Báo cáo đồ án Silica Silic dioxit

Chủ yếu nguồn nano silica nhập từ Ấn Độ khoảng nghìn tấn/năm Nano silica sử dụng khoảng triệu tấn/năm Hình Tỉ lệ tăng trường theo vùng thị trường nano silica vào năm 2020 – 2025 2010 7,49 39,99 7,99 2011 7,65 42,31 8,46 2012 7,75 43,40 8,68 2013 7,90 44,10 8,82 2014 7,81 45,22 9,04 2015 8,24 50,00 10 2016 7,81 43,61 8,72 2017 7,72 42,84 8,57 2018 7,57 43,98 8,79 2019 7,47 43,45 8,69 Diện tích, sản lương lúa trấu Việt Nam từ năm 2010 – 2019 Thành phần oxit Tỷ lệ theo khối lượng (%) SiO2 86,9 – 97,3 MgO 0,1 – 2,0 K2 O 0,6 – 2,5 CaO 0,2 – 1,5 Na2O 0,3 – 1,8 Fe2O3 0,2 – 0,9 Bảng Các thành phần oxit có tro trấu Thị trường Thị trường giới sôi động với nhu cầu sử dụng nano silica tồn cầu ước tính đạt 3.3 nghìn kg vào năm 2015 Biểu đồ Dự kiến thị trường nano silica toàn cầu theo vùng từ năm 2019 – 2027 Cao su Y tế Sơn Bê tông Polyme Thiết bị điện tử Nông nghiệp Khác Biểu đồ Khối lượng thị trường nano silica toàn cầu theo ứng dụng vào năm 2019 Phương pháp tổng hợp 2.1 Phương pháp sol – gel Phương pháp bao gồm thủy phân phản ứng ngưng tụ kết tủa alkoxides kim loại tetraethylorthosilicate (TEOS) muối vô natri silicate diện axit HCl bazơ NH đóng vai trị xúc tác Các phản ứng hóa học xảy trình tổng hợp hạt nano silica phương pháp sol –gel từ TOES viết sau: Sơ đồ tổng hợp nano silica phương pháp sol - gel Mẫu nanosilica tổng hợp từ vỏ trấu phương pháp sol - gel chụp TEM SEM Hình Ảnh chụp TEM SEM nanosilica Phương pháp tổng hợp 2.2 Phương pháp kết tủa Phương pháp kết tủa sử dụng nhiệt để phân hủy vỏ trấu, sau cho NaOH để tạo dung dịch + NaOH → + Phản ứng HCl để tạo nên tinh thể + HCl → + NaCl + Cuối tạo thành có dạng vơ định hình kích thước nanomét Sơ đồ tổng hợp nano silica phương pháp kết tủa 10 Giống ổi Đài Loan thu hoạch sau 75 ± ngày tính từ lúc nở hoa, xử lý sơ bao màng hỗn hợp chứa 2% Chitosan và 0,02% nano SiO 2 có tốc độ biến đổi màu sắc vỏ quả, độ cứng, hàm lượng Vitamin C, tỷ lệ hư hỏng, tổng chất rắn hòa tan, tỷ lệ hao hụt khối lượng giảm chậm nhất, chất lượng cảm quan tốt, thời gian bảo quản lâu, khoảng ngày bảo quản 30 ± 2oC, 80 ± 5% RH khoảng 12 ngày bảo quản 15 ± 1oC, 80 ± 5% RH gần gấp đôi so với mẫu ổi không xử lý bao màng  Mẫu ổi ĐC sau ngày ở 15 ± 1oC, 80 ± 5% RH Mẫu ổi xử lý bao màng chitosan + nano SiO2 21 sau ngày bảo quản 15 ± 1oC, 80 ± 5% RH Ứng dụng Ứng dụng nuôi thủy sản Chế phẩm nano silica Phân hủy chất hữu cơ, thức ăn dư thừa, chống thối nước, hạn chế tảo phát triển, giảm tượng đóng rong, nhớt bạt đáy ao, đầm Ngăn ngừa tượng đen mang, đóng rong tơm Làm tăng hàm