Nghiên cứu điều chế sio2 kích thước nanomet từ chất thải h2sif6 phát sinh trong

LỜI CAM ĐOAN Tác giá luận án xin cam đoan rằng đây là công trình do chính tác giả thực hiện dưới sự hướng dẫn của người hướng dẫn khoa học. Một số kết quả nghiên cứu nêu trong luận án được trích dẫn từ các bài báo đã được đồng tác giả cho phép sử dụng. Tất cả các số liệu và kết quả thực nghiệm trình bày trong luận án là kết quả của quá trình nghiên cứu khoa học nghiêm túc, trung thực, khách quan và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào. Nghiên cứu sinh Dương Mạnh Tiến MỤC LỤC Danh mục các ký tự và từ ViẾt tẮT.

22 2220222212111 11x Vv Danh muc bang DiGu. cece cece cece cece ee de cece eee eee ee ceeeeseeeaeaenenenens VII Danh mục các hình vẽ, đồ thị .-- c2 se IX MỞ ĐẦU. 00000022 2000111 1111151 1111111155011 1 111k nen 11k khen re l Chương 1. 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SILICA.1 _ Đặc điểm cấu tạo và tính chất của silica.2 Một số tính chất của nano silica.

Các phương pháp sản xuất silica.4 Ung dung ctia silica. 2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài .2 Tinh hinh nghiên cứu ở Việt Nam. 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ H;SiïFc.1 Phan bé flo trong quá trình chế biến quặng apatit. Các phương pháp xử lý trên thế giới.

Các phương pháp xử lý & Viét Nam. ĐÓI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.1 DOL TUGNG NGHIÊN CUU 0o.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - THỰC NGHIỆM 2. Điều chế kết tủa SiO; .2 Già hóa kết tủa SiOs.3 Lọc, rửa kết tủa SiOs.2-©222se+xE+EkESEEEEEEEEEerEerrkerre 40 2.4 Sấy, nung kết tủa SiOz.5 Ung dung nano silica làm phụ gia cho sản phâm cao su.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH, KIÊM TRA, ĐÁNH GIÁ KÉT QUẢ.1 Tinh hiéu suất thu hồi sản phẩm.2 _ Phân tích hóa học. -ó- 5c St St ekEivrreserkrrereresee 4I 2.3 Phân tích các tính chất hóa - lý khác.-----c-c+c:sczcz+ 42 Chương 3.

KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN.1 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH KÉT TỦA SiO;.xH;O TỪ H;SiF,. Ảnh hưởng của trình tự nạp liệu đến quá trình kết tủa SiO›.2 Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch H;S¡iF, đến quá trình kết tủa b0 93:9 314.3 Anh hưởng của nồng độ dung dịch NH; đến quá trình kết tủa S¡iO;.4 Ảnh hưởng của tốc độ nạp liệu đến quá trình kết tủa SiO›.5 Ảnh hưởng của chế độ nhiệt đến quá trình kết tủa SiO;.6 _ Ảnh hưởng của chế độ khuấy trộn đến quá trình kết tủa SiO›.8 Điều kiện thích hợp cho quá trình kết tủa SiOs.2 NGHIEN CUU QUA TRINH GIA HOA KET TUA SiO; VA CAC YEU TO ANH HƯNG.1 Nghiên cứu xác định thời gian phù hợp trong quá trình già hóa.2 _ Nghiên cứu xác định chế độ nhiệt phù hợp trong quá trình già hóa smn eA AMEE MMR ERNE. Nghiên cứu xác định môi trường phù hợp trong quá trình già hóa 71 3.3 NGHIÊN CỨU CHẼ ĐỘ LỌC, RỬA, TÁCH KÉT TỦA.1 Nghiên cứu phương pháp lọc, rửa kết tủa SiOz. Ảnh hưởng của chất liệu vải lọc đến quá trình và hiệu suất lọc tách kêt tủa SiO;.xH¿O trên thiệt bị lọc khung bản.

