Luận văn thạc sĩ tổng hợp và khảo sát tính chất của vật liệu cordierite mullite xốp sử dụng trấu làm phụ gia tạo xốp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - MAI VĂN VÕ ĐỀ TÀI: TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU CORDIERITE – MULLITE XỐP SỬ DỤNG TRẤU LÀM PHỤ GIA TẠO XỐP CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: CNVL SILICAT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS VŨ THỊ NGỌC MINH Hà Nội – Năm 2017 Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn thạc sĩ khoa học “Tổng hợp khảo sát tính chất vật liệu cordierite - mullite xốp sử dụng trấu làm phụ gia tạo xốp,” xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô Bộ môn CNVL Silicat tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ suốt thời gian qua Đặc biệt, xin cảm ơn TS Vũ Thị Ngọc Minh tận tình hướng dẫn bảo để tơi củng cố kiến thức chuyên sâu, phương pháp luận, kỹ nghiên cứu …để tơi hồn thành luận văn Xin cảm ơn Phịng thí nghiệm Cơng nghệ Vật liệu Thân thiện Môi trường, viện AIST – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Phịng thí nghiệm Hiển vi Điện tử Vi phân tích - BKEMMA trường ĐHBKHN, phịng thí nghiệm ITT – Viện kỹ thuật nhiệt đới - Viện khoa học hàn lâm Việt Nam ,…đã giúp tơi thí nghiệm, phân tích, đánh giá mẫu vật liệu đề tài tổng hợp Tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp ln bên động viên giúp suốt thời gian qua Tác giả xin cam đoan số liệu luận văn tác giả nghiên cứu, khơng chép Hà nội, ngày tháng năm 2017 Học viên Mai Văn Võ GVHD: TS Vũ Thị Ngọc Minh Page i Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ v DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC VIẾT TẮT viii GIỚI THIỆU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Khoáng cordierite (2MgO.2Al2O3.5SiO2) 1.1.1 Giới thiệu vật liệu cordierite 1.1.2.Các tính chất cordierite: 1.2 Khoáng mullite (3Al2O3.2SiO2) 11 1.3 Các phương pháp tổng hợp gốm cordierite – mullite: 12 1.3.1 Tổng hợp gốm cordierite-mullite dạng sít đặc 12 1.3.2 Tổng hợp gốm cordierite – mullite xốp 17 1.4 Một số kết nghiên cứu gốm cordierite xốp 18 1.5 Ứng dụng vật liệu cordierite-mullite: 20 1.5.1 Ứng dụng vật liệu cordierite-mullite chất mang xúc tác xử lý khí thải: 20 1.5.2 Ứng dụng vật liệu cordierite-mullite làm cấu kiện chịu lửa 21 1.5.3 Ứng dụng vật liệu cordierite-mullite làm vật liệu cách điện 22 CHƯƠNG MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 Mục tiêu đề tài: 24 2.2 Nguyên liệu 24 2.2.1 Cao lanh: 24 2.2.2.Talc: 25 2.2.3.Hydroxit nhôm Al(OH)3: 26 2.2.4 Than trấu: 27 2.2.5.Chất kết dính CMC (Carboxymethyl cellulose): 29 2.3 Quy trình chế tạo vật liệu 30 GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page ii Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B 2.4 Tính tốn phối liệu 31 2.4.1 Phản ứng tạo cordierite[6]: 31 2.4.2 Thành phần hóa nguyên liệu sử dụng: 32 2.4.3 Tính tốn phối liệu 32 2.5 Các phương pháp phân tích: 34 2.5.1 Phân tích thành phần hóa theo phương pháp ướt 34 2.5.2 Phân tích độ mịn của trấu phối liệu 34 2.5.4 Xác định độ xốp, độ hút nước, khối lượng thể tích.[2] 36 2.5.5 Xác định cường độ nén vật liệu.