3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.1. Thành phần hóa học của phế thải tro vỏ trấu trước và sau xử lý HCl
Tro vỏ trấu của lò đốt công nghiệp sử dụng cho sấy lúa được phân tích thành phần hóa học trình bày trong bảng 3.1.
Bảng 3.1.Thành phần hóa học của phế thải công nghiệp tro vỏ trấu.
Thành phần SiO2 K2O Na2O Fe2O3 Al2O3 MgO CaO Độ ẩm MKN Hàm lượng
(% w/w) 85,39 0,45 0,11 0,56 0,12 0,66 0,78 6,78 10,90
Ghi chú: MKN – Mất khi nung. Kết quả phân tích tại Trung tâm Công nghệ môi trường tại TP.HCM.
Như vậy, phế thải tro vỏ trấu có thành phần SiO2 > 85% nên phế liệu này hữu ích, có giá trị và thích hợp trong điều chế silica và nano silica sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau.
Từ kết quả thành phần hàm lượng các nguyên tố hóa học trong phế thải tro trấu ở bảng 3.1, theo các nghiên cứu của các công trình công bố trước đây [136, 138] trước khi nhiệt phân vỏ trấu điều chế nano silica cần thiết phải loại bỏ các hợp chất kim loại để thu được sản phẩm tinh khiết, kích thước hạt nhỏ. Nếu không tách loại các kim loại Na, K trong phế liệu tro vỏ trấu thì sẽ hình thành các muối silicate Na2SiO3, K2SiO3 nóng chảy ở nhiệt độ trên 300 oC làm kết tụ các hạt nano silica do đó tăng độ lớn của hạt. Mẫu tro vỏ trấu được tiến hành tách các oxit kim loại theo quy trình mô tả trong mục 2.2.1 và có kết quả phân tích thành phần trong bảng 3.2 như sau:
Bảng 3.2. Thành phần tro vỏ trấu sau khi xử lý với axit HCl 2N, thời gian 2 giờ.
Thành phần SiO2 K2O Na2O Fe2O3 Al2O3 MgO CaO Độ
ẩm MKN Hàm lượng
(% w/w) 88,95 KPH KPH KPH KPH KPH KPH 4,98 11,01
Ghi chú: KPH: - Không phát hiện; MKN: - Thành phần bị mất khi nung
Theo kết quả phân tích trong bảng 3.2, tro vỏ trấu xử lý axid HCl 2N trong thời gian 2 giờ đã loại bỏ hoàn toàn các hợp chất kim loại gồm Ca, Al, Mg, Na, Fe,
K,… Theo kết quả đo phổ EDX xác định thành phần các nguyên tố chủ yếu trong tro vỏ trấu trước và sau khi xử lý với axit HCl được trình bày trong hình 3.1 cho thấy trong tro trấu ban đầu có chứa hợp chất của các kim loại như Ca, Al, Mg, K, và Si (Hình 3.1a), và sau khi xử lý với axit HCl thì trong phổ EDX của tro vỏ trấu không quan sát thấy xuất hiện các đỉnh hiện thị các nguyên tố kim loại. Phổ EDX chỉ có ba đỉnh đặc trưng cho ba nguyên tố Si, O, C là thành phần cấu tạo nên SiO2 và cacbon (Hình 3.1b). Tro vỏ trấu sau xử lý với axit HCl vẫn còn màu đen xám đặc trưng của cacbon (Hình 3.2b). Như vậy có thể khẳng định rằng quy trình tách hợp chất kim loại trong tro vỏ trấu bằng HCl 1N tỏ ra hiệu quả cao.
Hình 3.1. Phổ EDX của tro vỏ trấu ban đầu (a) và tro vỏ trấu sau xử lý axit (b).
Hình 3.2. Tro vỏ trấu đã xử lý axit HCl (a) và nano silica (nhiệt phân tro vỏ trấu).