đồ án tốt nghiệp khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian đến quá trình thu hồi sio2 từ tro trấu

Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài
Nước ta với ngành nghề truyền thống là chuyên canh cây lúa nước, sản lượng
xuất khẩu gạo hàng năm đứng thứ 2 trên thế giới. Như vậy, hàng năm lượng trấu và
tro trấu thải ra môi trường là rất lớn.Việc thải ra bừa bãi như vậy sẽ gây ra ô nhiễm
môi trường, mất cảnh quan thiên nhiên.Vậy, cần có phương án sử dụng hợp lí và
hiệu quả, tránh lãng phí và ô nhiễm môi trường.
Trong khi đó, nước ta đang trên đà phát triển, các ngành công nghiệp đang rất
cần một lượng lớn phụ gia xi măng hoặc phụ gia cho quá trình lưu hóa cao su, mà
thành phần chính là SiO
2
, có tính chất giống như SiO
2
, được thu hồi từ tro trấu để
làm tăng độ đàn hồi và độ bền. Mà giá thành nhập khẩu lại cao nên rất cần tìm
nguồn nguyên liệu trong nước.
Bên cạnh đó, nguồn nước đang ngày càng ô nhiễm, các mạch nước ngầm cũng
như nước mặt đều có các kim loại và các hợp chất hữu cơ vượt quá mức cho phép
rất nhiều lần. Để an toàn cho sức khỏe con người, dùng SiO
2
để chế tạo các thiết bị
lọc nước và hấp phụ các kim loại đang là vấn đề cấp bách và thiết thực.
Ngoài ra, Silic đioxit (SiO
2
) tổng hợp từ tro trấu có thể ứng dụng vào nhiều
lĩnh vực như: hút ẩm, thủy tinh, chất bán dẫn, làm nguyên liệu thay thế TEOS để
tổng hợp vật liệu xúc tác mao quản trung bình như MCM-41, MCM-48, SBA-15,
SBA-16. Theo [1] thì sử dụng nguồn SiO
2
thu hồi từ trấu trong quá trình tổng hợp

vật liệu MCM - 41, SBA - 16, Sn - SBA - 16, có chất lượng không kém gì so với
khi sử dụng nguồn TEOS. Điều đáng nói ở đây là nguồn SiO
2
tổng hợp từ trấu vừa
rẻ tiền, dễ bảo quản và phù hợp với điều kiện kinh tế ở địa phương. SiO
2
còn được
sử dụng để hấp phụ và thu hồi các kim loại nặng trong môi trường nước [2], khả
năng hấp phụ của SiO
2
là khá tốt.
Điều đặc biệt của SiO
2
thu hồi từ tro trấu là khả năng phục hồi và tái sinh cao,
giá thành rẻ. Với nhiều ứng dụng như thế nên việc nghiên cứu thu hồi SiO
2
có nhiều
ý nghĩa thực tế.
Khoa Hóa Học và CNTP 1 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học
Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Tuy nhiên, hiện nay chưa có công trình nào nghiên cứu quá trình thu hồi SiO
2
từ trấu một cách chi tiết và cụ thể. Ở các đề tài trước thì có đề tài: “Khảo sát sự ảnh
hưởng của nồng độ NaOH và thời gian đến quá trình thu hồi SiO
2
từ tro trấu” của
sinh viên Nguyễn Văn Đạt, trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu, đã nghiên cứu tạo SiO
2
từ tro trấu bằng cách dùng HCl phản ứng với Na
2

SiO
3
(được tạo ra từ tro trấu với
NaOH trong bể điều nhiệt 95
o
C). Đề tài cũng đã đưa ra được điều kiện tối ưu của sự
ảnh hưởng nồng độ NaOH và thời gian đun đến hiệu suất thu hồi SiO
2
là NaOH 5M,
thời gian đun là 4h [3]. Nhưng việc sử dụng HCl là một axit mạnh, dễ nguy hiểm
trong quá trình làm nên đề tài của tôi quyết định sử dụng khí CO
2
(trong khí thải
công nghiệp) thay thế HCl. Khí CO
2
khi được sục vào phản ứng thì nó được xem
như là một axit yếu, không gây nguy hiểm. Mặt khác, khí CO
2
trong khí thải công
nghiệp nó vừa rẻ, không độc hại, và đặc biệt là xử lí được một lượng lớn khí thải
giảm ô nhiễm môi trường. Vì thế, cần có những phương pháp và quy trình cụ thể để
đưa ra các điều kiện tối ưu để việc thu hồi đạt hiệu suất cao, hiệu quả kinh tế nhất.
Từ nhu cầu thực tế cần xử lí một lượng lớn tro trấu được thải ra môi trường,
giảm bớt đi một lượng khí thải công nghiệp và các kết quả tối ưu của đề tài “Khảo
sát sự ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian đến quá trình thu hồi SiO
2
từ tro
trấu” do đó chúng tôi quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản
xuất silicagel từ tro trấu” nhằm tìm ra điều kiện tối ưu cho quá trình thu hồi SiO
2