Anh hưởng của việc xử lý vải lọc đến hiệu suất lọc kết tủa b9 99 901 .4 NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SÂY NUNG KÉT TỦA SiOz.1 Nghiên cứu xác định chế độ nhiệt phù hợp trong quá trình sây kết 08991 S9.2 _ Nghiên cứu xác định thời gian phù hợp trong quá trình sấy kết tủa b9.3 Nghiên cứu, lựa chọn kỹ thuật và thiết bị sây phù hợp.5 NGHIÊN CỨU THU HÔI NH/E. Biện pháp xử lý thu hồi NH„F trong nước lọc. Cô kết tỉnh thu hồi hỗn hợp muối NH„F và NH„HE; khô. Cô thu hồi dung dịch NH4F nồng độ xấp xỉ 40%.6 XÂY DỰNG QUY TRÌNH ĐIÊU CHẾ NANO SILICA.1 Quy trình điều chế nano sỉlica.2 _ Tính chất của sản phẩm nano SiO».7 NGHIEN CUU UNG DUNG THU NGHIEM SAN PHAM SiO, TRONG CONG NGHIEP CAO SU onsecsssssssesssssssecsssssssecaseessecesseessecessees 92 3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của nano silica tới cấu trúc, tính chất của cao su thiên nhiên (CSTÌN).72 Nghiên cứu ảnh hưởng của nano silica tới cấu trúc, tính chất của cao su styren bufadien (SBR).3 Nghiên cứu ảnh hưởng của nano silica tới cấu trúc, tính chất của vật I¡83)I/1589/N/A)2T7Đ77.

112011211111 111111111111111112111121111E11 111kg TÀI LIỆU THAM KHẢO. -- Lc C1111 2111111 1 11111 tk e DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BÓ IV DANH MUC CAC KY HIEU VA KY TU VIET TAT STT | Ký tự viết tắt | Nội dung 1 ACM Cao su acrylic (Alkyl acrylate copolymer) 2 BET Do hap phu dang nhiệt nitơ (Brunauer-Emmet—Teller) 2 BR Cao su butadien (Butadiene rubber) 4 CR Cao su clopren (Chloroprene rubber) 5 CR-CSM Polyclopren/clorosunfonat polyetylen Clorosunfonat polyetylen (Chlorosulfonated 6 CSM Polyethylene) 7 CSTN Cao su thién nhién (Natural rubber) CTAB Cetyl trimetylam6ni br6mua Nhiệt lượng quét vi sai ( Differential scanning 9 DSC - calorimetry) 10 ENR Cao su thiên nhiên epoxy hóa (Epoxidized natural rubber) il HEDBI Cao su nivlearpropplen=dica dong tring hgp (Ethylene propylene diene monomer rubber) Kinh hién vi điện tử quét trudng phat xa (Field emission 12 FESEM. scanning electron microscope) 13 FT-IR Phô hông ngoai (Fourrier transformation infrared) 14 LDPE Polyetylen ty trong thap (Low density polyethylene) Mecaptopropyl trimetoxysilan l5 |MPS pepe eee (Mercaptopropyltrimethoxysilane) Metacryloxypropyl trimetoxysilan (Mertacryloxypropyl 16 MPTMS letacryloxypropy ysilan ( yloxypropy trimethoxysilane) 17 NBR Cao su nitril butadien (Nitrile butadiene rubber) 18 NR/SiO, Cao su thiên nhiên vdi nano silica (Natural rubber/SiO>) 19 ODC Tam khuyét oxi (Oxygen—deficient centers) 20 phr phan tram cua nhwa (Part per hundred resin) 21 PP Nhwa Polypropylen (Polypropylene) 22 PS Polystyren (Polystyrene) 23 SBR Cao su stiren butadien (Styrene butadiene rubber) Phương pháp kính hiên vi điện tử quét (Scanning electron 24 SEM 3Ư/SiBg,PHẨp ên tử quét ( g microscope) 25 STE Bay kich thich (Self trapped exciton) Vv 26 TEM Kính hiên vi điện tử truyền qua (Transmission electron microscope) 27 TEOS Tetraetoxysilan (Tetraethoxysilane) Trietoxysilylpropyltetrasunfua 28 |TESPT ey (Triethoxysilylpropyltetrasulfur) Nhiệt trọng lượng và nhiệt lượng quét vi sai 29 TG/DSC. ‘ , : ‘ (Thermogravimetry /Differential scanning calorimetry) Phan tich nhiét trong lwong (Thermal gravimetric 30 TGA.