[2] 37 2.5.6 Phân tích thành phần khống 37 2.5.7 Phân tích vi cấu trúc vật liệu kính hiển vi điện tử quét (SEM) 38 2.5.8 Phân tích phổ phát xạ lượng tia X 39 2.5.9 Xác định tỷ diện vật liệu 39 2.5.10 Khảo sát khả mang xúc tác 41 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42 3.1 Khảo sát điều kiện than hóa trấu 42 3.1.1.Phân tích nhiệt TG-DTA trấu 42 3.1.2 Khảo sát khả nghiền than trấu 43 3.1.3 Phân tích nhiệt thành phần hóa học than trấu 44 3.2 Khảo sát ảnh hưởng kích thước hạt hàm lượng than trấu đến phương pháp tạo hình 46 3.2.1 Khi độ ẩm tạo hình W = 15 ÷ 18% 46 3.2.2 Khi độ ẩm tạo hình W = 30 ÷ 35%, tạo hình phương pháp đùn qua khn 48 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến tính chất mẫu gốm xốp 48 3.3.1.Các tính chất lý mẫu gốm xốp trình bày bảng 3.4: 50 3.3.2 Khảo sát tính chất mẫu X20 52 3.3.2.1 Tính chất lý 52 3.3.2.2 Tính chất khống học – XRD 54 3.3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ nung hàm lượng than trấu đến tính chất lý gốm xốp 56 GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page iii Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B 3.3.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ nung hàm lượng than trấu đến độ co nung sản phẩm 56 3.3.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ nung hàm lượng than trấu đến độ xốp biểu kiến 57 3.3.3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ nung hàm lượng than trấu đến khối lượng thể tích 58 3.3.3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ nung hàm lượng than trấu đến cường độ nén sản phẩm 59 3.3.4 Đặc điểm khoáng học vi cấu trúc mẫu X35 62 3.3.4.1 Tính chất khống học – XRD 62 3.3.4.2 Ảnh SEM mẫu X35 63 3.4 Cấu trúc lỗ xốp vật liệu tổng hợp 65 KẾT LUẬN 68 KIẾN NGHỊ 69 PHỤ LỤC 73 GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page iv Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Dạng tồn cordierite tự nhiên Hình 2: Cấu trúc khoáng cordierite.[27] Hình 3: Giản đồ pha hệ ba cấu tử SiO2 - Al2O3 – MgO Hình 4: Hệ số dãn nở nhiệt cordierite theo nhiệt độ Hình 5: Giản đồ pha hệ hai cấu tử SiO2 – Al2O3 11 Hình 6: Sơ đồ trình tổng hợp cordierite theo phương pháp truyền thống 13 Hình 7: Ảnh hưởng tỷ lệ phần trăm khối lượng oxit MgO-Al2O3-SiO2 đến hình thành cordierite hệ số dãn nở nhiệt [10] 13 Hình 8: Sơ đồ trình tổng hợp cordierite theo phương pháp sol - gel 15 Hình 9: Sơ đồ đơn vị khống alumosilicat 16 Hình 10: Gốm cordierite dạng tổ ong làm chất mang xúc tác xử lý khí thải 21 Hình 1.11: Vật liệu chịu lửa mullite – cordierite làm trụ đỡ, kê lị nung 22 Hình 12: Cordierite-mullite làm vật liệu cách điện 23 Hình 1: Ảnh cao lanh Phú Thọ 25 Hình 2: Talc Trung Quốc 26 Hình 3: Al(OH)3 – Cơng ty TNHH hóa cơng nghiệp Tây Long, Thành phố Sơn Đầu – Quảng Đông – Trung Quốc 27 Hình 4: Trấu Tiền Hải – Thái Bình 28 Hình 5: Phụ gia tạo đặc (làm đặc, làm đầy) CMC có nguồn gốc từ cellulose 29 Hình 6: Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu 30 Hình 1: Đường phân tích nhiêt TG - DTA trấu 42 Hình 2: Sự phụ thuộc thành phần hạt vào thời gian nghiền than trấu gia nhiệt đến 2400C 43 Hình 3: Mối tương quan