đạt hiệu quả kinh tế cao, đáp ứng được nhu cầu sản xuất nghiên cứu….
II. Tình hình nghiên cứu
Có rất nhiều nghiên cứu về thu hồi SiO
2
từ tro trấu trên toàn thế giới, đặc biệt
là hai nước Mỹ và Đức. Tính riêng ở Việt Nam thì cũng có nhiều đề tài đã nghiên
cứu về vấn đề này nhưng cũng chỉ mới ở mức độ thử nghiệm, chưa khảo sát kĩ, cụ
thể là:
- Các tác giả Phạm Đình Dũ, Võ Thị Thanh Châu, Đinh Quang Khiếu, Trần
Thái Hòa [4] đã sử dụng nguồn trấu sẵn có làm nguồn thay thế TEOS rất đắt tiền và
khó bảo quản để tổng hợp MCM - 41 và chức năng toả bề mặt của vật liệu này.
Diện tích bề mặt của MCM - 41 tổng hợp từ trấu không thua kém gì so với MCM -
Khoa Hóa Học và CNTP 2 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học
Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
41 tổng hợp từ TEOS. Khả năng hấp phụ của vật liệu này khá tốt, có thể sử dụng để
phân huỷ các chất hữu cơ độc hại trong môi trường nuớc như phenol, phenol đỏ,
metylen xanh. Nhóm tác giả này đã sử dụng hai phương pháp khác nhau để tổng
hợp SiO
2
từ trấu. Đó là chiết xuất trực tiếp từ trấu và thu hồi từ tro trong môi trường
NaOH. Tuy nhiên, đây cũng chỉ là những nghiên cứu bước đầu về tổng hợp SiO
2
từ
trấu, chưa đưa ra quy trình cụ thể và chưa tìm ra điều kiện tối ưu.
- Các tác giả Hồ Sỹ Thắng, Nguyễn Thị Ái Nhung, Đinh Quang Khiếu, Trần
Thái Hoà, Nguyễn Hữu Phú [1] cũng đã sử dụng trấu để tổng hợp vật liệu xúc tác
mao quản trung bình SBA - 16 và Sn - SBA - 16 diện tích bề mặt > 800 (m
2
/g). Hệ
vật liệu này dùng để tổng hợp các chất hữu cơ thế clo trong clo benzene bằng

benzen, toluene, xylen,…Hấp phụ và xúc tác để phân huỷ phenol, cloram phenicol
trong môi trường nước.
- Sinh viên Nguyễn Văn Đạt [3], trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu đã hoàn thành
đề tài: “Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian đến quá trình thu
hồi SiO
2
từ tro trấu”, đề tài đã sử dụng trấu để tạo ra SiO
2
, bằng cách sử dụng tro
trấu khuấy đều với NaOH 5M trong bể điều nhiệt ở nhiệt độ 95
o
C, và thời gian là 4h
để tạo ra Na
2
SiO
3
. Sau đó dùng HCl 3M để phản ứng với Na
2
SiO
3
tạo ra H
2
SiO
3
.
Sau khi lọc, sấy 24h ở 100
o
C, nung 2h ở 550
o
C thu được sản phẩm SiO

2
với hiệu
suất rất cao. SiO
2
thu được có cấu trúc rỗng, trạng thái tơi xốp, có khả năng hấp phụ
tốt, độ bền cao rất phù hợp để làm phụ gia ximăng, phụ gia cho quá trình lưu hóa
cao su.
III. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến quá trình thu hồi SiO
2
từ tro
trấu.
Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng sục khí CO
2
đến quá trình thu hồi SiO
2
từ tro
trấu.
Đưa ra những điều kiện tối ưu cho quá trình thu hồi SiO
2
từ tro trấu.
Khoa Hóa Học và CNTP 3 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học
Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Kiểm tra các tính chất của SiO
2
:
- Diện tích bề mặt riêng (BET)
- Cấu trúc vô định hình (XRD)
- Cấu trúc phân tử (SEM)
IV. Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu cách thực hiện phương pháp tách, chiết hóa học.
Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NaOH và lượng sục khí CO
2
đến quá trình
thu hồi SiO
2
từ tro trấu.
Thực hiện kiểm tra các tính chất của SiO
2
: diện tích bề mặt riêng, cấu trúc vô
định hình, cấu trúc phân tử
V. Đối tượng nghiên cứu
1. Tro trấu
Trấu được lấy từ phường Long Hương, thành phố Bà Rịa
Trấu sau khi đốt thành tro thì ta sẽ đem đi giã mịn nhằm :
- Tăng diện tích tiếp xúc phản ứng
- Dễ hòa tan hơn trong dung dịch NaOH
2. Khí CO
2
Khí CO
2
sẽ được lấy từ bình khí nén CO
2
3. Khí N
2
Khí N
2
được lấy từ bình khí nén N
2
4. Dung dịch NaOH

Nồng độ của NaOH có ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình thu hồi SiO
2
VI. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp lí thuyết: Thu thập và nghiên cứu tài liệu, định hướng các bước
thực hiện, kế thừa và vận dụng các phương pháp đã công bố.
Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành thu hồi SiO
2
, khảo sát các yếu tố ảnh
hưởng như nồng độ NaOH và lượng khí CO
2
sục vào và tìm ra điều kiện tối ưu.
Khoa Hóa Học và CNTP 4 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học
Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Phương pháp phân tích, đánh giá các kết quả thu được thông qua các phương
pháp phân tích hóa lí đặc trưng vật liệu như phân tích thành phần của trấu, tro trấu,
phân tích diện tích bề mặt riêng BET, phân tích cấu trúc bề mặt SEM, nhiễu xạ tia
X.
Thống kê và xử lý kết quả thu được.
Khoa Hóa Học và CNTP 5 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học
Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ THUYẾT
1.1. Sơ lược về silic đioxit
1.1.1. Đặc điểm cấu tạo và tính chất của silic đioxit
a. Cấu tạo
Silic đioxit không tồn tại dưới dạng phân tử riêng lẻ mà tồn tại dưới dạng tinh
thể, nghĩa là dưới dạng một phân tử khổng lồ.
Ở điều kiện thường nó có dạng tinh thể là thạch anh, triđimit và cristtobalit.
Mỗi dạng đa hình này lại có hai dạng: dạng
α

bền ở nhiệt độ thấp, dạng
β
bền ở
nhiệt độ cao.
Tất cả những dạng tinh thể này đều bao gồm những nhóm tứ diện SiO
4
nối với
nhau qua những nguyên tử O chung. Trong tứ diện SiO
4
, nguyên tử Si nằm ở trung
tâm của tứ diện liên kết hóa trị với bốn nguyên tử O nằm ở các đỉnh của tứ diện.
Như vậy mỗi nguyên tử O liên kết với hai nguyên tử Si ở hai tứ diện khác nhau và
tính trung bình cứ trên mặt nguyên tử Si có hai nguyên tử O và công thức kinh
nghiệm của silic đioxit là SiO
2
.
Ba dạng đa hình của silic đioxit có cách sắp xếp khác nhau của nhóm tứ diện
SiO
4
ở trong tinh thể. Trong thạch anh, những nhóm tứ diện được sắp xếp sao cho
các nguyên tử Si nằm trên đường xoắn ốc. Tùy theo chiều của đường xoắn ốc mà ta
có thạch anh quay trái hay quay phải. Trong triđimit, các nguyên tử Si chiếm vị trí
của các nguyên tử S và Zn trong mạng lưới vuazit. Trong cristobalit, các nguyên tử
Si chiếm vị trí của các nguyên tử S và Zn trong mạng lưới sphelarit.
Ngoài ba dạng trên, trong tự nhiên còn có một số dạng khác nữa của silic
đioxit có cấu trúc vi tinh thể. Mã não là chất rắn, trong suốt, gồm có những vùng có
màu sắc khác nhau và rất cứng. Opan là một loại đá quý không có cấu trúc tinh thể.
Nó gồm những hạt cầu SiO
2
liên kết với nhau tạo nên những lỗ trống chứa không

