Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng độ sạch Mg(OH)2 điều chế từ nước ót bằng phương pháp sữa vôi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ MINH TÂM NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐỘ SẠCH Mg(OH)2 ĐIỀU CHẾ TỪ NƯỚC ÓT BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỮA VÔI CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ VÔ CƠ Mà SỐ NGÀNH: 2.10.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2005 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS HOÀNG ĐÔNG NAM Chữ ký: Cán chấm nhận xét : TS NGUYỄN ĐỨC NGHĨA Chữ ký: Cán chấm nhận xét : TS TRẦN TRÍ LUÂN Chữ ký: Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngày ……… tháng ……… năm 2005 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp.HCM, ngày 01 tháng 01 năm 2005 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : LÊ MINH TÂM Phái Ngày, tháng, năm sinh : 28/11/1980 Nơi sinh Chuyên ngành : Công Nghệ Hóa Học : Nam : Pleiku – GiaLai I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐỘ SẠCH Mg(OH)2 ĐIỀU CHẾ TỪ NƯỚC ÓT BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỮA VÔI II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ luận án nghiên cứu trình tách Mg2+ từ nước ót phương pháp sữa vôi nhằm thu sản phẩm Mg(OH)2 có độ tinh khiết cao, thỏa mãn tiêu chuẩn sử dụng ngành vật liệu chịu lửa cao cấp Nội dung luận án bao gồm: ™ Nghiên cứu xử lý SO42- nước ót, cấu tử đóng vai trò quan trọng vấn đề nhiễm bẩn sản phẩm Mg(OH)2, dung dịch CaCl2 Từ nghiên cứu điều kiện phản ứng thích hợp nhằm tối thiểu hóa lượng SO42- lại nước ót ™ Từ nước ót xử lý sulfate tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến phản ứng tách loại Mg(OH)2, từ tối ưu hóa trình để tìm chế độ phản ứng tối ưu nhằm thu hồi Mg(OH)2 có độ tinh khiết cao ™ Nghiên cứu biện pháp xử lý dung dịch nước sau trình tách Mg(OH)2 nhằm tạo dòng CaCl2 hoàn lưu tách loại sulfate nước ót ban đầu ™ Trên sở kết đạt từ thực nghiệm, xây dựng chương trình mô trình tách muối khoáng từ nước ót ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng Visual Basic 6.0 hãng Microsoft III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 01 / 01 / 2005 IV NGAØY HOAØN THAØNH NHIỆM VỤ : 30 / / 2005 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS HOÀNG ĐÔNG NAM CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS HOÀNG ĐÔNG NAM CHỦ NHIỆM NGÀNH PGS.TS MAI HỮU KHIÊM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS HOÀNG ĐÔNG NAM Nội dung đề cương luận văn Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Ngày tháng năm 2005 KHOA QUẢN LÝ NGÀNH Lời cảm ơn Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Tiến Só Hoàng Đông Nam, người thầy tận tình truyền đạt cho kiến thức q báu, người động viên, giúp đỡ suốt trình thực luận văn Thạc Só Xin cảm ơn thầy dạy bảo dìu dắt em suốt thời gian qua Tôi xin cảm ơn toàn thể thầy cô Khoa Công Nghệ Hóa Học, đặc biệt thầy cô Bộ Môn Vô Cơ Bộ Môn Hóa Lý Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Xin cảm ơn thầy cô tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn Cuối cùng, xin cảm ơn sâu sắc đến người thân gia đình, thầy cô, đồng nghiệp bạn bè giúp đỡ nhiều mặt suốt thời gian qua Xin chân thành