nhiệt độ nung, lượng khối lượng sau nung phân bố cỡ hạt than trấu sau nghiền 44 Hình 4: Phân tích nhiệt DTA-TG than trấu 45 Hình 5: Ảnh vết nứt mẫu mộc 46 GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page v Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B Hình 6: Đường TG nguyên liệu phối liệu 49 Hình 7: Ảnh gốm cordierite – mullite 50 Hình 8: Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến độ xốp biểu kiến cường độ mẫu X20 52 Hình 9: Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến độ xốp khối lượng thể tích, độ co nung mẫu X20 54 Hình 10: Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến hình thành khống mẫu X20 55 Hình 11: Ảnh hưởng nhiệt độ nung hàm lượng than trấu đến độ co nung sản phẩm 56 Hình 12: Ảnh hưởng nhiệt độ nung hàm lượng than trấu đến độ xốp biểu kiến 57 Hình 13: Ảnh hưởng nhiệt độ nung hàm lượng than trấu đến khối lượng thể tích 58 Hình 14: Ảnh hưởng nhiệt độ nung hàm lượng than trấu đến cường độ nén sản phẩm 60 Hình 15: Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến hình thành khống mẫu X35 62 Hình 16: Ảnh cấu trúc khống gốm độ phóng đại 10.000 lần 30.000 lần 63 Hình 17: Ảnh phân tích khống mẫu 64 Hình 18: Ảnh cấu trúc xốp gốm sau nung độ phân giải x200 x1000 65 Hình 19: Ảnh cấu trúc xốp gốm sau xử lý hóa chất độ phân giải x200 x1000 67 GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page vi Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Hệ số dãn nở nhiệt trung bình cordierite số vật liệu ceramic[24] Bảng 1.2: Một số thông số kỹ thuật gốm cordierite 10 Bảng 3: Cordierite xốp sử dụng mùn cưa tạo xốp[28] 19 Bảng 4: Cordierite xốp sử dụng đá phiến dầu tạo xốp[8] 19 Bảng 5: Thành phần hóa tro trấu vùng khác [11, 18] 20 Bảng 1: Thành phần hóa nguyên liệu sử dụng 32 Bảng 2: Các phối liệu 33 Bảng 3: Bảng thành phần hóa phối liệu tính tốn trước sau nung 34 Bảng 1: Thành phần hóa tro trấu than trấu 45 Bảng 2: Đặc điểm mẫu sau khn 47 Bảng 3: Trình bày đặc điểm mẫu có độ ẩm 30÷35% sau khn 48 Bảng 4: Các tính chất lý mẫu 51 Bảng 5: Các tính chất gốm 61 Bảng 6: Kết BET mang xúc tác mẫu 66 GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page vii Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B DANH MỤC VIẾT TẮT Ký hiệu Chú thích BET Tỷ diện CMC Carboxymethyl cellulose DTA Đường cong nhiệt EDX Phổ phát xạ lượng tia X MKN Mất nung P.T Phú Thọ SEM Kính hiển vi điện tử TG Đường cong khối lượng mẫu T.Q Trung Quốc T.trấu Than trấu XRD Phân tích nhiễu xạ Rơnghen X20, X25, X30, X: Ký hiệu mẫu X35, X40 20: Hàm lượng than trấu mẫu GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page viii Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B GIỚI THIỆU Các vật liệu ceramic xốp ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực, bao gồm vật liệu bảo ôn cách nhiệt cho lò công nghiệp, vật liệu mang xúc tác, vật liệu lọc khí kim loại nóng chảy… có độ chịu lửa cao, bền sốc nhiệt, cách nhiệt nhẹ Ngồi hình dáng kích thước, ứng dụng kể có yêu cầu khác vi cấu trúc, bao gồm độ xốp, kích thước lỗ xốp, hình dáng lỗ xốp phân bố lỗ xốp, việc lựa chọn phương pháp sản xuất để kiểm soát vi cấu