Khoa Hóa Học và CNTP 6 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học
Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
khí, nước hay hơi nước. Opan có các màu sắc khác nhau như vàng, nâu, đỏ, lục và
đen do có chứa các tạp chất.
Gần đây người ta chế tạo được hai dạng tinh thể mới của silic đioxit nặng hơn
thạch anh là coesit (được tạo nên ở áp suất 35000 atm và nhiệt độ 250
0
C) và
stishovit (được tạo nên ở áp suất 120.000 atm và nhiệt độ 1300
0
C) [5].
Silic đioxit đã nóng chảy hoặc khi đun nóng bất kì dạng nào khi để nguội
chậm đến nhiệt độ hóa mềm, ta đều thu được một vật liệu vô định hình giống như
thủy tinh. Khác với dạng tinh thể, chất giống thủy tinh có tính đẳng hướng và không
nóng chảy ở nhiệt độ không đổi mà hóa mềm ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với khi
nóng chảy ra. Bằng phương pháp Rơnghen người ta xác định được rằng trong trạng
thái thủy tinh, mỗi nguyên tử vẫn được bao quanh bởi những nguyên tử khác giống
như trong trạng thái tinh thể nhưng những nguyên tử đó sắp xếp một cách hỗn loạn
hơn.
b. Tính chất
+) Tính chất vật lý:
Bảng 1.1. Tính chất vật lí của silicđioxit
Tính chất Silic đioxit
Công thức phân tử SiO
2
Phân tử gam 60,0843 g/mol
Bề ngoài Bột trắng
Tỷ trọng 2,634 g/cm
3
Điểm nóng chảy 1650 (±75)

o
C
Điểm sôi 2230
o
C
Độ hòa tan trong nước 0,012 g/ 100 ml
+) Tính chất hóa học
Silic đioxit rất trơ về mặt hóa học. Nó không tác dụng với oxi, clo, brom và
axit ngay cả khi đun nóng.
Tác dụng với kim loại ( Al, Mg ):
Khoa Hóa Học và CNTP 7 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học
Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
SiO
2
+ 2 Mg = 2 MgO + Si + 89 Kcal
Ở điều kiện thường, nó chỉ tác dụng với F
2
và HF :
SiO
2
+ 2F
2

→
SiF
4
+ O
2
SiO
2

+ 4HF
→
SiF
4
+ 2H
2
O
Ngoài ra, nó còn tan trong kiềm và cacbonat kim loại kiềm nóng chảy:
SiO
2
+ 2NaOH
→
Na
2
SiO
3
+ H
2
O
SiO
2
+ Na
2
CO
3

→
Na
2
SiO

3
+ CO
2
1.1.2. Điều chế và ứng dụng
a. Điều chế
Hiện nay, Mỹ và Đức là hai nước sản xuất nhiều silicagel nhất và xuất khẩu đi
khắp thế giới. Ở châu Á có Nhật Bản và Hàn Quốc là hai nước sản xuất nhiều, bên
cạnh đó có Trung Quốc, Ấn Độ.
Đối với mỗi loại silica khác nhau thì phương pháp điều chế cũng khác nhau,
nhưng hiện nay silica điều chế theo phương pháp ướt thường đi từ nguyên liệu ban
đầu là muối natri silicat và các axit vô cơ như: axit sunfuric, axit clohydric ,
thường người ta sử dụng axit sunfuric. Muối natri silicat và axit sunfuric (H
2
SO
4
)
được cho vào bình phản ứng theo tỉ lệ số mol đã được kiểm soát, nếu để điều chế
silicagel thì môi trường phản ứng phải là axit pH <6, điều chế silica kết tủa thì môi
trường phản ứng là trung tính hoặc hơi kiềm pH = 7. Phương trình phản ứng xảy ra
như sau:
Na
2
O.3SiO
2
+ H
2
SO
4
= 3SiO
2

+ Na
2
SO
4
+ H
2
O
Sau khi phản ứng hoàn thành, lọc lấy phần chất rắn đem rửa sạch, sấy khô,
nghiền, tạo hạt, đóng gói. Để tránh bụi silica trong quá trình vận chuyển ta nên nén
hoặc tạo hạt.
Theo parten đưa ra năm 2003, Dokter Willem Hendrrik và các cộng sự đã điều
chế silica kết tủa dùng làm chất độ cho vật liệu chất dẻo. Quy trình điều chế gồm
các bước sau: Cho nước vào bình phản ứng và tăng nhiệt độ lên 60 – 90
o
C, cho
Khoa Hóa Học và CNTP 8 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học
Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Na
2
O.3SiO
2
(thủy tinh lỏng) với tốc độ 60 -80 g/phút, cho axit H
2
SO
4
vào cùng lúc
với thủy tinh láng sao cho pH = 8-10 trong 3-45 phút, sau đó cho tiếp axit vào để
pH giảm xuống đạt pH =6-8, cho tiếp thủy tinh lỏng vào và duy trì phản ứng ở pH
này trong 20-60 phút, sau khi phản ứng kết thúc cho axit vào để làm pH của hỗn
hợp xuống còn 3-5, rồi lọc rửa sản phẩm và sấy khô. Sản phẩm silica này có độ hấp

