượng AI2O3) có thành phần tương ứng với

cơng thức 3AI2O3.2SÌO2, gọi mullite 3:2

Khi x= 0.4 (77,2% khối lượng AI2O3) có thành phần tương ứng vói cơne thức 2AI2O3.SÌO2 gọi mullite 2:1

d UH£ dịch

1.2.2 Tính chất

Mullite có tỷ khối 3,05 g/cm3, độ xốp 1%, độ giãn nở nhiệt (20-100 c ) 0,0-0,65%, độ chịu nén 3000 kg/cm2, mođun đàn hồi 0° c 2,83.1 o6 kg/m nr Đơn tinh thể mullite dạng sợi bền hoá học với tất axit nhiệt độ thường nhiệt độ sôi axit, đơn tinh thể mullite hình kim bền kiềm o nhiệt độ phịng [4,6]

1.3 Các oxít tạo cordierite mullite

1.3.1 Nhôm oxit (A12Oị)

Nhơm oxit tồn số dạng thù hình a dạng thù hình bền hết dạng a

Ơ-AI2O3 dạng thù hỉnh bền vững nhất, tinh thể mặt thoi, không màu khơng tan nước Trong tự nhiên, tồn dạng khoáng vật corudun chứa 90% oxit, có tên corun Tinh thề corun íỉồm phân mạng xếp khít lục phương anion o 2', cation Al3+ chiếm 2/3 hốc bát diện hốc T+ T- bở trống Khoảng cách hai lóp xếp khít oxi bàng 2,16 A° Te bào ngun tố corun thuộc hệ mặt thoi, chiều dài cạnh bàng 5,12 A°, góc nhọn cạnh 5017’ Te bào nguyên tố có ion AT,+ ion o 2" s ố phối trí Al?+ 2‘

Ơ-ANO} có nhiệt độ nóng chảy cao, nhiệt độ sơi cao, có thê tan (nhưng rắt khó tan) dung dịch kiềm dung dịch axit Người ta sử dụne đế diêu chế đá quý nhân tạo, VLCL (vật liệu chịu lửa), chén nung, ống nung, lóp lót lị điện a - AKOì tạo nên nung AI(OH) 3 muối nhỏm

ơ !

000

"c [

12

,

20

].

2A1(0H)3 "l,lirr > y - AI2O3 +3 H 20

1.3.2 Silic oxit (SìOị)

ỵtridim it

tị

1

17°c

p thạch anh

t ị 573°c

p tridimit

tị163°c

p cristobalit

tị 253°c

a thạch anh a tridimit a cristobalit —l72S.,' ->nc

1050°c

Hình Sơ đồ biến đổi dạng tinh S i0 2.

Trong thực tế, nhiệt độ chuyển hóa dạng thù hình SìOt cịn phụ thuộc vào nhiều yếu tố có mặt chất khống hóa, chê độ nâns nhiệt, áp suất

Tất dạng tinh thể bao gồm nhóm tứ diện SiOị nối với qua nguyên tử oxi chung Trong tứ diện S1O4, nguyên tử Si nằm tâm tứ diện liên kết cộng hóa trị với bốn nguyên tử oxi nằm đỉnh tứ diện

Vỉ trinh biến đối dạng thù hình sang dạng thù hình khác cùa SiO: xay chậm cần lượng hoạt hóa cao thạch anh cristobalit tridimit tồn tự nhiên, nhiệt độ thường chi có thạch anh í/ bền cịn dạng tinh thể khác giả bền Thạch anh nóng chảy 1600 -

1670°, cristobalit nóng cháy 12] 0°c

v ề mặt hóa học: SĨƠ2 trơ, khơng tác dụng với oxi, clo, brom axit kế đun nóng Nó tác dụng với flo HF ở điều kiện thường, S1O2 tan kiềm hay cácbonát kim loại kiềm nóng chảy

SÌO2 +2NaOH Na2S i03 + H20 S i02 + N a2C 03 -» Na2S i03 + C 02

Những phản ứng xảy chậm, ỏ' dung dịch S1O2 sôi dạng bột mịn

1.3.3 Magie oxit (MgO)

MgO tinh thể lập phương tâm mặt tạo thành nung M g(OH)2 ỏ' 400 - 500°c nung MgCC>3 600 - 750°c

M g(O H )2 - » M gO + H

20

M gC O i -> M gO + C

0

2

MgO chất bột cục màu trắng, dạng bột tan tan chậm nước, dùng đế làm gạch chịu lửa, điều chế Mg kìm loại, xi măng m a g i ê

1.3.4 Hệ M gO - A ỉ20 - S i0 2

Khi trộn nguyên liệu ban đầu oxit MgO, AI2O3 , S1O2 với ty lệ với công thức cordierite nung nóng chảy hồn tồn hợp, thỉ diêm biểu diễn thành phần pha lỏng ứng với vị trí M giản đồ trùng với điêm biểu diễn thành phần cordierite (MgO = 13,7%, AI2O3 = 34,9% , SiO: = 51,4% ) Khi làm nguội lạnh từ từ pha lỏng pha rắn kết tinh tinh thể mullite Điểm biểu diễn pha rấn ứng với vị trí A trùng với điêm biêu diễn thành phần mullite (Al20 3=7 1,8% , S1O2 =28,2 %) Khi tiếp tục làm nguội từ từ hỗn họp nóng chảy mullite tiếp tục tách ra, pha lỏng ngày nghèo Al-ìOi giàu S1O2 nên điểm biểu diễn thành phân pha lỏng chuyên tù' vị trí M sang B Khi điểm biểu diễn thành phần pha lỏng đạt vị trí B năm biên giới phân chia pha mullite cordierite, pha rắn mullite tan tro lại vào pha lỏng để tạo thành cordierite, điểm biểu diễn thành phần pha long chuyển từ vị trí A sang vị trí M Khi điểm biểu diễn thành phần pha đạt vị trí M, chất rắn thu cordierite tinh khiết [8,9,12,15]

Như trình hình thành cordierite theo lý thuyết từ nguyên liệu oxit MgO, AI1O3, S1O2 xày khó khăn Sự thiêu kêt tạo sán phẩm ó' nhiệt độ cao (khoảng 1460 °C) Quá trình nguội lạnh pha lỏne, phái thực chậm đế tạo điều kiện thuận lợi cho mullite tan hoàn toàn vào pha lóng tạo thành cordierite sản phẩm thu có thành phần đơn pha Ngược lại, trình nguội lạnh xảy nhanh chóng, pha rắn thu đa pha như: cordierite, mullite, spinel, sapphirin

1.4 Giói thiệu composite MC

1.4 ì Định nqltĩa tính chất composite M C

íi Định nghĩa

Composite MC loại vật liệu tổ họp, thành phần pha tinh thê cùa bao gồm mullite a - cordierite đan xen, liên kết với thơng qua thủy tinh. h Tínlì chát

MC có điện trở suất lớn, số điện mơi, góc tổn thất điện mơi bé vùng tần số cao nên chúng loại vật liệu đầy tiềm cho lĩnh vực vật liệu chịu lửa bền nhiệt, làm chất thay vật liệu alumin truyền thống báng mạch điện tử, chất mang xúc tác [5,7,16,18,26]

Một số cơng trình nghiên cứu gần đây, tác giả Ismail, Nakeri, Ishizak, Ismazilov cho thấy việc thay đổi tỷ lệ thành phần composite MC làm thay đối hệ số giãn nở nhiệt chúng đưa bảng

Bảng 1: Hệ số giãn nở nhiệt vật ỉiệu

Vật liệu Hệ số giãn nở nhiệt a (10'f)C‘' )

M() (Cordierite) 2.2

Mịi, (30% mullite) 3.6

MfiS (65% mullite) 5.0

M100 (100% mullite) 6.0

Bằng cách này, ngưòi ta tạo vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt a =3,2.10' (’C '' bằne hệ sổ a tinh thể silic chíp điện tử [16,18]

Do có nhũng ứng dụng to lớn nhiều lĩnh vực nên năm qần có nhiều cơng trình nghiên cứu tông họp composite MC

1.4.2 Các phư ơng pháp điều ch ế composite M C f ,l5,16,17,22,25,26,29,30/

a Tơntf hợp composite M C từ imillite Cfìi'(lierile tlĩiêu kết

Các mẫu composite MC chuẩn bị có hàm lượng mullite lần lượi 10 15, 20, 25, 30 65% theo khối lượng Phối liệu nghiền mịn trôn thêm chất kết dính, ép viên nung thiêu kết ỏ 1450(lc

Ket cho thấy: mẫu composite MC sau nung có khối lượng thê tích cao, độ bền học cao, thay đổi tỷ lệ M - c tính chât vật liệu thay đổi Mầu composite MC có thành phần tối ưu 70% cordierite 30% mullite; có hệ số giãn nở nhiệt a = 3,5.10'6/°C, hệ số giãn nở nhiệt tinh thể silic chip điện tử Hằng số điện môi vật liệu nho (c = 7) tần số cao MHz nên sử dụng để thay AI2O3 S1O2 sán xuất chíp điện tử, bảng mạch điện tử

Composite MC tồng hợp theo phương pháp có thành phần pha tương đối kiểm sốt, tính chất vật liệu thu tỷ lệ tuyến tính với tỷ lệ phối liệu chủng Tuy nhiên, phương pháp khó tạo hình vá khơng chủ động mặt nguyên liệu

/> Tỏng hợp composite MC bang phương pháp sol - geỉ

Do có nhiều ưu điếm nên phương pháp sol-gel nhiêu nhà khoa học sử dụng đế tổng hợp composit MC

Theo T.Ebadzadeh cộng tôna hợp composite MC từ nguvên liệu dầu keo S1O2 muối A12(S0 4)3, M g(N0 3)2 Phươne, pháp soi íiel sứ dụne đê tống hợp mullite thiêu kết cordierite thiêu kết tinh khiết có độ đặc cao Bột chúng sau nghiền mịn dung môi etanol, duợc sử dụng làm nguyên liệu đầu để tổng hợp composite MC Thành phần phối liệu mẫu composite chuẩn bị theo tỷ lệ khác bột mullite cordierite thiêu kết Phổi liệu trộn máy nghiền bi trone dung mơi etanol, sau làm khơ, ép viên nung thiêu kết 1300"c troniỉ Theo phong pháp này, kiểm sốt thành phần pha vật liệu Mặt khác, thay đôi thành phần, có thê điều chỉnh tính chất composite MC theo ý muốn Tuy nhiên, phương pháp phức tạp phai trãi qua nhiều giai đoạn nung thiêu kết

và dung dịch muối M g(NO i)2 nung thiêu kết lẩn precursor mulliie cordierite Trước tiên, sol boehmite keo SÍƠ2 phối trộn với cho sol mullite thu có tỷ lệ AI2O3/SÌO2 = 1,5 Sau đó, điều chế sol cordierite lù' boehmite, keo S1O2 dung dịch Mg(NƠ3)2- Sol mullite sol cordierite phôi trộn với tạo thành hỗn hợp có hàm lượng cordierite 20, 30 40, 50, 60% Hỗn hợp sấy khô 90°c nung sơ 600"c tiến hành ép viên nung thiêu kêt nhiệt độ khác từ

1300°c

đên 1450"c

Kết nghiên cứu cho thấy, hàm lượng phối liệu cordierite < 10% sau nung thiêu kết, thành phần pha vật liệu khơng có mặt cordierite mullite Điều chứng tỏ MgO tạo dung dịch rắn với mullite Khi tăng hàm lượng phối liệu cordierite, hệ số giãn nở nhiệt, cường độ bên uôn vật liệu giảm khối lượng thể tích vật liệu tăng

c Tơng hợp composite MC từ cao lanh mulìite thiêu két

Do nhiệt độ nung thiêu kết mullite cao, dao động khốnu 1500-1800°c, diều kiện khơne phải sở sản suất đạt Vì nhiều cơng trình nghiên cứu composite MC phải từ mullite thiêu kết llnrơng mại đê hạ thâp nhiệt độ thiêu kêt vật liệu

Việc điều chế mullite từ khoáng caolinit làm giảm nhiệt độ thiêu kết caolinit có sấp xếp cấu trúc ổn định h ìn h ? :

c ấ u trúc mạng tinh thể caolinit gồm hai lớp: lóp tử diện chứa cation Si tâm, lớp bát diện chứa cation Al3+ tâm, ứng với S1O4 A10(i Hai lóp tạo thành gói hở có chiều dày 7.21 - 7.25A0 nhóm OH phân bơ vê phía [8,9,22]

Ngồi ra, caolinit có hàm lượng K20 , N a20 lớn có khả tạo pha thủy tinh làm giảm nhiệt độ thiêu kết mullite

V.Burghelea tổng hợp composit MC từ nguyên liệu đầu cao lanh, oxit MgO, AI2O3 tinh khiết bột mullite thiêu kết Đầu tiên, cao lanh, MgO AI2O3 trộn với theo hợp thức cordierite Phối liệu nghiên bi ướt với lượng nước khoảng 45% sau sây cho độ âm cịn khoảng 25%, luyện dẻo ép viên Mau sấy khô nung thiêu kết 1300°c Bột mullite cordierite thiêu kết phối trộn theo tv lệ 1/3 1/1, 3/1 khối lượng Sau mẫu ép viên nung ỏ' nhiệt độ khác 1300°c, 1330°c, 1350°c

Kết nghiên cứu cho thấy thành phần vật liệu, nhiệt độ nung thiêu kết tính chất chúng khối lượng thể tích, độ co ngót, độ hút nước, cường độ bền u ố n có quan hệ tuyến tính

4$ V- 'rị '■

i-' • i-'.Ti-'

-sỹỉ • :• Ỳ.ỈỆ •-• ■■.■

Hình 8.1 G ốm cordierite dạng tồ ong làm chất m a ng xỳc tỏc x lý khớ thi

%ãô í^ f '- " - *T1 Í*T :"H|I liú ‘ 2- J a r‘ -rip

H ìn h 8.2 Vật liệu chịu lứa copmposite mullite-cordierite làm giá đỡ kê lò nung gốm sứ

H ìn h 8.3 Vật liệu cách diện từ gốm cordierite

Hiện phát triển công nghệ kỹ thuật việc tạo vật liệu xốp, gốm xốp có nhiều ứng dụng hữu ích

1.5 Đặc tính gốm xốp :

Gốm xốp xem chất rắn có chứa lỗ xốp số lượng lỗ xốp tỷ lệ pha rắn với độ xốp ảnh hưởng đến tính chất vật liệu, đặc biệt tính chất cách âm, cách nhiệt, tính chống ăn mịn, cường độ nén Để đánh giá độ xốp vật liệu người ta thường phân loại xốp hờ xốp kín Lỗ xốp hở lỗ rỗng thơng với mơi trường bên ngồi bao gồm lồ xơp thơng với lồ xốp không thông với cịn lỗ xổp kín nhũng lỗ rỗne khơng thơng với mơi trường ngồi, mơ tả hình Độ rồng hở vật liệu bao gôm lồ rồng thấm nước Do xác định độ rỗng hở phươne, pháp xác định độ hút nước bảo hoà Độ rồng toàn phần vật liêu phụ thuộc vào tỷ lệ thành phần pha rắn Thành phần đóng vai trị định đến tính chât cơ, lý tính chất sử dụng vật liệu Do tăng độ rỗna tồn phàn vật liệu làm giảm cưòng độ học làm tăng biến dạng,

Ị^Open^oresJ Ịciosec^ore^l

H ình 9: Hình anh lỗ xốp mở ỉỗp xốp kin

2 Xốp trung bình (mesoporous) có đường kính lỗ xốp nm > ộ < 50 11111 Xốp lớn (macroporous) có đường kính lỗ xốp cỊ) > 50 nm

Trên sở tuỳ theo kích thước lỗ xốp vật liệu mà có ứng dụng khác

Phương pháp tạo gốm xốp:

Đe tạo gốm xốp sử dụng phương pháp như: tạo khí, tạo bọt khí, khí, khống hố khơ bọt kỹ thuật, phụ gia cháy tạo rồng, bay thành phần phối liệu, tạo cấu trúc rỗng hỗn hợp [ 3,5,14,23]

Các hố chất thơng thường sử dụng trình tạo gốm xốp: + Các chất hoạt đơng bề mặt cacboxycelluloz (CMC), toluensuníbnat natri, alkylarylsuníbnat, laurinsunfat, muối axit carboxylic

+ Các polyme polyvinylancol (PVA), polystyren, polyester, polyacrylamit, polysacarit, polyacrylic

Các chất tạo bọt chất hoạt động bề mặt hoà tan nước sức căníi bề mặt nước £Ìảm từ 72,75 N/M xuống 50 N/M — > 60 N/M Các chai hoạt độne bề mặt thườns chất có cấu tạo phân cực, khơng đối xứnii có mạch hidrocacbon (-CH2-)n- đầu phân cực gồm có nhóm -O H , - COOH, -NH2, -SO3 [ ].CĨ thể giải thích chế giảm sức căng bề mặt nước qua sồ đồ hình 10

H ình 10: Cơ ché giảm sức cănÍỊ hể mặt cua mrức

thái chặt khít đặc trưng dạng lượne gọi sức căne bề mặt Sự có mặt phân tử chất hoạt động bề mặt phân bố cách có trật tụ bề mặt màng pha làm trung hoà sức căng bề mặt, lúc bọt khí bao bọc màng chất lỏng có sức căng bề mặt nhỏ không bị phá vỡ tồn hồn hợp

Dưới sơ đồ tổng hợp gốm xốp composit băng phương pháp sol-iìd phương pháp khuếch tán rắn lỏng:

Sơ đồ điều chế gốm xốp phương pháp sol-gel:

Dune, dịch Sol Gel Xerogel Oxit phức hợp Gốm

1.6 C sở lý thuyết phương pháp hấp phụ 7.6.7 Khải niệm

Hấp phụ tích lũy chất bề mặt phân cách pha Đây phương pháp nhiệt tách chất cấu tử xác định từ hỗn hợp lỏng khí hấp phụ bề mặt chất rắn xốp Trong đó:

- Chất hấp phụ: chất có bề mặt xảy hấp phụ - Chất bị hấp phụ: chất tích lũy bề mặt

Quá trình ngược với trình hấp phụ gọi trình giải hấp Đó q trình chất bị hấp phụ khỏi lớp bề mặt

1.6.2 Hấp ph ụ vật lý hấp phụ hoả học

Tùy theo chất lực tương tác chất hấp phụ chất bị hấp phụ mà người ta chia hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học

- Hấp phụ vật lý gây lực VandecVan phần tử chất bị hấp phụ bề mặt chất hấp phụ Liên kết yếu dễ bị phá võ'

- Hấp phụ hóa học gâv bời lực liên kết hóa học giũa bề mặt chất hấp phụ phần tử chất bị hấp phụ Liên kết bền, khó bị phá vỡ

Trong nhiều trình hấp phụ, xảy đồng thời hai hình thức hấp phụ Hấp phụ hóa học coi trung gian hấp phụ vật lý phản ứng hóa học

1.6.3 CƠII hấp ph ụ tải trọng hấp phụ

Quá trình hấp phụ trình thuận nghịch biểu diễn tươnu tự dạng phản ứng hóa học:

A + () < > A

L A : Chat hấp phụ

o : Phần bề mặt chai hấp phụ trống

A ’: Phần bề mặt chất hấp phụ bị chiếm chỗ chất bị hấp phụ kị, k2 : Các hàng sơ tốc độ q trình hấp phụ giải hấp

Do vậy, phân tử cúa chất bị hấp phụ hấp phụ lên bê nặt chất hấp phụ di chuyến trờ lại pha lỏng pha khí Theo thời sian, phần tứ chất lỏng chất khí di chuyển lên bề mặt chất rắn nhiều di chuyển ngược trở lại pha lỏng khí chúng nhiều Đen thịi điểm đó, tốc độ hấp phụ lên bề mặt chất hấp phụ bàng tốc dộ di chuyển chúng ngồi pha lỏng khí Khi đó, q trình hấp phụ đạt tới trạng thái cân bàng [ 1,2,5]

Tải trọng hấp phụ cân đại lượng biểu thị khối Iượne cua chất bị hấp phụ đơn vị khối lượng chất hấp phụ trạng thái cân bằna ỏ' nồng độ nhiệt độ xác định

m V : Thể tích dung dịch (ml)

m : Khối lượng chất hấp phụ (g) Cj : Nồng độ dung dịch đầu (mg/1)

C f : Nồng độ dung dịch đạt cân hấp phụ (mg/1)

Cũng biếu diễn đại lượng hấp phụ theo khối lượng chất hấp phụ đơn vị diện tích bề mặt chất hấp phụ:

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u

2.1 Phưong pháp phân tích nhiệt

Khi tiến hành nung mẫu với tốc độ không đổi đến nhiệt khảo sát đấy, hệ nghiên cứu xảy trình biến đổi hóa lý Các hoạt tính nhiệt ghi nhận tương ứng đường cong phân tích nhiệt, kèm theo hiệu ứne, (thu nhiệt hay tỏa nhiệt) máy phân tích nhiệt

Dựa đường cong DTA cho ta biết q trình biến hóa xảy nung : diện tích, biên độ, khoảng nhiệt độ pic thu

Từ đường cong DTG, TG cho biết thay đổi khối lượng khỏang nhiệt độ khác phần trăm khối lượng nung

Chúng tơi tiến hành phân tích nhiệt máy phân tích nhiệt DTA-TG Lab-sys TG/DSC SETARAM (Pháp) tốc độ đốt nóng 10o/phút, mơi trường khơnq khí khoa hóa trường ĐHKHTN

2.2 Pliuong pháp phân tích nhiễu xạ tia X

Nhiều xạ tia X (XRD) phương pháp đại dùng đê xác định thành phần pha tinh vật liệu

Nguyên tắc

là dhki, góc hợp tia tới mặt phẳng nút Nếu hiệu quang lộ tia tới tia phản xạ số nguyên lần bước sóng xảy tượng nhiễu xạ tia

Ta có phương trình Bragg : 2dhki.sin = n X,

Trong dhki : khoảng cách hai mặt phẳng nút mạng tinh thể : góc tạo tia tới mặt phẳng phản xạ

X : bước sóng tia tới

n = 1,2,3

Phương pháp cho phép xác đinh thông số mạng, kiểu mạng lưới, kích thước nguyên tử

Chủng tơi tiến hành phân tích nhiễu xạ tia X máy Dg ADVAANCE BRVKER -L B Đức, góc quay 20 từ 5-70°, xạ Cu-Ka khoa hóa học trường ĐHKHTN

2.3 Phương pháp đo hệ số giãn nở nhiệt. Nguyên tắc:

Khi vật liệu bị nung nóng, nguyên tử nhận thêm lượng dao động quanh vị trí cân Dưới tác dụng nhiệt kích thước vật liệu tăng lên Nói cách khác, vật liệu bị nở đốt nóng làm lạnh xảy xa trình ngược lại Hiện tượng gọi giãn nở nhiệt vật liệu, thay đổi chiều dài theo nhiệt độ vật liệu rắn biểu diễn công thức:

lt lo tương ứng chiều dài ban đầu chiêu dài cuôi tăng nhiệt độ vật liệu từ To đến T(

a : hệ số giãn nở nhiệt theo chiều dài (°C'')

Vật liệu có hệ số giãn nở nhệt lớn thay đơi nhiệt độ, co giãn vật liệu lớn làm cho vật liệu bị nứt vỡ Vì vậy, hệ số giãn nở nhiệt thông số vật lý đặc trưng cho độ bền nhiệt vật liệu [1,7,15]

Thực nghiệm:

Mẩu sau nung thiêu kết đem nghiền mịn tiến hành đo hệ số giãn nở nhiệt phương pháp TMA máy phân tích nhiệt Lap-Sys TG/DSC - SETARAM (của Pháp), tốc độ đốt nóng 10°/phút từ nhiệt độ phịng đến 1200°c khoa Hố - Trường ĐHKHTN- ĐHQGHN

2.4 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM)

Hiển vi điện tử quét (SEM) phương pháp phổ biến dùng để quan sát hình thái học vật liệu

N g u y ê n tắ c:

C h ù m đ iệ n tử đ ợ c đ iề u k h iể n thấu kính điện từ quét lên bề mặt vật chất Khi điện tử tới đập vào mẫu, chúng tán xạ đàn hồi không đàn hồi nguyên tử mẫu làm phát xạ loại điện tử sóng điện từ (các loại điện tử phát xạ bao gồm: điện tử truyền qua, tán xạ ngược, thứ cấp, hấp thụ Auger); xạ điện từ tương tác với vật chất bị tán xạ Tuỳ theo cấu trúc vật chất mà tán xạ khác nhau, nên cho hình ảnh bề mặt vật chất khác Nhờ ảnh SEM, hình dạng cấu trúc ống, vảy, hình kim mẫu xác định [8]

Thực nghiệm:

2.5 Xác định tính chất gốm

a X ác định độ co ngót nung

Mầu ép viên để khơ ngồi khơng khí trước nung đo chiều cao, đường kính (ép viên hình trụ) tương ứng ho,

do-h, d tương ứng chiều cao đường kính mẫu sau nung thiêu kết làm nguội nhiệt độ phịng

Ta có cơng thức sau :

Độ co ngót = Ị k ± A z h z ! Í 100% K + dữ

b X ác định khối lượng m ất nung

Cân xác khối lượng chén cân phân tích rriciXg) Các mẫu sau nung sơ chuyển vào chén, cân khổi lượng m0 Numg mẫu

trong lò điện nhiệt độ 1200°c giờ, làm nguội chén bình hút ẩm sau đem cân, khối lượng nung tính theo cơng thức [7]:

%MKN = m° ~ m' 100% 'o -'ô<ã*

c X ỏc định độ lĩút nước

Tính thấm nước hay độ hút nước khả hút nước giữ nước vật liệu điều kiện thường

Cân xác khối lượng (g) mkcác mẫu M |, M 2, M 3, M4 khơ Đun sơi đến bão hồ nước để nước lấp đày lồ trống gốm, đem pân khối lượng mẫu sau bão hoà nước thu giá trị mu (g )[l,7]

Độ hút nước theo khối lượng (Hp%) xác định công thức: H 3lZ El j 00%

"h

mu : khối lượng mẫu ướt (g) rrv khối lượng mẫu khô (g)

v 0:

thể tích tự nhiên vật liệu (cm3)

v

= Ji.R2.h; R: bán kính viên trụ (cm)

d X ác định độ xốp, tỷ khối

Độ xốp tính phần trăm thể tích rỗng vật liệu so với thể tích

của vật liệu trạng thái tự nhiên

Xác định độ xốp phương pháp Acsimet:

d = A Pu

pc = — d — Po

Pi: tỷ trọng dạng khối vật liệu xốp (g /cm 3)

d : tỷ số tỷ trọng khối / tỷ trọng lý thuyết

Pit: tỷ trọng lý thuyết vật liệu (g /cm 3)

P i: tỷ trọng chất lỏng sử dụng (g /cm 3)

p0: độ xốp mở (%) pc: độ xốp kín (%)

m k: khối lượng mẫu khô (g)

mu : khối lượng mẫu ướt (g)

1T1| : khối lượng mẫu chất lỏng (g)

2.6 Khă ứng dụng làm vật liệu mang [ 1,2,5,23,24]

Trong nội dung đề tài sâu tìm hiểu khả mang xúc tác oxyhoa M n 02 để xử lý M n2+’ Fe2+ nước composite MC khả hấp phụ composit xốp metylen xanh

a Giới thiệu M n phương pháp xác định lượng M n nước

Từ lâu mangan nguyên tố sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực như: vật liệu từ, vật liệu hấp phụ, vật liệu xúc tác oxi hóa, xúc tác dị the Mn - Ce, M n - AI2O3, Mn - Zn - C r để oxi hóa chọn lọc họp chất độc hại nước, nước thải Hơn M n 02 nhiên liệu quan trọng cho pin, M n 02 bentonit, điatomit, cát thạch anh dùng để loại bỏ hợp chất có hại nước, nước th ả i

Có nhiều phương pháp để xác định Mn nước:

Khi hàm lượng Mn lớn, sử dụng phương pháp sau: phân tích khối lượng (dựa dạng kết tủa tan Mn: M nƠ2, Mn30 4, MnS với chất hữu cơ), phân tích tích (dựa sở chuấn độ: chuấn độ phức chât, chuẩn độ đo th ế, )

Trong nội dung đề tài , tiến hành xác định lượng M n2+ nước phương pháp trắc quang Nguyên tắc phương pháp dựa vào phản ứng oxi hóa Mn mức oxi hóa khác (chủ yếu dạng M n2+) chất oxi hóa mạnh (NH4)2S2 0g, N aB i0 3, K IO

Phản ứng thường dùng để oxi hóa M n2+ thành M n7+:

Mn2+ + - s20 82' + 8H2O -> M n 4' + S 42- + 16H+

dung dịch pem anganat cách thêm giọt dung dịch NaCl 5% vào dung địch m ất màu tím

Ngồi ra, ta xác định lượng M n2+ với chất oxi hóa KM11O4 dung dịch chuẩn Fe2+, H2C2O4,

Chúng tiến hành xác định lượng Fe2+ nước phương pháp chuẩn độ Nguyên tắc phương pháp dựa vào phản ứng oxi hóa Fe mức oxi hóa khác (chủ yếu dạng Fe2+) chất oxi hóa mạnh K2Cr20 7, N a B i0 3, K M n

Phản ứng thường dùng để oxi hóa Fe2+ thành Fe3+

6Fe2+ + Cr20 72- + 14H+ -> 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H20

Lấy 50 ml dung dich muối Fe2+ cho vào bình nón thêm vào 5-6 giọt chior thi dipheninlamin sau tiến hành chuẩn độ dung dich K2Cr207 0,00005M

Xác định khả hấp phụ metylen xanh phương pháp đo quang Khả làm chất mang xúc tác oxyhoa M n 02 theo chế sau:

4Fe2+ + 02 (kk) + H20 Fe(OH)3 ị M n2++ 2(KK) - ^ M n ,

Dung dich M n2+ , Fe2+ nguồn nước ngầm tiếp xúc với không khí mơi trương nước ẩm tác dụng xúc tác M n 02 chuyển thành M n 02 Fe(OH)3 kết tủa sinh bị lượng M n 02 có chất mang giữ lại bề mặt, lượng nước thu qua xử lý loại bỏ hết.ion Fe2+ , M n2+

* M ục đích đề tài:

Nghiên cứu điều chế vật liệu gốm xốp composit mullit-cordierit (C/M), phương pháp sol-gel phương pháp khuếch tán rắn-lỏng ứng dụng

* Nội dung đề tài:

+ Điều chế gốm xốp mullit- cordierit composit (M-C)

+ Nghiên cứu cấu trúc tinh thể, thành phần pha sản phẩm gốm + Xác định tính chất sản phẩm gốm

CHƯƠNG 3: THựC NGHIỆM- KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Q trình thí nghiệm

3.1.1 Nguyên liệu dụng cụ

+ Các nguyên liệu dùng cho trình tổng hợp gồm :

- Muối nhôm nitrat A1(N0 3)3.9H20 (375,15 đvc ); PA Trung Quốc - Muối magie nitrat M g (N 03)2.6H20 (256,43 đvc ); PA Trung Quốc - Dung dịch NH3 (25%); PA Trung Quốc

-Muối borác N a2B40 7.2H20 (237,2 đvc ); s ắ t sunfat, mangan(II) sunfat, K2Cr207 K M n 4, axit oxalic, axit tatric, axit citric, HC1, N a2S i0 4, S i0 2, Al(OH)3 ,

- Polyacrylamide (C3H5NH2 )n (57,08 đvc ); polystyren, polyvinylancol (PVA, laurinsunfat natri, cellulose ,

Các hoá chất sử dụng dạng tinh khiết Trung Q uốc

- Các nguyên liệu khoáng dùng trình tổng hợp: cao lanh Alưới Thừa Thiên Huế, sét Trúc Thôn, bột talc Thanh Sơn

+Dụng cụ sử dụng :

- Cốc thủy tinh, đũa thủy tinh, bát nung mẫu, buret t

- Máy khuấy, tủ sấy, bếp điện, lò nung, máy nghiền bi, máy đo quang, máy XRD, máy phân tích nhiệt, Kính hiển vi điện tử quýet SEM, maý đo hấp phụ BET, máy đo cường độ nén, cân độ xác 10

3.1.2 Các bước tiến hành

3.1.2.1 K ết nghiên cứu nguyên liệu:

Bảng 2: Thành phần hóa học khống.

% S i02 % A1203 % Fe203 % CaO % MgO % k20 % N a20 % MKN Cao

lanh A-Lưới

51,03 31,96 0,22 ,2 0,28 2,65 0,16 12,42

Sét Trúc Thôn

67,82 20,42 1,36 0,29 0,27 1,92 0,47

-Bột talc r.Sơn

60,82 0,19 0,15 0,22 32,16 ,0 0,15 4,51

* Khảo sát thành phần cấp hạt.

Khoáng sét tiến hành nghiền máy nghiền bi hành tinh với tốc độ quay 300 v /p , tỉ lệ rắn / bi nghiền cố định, thời gian nghiền 60, 90, 120, 150, 180 phút Kết thúc nghiền tiến hành qua rây 4900 lỗ/ cm2 Lượng sót sàng đem cân kết thu trình bày bảng

Bảng 3: Thành phần cấp hạt ngun liệu khống.

Mẩu Lưọng sót sàng (%)

Thòi gian 60 phút 90 phút 120 phút 150 phút 180 phút

Sét 11,05 5,2 1,2 0,7 0,5

Tiến hành phân tích cấp hạt phương pháp tán xạ laze kết thu cấp hạt nguyên liệu khoáng sét phân bố khoảng 30 |am chiếm khoảng 80%

3.1.2.2 Tổng họp gốm xổp

3.I.2.2.I Cách tạo mẫu

Mầu chuẩn bị với tỉ lệ thành phần hoá học theo bảng 4,

Bảng 4: Thành phần mẫu nghiên cứu

Ký

hiệu Mẩu

Tỉ lệ mol AI2O3 S1O2 :

MgO

Khoáng hoá

b 2o 3% k l 3%

Phu'0'ng pháp khuyếch

tán

MI M ullit (m) : : 3 Polyacrylamit Lỏng- lỏng

M2

Cordiedit (c)

2 : : 2 3 Polyacrylamit Lỏng- lỏng

M3 ỈVTgo - C20 2,8 : 2,6 : 0,4 3 Polyacrylamit Răn - lỏng M4 M70 - C20 2,7 : 2,9 : 0,6 3 Polyacrylamit Răn - lỏng M5 M50- C50 2,5 : 3,5 : 1,0 Polyacrylamit Răn - lỏng M6 M30- C70 2,3 : 4,1 : 1,4 Polyacrylamit Răn - lỏng M7 M20 - Cgo 2,2 : 4,4 : 1,6 Polyacrylamit Răn - lỏng

M I M ullit (m) : : Polyacrylamit L ỏng-lỏng

M2

Cordiedit (c)

2 : : Polyacrylamit Lỏng- lỏng

Tiến hành cân lượng mẫu theo bảng 4, trộn, nghiền thực việc tổng hợp sau:

3.I.2.2.2 Phương pháp Sol-gel

Chuẩn bị muối A l3+, Si4+, M g2+ nồng độ 0,1M Hệ dung dịch chuẩn bị với tỉ lệ chất bảng 4, đồng thời thêm với tỷ lệ ion kim loại: C2H5O H :U rê = 1:3:3

Hỗn hợp dung dịch cho vào cốc lOOOml, khuấy mạnh máy khuấy từ, tiến hành thuỷ phân điều chỉnh pH hệ pH=7 dung dịch NH 4OH 0,1M HCL 0,1M Dung dịch thu suốt dạng Sol, tiến hành sấy dung dịch Sol 65°c 8h, trình gel hố xẩy hồn tồn, nâng nhiệt độ sấy lên 105°c 30h làm khô gel, thu xerogel Xerogel nghiền mịn chia phần để tiến hành nghiên cứu

1: Tiến hành xác định tính chất xerogel phương pháp XRD, DTA, TG, SEM

2- Tiến hành nung sơ 700°c giờ, để nguội, nghiền mịn, trộn thêm chất tạo bọt: polyvinylancol, polystyren, polyacrylam it, laurinsunfat, celluloze, đường glucoze, chất khống hố B2O3, chất kết dính PVA, ép viên dạng hình ừụ đường kính 25mm, dày 5mm, máy ép áp lực tấn/cm2

Các viên nén nung lị điện với tốc độ đốt nóng 10°/phút nhiệt độ 1000,1100,1200, 1250 1300°c, thời gian lưu Các mẫu nung

1200°c

với thời gian lưu 1,2,3,4 Xác định thành phần pha, cấu trúc tinh thể sản phẩm gốm thiêu kết phương pháp:

XRD, TMA, SEM, BET tính chất vật lý sản phẩm 3.1.2.2.3 Phương pháp khuếch tán rắn lỏng

Nguyên liệu đầu sử dụng khoáng Sét, talc bổ sung thêm muối A l3+, M g2+

khuấy mạnh máy khuấy từ, sử dụng dung dịch NH4OH 0,1M cho vào từ từ vừa cho vừa khuấy để kết tủa AI(OH)3 M g(OH)2 tạo thành bám vào hạt sét huyền phù sấy khô hỗn hợp, tiến hành nung sơ

700°c

trong giờ, nghiền, trộn với 3% B2O3, chất tạo xốp chất kết dính, ép viên, nung thiêu kết, nghiên cứu sản phẩm gốm thu mục 3.1.2.2.2

3.1.2.2.4 Điều ch ế gốm conposit (M-C)

Gốm xốp composit M-

c

được chuẩn bị theo thành phần bảng 4, tiến hành tạo mẫu mục 3.1.2.2.3 Song sử dụng bột mullit thiêu kết làm chất rắn khuếch tán pha lỏng dung dịch muối Al3+, M g2+

3.1.2.3 ứng dụng:

Vật liệu gốm xốp thu được, có diện tích bề mặt lớn, độ xốp tổng >50% thể tích, chúng tơi sử dụng chúng để làm vật liệu hấp phụ, làm chất mang xúc tác đế xử lý môi trường

3.1.2.3.1 Làm vật liệu hấp phụ Tiến hành thí nghiệm sau:

Pha dung dịch xanh metylen có nồng độ 0,5 mg/ml, lấy dãy cốc chứa 100 ml dung dịch xanh metylen, cho lượng gốm xốp vào theo thứ tự 1;

1,2; 1,4 ; 1,6; 1,8 gam.