trúc vật liệu có ý nghĩa quan trọng Kỹ thuật truyền thống để sản xuất vật liệu ceramic xốp nung kết khối phối liệu từ nguyên liệu chứa oxit chịu lửa, phụ gia cháy chất kết dính Trong số vật liệu ceramic xốp, loại từ hệ ( MgO - Al2O3 - SiO2 ) mà vật liệu cordierite – mullite và/đang nghiên cứu ứng dụng cách rộng rãi nhờ tính chất ưu việt chúng Nguyên liệu tạo lên khung cấu trúc cuối vật liệu sau nung kết khối gồm đất sét chịu lửa và/hoặc cao lanh chịu lửa, talc, kết hợp với hydroxit nhôm Al(OH)3 và/hoặc oxit nhôm kỹ thuật Đất sét cao lanh chịu lửa cung cấp Al2O3 SiO2, talc cung cấp MgO SiO2, oxit nhôm kỹ thuật và/ hydroxit nhôm Al(OH)3 bổ sung Al2O3 để tạo nên khống vật liệu gốm cordierite - mullite Ở Việt Nam, nguồn nguyên liệu để sản xuất gốm cordierite (đất sét, cao lanh, talc, oxit nhôm) phong phú, song số lượng nghiên cứu gốm cordierite hạn chế Trong năm gần đây, việc sử dụng sinh khối phụ phẩm nông nghiệp để sản xuất vật liệu kỹ thuật thu hút nhiều ý kết hợp giải vấn đề kinh tế, môi trường xã hội Một số tác giả sử dụng trấu để sản xuất gạch chịu lửa xốp vật liệu ceramic xốp Một tính chất quan trọng trấu sau cháy hết hợp chất cacbon, phần lại tro trấu GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B Qua hình ảnh SEM cho thấy, mẫu có cấu trúc lỗ xốp đa dạng có lỗ xốp kích thước vài µm đến kích thước vài chục µm phân bố tồn mẫu, có lỗ xốp độc lập, có lỗ xốp liên thơng song chủ yếu lỗ xốp liên thông Nhằm làm rõ vai trò tro trấu chế tạo vật liệu cordierite – mullite xốp, mẫu X35 nung 12200C đo tỷ diện BET, sau mẫu xử lý axit HCl 1N 8h đo tỷ diện BET Quy trình xử lý hóa chất mang xúc tác thực tài liệu tham khảo, mô tả chi tiết phụ lục, so sánh kết trình bày bảng 3.6 Bảng 6: Kết BET mang xúc tác mẫu Mẫu Phụ gia tạo xốp T0nung (0C) BET sau nung (m2/g) BET sau xử lý axit (m2/g) Lượng xúc tác mang (%) Loại (%) X35 Than trấu 35 1220 0.97 25.36 11 [21] Cellulose 10 1360 0.57 21.04 Theo bảng thấy than trấu vừa giúp giảm nhiệt độ nung vừa cải thiện rõ rệt độ xốp cho sản phẩm gốm GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page 66 Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B Hình 3.19 cấu trúc xốp gốm sau xử lý hóa chất: Hình 19: Ảnh cấu trúc xốp gốm sau xử lý hóa chất độ phân giải x200 x1000 Ảnh SEM mẫu sau xử lý hóa chất, mẫu trở lên nhám nhiều so với mẫu sau nung Với thời gian xử lý cách đun HCl 1N 8h, mẫu gốm đề tài có kết BET 25.36m2/g vượt trội so với kết nghiên cứu khác 21.04m2/g GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page 67 Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B KẾT LUẬN Kết nghiên cứu, khảo sát phân tích cho thấy: Đề tài:“Tổng hợp khảo sát tính chất vật liệu cordierite - mullite xốp sử dụng trấu làm phụ gia tạo xốp” từ nguyên liệu sẵn có đạt kết sau: Trấu cần than hóa nhiệt độ 2400C 120 phút nhằm cải thiện khả nghiền mà bảo đảm mức độ nung không lớn Để tạo hình sản phảm mộc, than trấu cần nghiền qua sàng 63μm độ ẩm tạo hình cần trì 30 ÷ 35% Thực tạo hình phương pháp đùn qua khn Với điều kiện sản phẩm mộc đảm bảo ổn định sau khn sấy Than trấu giúp giảm nhiệt độ nung nhiệt độ tổng hợp cordierite ˃ 80 ÷ 1400C so với phối liệu truyền thống cung cấp SiO2 hoạt tính K2O để tạo phản ứng sớm thúc đẩy kết khối có mặt pha lỏng Bài phối liệu chứa 35% than trấu, 27.14% talc, 14.51% cao lanh 23.35% Al(OH)3 phối liệu tối ưu đề tài, đạt mục tiêu đề với: độ xốp biểu kiến 53.44%, cường độ nén 30.30MPa, khối lượng thể tích 1.371 g/cm3, độ co toàn phần 13.60% độ hút nước 27.73% nung 12200C Sản phẩm sau nung chứa lỗ xốp liên thông với độ xốp cao so với tài liệu tham khảo cải thiện độ xốp đun HCl 1N 8h Như vậy, đề tài xác định điều kiện công nghệ thiết yếu, làm tiền đề cho sản xuất thử nghiệm quy mô lớn GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page 68 Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B KIẾN NGHỊ Đề tài thực nghiệm thí nghiệm chuyển hóa khí CO, NO C3H6 sử dụng xúc tác hệ Mn-Co-Ce, trình bày phần phụ lục Kết cho thấy hiệu suất hiệu chuyển hóa khí hệ gốm đề tài cao so với hệ gốm chuẩn bị phương pháp sol gel[21] với quy trình xử lý hóa chất Mặc dù đạt kết nghiên cứu khả quan có tính ứng dụng cao, thời gian thực đề tài có hạn nên nhiều vấn đề liên quan đến chế tạo sản phẩm chưa sáng tỏ Tác giả kiến nghị thực nghiên cứu tính lưu biến phối liệu nhằm chế tạo sản phẩm có kích thước lớn hình dạng phức tạp thành mỏng cấu trúc tổ ong gốm chuyển đổi xúc tác động tơ Vai trị K2O than cần làm rõ trấu từ vùng thổ nhưỡng từ giống lúa khác khác biệt hàm lượng hợp chất Trong điều kiện nghiên cứu sử dụng lò điện để cấp nhiệt cho trình thiêu kết sản phẩm, mà chưa nghiên cứu trình cấp nhiệt than trấu cháy nhiệt độ cao GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page 69 Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Văn Chén (1978), Hóa lý silicat, Bộ mơn CNVL Silicat – Trường ĐHBK Hà Nội Đỗ Minh Nhật, Trần Thị Doan Lại Thị Mỵ (1980), Thí nghiệm chuyên ngành silicat Nguyễn Đăng Hùng ( 2014), Lò Silicat, Nhà xuất Bách khoa Hà Nội Phạm Văn Tường (1998), Giáo trình vật liệu vơ cơ, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Trần Ngọc Tuyền ( 2007), Nghiên cứu tổng hợp gốm cordierite composite mullite - cordierite từ cao lanh A Lưới - Thừa Thiên Huế, Luận án Tiến sĩ Hóa học П.П.БYДHИKOBA TEXHOлOгИЯ ИД-PA KEPAMИKИ TEXH И (1972), XИMИӋECKAя OгHEYлOPOB, MOCKBA И3ДATEЛbCTBO ЛИTETPATYPbIПO CTPOИTEЛbCTBY Lucas, J.A.H and R.J Haüy, Levrault Schoell et cie., "Tableau méthodique des espèces minérales" 2(Levrault Schoell et cie.), tr pp.1813 A Benhammou cộng (2014), "Effects of oil shale addition and sintering cycle on the microstructure and mechanical properties of porous cordierite-ceramic", Ceramics International 40, tr 8937-8944 B I Ugheoke cộng (2006), "Property optimization of kaolin-rice husk insulating fire-bricks", Leonardo Electronic Journal of Practices and Technologies vol 9, tr 167-178 10 Beals, RJ Cook, RL (1952), "Low‐expansion cordierite porcelains", Journal of The American Ceramic Society 35(2), tr 53-57 11 Chakraverty, A, Mishra, P Banerjee, HD (1985), "Investigation of thermal decomposition of rice husk", Thermochimica acta 94(2), tr 267-275 12 D Everett L Koopal (2001), "IUPAC' s manual on definitions, terminology and