phụ dầu 140- 230ml/100g, diện tích bề mặt 100-220 m
2
/g [6].
Trong phòng thí nghiệm, SiO
2
vô định hình ở dạng bột trắng có thể điều chế
bằng cách nung nóng kết tủa của axit silixic.
b. Ứng dụng
SAS là tên gọi tắt của silic điôxit tổng hợp vô định hình được hội đo lường
chất lượng của Mỹ (ASTM) đưa ra năm 1985. SAS được sử dụng trong rất nhiều
lĩnh vực. Một trong những ứng dụng quan trọng nhất và cổ điển nhất của SAS là
làm chất tăng cường lực cho các loại cao su: cao su tự nhiên, cao su butadiene -
styrene và cao su lưu hoá. Khi dùng SAS làm chất độn cho cao su để làm lốp ôtô thì
có tác dụng tăng quãng đường chạy lốp lên gấp hai lần. Silica kết tủa được dùng
nhiều để làm chất độn trong cao su sản xuất đế giầy, vì nó có tác dụng làm cho đế
giầy xốp, mềm, nhẹ và bền hơn. Ứng dụng này sử dụng khoảng 40% tổng lượng sản
phẩm silica kết tủa.
Với lượng khoảng 0,1 - 2% SAS đóng vai trò là phụ gia hoá dẻo cho một số
dung dịch hoặc hệ thống nhựa nhiệt dẻo và chất rắn. SAS làm tăng độ cứng, tăng độ
bền cho các vật liệu nhựa dẻo.
Với lượng từ 3 - 33%, SAS đóng vai trò như một chất mang.Vì SAS có
tính chất hút nước (khoảng 70% khối lượng), làm cho chất lỏng trở nên khô
và có thể trộn với chất khác ở bất kỳ tỉ lệ nào. Do đó nó thường được dùng
làm chất mang của một số phụ gia trong thức ăn gia súc, thuốc bảo vệ thực
vật. Các chất phụ gia đó là: choline, vitamin E, acetate Trong dược phẩm,
Khoa Hóa Học và CNTP 9 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học
Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
SAS được dùng làm cho các chất chiết ra từ thực vật từ dạng lỏng thành dạng
bột, sau đó đem đóng viên.
Công nghiệp sơn phủ tiêu thụ một lượng lớn SAS. Khi thêm phụ gia SAS vào

làm cho bề mặt chất được sơn phủ trở nên bóng, mịn hơn.
Khi người ta thay thế một phần titan oxit có trong sơn latex và trong chất
phủ bề mặt giấy bằng silica kết tủa, kết quả cho thấy độ trắng và trong suốt
không bị ảnh hưởng (lượng silica cho vào không vượt quá 5% khối lượng sơn).
Việc này rất có ý nghĩa trong tình trạng titan oxit khan hiếm mà giá thành lại cao.
Nhu cầu sử dụng silica kết tủa vào mục đích này ngày một tăng ở Nhật Bản và
Châu Âu.
Gần như tất cả các loại SAS đều dùng được cho mục đích này nếu cỡ hạt đạt
yêu cầu.
Trong thực phẩm SAS được hang Bayer đưa vào làm chất phụ gia chống
đóng bánh cho các loại bánh ngọt. Chất phụ gia này được các cơ quan chức năng
của Mỹ và Châu Âu phê chuẩn và cho phép sử dụng với hàm lượng < 2%.
Một trong những ứng dụng được biết đến nhiều và được sử dụng rộng rãi đó
là làm chất hấp thụ. Silicagel không chỉ là chất hút ẩm bình thường để bảo quản
các chất nổ mà còn được dùng làm chất hấp phụ để tránh hiện tượng bia bị đục khi
để lâu hoặc quá lạnh. Ngoài ra SAS còn dùng làm chất xúc tác. Những ứng dụng
của SAS còn rất nhiều và còn sẽ được nghiên cứu thêm nữa. Trong tương lai silica
kết tủa sẽ được sử dụng trong chất cách điện ở nhiệt độ thấp. SAS sẽ là nguyên
liệu ban đầu để sản xuất thủy tinh silica tinh khiết [6]
Trong xây dựng: dùng làm chất phụ gia xi măng, gạch chịu lửa và ngói,
Trong đời sống: dùng làm chất hút ẩm, chế tạo thiết bị lọc nước, đồ dùng bằng
thủy tinh, chất bán dẫn,
Ngày nay, Silic đioxit còn được dùng làm nguyên liệu để sản xuất vật liệu xúc
tác mao quản trung bình như: MCM-41, MCM-48, SBA-15, SBA-16
Khoa Hóa Học và CNTP 10 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa
học
Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
1.2. Quá trình tách SiO
2
từ tro trấu

Mặc dù oxit silic chiếm một lượng khá lớn trong vỏ trấu nhưng chúng tôi chưa
tìm được tài liệu nào công bố về dạng tồn tại của oxit silic trong vỏ trấu. Theo sự
hiểu biết của chúng tôi, rất có thể oxit silic tồn tại một dạng cơ kim nào đó như một
dạng “alkoxit tự nhiên”. Khi được chiết trong dung dịch kiềm nó bị thuỷ phân và
tạo thành muối natri silicat.
Khi sục một lượng khí CO
2
vào thì xảy ra phản ứng:
Na
2
SiO
3
+ CO
2
+ H
2
O = Na
2
CO
3
+ H
2
SiO
3
H
2
SiO
3
trong dung dịch tự trùng hợp theo phản ứng sau:
nH

2
SiO
3
= (SiO
2
)
n
+ nH
2
O
Trong dung dịch, các mầm hạt (SiO
2
)
n
lớn dần lên và phát triển thành các hạt
sol liên kết với nhau tạo thành gel. Gel thu được đem rửa sạch để loại bỏ các chất
bẩn, sau đó sấy và nung ta sẽ thu được SiO
2
. Rõ ràng hiệu suất chiết SiO
2
từ tro trấu
phụ thuộc chủ yếu vào giai đoạn các “alkoxit oxit silic” này thuỷ phân trong môi
trường kiềm.
1.3. Tốc độ phản ứng hóa học
1.3.1. Định nghĩa tốc độ phản ứng hóa học [7]
Tốc độ phản ứng hóa học được đo bằng độ biến thiên nồng độ các chất phản
ứng (hay sản phẩm phản ứng) trong một đơn vị thời gian.
v =
t
C