lượng oxy hịa tan nước, nâng cao hoạt tính sinh học nước Giảm khí độc ao, đầm , , , , Cl, ngăn ngừa tượng đầu tơm, cá thay đổi thời tiết Kích hoạt vi sinh vật có lợi tăng mật độ lấn át mầm bệnh gây hại Giảm độc nguồn nước nhiễm độc nhiều hữu dư thừa thức ăn, tảo phát triển mức Diệt tảo, cắt tảo ao, đầm 22 Ứng dụng Ứng dụng nơng nghiệp Silica chức hóa nano bạc để phịng trị bệnh có loại trồng sầu riêng, tiêu,… Nanocompozit Ag/SiO2 có khả phịng trừ bệnh vàng lá, tháo đốt tiêu, bệnh nứt thân xì mủ sầu riêng, tăng suất trồng Nanocompozit Ag/SiO2 dung cho dạng keo nước Nanocompozit Ag/SiO2 có ổn định pha nước phèn, nước cứng mức pH khác Quy trình tổng hợp nano silica biến tính bạc 23 Ứng dụng Ứng dụng nơng nghiệp Chế tạo phân bón hữu silic giúp tăng suất lúa trồng khác lên từ 15 - 30% Làm phân bón: nano silic sản xuất làm phân bón gốc cho Hạn chế tác hại kim loại nặng trồng, tăng cường sức đề kháng cho Nano silic làm giảm xạ nhiệt ánh sáng mặt trởi tiếp xúc lên trồng Ứng dụng nano silic số phân bón nano vi lượng việc chăm sóc có múi: Chống rụng quả, hạn chế nứt cam canh bưởi hoàng Sử dụng chế phẩm nano silic họ bầu bí (dưa leo, dưa lưới, dưa hấu): hạn chế tượng nứt thân chảy nhựa, giảm tỷ lệ bệnh héo xanh vi khuẩn, chống nứt Dạng gel nước nano silica dễ hấp thụ 24 Thông số kỹ thuật Khi sản xuất nano silica ta cần ý vào thông số kỹ thuật quan trọng diện tích bề mật độ tinh khiết để đạt sản phẩm tốt để tăng tính silica Ở Việt Nam, nhập nano silica chủ yếu từ Ấn Độ để đưa vào sản xuất Một công ty trách nhiệm hữu hạn đầu tư phát triển BSB thành viên iAN đưa dự án Bio Sili họ vào hoạt động để tận dụng phế phẩm nơng nghiệp nước ta trấu 25 Thơng số kỹ thuật Các đặc tính Hình dạng bên ngồi Diện tích (BET) bề mặt Độ tinh khiết Độ ẩm (ở 105 C 2h) Độ thất thoát o ( 1000 C 2h) o Tỷ trọng riêng pH 5% huyền phù Đơn vị Innsulekx PP – AC200AI (G) BSB TDS – PC0400AG - Bột trắng mịn Bột trắng mịn m2 / g 160 – 200 600 - 700 % < 92 < 99.99 % < 6.0 < 7.0 % < 6.0 < 6.0 g/cm3 0.23 – 0.27 0.11 – 0.13 - 6.0 – 7.0 6.0 – 7.0 Bảng so sánh thông số kỹ thuật nano silica công ty Innsulekx Ấn Độ công ty BSB Việt Nam sản xuất 26 Tính tốn Ta có khối lượng riêng vỏ trấu: [Sổ tay trình thiết bị tập 1, 2] Với thể tích ban đầu nạp vào 3000 kg sau khí xử lý lượng trấu 15% khối lượng lượng nạp liệu vào lị 2550 kg/mẻ nung, từ ta suy thể tích cần nung là: Lị nung xây dựng với hình dạng hình hộp chữ nhật có chiều dài 40m chiều ngang 20m: S = a x b = 60 x 20 = 1200 (m2) Chiều cao lị: 27 Tính tốn Kích thước lò nung cần thiết kế là: W x S x H (m) Kích thước