gởi đến tất thầy cô, gia đình bạn lời cảm ơn sâu sắc ABSTRACT Sea water contains many valuable minerals such as salts of sodium, potassium, chloride, magnesium, etc These salts play important roles in the economics of many countries in the world included America, China, India, etc VietNam has advantages to exploit this source, but the quality of our salts is not pure enough to use in the industry purpose That is the reason why a larger quantities of salts has been imported every years Recovering other minerals from waster solution will decrease cost price of these process and protect the environment, therefore improving quality of salts by investment new technology Bittern solution, which is obtaint by concentrating sea water, contains recoverable magnesium salt This salt can be treated with lime milk to form magnesium hydroxide As a result, a major proportion product settles down quickly to the bottom of the reactor Then, the precipitate of magnesium hydroxide is calcined to form magnesium oxide, which is a valuable material to produce refractories The aim of our research is to obtain the optimum reaction conditions for the highest purity of Mg(OH)2 Accordingly, the effects of some significant factors, including temperature, concentration, ratio of reactants, speed of stirring, etc are investigated The experimental programming methods is used in this investigation MỤC LỤC MỞ ĐẦU PHẦN TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: KHAI THÁC CÁC HÓA CHẤT TỪ NƯỚC ÓT 1.1 NƯỚC CHẠT – NƯỚC ÓT 1.2 Ý NGHĨA KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA VIỆC KHAI THÁC CÁC HÓA CHẤT TỪ NƯỚC ÓT 1.3 KHẢ NĂNG KHAI THÁC CÁC HÓA CHẤT TỪ NƯỚC ÓT 1.4 CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP TÁCH CÁC HÓA CHẤT TỪ NƯỚC ÓT CHƯƠNG 2: CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP TÁCH Mg(OH)2 2.1 GIỚI THIỆU 2.2 PHƯƠNG PHÁP TẠO TỦA BẰNG TÁC NHÂN SODA NaOH 2.3 PHƯƠNG PHÁP TẠO TỦA HYDROXIT BẰNG SỮA VÔI CHƯƠNG 3: THẠCH CAO – PHƯƠNG PHÁP TÁCH SULFATE 3.1 THAÏCH CAO 3.2 SỰ TÁCH NƯỚC CỦA THẠCH CAO 10 3.3 QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI THÙ HÌNH CỦA THẠCH CAO 11 3.4 ỨNG DỤNG 12 3.5 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÁCH SULFATE 14 CHƯƠNG 4: NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 15 4.1 NGUYÊN LIỆU 15 4.2 SẢN PHẨM 19 CHƯƠNG 5: CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU 25 5.1 PHƯƠNG PHÁP TẠO MgO CUÛA A.A THORTON 25 5.2 PHƯƠNG PHÁP PERMANENTE METALS CORPORATION 26 5.3 PHƯƠNG PHÁP TUDOR IONESCU VÀ ALEXANDRU BRANISI 27 5.4 CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA TIẾN SĨ LA VĂN BÌNH 29 CHƯƠNG 6: HỆ PHÂN TÁN 31 6.1 KHÁI NIỆM 31 6.2 TÍNH CHẤT ĐIỆN HỌC CỦA HỆ PHÂN TÁN 33 6.3 SỰ BỀN VỮNG CỦA HỆ PHÂN TÁN 35 6.4 SỰ HẤP PHỤ TRÊN BỀ MẶT HẠT KEO 38 CHƯƠNG 7: QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH TINH THỂ 36 7.1 QUÁ TRÌNH TẠO MẦM 36 7.2 SỰ PHÁT TRIỂN TINH THỂ 40 7.3 QUÁ TRÌNH LÀM GIÀ TỦA 41 7.4 SỰ NHIỄM BẨN KẾT TỦA 42 CHƯƠNG 8: GIỚI THIỆU VISUAL BASIC 6.0 44 8.1 LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯNG 44 8.2 MÔI TRƯỜNG LẬP TRÌNH VISUAL BASIC 6.0 46 PHẦN II: THỰC NGHIỆM CHƯƠNG 9: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 48 9.1 NOÄI DUNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 48 9.2 HÓA CHẤT 49 9.3 DỤNG CỤ – THIẾT BỊ 49 9.4 QUI TRÌNH THỰC NGHIỆM 50 9.