∆
∆
±
(1.1)
Trong đó:
v : Tốc độ phản ứng, đơn vị: mol/l.s
C
∆
: Biến thiên nồng độ trong khoảng thời gian
t
∆
, đơn vị: mol/l

t
∆
: Biến thiên thời gian, đơn vị: s
Khoa Hóa Học và CNTP 11 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa
học
Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Tốc độ phản ứng tính theo công thức trên là tốc độ trung bình, tốc độ trung
bình này sẽ tiến tới tốc độ tức thời khi
t
∆
tiến tới 0 và được tính theo công thức:
dC
v
dt
= ±
(1.2)
1.3.2. Ảnh hưởng của các yếu tố đến tốc độ phản ứng hóa học

a. Ảnh hưởng của nồng độ
Thoạt đầu, xuất phát từ quan điểm cho rằng muốn cho phản ứng hóa học xảy
ra thì các phân tử của các chất phản ứng phải va chạm với nhau. Số va chạm càng
lớn thì tốc độ phản ứng càng lớn. Mặt khác, số phân tử của các chất lại tỉ lệ với
nồng độ của nó trong hệ phản ứng. Do đó người ta đi đến kết luận rằng:
Tốc độ của phản ứng hóa học tỉ lệ với tích số nồng độ của các chất tham gia
phản ứng với các lũy thừa tương ứng là các hệ số phân tử trong phương trình phản
ứng. Đối với phản ứng: aA + bB
→
cC + dD
Tốc độ phản ứng được biểu diễn bằng:
v = k
[ ] [ ]
ba
BA
(1.3)
Trong đó:
K : Hằng số tốc độ phản ứng, k phụ thuộc vào bản chất của các
chất tham gia phản ứng và nhiệt độ.
[A], [B]: Tương ứng với nồng độ của chất A và chất B, đơn vị: mol/l
a, b : là các hệ số tỉ lượng hay phân tử số.
Kết luận này được gọi là định luật tác dụng khối lượng, do Gulberg và Waage
đưa ra vào các năm 1864 và 1867 [tr.122, 7].
Cần nhấn mạnh rằng những nghiên cứu thực nghiệm rộng rãi cho thấy chỉ một
số rất ít phản ứng tuân theo định luật tác dụng khối lượng.
Khoa Hóa Học và CNTP 12 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa
học
Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Trong động hóa học, để phân biệt các phản ứng người ta dùng một đại lượng
gọi là bậc phản ứng. Bậc phản ứng là tổng các số mũ của các thừa số nồng độ trong

phương trình tốc độ phản ứng. Ví dụ, trong phản ứng tổng quát ở trên, bậc phản ứng
sẽ là (a + b). Như vậy, nếu định luật tác dụng khối lượng được tuân thủ nghiêm ngặt
thì bậc của một phản ứng đã cho nào đó luôn luôn bằng tổng các hệ số phân tử của
các chất tham gia phản ứng trong phương trình phản ứng.
Phản ứng: H
2
+ I
2
= 2HI
Tốc độ của phản ứng trên được biểu diễn bằng phương trình:
v = k[H
2
][I
2
] (1.4)
Vậy bậc phản ứng là 1 + 1 = 2.
Tuy nhiên, có rất nhiều phản ứng không tuân theo định luật tác dụng khối
lượng, bậc của chúng không bằng tổng các hệ số phân tử trong phương trình phản
ứng. Bậc phản ứng của chúng có thể là một số nguyên, một phân số hay có khi là
không xác định.
Phản ứng:
S
2
O
8
2-
+ 2I
-

→

2SO
4
2-
+ I
2
v = k[S
2
O
8
2-
][I
-
] (1.5)
Phản ứng:
CO + Cl
2

→
COCl
2
v = k[CO][Cl
2
]
3/2
(1.6)
Bậc phản ứng là một đại lượng thực nghiệm. Trong trường hợp tổng quát đối
với phản ứng:
aA + bB + cC + …
→
sản phẩm

Phương trình tốc độ phản ứng được biểu diễn bằng :
v = k[A]
p
[B]
q
[C]
r
… (1.7)
Trong đó p, q, r,…được gọi là bậc phản ứng riêng đối với các chất A, B, C…
tương ứng, còn bậc phản ứng chung của phản ứng thì bằng tổng các bậc phản ứng
riêng của tất cả các chất.
n = p + q + r +… (1.8)
Khoa Hóa Học và CNTP 13 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa
học
Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Để xác định bậc của phản ứng riêng đối với một chất nào đó, người ta nghiên
cứu sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ chất đó khi nồng độ của các chất
còn lại là dư và rất lớn, để cho trong quá trình phản ứng nồng độ của nó thay đổi
không đáng kể, và do đó không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. Trong điều kiện đó
tốc độ phản ứng chỉ phụ thuộc vào nồng độ của chất được chọn.
Sự kiện đó cho thấy rằng phản ứng hóa học không phải xảy ra bằng cách va
chạm đồng thời của tất cả các phân tử của các chất tham gia phản ứng. Sự va chạm
đồng thời của tất cả các phân tử của các chất tham gia phản ứng chỉ xảy ra trong các
phân tử đơn giản, trong đó chỉ có 1, 2 hoặc 3 phân tử tham gia và chỉ xảy ra sự thay
đổi (bứt đứt và tạo thành) một số liên kết.
Đối với các phản ứng phức tạp (có nhiều phân tử tham gia, phá vỡ và tạo
thành nhiều liên kết) người ta cho rằng chúng phải xảy ra nhiều giai đoạn cơ sở,
trong những giai đoạn này chỉ xảy ra va chạm của 1, 2 hoặc 3 phân tử.
Về mặt xác suất dễ dàng thấy rằng sự va chạm của 2 phân tử có xác suất đáng
kể, sự va chạm đồng thời của 3 phân tử có xác suất bé hơn nhiều và xác suất của sự