Đe dung dịch đạt thời gian hấp phụ bão hoà Xác định nồng độ xanh metylen bị hấp phụ phương pháp phân tích trắc quang máy NovaspecII, Visible, spectra Photometer '

3.1.2.3.2 Làm vật liệu chất mang xúc tác.

Bảng 5: Thành phần mẫu làm chất mang xúc tác M n02

Mẩu Khối lưọng gốm xốp (g)

Tỉ lệ hạt Mn

(%)

Khối Iưọng KM iioIíg)

Khối lượng H2C2Ò4 2Ã2O2 (g)

Hàm luựng Mn2+ bị hấp phụ mg/g

MnOz

Hàm lirọTig Fe2+ bị hấp phụ mg/g

MnOỉ

MI 10 10 1,82 1,45 12,05 15,14

M2 10 10 1,82 1,45 11,09 15,08

M3 10 10 1,82 1,45 12,12 15,20

M4 10 20 3,64 4,34 13,76 18,28

M5 10 40 7,26 8,68 13,95 26,62

M6 10 60 10,87 13,02 13,60 24,20

M7 10 80 14,52 17,36 13,20 31,19

MI 10 10 1,82 1,45 12,05 15,14

M2 10 10 1,82 1,45 11,09 15,08

M3 10 10 1,82 1,45 12,12 15,20

M4 10 20 3,64 4,34 13,76 18,28

M5 10 40 7,26 8,68 13,95 26,62

M6 10 60 10,87 13,02 13,60 24,20

M7 10 80 14,52 17,36

13,20

31,19

3.2 Kết thảo luận

3.2.1 K ết nghiên cứu nguyên liệu

- Kết xác định thành phần hoá học cao lanh, A - lưới, Set Trúc Thơn, talc Phú Thọ có thành phần hố học: hàm lượng AI2O3 > 20%, S i0 2> 50%, MgO =32,16% với hàm lượng oxit cao, trữ lượng lớn chúng tơi chọn sử dụng khoáng trinh nghiên cứu

- Để đạt hạt khống có kích thước từ 3-50 fam chọn điều kiện nghiền máy nghiền bi hành tinh với tốc độ quay 300V/phút thời gian nghiền 120 phút cho thí nghiệm

3.2.2 K ết phân tích nhiệt

Đe khảo sát q trình chuyển hố xẩy nung sản phẩm, phân tích

nhiệt DTA, TG sử dụng để nghiên cứu trình phân hủy nhiệt mẫu xerogel mẫu precursor khuếch tán rắn- lỏng Ket trinh bày bảng

B ảng 6: K ết phân tích nhiệt mau nghiên cứu

M ẩu

Hiê T hu n h iêt

u ứng P h t nhiệt

TG giảm K L (% )

Q uá trìn h xảy Xerogel Mullit 147,59uc

269,92°c

764,47°c

1000°C

12,8% 14,99% 33,34%

0

- h20 - OH", NO3' -OH' nước liên kết - Pha

Xerogel.Cordierit 156,64°c 14,46°c 662,29 1136°c 15,99% 15,64% 29,73% 0%

- h 20 - O H , N 3'

- OH^nước liên kết - Pha

Precursor- mullit Sét + A l(O H)3

314 523

999°c

16,97% 8,84%

- h20

-a i'(0 H)3 —» AI2O3 + h 20 -y S i0 2- ^ a S i 02

- Pha Precursor- cordierit

Set + Al(OH), + Mg(OH)2 285 395 519

910°c

5% 4,7% 10%

-A 1(0H)3 ^ a i o o h + h 2o -M g(OH )2—'• MgO +H20 - H20 cấu trúc

-A 100H -»A 1203 + h 20

-ỵSì02 S i02

- Từ giản đồ DTA, TG cho ta thấy

700°c

đường giảm trọng lượng TG khơng thay đổi tất mẫu, chọn nhiệt độ 700°c để nung sơ bộ, nhằm tạo bề mặt oxyt sinh có diện tích bề mặt lớn, tinh thể chưa hồn thiện để cải thiện khả phản ứng oxyt tạo nên pha họp chất mullit, cordierit dễ dàng giai đoạn giảm lượng hoạt động hoá phản ứng

- Ở nhiệt độ > 910°c có hiệu ứng phát nhiệt, đồng thời đường TG không thay đổi, chúng tơi cho giai đoạn có tạo thành pha mới, pha sản phẩm Nên chọn nhiệt độ cho trình nghiên cứu nung thiêu kết, tạo sản phẩm gốm

Điều phù hợp tiến hành phân tích XRD mẫu nung 700°c hàm lượng tinh thể cordierit mullit chưa hình thành, nung 1000° c có hình thành pha tinh thể cordierit pha mullit (hình 11) Cũng hình ảnh SEM (hình 15) cho ta thấy oxyt sinh có cỡ hạt 73

ì

00 I

« 2ĩ ; 5 S S

! “ ! ! B8ĩ ĩ

H

É É ã ẽ E Ì K S

3.2.3 K ết phân tích XRD

3.2.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến hình thành gốm:

Từ kết phân tích nhiễu xạ tia X mẫu nghiên cứu trình bày bảng 7, bảng đồ thị hình 12: Các pic cường độ I pha tinh thể tạo thành góc 20: 10,5 26,30 có chiều cao pic ( m m ):

Bảng 7: Cường độ p ic p h a tinh thể

M au M ullit C o rd ie rit S a p p h irin

2 I 20 I 20 I

MI 26,3 70

M2 10,5 75

M3 48 21 36,5 19

M4 50 35 26

M5 58 42 20

M6 39 46 22

M7 25 50 36

Chúng nhận thấy thành phần pha tinh thể chủ yểu mẫu MI mullit với pic đặc trưng có cường độ mạnh góc nhiễu xạ 20: 16,4; 26,3; 33,2; 35,3 40,9° ngồi mẫu cịn có lượng nhỏ a AI2O3 chưa phản ứng Tinh thể cordierit (M2) với pic đặc trưng có cường độ mạnh góc nhiễu xạ 20: 10,5; 21,7; 26,4; 28,5 29,3°:

B ảng 8: Giá trị dhki p ic đặc trung

của p tinh thê sản phâm gôm

Mullit Cordierit Composit (M ■C)

20 dhkl I 20 dhkl I 20 dhkl I

10,5 8,46 100 10,5 8,52 100

16,5 5,378 65

18,0 4,899 30 18,0 4,09 60

21,5 4,089 30

26,2 3,385 100 26,2 3,386 70

26,5 3,379 60 26,5 3,378 50

28,0 3,138 70 28,0 3,142 70

29,5 2,030 80 29,5 3,034 80

31,0 2,883 20 31,0 2,902 20

35,2 2,545 80 35,2 2,552 20

70

60

50

40

30

20

10

0

M1

M2 M3 M4 M5 M6 M7

Từ kết phân tích thành phần pha tinh mẫu gốm composit xuất pic cường độ I đặc trưng tinh thể mullit cordierit, hàm lường tinh thể tăng theo tăng cường độ pic I, đồng thời sản phẩm gốm có xuất m ột lư ợng nhỏ pha tinh thể sapphirin, điều chứng tỏ trình

thiêu kết sản phẩm gốm, điều kiện nhiệt độ thấp có chuyển hố tạo nên pha trung gian sapphirin

3.2.3.2 Ảnh hưởng thời gian lưu

Lựa chọn mẫu đặc trưng M5 (M50 - C50) để khảo sát thời gian lưu 1,5; 2; 2,5 kí hiệu M l, M2, M3, M4 tương ứng nhiệt độ nung 1.200°c

Kết trình bày bảng hình 13

Bảng 9: Cường độ p ic I m ẫu theo thời gian lu u Mẩu Thòi gian

lưu (h)

Mullit 20 = 26,5 Cordierit 20 = 10,5

d A° I d A° I

MI 3 3,347 22,0 8,472 31,0

M2 2,5 3,349 180,5 8,490 18,0

M3 2 3,355 14,0 8,498 14,2

Từ kết cho thấy với mẫu nung 1200°c tăng thời gian nung hàm lượng tinh thể cordierit m ullit tăng

3.2.3.3 P hư ơng p h p tồng hợp sol - g e l khuếch tán rẳn - lỏng.

- Bằng phương pháp tổng hợp gốm theo phương pháp sol - gel khuếch tán rắn - lỏng kết phân tích XRD thu trình bày bảng 10

B ảng 10: pic đặc trưng cordierit mullit

Pha tình thể

20 d(A°)

I (mm)

Pha tình thể

20 d (A0)

I (mm) S o

l-gel

R - l S o

l-gel R

-1

Cordierit 10,5 8,487 350 285 Mullit 16,5 5,378 140 85

2 1,8 4,085 118 105 26,2 3,385 210 160

28,5 3,350 140 128 31,0 2,833 110 78

29,5 3,027 160 150 35,2 2,545 135 108

3.2.3.4 X c định th ông số m ạng cordierit m u llit [8]

a) M ullit khoáng thuộc hệ trực thoi có thế xác định thơng so mạng, thiếp lập hệ phư ơng trình: [ ]

_L = ỊỉL + *1 + l—

d a b2 c2

Trong dó di, d2, CỈ3 khoảng cách mặt mạng có số Miller (h, k, 1) tương ứng

Giải phương trình ta tìm thơng số a, b, c Thể tích tế bào: V = a.b.c

b) Cordierit có cấu trúc hệ lục phương với thông số mạng xác định phương trình:

1 = /;2 + k +k l 2

ữ7 3 ' a c 2

Giải phương trình ta tìm a, c s

Thể tích tế bào: V = a 2 c

Kết tính tốn thơng só mạng trình bày bảng 11:

B ảng 11: H ằng sổ mạng tinh thể m ullit - cordierit

M ẩu G iá trị a b c a/b c/b V d

Mullit Trực thoi Thực nghiệm Lý thuyết 7,530 5,553 7,719 7,686 2.885

2.8

0,981 0,983 0,754 0,375 167,721 167,560 3,05 Cordierit Hexagonol Thực nghiệm Lý thuyết 9,734 7,773 9,314 9,349 774,203 773,283 2,5109 2,5004

Bằng phương pháp sol - gel điều chế mullit cordierit thấy phối trộn thành phần hỗn họp đồng tỷ lệ họp thức trình thủy phân muối xảy từ từ tạo nên hệ sol - gel phân bố cation nguyên tử, phân tử cách đồng mẫu nhiệt độ để hình thành pha tinh thể cordierit mullit giảm xuống so với điếu chế chúng phương pháp khuếch tán rắn - lỏng Điều chứng minh bảng 10- với điều kiện nung thiêu kết hình thành pha tinh cordierit mullit có cường độ pic I cao thực phương pháp sol

- Đe làm rõ ảnh hưởng điều kiện nhiệt độ, thòi gian nguyên liệu đầu tới hình thành tinh thể cordierit, mullit trình tạo composit, dựa vào lý thuyết phương pháp phân hủy nội phân tử khoáng caolinit [7,9 ] mà tác giả đưa Khi nung cao lanh, mạng lưới caolinit ban đầu có phân bố cation Si4+ A l3+ hồn tồn có trật tự Khi nung đến 600°c, tế bào mạng Caolinit phân tử nước theo phản ứng:

0 6Si40 4(0 H )2A l(0H )6 - ► 06SÌ406A1402 + 4H20

Hay: 2Al2O3.4SiO2.4H2O -> 2Al203.4 S i02 + H20 Số phân tử nước lấy lớp bát diện Al(OH)3, cịn lớp tứ điện SÌO44' giữ nguyên

Vì vậy, trật tự mạng tinh thể meta cao lanh trở nên ổn định

Hình 14: Cấu trúc khống cainit

0(;SÌ40(;Al402 0rtSÍ406Al40 ? 06Si406Al40 , —

Do trật tự lóp thay đổi trở nên khơng bền, trạng thái hoạt động nên hình thành mầm tinh thể sản phẩm cách nhanh chóng phản úng lúc xảy vùng động học phản úng xây pha răn dê dàng tạo thành sản phẩm Khi nhiệt độ nung từ 800°c trở lên, có chuyển dần lớp cho ion o 2’ lóp ion o 2' vào vùng lõm lớp ion o 2' lớp o 2" cạnh đó, nghĩa mạng lưới metacaolanh bắt đầu co lại, lúc xẩy trình tách phân tử S1O2 để tạo thành pha spinen Si - AI theo phản ứng:

0gSi40 6Al4 -SiO? + S13AI4O12

Vì vậy, lợi dụng nhiệt phân huỷ cao lanh để tổng hợp mullit, cordierit trình tổng hợp xảy nhiệt độ thấp nhiều so với nhiệt độ tổng hợp từ phương pháp sử dụng oxit làm nguyên liệu đàu (1460°C) [8, 12]

Các kết nghiên cứu gần phương pháp đại cho thấy chế tạo thành mullit từ aluminosilicat A1203 phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ, độ đồng thành phần phối liệu đầu Nếu phân bố đồng mức độ nguyên tử mạng lưới cao lanh, phản ứng tạo pha mullit sơ cấp xảy nhiệt độ khoảng

+980°c

Sự diện tạp chất cao lanh K20 , N a20 P2O5, T i0 2, CaO ảnh hưởng lớn đến trình thiêu kết gốm chúng tạo điều kiện hình thành pha lỏng sớm tạo pha tương thích giúp cho trình liên kết hình thành vật liệu composit (M - C) tạo mầm tinh thể Do vậy, chúng cải thiện đáng kể trình khuếch tán nhiệt S1O2 AI2O3 cũg làm hạt nhân thúc đẩy trình phản úng tạo sản phẩm

[8 ,1 ,2 ,2 ].G iai đoạn quyết định tốc độ phản ứng xảy vùng khuếch

tán N hư vậy, việc chuẩn bị phối liệu để điều chế mullit, cordierit từ khoáng sét theo phương pháp khuếch tán rắn - lỏng (bằng cách kết tủa Al3+, M g2+ dạng Al(OH)3, M g(OH)2 huyền phù caolanh dung dịch NH4OH có ưu điểm vượt trội so với phương pháp gốm truyền thống từ oxit có ưu điểm tương tự phương pháp sol - gel

3.2.4 K ết nghiên cứu hình ảnh S E M

Hình 15: Ánh SEM mẫu nghiên cứu

a Xerogel b Gốm xốp mullit

c Gốm xốp cordierit d Gốm xốp composit (M - C)

Hình ảnh SEM cho ta thấy tinh thể có dạng hình mặt thoi, số hạt kết tụ lại thành hình trịn, chủng phân bố tạo nên khoảng trống xen kẽ nhau, có tinh thể mullit cordierit đan xen vào với chất liên kết pha thuỷ tinh tạo khoảng trống xốp phân bổ đồng với kích thước khoảng |0.m

3.2.5 Ảnh hưởng chất hữu đến q trình tạo gốm xốp contposií 3.2.5.1.A nh hưởng hàm lượng chất tạo xốp đến q írìnli tạo gốm xốp

Khi sử dụng chất tạo xốp poliacrylamit 1, 2, 3, 4% kết thu trình bày bảng 12, hình 16

Bảng 12: Độ xốp m ẫu nghiên cửu

M ẩu M I M2 M3 M

Thể tích tư nhiên 7,6 8.1 8,5 8,5

Thể tích tồn đăc 5,1 5.3 4,3 4,2

Hình 16: Anh hưởng hàm lượngpoỉyacryìam it đến độ xốp

Từ kết thấy tăng hàm lượng polime acrylamit gốm thu có độ xốp tăng lên, chọn 3% chất tạo xốp để nghiên cứu polime khác

3.2.5.2.Anh hưởng hợp chai hữu đến độ xốp gốm

Ánh hưởng việc sử dụng chất hữu cơ: đường glucozơ (M l); polyvinylancol (M2), polystyren (M3); polyacrylamit (M4) Laurinsunfat (M5) trình tạo gốm xốp minh họa đồ thị hình 17:

□ Độ xốp kín ■ Độ xốp hờ □ Độ xốp tồng

Từ hình 17 nhận thấy độ xốp mẫu gốm phụ thuộc vào hàm lượng, chất, tính chất, thành phần, cấu trúc chất tạo xốp Độ xốp tổng đạt khoảng 50 - 60% thể tích tăng nồng độ từ - 4% chất tạo xốp polyacrylam it độ xốp tăng Với hàm lượng chất tạo xốp tăng lớn độ xốp lớn ảnh hưởng đến độ kết khối vật liệu nên khảo sát nồng độ 3% chất hữu đến trình tạo gốm xốp thích hợp

Khi sử dụng chất tạo xốp Laurinsunĩat thu có độ xốp tổng lớn Khi sử dụng chất hữu với mạch hidro cacbon dài việc tạo khn dễ dàng kích thước mao quản lớn thu vật liệu có độ xốp lớn

Khi nghiên cứu vai trò chất hoạt động bề mặt ảnh hưởng đến độ xốp vật liệu, tác giả Nakamisi I.Shizaki cộng [3, 23,14] cho thấy chất hoạt động bề mặt như: chất không phân cực S°I°, chất hoạt động cation s + r , chất hoạt động anion

s +

I' mạch cacbon dài ngắn từ

c

- Cg có tác dụng điều khiển phân bố lỗ xốp mao quản Khi sử dụng loại khác nhau, có tác đụng khác Khi sử dụng hàm lượng chất tạo bột - 2% (KL) cho thấy dùng chất hoạt động không phân cực ln làm tăng diện tích bề mặt vật liệu

Mạch cacbon ảnh hưởng đến kích thước lỗ, chiều dày mao quản độ xốp vật liệu, kích thước lỗ độ xốp giảm độ dài mạch cacbon giảm

N hững điều nghiên cứu tác giả phù hợp với kết sử dụng Laurinsunfat chất hoạt động bề mặt, poliacrylamit chất hoạt động lưỡng cực, cellulose, đường glucose, polystyren chất không phân cực, polistyren có mạch carbon dài Vì vậy, xếp vai trò chất hữu đến trình tạo xốp cho gốm tăng dầacartheo

trật tự c e llu lo se < đường g lu co se < polystyren < polyacrilam it < laurinsunfat

Qua kết thu được, thấy sử dụng laurinsunĩat để tạo cấu trúc rỗng cho vật liệu, có vai trị tạo khí đồng thời có trình tạo bọt

3.2.6 X ác định tính chất vật lý gốm xốp.

Chúng tơi tiến hành xác định tính chất vật liệu gốm xốp hệ số giãn nở nhiệt a theo phương pháp TMA, hệ số cách nhiệt Ả tính theo cơng thức: [6]

x = Vo,0196 + 222 X ^ V — 0,14 ổ v = — (g/cm3)

V

v0: Thể tích tự nhiên vật liệu (cm3) m: Khối lượng vật liệu (g)

Ket thu trình bày bảng

Bảng 13: Các giá trị vật lý mẫu gốm xốp

Mẩu Độ co ngót % Mất nung % Độ hút nước % Khối lượng riêng g/cn? Rn N/cm2

Đô xôp % tỷ lệ

a 10^/c

X KcaVnith Hở Kín ry-1 XTơng

M|(mullit) 4,44 19,20 37,67 1,50 156,2 50,6 5,23 55,83 2,7 0,32 M^cordierit) 3,27 18,52 34,06 1,27 167,0 52,5 2,92 55,42 7,2 0,215

m3 3,21 12,17 34,02 1,45 175,0 53,3 1,63 54,93 3,3 0,44 m4 2,96 11,86 35,49 1,37 322,9 52,4 3,60 56,00 3,5 0,43

m5 2,95 9,33 36,70 1,34 229,1 49,6 5,15 54,75 3,8 0,42 M„ 2,77 9,25 35,90 1,30 201,0 47,9 5,07 52,97 5,6 0,45

m7 2,83 10,37 38,51 1,29 190,0 50,7 6,9 57,60 6,2 0,45 Từ bảng kết cho thấy gốm xốp đạt độ xốp tổng từ 50 - 60% thể tích: kích thước lỗ xốp xốp trung bình 100A° thuộc loại gốm xốp lớn Các

giá trị hệ số giãn n nhiệt a nhỏ, hệ số cách nhiệt Ằ, nhỏ, khối lượng riêng bé,

cường độ kháng nén trung bình

được vật liệu có hệ số a , X, Rn thích hợp cho lĩnh vực ứng dựng từ phối liệu ban đầu

Rn composit (M - C) cao so với gốm riêng lẻ, điều giải thích đan xen hạt tinh thể mullit - cordierit vào tác dụng liên kết pha thủy tinh làm tăng cường độ Rn vật liệu

Hình 18 trình bày vài mẫu gốm xốp composit M -

c

điều chế trình nghiên cứu

H ìn h l8 : Anh gốm xốp điểu chế được

3.2.7 ủ n g dụng vật liệu gốm xốp

Vật liệu gốm xốp có khả hấp phụ xanh metylen Ket thực nghiệm thu độ hấp thụ bão hoà gốm xốp xanh metylen 4,7 m g/lgam gốm xốp

Bảng 14: Lượng ion Mn2+, Fe bị hấp phụ vật liệu xốp -h chất mang = 80:20

Mẩu MnOz

(% KL)

Composit (M - C)

(% KL) Lưọng Mn2+ bị hấp phụ (mg/g)

Fe2+ bị hấp phụ (mg/g)

m 3 20 80 13,60 20,28

M4 20 80 13,91 26,00

m 5 20 80 13,95 26,62

m 6 20 80 13,80 25,20

m 7 20 80 12,60 24,50

*? A Ẩ Ẩ r

Bảng 15: Tỷ lệ chât mang gơm xơp vói MnOỉ

Mẩu MnOz

(% KL)

Composit (M - C)

(M -

c =

50 h-50) Lưọng Mn2+ bị hấp phụ (mg/g)

Fe2+ bị hấp phụ (mg/g)

M5-10 10 90 13,00 18,25

Ms_20 20 80 13,95 26,62

M5 40 40 60 14,00 27,00

M5 6O 60 40 14,05 27,10

Từ kết chúng tơi thấy sử dụng gốm xổp composit (mullit - cordierit) làm chất mang xúc tác M n để xử lý ion M n2+, Fe2+ dung dịch nước Khả tích tụ lượng M n2+ Fe2+ tạo từ phản ứng oxi hoá M n2+, Fe2+ thành M n Fe(OH)3 với xúc tác M n

Theo phản ứng sau:

M n2+ + — 02(kk) + 2e = M n C ^ 4Fe2+ + 2kk + 6H20 + 8e = 4Fe(OH)3i

Các kết tủa M n 2, Fe(OH)3 sinh vật liệu gốm xốp M n kết tụ lại bề mặt hạt M n

5 Kết luận

Từ kết nghiên cứu đề tài chúng tơi có số kết luận sau: K hống caolanh A - lưới, sét Trúc Thơn, talc Phú Thọ có thành phần hố học S i0 2, AI2O3, M gO với hàm lượng lớn dùng để điều chế gốm xốp mullit - cordierit Để đạt cấp hạt - 0 |im thời gian nghiền là: 120 phút, tốc độ nghiền: 300 vòng/phút