ngồi: 21000 x 1200 (60 x 20) x 20 m Kích thước lịng: 21000 x 1080 (54 x 20) x 20 m, đường kính ống khối: Chiều dày thành chọn khoảng m dựa vào kích thước gạch mà xây dựng Lượng tro thu ta nạp vào 850 kg trấu thu khoảng 25% khối lượng tro: Lượng tro thu = 2550 x 25% 638 kg tro 28 Tính tốn Xử lý nhiệt vỏ trấu 550oC với tốc độ Tốc độ nâng nhiệt nâng nhiệt 1,2 oC/phút thời gian lưu 700 giờ, hàm lượng tro thu 600 Trong qua trình trình nung có lượng nhiệt thất tỏa đặt là: 500 Nhiệt độ oC nằm khoảng 20% đến 25% f(x) = 1.2 x^1 400 300 200 100 0 100 200 300 400 500 Thời gian (phút) Sơ đồ Tốc độ nâng nhiệt thiết bị nung trấu 8h 55029oC 600 Trấu tiền xử lý 30 Lò nung trấu thành tro Hình Hệ thống thiết bị nung trấu thành tro Chú thích Kích thủy lực, Buồng nâng, Quạt sơ cấp, Vít cấp trấu, Quạt thứ cấp, Lò sấy, Buồng nung, Thiết bị tách bụi khí, Ống lấy nhiệt, 10 Vít 31 tháo tro, 11 Lị nung 32 33 So sánh điều chỉnh tay điều chỉnh tự động hóa  Đáp ứng chậm  Phụ thuộc vào trạng thái tâm lý người  Sai số lớn nhiệt kế khí, mắt người đọc Hệ thống phức tạp người vận hành khó vừa thao tác vừa thi hành điều khiển  Dễ tai nạn lao động  Chi phí cho vận hành cao  Đáp ứng nhanh  Đo biến nhiệt độ cảm biến Sai số cảm biến nhỏ đo cảm biến nhiệt độ = Nhiệt kế + mắt người Thao tác nhanh tự động xác  An tồn lao động  Chi phí vận hành thấp 34 Kết luận STT Nội dung Tổng hợp nano silica (SiO2) từ vỏ trấu với độ tinh khiết cao bề mặt diện tích lớn khoảng 600 m2/g Kết - Tổng hợp thành cơng Nano Silica có kích thước trung bình khoảng - nm - Nano silica có độ tinh khiết cao từ 95 – 99,99 % diện tích bề mặt lớn khoảng 600 m2/g Thiết bị nung trấu với công - Thiết bị làm việc với công suất lớn đáp ứng đủ `2 suất lớn khoảng tấn/ngày đạt nhu cầu cho ngành lĩnh vực nano Silica hiệu suất cao khoảng 8.000 tấn/tháng Tối ưu hóa lị nung cho - Đạt hiệu suất nano silica cao từ 90% trình tổng hợp nano silica - Khơng nhiễm mơi trường từ vỏ trấu - Tận dụng triệt để sản phẩm 35 ... độ tỏa nhiệt biến dạng nhỏ (ưu điểm silica) Cao su biến tính silica - cabon 13 Ứng dụng Ứng dụng ngành xây dựng Bê tông Silicat Tỷ lệ phần trăm vôi cấu tử silica khoảng từ 30 : 70 đến 50 : 50... dây nano silica hấp thu ánh sáng tuyệt vời Tấm thảm có bề dày 3mm hấp thu lượng ánh sáng lớn so với chất liệu bề mặt pin mặt trời khác với hiệu suất tăng lên 8% Pin lượng mặt trời từ silica 18... tetraethylorthosilicate (TEOS) muối vô natri silicate diện axit HCl bazơ NH đóng vai trị xúc tác Các phản ứng hóa học xảy trình tổng hợp hạt nano silica phương pháp sol –gel từ TOES viết sau: Sơ đồ tổng