Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Nghiên cứu biến tính vật liệu SBA-15 bằng hợp chất silan và đánh giá hoạt tính hấp phụ

Chia sẻ: Doan Van Dung | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:86

Thêm vào BST

Báo xấu

182
lượt xem 28
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tìm điều kiện thích hợp để tách nguồn silic từ trấu, nghiên cứu tổng hợp vật liệu SBA-15 với nguồn silic trên, biến tính vật liệu SBA-15 bằng MPTMS, đánh giá khả năng hấp phụ của vật liệu biến tính là những nội dung chính trong bài luận văn Thạc sĩ Hóa học "Nghiên cứu biến tính vật liệu SBA-15 bằng hợp chất silan và đánh giá hoạt tính hấp phụ". Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Nghiên cứu biến tính vật liệu SBA-15 bằng hợp chất silan và đánh giá hoạt tính hấp phụ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐOÀN VĂN DŨNG NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH VẬT LIỆU SBA – 15 BẰNG HỢP CHẤT SILAN VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH HẤP PHỤ Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ Mã số: 60 44 01 13 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS. HOÀNG VĂN ĐỨC 2. PGS.TS DƯƠNG TUẤN QUANG i
Huế, năm 2014 ii
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu ghi trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng đượ c công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Tác giả Đoàn Văn Dũng iii
iv
LỜI CẢM ƠN Tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo hướng dẫn TS. Hoàng Văn Đức và thầy giáo hướng dẫn PGS.TS. Dương Tuấn Quang đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn hai em Lê Cao Nguyên, Nguyễn Minh Quốc Khoa Hóa Học, Đại học Sư Phạm Huế đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện thí nghiệm, Lê Văn Khu ở trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội, ThS. Nguyễn Đức Thọ khoa Hóa học trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Hà Nội, chị Nguyễn Thị Thanh Nga Trung tâm đánh giá hư hỏng vật liệu đã giúp đỡ tôi trong việc đặc trưng vật liệu . Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Hóa học Trường Đại học Sư Phạm Huế đã nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình làm luận văn. Huế, tháng 6 năm 2014 Tác giả luận văn Đoàn Văn Dũng v
MỤC LỤC Trang phụ bìa........................................................................................................... i Lời cam đoan...........................................................................................................ii Lời cảm ơn............................................................................................................iii MỤC LỤC .......................................................................................................... iv Trang phụ bìa i ................................................................................................... iv Lời cam đoan ii ................................................................................................... iv Lời cảm ơn iii ..................................................................................................... iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................ vii DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................. ix DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ................................................................. x MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT .................................................................... 4 1.1. Tổng quan về trấu và tro trấu ......................................................................... 