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 54 CHƯƠNG 10: CÁC YẾU TỐ CẦN NGHIÊN CỨU 55 10.1 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ÑOÄ 55 10.2 ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ KHUẤY TRỘN 56 10.3 ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ RÓT TÁC CHẤT 56 10.4 ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ – TỶ LỆ TÁC CHẤT 57 10.5 ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH LÀM GIÀ TỦA 58 10.6 ẢNH HƯỞNG CỦA CỢ HẠT SỮA VÔI 58 10.7 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ pH 58 PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN CHƯƠNG 11: NGHIÊN CỨU TÁCH LOẠI SULFATE 59 11.1 ĐƯỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ SO42- 59 11.2 AÛNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐẾN HIỆU SUẤT TÁCH SO42- 60 11.3 MÔ HÌNH THỐNG KÊ THỰC NGHIEÄM 66 11.4 NGHIÊN CỨU CHẤT LƯNG SẢN PHẨM 67 11.5 NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG GIỮA Ca2+ VÀ SO42- 70 11.6 BÀN LUẬN 71 CHƯƠNG 12: NGHIÊN CỨU TÁCH LOẠI Mg(OH)2 72 12.1 NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ SẠCH CỦA SẢN PHẨM Mg(OH)2 72 12.2 NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH THỐNG KÊ THỰC NGHIỆM 81 12.3 CHẤT LƯNG SẢN PHẨM 83 12.4 CÁC CHẾ ĐỘ TỐI ƯU 83 12.5 NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC CÁI SAU KHI TÁCH Mg(OH)2 88 12.6 BÀN LUẬN 89 CHƯƠNG 13: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG MasBK05 90 13.1 YÊU CẦU 90 13.2 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 91 13.3 KIẾN TẠO GIAO DIỆN – HOẠT ĐỘNG CỦA CHƯƠNG TRÌNH 92 13.4 Mà LỆNH 95 13.5 KIỂM ĐỊNH SỰ TƯƠNG THÍCH GIỮA MÔ HÌNH VÀ THỰC NGHIỆM 95 CHƯƠNG 14: KẾT LUAÄN 96 14.1 KẾT LUẬN 96 14.2 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 96 PHAÀN IV PHỤ LỤC I ĐỊNH HÀM LƯNG SO42- BẰNG PHƯƠNG PHÁP SO MÀU 99 II CHUẨN ĐỘ Mg2+ - Ca2+ BẰNG DUNG DỊCH EDTA 107 III ĐỊNH LƯNG Cl- - VÔI 121 IV XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN PHA – CỢ HAÏT 122 V QUI HOẠCH THỰC NGHIỆM XỬ LÝ SO42- 123 VI QUI HOẠCH THỰC NGHIỆM TÁCH Mg(OH)2 125 VII Mà LỆNH LẬP TRÌNH XÂY DỰNG CÁC ỨNG DỤNG 129 VIII KẾT QUẢ PHÂN TÍCH NƯỚC ÓT TRƯỚC – SAU TÁCH SULFATE 145 IX PHÂN TÍCH ICP – OES 147 X PHỔ PHÁT XẠ HỒ QUANG CÁC MẪU SẢN PHẨM 150 TÀI LIỆU THAM KHAÛO 152 MỤC LỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 : Tính chất dạng CaSO4 - H2O 11 Baûng 4.1 : Thành phần hóa trung bình nước ót giới 15 Bảng 4.2 : Sự phụ thuộc khối lượng riêng nước ót vào nhiệt độ 15 Bảng 4.3 : Quan heä sức căng bề mặt nhiệt độ 15 Bảng 4.4 : Quan hệ độ dẫn điện nước ót nhiệt độ 16 Bảng 4.5 : Độ tan vôi nước tính theo CaO 18 Bảng 4.6 : Thành phần hóa MgO sản xuất từ nước biển Anh Quốc 24 Bảng 5.1 : Quan hệ độ sản phẩm với nồng độ sữa vôi 30 Bảng 5.2 : Quan hệ độ sản phẩm với nồng độ magie sử dụng 30 Bảng 6.1 : Phân loại hệ phân tán 31 Baûng 9.1 : Thành phần hóa nước ót Ninh Thuận 300Bé 50 Bảng 9.2 : Tạp chất muối CaCl2 rắn kỹ thuật 50 Bảng 11.1 : Quan hệ độ hấp thu A vànồng độ SO42- 59 Bảng 11.2 : Quan hệ hiệu suất thời gian phản