NGHIÊN cứu QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ sản XUẤT SILICA từ TRO vỏ TRẤU

Kho tài liệu miễn phí của Ket-noi.com blog giáo dục, công nghệ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
- - - - - - - - - -  - - - - - - - - - -

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
SẢN XUẤT SILICA TỪ TRO VỎ TRẤU

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Nguyễn Công Huân

Trần Minh Tiến

Phan Trường Tiền

MSSV: 2102400
Ngành: Công nghệ Hóa học khóa 36

12/2014


Trường Đại Học Cần Thơ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Khoa Công Nghệ

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học


Cần Thơ, ngày 08 tháng 08 năm 2014

PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CHO SINH VIÊN
Năm học 2014 – 2015
1. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
NGUYỄN CÔNG HUÂN
PHAN TRƯỜNG TIỀN
2. TÊN ĐỀ TÀI
“Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất silica từ tro vỏ trấu”.
3. ĐỊA ĐIỂM THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
- Phòng kiểm tra chất lượng sản phẩm Công ty Cổ phần Phân bón và Hóa chất
Cần Thơ
- Phòng thí nghiệm Hóa học – bộ môn Công Nghệ Hóa Học
4. SỐ LƯỢNG SINH VIÊN THỰC HIỆN
01 sinh viên.
5. HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN
Họ và tên: Trần Minh Tiến

MSSV: 2102400

Ngành học: Công Nghệ Hóa Học

Khóa học: 36

6. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Tìm hiểu về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đốt trấu. Phân tích hàm lượng
tro, thành phần của tro vỏ trấu được sử dụng.
Khảo sát một số điều kiện ảnh hưởng đến quá trình thu hồi SiO2 từ tro vỏ trấu.
Điều chế natri silicat, silica đạt yêu cầu.
i


7. CÁC NỘI DUNG CHÍNH VÀ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
7.1 Các nội dung chính
- Giới thiệu về công ty
- Tổng quan
- Thực nghiệm
- Kết quả và bàn luận
- Kết luận và kiến nghị
7.2 Giới hạn của đề tài
Do thời gian thực hiện đề tài tương đối ngắn nên không thể khảo sát toàn diện
các yếu tố ảnh hưởng và quy trình chỉ có thể nghiên cứu trên quy mô phòng thí nghiệm,
chưa thể áp dụng vào thực tiễn.
8. Yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài
Các hóa chất, dụng cụ và thiết bị để thực hiện đề tài.

DUYỆT CỦA BỘ MÔN

DUYỆT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG THI & XÉT TỐT NGHIỆP

ii


Trường Đại Học Cần Thơ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Khoa Công Nghệ

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc


Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
1. Cán bộ hướng dẫn: NGUYỄN CÔNG HUÂN; PHAN TRƯỜNG TIỀN
2. Tên đề tài:

“Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất silica từ tro vỏ trấu”.

3. Sinh viên thực hiện:

Trần Minh Tiến

MSSV: 2102400

4. Lớp: Công Nghệ Hóa Học – Khóa 36
5. Nội dung nhận xét:
a. Nhận xét về hình thức luận văn tốt nghiệp:
.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................
b. Nhận xét về nội dung luận văn tốt nghiệp:
 Đánh giá nội dung thực hiện đề tài: .............................................................
.....................................................................................................................................
 Những vấn đề còn hạn chế: ..........................................................................
.....................................................................................................................................
c. Nhận xét đối với sinh viên tham gia thực hiện đề tài:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
d. Kết luận, đề nghị và điểm:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày

tháng 12 năm 2014

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

iii


Trường Đại Học Cần Thơ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Khoa Công Nghệ

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc


Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN
1. Cán bộ hướng dẫn: NGUYỄN CÔNG HUÂN; PHAN TRƯỜNG TIỀN
2. Tên đề tài:

“Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất silica từ tro vỏ trấu”.