4 1.1.1. Sơ lược về trấu và tro trấu .......................................................................... 4 1.1.2. Các ứng dụng của vỏ trấu hiện nay ............................................................ 4 1.2. Vật liệu mao quản trung bình (MQTB) .......................................................... 7 1.2.1. Giới thiệu vật liệu MQTB ........................................................................... 8 ̣ ̣ ̣ 1.2.2. Phân loai vât liêu MQTB ............................................................................ 10 ̣ 1.2.2.1. Phân loai theo câu truc ́ ́ .............................................................................. 10 ̣ 1.2.2.2. Phân loai theo thanh phân ̀ ̀ ......................................................................... 11 1.3. Vật liệu mao quản trung bình SBA15 ......................................................... 11 ̣ ̉ 1.3.1. Đăc điêm câu truc SBA15 ́ ́ .......................................................................... 11 ̉ 1.3.2. Tông hợp va c ̀ ơ chê hinh thanh vât liêu SBA15 ́ ̀ ̀ ̣ ̣ ......................................... 12 1.3.3. Ứng dụng của vật liệu SBA15 ................................................................. 14 1.4. Biến tính bề mặt vật liệu mao quản trung bình SBA15 .............................. 14 iv
̉ 1.4.1. Tông hợp .................................................................................................... 14 ̣ ́ ̣ ̣ ́ ́ ởi cac nhom ch 1.4.2. Môt sô vât liêu MQTB SBA15 biên tinh b ́ ́ ưc h ́ ưu c ̃ ơ và ứng dụng ..................................................................................................................... 16 CHƯƠNG 2 MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........ 20 2.1. Mục đích ....................................................................................................... 20 2.2. Nội dung ....................................................................................................... 20 2.3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 20 2.3.1. Phương pháp phân tích hóa lý ..................................................................... 20 2.3.1.1. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (Xray diffraction: XRD) ..................... 20 2.3.1.2. Phương pháp phân tích phổ tán sắc năng lượng tia X (Energy dispersive Xray spectroscopy: EDX) ........................................................................ 22 2.3.1.3. Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ khử hấp phụ nitơ (BET) ................. 23 2.3.1.4. Phương pháp phân tích nhiệt ................................................................... 24 2.3.1.5. Phương pháp phổ tử ngoại – khả kiến (UVVis) .................................... 25 2.3.2. Thực nghiệm .............................................................................................. 26 2.3.2.1. Hóa chất .................................................................................................. 26 2.3.2.2 Tách nguồn silic từ trấu ........................................................................... 26 2.3.2.3. Tổng hợp vật liệu mao quản trung bình SBA15 với nguồn silic từ tro trấu ............................................................................................................ 28 2.3.2.4. Tổng hợp SBA 15 chức năng hóa bề mặt bằng nhóm thiol ................... 29 2.3.2.5. Đánh giá hoạt tính hấp phụ của vật liệu ................................................. 30 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................. 31 3.1. Phân tích thành phần tro trấu ........................................................................ 31 3.1.1. Chuẩn bị nguyên liệu tro trấu .................................................................... 31 3.1.2. Phân tích thành phần hoá học của tro trấu ................................................. 33 3.2. Nghiên cứu điều kiện thích hợp để tách nguồn silic từ tro trấu .................... 35 v