symbols in colloid and surface chemistry ", Web Edition GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page 70 Luận văn cao học 13 HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B D.E.A G (2003), "Synthesizing cordierite in ceramic bodies", Ceramics Ind vol 151 14 G Wei, L Hongbin F Chunxia (2010), "Influence of La2O3 on preparation and performance of porous cordierite from rice husk", Journal of Rare Earths vol 28, tr 614-617 15 Gao W N.M Sammes (1999), "An introduction to electronic and ionic materials", World Scientific 16 I Makovska cộng (2013), "Investigation of silane modified ceramic surface of porous mullite ceramics", World Academy of Science Engineering and Technology vol 79, tr 1-5 17 Japan, T.C.S.O and N.S Kyokai (2012), "Advanced ceramic technologies & products", Springer Scientific & Business Media 18 Mansaray, KG Ghaly, AE (1997), "Physical and thermochemical properties of rice husk", Energy Sources 19(9), tr 989-1004 19 Minh, V.T.N., VO, M.V Thịnh, L T (2015), "Fabrication of porous mullite - alumina ceramic using torrefied rice husk as a pore - forming agent and silica source", Vietnam Journal of Chemistry 53(6e4), tr 192-196 20 P P T Mai cộng (2015), "The application of high surface area cordierite synthesized from kaolin as a substrate for auto exhaust catalysts", Journal of the Chinese Chemical Society 62, tr 536-546 21 P.P.T Mai cộng (2014), "The influence of deposition methods of support layer on cordierite substrate on the characteristics of a MnO2-NiOCo3O4/Ce0.2Zr0.8O2/Cordierite three way catalyst", Materials 7, tr pp62376253 22 Purdy R.C (1929), "Index to ceramic abstracts for november", Journal of the American Ceramic Society vol 22(11), tr pp 779-852 23 Rankin, George Atwater Merwin, HE (1918), "The ternary system MgOAl2O3-SiO2", American Journal of Science(268), tr 301-325 24 Shackelford, J.F W Alexander (2000), "CRC materials science and engineering handbook", CRC press GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page 71 Luận văn cao học 25 HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B T Watari cộng (2006), "Fabrication of porous SiO2/C composite from rice husks", Journal of the European Ceramic Society vol 26, tr 797801 26 T.Torikai cộng sự., "Preparation of porous ceramics from rice husk containing Al or Al2O3 particles for bioreactor", Key Engineering Materials 247, tr 433-436 27 Wei, Jinsheng cộng (2016), "Crystal structure and microwave dielectric properties of CaTiO3 modified Mg2Al4Si5O18 cordierite ceramics", Journal of Alloys and Compounds 689, tr 81-86 28 Wen Yan* cộng (2011), "Preparation and characterization of porous cordierte ceramics with well-distributed interconnected pores", The Indian Ceramic Society 70 (2), tr 65-69 GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page 72 Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B PHỤ LỤC Kết BET mẫu sau nung Phịng thí nghiệm Cơng nghệ vật liệu thân thiện môi trường, viện AIST –Trường ĐHBKHN cho kết sau: Bảng1.1: Kết BET mẫu X35 sau nung Tên mẫu Nhiệt độ nung (0C) BET sau nung (m2/g) X35 12200C 0.9712 Kết nghiên cứu