2 Điều chế gốm xốp mullit cordierit composit (M - C) phương pháp khuếch tán rắn - lỏng từ khoáng sát bổ sung muối Al3+, Mg2+ thu pha tinh thể cordierit 1200°c, mullit 1300°c với thời gian lưu

g iờ , sả n p h ẩ m c ò n lẫ n m ộ t p h a a A I2O3 v S a p p h ir in

Bằng phương pháp Sol - gel pha tinh thể cordierit mullit thu nhiệt độ 1200°c lưu với cường độ pic lớn

3 Sử dụng chất hữu trình điều chế gốm xốp thu gốm có độ xốp 50 - 60% thể tích Ảnh hường đến tạo xốp xếp sau:

Laurinsunfat > polyacrylamit > polystyren > PVA > đường glucose

4 Sản phẩm gốm xốp compọsit (M - C) có hệ số a , X nhỏ, độ xốp tổng > 50% sử dụng làm vật liệu cách âm, cách nhiệt, vật liệu lọc nhiệt độ cao vật liệu chất mang xúc tác

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TÀI LIỆU THAM KHẢO TIÉNG VIỆT

1 Luu Minh Đại, Đào Ngọc Nhiệm, Vũ Thế Ninh, Nguyễn Thị Tố Loan. (2008), “Tơng hợp M nO2 kích thước nanomet phương pháp boc cháy Ífc7 và nghiên cứu sử dụng M hOị kích thước nanomet để hấp phụ Asenic ", ạp chí Hóa học, T.46 (2A), tr 43-48

2 Nguyễn Hoàng (2007),Nghiên cứa chế tạo vật liệu xứ lý mangan tronq 111 rức

và thiêt kê thiêt bị xử lí mcmgan nước ngầm qui mơ hộ gia đình Báo cáo kết nghiên cứu khoa học QG-05-12, Đại học Quốc Gia Hà nội 3 Nguyễn V ăn K hơi, (2007), Pyme ưa nước, Hố học ím g clĩiny,NXB Khoa học Tự nhiên Công nghệ

4 Đỗ Q u ang M inh, (2006), “Kỹ thuật xán suất vật liệu gốm", NXB Đ1IQG T P H C M ,, tr 255-256

5 Lê Thị Kim O an h , Phạm Thị H ạnh, (2008), ' X lý Asen trung nước ngủni banơ đioxit m anẹan MnO2 theo mơ hình hấp phụ độn%", Tạp chí Hóa học, 1.46 (2A) tr 245-248

6 Nguyễn N h Q ,(2002), “Cơng nghệ vật liệu cách nhiệt ” NXB XD.

7 T rầ n Ngọc Tuyền, (2006), "Nghiên cứu tông hợp gốm cordierite composite mnllite - corcỉierite từ cao lanh A Lưới - Thừa Thiên Huê ", Luận án

tiến sĩ hóa học ĐHKHTN-ĐHQGHN

8 P han V ăn T ò n g , (2007), Vật liệu vô cơ, NXB ĐHQGHN

9 P han Văn T u ò n g , (2007), Các phương pháp tông hợp vật liệu gốm, NXB

ĐIIỌGHN

TÀI LIỆU THAM KHẢO TIÉNG ANH

11 Ales K oller A cer, (1994), Structure and properties o f ceram ics, Amsterdam- London- Newyork- Tokyo, p413

12 M Anasovska (1998), Evolution o f thephase composition duriìĩíỊ sinterriiiíỉ o f the MgO- A12Ỡ3 - S i0 system Proceeding o f the Ninth worId Round table conference on sinterring held septeniber,l-4,in Belgred, Yogoslakit

13 M B engisu.( 2001) , Engining ceramics Springer - Kerlay, Berlin Heidelberg

14 Bing T an , H ans - Toachim L eh m ler (2005) Large and sm all - nanopore silica prepcired with a short - chain cation ỷĩuorinated surfactant Nanotechnology 16, p502-507

15 Boudchieha, M R., Achour, s and Harabi, A., (2001), “CrystaìHzatioìì and sintering o f cordierite and anorthite based binary ceram ics", J Mater Sci Lett 20, pp 215-217

16 Burghelea V., Tardei c , Grecu N., ỈMelinescu A., (2004) Svníhesis (111(1 cìuiracterization fìf cordierite - mullite com posites”, Key Fneinecrintỉ Materials, Vols 264-268, pp 1689-1692

17 Cai Shu, Xu M ingxia, Z hou cailou, T an Jiaq u i (2002) Fabrication oj cordierite pow der from Mcignesium-aluminium hydroxide and Sodium siHcate : Its characteristics andsintering M aterials Research Bulletin 37- 9, p 1333-1340. 18 FA C osta D liveira, J C ru z fe rn a n d e s, (2001), M echanical and thennal

behaviour o f cordierite-zircoma composites, (79-91)

19 D Doni Jayaseelan, D Amutha Rani, D Benny Anburaj, T Ohji, (2004), “Pulse elecíric current sintering and microstructure o f industrial mullite in the presence o f sintering ciids”, Ceramics International 30, pp

539-20 D INI D abbs an d I A Aksay, (1996), M ullite synthesis 11/7/; Alumiiìosilo.xanes”, Chem Mater, tr 2050 - 2060.

22 Ya.Feiliu, Xing-Qinliu-Huivei, (2001), "Porous mullite ceramic írum national cìay produced by gel casting”, Ceramics International 27, pp - 7. 23 K Ishizaki, Skom arnesu, M Nanko.(2001) Porons Materials process techoìogy and application,(J-7).K\u'wer Academic Publishers,London.235p. 24 Isniagilov, R.A S h k b in a , N.A K o ry ab k in a, (1997), Porous aìumina as a support fo r cotaìysts and membrances, Preparation and studv React Kinet catai Ler.60 (2),225-231

25 J a e E an Lê, Y eon Gil Ju n g , (2002), Effect of'precursor p H and temperature 011 synthesizing and morpholog o f sol-geì procesing imillite ceramics International Journal 28, 935-940.

26 Ju n ich i T a k a h a sh i, M aya N atsuisaka, S him ada, (2002), " Fcibricutiun o f cordierite - mulỉiíe composites with differently sliaped mullite gi'ains ", Journul o f European Ceramic Society 22, pp 478-485

27 H.Katsuki, s.ru ru ta , A.Shirai et al.( 1996) Porous muỉlit honevcomb by hydrothennaỉ treatmen o f /ìred kaolin bodies in NoOH, J.Porous Mater (4) 299-305.

28 Sen Mei, Juan Yang, J.M F.Ferreire (2000) Microstructiiral cvoluíion III Sol-gel derived P : doped cordierite powder.

Journal o f the Europear) Ceramics Society 20, p 191-219

29 N T.Silva, C A B ertara n , (2002), Organic acids effecùotì crysta/lizution kinetics o f cordierite obtained by disphasic gel Journal o f Non crystallization solid 304,31-35

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

V IE T N A M E S E A C A D E M Y OF S C IE N C E A N D T E C H N O L O G Y

ISSN 0866-7144

SỐ ĐẶC BIỆT CHÀO MỪNG HỘI NGHỊ

HĨA VỒ CƠ-PHÂN BĨN TỒN QUỐC LẦN THỨ BA

T 46

2

A

2008

T ạp chí Hóa liọc, ĩ 46 (2A), Tr 302 - 306, 2008

ĐIỀU CHẾ GỐM XỐP MULLIT TỪ KHỐNG SÉT TRÚC THƠN

Đến Tòa soạn 29-2-2008

NGHIÊM XUÂN THUNG, TRẦN THỊ THANH THẢO, BÙI THỊ VÂN

Khoa HỎCI liọc Trường Dại liọc Khoa học Tự Iilũỡii Dại học Quôc Ịiia IỈỊ Nội

SUMMARY

In llìc parl ycars, the xolid-liqnicl ctiffn.sion process lias bccn ÌIICI casiiiỊỉly cmpịnycd for tlie proccssinẹ o f Ịìonms ceranúcx fmni Iiatin al núiicral In the prcscnt iitvci tiạatian pontus mnlỉiir ceramics were prcrpared from Trnc Tlion clav, AìịN0,)).9H-O and gliurcc pnlvvinylalcool polỵslyrcn polyanylamidc The prcparcil spcciiiìciưs \vcre llictimilly trcatccl (II ] I ĩOnC for 2li The conteiil ọl' organics ( íimpnimils Itrrcã variccl ÌII Iiiílcr lo ohlíiin (liffcrcnt poroits mnllitc

stnicliirc The crislal slnit litrc (Iiưl pomsiiy <if mnllite ccramics ircrc dclcrniincd lìỴ llic incllinclx:

DTA, TC, XRD SEM , BlĩT and Ar< himelc.

I - MỞ ĐẨU

Trong cơng trình I ] ] chúng lôi dã dề cập dến Ig hợp gốm mullit tù' nguồn caoỉanh A lưới Ìg phương pháp Sol-Gel Theo dó, cóng ìh chúng lỏi điều chế gơm xốp mullit từ Jồn khống sél Trúc Thón VÌI kháo sál ảnh )ng cúa số chất hữu như: đường cozơ, polvvinylancol polystyren, yacrylamil dến trình lạo xốp lính chát

lí gốm mullil [1.4, 5] II - THỰC NGHIỆM

'Iguycn liệu điìu lliiế t l)ị

Các neiiyên liệu dầu dược sử dung: Khống Tnic Thon AI(NO,)1.0Íl,O N IT O II MCI

Ỉ „ i l n g g k i c , p o l i v i n y l a l c o o l

islyrcn polyacrylíimil, liố chãi sù dụng linh khiêt cùa Trung Quốc

Quá Hình phàn ứng thành phấn pha lính I sàn pliám gốm mullit dược xác dịnli g phương pháp: phân tích nhiệt DTA-IG máy Lab-Sys TG/DSC SHTARAM (Pháp) lốc độ dốt nóng 10°C7pliúl từ nhiệt tlộ phịng !200"C, Imng mơi liườns khõne khí Phân

tích nhiễu xạ tia X trén máy 1)8 ADVANCE BRUKHR-LB Đức, góc quav 20 từ 5-70" hức xạ Cu-Ka Độ mịn dược nghiền Ircn máy nghiền bi (Planelary Mill-LB Đức) Đó kháng nén dược trẽn máy AG-IS 100-s u IMAZU Các thiết hị trOn Ihuộc trung tâm hóa vật Iiệu-Khoa Hóa học-Trường ĐIIKHTN-ĐHQG Hà Núi ánh kính hiển vi diện tử quét SEM dược chụp trOn máy s 4800-1II 9002-03 Khoa Vật lí-Tnrờng ĐHKHTN-ĐHQG Mà Nội Độ xốp khối lượng

r i ê n g d ợ c x c d ị n h t h e o p h n g p h áp

Archimet Diện tích bể mặt, kích ihước mao quàn dược xác dinh theo phương pháp hấp phu Nitơ Irên máy Micromeritic DataMoster V4.00H-BỌ mõm Hóa dấu, Trường ĐH Bách Khoa Hà Nói

2 Tạo I\111 LI

M;ìLI g m xốp M u l l i t d ự o c ch uiin bi lừ khống SCI Trúc Tlión có thành phấn hóa học clươc íkra hànc I

Từ két quà bàng cho Iháy sét Trúc Thôn có hàm lượne Al.o, trung bình, hàm lượng SiO, Fe ,(), cun, lương Nii.o K,0 lương

Bảiiịi I:Thành ph ầ n hóa học cùa khống sét Trúc Thôn Thành phần khối lượng, %

SiO, a l2o, Fe:0 , CaO MgO K,0 Na,0 MKN TKL

67,82 20,41 1,36 0,29 0,27 0,19 0.47 5,9 99,26

kết, sử dụng khống sét Trúc Thơn làm ngun liệu điểu chế gốm xốp mullit

Đê khảo sát ánh hường cấp hạl sét, tiến hành nghicn máy nghiền hành tinh với tốc độ quay 300 vòng/phút, (i lệ chất rắn/bi nghiền cố dịnh thời gian nghiền liến hành troiig 60, 90, 120 phút Từ kết thu dược, chọn thời gian nghiền 120 phút cho mẫu nghiên cứu, cấp hạt đạt cỡ

-Tiến hành trộn hỗn hựp với dó ấm y i' ú 24 giờ, ép mầu dạng dĩa õ 2,5 cm chiêu cao lem, bàng máy ép thúy lực với áp lực 300 kg/crrr, sấy khơ mẫu ỏ I00°c rịi nung sư 700°c 2h, tiếp tục nung thiêu két 1050, 1100, 1150°c, thời gian lưu 2h, tốc độ nâng nhiẹt 10-C/phút Sán phẩm thu dược tiến hành xác định cấu trúc, thành phần pha, tinh chất vật lí: độ xốp, khỏi lượng riêng, độ dàn nhiệt Ả, độ gián nỡ nhiệt cường dộ kháng nén

111 - KẾT QUÁ VÀ THAO I.UẬN

1 Phàn tích nhiệt I)T A -T (Ỉ

Mẫu nghiên cứu thu dược có hiệu ứng phân

h ú y c ủ a p h n ứ n g x y <1 .Ỹi()“C d â y IỊII1I

trình biên dổi cao lanh ihành meUicaolỉinh A l,0 ,.2 Si0 ,.2 H ;0 -> AI:0,.2Si(): + 2H;0, theo c]ná trình phân húy AKOlIli y AU); >r 10()0"C có hiệu ứng nhiệt dồng [hời đường Kì

5 |.im

Ciốm xốp mullil với tì lệ hợp thức 3AliO 2SĨO;, diều chế lừ khoáng sét Trúc Thôn bố sung thêm muôi AI(N0,).9H:0, II.BO, hợp chất tao khí lỏn hợp nguyén liệu dược liến hành nghiến mịn trẽn máy nghiền hành tinh I hành phãn mầu nghiên cứu dược chuẩn bị theo báng

khống có thay dổi khỏi lượng, dãy giai đoạn tạo mullit thứ cấp 3(Al:0,.2 S iơ, ) —> M ỊO ,.2SiO , + 4SÍO,

Từ kẽt q trẽn chúng tịi chọn nung máu sơ bỏ 700“C đè ổn định khối lượng mầu, dổng thời làm thay dổi câu trúc Citolanh oxit nhăm lạo diều kiện Ihuận lựi cho giai đoan tạo mullil sớm 10()0"C

Phân tích nhiéu xa tia X (XDR) SEM

1 phân tích nhiễu xạ tia X dưa hình 1,

chúng lỏi nhận thấy mẫu gốm tổng hơp dirợc có pic đạc trưng pha mullil với cường dò lớn ứng với giá trị d = 3.480 Á góc 25,6°, d = 2.207 A ứ góc 43" Nhiệl dị nung ihiẽu kết 1150“C thu dược góm mnllit với cường dị lớn nlial, điểu phù hợp với trình sử dụng caolanh A lưứi, tác già [1 4,

I r u n g k h i d ó , h ã n g plurưn g pl ui p h o n h p c ic pha r ă n , n h i ệ t d o llnOu k ế t d ế l a o ph a m u l l i l

phai trơn 1 30()"C [6, Ị

Mìĩ BàiiỊ! 2: Thành phần mảu nghiên cứu

Tên mầu

Tí lê moi A l,0,/Si0,

Sét (g)

A l,0 „ g II,BO,, g Đường (g) PVA (g) Polislyren <g> Polyacrylami (g)

MI 3:2 40 60,70 2,63 3,1

M2 3:2 40 60,70 2.65 3,1

M3 3:2 40 60,70 2,65 3,1

Khi nghiên cứu ảnh hường hàm lượng ữ, có sản phẩm gốm mullit,

Ị rầng, hàm lượng Aụo, 71,8%

J gốm mullit có dộ xốp lớn với 66% thể

I Bời rằng, mạng lưới cùa khống sét dược xếp có trật tự Quá trình nung sơ 700"C h thành pha có cấu Irúc chưa ổn

định, diện tích bề mặt hạt lớn, chúng lạo điều kiện thuận lợi cho phàn ứng pha mullit giai doạn sớm sàn phẩm gốm thu dược pha mullit có cấu Irúc hệ trực thoi với canh a = 7,549 A, b = 7,681 Ả, c = 2.884 A xấp xì với giá trị lí thuyết Tì gốm d = 3,3 g/cm'

V , láuu' V)fá<ầỉỉjfam ir<

ì ị i y L -ì ; | •! •! : ■■

'■1 ■ !'

.vá1'/', L i , _

Hình /: Cìiàn đổ nhiễu xạ tia X cúa mẫu sàn phẩm

Hình 2: Ảnh kính hiển vi điện [ử qLiél (SKM)

Hình ánh SEM cho chúng tơi thấy đõ xốp Xác dịnli tính chát cùa vật liệu gom xóp linh thể Iiuillit có dang hình mặt thoi, mullit

Độ xốp (%) 80 60 40 20 ũ - > $ s ăiiyE Kin □ Hờ B Tổng

Mầu 1

Hìnli 3: Anh hường cùa chát hữu đến độ xịp

Từ hình 3, chúng lõi nhận lliãy dộ xốp Irong mẫu gốm phụ thuộc vào hàm lượng, lính chất, lliành phấn, CÍÍII trúc chái tạo khí, dộ xốp tổng dạt dược khống 56 - 66% vé ihê lích Chất tạo xốp polystyren polyacrylamil tạo độ xốp lổng lớn nhất, ràng polyslyren có cấu trúc v ị n g bcn7.en, s ô n g u y ê n tỏ c a c b o n c ó tr o n g mạch lớn, điểu phù hợp với tác giả |6,

7] giải thích

Khi nghiên cứu vai trò cùa chất hữu ánh hướng dẽn độ xóp cúa vật liệu, tác ciá cho làng mạch c ánh hướng đốn kích Ihước lỏ, chiếu dày thành mao quàn dô xốp vật liệu Kết xác định tính chãi vậl lí vật liệu gốm xốp dược trình bày b;ing

íìáiiiỊ 4: Một số tính chất vật lí gốm xốp

Mau MI M2 M3 M4

Rn, kg/cm: 40 86 90 80

Hệ số cách nhiệt (X), kcal/M°Ch 0,5 0,49 0,47 0,42

Hệ số giãn nỏ nhiệt (a), % 7.10" 8.10f' 7.10" 7.10''

Kích thước lỗ xốp trung bình, A 100 100 100 100

Khói lượng riêng, g/cm’ 1,78 1.73 1,61 1.52

- Vật liệu gốm mullit có thê sử ckmg (lé làm vật liệu cách âm, cách nhiệt, lọc

Cluing lôi xiII chán lliành ciim ơn ùn trợ vé kinh plú cùa ílỡ lài QG 06-09 NCCtí-

505106 cho CỊIIÍỊ trìnli IIỜX

TÀI LIỆU TIIAM KHÁO

1 Nghiêm Xuân Thung, Nguyền Đình Duĩin Nghiên cứu lổng hơp gốm xốp mullil tìr cuolunh A lưới Tuyển lập cóng trình khoa học ki niệm 50 năm llijnh lập Khoa I lóa học, Nhà xit han Đại học Quốc gia iĩá Nội (2006)

Từ kết trẽn, vật liệu gốm xốp có giá trị nam giá trị cho phép de sử dụng làm vật liệu cách âm, cách nhiệt hay vật liệu lọc [3]

IV - KẾT LUẬN

- Bàng phương pháp k l m y ế c h tán rắn - lóng sứ dụng nguồn sét Trúc Thơn, bổ sung muối nhỏm hựp chất hữu diều ché dược gốm mullil có độ xốp lổng dạt 56 - 66rỉ thể lích nhiệt độ I.Ĩ0°C thời gian lưu

- Á n h h n g c ù a liơ p c h ã i h ữ u c d ế n d ỏ

! x ố p c ù a g ố m l n g d n lẽ n l đ n g g l u c o z < ■ PVA < Polistyren < polyacrykimit

Nguyễn Như Q Cơng nghệ vật liệu cách nhiệt, Nhà xuất bàn Xây dựng Hà Nội

(2002).