3.2.1. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng ........................................................... 35 3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH ................................................................. 37 3.2.3. Phân tích thành phần sản phẩm SiO2 thu được ......................................... 38 3.2.4. Chuẩn bị nguồn Na2SiO3 từ tro trấu ......................................................... 39 3.3. Nghiên cứu điều kiện tổng hợp vật liệu mao quản trung bình SBA15 với nguồn silic từ tro trấu .......................................................................................... 39 3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit ....................................................... 39 ̉ 3.3.2. Anh hưởng cua ti lê SiO2/P123 ̉ ̉ ̣ ................................................................... 41 3.4. Nghiên cưu biên tinh vât liêu SBA15 băng MPTMS ́ ́ ́ ̣ ̣ ̀ ..................................... 43 3.4.1. Vật liệu nền SBA15 ................................................................................. 43 ̉ 3.4.2. Anh hưởng cua ham l ̉ ̀ ượng MPTMS .......................................................... 46 ́ ́ ̉ ́ ̣ ̉ ̣ ̣ 3.5. Đanh gia kha năng hâp phu cua vât liêu biên tinh ́ ́ ............................................ 50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................ 52 A. KẾT LUẬN ..................................................................................................... 52 B. KIẾN NGHỊ .................................................................................................... 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 54 PHỤ LỤC ............................................................................................................. 1 vi
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BET Brunauer –Emmett –Teller ĐHCT Định hướng cấu trúc EDX Phổ tán sắc năng lượng tia X (Energy dispersive Xray spectroscopy) IR Phổ hồng ngoại IUPAC Hiệp hội hóa học cơ bản và ứng dụng quốc tế (International Union of Pure and Applied Chemistry) M41S Họ vật liệu MQTB bao gồm MCM41, MCM48, MCM50 MCM41 Họ vật liệu MQTB có cấu trúc lục lăng MCM48 Họ vật liệu MQTB có cấu trúc lập phương MCM50 Họ vật liệu MQTB có cấu trúc lớp MQTB Mao quản trung bình MPTMS 3mercaptopropyltrimethoxylsilane SBA15 Santa Barbara Amorphous 15 TEOS Tetraethyl Orthosilicate TG Phân tích nhiệt trọng lượng XRD Nhiễu xạ tia X (X –Ray Diffraction) DLHP Dung lượng hấp phụ vii
viii
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bang 2.1. Cac hoa chât đ ̉ ́ ́ ́ ược sử dung chinh trong luân văn ̣ ́ ̣ ............................ 26 Bảng 3.1. Thành phần hoá học mẫu tro trấu sau khi nung ........................... 33 Bảng 3.2. Thành phần hoá học mẫu tro trấu sau khi xử lý axit .................... 34 Bảng 3.3. Hiệu suất thu được tách SiO2 từ tro trấu với các khoảng pH khác nhau (%) ......................................................... 36 Bảng 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch NaOH đến hiệu suất tách SiO2 .......................................................................................................... 