khác[20] 13600C 0.5700 Mẫu sau đem xử lý hóa chất: mẫu chuyển vào bình tam giác chịu nhiệt, thêm HCl (Pháp) nồng độ 1N, ngập hai đến ba lần chiều cao mẫu, dun sôi lăn tăn bếp cách amiăng Mẫu đun (tính từ lúc sơi), lấy bình tam giác ra, gạn bỏ hồn tồn dung dịch bình, thêm HCl ngập hai đến ba lần chiều cao mẫu, tiếp tục đun mẫu Quá trình lặp lại tương tự trên, mẫu lấy sau: 4h, 6h, 8h, 10h…dun mẫu axit Sau xử lý axit, mẫu đun nước cất nhằm loại bỏ hồn tồn axit cịn mẫu, q trình đun thay nước cất nhiều lần sau kiểm tra mẫu nước sau đun Mẫu đạt kiểm tra mẫu nước sau xử mẫu có độ pH = Mẫu sấy khô 1100C đến khối lượng không đổi, mẫu chuyển đo BET Kết BET mẫu sau xử lý hóa chất cho kết sau: GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page 73 Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B Bảng 1.2: Kết BET mẫu sau xử lý hóa chất Tên mẫu X35 Kết nghiên cứu khác[20] Thời gian xử lý hóa chất (h) BET (m2/g) 10.55 12.48 25.36 10 23.67 21.04 Khảo sát khả mang xúc tác mẫu X35 – Tnung = 12200C Phịng thí nghiệm Công nghệ vật liệu thân thiện môi trường, viện AIST –Trường ĐHBKHN  Quy trình mang xúc tác: Cân Co(NO3)2.6H2O; Ce(NO3)2.6H2O; Mn(NO3)2 50% Hoàn tan nước cất để thu dung dịch đồng Mn-Co-Ce Khối lượng cordierite - mullite ban đầu sau sấy 120oC 2,8001 (g) Nhúng cordierite - mullite dung dịch 3÷5 phút, đem sấy 70oC 12h mẫu sau sấy lại nhúng dung dịch với quy trình đến lượng mẫu sau sấy gần không đổi kết thúc mang xúc tác lên mẫu thử Nung mẫu 550oC 3h  Kết GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page 74 Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B Bảng 2.1: Kết mang xúc tác mẫu gốm Trọng lượng Trọng lượng mẫu mẫu (g) tăng (%) 11 3.8821 (Mẫu nung 3.9625 550oC 3h) Lần nhúng Thời gian Thời gian sấy nhúng (phút) 120 C (h) (3 - 5) 12 4.0244 4.0560 4.0645 4.1466 4.1815 4.1820 Kết nghiên cứu[21]: 11% 6% Khảo sát khả xử lý khí thải: Mẫu thí nghiệm Phịng thí nghiệm Công nghệ vật liệu thân thiện môi trường, viện AIST –Trường ĐHBKHN Mẫu sau mang xúc tác chuyển vào máy thử khả xử lý khí thải, mẫu tham gia q trình xử lý khí: NO ; C3H6 ; CO  Kết trình xử lý khí: Bảng 3.1 số liệu độ chuyển hóa khí NO, C3H6, CO nhiệt độ GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page 75 Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B Bảng 1: Độ chuyển hóa khí NO, C3H6, CO nhiệt độ Độ chuyển hóa (%) Nhiệt độ( 0C) C3H6 NO CO 100 7.188498 13.71115 0.970874 150 12.93930 30.54893 10.67961 200 55.11182 23.40037 91.26214 250 86.26198 30.22547 95.14563 300 97.92332 31.87081 100.0000 350 100.0000 71.66362 100.0000 400 100.0000 82.93723 100.0000 450 98.72204 96.22182 100.0000 500 98.88179 96.52651 100.0000 550 99.20128 97.80622 100.0000 Để đánh giá khả xử lý khí thải, so sánh với kết nghiên cứu với quy trình, loại hỗn hợp xúc tác, đề tài lựa chọn: Qua biểu đồ xử lý khí thải cho thấy khí tham gia xử lý trình xử lý phụ thuộc vào nhiệt độ  Kếtquả: Hình 3.1 kết xử lý khí thải theo nhiệt độ mẫu GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page 76 Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B Độ chuyển hóa C3H6 NO C0 % chuyển hóa 120 100 