3. Sinh viên thực hiện:

Trần Minh Tiến

MSSV: 2102400

4. Lớp: Công Nghệ Hóa Học – Khóa 36
5. Nội dung nhận xét:
a. Nhận xét về hình thức luận văn tốt nghiệp:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
b. Nhận xét về nội dung luận văn tốt nghiệp:
 Đánh giá nội dung thực hiện đề tài: .............................................................
.....................................................................................................................................
 Những vấn đề còn hạn chế: ..........................................................................
.....................................................................................................................................
c. Nhận xét đối với sinh viên tham gia thực hiện đề tài:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
d. Kết luận, đề nghị và điểm:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

Cần Thơ, ngày

tháng 12 năm 2014

CÁN BỘ PHẢN BIỆN

iv


Luận văn đại học

LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, con xin tri ân ba mẹ, người đã chịu rất nhiều nỗi
vất vả để cho con đi trong suốt con đường học vấn, nhờ vậy mà hôm nay con mới có cơ
hội để thực hiện luận văn tốt nghiệp này.
Về phía Trường Đại Học Cần Thơ tôi xin gửi đến quý Thầy Cô làm việc tại bộ
môn Công Nghệ Hóa học, Khoa Công Nghệ. Đặc biệt là thầy NGUYỄN VIỆT BÁCH
với tri thức và tâm huyết, nhiệt tình của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho
chúng tôi trong suốt thời gian học tập tại trường.
Về phía Công ty Cổ phần Phân bón và Hóa chất Cần Thơ tôi xin chân thành cảm
ơn ban lãnh đạo cùng các cô chú anh chị phòng Nghiên cứu và Phát triển sản phẩm;
phòng Kiểm tra chất lượng sản phẩm, đặc biệt là anh NGUYỄN CÔNG HUÂN, anh
PHAN TRƯỜNG TIỀN và chị TRẦM TRUNG BÍCH THẢO đã tận tình chỉ dạy, tạo
điều kiện thuận lợi trong thời gian tôi thực tập ở công ty.
Và xin cảm ơn anh chị và các bạn trong lớp Công Nghệ Hóa Học, cảm ơn tất cả
đã luôn bên cạnh và động viên tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Bài báo cáo này là bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về lĩnh vực sáng tạo trong
nghiên cứu khoa học, kiến thức của tôi còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy, không
tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của
quý Thầy Cô và các bạn để kiến thức của tôi trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn.

Chân thành cảm ơn!
Trân trọng
Cần Thơ, ngày

tháng

năm 2014

Kho tài liệu miễn phí của Ket-noi.com blog giáo dục, công nghệ

v


Luận văn đại học

MỤC LỤC
PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CHO SINH VIÊN ....................................... i
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................v
MỤC LỤC ..................................................................................................................... vi
TÓM TẮT.................................................................................................................... viii
DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................... ix
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................... xi
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................. xii
Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN PHÂN BÓN VÀ HÓA CHẤT
CẦN THƠ........................................................................................................................1
1.1 Sơ lược về công ty .................................................................................................1
1.2 Dự án phát triển .....................................................................................................3
1.3 Một số sản phẩm chính ..........................................................................................5
1.3.1 Nhóm phân bón ...............................................................................................5
1.3.2 Nhóm hóa chất ................................................................................................7

1.3.3 Nhóm thức ăn chăn nuôi .................................................................................8
Chương 2 TỔNG QUAN.................................................................................................9
2.1 Tìm hiểu về silica ...................................................................................................9
2.1.1 Silica tự nhiên .................................................................................................9
2.1.2 Silica tổng hợp ..............................................................................................10
2.2 Khái quát về vỏ trấu, tro vỏ trấu ..........................................................................15
2.2.1 Vỏ trấu ...........................................................................................................15
2.2.2 Tro vỏ trấu .....................................................................................................15
2.3 Quá trình xử lí nhiệt .............................................................................................16
2.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đốt .......................................................16
2.3.2 Phương pháp đốt trấu ....................................................................................17
Chương 3 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ TIÊU CHUẨN .................................................18
3.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị ....................................................................................18
3.1.1 Hóa chất ........................................................................................................18
3.1.2 Dụng cụ thiết bị .............................................................................................18
3.2 Cách pha chế hóa chất .........................................................................................20
vi