37 Bảng 3.5. Lượng hóa chất và kí hiệu các mẫu SBA15 tổng hợp với các tỉ lệ mol SiO 2/P123 khác nhau .................................................. 41 Bảng 3.6. Tinh chât mang cua vât liêu SBA15 t ́ ́ ̣ ̉ ̣ ̣ ổng hợp ................................ 45 Bảng 3.7. Độ giảm khối lượng ứng với vùng nhiệt độ từ 300 4500C ........ 48 Bảng 3.8. Đặc trưng cấu trúc mao quản mẫu SBA15S75 .............................. 49 Bảng 3.9. Khả năng hấp phụ xanh metylen của các chất hấp phụ khác nhau 50 .................................................................................................................. ix
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1. Củi trấu thành phẩm .......................................................................... 5 Hình 1.2. Phân loai v ̣ ật liệu mao quan cua IUPAC ̉ ̉ ............................................ 8 Hình 1.3. Cac dang câu truc vât liêu MQTB ́ ̣ ́ ́ ̣ ̣ ..................................................... 11 Hinh 1.4. Anh SEM (a), đ ̀ ̉ ương đăng nhiêt hâp phu kh ̀ ̉ ̣ ́ ̣ ử hâp phu N2 (b), ́ ̣ phô XRD cua SBA15 (c) [9] ̉ ̉ ................................................................... 12 Hình 1.5. Mô hình được đề nghị cho cấu trúc SBA15 sau phản ứng ở 50oC nhưng trước thủy nhiệt ......................................................................... 14 Hình 1.6. Quá trình ngưng tụ tạo sản phẩm biến tính đồng thời ................ 15 Hình 1.7. Sơ đồ phản ứng biến tính sau tổng hợp ......................................... 16 Hinh 1.8. S ̀ ơ đô tông h ̀ ̉ ợp SBA15SO3H va SBA15SO3Mn(salen) ̀ ............. 16 Hinh 1.9. S ̀ ơ đô tông h ̀ ̉ ợp SBA15 va SBA15MPY ̀ ........................................ 17 Hinh 1.10. C ̀ ơ chê tao thanh cac tinh thê nano PbS trong mao quan HSSBA ́ ̣ ̀ ́ ̉ ̉ 15 .............................................................................................................. 18 Hinh 2.1. S ̀ ơ đô tia t ̀ ơi va va tia phan xa trên tinh thê ́ ̀ ̀ ̉ ̣ ̉ ...................................... 21 Hình 2.2. Minh hoạ cấu trúc lục lăng của vât liệu theo XRD ........................ 21 Hình 2.3. Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ khử hấp phụ theo IUPAC 23 .................................................................................................................. Hình 2.4. Sơ đồ tổng hợp mẫu vật liệu SBA15 từ tro trấu ......................... 29 Hình 2.5. Sơ đồ biến tính SBA15 bằng MPTMS ........................................... 30 Hình 3.1. Giản đồ TG DTA của mẫu trấu ................................................... 32 Hình 3.2. Mẫu tro trấu sau khi nung ................................................................ 33 Hình 3.3. Giản đồ EDX của mẫu tro trấu sau khi nung ................................ 34 Hình 3.4. Giản đồ EDX của mẫu tro trấu sau khi xử lý axit ......................... 35 Hình 3.5. Mẫu tro trấu sau khi xử lý axit ........................................................ 35 x
Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn hiệu suất tách SiO2 theo thời gian ..................... 36 Hình 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến hiệu suất tách SiO2 ............ 37 Hình 3.8. Giản đồ EDX của mẫu SiO2 sau khi tách từ tro trấu ................... 38 Hình 3.9. Mẫu SiO2 tách được từ tro trấu ...................................................... 39 Hình 3.10. Dung dịch Na2SiO3 được chiết từ tro trấu .................................. 39 Hình 3.11. Giản đồ XRD của các mẫu SBA15 tổng hợp với nồng độ HCl khác nhau ................................................................................................. 