va chạm đồng thời của 4 phân tử là vô cùng bé. Do đó có thể nói rằng sự kiện 4 hay
hơn 4 phân tử va chạm đồng thời để xảy ra phản ứng hóa học là không thể có được.
Chẳng hạn trong phản ứng :
Cr
2
O
7
2-
+ 6Fe
2+
+ 14H
+
= 6Fe
3+
+ 2Cr
3+
+ 7H
2
O
Không thể có sự va chạm đồng thời của 21 phân tử để xảy ra phản ứng. Từ đó
thấy rằng quan điểm về sự tiến hành theo giai đoạn của các phản ứng phức tạp là
hoàn toàn hợp lí, và người ta gọi số phân tử tham gia vào một giai đoạn cơ sở là
phân tử số của nó [7,8].
b. Ảnh hưởng của lượng khí CO
2
Lượng khí CO
2
sục vào ảnh hưởng nhiều đến tốc độ phản ứng. Việc phản ứng
kết thúc nhanh hay chậm phụ thuộc vào tốc độ sục khí CO
2

. Nếu thời gian ngắn, có
nghĩa là phản ứng xảy ra nhanh, tốc độ sục khí phải nhanh, nhưng lượng khí dư
nhiều. Nếu thời gian dài, có nghĩa là phản ứng xảy ra chậm, tốc độ sục khí phải
Khoa Hóa Học và CNTP 14 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa
học
Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
chậm, nhưng dẫn đến thời gian tạo sản phẩm quá lâu. Như vậy ta cần phải chọn ra
tốc độ sục khí CO
2
hợp lí để thuận lợi về mặt thời gian vừa quản lí được lượng dư
CO
2
là nhỏ nhất.
1.4. Thành phần tro trấu
Trong vỏ trấu, bên cạnh thành phần chính là xenlulô và lignin thì nó chứa một
hàm lượng đáng kể các oxit kim loại. Bảng 1.2 dưới đây trình bày thành phần hoá
học của vỏ trấu gạo dùng trong khóa luận này. Có thể thấy rằng thành phần của các
oxit chỉ chiếm khoảng 9,92%, trong khi đó một lượng lớn chất hữu cơ chiếm đến
90,08 %. Trong thành phần các oxit kim loại thì SiO
2
chiếm 99,17% về khối lượng.
Như vậy, theo kết quả phân tích nguyên tố thì hàm lượng SiO
2
trong vỏ trấu
gạo đang nghiên cứu tương đối thấp, chỉ chiếm 9,838%. Trong khi đó, hàm lượng
SiO
2
ở các nơi khác, cụ thể như ở Ai Cập, hàm lượng SiO
2
trong vỏ trấu đến 20% .

Điều này có thể được giải thích là ở các điều kiện thổ nhưỡng khác nhau, các giống
lúa khác nhau có ảnh hưởng rất lớn đến hàm lượng các nguyên tố chứa trong vỏ
trấu.
Bảng 1.2. Thành phần các oxit trong vỏ trấu
Hợp chất SiO
2
Fe
2
O
3
CaO MgO MnO
2
Na
2
O K
2
O
% 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 khô, đem đốt cho cháy hết các chất hữu
cơ, đem phân tích ta thu được thành phần hóa học của tro trấu như sau:
Bảng 1.3. Thành phần hóa học của tro trấu
Chất hữu cơ
cháy (%)
Tro (%)
88 12
Thành phần
của tro
SiO

2
Al
2
O
3
K
2
O CCK
85,2 2,1 1,5 1,2
Khoa Hóa Học và CNTP 15 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa
học
Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Từ bảng 1.3 ta thấy rằng, trấu sau khi bị đốt kĩ thành tro thì thành phần của
chất hữu cơ bị cháy chiếm 88 %, SiO
2
và các chất khác chiếm 12 % còn lại, đặc biệt
là trong tro, SiO
2
chiếm đến 85,2 %, tức là lớn hơn rất nhiều so với trong vỏ trấu, do
vậy tôi mới quyết định chọn phương pháp thu hồi SiO
2
từ tro trấu [3].
1.5. Phương pháp nghiên cứu
1.5.1. Phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét SEM (đo cấu trúc phân tử)
SEM là phương pháp phân tích bằng kính hiển vi điện tử quét, trong đó sử
dụng chùm tia điện tử để tạo ảnh của mẫu nghiên cứu. Ảnh được hiển thị trên màn
hình với độ phóng đại có thể thay đổi theo yêu cầu. Chùm tia điện tử được tạo ra từ
catot qua hai thấu kính sẽ được hội tụ lên mẫu nghiên cứu. Khi chùm tia điện tử đập
vào mẫu, trên bề mặt mẫu phát ra chùm điện tử thứ cấp. Điện tử phát xạ được thu
nhận bằng detector, tín hiệu điện được khuếch đại và hiển thị cho ta ảnh của mẫu

trên màn hình, mỗi điểm trên mẫu tương ứng với điểm sáng trên màn ảnh. Độ sáng
tối trên màn ảnh phụ thuộc vào lượng điện tử thứ cấp phát ra tơi detector và phụ
thuộc vào hình dạng bề mặt mẫu nghiên cứu. Do vậy phương pháp này cho ta kết
quả về địa hình bề mặt mẫu. Đây là một công cụ rất hữu ích trong việc phân tích
xác định hình thái học bề mặt các loại vật liệu.
Khảo sát vật liệu bằng phương pháp hiển vi điện tử quét SEM được thực hiện
trên hệ máy HITACHI S4800 tại phòng thí nghiệm trọng điểm vật liệu và linh kiện
điện tử, viện khoa học vật liệu, viện khoa học công nghệ Việt Nam.
Một số phép phân tích trong SEM:
Huỳnh quang catốt (Cathodoluminesence): Là các ánh sáng phát ra do tương
tác của chùm điện tử với bề mặt mẫu. Phép phân tích này rất phổ biến và rất hữu ích
cho việc phân tích các tính chất quang, điện của vật liệu
Phân tích phổ tia X (X-ray microanalysis): Tương tác giữa điện tử với vật chất
có thể sản sinh phổ tia X đặc trưng, rất hữu ích cho phân tích thành phần hóa học
của vật liệu. Các phép phân tích có thể là phổ tán sắc năng lượng tia X (Energy
Khoa Hóa Học và CNTP 16 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa
học
Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Dispersive X-ray Spectroscopy) hay phổ tán sắc bước sóng tia X (Wavelength
Dispersive X-ray Spectroscopy )
Một số kính hiển vi điện tử quét hoạt động ở chân không siêu cao có thể phân
tích phổ điện tử Auger, rất hữu ích cho các phân tích tinh tế bề mặt.
SEMPA là một chế độ ghi ảnh của SEM mà ở đó, các điện tử thứ cấp phát ra
từ mẫu sẽ được ghi nhận nhờ một detector đặc biệt có thể tách các điện tử phân
cực spin từ mẫu, do đó cho phép chụp lại ảnh cấu trúc từ của mẫu [9].
1.5.2. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen XRD (đo cấu trúc vô định hình)
Theo lý thuyết cấu tạo tinh thể, mạng tinh thể được xây dựng từ các nguyên tử
hay ion phân bố đều đặn trong không gian theo một trật tự nhất định. Khi chùm tia
X tới bề mặt và đi sâu vào bên trong mạng lưới tinh thể thì mạng lưới này đóng vai
trò như một cách tử nhiễu xạ đặc biệt. Các nguyên tử, ion bị kích thích bởi chùm tia