analysis) 31 TMOS Tetrametyl octosilicat (Tetramethy] octhorsilicate) 32 TPVs Blend cua polypropylen va cao su EPDM luu hoa dong 33 XRD Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction) 34 XRF Phân tích tán xạ huỳnh quang tia X (X-ray fluorescence) Mái DANH MUC BANG BIEU Bang 2. Thanh phan hóa học cua dung dich H,SiF, tat Nha may DAP Dinh VO (Hai PRON). Thanh phan hóa học của dung dich axit H,SiF, tai Nha may Supe phốt phát va héa chat LAm Thao. Ảnh hưởng của môi trường phản ứng đến quá trình và tính chất kết tủa SiOz.

1211111111215 1121111111111 11 g1 gr rrrưkc 45 Bang 3. Anh hưởng của nồng độ dung dịch H;SiF¿ đến quá trình kết tủa SiO;.xH:O và tính chất của sản phẩm SiOs. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch NH; đến quá trình kết tủa SiO;.xH;O và tính chất sản phẩm SiO,. Ảnh hưởng của tốc độ nạp liệu đến quá trình kết tủa SiO›.

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình kết tủa SiOz.xH;O và tính chất sản phẩm SiO¿,. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn đến quá trình kết tua SiO).xH,O và tính chất sản phẩm SiO¿,. Ảnh hưởng của pH khi kết thúc phản ứng đến tính chất kết tủa SiO;.xH;O và sản phẩm SN ginngniritistitgiti00GGISGSGEEIGISERGGIGSE433V%33688 61 Bang 3. Các thông số kỹ thuật của quá trình kết tủa SiO,.

Ảnh hưởng của thời gian già hóa đến tính chất của kết tủa SiO;.xH;O và sản phẩm SiO;. 22225222 22EESEx2EE2EEEExrrrrrrrrrrrree G7 Bảng 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ già hóa đến tính chất của kết tủa SiO;.xH;O và sản phẩm SiO2. 222252 S2SEE2SEE2EE2EEXt211E12Ex re 69 Bảng 3.

Ảnh hưởng của pH trong quá trình già hóa đến tính chất kết tủa SiO;.xH;O và sản phẩm SiO¿. Ảnh hưởng của chất liệu vải lọc đến hiệu suất lọc kết tủa `). Hiệu suất thu hồi kết tủa SiO›.xH;O trước và sau khi xử lý vải VII Bảng 3. Ảnh hưởng của thời gian sấy đến độ ẩm của sản phẩm SiO; khi say kết tủa âm trong thiết bị sấy tĩnh.

2-2 +¿+©se+ExeExeerrxrerxerres 79 Bảng 3. Ảnh hưởng của thời gian sấy đến độ 4m của sản phẩm SiO; khi sấy kết tủa âm trong thiết bị sấy chân không dưới áp suất khoang 200 mmHg Bảng 3. Thành phần hóa học của dung dịch nước lọc sau khi tách kết tủa SIO›sixKHD cnnuotlitgtrdtitGiEdESLG3458031589305I13C035140300333141031490331300858300083 83 Báng 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ và hệ số cô đặc đến hiệu suất thu hồi NH;E và NH„HF: ở pha rắn .- 2225 2EEEESEE2EE1EEXt211E1xE1xz1eE 86 Bảng 3.