40 Hình 3.12. Giản đồ XRD của các mẫu SBA15 tổng hợp với tỉ lệ SiO2/P123 khác nhau ................................................................ 42 Hình 3.13. Giản đồ TGADTA của mẫu SBA15 sau khi tách chất ĐHCT . 44 . Hình 3.14. Đường đẳng nhiệt hấp phụ khử hấp phụ N2 của mẫu SBA15 tổng hợp .................................................................................................. 45 Hình 3.15. Giản đồ DTA(a)TGA(b) của các mẫu SBA15SH với lượng MPTMS khác nhau ............................................................... 47 Hình 3.16. Giản đồ XRD của các mẫu SBA15SH với lượng MPTMS khác nhau .......................................................................................................... 48 Hình 3.17. Đường đẳng nhiệt hấp phụ khử hấp phụ N2 của mẫu SBA 15S75 ........................................................................................................ 49 xi
MỞ ĐẦU Trong nhiều thập kỷ qua, vật liệu mao quản là một trong những lĩnh vực thu hút sự quan tâm lớn của các nhà khoa học trên thế giới, đặc biệt là trong lĩnh vực xúc tác, hấp phụ. Zeolit ra đời sớm và đã được ứng dụng nhiều trong công nghiệp, nhưng nó lại có hạn chế là đường kính mao quản nhỏ nên không có khả năng xúc tác đối với hợp chất có kích thước phân tử lớn. Sự ra đời của vật liệu mao quản trung bình (MQTB) trật tự vào năm 1992 do các nhà khoa học thuộc tập đoàn dầu mỏ Mobil tìm ra đã khắc phục được nhược điểm trên. Đến năm 1998 thì một họ vật liệu MQTB mới được ra đời, kí hiệu là SBA. Vật liệu này do có các mao quản trung bình trật tự kết hợp với hệ vi mao quản nên mở ra nhiều tính chất thú vị trong hấp phụ, và do độ bền nhiệt cũng như thủy nhiệt lớn hơn MCM nên vật liệu này ngày càng trở nên quan trọng. Nổi bật trong các vật liệu này là SBA 15, một loại vật liệu có dạng lục lăng P6 mm với kênh mao quản 1 chiều. Nhờ các đặc tính ưu việt như: diện tích bề mặt lớn, mao quản có cấu trúc đều đặn với kích thước rộng, thành mao quản dày, độ bền nhiệt và thuỷ nhiệt cao, nên vật liệu mao quản (VLMQ) trên nền silic (SiO2) nói chung và SBA15 nói riêng đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học vật liệu trên thế giới cũng như trong nước trong thời gian gần đây. Tuy nhiên, nhược điểm chính của họ vật liệu này là hoạt tính bề mặt mao quản kém do chỉ chứa các nhóm silanol. Vì vậy, đi đôi với quá trình tổng hợp vật liệu SBA15 là quá trình biến tính bề mặt của vật liệu này, nhằm tăng hoạt tính của vật liệu theo hướng mong muốn. Một trong những hướng biến tính vật liệu SBA15 đang được quan tâm hiện nay là “gắn” các nhóm chức như amine, phenyl, thiol, sunfunic,... lên bề mặt mao quản của SBA15 để cải thiện hoạt tính của nó nhằm tăng khả năng ứng dụng. Một nguyên nhân nữa làm hạn chế sự ứng dụng của vật liệu SBA15 là do chúng được tổng hợp từ các nguồn silic nguyên chất như: tetraethyl orthosilicate (TEOS) hay tetrametyl orthosilicate (TMOS) có giá thành cao. Vì thế, việc tìm nguồn silic có giá rẻ để thay thế TEOS, TMOS trong tổng hợp vật liệu 1
SBA15 cũng là một nhiệm vụ thiết thực. Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi chọn đề tài: “ Nghiên cứu biến tính vật liệu SBA15 bằng hợp chất silan và đánh giá hoạt tính hấp phụ” với mong muốn tìm được điều kiện để tổng hợp vật liệu SBA15 cũng như biến tính vật liệu này để cải thiện khả năng hấp phụ của nó với nguồn silic tách từ trấu, một phế phẩm nông nghiệp rẻ tiền, luôn có sẵn. Nội dung của luận văn bao gồm các vấn đề chính sau:  Tìm điều kiện thích hợp để tách nguồn silic từ trấu.  Nghiên cứu tổng hợp vật liệu SBA15 với nguồn silic trên.  Biến tính vật liệu SBA15 bằng MPTMS.  Đánh giá khả năng hấp phụ của vật liệu biến tính. 2
3