K ISHIZAKI, s KOMARNE1 Porous material process technology and applications: Kluvver Academic publishers, London, p 240 (1998)

Ya.FeiIiu, Xing-Qinliu-Iỉuivei Porous mullite ceramic from national clay produced by gelcasting Ceramics International, 27,

- (2001)

H Katsuki, s Furuta Porous mullite honeycomb by hydrothermal trealment of fired kaolin bodies in NaOH J porous material, (4), 299 - 305 (1996)

M Bengisu Engining ceramics Springer - Kerlay, Berlin Heidelberg (2001)

Ales Koller Structure and properties of

ceramics Elsevier (1994)

5

6

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN

TUYỂN TẬP CÁC CỔNG TRÌNH KHOA HỌC

■

■

KỶ NIỆM

■

50

NĂM THÀNH LẬP

■

KH 06 HÓfĩ HỌC

P roceedin gs o f the Scientific C on/erence

on the occasion o f the 50th A nnỉversary

o f Chemical Facuỉty

H an oi U niversity

,

1956

-

2006

N G H IÊ N C Ứ U T Ỏ N G H Ợ P G Ó M X Ố P M U L L I T T Ù C A O L A N H A -L Ư Ớ I

STUDYING OF SYNTHESIS OF POROUS MULLITE CERAMIC FROM A LUOI KAOLIN Nghicm Xuân Thung, Nguyễn Đình Duẩn

Khoa Hóa học, Trường Dại học Khoa hục Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

Abstract In the past few years, the Solid-liquid diffusion process has been increasingỉy

employed for the Processing of ceramics gels In the present invertigation porous mullite

ceramic with high surface area 80,3967m2/g were prepared from kaolin in A Luoi, AI(N03)3.9H20 and polyacrylamid (P.A.A) of high molecular weight in basic media by the sol - gel method PAA content and aging temperature were varied in order to obtain different porous structures

The speciments based on mullite composition are formed with open porosity of 57-63%, mean pore size 84,311Ằ The synthesized sample were characterised using TG-DTA, XRD, BET

Hở đầu

Mullit (3AI2O3.2S1O2) có hệ số giãn nị nhiệt thấp a = 4- 4.10’ftK ' hàng số điện môi bé = 6, khối lượng riêng , g / c m \ điểm nóng chảy cao 1820°c bền nhiệt bền hóa tốt Gốm illit dạng xơp có thê sử dụng làm chất mang xúc tác, mạng lọc khí, màng lọc đung dịch iệt độ cao [3] Với n h ữ n g tính chất quan trọng mullit xốp nhà khoa học ri nước quan tâm nghiên cứu

Theo tác giả Ya-Lei Liu, Xing Qin Liu 1SH1ZAKI [3.5] dã tiến hành tồng hợp gốm xốp illit từ nguôn cao lanh m uối nhơm, q trình thủy phân muối Các tác giả sử dụng !yme phản ứng điều chế gốm xốp [3,5]

Trong cơng trình trước đâv [1,2], tổng hợp gốm mullit đặc ứng dụng

1 vật liệu chịu lửa, vật liệu cách nhiệt Trong cơng trình chúng lơi sừ dụng nguồn nguyên liệu

1 cao lanh A lưới m uối nhôm để tổng hợp gốm xốp mullit

Quá trình thực nghiệm

, Nguyên liệu ban đầu

- Cao lanh A Lưới lấy từ mỏ cao lanh thuộc huyện A Lưới - Thừa Thiên Huế.

- A 1(N 03)3.9H 20 (PA)

- Acrylamit (PA) - ( N H 4)2s2o8 (PA) - D u n g d ị c h N H , (PA)

- Thành phần cấp hạt đư ợc xác định theo phưcmg-.pháp sa lăng

- Thành phần pha xác định theo phương phẫp phân tích nhiệt máy Lab sys T G /B SC, ARAM (cộng hòa Pháp) p h n e pháp nhiễu xạ tia - X thực máy (D8 A D V A N C E JKER - LBĐức) khoa H óa - T rư n e Đ H K H T N - Đ H Q G H N

- Thành phần oxit đư ợc xác định theo phương pháp hóa học thành phân mullit xác theo phương p h áp HX

MlC*v>iiv>iuvj ĩũ/auiiviudici V *t .yj\jn — B ộ mơn Hóa dầu - Trường Đại học Bách khoa - Hà N ộ i.

2.2 Thực nghiệm

Chúng tơi sử dụng cao lanh A lưới có thành phần hóa học đưa bảng để tồng hợp gốm xốp.

Bảng Thành phần hóa học cao lanh A lư i (lọc qua rây 10.000 lỗ/cm2, sấy khõ 100°C)

Thành phàn % khối lượng

S i02 AI2O3 FB203 CaO MgO KjO Na20 MKN

51,93 31,96 ,2 ,2 0,28 2,65 0,16 12,42

Gốm Xốp mullit chuẩn bị từ cao lanh A lưới A l(O H )3 Từ phối liệu bàng cho ta thấy cao lanh A lưới có hàm lượng AI2O3 tương đối cao, Fe20 3 thấp (mẫu trắng), tạp chất K20 , NaỉO MgO tương đối cao Với kết phân tích nhiễu xạ tia X cho ta suy đốn có lẫn

hidromica, felspat thạch anh.

Với thành phần hóa học để tạo mullit hợp thức 3AI2O3.2S1O2 ta cần bồ xung AI2O3 từ muối nhôm phương pháp phân tán rắn - lỏng Phân tán bột cao lanh vào dung dịch muối nhôm, tiến hành kết tủa A l(O H)3 dung dịch N H3 Ket tủa gel sinh bọc lấy hạt cao lanh tạo nên hệ huyền phù Hỗn hợp sấy khô nung sơ 0 °c , lúc ta hỗn hợp metacaolanh Ỵ-AI2O3 Hỗn hợp đưa vào dung dịch m onom e Acryamit (5 - 8% khối lượng bột) chất khơi mào (N H ^ S ỉO s sau nghiền bi Thêm Laurinsunphat vào hỗn hợp huyền phù để chất phân tán tốt Hỗn hợp huyền phù lấy ra, gia nhiệt đến 0°c để Acryamit trùng hợp hồn tồn, sau ép thành viên hình trụ 35x12 mm với áp lực 1500 kg/cm2 Tiến hành nung mẫu nhiệt độ khác nhau: 1100°c, 12 °c, 1400°c, 1500°c tốc độ nâng nhiệt 10°c/ph út, thời gian lưu Sản phầm thu được, sau nghiền bột tiến hành xác định tính chất: độ xốp, tỷ trọng, kích thước mao quản xác định cấu trúc phương pháp nêu trên.

3 Kết thảo luận

3.1 Phân tích DTA - TG gel ban đầu

Gel ban đầu phân tích bàng phương pháp TG, D TA mẫu đuợc nung môi trường khơng khí, với tốc độ đốt nóng 10°c/phút Kết đưa hình 1.

-

1

Từ đường phân tích nhiệt ta thấy có píc thu nhiệt nhỏ 135,2°c 65,3°c tương ứng

rái khối lượng 4,9% dự đốn nước hấp phụ có gel Píc tỏa nhiệt IU 623°c cho phân hủy N H4N O3 tạo N 20 sau 2N 20 + 3O2 = N trình làm

)iến đổi khối lượng 63,06% Píc thu nhiệt 2 ,3l°c đây trình biến đổi cao lanh thành netacaolanh Píc tỏa nhiệt khoảng 1000°c đuợc cho trình hình thành mullit sơ cấp.

12 Phân tích nhiễu xạ tia X

Các mẫu gốm xốp mullit nghiền dạng bột tiến hành phân tích nhiễu xạ tia X máy 38 ADVANCE, sử dụng góc quay 0,03°, ti lệ quét 0,5°/s góc quay 29 = 10 - 80°, sử dụng anơt ]Ua = 1,5406Ả Kết trình bày hình 2.

c) d)

Hình Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu đ ợ c nung ỡ nhiệt độ khác 2h. (a) 1600°C; (b) 1400°C; (c) 1250°C; (d) 1100°c M (Mullit); c (Corundun); s (Silicoxit)

Từ giản đồ nhiễu xạ tia X ta thấy: V ới thời gian lưu mẫu nhiệt độ tăng rỉnh mullit hóa diễn tăng Khi nung mẫu 1100°c thi pha mullit xuất nhimg S1O2

ả AI2O3 nhiều chứng tò phản ứng chua diễn hoàn toàn Khi nung mẫu 12 °c pha

1O2 biến AI2O3 nhiều pic đặc trưng chúng lẫn vào pic mullit ú góc 20 = 35,2° Pic biến nung mẫu 1400°c Khi đưa mẫu tới 1500°c thì ta thu ược sản phẩm gần m ullit cịn lẫn (1-AI2O3 Như với mẫu có 71,8% khối rạng mẫu nung 1500°c lưu 2 pha tinh thể thu chi có ullit cịn lẫn (X-AI2O3 Các q trình phản ứng xảy nung hình dung sau:

Trên 570°c, cao lanh chuyển hóa thành metacaolanh

Al2O3.2SiO2.2H2O -► AI2O3.2S1O2 + H20

(cao lanh) (metacaolanh)

Trên 1000°c, v ù n g thuận lợi mạng lưới tinh thể bắt đầu có hình thành m ầm ih thể mullit

3(A l203.2 S i02 -> 3AI203.2 S i02 + S i02

(metacaolanh) (m ullit)

Phản ứng tạo thành m ullit phát triển mạnh 1250°c Oxit sinh trạng thái vơ

hình, 1250°c mới kết tinh thành tinh thể cristobalit sau phàn ứng với Y-AI2O3 tạo nh pha tinh thề mullit thứ cấp.

3.3 Aac ainh cúc tinh Chat cùa sân phẩm gốm xốp 3.3.1 Độ xốp mở, độ xốp kín

Đe tiến hành xác định độ xốp cùa gốm mullit, ành huởng cùa ti lệ 5-8% (ti lệ Acrylamit) nhiệt độ nung 1 0° -í- 1500°c lưu 2 giờ.

> Anh hương của hàm Ịượng chât tạo xôp cho vào mẫu minh họa ừên hình3 Từ đồ thị cho ta thay tăng chat tạo xôp độ xôp mở mau thu tăng lên Tuy nhiên cho hàm lượng chât tạo xôp cao mau sau nung việc tạo thành gốm khơng thu Vai trị cùa polime P.A.A ảnh hưởng đến trinh tạo xốp gốm mullit

* 70

0 -I -, - T -T - ,

1 3 5 7 9

% Khối lượng Acryamit

Hinh Độ xốp mầu thành phần khối lượng Acryamit thay đái

'0 -I - T -T -T -900 1100 1300 1500

Nhiệt dộ(oC)

Độ xổp mẫu nhiệt dộ nung thay đổi

Từ đồ thị thấy cố định hàm lượng Acryamit 5% cho vào mẫu ban đau, kh' nhiệt độ nung cao lại có giảm đồng thời độ xốp kín mở Hiện tượng nguyên liệu ban đầu để tổng hợp m ullit ta từ cao lanh, cao lanh có lẫn oxit kim loại kiềm K2O, N a2Ơ nên nhiệt độ cao tạo thành pha thủy tinh chảy lấp kín lỗ xốp Hơn nhiệt độ nung cao thi mullit thứ cấp tạo thành nhiều phản ứng S1O2 vơ định hình Ỵ-A12Ơ3 tạo lên co ngót mẫu.

4 Kết luận chung

+ Các tính chất gốm xốp độ xốp, kích thước hạt xốp trung bình, phân bố kích

Ịỷc xốp kiếm sóat điều kiện tổng hợp (nguyên liệu ban đầu, nhiệt độ nung, hàm mg chat tạo xốp).

+ Tổng hợp gốm xốp mullit (71,8% AI2O3) có độ xốp khoảng 57 - 63%, kích (ớc hạt xốp trung bình 84,3111 A°, diện tích bề mặt theo phương pháp BET 80,3967m 2/g.

Ị liệu t h a m k h ả o

Phan Vãn Tường, Nghiên cứu phản ứng hệ cao lanh - AI(OH)3, cao !anh - Mg(OH)2, Tạp chi hóa học, 22,N ° u 6-19,1984.

Nghiêm Xuân Thung, Nghiên cứu tổng hợp vật liệu chịu lửa cao nhôm sờ cao lanh Tấn Mài Al(OH)3 Đề tài nghiên cứu Trường ĐHKHTN, số 377/QĐ KHKT.

Ya-Fei Liu, Xing-Qin Liu, Hui Wei, Porous mullite ceramics from national clay produced by gelcasting, Ceram Int.25 (8) (1999) 705-709.

Z.R Ismagilov, R.A.Shkrabina, N.a Koryabkina Porous alumina as a support for catalysts and membrances Preparation and study Reací Kinet Catal Lett 60 (2) (1997) 225-231.

Tạp chí p h â n tích Hóa, Lý S in h học - Tập 12 sỏ ' ị 2007

TỔNG HỢP GỐM MULLIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP SOL - GEL

Đến soạn ■ - 2007

N g h i ê m X u â n T h u n g , N g u y ể n Đ ì n h D u ẩ n , N g u y ể n T h ị K h n h H o a n

K h o a H oá học - T rường Đ H K H T N - Đ H Q G H N ội

S U M M A R Y

S Y N T H E S IS F M ULL1TE BY SOL-GEL M ETH OD

Mullite sy n th e size d by a sim p lc a qucous sol - g e l rnute fro m a lu m in u m n itra te en n c h yd tc a n d ìloidal silica sol a n d the effect o f ure on the crista lliza tin n o f m u llita p h a sc w as d ctcrm in e d by fferential th e rm a l a n a ly s is (D T A ); X -ra y poivder diffra ctio n (XRD) a n d the sc a n n in g eìectron icroscopy (SEM ) T he re su lts shoiv th a t h e a tin g the xerogel a t the lnw te m p e tu re about 1000- Ì00°c ivill create th e fo rm a tio n o f m u llite p h a sc a n d co ru n d u m phase C rystal o f m u llite ivith thorhombic p r is m a tỉs m o rp h o lo g y luas formedL I t ’s m ic.rostructure exh ib ited s m a ll siz(‘il grain rnut 200nm w ith u n ifo r m g in size d istrib u tio n

1 MỚ ĐÂU phương p h p sol-gel đê tổng hợp gốm

Gốm mullit metasilicat (3ALO,.2SiO,) nhlều nhà khoa hoC gi(ìi

ỈỢc hình t h ả n h t t h n h p h ầ n c h ín h tr o n g nước q u a n t â m ’ có tín h ưu v iệt

‘AIO S O c^c P h n s phốp khác Gôm t h u có tính

dồng n h ấ t cao, đ ú n g tỷ lệ hợp thức, tin h Mullit có hệ số giản nơ n h iệ t t h ấ p = -r- “ 1 • - ’ ,, rn

, k h iê t cao, kích thước h t bé n a n o m c t [1-5]

10B.k h ằ n g sô’ đ iên môi bé E = 6, t in h thê

, , , T ro n g ng t r ì n h n y c h ú n g tơi n g h iê n ullit có cấu trú c d n g h ệ m ặ t th o i với tý trọng °

' , , ’ , cứu p h n g p h p sol-gel sử d ụ n g ng u n

= 3,32g/cnv, điêrn ch ả y cao 1810 c , bến nhiệt, - , , ,

, n e u v ê n liêu đ ầ u m i vơ đê tỏng

in hố tơt, chịu t h a y đôi n h iệ t độ đột ,

, , hơp gôm m u ll it Theo tá c giá C h a k a r a ;ơt, vây gơm m u ll it sú dụng; c h ín h lam ,

' , J a e E a n Lee đê tiê n h n h tỏ n g hợp gôm t liệu chiu lửa, công n g h iệ p điên tử, q u a n g

m u l l i t từ n g u y ê n h ệ u đ u m uói đê tạo ạt liẹu xuc ta c [ , ] ^ ^ t h n h gel, q u t r ì n h t h u ỷ p h â n m uối tạ o n ê n Mullit hợp c h â t co th e tạo n e n m ọt p o lim e p h ụ th u ộ c vào n h i ề u yếu tô’ như: ng dich r ă n n ă m t i o n g k h o a n g /4-83,6-0 ve d u n g dịch, b ả n c h ấ t ca tio n k im loại, ịì lươn" luụng niọw 3, A l ,0 ; ứ n c 5 với công thức b b n c h t an io n n h ó m k h n g g ian [3 4, õ]., 1 - n < -1

( A L „ S i , , ) , n.„ có n h iề u tín h c h ấ t quý ,

!- - P H Ư Ơ N G P H Á P T H Ự C N G H I Ệ M

i Đế tong hợp gốm m u llit trước đay

Mãu c h u ẩ n bị đ ú n g tỷ ]ệ hợp th ứ c noi) AI : Si = 3:1 Sol SiO., điều c h ế từ ung dịch N a 2S i 3, h o t a n muô'i N a S i 3.9H 20 áo nước cấ t theo tỷ lệ 1:20 v cho q u a cột hựa trao đổi ca tio n it ,d u n g dịch t h u a x it :,Si03

Mẫu M,: Hoà ta n lượng m uối A ] ( N 3) , H , ìo dung dịch H v S i0 3, k h u ấ y m n h b ằ n g m áy huấy từ cho đên lúc lượng m uôi t a n h ế t lều chỉnh pH d u n g dịch b ằ n g cách nhỏ từ [NHjOH vào cho đ ế n pH = 7, d u n g dịch t h u

1ỌC suô’t d n g sol, tiế n h n h sấy d u n g

ch sol 65nc tro n g 8h, q u t r ì n h gel hố xảy hồn tồn, n â n g n h i ệ t độ sấ y lên 105°c ong 36 làm k h ô gel t h u Xerogel ghiền mịn Xerogel, chia r a p h ầ n đê tiến inh nghiên cứu

Mẫu ML: Hoà t a n lượng m uôi A 1(N 0j)2.9H20 Ure vào d u n g dịch HọSiO;( theo tỷ ]ệ mol AI: : Ure = : : [6] s a u tiến h n h IƯ mẫu M, Xcrogel t h u được, n g h iề n m ịn ia p h ầ n đê tiế n h n h n g h iê n cứu

* Phần 1: Tiến h n h xác đ ịn h t í n h c h ấ t a Xerogel b ằn g p h n g p h p p h â n tích DTA, ;,XRD, SEM

* Phần 2: Tiến h n h ép viê n m y ép lực ấn/cnr sử d ụ n g c h ấ t k ế t d ín h PVA, viên có Ig hình t r ụ đường k í n h 8m m , d y 3m m

Các viên n én n u n g tr o n g lị điện với tơc địt nóng 10n/ p h ú t n h i ệ t độ 1000, 1100, )0, 1250, 1300°c thời g ia n lư u Xác h hàm lượng m ullit t h u s ả n p h ẩ m

1 p h n g p h p p h â n tích XRD, A, TG, SEM

t- Giản đồ n h i ệ t VI sai DTA TG ghi

1 máy 2900 - S D T V.3-OP voi tốc độ đốt g 10°/phút tr o n g k h ô n g k h í củ a t r u n g t â m ia học v ậ t liêu - Đ ại học k h o a học tự n h iê n Nôi

+ G iản đồ n h iễ u xạ tia X (XRD) ghi t r ê n m áy V N H -H N -S IE M E N S , D500Õ t r u n g t â m K hoa học v ậ t liệu - Đại học khoa học tự n h i ê n H Nội với góc quay 20 t 5° - 70nc, xạ Cu-k„

+ Á nh hiển vi điện tử q u é t (SEM) chụp t r ê n k ín h hiển vi điện tử quét JE O L , SEM - 35 t r u n g t â m K hoa học v ậ t liệu - Đại học khoa học tự n h iê n H Nội

3 K Ế T Q U Ả VÀ T H Ả O L U Ậ N

- P h â n tích n h i ệ t DTA-TG sử dụng p h â n tích p h â n hu ỷ n h iệ t gel khô ch u y ế n p h a t r ìn h th iê u kết: Kết t r ì n h bày tr ê n h ìn h

1 ■■■

<^gW ơiỉr.}

4-^gã - -

' 1? Ị

™ ĩ

H ì n h G iản đ ổ D T A -T G gel

,gkhả p h ả n ứng tạ o p h a m u ll it giai * P h â n tích n h iễ u xạ tia X, kết quà trin h

m sớm b y b ả n g 1, hình

B ả n g H ằn g sô'm n g M u llite n h iệ t độ n u n g kh c nh a u

a b c a/b c/b V

1000°c 7,5853 7,6616 2,8858 0,99004 0,37666 167,8090

110 0°c 7,5774 7,6839 2,8822 0.98614 0,37509 167,8132

1200°c 7,5734 7,6762 2,88515 0,98660 0,37585 167,7280

1250°c 7,5648 7,6777 2,8820 0,98529 0,37537 167,3870

1300°C 7,5598 7,6870 2,8807 0.98345 0.37475 167,4038

Lý thuyết 7,5456 7,6898 2,8842 0,98125 0,37507 67,3533

V N U -H N -S IE M E N S D 005 - M au 850, 100, 1100 1200, 1250, 1300C

H ì n h G iản đ ổ X R D M ulU t n h iệ t độ thiêu kết kh c nh a u

Bàng Cường độ Pic m ẫ u Mị M

n u n g 100"C

ha tinh

20 d (A")