Luận văn đại học
3.2.1 Pha dung dịch NaOH ....................................................................................20
3.2.2 Pha dung dịch HCl ........................................................................................20
3.3 Tiêu chuẩn được áp dụng .....................................................................................21
Chương 4 THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN .........................................22
4.1 Quy trình chung ...................................................................................................22
4.2 Xác định hàm lượng tro .......................................................................................23
4.2.1 Tiến hành thí nghiệm ....................................................................................23
4.2.2 Kết quả và biện luận ......................................................................................23
4.3 Khảo sát nhiệt độ nung ........................................................................................24
4.3.1 Tiến hành thí nghiệm ....................................................................................24

4.3.2 Kết quả và biện luận ......................................................................................25
4.4 Khảo sát thời gian nung .......................................................................................27
4.4.1 Tiến hành thí nghiệm ....................................................................................27
4.4.2 Kết quả và biện luận ......................................................................................27
4.5 Khảo sát nồng độ NaOH tạo natri silicat .............................................................29
4.5.1 Tiến hành thí nghiệm ....................................................................................29
4.5.2 Kết quả và biện luận ......................................................................................29
4.6 Khảo sát thời gian tạo silicat ................................................................................31
4.6.1 Tiến hành thí nghiệm ....................................................................................31
4.6.2 Kết quả và biện luận ......................................................................................31
4.7 Khảo sát thể tích NaOH tạo natri silicat ..............................................................32
4.7.1 Tiến hành thí nghiệm ....................................................................................32
4.7.2 Kết quả và biện luận ......................................................................................32
4.8 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit và nhiệt độ tạo silica ...............................34
4.8.1 Tiến hành thí nghiệm ....................................................................................34
4.8.2 Kết quả và biện luận ......................................................................................34
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................38
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................40
PHỤ LỤC ......................................................................................................................42

vii


Luận văn đại học

TÓM TẮT
Theo các nghiên cứu, vỏ trấu là một nguồn nhiên liệu có thể sử dụng để thay thế
than đá do: giá rẻ, dồi dào, hạn chế ô nhiễm... Vỏ trấu sau khi đốt sẽ sinh ra một lượng
lớn tro có nhiều ứng dụng: sản xuất silica, sử dụng trong công nghệ sản xuất xi măng,
gạch ngói, phân bón,… Trong phạm vi đề tài này tôi xin trình bày về ứng dụng sản xuất

silica kết tủa từ tro vỏ trấu.
Vỏ trấu sau quá trình xử lý nhiệt sau đó phản ứng tạo natri silicat cuối cùng natri
silicat được phản ứng với axit HCl để tạo silica kết tủa. Các thông số sau sẽ khảo sát:
nhiệt độ nung, thời gian nung của vỏ trấu; nồng độ, thể tích NaOH, thời gian, nhiệt độ
tạo natri silicat; nồng độ axit, nhiệt độ tạo kết tủa để xác định điều kiện tối ưu của quá
trình sản xuất silica.
Silica điều chế có hàm lượng SiO2 98%, một lượng nhỏ Na+ và Cl- do sử dụng
HCl để tạo kết tủa; hiệu suất tổng hợp silica đạt trên 90%.

Kho tài liệu miễn phí của Ket-noi.com blog giáo dục, công nghệ

viii


Luận văn đại học

DANH MỤC HÌNH
Hình 1-1 Công ty Cổ phần Phân bón và Hóa chất Cần Thơ ...........................................1
Hình 1-2 Vỏ trấu thải trực tiếp ra kênh rạch ...................................................................3
Hình 1-3 Nồi hơi dùng trấu .............................................................................................4
Hình 1-4 Phân xưởng phân bón .......................................................................................5
Hình 1-5 Một số loại phân bón phục vụ trong nước .......................................................6
Hình 1-6 Phân hữu cơ vi sinh ..........................................................................................6
Hình 1-7 Một số loại phân bón xuất khẩu .......................................................................6
Hình 1-8 Phân xưởng đóng gói bột giặt ..........................................................................7
Hình 1-9 Một số sản phẩm giặt tẩy .................................................................................7
Hình 1-10 Thức ăn gia súc ..............................................................................................8
Hình 1-11 Thức ăn dành cho cá Tra ................................................................................8
Hình 2-1 Cấu trúc của silic đioxit....................................................................................9
Hình 2-2 Silic đioxit tự nhiên ..........................................................................................9