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1. Tổng quan về trấu và tro trấu 1.1.1. Sơ lược về trấu và tro trấu Việt Nam là nước có nền văn minh lúa nước rất lâu đời, từ lâu cây lúa đã gắn liền với đời sống của nhân dân. Không những hạt lúa được sử dụng làm thực phẩm chính, mà các phần còn lại sau khi đã thu hoạch lúa cũng được người dân tận dụng trở thành những vật liệu có ích trong đời sống hàng ngày. Ví dụ rơm được sử dụng lợp nhà, cho gia súc ăn, làm chất đốt, hoặc ủ làm phân. Trấu được sử dụng làm chất đốt hay trộn với đất sét làm vật liệu xây dựng. Không những trấu được sử dụng làm chất đốt trong sinh hoạt hàng ngày mà còn được sử dụng như là một nguồn nguyên liệu thay thế cung cấp nhiệt trong sản xuất với giá rất rẽ. Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát. Trong vỏ trấu chứa khoảng 75% chất hữu cơ dễ bay hơi s ẽ cháy trong quá trình đốt và khoảng 25% còn lại chuyển thành tro. Chất hữu cơ chứa chủ yếu xenlulozơ, lignin và Hemi xenlulozơ (90%), ngoài ra có thêm thành phần khác như hợp chất nitơ và vô cơ. Lignin chiếm khoảng 2530% và cellulose chiếm khoảng 3540%. Các chất hữu cơ của trấu là các mạch polycarbohydrat rất dài nên hầu hết các loài sinh vật không thể sử dụng trực tiếp được, nhưng các thành phần này lại rất dễ cháy nên có thể dùng làm chất đốt. Sau khi đốt, tro trấu có chứa trên 80% là silic oxit, chính là nguồn cung cấp silic giá rẻ cho rất nhiều trong lĩnh vực ứng dụng khác nhau [2]. 1.1.2. Các ứng dụng của vỏ trấu hiện nay a) Sử dụng vỏ trấu làm chất đốt Từ lâu, vỏ trấu đã là một loại chất đốt rất quen thuộc với người dân. Chất đốt từ vỏ trấu được sử dụng rất nhiều trong cả sinh hoạt (nấu ăn, nấu thức ăn gia súc) và sản xuất (làm gạch, sấy lúa). Trấu là nguồn nguyên liệu rất dồi dào và lại rẻ tiền. Đối với sản xuất tiểu thủ công nghiệp và chăn nuôi, trấu cũng được sử 4
dụng rất thường xuyên. Thông thường trấu là chất đốt dùng cho việc nấu thức ăn nuôi cá hoặc lợn, nấu rượu và một lượng lớn trấu được dùng nung gạch trong nghề sản xuất gạch tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Sử dụng vỏ trấu tạo thành củi trấu Máy ép củi trấu được sản xuất tại Gò Công (Tiền Giang) có công suất 70 80 kg củi/giờ, tiêu thụ điện 6 7 KW/h. Cứ 1,05 kg trấu thì cho ra 1 kg củi trấu. Chỉ cần cho trấu vào họng máy, qua bộ phận ép thì máy cho ra những thanh củi trấu. Củi trấu có đường kính 73 mm, dài từ 0,5 1 m. Cứ 1 kg củi trấu thì nấu được bữa ăn cho 4 người. Hình 1.1. Củi trấu thành phẩm b) Dùng vỏ trấu để lọc nước Với kỹ thuật hiện nay, người ta đã chế tạo thành công thiết bị lọc nước từ vỏ trấu, có khả năng lọc thẳng nước ao, hồ thành nước uống sạch. Cốt lõi của thiết bị là một cụm sứ xốp trắng, hình trụ nằm trong chiếc bình lọc. Điều đặc biệt là loại sứ này được tạo ra bằng cách tách ôxit silic từ trấu, có đặc tính lọc cực tốt, với lỗ lọc siêu nhỏ, nhỏ hơn lỗ lọc của thiết bị của Mỹ tới 10 lần, của Nhật 4 lần, ngoài ra nó cũng có độ bền cao (có thể sử dụng 10 đến 20 năm).Thiết bị còn có khả năng khử được mùi ở nguồn nước ô nhiễm, khử chất dioxin khi mắc nối tiếp một bình lọc có ống lọc bằng than hoạt tính. c) Vỏ trấu làm sản phẩm mỹ nghệ Huyện Gia Viễn, Ninh Bình người ta đã tạo ra các sản phẩm mỹ nghệ nội thất từ vỏ hạt thóc. Vỏ hạt thóc (trấu) được nghiền nhỏ tạo thành bột dưới dạng 5
