Nghiên cứu điều chế TiO2 nano từ quặng ilmenit theo phương pháp amoni hydro (Luận án tiến sĩ)

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Phó giáo sư - Tiến sĩ Lê Xuân
Thành, người đã luôn tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong
suốt quá trình nghiên cứu để tôi hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn các giảng viên trong Bộ môn Công nghệ các chất vô cơ –
Viện Kỹ thuật Hóa học – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giúp đỡ và đóng góp ý kiến
quý báu cho tôi trong quá trình thực hiện luận án.
Nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn Viện Kỹ thuật Hóa học, Viện Đào tạo Sau
đại học – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã luôn hướng dẫn và quan tâm giúp đỡ về các
thủ tục hành chính trong thời gian tôi học tập và nghiên cứu tại trường.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam nơi
tôi đang công tác luôn tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành tốt nhiệm vụ học tập, nghiên
cứu và làm việc.
Cũng nhân dịp này, tôi xin dành những tình cảm sâu sắc và lòng biết ơn vô hạn tới
những người thân yêu trong gia đình: bố mẹ và các anh chị em đã luôn chia sẻ, động viên và
hỗ trợ tôi.
Cuối cùng, xin được gửi tình cảm đặc biệt tới vợ và hai con thân yêu của tôi, nguồn
động lực và sức mạnh tinh thần to lớn nhất giúp tôi vượt qua khó khăn để sớm hoàn thành
công trình nghiên cứu của mình./.
Hà nội, ngày

tháng 8 năm 2017

Tác giả

Nguyễn Việt Hùng

i


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả
nghiên cứu nêu trong luận án được trích dẫn từ các bài báo đã được xuất bản của tôi và các
đồng tác giả. Các kết quả là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa
từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác.
Hà Nội, ngày
Giáo viên hướng dẫn

tháng 8 năm 2017

Tác giả

Nguyễn Việt Hùng

ii


MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................................ i
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ........................................................... vii
DANH MỤC CÁC BẢNG....................................................................................................... ix
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ................................................................................. xi
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................. 1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN ......................................................................................................... 4
1.1.

Giới thiệu chung và ứng dụng titan dioxit TiO2...................................................... 4

1.1.1.

Giới thiệu chung về titan dioxit TiO2 ................................................................... 4

1.1.2.

Một số ứng dụng của nano titan dioxit ................................................................ 5

1.2.

Các phƣơng pháp sản xuất bột màu titan dioxit và điều chế nano TiO2 .............. 6

1.2.1.

Phương pháp sản xuất bột màu titan dioxit .......................................................... 6

1.2.2.

Phương pháp điều chế nano titan dioxit ............................................................. 11

1.3.

Phƣơng pháp phân tán nano titan dioxit ............................................................... 15

1.3.1.

Một số dạng dung dịch phân tán......................................................................... 15

1.3.2.

Một số phương pháp phân tán ............................................................................ 17

1.3.3.

Phạm vi và tình hình nghiên cứu ........................................................................ 18

1.4. Tình hình nghiên cứu, sản xuất, ứng dụng và tiêu thụ titan dioxit TiO2
trong và ngoài nƣớc ............................................................................................................ 21
1.4.1.

Tình hình nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng titan dioxit trên thế giới............... 21

1.4.2.

Tình hình nghiên cứu sản xuất và ứng dụng titan dioxit trong nước.................. 25

1.5. Tiềm năng nguồn quặng ilmenit và tình hình khai thác quặng ilmenit ở
Việt Nam .............................................................................................................................. 28
1.5.1.

Tiềm năng nguồn quặng ilmenit của Việt Nam .................................................. 28

1.5.2.

Một số mỏ quặng ilmenit ở Việt Nam ................................................................ 30

1.5.2.1. Khu mỏ Cẩm Hòa (Hà Tĩnh) .......................................................................... 31
1.5.2.2. Khu mỏ Kỳ Khang (Hà Tĩnh) ......................................................................... 32
1.5.2.3. Khu mỏ Vĩnh Thái (Quảng Trị) ...................................................................... 33
1.5.2.4. Khu mỏ Thuận An (Thừa Thiên-Huế) ............................................................ 34

1.5.2.5. Khu mỏ Đề Gi (Bình Định) ............................................................................ 35
1.5.2.6. Khu mỏ Gò Đình (Bình Thuận) ...................................................................... 37
1.5.3.