ứng 60 Bảng 11.3 : Quan hệ hiệu suất nhiệt độ phản ứng 61 Bảng 11.4 : Quan hệ hiệu suất tốc độ khuấy trộn 62 Bảng 11.5 : Quan hệ hiệu suất tỷ lệ tác chất 63 Bảng 11.6 : Quan hệ hiệu suất nồng độ Ca2+ 64 Baûng 11.7 : Quan hệ hiệu suất nồng độ sulfate nước ót 65 Bảng 11.8 : Ma trận qui hoạch thực nghiệm 66 Bảng 11.9 : Tạp chất mẫu thạch cao 67 Baûng 11.10 : Bậc phản ứng Ca2+ 70 Baûng 11.11 : Bậc phản ứng SO42- 71 Bảng 12.1 : Ảnh hưởng cỡ hạt sữa vôi đến độ Mg(OH)2 72 Bảng 12.2 : Ảnh hưởng thời gian rót sữa vôi đến độ Mg(OH)2 73 Bảng 12.3 : Ảnh hưởng tỷ lệ tác chất đến độ Mg(OH)2 74 Bảng 12.4 : Ảnh hưởng khuấy trộn 75 Baûng 12.5 : Ảnh hưởng lượng mầm sử dụng đến độ Mg(OH)2 76 Bảng 12.6 : Ảnh hưởng hàm lượng vôi đến độ Mg(OH)2 77 Bảng 12.7 : Ảnh hưởng nồng độ Mg2+ đến độ Mg(OH)2 78 Bảng 12.8 : Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến độ Mg(OH)2 79 Bảng 12.9 : Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến độ Mg(OH)2 80 Bảng 12.10: Ma trận trực giao baäc hai 81 Bảng 12.11: Kết thí nghiệm laëp 89 Bảng 13.1 : Sai số chương trình mô tách SO42- với thực nghiệm 95 Bảng 13.2 : Sai số chương trình mô độ Mg(OH)2 95 MỤC LỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 4.1 Hình 4.2 Hình 4.3 Hình 4.4 Hình 4.5 Hình 4.6 Hình 4.7 Hình 4.8 Hình 5.1 Hình 6.1 Hình 7.1 Hình 7.2 : Nước biển – nước chạt – nước ót : Dây chuyền sản xuất loại muối khoáng từ nước ót Nhật Bản : Thạch cao : Cấu trúc tinh thể thạch cao : Nhiệt đồ CaSO4.2H2O 10 : Nhiệt đồ Canxit 16 : Nhiệt đồ Aragonit 16 : Cấu trúc tinh theå CaO 17 : Nhiệt đồ Ca(OH)2 18 : Nhieät đồ khoáng vật brucite 20 : Cấu trúc brucite 21 : Cấu trúc tinh thể MgO 22 : Ảnh nhiễu xạ electron sợi MgO 23 : Qui trình RICHICO 28 : Cấu tạo mixen keo AgI 34 : Kết tinh từ pha (a), pha lỏng (b) từ … 36 : vm , vt 37 Hình 7.3 : phụ thuộc ethalpi tạo mầm 38 Hình 8.1 : Giao diện chương trình Visual Basic 46 Hình 9.1 : Qui trình nghiên cứu 48 Hình 9.2 : Mô hình thí nghiệm tách sulfate 51 Hình 9.3 : Phổ nhiễu xạ tia X mẫu vôi 52 Hình 9.4 : Mô hình tách loại Mg(OH)2 53 Hình 11.1: Đồ thị xác định đường chuẩn SO42- 59 Hình 11.2: Quan hệ hiệu suất thời gian 60 Hình 11.3: Quan hệ hiệu suất nhiệt độ phản ứng 61 Hình 11.4: Quan hệ hiệu suất tốc độ khuấy trộn 62 Hình 11.5: Quan hệ hiệu suất tỷ lệ tác chất 63 Hình 11.6: Quan hệ hiệu suất nồng độ Ca2+ 64 Hình 11.7: Quan hệ hiệu suất nồng độ sulfate nước ót 65 Hình 11.8: Bề mặt đáp ứng hiệu suất khử sulfate 67 Hình 11.9: Phổ nhiễu xạ tia X mẫu sản phẩm thạch cao 68 Hình 11.10: Kết phân tích nhiệt mẫu thạch cao 69 ... TÀI: NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐỘ SẠCH Mg(OH)2 ĐIỀU CHẾ TỪ NƯỚC ÓT BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỮA VÔI II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ luận án nghiên cứu trình tách Mg2+ từ nước ót phương pháp sữa. .. phần: Nghiên cứu tách loại sulfate nước ót dung dịch CaCl2; Từ nước ót sulfate tiến hành nghiên cứu tách magie dạng Mg(OH)2 phương pháp sữa vôi; Nghiên cứu biện pháp xử lý nước sau tách Mg(OH)2. .. 12.1: Ảnh hưởng cỡ hạt sữa vôi đến độ Mg(OH)2 72 Hình 12.2: Ảnh hưởng thời gian rót sữa vôi đến độ Mg(OH)2 73 Hình 12.3: Ảnh hưởng tỷ lệ tác chất đến độ Mg(OH)2 74 Hình 12.4: Ảnh hưởng