X sẽ thành các tâm phát ra các tia phản xạ [1, 4, 10, 11].
Khoa Hóa Học và CNTP 17 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa
học
Hình 1.1. Sơ đồ a tới và a phản xạ trên nh thể
d
θ
Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Bước sóng của chùm tia Rơnghen, góc phản xạ và khoảng cách giữa hai mặt
phẳng song song liên hệ với nhau qua phương trìnhVuff-Bragg:
2d
hkl
.sinθ = nλ (1.13)
Trong đó:
λ : Bước sóng của chùm tia Rơnghen, đơn vị: m
d : Khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song, đơn vị: m
θ : Góc phản xạ, đơn vị: radian
n : Là số nguyên được gọi là bậc nhiễu xạ.
Phương trình Vulf- Bragg là phương trình cơ bản để nghiên cứu cấu trúc tinh
thể. Căn cứ vào cực đại nhiễu xạ trên giản đồ (giá trị 2θ), có thể suy ra d theo công
Khoa Hóa Học và CNTP 18 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa
học
Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
thức (1.13). So sánh giá trị d vừa tìm được với giá trị d chuẩn sẽ xác định được
thành phần cấu trúc mạng tinh thể của chất cần nghiên cứu.
Phương pháp này được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu cấu trúc tinh thể của
vật liệu. Từ hệ thức Vulf- Bragg có thể nhận thấy rằng, góc phản xạ tỉ lệ nghịch với
d
không gian
hay khoảng cách giữa hai nút mạng, nên đối với vật liệu vi tinh thể khoảng
cách giữa hai lớp nhỏ hơn 20

ο
Α
, nên góc quét 2
θ
thường lớn hơn 5 độ. Tuy nhiên,
đối với sản phẩm SiO
2
thu được có kích thước lớn hơn 20
ο
Α
, nên nhiễu xạ xuất hiện
ở góc quét 2
θ
bé hơn 5 độ.
Trong bài khóa luận này các mẫu được đo trên máy D8 Advance, Brucker với
tia phát xạ CuK
α
có bước sóng
λ
= 1,5406
ο
Α
, công suất 40 kV, 40 mA. Góc quét
từ 0,5 đến 10 độ đối với góc nhỏ, từ 5 đến 60 độ so với góc lớn.
1.5.3. Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng BET
Hấp phụ và nhả hấp phụ vật lý N
2
hoạt động theo nguyên tắc:
Vật liệu được hấp phụ khí N
2

tại nhiệt độ N
2
lỏng là 77
0
K. Từ phương trình
BET:
Trong đó:
V
a
: số mol khí bị hấp phụ ở áp suất P
a
(mol/g).
C: hằng số BET
V
m
: thể tích cần thiết để hình thành đơn lớp hấp phụ trên bề mặt, mol/g.
P: áp suất khí ( mmHg).
P
o
: áp suất hơi bão hòa của chất bị hấp phụ tại nhiệt độ đã cho (mmHg).
Có thể xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ P/V(P
o
-P) và P/P
o
, đó là một
đường thẳng trong khoảng P/P
o
= 0,05 – 0,3. Dựa vào hệ số góc và điểm cắt trục
Khoa Hóa Học và CNTP 19 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa
học

Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
tung của đường thẳng biểu thị mối quan hệ giữa P/V
a
(P
a
-P) và P/P
o
, xác định được
V
m
và từ đó tính được diện tích bề mặt riêng S (m
2
/g) theo công thức :
S = V
m
. a
n
. N
a
. 10
-20
Trong đó:
a
n
: tiết diện ngang của phần tử N
i
,
o
A
N

a
: = 6,023.10
23
mol
-1
, số Avogadro
Trên cơ sở xác định lượng N
2
mà vật liệu có thể hấp phụ vào cũng như nhả ra
khi thay đổi áp suất mà người ta xác định được cấu trúc xốp và diện tích bề mặt
riêng của vật liệu.
Trong nghiên cứu này, các mẫu được xác định diện tích bề mặt riêng và cấu
trúc xốp ở điều kiện: nhiệt độ 77
o
K trên thiết bị của hãng Micromeritic ASAP 2010
[9].
1.6. Kết quả của luận văn trước
- Kết quả ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến quá trình tổng hợp SiO
2
từ tro
trấu
Bảng 1.4. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến hiệu suất thu hồi SiO
2
Khối
lượng tro
(g)
Nồng độ
NaOH
(mol/l)
Khối lượng

