BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
MAI VĂN VÕ
ĐỀ TÀI: TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU
CORDIERITE – MULLITE XỐP SỬ DỤNG TRẤU LÀM PHỤ GIA TẠO
XỐP.
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT HÓA HỌC
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGÀNH: CNVL SILICAT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. VŨ THỊ NGỌC MINH
Hà Nội – Năm 2017
Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B
GVHD: TS Vũ Thị Ngọc Minh Page i
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành bản luận văn thạc sĩ khoa học “Tổng hợp và khảo sát tính
chất của vật liệu cordierite - mullite xốp sử dụng trấu làm phụ gia tạo xốp,” tôi
xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong Bộ môn CNVL Silicat luôn tạo điều kiện
thuận lợi và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua. Đặc biệt, tôi xin cảm ơn TS. Vũ
Thị Ngọc Minh đã tận tình hướng dẫn chỉ bảo để tôi củng cố các kiến thức chuyên
sâu, các phương pháp luận, kỹ năng nghiên cứu …để tôi hoàn thành bản luận văn
này.
Xin cảm ơn Phòng thí nghiệm Công nghệ và Vật liệu Thân thiện Môi trường,
viện AIST – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Phòng thí nghiệm Hiển vi Điện tử
và Vi phân tích - BKEMMA trường ĐHBKHN, phòng thí nghiệm ITT – Viện kỹ
thuật nhiệt đới - Viện khoa học hàn lâm Việt Nam ,…đã giúp tôi thí nghiệm, phân
tích, đánh giá mẫu vật liệu đề tài đã tổng hợp.
Tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp luôn ở bên động viên
giúp tôi trong suốt thời gian qua.
Tác giả xin cam đoan các số liệu trong bản luận văn này do chính tác giả
nghiên cứu, không sao chép.
Hà nội, ngày tháng năm 2017
Học viên
Mai Văn Võ
Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B
GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page ii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... i
MỤC LỤC ................................................................................................................ ii
DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ ........................................................................ v
DANH MỤC BẢNG .............................................................................................. vii
DANH MỤC VIẾT TẮT ...................................................................................... viii
GIỚI THIỆU ........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .................................................................................... 4
1.1. Khoáng cordierite (2MgO.2Al2O3.5SiO2). ....................................................... 4
1.1.1. Giới thiệu về vật liệu cordierite.................................................................... 4
1.1.2.Các tính chất của cordierite: ......................................................................... 8
1.2. Khoáng mullite (3Al2O3.2SiO2) ...................................................................... 11
1.3. Các phương pháp tổng hợp gốm cordierite – mullite: .................................. 12
1.3.1. Tổng hợp gốm cordierite-mullite dạng sít đặc. .......................................... 12
1.3.2. Tổng hợp gốm cordierite – mullite xốp. ..................................................... 17
1.4. Một số kết quả nghiên cứu về gốm cordierite xốp......................................... 18
1.5. Ứng dụng của vật liệu cordierite-mullite:...................................................... 20
1.5.1. Ứng dụng của vật liệu cordierite-mullite chất mang xúc tác xử lý khí thải: 20
1.5.2. Ứng dụng của vật liệu cordierite-mullite làm cấu kiện chịu lửa. ................ 21
1.5.3. Ứng dụng của vật liệu cordierite-mullite làm vật liệu cách điện. ................ 22
CHƯƠNG 2. MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 24
2.1. Mục tiêu của đề tài: ........................................................................................ 24
2.2. Nguyên liệu...................................................................................................... 24
2.2.1. Cao lanh: ................................................................................................... 24
2.2.2.Talc: ........................................................................................................... 25
2.2.3.Hydroxit nhôm Al(OH)3: ............................................................................ 26
2.2.4. Than trấu: .................................................................................................. 27
2.2.5.Chất kết dính CMC (Carboxymethyl cellulose): ........................................ 29
2.3. Quy trình chế tạo vật liệu. .............................................................................. 30
Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B
GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page iii
2.4. Tính toán phối liệu .......................................................................................... 31
2.4.1. Phản ứng tạo cordierite[6]: ........................................................................ 31
2.4.2 Thành phần hóa các nguyên liệu sử dụng:................................................... 32
2.4.3. Tính toán bài phối liệu. .............................................................................. 32
2.5. Các phương pháp phân tích: .......................................................................... 34
2.5.1. Phân tích thành phần hóa theo phương pháp ướt. ....................................... 34
2.5.2. Phân tích độ mịn của của trấu và phối liệu. ................................................ 34
2.5.4. Xác định độ xốp, độ hút nước, khối lượng thể tích.[2] ............................... 36
2.5.5. Xác định cường độ nén của vật liệu.[2] ...................................................... 37
2.5.6. Phân tích thành phần khoáng. .................................................................... 37
2.5.7. Phân tích vi cấu trúc vật liệu bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM). .......... 38
2.5.8. Phân tích bằng phổ phát xạ năng lượng tia X. ............................................ 39
2.5.9. Xác định tỷ diện vật liệu. ........................................................................... 39
2.5.10. Khảo sát khả năng mang xúc tác. ............................................................. 41
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 42
3.1. Khảo sát điều kiện than hóa trấu. .................................................................. 42
3.1.1.Phân tích nhiệt TG-DTA của trấu. .............................................................. 42
3.1.2 Khảo sát khả năng nghiền của than trấu. ..................................................... 43
3.1.3. Phân tích nhiệt và thành phần hóa học của than trấu. ................................. 44
3.2. Khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt và hàm lượng than trấu đến
phương pháp tạo hình. .......................................................................................... 46
3.2.1. Khi độ ẩm tạo hình W = 15 ÷ 18%............................................................ 46
3.2.2. Khi độ ẩm tạo hình W = 30 ÷ 35%, tạo hình bằng phương pháp đùn qua
khuôn. ..................................................................................................................... 48
3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến các tính chất của mẫu gốm xốp ............. 48
3.3.1.Các tính chất cơ lý của mẫu gốm xốp được trình bày trong bảng 3.4: ......... 50
3.3.2. Khảo sát các tính chất của mẫu X20. ........................................................ 52
3.3.2.1. Tính chất cơ lý. ....................................................................................... 52
3.3.2.2. Tính chất khoáng học – XRD.................................................................. 54
3.3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung và hàm lượng than trấu đến các tính chất cơ lý
của gốm xốp. ........................................................................................................... 56
Luận văn cao học HV: Mai Văn Võ - Lớp CH.CNVL Silicat 2015B
GVHD: T.S Vũ Thị Ngọc Minh Page iv
3.3.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung và hàm lượng than trấu đến độ co nung của
sản phẩm. ................................................................................................................ 56
3.3.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung và hàm lượng than trấu đến độ xốp biểu
kiến. ........................................................................................................................ 57
3.3.3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung và hàm lượng than trấu đến khối lượng thể
tích. ......................................................................................................................... 58
3.3.3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung và hàm lượng than trấu đến cường độ nén
của sản phẩm. .......................................................................................................... 59
3.3.4. Đặc điểm khoáng học và vi cấu trúc của mẫu X35 ........................................ 62
3.3.4.1. Tính chất khoáng học – XRD.................................................................. 62
3.3.4.2. Ảnh SEM của mẫu X35. ......................................................................... 63
3.4. Cấu trúc lỗ xốp trong vật liệu tổng hợp. ........................................................ 65
KẾT LUẬN ............................................................................................................ 68
KIẾN NGHỊ ........................................................................................................... 69
PHỤ LỤC ............................................................................................................... 73