Hình 2-3 Phương thức tập hợp các hạt SiO2 trong silica vô định hình .........................11
Hình 2-4 Hình thành silica gel và silica kết tủa từ silica sol .........................................12
Hình 2-5 Ảnh Scanning Electron Microscope (SEM) của silica...................................13
Hình 2-6 Một số ứng dụng của silica gel và silica kết tủa ............................................14
Hình 2-7 Cây lúa, vỏ trấu và thành phần của hạt lúa ....................................................15
Hình 2-8 Tro vỏ trấu ......................................................................................................15
Hình 2-9 Lò đốt tầng sôi ................................................................................................17
Hình 3-1 Lọc áp suất thấp .............................................................................................19
Hình 3-2 Máy đo pH ......................................................................................................19
Hình 3-3 Tủ nung ..........................................................................................................19
Hình 3-4 Bếp khuấy từ ..................................................................................................19
Hình 3-5 Bình hút ẩm ....................................................................................................19
Hình 3-6 Tủ sấy .............................................................................................................19
Hình 4-1 Sơ đồ quy trình thu hồi SiO2 từ tro vỏ trấu ....................................................22
Hình 4-2 Tro vỏ trấu trước và sau khi nung ..................................................................23
Hình 4-3 Hình ảnh về một số bước thực hiện ...............................................................24
ix


Luận văn đại học
Hình 4-4 Tro nung trong 2 giờ với nhiệt độ nung khác nhau ........................................25
Hình 4-5 Silica tạo thành với nhiệt độ nung khác nhau trong 2 giờ .............................25
Hình 4-6 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến lượng SiO2 thu hồi ........26
Hình 4-7 Tro nung ở 650 oC với thời gian khác nhau ...................................................27
Hình 4-8 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của thời gian nung đến lượng SiO2 thu hồi ......28
Hình 4-9 Sự kết khối của SiO2 ở nhiệt độ cao với sự xúc tác kali ................................29
Hình 4-10 Natri silicat điều chế được ...........................................................................30
Hình 4-11 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của nồng độ NaOH, nhiệt độ tạo natri silicat đến
lượng SiO2 thu hồi .........................................................................................................30
Hình 4-12 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của thời gian tạo natri silicat đến lượng SiO2 thu

hồi ..................................................................................................................................31
Hình 4-13 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của thể tích NaOH đến lượng SiO2 thu hồi ....33
Hình 4-14 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của thể tích NaOH đến module silicat ............33
Hình 4-15 Gel silica và silica đã điều chế được ............................................................35
Hình 4-16 Biểu đồ thể hiện phụ thuộc lượng sản phẩm và hàm lượng silica với nồng độ
axit HCl tạo gel ..............................................................................................................35
Hình 4-17 Biểu đồ thể hiện phụ thuộc cỡ hạt trung bình với nồng độ HCl và nhiệt độ tạo
gel ..................................................................................................................................36

Kho tài liệu miễn phí của Ket-noi.com blog giáo dục, công nghệ

x


Luận văn đại học

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1-1 Sản lượng lúa một số tỉnh năm 2013 ...............................................................3
Bảng 2-1 Thành phần các oxit trong tro vỏ trấu............................................................16
Bảng 3-1 Hóa chất cần dùng .........................................................................................18
Bảng 3-2 Dụng cụ, thiết bị cần dùng .............................................................................18
Bảng 3-3 Khối lượng NaOH cần dùng để pha dung dịch có nồng độ cần dùng ...........20
Bảng 3-4 Thể tích HCl cần dùng để pha dung dịch có nồng độ cần dùng ....................21
Bảng 4-1 Hàm lượng tro vỏ trấu ...................................................................................23
Bảng 4-2 Hàm lượng SiO2 và một số kim loại trong tro ...............................................25
Bảng 4-3 Kết quả khảo sát nhiệt độ nung......................................................................26
Bảng 4-4 Kết quả khảo sát thời gian nung ....................................................................28
Bảng 4-5 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NaOH ..........................................29
Bảng 4-6 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian tạo natri silicat ............................31
Bảng 4-7 Kết quả khảo sát thể tích NaOH ....................................................................32