Tình hình khai thác quặng ilmenit ở Việt Nam .................................................. 38

iii


1.6.

Nhận xét chung: ....................................................................................................... 39

Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHƢƠNG PHÁP THỰC
NGHIỆM ................................................................................................................................ 42
2.1.

Đối tƣợng nghiên cứu .............................................................................................. 42

2.2.

Phƣơng pháp nghiên cứu tính chất vật liệu........................................................... 43

2.3.

Phƣơng pháp thực nghiệm ...................................................................................... 46

2.3.1.

Nghiên cứu phân hủy quặng ilmenit bằng NH4HSO4 trong lò nung ống ........... 46

2.3.2. Nghiên cứu hòa tách (NH4)2TiO(SO4)2 và tinh chế dung dịch chứa titan
từ hỗn hợp thu được sau khi phân hủy quặng ilmenit bằng NH4HSO4 ............................. 47
2.3.2.1. Nghiên cứu hòa tách (NH4)2TiO(SO4)2 .......................................................... 47
2.3.2.2. Nghiên cứu kết tinh và tách loại tạp chất sắt ra khỏi dung dịch muối
titan
........................................................................................................................ 47
2.3.3.
sắt

Nghiên cứu kết tinh muối kép (NH4)2TiO(SO4)2 từ dung dịch sau tách
............................................................................................................................ 49

2.3.3.1. Nghiên cứu loại bỏ hợp chất của flo ra khỏi dung dịch sau tách sắt .............. 49
2.3.3.2. Nghiên cứu kết tinh muối kép (NH4)2TiO(SO4)2............................................ 50
2.3.4.

Nghiên cứu quá trình nung (NH4)2TiO(SO4)2 để tạo thành nano TiO2 .............. 51

2.3.5. Nghiên cứu điều chế TiO2 nano phân tán trong dung môi gốc nước và
ứng dụng trong công nghệ xử lý môi trường .................................................................... 51
2.3.5.1. Nghiên cứu biến tính, phân tán nano TiO2 trong dung môi gốc nước ............ 51
2.3.5.2. Nghiên cứu ứng dụng nano TiO2 biến tính để xử lý nước thải ....................... 52
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................................. 57
3.1. Nghiên cứu công nghệ phân hủy quặng ilmenit bằng amoni hydro
sunfat trong thiết bị lò nung ống phòng thí nghiệm ........................................................ 57
3.1.1. Ảnh hưởng của kích thước hạt quặng đến hiệu suất phân hủy quặng
ilmenit ............................................................................................................................ 57
3.1.2.

Ảnh hưởng của tỷ lệ phối liệu đến hiệu suất phân hủy quặng ............................ 58

3.1.3.

Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất phân hủy quặng.................... 60

3.1.4.

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất phân hủy quặng ilmenit ........................ 61

3.1.5.

Ảnh hưởng của chế độ cấp khí đến quá trình phân hủy quặng........................... 63

3.1.6. Cơ chế phản ứng của quá trình nung phân hủy quặng ilmenit bằng
amoni hydro sunfat ............................................................................................................ 65
3.1.7. Xác định các thông số công nghệ hợp lý và đề xuất quy trình công nghệ
nung phân hủy quặng ilmenit bằng amoni hydro sunfat ................................................... 66
3.2. Nghiên cứu h a tách h n hợp thu đƣợc sau hi phân hủ quặng i menit
ằng NH4HSO4 .................................................................................................................... 67
3.2.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ lỏng/rắn đến hiệu suất thu hồi titan trong quá trình
hòa tách ............................................................................................................................ 68

iv


3.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ pha lỏng đến hiệu suất thu hồi titan trong quá
trình hòa tách ..................................................................................................................... 69
3.2.3.
tách

3.3.

Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất thu hồi titan trong quá trình hòa
............................................................................................................................ 70

Nghiên cứu tách loại tạp chất sắt ra khỏi dung dịch muối titan.......................... 71

3.3.1.

Ảnh hưởng của hệ số cô đặc đến hiệu suất tách loại (NH4)3FeF6 ...................... 71

3.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ NH4HF2 trong dung dịch đến hiệu suất tách
loại (NH4)3FeF6 ................................................................................................................. 72
3.3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch khi kết tinh đến hiệu suất tách loại
(NH4)3FeF6 ........................................................................................................................ 73
3.4.