80 60 40 20 50 100 150 200 250 300 350 Nhiệt độ 400 450 500 550 600 0C Hình 3.1: Kết xử lý khí thải  Kết nghiên cứu[21]: Kết thu cho thấy gốm đề tài tổng hợp mang lại ưu việt lớn so với kết nghiên cứu trước đó: nhiệt độ 2000C gốm đề tài tổng hợp xử lý 55.1% C3H6; 23,4% NO 91.26% CO, kết nghiên cứu trước có kết xử lý khoảng 5% cho ba khí Ở 4500C: Gốm đề tài tổng hợp chuyển hóa :99.2% C3H6; 97.8% NO; 100.0% CO Kết nghiên cứu trước: GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh 98.0% C3H6; 50.0% NO; 100.0% CO Page 77 Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B Đường phân tích DTA-TG nguyên liệu phối liệu Figure: Crucible:PT 100 µl Experiment:Al(OH)3 Atmosphere:Air 24/05/2016 Procedure: RT > 900C (10 C.min-1) (Zone 2) Labsys TG Mass (mg): 51.61 TG/% dTG/% /min Peak :541.49 °C 30 HeatFlow/mW Exo -5 Peak :253.64 °C 20 -50 -100 -10 -150 10 -15 Peak :342.75 °C Onset Point :291.64 °C Enthalpy /J/g : 716.83 (Endothermic effect) -200 -20 -250 -10 -300 -25 Mass variation: -30.31 % -350 -20 -30 -400 -30 -35 -450 Mass variation: -3.83 % 100 Figure: 200 300 400 500 600 Experiment:Cao lanh 700 Furnace temperature /°C Crucible:PT 100 µl Atmosphere:Air 25/05/2016 Procedure: RT > 900C (10 C.min-1) (Zone 2) Labsys TG Mass (mg): 51.62 TG/% dTG/% /min HeatFlow/mW Exo 12 -2 Peak :90.60 °C -5 -4 Peak :572.54 °C Onset Point :495.51 °C Enthalpy /J/g : 90.60 (Endothermic effect) -6 Mass variation: -1.88 % -10 -15 -20 -4 -8 -25 Mass variation: -12.86 % -8 -30 -10 -12 -35 100 200 300 GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh 400 500 600 700 Furnace temperature /°C Page 78 Luận văn cao học Figure: HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B Experiment: Tal c Crucible:PT 100 µl Atmosphere:Ai r 25/05/2016 Procedure: RT > 900C (10 C.min-1) (Zone 2) Labsys TG Mass (mg): 53.25 TG/% d TG/% /min HeatFlow/mW Exo 10 -1 -2 -3 -4 -10 -5 -6 -20 -7 -1 100 Figure: 200 300 400 500 600 Experiment:Phoi lieu 700 Furnace temperature /°C Crucible:PT 100 µl Atmosphere:Air 25/05/2016 Procedure: RT > 900C (10 C.min-1) (Zone 2) Labsys TG Mass (mg): 50.53 TG/% dTG/% /min Exo Peak :105.42 °C 21 HeatFlow/mW 100 Peak :533.62 °C 18 15 -3 12 Peak :324.96 °C Onset Point :291.30 °C Enthalpy /J/g : 147.43 (Endothermic effect) -6 -100 Mass variation: -1.33 % -3 -6 -9 Mass variation: -9.21 % -200 -9 -12 -15 Mass variation: -13.89 % -18 -12 -300 -21 -24 100 200 300 GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh 400 500 600 700 Furnace temperature /°C Page 79 Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page ... đề tài luận văn: ‘? ?Tổng hợp khảo sát tính chất vật liệu cordierite - mullite xốp sử dụng trấu làm phụ gia tạo xốp. ’’đã tiến hành GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ.. .Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn thạc sĩ khoa học ? ?Tổng hợp khảo sát tính chất vật liệu cordierite - mullite xốp sử dụng trấu làm. .. tổng quan cordierite-mullite, với mong muốn tổng hợp gốm cordieritemullite xốp, đề tài sử dụng trấu làm phụ gia cháy tạo xốp cho vật liệu kết hợp với trình điều khiển nhiệt độ nhằm tạo vật liệu nhiều