Bảng 4-8 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của axit và nhiệt độ tạo gel đến quá trình thu hồi
silica ...............................................................................................................................34
Bảng 4-9 Hàm lượng trong SiO2 thành phẩm ...............................................................36

xi


Luận văn đại học

LỜI MỞ ĐẦU
Nước ta với ngành nghề truyền thống là chuyên canh cây lúa nước, sản lượng
xuất khẩu gạo hàng năm đứng thứ hai trên thế giới. Như vậy, hàng năm lượng trấu
và tro vỏ trấu thải ra môi trường là rất lớn. 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 silica dùng làm phụ gia cho một số lĩnh vực: xi măng, chất dẻo,
sơn, kem đánh răng, thủy tinh, chất bán dẫn,... Nguồn nước đang ngày càng ô nhiễm,
các mạch nước ngầm cũng như nước mặt đều chứa ion kim loại nặng vượt ngưỡng
cho phép nên sản xuất các thiết bị lọc nước đang là vấn đề cấp bách và thiết thực. Mà
giá thành hiện tại của silica lại cao nên rất cần tìm cách giảm giá thành.
Hiện nay Việt Nam chưa có nhiều công trình nghiên cứu quá trình thu hồi SiO2
từ trấu một cách chi tiết và cụ thể, vì thế, mục tiêu đặt ra của đề tài là hướng tới sử
dụng nguồn nguyên liệu sẵn có này để tổng hợp silica với các điều kiện tối ưu để việc
thu hồi đạt tối ưu, hiệu suất cao.

xii


Luận văn đại học

Chương 1

Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN
PHÂN BÓN VÀ HÓA CHẤT CẦN THƠ
1.1 Sơ lược về công ty

Hình 1-1 Công ty Cổ phần Phân bón và Hóa chất Cần Thơ

Công ty Cổ phần Phân bón và Hóa chất Cần Thơ, là đơn vị thành viên của tập
đoàn Hóa chất Việt Nam, được thành lập từ năm 1977, tiền thân là Nhà máy Nghiền
Apatid Hậu Giang. Từ năm 1998, bằng hệ thống sản xuất công nghệ cao "Công nghệ
SVTH: Trần Minh Tiến

1


Luận văn đại học

Chương 1

sản suất NPK tạo hạt bằng hơi nước", hệ thống quản lý chất lượng ISO 9001:2008, hệ
thống quản lý môi trường ISO 14001:2004, cùng đội ngũ nhân viên trên 700 người
chuyên nghiệp, địa thế thuận lợi về giao thông thủy bộ,... Công ty Cổ phần Phân bón
Hoá chất Cần Thơ là một trong những công ty hàng đầu tại Việt Nam trong lĩnh vực sản
xuất và kinh doanh phân bón (nhãn hiệu Cò bay), hoá chất (zeolite, bột giặt,...), thức ăn
chăn nuôi, thủy sản tại thị trường trong nước và khu vực Asean. ()
Trên chặng đường phát triển dài hạn và vững chắc, Công ty Cổ phần Phân bón
và Hóa chất Cần Thơ với thương hiệu Cò bay đã được khách hàng liên tưởng là một
thương hiệu mạnh trong ngành phân bón NPK Việt Nam, hình ảnh thân thiện - trách
nhiệm - minh bạch và luôn đi đầu trong những bước đột phá vì lợi ích người tiêu dùng;