Nghiên cứu kết tinh muối kép titan từ dung dịch sau tách sắt ............................ 74

3.4.1.

Nghiên cứu loại bỏ hợp chất chứa flo ra khỏi dung dịch sau tách sắt ................ 74

3.4.2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình kết tinh muối kép
(NH4)2TiO(SO4)2 ............................................................................................................... 76
3.4.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng TiO2 trong dung dịch đến quá trình kết
tinh (NH4)2TiO(SO4)2 .................................................................................................... 76
3.4.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ của các tác nhân diêm tích đến quá trình kết
tinh muối kép (NH4)2TiO(SO4)2 .................................................................................... 77
3.4.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình kết tinh muối kép

(NH4)2TiO(SO4)2 ........................................................................................................... 78
3.4.2.4. Ảnh hưởng của chế độ khuấy trộn đến quá trình kết tinh muối kép
(NH4)2TiO(SO4)2 ........................................................................................................... 80
3.4.2.5. Ảnh hưởng của thời gian già hóa đến quá trình kết tinh muối kép
(NH4)2TiO(SO4)2 ........................................................................................................... 81
3.5. Nghiên cứu quá trình nung phân hủy muối kép (NH4)2TiO(SO4)2 thành
sản phẩm nano TiO2 ........................................................................................................... 83
3.5.1.

Giản đồ TG/DTA ................................................................................................ 83

3.5.2. Ảnh hưởng của chế độ nhiệt đến quá trình nung phân hủy muối kép
(NH4)2TiO(SO4)2 ............................................................................................................... 85
3.5.3. Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình nung phân hủy
(NH4)2TiO(SO4)2 ............................................................................................................... 89
3.6.

Nghiên cứu phân tán nano TiO2 ............................................................................. 96

3.6.1.

Ảnh hưởng của SiO2 đến tính chất bề mặt hạt TiO2 ........................................... 96

3.6.2. Khả năng phân tán của nano TiO2 biến tính bằng SiO2 trong dung môi
gốc nước .......................................................................................................................... 101
3.7.

Nghiên cứu thử nghiệm ứng dụng sản phẩm trong xử ý môi trƣờng .............. 102

3.7.1.

tán

Nghiên cứu tác động quang hóa của nano TiO2 biến tính trong hệ phân
.......................................................................................................................... 102

3.7.1.1. Lập đường chuẩn của dung dịch xanh metylen (MB) .................................. 103

v


3.7.1.2. Xác định dung lượng hấp phụ bão hòa của x c tác nano TiO 2 biến
tính
...................................................................................................................... 104
3.7.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu x c tác ....................................... 105
3.7.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ xanh methylen ......................................... 106
3.7.1.5. Khảo sát ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng trong phản ứng phân
hủy xanh metylen ........................................................................................................ 107
3.7.1.6. So sánh hoạt tính quang xúc tác của TiO2 nano biến tính (sản phẩm
luận án) với TiO2 thương mại P25 (TiO2-P25) trong phản ứng phân hủy MB ........... 108
3.7.2. Đánh giá hoạt tính xúc tác TiO2 nano biến tính trong quá trình xử lý
nước thải .......................................................................................................................... 109
3.7.2.1. Đánh giá hoạt tính xúc tác TiO2 nano biến tính trong xử lý nước thải
với hệ thiết bị phản ứng gián đoạn .............................................................................. 109
3.7.2.2. Đánh giá hoạt tính xúc tác TiO2 nano biến tính trong xử lý nước thải
với hệ thiết bị phản ứng liên tục .................................................................................. 113
3.7.3. Đánh giá chung về mặt kĩ thuật của việc sử dụng TiO2 nano biến tính
trong xử lý nước thải ....................................................................................................... 113
KẾT LUẬN ........................................................................................................................... 115
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................... 117
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN .............................. 128

PHỤ LỤC .............................................................................................................................. 129

vi


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

1. Các chữ viết tắt
DSC

: nhiệt lượng kế quét vi sai (differential scanning calorimetry)

DTA

: phân tích nhiệt vi sai (differential thermal analyis)

HĐBM

: hoạt động bề mặt

HR-TEM

:

HVĐTQ

: hiển vi điện tử quét

SEM

: kính hiển vi điện tử quét (scanning electron microscope)

TEM

: kính hiển vi điện tử truyền qua (transmission electron microscope)

TGA

: phân tích nhiệt trọng lượng (thermo gravimetry analysis)

XRD

: nhiễu xạ tia X (x-ray diffraction)

BET

: phương pháp xác định bề mặt riêng (brunauer emmett teller)

SPTG

:

ATS

: amoni titanyl sunfat

COD

: nhu cầu oxy sinh hóa (biochemical oxygen demand)

TOC

: tổng cacbon hữu cơ (total organic carbon)

VOC

: hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (volatile organic compounds)

TNT

: trinitrotoluen

MTBE

: metyl tert butyl ete

AOPs

: quá trình oxy hóa tăng cường (advanced oxydation processes)

UV

: tia cực tím (ultra violet)

kính hiển vi điện tử truyền qua phân hủy cao (high resolution
transmission electron microscope)

sản phẩm trung gian thu được sau phân hủy quặng bằng amoni hydro
sunfat

2. Các ký hiệu
η

: hiệu suất phân hủy quặng

η’

: hiệu suất tách loại tạp chất sắt

T

: thời gian riêng

Hs

: Hiệu suất sản phẩm sau nung

ms

: khối lượng mẫu sau nung

mLT

: khối lượng mẫu lý thuyết

D

: khoảng cách mặt mạng



: góc tạo bởi mặt mạng với tia tới hay tia “phản xạ”

vii


Λ

: độ dài bước sóng

β

: độ rộng pic ở nửa chiều cao pic đặc trưng

υ

: tần số

I

: cường độ bức xạ

α(υ)

: hệ số hấp thụ

r

: kích thước tinh thể trung bình với họ mặt mạng (hkl)

ω

: tần số bức xạ

viii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Tính chất của TiO2 anatas và rutil .............................................................................. 5
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của quặng ilmenit sa khoáng tại một số mỏ............................ 30
Bảng 1.3. Trữ lượng quặng titan của toàn khu mỏ Cẩm Hòa với hàm lượng biên
20kg/m3..................................................................................................................................... 32
Bảng 1.4. Thành phần hóa học tinh quặng ilmenit khu mỏ Cẩm Hòa...................................... 32
Bảng 1.5. Trữ lượng ilmenit khu mỏ Kỳ Khang với hàm lượng biên 20kg/m3 ....................... 33
Bảng 1.6. Thành phần hóa học tinh quặng ilmenit khu mỏ Kỳ Khang ................................... 33
Bảng 1.7. Đặc điểm và trữ lượng ilmenit sa khoáng của khu mỏ Thuận An .......................... 35
Bảng 1.8. Thành phần hóa học tinh quặng ilmenit Đề Gi ................. Hiệu suất thu hồi TiO2 phụ thuộc vào nhiệt độ hòa tan.......................................... 69
Hình 3.13. Hiệu suất thu hồi TiO2 phụ thuộc vào thời gian hòa tan ........................................ 70
Hình 3.14. Giản đồ XRD của mẫu rắn sau khi tách loại muối sắt (NH4)3FeF6 ........................ 71
Hình 3.15. Giản đồ XRD của mẫu sản phẩm (NH4)2TiO(SO4)2 thu được khi nồng độ
axit H2SO4 là 300g/l và (NH4)2SO4 là 280g/l ........................................................................... 78
Hình 3.16. Ảnh hưởng của nhiệt độ kết tinh muối kép (NH4)2TiO(SO4)2 đến kích
thước sản phẩm TiO2 thu được sau nung ................................................................................. 79
Hình 3.17. Ảnh TEM của sản phẩm TiO2 thu được khi kết tinh muối kép tại nhiệt độ
200C với các tốc độ khuấy trộn khác nhau ............................................................................... 80
Hình 3.18. Giản đồ XRD mô tả ảnh hưởng của thời gian già hóa khác nhau đến tính
chất của sản phẩm TiO2 sau khi nung muối kép (NH4)2TiO(SO4)2 2h ở nhiệt độ
7500C ........................................................................................................................................ 81
Hình 3.19. Ảnh SEM của mẫu TiO2 điều chế từ (NH4)2TiO(SO4)2 khi muối kép được
già hóa 60 phút (hình trái) và 120 phút (hình phải) .................................................................. 82