SiO
2
thu được (g)
Khối
lượng SiO
2
theo lý thuyết
(g)
Hiệu
suất (H %)
20 0,5 0 17,04 0
20 1,0 8,954 17,04 52,55
20 1,5 9,944 17,04 58,36
20 2,0 12,265 17,04 71,98
20 2,5 12,342 17,04 72,43
20 3,0 12,930 17,04 75,88
20 3,5 13,430 17,04 78,81
20 4,0 14,694 17,04 86,23
20 4,5 15,642 17,04 91,80
Khoa Hóa Học và CNTP 20 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa
học
Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
20 5,0 16,329 17,04 95,83
20 5,5 16,133 17,04 94,68
20 6,0 16,375 17,04 96,10
Sự ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến quá trình thu hồi SiO
2
có thể được biểu
diễn trên hình 1.2
Hình 1.2. Sự ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến hiệu suất thu hồi SiO

2
* Nhận xét:
Từ hình 1.2 ta thấy, khi nồng độ NaOH tăng thì hiệu suất tăng, khi nồng độ
NaOH là 0,5M thì ta không thu được SiO
2
, hiệu suất bằng 0, khi tăng nồng độ
NaOH từ 1,0M đến 5,0M thì hiệu suất tăng lên đáng kể (từ 52,55% tăng lên
95,83%). Khi tiếp tục tăng nồng độ của NaOH lên từ 5,0M đến 6,0M thì hiệu suất
đạt cực đại và thay đổi không đáng kể. Như vậy, với dung dịch NaOH 5,0M ta đã
có thể thu được SiO
2
với hiệu suất tối ưu.
Bên cạnh đó, trong quá trình điều chế, do phải tách SiO
2
dưới dạng dung dịch
keo nên nồng nộ NaOH ban đầu có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng lọc, dung dịch
Khoa Hóa Học và CNTP 21 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa
học
Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
NaOH có nồng độ càng nhỏ thì quá trình tách xảy ra dễ dàng hơn, và nếu nồng độ
dung dịch quá lớn thì có thể làm ảnh hưởng đến vật liệu chứa cũng như có thể gây
nguy hiểm trong quá trình tiến hành thu hồi.
Mặt khác khi sử dụng với nồng độ NaOH 5,5M hoặc 6M để hòa tan tro trấu
thì lượng dư NaOH sẽ lớn hơn, khi đem phản ứng với HCl sẽ tạo ra nhiều muối
NaCl, làm cho quá trình lọc dung dịch keo trở nên phức tạp, khó khăn hơn.
Do đó chúng tôi thấy rằng dung dịch NaOH có nồng độ 5,0M là tối ưu để có
thể thu hồi SiO
2
từ tro trấu đạt hiệu suất cao nhất.
- Kết quả và thảo luận ảnh hưởng của thời gian đun đến quá trình thu hồi SiO

2
từ tro trấu
Bảng 1.5. Ảnh hưởng của thời gian đun đến quá trình thu hồi SiO
2

Khối
lượng
tro (g)
Thời gian ( h )
Khối lượng
SiO
2
thu được (g)
Khối
lượng SiO
2
theo lí
thuyết (g)
Hiệu
suất
(%)
20 2,0 10,692 17,04 62,75
20 2,5 10,770 17,04 63,20
20 3,0 12,296 17,04 72,16
20 3,5 12,920 17,04 75,86
20 4,0 14,285 17,04 83,83
20 4,5 14,381 17,04 84,40
20 5,0 14,032 17,04 82,35
Khoa Hóa Học và CNTP 22 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa
học

Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Sự ảnh hưởng của thời gian đun đến quá trình thu hồi SiO
2
từ tro trấu có thể
được biểu diễn trên hình 1.3
Hình 1.3. Sự ảnh hưởng của thời gian đến quá trình
thu hồi SiO
2
từ tro trấu
Nhận xét:
Từ hình 1.3 ta thấy khi thời gian tăng thì hiệu suất tăng, khi tăng thời gian từ
2,0h lên 4,0h, hiệu suất tăng lên đáng kể (từ 62,75% tăng lên 83,83%). Nhưng khi
tiếp tục tăng từ 4,0h lên 5,0h thì hiệu suất thay đổi không đáng kể.
Bên cạnh đó nếu ta sử dụng thời gian đun là 4,5h hoặc 5h thì sẽ tốn thời gian
cho quá trình thu hồi SiO
2
mà hiệu suất cũng không thay đổi so với sử dụng thời
gian đun là 4h.
Như vậy với thời gian đun là 4,0h ta đã có thể thu được SiO
2
với hiệu suất cao.
Vậy thời gian tối ưu để có thể thu hồi SiO
2
từ tro trấu là 4,0h.
Tóm lại:
Sự ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian đun đến hiệu suất thu hồi SiO
2
từ tro trấu đã được trình bày khá rõ trên hình 1.2 và 1.3.
Khoa Hóa Học và CNTP 23 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa
học

Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Như vậy, để quá trình thu hồi SiO
2
đạt hiệu suất cao nhất, quá trình thu hồi đạt
hiệu quả kinh tế nhất ở nồng độ NaOH tối ưu là 5,0M, thời gian đun tối ưu là 4,0h.
CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Hóa chất, dụng cụ và máy móc
2.1.1. Hóa chất
Khoa Hóa Học và CNTP 24 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa
học
Đồ án tốt nghiệp khóa 2010 - 2014 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Khí CO
2
Natri hidroxit (NaOH) rắn
Tro trấu
Dung dịch Ca(OH)
2
2.1.2. Dụng cụ
Bảng 2.1. Tên dụng cụ
Tên dụng cụ
Cốc 250 ml và 500 ml
Ống đong
Phễu lọc
Bình định mức 250 và 500 ml
Giấy pH
Giấy lọc
Đũa thủy tinh
Chén nung
2.1.3. Máy móc
Máy điều nhiệt của Đức.

Lò sấy
Cân phân tích Trung Quốc
Lò nung của công ty cổ phần điện tử chuyên dụng Hanel (Haneljpeco).
2.2. Thực nghiệm
2.2.1. Cách pha chế hóa chất
a. Pha chế dung dịch chuẩn NaOH:
- Dung dịch NaOH 6,0M
Pha chế 250 ml dung dịch NaOH 6,0M từ NaOH rắn thì lượng NaOH cần
dùng là:
Ta có:
n = C
M
.V =
M
m
(2.1)
Khoa Hóa Học và CNTP 25 Ngành công nghệ kỹ thuật hóa
học