chất lượng phục vụ, chất lượng sản phẩm không ngừng cải tiến nên có lợi thế cạnh tranh
mạnh trên thị trường trong và ngoài nước. ()
Phương châm
- Kinh doanh linh hoạt, luôn sáng tạo, tiến bộ cùng với khách hàng và nông gia.
- Nỗ lực thỏa mãn nhu cầu ngày càng cao của khách hàng.
- Sản xuất - kinh doanh: "Minh bạch - Trách nhiệm - Cùng có lợi".
- Thương hiệu Cò bay là biểu tượng "Uy tín - Chất lượng - Thân thiện"
Định hướng phát triển đến 2015
- Mục tiêu phát triển bền vững đạt tăng trưởng hơn 20% hàng năm. Giá trị xuất
khẩu đạt 15 - 20% trong tổng doanh thu.
- Mở rộng đầu tư, cải tiến và tối ưu hóa công nghệ; năng lực sản xuất kinh doanh
hiện có.
- Đồng hành và chia sẻ với nông dân.

SVTH: Trần Minh Tiến

2


Luận văn đại học

Chương 1

1.2 Dự án phát triển
Theo báo cáo của Tổng cục Thống kê, sản lượng lúa nước ta cả năm 2013 ước
tính đạt 44,1 triệu tấn; tăng 0,34 triệu tấn so với năm 2012 (V.T, 2013). Trong đó, tổng
sản lượng lúa toàn vùng đồng bằng sông Cửu Long trong năm 2013 ước tính đạt 24,9
triệu tấn (Bích Liên, 2013).
Bảng 1-1 Sản lượng lúa một số tỉnh năm 2013 (triệu tấn)

Tỉnh

Hậu Giang

Kiên Giang

An Giang

1,19

4,47

3,9

Sản lượng

Cần Thơ Sóc Trăng
1,37

2,2

Nguồn: Bích Liên, 2013

Theo báo cáo của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (1997)
và nhiều tài liệu chỉ ra rằng vỏ trấu chiếm khoảng 20% khối lượng hạt thóc, với sản
lượng lúa như vậy thì đây sẽ là nguồn nguyên nhiên liệu dồi dào phục vụ cho sản xuất
và đời sống. Nhưng theo khảo sát của Viện Nghiên cứu Phát triển đồng bằng sông Cửu
Long tại 108 nhà máy xay xát lúa thuộc thành phố Cần Thơ và các tỉnh An Giang, Kiên
Giang, Hậu Giang, Sóc Trăng cho thấy khoảng 50% lượng vỏ trấu tại các nhà máy xay
xát được người dân xung quanh tiêu thụ. Phần trấu còn lại rất lớn, khó để xử lý triệt để

và vỏ trấu có tỉ trọng thấp (120 kg.m-3) nên nếu lưu kho sẽ cần một diện tích rất lớn.
Một số nơi thải trực tiếp ra sông, rạch làm ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. (Thi Cầm,
2009; K.V, 2010)

Hình 1-2 Vỏ trấu thải trực tiếp ra kênh rạch
SVTH: Trần Minh Tiến

3


Luận văn đại học

Chương 1

Nhiệt trị của vỏ trấu khoảng 15 MJ.kg-1. Như vậy, với tổng khối lượng vỏ trấu có
thể thu được ở đồng bằng sông Cửu Long 6,5 triệu tấn.năm-1 tương đương 9,75x107 MJ.
Giá trấu rẻ hơn so với các loại nhiên liệu khác, khoảng 600 VNĐ.kg-1 trong khi giá than
đá khoảng 5000 VNĐ.kg-1. Nhiệt trị của than đá khoảng 24,3 MJ.kg-1 nên 1 kg trấu
tương đương 0,71 kg than đá khi so sánh về mặt nhiệt lượng nhưng giá thành lại rẻ hơn
8,3 lần. (Vũ Thị Bách, 2010)
Ví dụ thực tế:
Với một lò hơi 7 tấn.giờ-1, chi phí tiêu tốn cho nhiêu liệu khi sử dụng trấu hết 13
triệu đồng.ngày-1, với than đá phải mất khoảng 37 triệu đồng.ngày-1. Tiết kiệm chi phí
nhiên liệu là 24 triệu đồng.ngày-1 tương đương 65%. (Thái Ngọc, 2012)