Hình 3.20. Ảnh TEM của mẫu TiO2 sau khi già hóa muối kép trong 60 phút và nung
muối kép thu được ở 7500C trong 2h ....................................................................................... 83
Hình 3.21. Giản đồ phân tích nhiệt TG/ DTA của mẫu (NH4)2TiO(SO4)2............................... 84

xi


Hình 3.22. Giản đồ XRD của mẫu TiO2 thu được khi nung (NH4)2TiO(SO4)2 ở 7000C
trong 2h ..................................................................................................................................... 85
Hình 3.23. Giản đồ XRD của mẫu TiO2 thu được khi nung (NH4)2TiO(SO4)2 ở 7500C
trong 2h ..................................................................................................................................... 86
Hình 3.24. Giản đồ XRD của mẫu TiO2 thu được khi nung (NH4)2TiO(SO4)2 ở 8000C
trong 2h ..................................................................................................................................... 86
Hình 3.25. Giản đồ XRD của mẫu TiO2 thu được khi nung (NH4)2TiO(SO4)2 ở 8500C
trong 2h ..................................................................................................................................... 87
Hình 3.26. Giản đồ XRD của mẫu TiO2 thu được khi nung (NH4)2TiO(SO4)2 ở 9000C
trong 2h ..................................................................................................................................... 87
Hình 3.27. Ảnh TEM của các mẫu TiO2 sau khi nung (NH4)2TiO(SO4)2 ở các nhiệt
độ .............................................................................................................................................. 88
Hình 3.28. Giản đồ XRD của mẫu TiO2 thu được khi nung (NH4)2TiO(SO4)2 ở 9000C
trong 3h ..................................................................................................................................... 89
Hình 3.29. Giản đồ XRD của mẫu TiO2 thu được khi nung (NH4)2TiO(SO4)2 ở 9000C
trong 4h ..................................................................................................................................... 90
Hình 3.30. Giản đồ XRD của mẫu TiO2 thu được khi nung (NH4)2TiO(SO4)2 ở 9000C
trong 5h ..................................................................................................................................... 90
Hình 3.31. Ảnh TEM của mẫu TiO2 trong thời gian nung 5h .................................................. 91
Hình 3.32. Phổ EDS của mẫu sản phẩm nano TiO2 ................................................................. 92
Hình 3.33. Giản đồ phân bố kích thước hạt của mẫu sản phẩm TiO2 nano ............................. 93
Hình 3.34. Giản đồ đường hấp phụ và nhả hấp phụ đẳng nhiệt nitơ ........................................ 94
Hình 3.35. Phổ UV-vis của mẫu sản phẩm nano TiO2 ............................................................. 94

Hình 3.36. Sơ đồ khối quá trình điều chế nano titan dioxit từ quặng ilmenit theo
phương pháp amoni hydro sunfat ............................................................................................. 95
Hình 3.37. Phổ FT-IR của mẫu TiO2 không biến tính.............................................................. 97
Hình 3.38. Phổ FT-IR của mẫu TiO2 biến tính bằng 1% SiO2 ................................................. 97
Hình 3.39. Phổ FT-IR của mẫu TiO2 biến tính bằng 5% SiO2 ................................................. 98
Hình 3.40. Ảnh TEM của mẫu TiO2 khi biến tính bằng 1% SiO2 ............................................ 99
Hình 3.41. Giản đồ phân bố kích thước hạt của mẫu sản phẩm TiO2 nano biến tính
bằng 1% SiO2 ........................................................................................................................... 99
Hình 3.42. Giản đồ đường hấp phụ và nhả hấp phụ đẳng nhiệt nitơ của mẫu TiO2
biến tính bằng 1% SiO2 .......................................................................................................... 100
Hình 3.43. Phổ UV-vis của mẫu sản phẩm nano TiO2 biến tính bằng 1% SiO2 .................... 100
Hình 3.44. Ảnh hưởng của pH dung dịch đến độ ổn định phân tán của nano TiO2
biến tính bằng SiO2, hàm lượng của nano TiO2 trong dung dịch là 3% ................................. 101
Hình 3.45. Ảnh hưởng của nồng độ PVA đến khả năng ổn định phân tán của nano
TiO2 sau khi biến tính bằng SiO2, hàm lượng nano TiO2 sau khi biến tính là 3%. ................ 102
Hình 3.46. Ảnh hưởng của hàm lượng nano TiO2 sau khi biến tính bằng SiO2 đến độ
ổn định phân tán của dung dịch .............................................................................................. 102