Ảnh hưởng của thời gian cô đặc dén néng dé dung dich NH4F 87 Bảng 3. Thành phần hóa học của sản phẩm SiO;,. Chất lượng sản phẩm nano SiO; sản xuất thử dùng cho cao su. Ảnh hưởng của hàm lượng nano S¡O; tới tính chất cơ học của vật l8 09 (0913111011787.

Kết quả phân tích TGA của các mẫu vật liệu CSTN/nano silica 94 Bảng 3. Ảnh hưởng của hàm lượng dầu trâu tới tính chất cơ học của vật liệu CSTN/nanosilica chế tạo theo phương pháp cán trộn qua chất dẫn. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ học của vật liệu cao su trên cơ sở SBR và các phụ g1a.Hệ số già hoá của vật liệu trong môi trường không khí và nước muối 10% NaCl. Ảnh hưởng của hàm lượng nano silica tới tính chất cơ học của vật liệu blend trên cơ sở CSTN/SBR và các phụ gia.

Ảnh hưởng của quá trình biến tính tới hệ số già hoá của vật liệu trong không khí và nước muối .----- +2 ++++£+xe+t+++tzse+rxzerxeee 103 Vill DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐÒ THỊ Hình 1. Mô hình cấu trúc tứ diện của silica (S1O¿). Cấu trúc tỉnh thể của silica.----cc:222cvvvvrtrtrrrverreerrre 4 Hình 1. Nồng độ và số lượng nhóm silanol phụ thuộc vào kích thước hạt SỈHGA [DĐ] inssecssnereenenobio010016000418195131610 016253 0TSXSSGXSEEEIEDSSEESSSYSESKISĐETEI23996E8 7 Hình 1.

Sự thay đổi điện tích bề mặt hạt silica phụ thuộc vào kích thước. Cac phé quang phat quang (photoluminescence spectra) cua hat nano silica với các kích thước khác nhau [99]. Sơ đồ điều chế nano silica bằng phương pháp sol — gel [100]. Phản ứng có thể xảy ra của tetraalkoxysilan [71].

Xtic tac baz [95]. Thiết bị két tla SiQ).KH2O wee cececscesesecssessesscsessesssesessesseevessees 38 Hinh 2. Thiét bi loc chan KHÔNG sstrtsisbtitisottiastsgtetaspilS)SEGEI459358805g8208 40 Hình 3. Ảnh hưởng của trình tự nạp liệu đến thể tích khối huyền phù.

Ảnh SEM của các mẫu SiO; điều chế với trình tự nạp liệu khác HH4. 1211 111 HT HH TH HT HH HH HT TH HH Ty. Ảnh TEM cua mẫu SiO; khi bổ sung dung dịch NH; vào H;SiF, (M2) tittiaooobioioioiio10103561905393690351811385031539153530303SXEEEVIS. Giản đồ phân bố kích thước hạt theo hàm Gauss của mẫu SiO; khi bô sung dung dịch NH; vào dung dịch H;SIF¿ (M2).

Ảnh hưởng của nồng độ H;SiF; đến thể tích khối huyền phù. Ảnh SEM của các mẫu SiO; với các nồng độ dung dịch HaSiF, kho sắt khúGc TÍNH auanuaasoooiigilidtbiDIEDGIERDEISSSRSHARIGKEIESERERECEEGSRDEEEtiSEiA 49 Hình 3. Ảnh TEM của mẫu SiO; với nồng độ dung dịch H;SiF¿ ở 12%. Gián đồ phân bố kích thước hạt của mẫu SiO; khi nồng độ dung dịch H;SiF¿ bằng 12% (M5) .ccssssssssssssessssssssessssseessssssecessssssarsseessassseeesssveeeess 49 Ix Hình 3.