VI. Lịch sử nghiờn cứu
m: là khối lượng SiO2 thu được
3.1. Đặc trưng tớnh chất của sản phẩm:
3.1.1. Phõn tớch nhiệt vi sai:
Thụng thường, để tỏch SiO2 từ vỏ trấu cú thể đi từ 2 phương phỏp. Thứ nhất là tỏch trực tiếp từ vỏ trấu, thứ hai là tỏch SiO2 từ tro trấu. Do đú, nghiờn cứu sự thay đổi hành vi nhiệt của vỏ trấu khi nhiệt độ thay đổi là cần thiết. Kết quả phõn tớch nhiệt vỏ trấu được thể hiện ở hỡnh 3.1.
Trờn giản đồ DSC ta quan sỏt được hai pic ở 840C thu nhiệt, 3230C toả nhiệt và một pic tỏa nhiệt cú hỡnh dạng tự từ 350oC đến 500oC tương ứng với ba giai đoạn mất khối lượng trờn giản đồ TG là 12,4%, 27,0% và 54,3%.
Sự mất khối lượng ở giai đoạn thứ nhất kốm theo quỏ trỡnh thu nhiệt (∆H > 0). Cú thể được giải thớch là do quỏ trỡnh mất nước cú trong vỏ trấu. Đõy là quỏ trỡnh hoỏ hơi của nước nờn cần cung cấp nhiệt lượng, do vậy ∆H > 0.
Giai đoạn mất khối lượng thứ hai ở nhiệt độ 3230C là kết quả của quỏ trỡnh chỏy phõn huỷ cỏc chất hữu cơ khi chỏy cỏc chất hữu cơ tỏa ra nhiều nhiệt (∆H > 0) kốm theo sự mất khối lượng do tạo thành CO2 và hơi nước bay ra.
Giai đoạn thứ ba, pic toả nhiệt cú hỡnh dạng tự ở đõy cú thể là do sự chỏy cỏc chất hữu cơ cú nhiệt độ chỏy khỏc nhau. Mỗi chất hữu cơ cú một nhiệt độ chỏy khỏc nhau, pic toả nhịờt kốm theo sự hụt khối lượng. Khi cỏc chất cú nhiệt độ chỏy xấp xỉ nhau, chỳng gộp lại thành một pic tự, khụng đặc trưng nhưng đại diện cho tất cả cỏc chất hữu cơ bị chỏy trong khoảng nhiệt độ đú.
Quỏ trỡnh mất khối lượng xảy hoàn toàn khi nhiệt độ gần đến 5500C.Khi đú cỏc chất hữu cơ chỏy hết, khụng cũn hiện tượng mất khối lượng. Thành phần chỉ cũn SiO2 .
3.1.2. Phõn tớch thành phần tro trấu
Trong vỏ trấu, bờn cạnh thành phần chớnh là xenlulụ và lignin thỡ nú chứa một hàm lượng đỏng kể cỏc oxit kim loại. Bảng 2.1 dưới đõy trỡnh bày thành phần hoỏ học của vỏ trấu gạo dựng trong khúa luận này. Cú thể thấy rằng thành phần của cỏc oxit chỉ chiếm khoảng 9,92%, trong khi đú một lượng lớn chất hữu cơ chiếm đến 90,08 %. Trong thành phần cỏc oxit kim loại thỡ SiO2 chiếm 99,17% về khối lượng.
Như vậy, theo kết quả phõn tớch nguyờn tố thỡ hàm lượng SiO2 trong vỏ trấu gạo đang nghiờn cứu tương đối thấp, chỉ chiếm 9,838%. Trong khi đú, hàm lượng SiO2 ở cỏc nơi khỏc, cụ thể như ở Ai Cập, hàm lượng SiO2 trong vỏ trấu đến 20% . Điều này cú thể được giải thớch là ở cỏc điều kiện thổ nhưỡng khỏc nhau, cỏc giống lỳa khỏc nhau cú ảnh hưởng rất lớn đến hàm lượng cỏc nguyờn tố chứa trong vỏ trấu.
Bảng 3.1: Thành phần cỏc oxit trong vỏ trấu
Hợp chất SiO2 Fe2O3 CaO MgO MnO2 Na2O K2O % khối lượng 9,838 0,020 0,002 0,003 0,007 0,020 0,030
Vỏ trấu sau khi rửa sạch và phơi thật khụ, đem đốt cho chỏy hết cỏc chất hữu cơ, đem phõn tớch ta thu được thành phần húa học của tro trấu như sau:
Hỡnh 3.1: Giản đồ phõn tớch nhiệt trấu
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 -100 -80 -60 -40 -20 0 TG DSC Nhiệt độ (0C) 0 5 10 15 20 25 30 35 40
Bảng 3.2:Thành phần húa học của tro trấu Chất hữu cơ chỏy (%) Tro (%) 88 12 Thành phần của tro SiO2 Al2O3 K2O CCK 85,2 2,1 1,5 1,2
Từ hỡnh 3.2 ta thấy rằng, trấu sau khi bị đốt kĩ thành tro thỡ thành phần của chất hữu cơ bị chỏy chiếm 88 %, SiO2 và cỏc chất khỏc chiếm 12 % cũn lại, đặc biệt là trong tro, SiO2 chiếm đến 85,2 %, tức là lớn hơn rất nhiều so với trong vỏ trấu, do vậy tụi mới quyết định chọn phương phỏp thu hồi SiO2 từ tro trấu.