I

thê M, Mọ

L6,5 5,394 85 M

Mullit 206,0 3,402

160 210

35,5 2,544 78 110

40.7 2.206 108 135

Q u a n s t t r ê n g iả n dồ ta t h ấ y r ằ n g gel n u n g ỏ S0 °c tồ n d n g vơ định hình, b ắ t d ầ u x u ấ t h iệ n n h ữ n g t i n h t h ể oxit Các m ẫ u gốm n u n g t h i ê u k ế t tr o n g vù n g n h i ệ t độ t 1000 0 'c từ g iả n đồ t h ấ y ỏ

hi khảo sát thời g ia n lưu U n h i ệ t độ * H ìn h ả n h S E M (hình 3) cho t h ấ y X e r o - d 200"C kết q u ả c ù n g tư n g tự, th i g ia n lư u h ì n h t h n h có cỏ h t nhỏ 2pm tạo cl^ n h ^ ing tạo p h a m u ll it t ă n g lê n với th ời

lan cho cư ờng độ pic M u l l i t lớn n h ấ t , ốm Mullit t.hu ỏ n h i ệ t độ t h i ê u k ế t 250-1300nc với h m lượng lổn d ẫ n đ ế n t í n h lất vật lý, hố học củ a gơm cải t h i ệ n ít mẫu gơìn có h ằ n g số đ iệ n môi E = 6,8 Hệ 5'giãn nở n h i ệ t , C/K Đ iều n y c ũ n g ược chứng m in h b ằ n g k ế t q u ả t r ê n b ả n g à hinh 2, t h ô n g s ố m n g c ủ a m ẫ u ốm thu ctược có k ế t q u ả g ầ n với m u l l i t t í n h ìeo lý th u y ế t C ấu t r ú c t i n h t h ể th u ạng hình thoi Khi n h i ệ t độ n u n g t ă n g lẽn lì thơng số m n g lưới g iá m g a n b ằ n g với lông sô’ m n g lý tưởng

• Khi nghiên cứu ả n h h n g c ủ a Ure đến trình tạo gel h ìn h t h n h gốm mullit, jan sát giản đồ b n g cho th ấ y rằ n g ẵu nung thiêu k ế t 1100"c tr o n g th u (Ợc cường độ Pic (mullit) m n h nhiê u so li mẫu không sử d ụ n g U re tạo gel

m ặ t xôp, d iệ n tích bề m ặ t r iê n g lớn, c h ú n g tụ hợp lại với n h a u , k h i n u n g m ẫ u 80 nc t ậ p hợp đ m gel biến m ấ t h ìn h t h n h h t có kíc h thước 0nm p h n bô' m ột cách đồng đ ể u ỏ tr o n g m ẫ u Gốm th iê u k ê t 1300°c t h u có cỡ h t t r u n g bình 0 n m s ắ p xếp m ộ t cách đồng đồu chặ t chẽ tr o n g hệ.

Các k ê t q u ả n g h iê n cứu cho thấy r ằ n g h ìn h t h n h p h a m ullit từ tr ìn h sol-gel tr ìn h th iê u k ế t p h ụ thuộc vào nhiều yếu tố: n g u y ên liệu d ầu sử dụng tạo gcl, cation kim loại, gôc anion, tác n h â n tạo phức, n h iệ t độ th iê u két, thòi gian th iê u kết Rằng phương p h p sol-gel n h iệ t độ để h ìn h t h n h pha nnillit giảm xuống so với phươntỊ pháp r ắ n - r ắ n h a y r ắ n - lỏng, 1000°c gốm dã hình t h n h p h a m u llit tương đối lớn, th ể ỏ cường độ pic k h cao

' V y - V Ạ „<.■»

-(a) (b)

H ì n h X erogel ía); N u n g 800"c (b); N u n g 1300°c (c)

(c)

Trong công t r ì n h n g h iê n cứu q u t r ì n h sol- cúa m ullit ta th ấ y phôi trộ n t h n h ìn hỗn hợp dồng đều, tỷ lệ hợp th ứ c đ ú n g

1 trình th u ỷ p h n muôi xảy t từ lạn nên sol-gel p h â n bô ca tio n m ột cách m ẩu Khi n g h iê n cứu n h hưởng đến t r ì n h tạo gel h ìn h t h n h I Mullit, Ure có ả n h hiúinsĩ lớn dẻn h tạo sol-gel củ a gơm r ằ n g U re C O (N H 2); :hả n n g t h a y t h ê phôi tử nước aq u o tạ o nên tr o n g q u t r ì n h th u ỷ n mi n h m fA](HọO)ọ(urc).|]3* với

nhóm k h ô n g gian cồng k ề n h làm cản trở q u t r ìn h t h u ý p h â n A11 ■, tạo nên đồng n h ấ t gel Kích thước hạt gel bé tạo điểu kiện t h u ậ n lợi cho t r ì n h p h ả n ứng Al-O., SiO h ìn h t h n h mullit ỏ n h iệ t độ t h ấ p so vối m ẫ u khơng có Ure Điểu tác giả S ch n eid er [(ì) ng m inh k h p h ù hợp với ch ú n g tỏi Hơn U re tạo k h ả n â n g p h n t n A I ’* tr o n g SiO dễ hon tro n g t r ì n h làm khơ gc-1, phiỉn ];im m ứ c độ d n g n h ấ t c ủ a t i ề n c h ấ t rmillit

IV KẾT LUẬN:

Đã tìm điều k iệ n th íc h hợp để tổng hợp phức chấ t (o-Tol.H)[Pt(o-Tol)Cla].H ,0, K[Pt(o- |)C13].HjO cỉs-[Pt(safrol)(o-Tol)Cl2] C ấu trúc a phức chất xác địn h d ự a vào k ết án tích hàm lượng pla tin nước kết tinh, đo dẫn điện p h ân tử, p h â n tích p h ổ IR, phổ hấp Ịelectron, phổ 'H NMR, 13c N M R HMQC ichứng tỏ phức ch ấ t P3, c h ắ n xa a dòng điện vòng c ủ a o-Tol vị tr í cis với íol ả n h h ưởng tới prot.on th ơm )ton anken c ủ a safrol m n h iễ u tín hiệu Ig hưởng cúa p roton

T Ả I L IỆ U T H A M K H Ả O

A, H F s D rug in fo n n a tin n 482-490, (1990) Lars Jo h a n s s o n , M a t s Tilset, J a v A Labinger ; J A m C hem Soc 122, 10846- 10855, (2000)

Nlguyen Huu D in h, T r a n Thi Da, Duor.g Ba

Vu; T p c h ih o học 39(4), 111-1M (2001). T r a n Thi Da, Duong Ba Vu, N guycn Huu

Dinh; T ạp ch í hố học.39(3), 99-102 (2001). T n Thi Da, Duong Ba Vu, Nguyen Huu

Dinh; J Coord Chem 57, 485-496, (2004). 6 N guyễn Hữu Đĩnh, T rầ n Thị Đà ứ n g d ụ n g

m ột sô phư ơng p h p p h ố nghiên cứu cấu trúc p h â n tủ NXB Giáo Dục (1999).

7 Um berto Belluco Organometaìlic and

Coordination chem istry o f p latinum

A cadem ic press London and NewYork (1974).

8 T rầ n Thị Đà, Nguyễn Hữu Đĩnh Phức chất -

P hương p h p tỏng hợp nghiên cứu cấu trúc NXB Khoa học Kỹ t h u ậ t (2007).

9 T r ầ n Thị Đà, N g u y ễn Thị T h a n h Chi ; Tạp

ch í p h â n tích lý hóa sinh 10(2), 3-7, (2005).

10 N g u y ễn Thị T h a n h Chi, T rầ n Thị Đà,

T ạp c h í hố học 1, (2007).

ÍNG H Ợ P G Ố M M U L L IT (tiếp theo tr.35)

4 KẾT L U Ậ N

■ Bằng phương p h p sol-gel, s ả n p h ẩ m thiêu của xerogel 1100°c t h u p h a t in h thê llit 3A]ọ03 S i h m lượng lớn vối kích ớc hạt tr u n g b ìn h 20 n m , c ấu trúc t in h th ê ghình thoi

Tác n h â n U re ả n h h n g tốt đến q u t r ì n h gel t r ì n h tạo mullit n h iệ t độ th iêu

á 1000"C tạo p h a m ullit có h àm lượng

hơn so với m ẫ u k h n ? có Ure

T À I L IỆ U T H A M K H A O

Akasa.y a n d J A P a s k S la b le a n d etastable E q u ilib r ia in th e svstem SiO ,-

'}03 J o u r n a l of A m e r ic a n ce ram ic society 6

' ) N S 11-12, (1975)

M A n i l k u m a r U S H a r e e s h ; E ffcct o f seed

the fo rm a tio n o f sol-gcl m u llite C e ram ics

ternational 23, 537-543, (1997)

3 A K C h ak a b o rty R ole o f h yd ro lvsis water-

alcohnl m ix tu re nn m u llitc o f A l , r S i m o n n p h a s is gels J o u r n a l of m a t e r i n l Science

29, 6131 - 6138, (1994)

4 .Jae-E an Lee Yeon - Gil J u n g "Effects n f p re cu rso r p H a n d sin te rin g tem p era tu re on

sy n th e s iz in g a n d m orphology o f sol-gel P rocessing m u llite ” Ceram ics I n te r n a t io n a l

28, 935 - 940,(2002)

5 D.Y.-Jeng, M.N R a h a m a n ; S in te r in g a n d

crysta lliza tio n o f m u llite poiucler p rep a red by

so l-g el P ro cessin g J o u r n a l of m a t e r i a l s

Science 28, -4 9 ( 9 )

6 Ci.P.Thim, r A B e r t r a n E x p c rim e n ta l a n d M nntc Carln sim u ln tio n : the role a f ure iiì m u llitc syn th esis.

Tạp chí phân tích CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGIIĨA VIỆT NAM

Hố, Lí sinh hoc

Đỏc lâp - Tư - Hanh phúc

Giấy xác nhận

Tạp chí phân tích Hố, Lí sinh học nhận bài:

“ Ả nh hưởng họp chất hữu đến trình điều chế

xốp cordierit.”

của tác giả:

N ghiêm X uân Thung

Đon vị: Trường đại học khoa học tự nhiên

Đại học quốc gia H nội

Bài gửi lấy nhận xét đăng vào số tói.

Hà nội, ngày 12 tháng năm 2008

p T ổn g biên tập

ẢNH H Ư Ở N G C Ủ A C Á C H Ợ P C H Á T H ữ u c Đ Ế N Q U Á T R ÌN H Đ IẾ U C H Ế G Ố M X Ố P C O R ID E R IT

EFFECT OF THE ORGANICS COMPOUND OA' THE PROCESSING OF SYNTHESIS OF THE POROUS CORDIERIT CERAMIC

N G H IÊ M X U Â N T H U N G , N G U Y Ê N Đ ÌN H D U Ẩ N K H O A H Ó A H Ọ C - T R Ư Ờ N G Đ H K H T N - Đ H Q G HÀ N Ộ I

Sunmary

A sim ple a q u e o u s Sol - gel route lias been su ccessfully em p lo ye d to prepare poru os cordierite c e ram ic in this investigation The specim en s base d on cordieirite composition are f o u n d with p orosity o f -6 % were p re p a r e d f r o m A l ( N 3),.9 H 20 , M g ( N 3) 2.6 H 20 , Poliac ryam it (P A ), Cellulo (CL), L a u r in su n fa t (LS) P olim e's conte nt were varíed in o rd e r to obtain different porosity The cristalization a n d porosity o f the cordierite ceram ics were d eterm in e d by the m eth ods: D T A , XR D , S E M , B E T and Arcimete.

1 Mở đầu

Gốm cordierit (2M g0.2AU03.5Si02) chúng hình thành từ thành phần hệ Mg0 -A]20 3-Si02 Cordierit có hệ số giãn nở nhiệt nhỏ a = 2,2x10' 6K '\ số điện mơi thấp e = 6, có cấu trúc tinh thể mặt thoi, khối lượng riêng d = 2,499g/cm3, nhiệt độ nóng chảy cao, bền nhiệt bền hóa tốt Từ trước tới loại gốm xem vật liệu quan trọng để làm chi tiết lò nung., gốm cách điện, chống xốc nhiệt Ngày người ta tổng hợp loai gốm cordierit dạng xốp ứng dụng rộng rãi để làm thiết bị xúc tác dạng tổ ong ống xả cù a ỏ tô, xe máy [1,3] màng lọc khí nóng, màng loc dung dịch nhiệt độ cao [1,2]

Cordierit hợp chất nóng chảy khơng tương hợp vùng két tinh nhỏ phương pháp gốm truyền thống để tổng hợp loai gập nhiều khó khăn Trong năm gần đâv nhà khoa học tìm nhiều phương pháp khác đê tỏng hợp gốm [3,4,5] Phươne pháp Sol-ge! cho phép trôn lẫn ion mức đô nguyên tử, phân tử thực theo sơ đồ:

Dung dịch -► Sol - eel -► Xeroeel - ► Góm

này nghiên cứu ảnh hưởng hợp chất hữu đến q trình tốn® hợp gốm xốp corđierit

2 Phương pháp thực nghiệm

2.1 Hóa chất ban đầu phương pháp nghiên cứu

Các hóa chất đầu: A1(N03)-,.9H20 , Na2S i0 3.9H20 M g(N0,); 6H:0 , HC1 NH4OH, (NH^Í^Og, Acrylamit, LaurinSunphat, Cellulo

- Giản đồ phân tích nhiệt DTA-TG ghi máy Lab Sys TG/BSC SETARAM (cộng hòa Pháp) khoa Hóa - Trưcmg ĐHKHTN - ĐHQG Hà Nội Tốc độ đốt nóng 10°c/phút, nhiệt độ thường đến 1200°c, thực mơi trường khơng khí

- Giản đồ nhiễu xạ tia X thực máy (D8 ADVANCE BRƯKER- LB Đức) khoa Hóa - Trường ĐHKHTN - ĐHQG Hà Nội góc quay 20 = 5-70°, xạ Cu-Ka

- Độ xốp, khối lượng riêng xác định theo phương pháp Acimet

- Thể tích xốp độ lớn mao quản xác định theo phương pháp hấp phụ nitơ máy Micromeritics DalaMoster V4-OOH - Bộ mơn Hóa dầu - Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

2.2 Thực nghiệm 2.2.1 Tạo mẫu

Mẫu bột gốm cordierit thu tiến hành theo cơng trình [1] Bột gốm cordierit nghiền mịn máy nghiền bi hành tinh cấp hạt đạt cỡ |im đến ịim

Bột cordierit cỡ |im đến |im trộn với hàm lượng chất tạo bọt polime nước trình bày bảng Khuấy trộn hỗn hợp máy khuấy từ khoảng 2-3giờ đến tạo thành hỗn hợp bọt phân bố huyền phù nhũ tương, tạo mẫu khuôn, sấy khô mẫu 65°c 8h, nung thiêu kết 1150°c, thời gian lưu 2giờ thu gốm xốp cordierit Trong q trình trùng hợp monome Acryamit chúng tơi sử dụng chất khơi mào (N H ^ S P g , gia nhiệt 70°c để monome trùng hợp hoàn toàn

Bảngl Thành phần chất hữu ảnh hưởng đến trình tao gốm xốp Cordierit + Acrvamit Cordierit + L.s Cordierit + Cellulo %

Khối lương

5 0.08 0.1 0,12 0.14 10 12 ị 14

I j Kí

hiêu M, Mị m5 Mfi m7 M„I _ M , r M„ Ị-M12

Mẫu xerogel tiến hành phán hủy nhiệt máy phán tích nhiệt DTA TG, kết trình bày hình

Hìnhl: Giản đồ DTA -TG Xerogel

Trên hình đường DTA có hiệu ứng thu nhiệt 662°c ứng với đường TG giảm khối lượng 29,73% Từ 800°c trở lên đường TG không thay dổi Chúng cho giai đoạn phân huỷ hợp chất để tạo thành hỗn hợp oxit tương ứng tạo sản phẩm trung gian bền, điều chứng minh qua phân tích XRD tồn pha magie aluminium silicat (Hình2), sản phẩm trung gian có diện tích bề mật riêng lớn, cấu trúc tinh thể bền, tạo điều kiện thuận lợi cho trình tạo pha cordierrit giai đoạn sớm giai đoan thể hiệu ứng 1136°c (Hìnhl) giai đoạn oxit phản ứng với trạng thái rắn để tạo pha sản phẩm cordierit trình thiéu kết Điều nghiên cứu phù hợp với tác giả [2,5,9] nghiên cứu trước Từ nhiệt độ 750°c trở lên đường giảm khối lượng không thay đổi Vì chúng tơi chọn nhiệt độ nung sơ 800°c nhiệt độ nung thiêu kết gốm

11

50 c

Pha tinh thể cordierit thu sau nune thiêu kết 1000-1300°c với thời gian lưu 2giờ xác định phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X đươc trình bày hình

VNU-HS.SIEMENS Du:-S Miu <003 1100 'ly: 12Í0 u o o c - 21'

/ k

_ì

11

■ : - - '

p

= 3

[ _ị í l

Từ giản đồ nhiêu xạ tia X thấy với thời gian lưu mẫu tăng nhiệt độ trình tạo pha tinh thể cordierit tăng lên nhiệt độ 1000°c pha cordierit hình thành ở: d = 8,48; 4,11; 3,142; 3,031 có cấu trúc hexagonal d = 2,86; 2,45; 2,02 tương ứng với pha spinel có cường độ I thấp có lẫn lượng nhỏ pha Sapphirin Khi nâng nhiệt độ lên 1100 đến 1300°c pha cordierit chiếm ưu thế, cường độ I cao, lúc pha Sapphirin biến nhung lượng nhỏ pha spinel Như chúng tói chọn 1150°c nhiệt độ thích hợp để tạo pha tinh thể cordierit cần thiết cho trình tạo xốp

2.2.3 ảnh hưởng polime đến độ xốp gốm

Anh hưởng polime đến độ xốp gốm dươc trình bàv đồ thị hình 3,4,5,6

Hình Hìnhó

Hình3: Độ xốp cordierit phu thuộc vào hàm lương Acryamit Hình4: Độ xốp cùa cordieril phu thuộc vào hàm lượng Laurinsunphat Hình5 : Độ xốp cordierit phụ thuộc vào hàm lương Cellulo

Hìnhổ: Đơ xốp tổnẹ gốm cordierit dùne chất tạo xốp khác

Kết thảo luản

Tư kêt qua nghiên cứu chúng tơi thấy hình thành độ xốp mẫu gốm phụ thuộc nhiều vào hàm lượng chất tạo bọt Với chất hoạt động bề mặt sử dụng chất hoạt động với mạch hidrocacbon dài việc tạo khn dễ dàng kích thước mao quản lớn, hay thu vật liệu có độ xốp lớn Từ đồ thị thấy sử dụng chất LaurinSunphat thu có đọ xốp lớn Điều chứng minh qua phương pháp BET, diện tích bề mặt gốm xốp thu đựoc 143m2/g kích thước lỗ trung bình 94,289A°, khối lượng riêng d = 0,4g/cm3, độ hấp phụ màu xanh metvlen đạt 4.7mg/]g Hệ số cách nhiệt X = 0,215kcal/m.°C.h.