mịn và bột sợi. Sau khi kết hợp với keo, trấu được cho vào máy ép định hình sản phẩm và sấy khô, hoàn thiện... để trở thành một sản phẩm mỹ thuật. d) Vỏ trấu còn có thể làm nguyên liệu xây dựng sạch Tập đoàn Torftech của Anh cho biết, sau khi đốt mỗi tấn vỏ trấu sẽ tạo ra 180 kg tro, có giá trị là 100 USD, có thể sử dụng làm phụ gia cho xi măng và có thể thay thế trực tiếp SiO2 trong xi măng. Các nhà khoa học từ lâu đã phát hiện ra vỏ trấu có giá trị khi sử dụng làm nguyên liệu xây dựng. Trong trấu có chứa hàm lượng SiO2 rất nhiều, mà đây lại là thành phần chính trong xi măng, nhưng con người muốn tận dụng tro thu được sau khi đốt vỏ trấu làm nguyên liệu thay thế xi măng, thì phương pháp này sẽ tạo ra hàm lượng Carbon trong tro vỏ trấu rất cao, không thể thay thế thành phần xi măng. Dưới sự hỗ trợ của các quỹ khoa học xã hội, các nhà khoa học Mỹ đã phát hiện một phương pháp gia công vỏ trấu mới, có thể đồng thời sử dụng tro vỏ trấu làm thành phần trong xi măng, thúc đẩy sự phát triển nguyên liệu xây dựng sạch. Tập đoàn CHK bang Texas Mỹ cho biết, hiện tại họ đã hợp tác với một nhóm nghiên cứu và tìm ra một phương pháp gần như không còn Carbon trong thành phần tro vỏ trấu. Phương pháp mới này là cho vỏ trấu vào lò đốt, đốt ở nhiệt độ 8000C, cuối cùng chỉ còn lại những hạt SiO2 có độ tinh khiết cao. Ngoài ra các nhà nghiên cứu thuộc Trường Đại học Bath và Dundee, cùng với các cộng sự ở Ấn Độ cũng đang phát triển loại xi măng thân thiện với môi trường từ việc sử dụng các vật liệu thải như vỏ trấu. Các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu các cách để làm giảm phát thải cácbon bằng cách thay thế một phần xi măng portland bằng các vật liệu thải như tro bay từ quá trình đốt than, xỉ trong luyện thép và thậm chí là vỏ trấu. Để thay thế một phần xi măng Portland, cần phải nghiên cứu một số loại xi măng “xanh” sử dụng các vật liệu thải khác nhau có sẵn ở địa phương. Ví dụ, ở Ấn Độ, có thể sản xuất silic điôxít từ quá trình đốt vỏ trấu để trộn vào xi măng; ở nước Anh, có thể dùng tro bay được tạo ra từ quá trình đốt than. Chính 6
vì thế nếu biết cách khắc phục để làm giảm hết lượng cacbon trong vỏ trấu thì có thể có một lượng lớn hạt SiO2 ở nước ta vì nước ta là nước xuất khẩu gạo đứng thứ 2 trên thế giới và từ đó có thể nghiên cứu ứng dụng vào việc thay thế xi măng để làm giảm ô nhiễm môi trường. e) Các ứng dụng khác của vỏ trấu Một số ứng dụng khác của vỏ trấu: Không dừng ở các ứng dụng trên, vỏ trấu còn có thể dùng làm thiết bị cách nhiệt, làm chất độn, giá thể trong công sản xuất meo giống để trồng nấm, dùng đánh bóng các vật thể bằng kim loại, tro trấu có thể dùng làm phân bón. Ngoài ra, silic đioxit (SiO2) tổng hợp từ tro trấu có thể ứng dụng vào nhiều lĩnh vực như: hút ẩm, làm chất phụ gia xi măng, cao su, chế tạo thiết bị lọc nước, thủy tinh, chất bán dẫn, làm nguyên liệu thay thế nguồn silic TEOS để tổng hợp vật liệu xúc tác mao quản trung bình như MCM41, MCM48, SBA15, SBA16. Theo [13] thì sử dụng nguồn SiO2 thu hồi từ trấu trong quá trình tổng hợp vật liệu MCM41, SBA16, có chất lượng không kém gì so với khi sử dụng nguồn TEOS. Điều đáng nói ở đây là nguồn SiO2 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 [ 13], khả năng hấp phụ của SiO2 là khá tốt. Đã có nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực tách silic trong tro trấu để tổng hợp các vật liệu hấp phụ xúc tác. Trấu có thể được ứng dụng rất đa dạng trong đời sống của con người Việt Nam. Trấu có ưu thế rất lớn về nguồn nguyên liệu và giá thành nên việc nghiên cứu sử dụng trấu cũng như Silic tách ra từ trấu vào sản xuất luôn mang lại hiệu quả kinh tế cao và tiết kiệm chi phí. Thực tế hiện nay một số tỉnh nhất là ở đồng bằng sông Cửu Long lượng trấu vẫn còn rất dồi dào nên cần lưu ý tăng cường việc nghiên cứu ứng dụng nguồn nguyên liệu này nhằm mở rộng khả năng sử dụng trấu vừa tiết kiệm chi phí sản xuất, vừa có lợi cho môi trường [2]. 1.2. Vật liệu mao quản trung bình (MQTB) 7