Hình 1-3 Nồi hơi dùng trấu

Trong tro vỏ trấu sau khi đốt có chứa hơn 80% là silic oxit (SiO2) và một lượng
nhỏ các nguyên tố như: K, P, Ca, Mg; hiện nay có thể tận dụng cho rất nhiều lĩnh vực:
phân bón, xi măng, gốm sứ... Như vậy xét về mặt môi trường trấu hoàn toàn là nguyên

liệu xanh, có thể tái tạo. Sử dụng vỏ trấu để cung cấp nhiệt lượng cho lò hơi có những
ưu điểm: tiết kiệm, tận dụng nguồn nhiên liệu sẵn có, giảm thiểu ô nhiễm môi trường,
tận dụng phế thải như nguồn nguyên liệu cho việc sản xuất các sản phẩm khác.
Chính vì những điều đó, mà trong tương lai Công ty Cổ phần Phân bón và Hóa
chất Cần Thơ đầu tư dây chuyền công nghệ sử dụng nhiệt lượng từ vỏ trấu để gia nhiệt
SVTH: Trần Minh Tiến

4


Luận văn đại học

Chương 1

cho các nồi hơi. Không dừng lại ở đó công ty sẽ tận dụng triệt để lượng tro thải điều chế
natri silicat, silica làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất bột giặt, zeolite...
Vì vậy tôi đề xuất nghiên cứu sản suất natri silicat, silica từ tro vỏ trấu với đề tài:
“Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất silica từ tro vỏ trấu”.
1.3 Một số sản phẩm chính
1.3.1 Nhóm phân bón
Là mặt hàng chủ lực của công ty. Chủ yếu là phân NPK các loại ngoài ra còn có
phân hữu cơ và phân vi sinh.
Các sản phẩm được sản xuất phục vụ cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu.

Hình 1-4 Phân xưởng phân bón

SVTH: Trần Minh Tiến

5

Luận văn đại học

Chương 1

Hình 1-5 Một số loại phân bón phục vụ trong nước

Hình 1-6 Phân hữu cơ vi sinh

Hình 1-7 Một số loại phân bón xuất khẩu
SVTH: Trần Minh Tiến

6


Luận văn đại học

Chương 1

1.3.2 Nhóm hóa chất

Hình 1-8 Phân xưởng đóng gói bột giặt

Chủ yếu là bột giặt, ngoài ra còn có zeolite 4A, natri silicat và nước rửa chén...

Hình 1-9 Một số sản phẩm giặt tẩy

SVTH: Trần Minh Tiến

7

Luận văn đại học

Chương 1

1.3.3 Nhóm thức ăn chăn nuôi
Chủ yếu là thức ăn thủy sản, ngoài ra còn có thức ăn gia súc, gia cầm.

Hình 1-10 Thức ăn gia súc

Hình 1-11 Thức ăn dành cho cá Tra

SVTH: Trần Minh Tiến

8


Luận văn đại học

Chương 2

Chương 2 TỔNG QUAN
2.1 Tìm hiểu về silica
2.1.1 Silica tự nhiên
Silic đioxit (tên gọi khác: silica; công thức phân tử: SiO2) trong tự nhiên chủ yếu
tồn tại dưới dạng tinh thể. Ở điều kiện thường, silic đioxit tồn tại chủ yếu ở các dạng đa
hình là thạch anh, triđimit và cristtobalit. Mỗi dạng đa hình có hai dạng: dạng α bền ở
nhiệt độ thấp, dạng β bền ở nhiệt độ cao. Các dạng đa hình bao gồm các tứ diện SiO4
nối với nhau qua những nguyên tử oxi chung, hình 2-1. (Akhavan, 2014)

Hình 2-1 Cấu trúc của silic đioxit

Hình 2-2 Silic đioxit tự nhiên
SVTH: Trần Minh Tiến

9


Luận văn đại học

Chương 2

Trong tứ diện SiO4, nguyên tử silic nằm ở trung tâm của tứ diện liên kết cộng hóa
trị với bốn nguyên tử oxi nằm ở các đỉnh của tứ diện. Trong cấu trúc của thạch anh góc
liên kết Si-O-Si bằng 150o, tridimit và cristobalit thì góc liên kết Si-O-Si bằng 180o
(Akhavan, 2014).
Đối với thạch anh, những nhóm tứ diện SiO4 được sắp xếp sao cho các nguyên
tử Si nằm trên một đường xoắn ốc quay phải (dạng α) hoặc quay trái (dạng β) (Akhavan,
2014).
Ngoài ra, trong tự nhiên còn có một số dạng khác của silic đioxit như mã não và
opan.
Silic đioxit rất trơ về mặt hóa học, không tác dụng với oxi, clo, brom và axit ngay
cả khi đun nóng.
Ở điều kiện thường, SiO2 chỉ tác dụng với một số chất
SiO2 + 2F2