Khi nghiên cứu vai trò chất hoạt động bề mặt ảnh hưởng dến độ xốp vật liệu, tác giả Nakamishi, I.Shizaki cộng tác viên [2.3,6,9] cho thấy chất hoạt động bề mặt chất hoạt động không phân cực s°p, chất hoạt động cation s +r , chất hoạt động anion S+I‘ mạch cácbon dài ngắn từ C4 - c,8 có tác dụng điều khiển phân bố lỗ xốp mao quản sử dụng loại khác nhau, có tác dụng khác Khi sử dụng hàm lượng chất tạo bọt từ 0,02-0,1% (khối lượng) cho thấy dùng chất hoạt động không phản cực luốn làm tãntĩ diện tích

bề m ật vật liệu , n hư n g k hi tăng hàm lượng k h ô n g làm tăng d iện tích bề mặt lên Sử

dụng chất hoạt động anion vật liệu thu có diện tích bề mặt thấp, dùng chất hoạt động cation vật liệu thu có điện tích bề mặt lớn, q trình hệ nhũ tương chất hoạt động bề mặt có tác dụng làm kết kết tụ hạt lại từ hạt mixen chất hoạt động bề mặt ảnh hưởng đển cấu trúc xốp gel vật liệu

Mạch cacbon ảnh hưởng đến kích thước lỗ, chiều dày thành mao quản độ xốp vật liệu, kích thước lỗ giảm độ dài mach cacbon giảm Những điều nghiên cứu phù hợp với kết sử dụng Laurinsunphat chất hoạt độ bề mặt anion, poloacriamit chất hoạt động lưỡng cực cellulo chất khơng phân cực Vì vậv xếp vai trò polime đến tạo xốp tăng lên từ cellulo < poliacriamit < laurinsunphat Điêu thấy để tạo cấu trúc rỗng vật liệu, cellulo sinh khí nhiêt độ cao, cịn poliacriamit laurinsunphat ngồi q trình sinh khí nhiệt độ cao cịn có q trình tao bọt

Kết luận

1 Bằng phương pháp Sol-gel tổng hơp sòm cordieril có hàm lương cao Phan ứng tao thành cordierit xảy gần hoàn toàn 1250' c

2 Sử dụng hợp chất polime tổng hơp dược gơm xop coidierit có độ xốp khoảng 52-65% khôi lương riéng 0.49g/(im \

T ài liệu tham khảo

1 Nghiêm Xuân Thung

T ổn g hợp gốm cordierit phương pháp S ol-gel.

Hội nghị khoa học phân tích, hóa, lý sinh học Việt Nam lẩn thứ (2005) 52-56 K ISHIZAKI, s KOMARNENĨ, M.NANKO Porous materials process technology and application Kluwer Academic Publishers D ordrect - Boston -

London.

3 N.T Silva, C.A Bertaran Organic acids effecí on crystallization kinetics of

cordierite ob tain ed bay d ip h asic gel.

Journal o f N o n c r y sta llin e so lid (2 0 ) p -3

4 H.Katsuki, S.Furuta, A.Shirai et al Porous mullit honeycomb by hvdrothermal

treatm en o f fired k a o lin b o d ie s in N a O H , J.Porous M ater (4) ( 9 ) 9 -3 5 Sen M e i, Juan Y a n g , J.M F.Ferreire M icrostructural evolu tion in S o l-g el derived P20 5 d op ed cordierite pow d er.

Journal o f the E uropean C eram ics S o cie ty /2 0 /2 -

6 A L E S K O L L E R A C E R , Structure and propcrties o f ceram ics; A m sterd am - L o n d o n -N e w Y o r k -T o k y o 9 p 3

8 Cai Shu Xu Mingxia, Zhou cailou, Tan Jiaqui Fabrication of cordierite powder from Magnesium-alumiaium hydroxide and Sodium silicate : Its characteristics

and sintering M aterials R esea rch B u lletin 37 0 ) 3 -1

9 Bing Tan, Hans - Toachim Lehmler, Large and small - nanopore silica prepared with a short - chain cation íluorinated suríactanl Nanotechnology 16 (2005) s 502-S507

Tạp chí phân tích CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

H o a , L í v sin h h o c Đ ô c lân

- Tu

do - H anh nhúc

Giấy xác nhận

Tạp chí phân tích Hố, Lí sinh học nhận bài:

“ Điều chế khảo sát ảnh hưởng số chất phụ gia oxit lên

[kết tinh, cấu trúc tính chất gốm cordierit”

của tác giả:

Nghiêm Xuân Thung

Đơn vị:

Trường đại học khoa học tự nhiên

Đại học quốc gia Hả nội

Bài gửi lấy nhận xét đăng vào số tói.

Hà nội, ngày 12 tháng năm 2008

Điều c h ê v k h ả o s t ả n h h n g c ủ a m ộ t sỏ c h ấ t p h ụ g ia o x it lên s ự két t i n h , c ấ u t r ú c v t ín h c h ấ t c ủ a g ố m c o r d ie r it

"Synthesis and approach the effect of additives oxids on the cr\stalization, structure and ọroperties o f cordierite ceramics "

NGHIÊM XUÂN TH UNG, NGUYẺN ĐÌNH DUAN, v ũ t h ị h o i KHOA HÓA HỌC - TRƯỜNG ĐHKHTN - ĐHQG HÀ NÔI

S U M M A R Y

Cordierite ceramics were synthesis by sol-gel method from Al(NO,)3, Mg(NO,)2, S i0j.nH 20 in elhanol solution and then carryed out at hight temperature and thc effect of several additives such as (luxesvaod or nucleants on the crystaliỉation of cordierite has been exumined Crystallization and structure of cordierite was determined by diferrential thermal analysis DTA, TG, X-ray diffraction ( XRD), Scanning electron microscopy ( SEM )

Povvdered cordierite containing difrent additives was submitted at thermal treatment ut 1200,>c The resuls shown that addition o fT iO , as nucleant and E^o,, p ;0 as flux, crystal of cordierite with hexagonal prismalic morphology were formed

I M Ở D Ầ U

Trước đ â y c n g trình [ ] ch ú n g đ ề cậ p tổn g hợp g ố m co rd ierit b ằng phương pháp s o l- g e l từ c c ch ất đầu c c m u ối v T h e o d ó, c n g trình

chúng điều c h ế khảo sát ảnh hưởng số chất phụ gia oxit B ^ O ^ T iO ,, P20 , đến q trình kết tinh, cấu trúc tính chất gốm cordierit

II THỰC NGHIỆM

Các h o ch ấ t đầu: A ( N 3) 3, M g ( N 3)2, S i 02.n H :0 , HC1, N H4C1, T i 02 , B :O ị,

p205,C ,H ,O II hoá chất tinh khiết

Mẫu chuẩn bị theo tỉ lệ thức ( m o l ) M g : AI : Si = ^ : hệ dung dịch C2HsOH : H 20 = 50 : 50 Dùng dung dịch N H , lM"'đieu mỏi trường hệ PH = 7, cách vừa thêm giọt vừa khấy mạnh máy khây từ, dung dich thu dựơc suốt dạng sol, tiến hành sấy khơ khơng khí dung dịch sol 65 "C giơ q trình gel hố xẩy hoàn toàn, giai đoạn nhằm tạo trình ngưng tụ mạch - Si- O- Si - - Al- O- AI- tách nước tạo gel.Gel tiếp tục sấy khô ợ 105 ° c 48 thu xerogel, trình bay hoi nươc khung gcl toghiền mịn máy nghiên hành tinh đạt câp hạt - |im

Nung sơ mẫu xerogel 800“C Mitì hồn hợp oxit, giai đoạn tạo nên oxit có diên tích bề mút lớn, câu trúc tinh thê bèn, tạo đicu kiện cho phan ứng

giữa p h a rắn x ẩ y d ê đ ù i i s sản p h ũ m thu đ u ợ c c o đ ọ đ o n g nliut c u o va CÍU1 ti u c li n h

•hẻ hồn chỉnh

N ° h iề n m ẫu n u n g s bơ b ằng m áy ìm h icn bi híinh tinh d cn CƯ liụt — |im Cítn gbột, th êm lư ợ n g B2o " , T iO : , P ; 5, o m ỏi m ẫu dược trình b ày trẽn b àn g l t h é m chất kết d ín h P V A 3% vừa đu đ ộ ầm , ép m ầu dưứi dạng dĩa đ ờng kính 35 m m d ày mm m a y é p th u ỷ lự c 100 k g /c n r T iên hành n un g thiêu két g ố m ớ ì2()ữ'C

Lg 1: Thành phần chất phụ gia(% K L) với g bột cordierit ( c )

í

ịĨị_

M I M 2 M 3 M 4 M 5 M*> M t m

*ằn

Cordi erit ( C )

c + 1% Tì0

c + % T i0

c + % T i0

c + % T i0

c + 3%P,Os

c + % T i0

c + 3% B ,0,

íácđịnh kết tinh tinh thể, cấu trúc tính chất gốm cordierit tạo thành xerogel lẳng phương pháp: Phân tích nhiệt DTA,TG máy Labsys TG/DSE steram - Ịhápvới tốc độ đốt nóng 107phút khoảng nhiệt độ phịng đến 1200°c, mơi trường thơng khí Phân tích nhiễu xạ tia X ( XRD ) máy D8 Advance Bruker- Đức, với góc ịuay 20 10 - 70° , xạ Cu-Ka Độ mịn vật liệu nghiền máy nghiền Ịành tinh ( Đức ) Độ kháng nén xác định máy AG- í 100 KN SHIMAD z lapan Các thiêt bị thuộc trung tâm Hoá vật liêu- Khoa Hoá hoc- Trường PHKHTN- ĐHQG Hà nội Ảnh kính hiển vi điện tử quýèt SEM chụp trẽn máy |4800, HI 9002-003 trung tâm khoa học vật liệu-Trường ĐHKHTN-ĐHQG Hà nội (11 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Ảnh h n g c ủ a hàm lượng T i0 đến hình thành pha c o r d i e r i t

2-Thela - S cale

Hình 1: Giản đồ nhiễu xạ tia X mầu nung nhiệt độ 12()0°c

Từ hình cho thấy mâu Mo, M l, M2 M3, M4 VOI ham lượng TiO: la

1,1,2, 4% tương ứng sau nung thiêu kết 1200°c có kết qua sau: Tát ca ốc mau có k*$ẩrífrácli d = 4,11; 3,142; 3,031 Ả tương ứng với pha tinh thể u cordicrit

T i liệu th a m k h ả o

Nghiêm Xuân Thung

íng nợp gơrn co7erìt~bàng phương pháp Sol-gel.

lội nghị khoa học phân tích, hóa, lý sinh học V iệt N am lần thứ (2 0 ) 2-56.

N.T Silva, C A Bertaran O rganic acids effect on crystallization kinetics o f cordierite btained bay diphasic g e l '

Diimal o f h uii.orysiauiríe solid 30 (2 0 ) p 31-35.

Sen Mei, Juan Y ang, J.M F.Ferreire Microstructural evolution in Sol-gel derived p^05 doped ordierite poNvder.^

Dumal o f the European C eram ics S ociety /2 0 /2 -2

ALES KOLLER A C E R , Structure and properties o f ceram ics; A m sterdam -London- lewYork-Tokyo 1994 p 413

Cai Shu, Xu M in gxia, Zhou cailou, Tan Jiaqui Fabrication o f cordierite powdcr from lagnesium-aluminium hydroxide and Sodium silicate : Its characteristics and sintering toerials Research Bulletin 37 9^ 002) 1333-1340.

.Chien Min Cheng, C heng Fu Yaníĩ, Shi H ong Lo The in ílu en ce o f crystallization on the lexural strength o f M gO - CaO- A120 - S i com posite glass

.Guo- Hua Chen Sintering crystallization and properties o f CaO doped cordierite hased glass eramics Journal of alloys and compond 2007 ww.elsevier.com-Iocate-Jallcom

.Francisco Jóe T ores ; E fect o f additive on Ihe crystallization o f cordierite based ceram ics laze for floor tiles; Jỏurnal o f m aterials S c i e n c e 23 ( 2003 ), 817-826.

DẠI 11ỌC' Q l !(')(■ ( ; IA 11À NỌI

I R U Ò N C DẠI HỌC KI I OA I I Ọ C T Ị M I I Í N

k h o a

h o á

S O I I IỈG 8

K H Ó A LUẬN TỐT NGHIỆP

Đ I Ề U C H Ế G Ố M X Ó P M I Ỉ L L I T T Ì Ỉ

S É T T R Ủ C T I I Ỏ N

Cìiáo vi ên lurớnu dân: P Ci S T S Nul ii êm X u â n T h u i m

S i n h \ i ẽ n t l ụ r c h i ệ n : Mùi ] liị \ ’ã n

DẠI H Ọ C Q U Ố C G IA HÀ NÔI T R Ư Ờ N G DẠI n ọ c: K H O A HỌC TỤ NHIÊN

K H Ỏ A IIÓ A HỌC

V ũ T h ị T u y ế t

N G H I Ê N C Ử U T Ỏ N G H Ọ P G Ố M C O M P O S IT E

M U L L IT E - C O R D IE R T E TÙ C A O L A N H A LU ỚI VẢ

Ứ N G D Ụ N G L À M C H Ấ T M A N G H Ấ P PHỤ M n 2.

• • **

KHÓ A LUẬN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH ỌUY Ngành: Cơng nghệ hóa học

Đ Ạ I HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜ NG ĐẠI IIỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN

KHOA HOÁ HỌC

-Phạm Thị Hồng

NGHIÊN CỨU, ĐIỂU CHẾ GÔM XỐP COMPOSITE

MULLIT - CORDIERIT VÀ ÚNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU

K H O Á LUẬN TỐ T NGH IỆP HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Ngành: Hố vơ

G iảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nghiêm Xuân Thung

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIEN

KHOA HOA HỌC

Đ IỀ U C H É V À

K H Ả O

SÁ T Ả N H H Ư Ở N G C Ủ A M Ộ T

SỐ O X I T Đ É N C Ấ U T R Ú C V À T ÍN H C H Ấ T C Ủ A G Ỏ M

C O R D IE R IT E

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH ỌUY

NGÀNH HĨA HỌC VƠ c ơ

G iảng viên hướng dàn' PGS.TS Nghicm X uân T S in h viên thực : Vũ Thị Hồi

l ó p : K 48-Hố học

Đ Ạ I HỌC Q U Ố C GIA HẢ NÓI T R Ư Ờ N G Đ Ạ I H Ọ C K HO A HỌC T ự N H IK N

K H O A HOÁ HỌC

====£□====

BÁO CÁO SINH VIÊN NGHIÊN c ứ u KHOA HỌC N gành: Cơng nghệ hố học

N C ỈH IÊ N C Ứ U Ả N H H Ư Ở N G C Ủ A T iO , L Ê N Q U Á T R ÌN H H ÌN H T H À N H T I N H T I iỂ M U L L IT IỈ.

Cán hướng dẫn : PGS TS N ghiêm Xuân T S in h viên : Vũ Thị Tuyết

Lớp : K49B

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN

KHOA HÓA HỌC

BÁO CÁO

SINH VIÊN NGHIÊN c ứ u KHOA HỌC

Ngành: Sư phạm hóa

TỒNG HỢP GỐM XỐP CORDIERIT & COMPOSIT

MULLIT-CORDIERIT

Cán b ộ h n g dẫn: PGS.TS Nghiêm Xuân Thung S in h viên : Đoàn Thị Tiệp

L p ■ K50S

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN

KH OA HOÁ HỌC

Ý * * * * * * * * * * *

Báo cáo nghiên cứu khoa học sinh viên

Đề

tài: “NGHIÊN

c ứ u

TổNG HỢP GÔM

CORDIERIT- MULLIT BANG p h n g

PHÁP SOL- GEL”

Giáo viên hướng dẫn Họ tên sv

Lớp

PGS.TS Nghiêm Xuân Thung Nhữ Thị Quyên.

K50-SƯ phạm hóa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỤ NHIÊN

KHOA HOÁ HỌC £ fèr>

BÁO CÁO NGHIÊN c ứ u KHOA HỌC

Nghiên cứu ảnh hưởng

của axit hữu đến trình tống hợp

cordierit phương pháp sol-geỉ

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nghiêm Xuân Thung

Sinh viên : Đặng Thị Liễu

Lớp ■ K50s

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TựNHIÊN

Đ Ể CƯ Ơ NG

Đ Ể T À I N G H IÊ N C Ứ U K H O A H Ọ C Đ Ặ C BIỆT C Ấ P Đ Ạ I H Ọ C Q U Ố C G IA HÀ NỘI

MÃ SỐ: QG.06.

TÊN Đ Ể TÀI:

NGHIÊN c ú u ĐIỀU CHẾ GỐM x ố p CORDIERIT - MULLIT COMPOSIT ÚNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU CHẤT MANG x ú c TÁC, XỬLÍ MƠI TRƯỜNG VÀ

CHIU NHIỆT

PHIẾU ĐẢNG KÝ HƯỚNG DAN SAU ĐẠI HỌC TRONG CÁC ĐỂ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

Ị Tên đ ế tài luận văn / luận án (dụ kiến)

Nghicn cưu long liựp Jĩ(>m xôp composil Iiuillil - cordicrit vù ứng đung cúíi

Ĩ.T ập thê hướng dần

Nghiêm Xuân Thung

3 Tén N C S/ học vièn cao liọc (nếu có): 4 Nội dung luận ván

- Các phương pháp điều chế gốm xốp composit

- Nghiên cứu thành phần hoá học, cấu trúc sán phẩm - Nghiên cứu tính chất vật lý gốm

- Nghiên cứu ứng dụng gốm

5 Điểu kiện thực (trang thiết bị, thúng tin ) -T hiết bị phịng thí nghiộm

- Bình phản ứng, máy khuấy, tủ sấy, lị nung

- Máy phan tích nhiều xạ tia X, phí\n tích nhiệt, phan tích cỡ hạt - Thiết bị đo điện

6 D ự k iến k in h p h í : 25% tổng kinh phí dành cho luận văn, luận án.

XÁC NHẬN CÚA KHOA XÁC NHẬN CỦA PHÒNG ĐÀO TAO SAU ĐAI HOC

N g y 21 tliúng 11 năm 2005

6 Cơ quan phối hợp cóng tác vién cùa đe tài

TT Cơ quan phối hợp Cóng tác vién

Họ tên Chuvẽn ngành

1 TTKH vât liêu Đãng Lê Minh Vãt lv chát rán

2 Bỏ mơn hóa dầu Hoa Hữu Thu Hóa Dầu

3 Phịng thí nghiệm mồi trường

Ngun Đình Bàng

Hóa mịi trưừng

4 Bộ mơn Hóa vỏ Phan Vãn Tườn° Vât liêu vô

Ngô Sỹ Lương NT

Lê Hùng NT

Pham Anh Sơn NT

Nguyễn Đình Duấn NT

7 Thuyết minh cần thiết hình thàn dự án

- Gốm Cordierit (2Mg0.2AI20 v 5S i02) có hệ sỏ giãn nở nhiệt bé a = 2,7x106 20 - 1000"C, có độ bền nhiệt cao Từ trước kia, loại gốm xem vật liệu quan trọng để làm chi tiết lò nung Trong thời gian gần đây, loại gốm đan g sử dụng rộng rãi để làm thiết bị xúc tác dạng tị ong ống xả tơ, xe máy Với phát triển công nghệ dầu mỏ Việt Nam, nhăm phục vu cho nhu cầu vật liệu chịu lửa giải tình trạng nhiêm giao thơng khí thài cúa loại động chạy xãng, dầu, năm tới chấn nhu cầu loại vật liệu lớn

- Gốm Mullite (3Al20 3.2Si02) có số điện môi bé, hệ số giãn nở nhiệt nhỏ, tính chất học bền nhiệt độ cao Nó ứng dụng rộng rãi vật liệu chịu nhiệt, vật liệu cần thiết cho ngành công nghiệp nước ta năm tói Theo dự báo phát triển VLCL cùa tổng công ty T.T GXD, nhu cầu VLCL cao nhôm sau: (đv triệu tấn)

* Nãm 2010 cho ngành xi măng từ - triệu * Cho ngành luyện kim 30 - 31 triệu

* Cho ngành khác 0,056 đến triệu

Tổng nhu cầu đến nãm 2010 từ 36 đến 39 triệu tấn, vân phải nhàp ngoại VLCL cao nhôm có nguồn nguyên liệu cho ngành sản xuất vật liệu

* Cordierite — mullite composit lợi vật liệu vừa có tính chát cua cordierite vua

c ó tính Chat c u a m u llite đ on g thời c ó nhiều tính chất ưu việt hệ s ố giãn nở hàng

* Tinh hình nghiên cứu nước ngồi nước Tình liìnli nghiên cứu ngồi nước (phàn tích, dúnh yiú)

V a o năm tr đ i cá c nhà khoa học trẽn thè giới tập trung n ghiên cứu

loại vật liệu composit Theo tác giả Jumichi Takahashi [8.9.10] cho ràng gốm cordierit có tính chát xơc nhiệt tốt sử dụng điều kiện nhiệt đốt nhanh hạy lam nguọi nhanh khơng tơt Q sử dụng làm tâm lọc chất lóng nhiệt

độ c a o thi g ô m c o r d ie r it m ộ t ứng c ứ v iê n n hư na đ ó tính ch át c h ọ c lai k ém

vậy đê tăng kha nâng học băng cách cho tãng thêm pha (gọi pha tăng cường) có tính học tơt mà phái nghiên cứu sán xuất dạng tàm gốm composit

Gốm composit cordierit - mullit (C/M) với bột Si02 siêu mịn nhà khoa học châu Âu Mouroe Anderson [2,5] nhà khoa hoc Nhật Bán iunichi Takashi, Maya Natsuisaka [7,10] tập trung nghiên cứu sàn xuất loại vật liệu composit có tính chất vừa chịu nhiệt độ cao có tính chất hoc tốt

Gốm composit cordierit - mullit - thúy tinh loại vật liệu ứng đế làm chất cho vi điện tử, với composit phủ lên lớp mảng mỏng cúa chất dẫn điện Cu, Ag, Au nhiệt độ thấp I000"C có hệ số giãn nhỏ e = - 2.106 K từ 25 - 1000'’C nhà khoa học Ferrina Sen Mei (Portugal) [ 1,6] nghiên cứu

Các tác g iả Y iH u , HT SA I (Đ ài Loan) [4,6] n ghiên cứu co m p o sit VỚI thúy tinh

loại gốm đa pha để ứng dụng làm lọc chất lỏng nhiệt độ cao.