xii


Hình 3.47. Độ hấp thụ quang của các mẫu MB tại bước sóng hấp thụ cực đại...................... 103
Hình 3.48. Độ hấp thụ quang của các mẫu có nồng độ MB khác nhau.................................. 104
Hình 3.49. Độ chuyển hóa của dung dịch MB theo thời gian tương ứng với các nồng
độ dung dịch MB khác nhau ................................................................................................... 106
Hình 3.50. Dung dịch xanh metylen được pha ở các nồng độ khác nhau .............................. 106
Hình 3.51. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ xanh metylen đến hiệu suất phản ứng
quang xúc tác .......................................................................................................................... 107

xiii

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Titan dioxit (TiO2) có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật và công nghệ
khác nhau như: cao su, nhựa, giấy, sơn, sợi, gốm sứ, thuỷ tinh, các sản phẩm điện tử, dược
phẩm, mỹ phẩm,... Ngoài ra, TiO2 còn được sử dụng làm chất xúc tác chuyển hóa trong
công nghệ tổng hợp hữu cơ, x c tác quang hóa trong xử lý môi trường để loại bỏ các kim
loại nặng, các chất hữu cơ độc hại và nhiều quá trình sinh hóa khác như diệt khuẩn, làm vật
liệu y sinh.
Nhu cầu về TiO2 ở nước ta hiện nay vào khoảng 15.000 ÷ 20.000 tấn năm và hoàn
toàn phụ thuộc vào nhập khẩu với giá ~ 2300 ÷ 3000 USD/tấn. Trong khi đó, trữ lượng và
chất lượng quặng titan của nước ta hoàn toàn có thể đáp ứng yêu cầu để sản xuất TiO2 nói
riêng cũng như các sản phẩm titan nói chung. Quặng titan được phát hiện ở nhiều nơi,
quặng có nguồn gốc magma phân bố ở các huyện Đại Từ, Ph Lương, Định Hóa (Thái
Nguyên) và Sơn Dương (Tuyên Quang). Trữ lượng tài nguyên được dự báo có khoảng 15
triệu tấn ilmenit. Các điểm quặng khác đa số là sa khoáng ven biển, phân bố từ cực đông
bắc Bắc Bộ đến nam Việt Nam, các tụ khoáng có giá trị công nghiệp chủ yếu ở Trung Bộ
từ Thanh Hóa đến Bình Thuận. Trữ lượng dự báo khoảng 500÷600 triệu tấn. Trên thực tế,
toàn bộ lượng quặng khai thác lên mới chỉ được làm giàu hoặc chế biến sơ bộ rồi xuất khẩu
với giá nguyên liệu thô. Việc khai thác bừa bãi, thiếu quy hoạch, làm thất thoát và cạn kiệt
nguồn tài nguyên thiên nhiên là một vấn đề nan giải, cần phải có hướng giải quyết phù
hợp.
Những năm gần đây, nhiều công trình nghiên cứu ở trong nước về điều chế TiO2 từ
quặng ilmenit đã thu được những kết quả nhất định góp phần nâng cao hiệu quả khai thác
tài nguyên thiên nhiên.
Đề án “Đổi mới và hiện đại hóa công nghệ trong ngành công nghiệp khai khoáng
đến năm 2 15, tầm nhìn đến năm 2 25” của Bộ Công Thương đặt ra yêu cầu cho các nhà
khoa học phải nghiên cứu xây dựng được quy trình công nghệ chế biến sâu quặng ilmenit
với hiệu quả cao, mang tính đồng bộ và thân thiện với môi trường.

Vì những lý do trên, hướng nghiên cứu của luận án được chúng tôi xác định là:
“Nghiên cứu điều chế TiO2 nano từ quặng ilmenit theo phương pháp amoni hydro sunfat”.
2. Mục tiêu của luận án
Mục tiêu của luận án là điều chế được nano TiO2 từ quặng ilmenit theo phương
pháp amoni hydro sunfat, biến tính bề mặt nano TiO2 bằng SiO2 cũng như phân tán nano

1


Luận án đầy đủ ở file: Luận án full