SiF4 + O2

SiO2 + 4HF 

SiF4 + 2H2O

SiO2 + 2NaOH



Na2SiO3 + H2O

SiO2 + Na2CO3



Na2SiO3 + CO2

Silic đioxit tự nhiên thường được sử dụng điều chế silic, sợi quang, lăng kính,
gốm sứ, thủy tinh, xi măng...
2.1.2 Silica tổng hợp
Phân loại theo phương pháp tổng hợp: phương pháp khô (silica hun khói),
phương pháp ướt (silica sol, silica gel, silica kết tủa). Tùy vào phương pháp tổng hợp
mà ta có những loại silica khác nhau. Tuy có tên gọi, cách điều chế khác nhau nhưng
chúng có đặc điểm chung là cấu trúc vô định hình, thành phần chính là SiO2.

SVTH: Trần Minh Tiến

10

Luận văn đại học

Chương 2

Hình 2-3 Phương thức tập hợp các hạt SiO2 trong silica vô định hình
Nguồn: Bergna và Roberts, 2005

2.1.2.1 Silica sol
Là những hạt keo SiO2 phân tán trong dung dịch như hình 2-3; 2-4. Thường được
điều chế bằng cách cho silicat kim loại kiềm tác dụng với axit ở pH lớn hơn 8 (Bergna
và Roberts, 2005; Chen, 2013).
Các hạt silica sol có dạng hình cầu, rời rạc, có đường kính khoảng 4 - 60 nm.
Diện tích bề mặt riêng thường nằm trong khoảng 50 – 70 m2.g-1. Màu sắc của silica sol
phụ thuộc vào kích thước hạt và nồng độ của SiO2: nếu kích thước hạt lớn, nồng độ cao
thì có màu đục như sữa, kích thước hạt trung bình thì có màu trắng đục và gần như trong
suốt nếu có kích thức hạt nhỏ (Bergna và Roberts, 2005; Chen, 2013).

SVTH: Trần Minh Tiến

11


Luận văn đại học

Chương 2

Hình 2-4 Hình thành silica gel và silica kết tủa từ silica sol
Nguồn: Bergna và Roberts, 2005

2.1.2.2 Silica gel

Những hạt keo sol kết hợp với nhau thành mạng lưới 3 chiều như hình 2-3, 2-4.
Thường được điều chế bằng cách cho silicat kiềm tác dụng với axit ở pH ≈ 4.
Quá trình ban đầu được phát triển bởi Patrick năm 1918, được xem là cơ sở của
tất cả các quá trình tổng hợp silica gel hiện đại. Tùy thuộc vào sức căng bề mặt, bản chất
của chất lỏng, áp lực mao quản và tốc độ thoát ẩm sẽ ảnh hưởng đến mức độ co rút của
gel khi làm khô. Nếu dùng cách làm khô thích hợp, ví dụ như siêu tới hạn, thì sự co rút
sẽ không đáng kể, thu được một dạng gel khí có tên là aerogel (Bergna và Roberts, 2005;
Chen, 2013).
Khi sol được gel hóa thì dung dịch trở nên sệt lại, độ nhớt tăng lên, cứng dần
chiếm hoàn toàn thể tích của sol ban đầu. Các hạt sol liên kết với nhau thành mạng lưới
không gian 3 chiều, giữ lại chất lỏng trong các mao quản. Gel được rửa sạch để loại bỏ
các chất bẩn, sau đó sấy và nung ta sẽ thu được SiO2.

SVTH: Trần Minh Tiến

12