Để tãng cường tính chất gơm riêng lé có thành phần cấu trúc khơng hồn chỉnh ảnh hưởng đến tính chất học gốm Vì nhà khoa học quan tâm nghiên cứu cách đưa thêm pha tãng cường thứ hai có khỏng bị ăn mòn vào gốm Pha tâng cường thứ hai gốm cùa chúng hay pha kim loại Sự có mặt pha thứ hai ngăn cản lan truyền vết nứt gốm tăng độ dẻo gốm tãng cường độ cuả gốm lên

Tác giả Sekino [8] nghiên cứu dùng lúc hai pha tăng cường với kích thước hạt nanomet Z r0 + Ni vào pha A120 q trình chuẩn bị gọi nanocomposit (Z r02 + Ni)/ A120 nghiên cứu có mặt hạt nano pha tăng cường lên đến 10% thể tích Các hạt tinh thể có kích thước bé lấp đầy vết nứt nhỏ cường độ gốm tăng lên

Bên cạnh có nhiều tác J.M.Feưeira, Juan Yang [3,5,8] nghiên cúu ảnh hưởng oxyt p20 5, B ^ ,, T iơ2 lẽn trình kết tinh composit làm thay đổi cấu trúc tinh thể, hệ số giãn nở nhiệt xuống thấp, tỷ trọng vật liệu cao, ứng dụng làm vật liệu cách điện cao Khi có tác dụng oxyt làm cho lượng hoạt động hóa giảm xuống vùng 470 - 500 KJ/mol nghiên.cứu.bởi nhà khoa hoc Anista cho thấy có chuyển pha |J - cordierit sang Cí - cordierit.là pha bên có ty lớn

Với phát triển cùa khoa học, loại vật liệu san xuât hãng năm trẽn 800 triệu sản phẩm

Tình hình nghiên cínt nước (phân tích, đánh giá)

đe tham tong hợp gom cordient, gỏm mullit phần lớn sán xuât bàne phươna

phap g o m truyen th on g nung hôn hợp cao lanh với A l(O H )', hay hỗn hợp c a o lanh +

penspat, bột talc đê tạo nên vật liệu chịu nhiệt, cách điện với chất lượng chưa cao

Đối với loại vật liệu gốm composit cordierit -mullit chưa có nơi tập trung nghiên cứu Gốm dân dụng sản xuất nước ta từ lâu, mặt hàng gốm cơng nhiệp cịn hạn chê, sứ cách điện, gạch chịu nhiệt, chịu axit, chịu kiềm đã_ sản xuất chưa đáp ứng đầy đủ phải nhập ngoại Bẽn cạnh chưa có loại gốm cơng nghệ tiên tiến sản xuất quy mô công nahiệp Gần đày nhu câu nhiều ngành sản xuất nước thành tựu cùa nước ngồi khích lệ nhiều chun gia vật liệu bắt đầu quan tâm đầu tư nghiên cứu loại vật liệu Với phương pháp điều chế gốm truyền thống khơng thê thu có thành phần, cấu trúc tính chất hồn chỉnh cordierit hợp chất nóng chày khơng tương hợp đặc biệt vùng kết tinh bé Vì năm gần có nhiều tác giả{1,4,6] nghiên cứu sử dụng phương pháp để điều chế gốm như: phương pháp Precuor, phương pháp phân hủy nhiệt, phân hủy chất bay hơi, phương pháp đồng kết tủa phương pháp sol-gel nhiều nhà khoa học ứng dụng để điều chế gốm gốm composit Vì vậy, phải chọn nguyên liệu đầu cho phương pháp điều chế, xây dựng quy trình điều chế loại gốm gốm composit phương pháp bầng phương pháp sol-gel, phương pháp khuếch tán rắn-lỏng, vai trị ảnh hưởng oxit kích thước nano đến tính chất gốm composit tính chất cơ, nhiệt, điện cùa vật liệu 8 Địa bàn tiến hành nghiên cứu ( xã, huyện , tỉnh, vùng)

- Hiểu biết thực tế tác giả địa bàn nghiên cứu, cùa ngành công nghiệp 9 Mục tiêu đề tài

Nghiên cứu điều chế gốm xốp composit cordierit - mullit phương pháp sol - gel tính chất hóa, lý

10 Tóm tất nội dung nghiên cứu

a, Chọn nguyên liệu đầu

- Điều chế hợp chất nhơm, magiê, silic có hoạt tính cao

- Sử dụng hợp chất hoạt hóa, tạo bọt, chất hoạt động bề mặt, polime trình điều chế gốm

b, X â y dự ng qui trình g nghệ điêu chê loại gôm com posit

- Chuẩn bị nguyên liệu đầu

- Chuẩn bị phối liệu hợp thức - Nghiền, trộn, tạo đồng thể phối liệu - Qui trình sấy

- Qui trinh nung sơ

- Đánh giá sàn phẩm: thành phán hóa học càu trúc tinh thành phần pha thõng sơ vật lí Mâu đánh giá bàng phương pháp: TG DTA TMA XRD TEM SEM

11 Các chuyên đề nghiên cứu dư kiến dé tài

+ Nghiên cứu tính chất thành phán cứa sô nguyên liệu đầu + Nghiên cứu phương pháp điểu chế bột mullit cordierit

+ Nghiên cứu phương-pháp điều chê gốm xốp cordierit - mullit composit

+ Nghiên cứu tính chất hóa học, vật lý, cấu trúc cùa sản phẩm gốm ứng duns 12 Cấu trúc dự kiên báo cáo kết đề tài

+ Từ -3/2006 tổng quan để tài

+ Từ 9/2006 báo cáo nghiên cứu tính chất thành phần cùa nguyên liêu đầu + Từ 12/2006 báo cáo kêt điểu chế gốm cordierit, mullit

+ Từ 6/2007 báo cáo kết điều chế gốm cordierit - mullit composit + Từ 10/2007 báo cáo nghiên cứu tính chất ứng dụng cùa gốm xốp 13 Tính đa ngành liên ngành nước ta

+ Vật liệu cách điện, cách nhiệt + Vật liệu xử lý môi trường + Vật liệu cho ngành hóa dầu

- Tính đa/liên ngành với tính chất vật lý, hóa học cùa loại vật liệu gốm xốp ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khoa học sống Trong trình thực để tài áp dụng sản phẩm gốm vào thực tiễn

14 Phương pháp luận phương pháp khoa học sử dụng đề tài

+ Dựa sở tổng quan vật liệu gốm xốp có tính chất bền cơ, bền nhiệt tốt, chịu ăn mòn mơi trường, diện tích bê mặt lớn

+ Sản phẩm gốm xốp điều chế từ nguyên liệu sẵn có tư nhiên 15 Khả sử dụng sở vật chất, trang thiết bị

+ Phịng vật liệu vơ - khoa Hóa +Phịng thí nghiệm hóa dầu

+ Các trang thiết bị dự án Hóa vật liệu WB khoa Hóa + Phịng thí nghiệm Cơng Ty điện tử Sao Mai

+ Phịng thí nghiệm Trung tâm Khoa học vật liệu — Khoa vạt ly 16 K hợp tác quóc té

- Hợp tác có thực với Nippon sheet glass Foundation for Materials Science and Engineering - Japan studing of synthesis oí the glass - ceramic system MsO - A l.o , -

j|L/2

17 Các hoạt động nghiên cứu đề tài

- Nghiên cứu lý thuyết o

- Điều tra khảo sát □

- Xây dựng mơ hình thử nghiệm □

- Biên soạn tài liệu □

- Viết báo cáo khoa học □

- Hội thảo khoa học □

- Tập huấn □

- Các hoạt động khác □

18 Kết dự kiến 18.1 Kết khoa học

- Nghiên cứu trình điều chế gốm mullit từ nguyên liệu đầu muối vô với

b ổ trợ th ê m c c c h ấ t x ú c tiế n , p o lim e b ằ n g p h n g p h áp s o l - g e l tạo đ iể u k iệ n c h o sản

phẩm hiệu suất, độ tinh khiết, độ cao giảm nhiệt độ thiêu kết

- Nghiên cứu trình điều chế gốm cordierit từ nguyên liệu đầu muối vô với bổ trợ thêm chất xúc tiến, polime phương pháp sol - gel tạo điểu kiện cho sản phẩm hiệu suất, độ tinh khiết, độ đồng cao giảm nhiệt độ thiêu kết

- Nghiên cứu trình điều chế gốm composit cordierit - mullit có đặc tính xốp, có tính lí tốt

- Số báo, sách, báo cáo khoa học dự kiến công bố

- báo khoa học tham gia hội nghị khoa học vật liệu nước quốc tế

18.2 K ế t q u ả ứng dụ ng

- Sản phẩm công nghệ: sản phẩm gốm xốp thử nghiệm đẽ xử lí mơi trường, xúc tác hóa dầu

- Triển khai ứng dụng thực tế điều chế gốm xốp dùng xử lí mơi trường, vật liệu cách nhiệt, chất mang xúc tác cho hóa dầu

18.3 K ế t q u ả đào tạo

- Đào tạo cử nhân hóa học - Đào tạo thạc sĩ hóa học

+ Đổi mới, bổ xung cho nội dung giáo trình, giảng chun đê hóa học vật liệu

18.4 K ế t q u ả lăng cường tiêm lực cho dơn vị

19 Nội dung tiên độ thực đò lài

TT Hoạt động nghiên cứu Thời gian thực n

Sàn phẩm khoa học Tử tháng Đến tháng

1 Thu thập viết tổng quan tài liệu 1-06

2-06 Bảo cáo tổng quan

l Xây dựng đé cương nghiên cứu chi tiết 2-06 3-06

Chuyên đé/ Nội dung 1-06 2-06

Báo cáo đế cương nghiên cứu đé cương cordiete - mullite

Chuyèn đé/ Nội dung 31/3/06 Báo cáo đé cương nghiên cứu

gốm xốp composite tinh chất chúng

3 Điéu tra khảo sát, thí nghiệm, thu thâp số liệu

4/06 5/07

Chuyẻn đé/ Nội dung 7/06 12/06 Báo cáo kết đé cương

cordiete - mullite

Chuyên đé/ Nội dung 1/07 5/07 Báo cáo kế! đé cương gốm

xốp composit

Xử lý kết 6/07 10/07 Hoàn thiện phương pháp điéu

chế

4 Viết báo cáo chuyên đé 11/07 12/07 Viết báo khoa hoc

Số chuyên đé (như mục 2) 11/06 Hội nghị khoa học

Hội thảo kỳ 12/06 Các phương pháp điéu chế, kết

quả thu Bổ sung số liệu/ thử nghiệm/ ứng dụng 5/07 6/07

Tổng kết số liệu 6/07 7/07

6 Viết báo cáo tổng hợp 11/07 11/07 Viết bái báo khoa hoc

Hội thảo lần cuối 11/07 Viết báo cáo

Hoàn thiện báo cáo 12/07 Viết tổng kết báo cáo

7 Nộp sản phấm 12/07 Sản phấm gốm

20 Phân bị kinh phí

T ĩ Nội dung Kinh phí

Năm thứ Nãm thứ

1 Xây dựng để cương chi tiết 1.000.000 0

2 Thu thâp viết tổng quan tài liêu 1.500.000 0

Thu thập tư liêu (mua, thê)

Dịch tài liệu tham khảo (số trang X đơn giá) Viết tổng quan tư liêu

3 Điều tra, khảo sát, thí nghiệm, thu thập sơ liệu nghiên

cứu 11.000.000 11.000.000

Chi phí tàu xe, cơng tác phí Chi phí thuê mướn

Chi phí hoạt động chuyên môn

4 Thuê, m u a s ắ m tran g th iế t b i, n g u y ê n vật liệu 13.000.000 13.000.000

Thuê trang thiết bị Mua trang thiết bi

Mua nguyên vât liêu, cây,

5 Viết báo cáo khoa hoc, nghiêm thu 2.000.000 3.000.000

Viết báo cáo Hôi thảo Nghiêm thu

6 Chi khác 1.500.000 3.000.000

Mua văn phòng phẩm In ấn, photocopy Quản lý phí

7 Tổng kinh phí 30.000.000 30.000.000

21.Tài liệu tham khảo để viêt để cương

1.Ales koller Acer, Structure and properties of ceramic, Amsterdam - 1994, 413p 2.Am Anasovkova, Evolution of the phase composition during sintenng of the MgO — AI2O3 — S i02 System Procecding of the Ninth \vorld Round table coníerence on sintering held septmber, 1-4, 1998 in Belgred Yogoslakit

3 N.T.Silva, C.A.Bertarar

4 D Y J e n g M N R aham an — Sintering anh L T v s t a l l i z a t i o n o f m u llite p o u d c r prepared b y s o l - g e l P r o c e s s in g Journal o f material.N Science 28 (1 9 ) - 9

5 Ya - Feiliu, Xing Qin - Liu

Porous mullite ceramics from national clav produced bv glcasting - ceramic International 27(2001)1-7

6 A.c Pierre, Porous soi - gel ceramic Ceramic International 23 (1997) 229 - 239 Jumicht takahashi, Mayn Natsusaka Fabrication of corđierite - mullite ceramic composites with different by shaped mullite grains

8 Sen Mei, Juan Yang Microstrutural evolutionin sol - gel derived p20 doped cordierite powder.Jurnal of European ceramic society 22(2002) 479 - 485

9 M.A Camerucci, G.Urretavizcaya Electical properties and thermal expansion of cordierite and cordierite - mullite materials Joumal of the European ceramic societv 21 (2001)2917-2923

10 K Ishizaki, s Komameni Porous Materials Process technology and applications Kluvver Academic Publishers, 1998 (240)

N gày 27 tháng năm 200 NgàjtfìángJ năm 2006

p Chủ nhiệm khoa

TS Nghiêm Xuân Thung

Ngày ỉ ỉ tháng năm 2006 THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ ịf(jỊ (ký tên, đóng dấu)

Ngày /ỉ tháng ệ năm 2006

PHÊ DUYỆT CỦA ĐHQG HÀ NỘI TL GIÁM ĐỐC ĐẠI HỌC Q ố c GIA HÀ NỘI

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NƠI CỘNG HỒ XẢ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc

ẢN KIỂM TRA TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN T R Ọ N G ĐIỂM/ĐẶC BIỆT NĂM 2006

1 Tên đề tài; Nghiên cứu điêu chê gốm xốp cordierite-mullite composit ứnẹ dụng làm vật liệu chất mang xúc tác, xử lý môi trường chịu nhiệt.

Mã số:

QG.06.09

Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Nghiêm Xuân Thung Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Thời gian thực hiện: 24 thánẹ (6/2006 - 612008)

2 Ngày kiểm tra tiến độ: 06/3/2007

Địa điểm: Khoa Hoá, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Thành viên đoàn kiểm tra:

Về phía ĐHQGHN:

- TSKH Nguyễn Đình Đức, Trưởng Ban Khoa học - Công nghệ - ThS Lê Yên Dung, chuyên viên Ban Khoa học - Công nghệ Về phía Trường Đại học Khoa học Tự nhiên:

- PGS.TS Phạm Quốc Triệu, Trưởng Phòng KHCN - TS Trần Thị Hồng, p Trưởng Phòng KHCN

- PGS.TS Trần Thị Như Mai, P.Chủ nhiệm Khoa Hoá học

4 Đối chiếu đề cương đăng ký, chủ trì đề tài triển khai công việc:

đ d 'íh L n ị h ọ đ l c r ũ i n

ệ c f tơ rú y* r í JoJi> (À o icụ Hỉ: ^ ũữ ^ ■ b ù ì £ , ( c ữ / <ctf C^ r P h a h ủ ả Ẳ ý

- ờữ' Ắ ỡ Ả ữ ‘t ó ' < L fj.

5 Nôi dung chưa triển khai, lý do: r

Pữ c i u p L i / i m n Á n e t ỳ m n z nGUj (O iU U i CPLo

ịc c

« 4

cb

ỷ c o h o U ữ/ ỉi"Crf<X ,{ro đá

PHIÉU ĐÃNG KÍ

KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u KH - CN Tên đề tài (hoặc d ự án):

Nghiên cứu điêụ chê gốm xốp Cordierit - Mullit composit ứng dụne làm vật liệu chât mang xúc tác, xử lí mơi trường chịu nhiệt

Mã sơ: QG- 06-09

Co' quan chủ trì đề tài (hoặc dụ án): Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Địa chí:

334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội Tcl: 8581419

Co' quan quán lí đề tài (hoặc dụ- án): Đại học Quốc Gia Hà Nội Địa chỉ:

144 - Đườne, Xuân Thuỷ - Q c ầ u Giấy - Hà Nội Tel: 8340564

Tổng chi phí thực chi: 60.000.000đ

Trong đó: - Từ nên sách nhà nước: 60.000.000đ - Kinh phí trường

Tên cán phối hợp nghiên cứu-1 GS.TS Phan Văn Tường

2 PGS TS Lê Hùng

3 CN Nguyễn đình Duần CN Dương Ouốc Văn Số đ ăn g kí đề tài

Ngày:

Sơ chứng nhận đăng kí Bảo m ật:

Kêt q uả nghiên cứu: a.Phô biên rộng rãi b Phổ hạn chế c Bào mật Tóm tắ t kết q u nghiên cứu:

- Nghiên cửu nguyên liệu đâu khống caolanh A-Lưới, sét Trúc hơn, talc Phú Thọ Các khống có hàm lượng AliOi > 20%, SìOị > 67%, MgO= 32,16% tương đối lớn sử dụng làm nguyên liệu để điều chế gốm xôp

- - Nghiên cứu phương pháp điều chế gốm xốp c o r d ie r it - mullit composil

bằng phương pháp khuếch tán rấn - lỏng phương pháp sol-gel , với nhiệt dộ nung thiêu kết 1200°c thời gian lưu giờ, sử dụne, 3% B2Oi làm chất khoáng hoá 3% polyme làm chất tạo xốp thu đựơc gốm xốp có độ xốp 50% vê thê tích

- Xác định cấu trúc, tính chất sản phẩm gốm xốp co rdierrit, mullit Composit Tinh mullit có cấu trúc hệ trực thoi với thông số a = 7,530; b = 7,719; c = 2,885 ; V = 167,72 Tinh thể cordierit có cấu trúc hexat>onal với thơng số a = 9,734; b= 9,314 ; v = 774,205

- Sử dụng gốm xốp composit làm chất man£ xúc tác M n xử lý ion Mn Fe nguồn nước ngầm, có khả mang 20% M nƠ2 lên nên gôm M n: bị hấp phụ 13,95 mg/g M n Fe2+ bị hấp phụ 26,62 mg/g MnO;

- Đóne, góp hồ trợ đào tạo sinh viên làm nghiên cứu khoa học, sinh viên làm khoá luận tốt nghiệp đăng đưọc báo tạp chí Hố học tron ti tạp chí phân tích Hoầ, Lý sinh học _ Kiến n«liị quỉ mơ đối tu ọ n g áp dụn g nghiên cứu:

íọ tên

Học hàm iiọc vị

C hủ nhiệm đề tài

Thủ trưỏng Chủ tịch Hội Thủ InióiiLí co quanchủ đồng đánh giá CO' l Ị i i a n quán

trì đề tài chính thúc Ị lí ilê tài Nghiêm Xuân Thung

ỊYỷt Siệ h ìiỉh

Kí tên Đóng dấu

PGS TS

P G S S

T hs.o^^ t t e ĩ ỉ

"OC • CỔ#G NGHỆ