Mẻ sản xuất thử nghiệm
Độ kết tinh(%)
Hiệu suất thu hồi sản phẩm 1 97,2 96,5 2 97,5 96,3 3 97,2 96,4 4 97,0 96,6 5 97,2 96,2 6 97,8 96,2 7 97,2 96,2
Kết quả phõn tớch cấu trỳc của mẫu boehmite thành phẩm tạo thành từ cỏc điều kiện tối ưu trờn bằng phổ nhiễu xạ Rơnghen được thể hiện trờn hỡnh 9:
HUT - PCM - Bruker D8 Advance - 22-03-05#047 - Mau Boehmite
88-2110 (C) - Boehmite, syn - AlO(O(H.33D.67)) - Y: 92.96 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 2.87600 - b 12.24000 - c 3.70900 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Base-centred - Cmc21 (36) - 4 - 130.565 - I/Ic PDF 2.3 -
HUT - PCM - Bruker D8 Advance - 22-03-05#047 - Mau Boehmite - File: 22-03-05#047- Mau Boehmite.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.050 ° - Step time: 0.5 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 1111467392 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5.000
Li n (C ps ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 2-Theta - Scale 10 20 30 40 50 60 70 d= 1. 44 0 d= 1. 85 6 d= 2. 34 5 d= 3. 17 9 d= 6. 32 3 Hỡnh 9: Phổ RXD của boehmite
Từ hỡnh 9 cho thấy boehmite kết tinh tốt, cỏc đường rừ nột, đường nền tương đối phẳng, cỏc pic cao, rừ nột, khụng cú pic lạ chứng tỏ boehmite cú độ tinh khiết cao.
III.1.2. Hoàn thiện quy trỡnh tổng hợp nhụm oxit
III.1.2.1. Khảo sỏt chế độ nung
Chỳng tụi tiến hành nghiờn cứu quỏ trỡnh phõn hủy nhiệt của mẫu sấy ở nhiệt độ 1100C bằng phương phỏp nhiệt trọng lượng và nhiệt vi sai (TG/DTA). Để xỏc định chế độ nung thớch hợp. Cỏc kết quả nghiờn cứu được trỡnh bày trong hỡnh 10 .
Kết quả phõn tớch TG/DTA của mẫu cho thấy khối lượng mẫu giảm khoảng 30% trọng lượng. Trờn giản đồ, ta thấy cỏc pớc đặc trưng ở nhiệt độ 84,970C và 244,80C, 5000C. Pớc đầu tiờn gắn với sự mất khối lượng do việc nhả hấp phụ của nước hấp phụ vật lý. Pớc đặc trưng thứ hai ở nhiệt độ 244,0080C là pớc toả nhiệt tương ứng với quỏ trỡnh chuyển pha giữa cỏc loại hydroxit với nhau. Pớc cuối cựng ở nhiệt độ 5000C, tại đõy xảy ra cỏc quỏ trỡnh chuyển pha từ cỏc dạng hydroxit sang dạng oxit
Hỡnh 10: Phổ TG/DTA của mẫu boehmite
Dựa trờn cỏc kết quả TG/DTA, lựa chọn chương trỡnh nhiệt độ quỏ trỡnh nung mẫu (hỡnh 11) để đảm bảo tỏch hết nước và quỏ trỡnh chuyển pha xảy ra hoàn toàn tạo ra nhụm oxit cú độ tinh khiết cao, diện tớch bề mặt riờng lớn.
Hỡnh 11: Giản đồ chương trỡnh nhiệt độ quỏ trỡnh nung mẫu
Sấy mẫu ở nhiệt độ 84,9oC trong 3h, rồi tiếp tục nõng nhiệt độ lờn 224oC với tốc độ gia nhiệt 1oC/phỳt và giữ trong 2h. Cuối cựng nung mẫu ở 500 oC trong 5h. Quỏ trỡnh nung được tiến hành theo phương phỏp nung tĩnh, mẫu được đặt trong lũ nung tĩnh ở nhiệt độ 500oC trong thời gian 5h.
Để kiểm tra tớnh thớch hợp của giản đồ chương trỡnh nhiệt độ nung mẫu. Tiến hành nghiờn cứu cỏc tớnh chất hoỏ lý của mẫu Al2O3 tổng hợp ở cỏc điều kiện tối ưu. Hỡnh 12 là kết quả nghiờn cứu phổ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu ở nung ở 500oC
HUT - PCM - Bruker D8 Advance - 31-03-05#069 - Mau gamaAl2O3
29-1486 (D) - Aluminum Oxide - gamma-Al2O3 - Y: 94.79 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 -
HUT - PCM - Bruker D8 Advance - 31-03-05#069 - Mau gamaAl2O - File: 31-03-05#069 - Mau gamaAl2O3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.050 ° - Step time: 0.5 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 1112268416 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5
Li n (C ps ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 2-Theta - Scale 10 20 30 40 50 60 70 d= 1. 40 0 d= 1. 98 0 d= 2. 47 6
Hỡnh 12: Phổ XRD của mẫu sau khi nung
Như vậy sau khi nung mẫu ở 500oC ta thu được mẫu cú cấu trỳc tinh thể của γ- Al2O3. Kết quả này hoàn toàn phự hợp với cỏc kết quả đó cụng bố [21, 22]. Nhỡn chung, đó được bỏo cỏo là dạng γ-Al2O3 xuất hiện trong khoảng nhiệt độ 350-1000oC khi nú được tạo thành từ cỏc tiền chất cú cấu trỳc tinh thể [23] hoặc vụ định hỡnh [24]
Tiền chất dạng Boehmite/Tiền chất dạng vụ định hỡnh γ-Al2O3 δ-Al2O3 θ- Al2O3 α- Al2O3.
Trong đồ ỏn này, tiền chất sấy ở 115oC cú cấu trỳc là Boehmite khụng phải tiền chất dạng vụ định hỡnh (hỡnh 9).
III.1.2.2. Tiến hành sản xuất thử ở cỏc điều kiện thực nghiệm thớch hợp
Từ cỏc nghiờn cứu trờn, chỳng tụi xỏc định được cỏc điều kiện tối ưu để tạo nhụm oxit ở quy mụ pilot 10 l/mẻ là :
- PH = 8-8,5
- Tốc độ khuấy : 50 vũng/phỳt - Thời gian già húa : 2h
- Nhiệt độ nung 5000C, trong 5h Khảo sỏt độ lặp lại của qui trỡnh
Tiến hành 20 mẻ phản ứng sản xuất thử nghiệm ở cựng điều kiện này, (bảng 5) thu được 15 kg sản phẩm cú độ kết tinh cao và diện tớch mặt riờng trựng nhau. Điều này cho thấy quy trỡnh điều chế cú độ lặp lại cao và cú khả năng triển khai ở quy mụ lớn.