Tóm tắt Luận án Tiến sỹ Hóa vô cơ: Nghiên cứu điều chế NaNO – CaCO3 bằng phương pháp kết tủa trọng trường cao

M Đ UỞ Ầ

ấ ế ủ ậ 1. Tính c p thi t c a lu n án

ộ ậ ệ ế ệ

ề ọ

ề ấ ố ậ ệ ư ệ ử ấ ẻ ượ ệ ấ ẩ ng, d

ệ ướ ơ

ầ ấ ớ ướ ế ố ậ ệ ứ V t li u nanomet, m t trong s v t li u tiên ti n hi n nay, có ti m năng ng ứ ệ , quang h c, hóa ch t, g m s , c ph m, ch t d o,…v.v. Hi n nay, v t li u kích c nanomet vô c nh canxi cacbonat, silic đioxit, titan đioxit, clay, cacbon,… c nanomet khác có nhu c u r t l n đ n hàng

ệ ấ ụ d ng trong nhi u ngành công nghi p nh đi n t ườ luy n kim, gi y, môi tr ư th ộ ố ạ ậ ệ vv và m t s lo i v t li u kích th tri u t n/năm.

ứ ườ ề ướ Trong m i đ n m i lăm năm v tr

ị ệ ổ ấ ủ ậ ệ ườ ế ợ c, các nhà nghiên c u th gi ầ

ỏ ệ ả ả ớ ố ượ

ứ ươ ầ ủ ộ ấ ậ ệ ể

ấ

ệ ươ ế ớ ậ i t p ấ trung vào vi c t ng h p, xác đ nh c u trúc và tính ch t c a v t li u nano. G n đây, ớ ng l n đã yêu c u c a công nghi p đòi h i ph i s n xu t v t li u nano v i s l ậ ợ ổ ế ắ ng pháp t ng h p v t b t bu c các nhà nghiên c u tìm ki m và phát tri n các ph ấ ệ li u nano v i giá th p và công su t cao. i hi n nay có nhi u ph

ượ ậ ệ ề ớ ế ớ Trên th gi ượ

ộ ấ ướ ề ợ ng pháp t ng h p v t li u kích th c ế ậ ể c phát tri n. Các k thu t đi u ch khá phong ụ c, hình thái c u trúc và

ố ừ ấ ướ ề ổ ỹ c thông báo và đ nanomet đã đ ạ ậ ệ phú cho t ng lo i v t li u nano, ph thu c vào kích th các tính ch t khác nhau mong mu n có đ ế v t li u đi u ch .

ụ ự ư ễ

ấ ộ

ạ ậ ệ ả ệ ỹ ấ ượ ấ ẩ ượ ẩ ả c ph m, m ph m, keo dán…vv, ch t l

ủ ế ậ ặ

ả ướ ứ ế

ư ầ c đánh giá ch y u qua thành ph n hóa h c và các đ c tr ng v t lý. ế ườ ng kh năng phân tán và k t dính c a canxi cacbonat ệ ữ ữ ướ ỡ

ề ặ ủ ạ ế ậ ệ ả ữ

ứ ả ợ ạ ế c h t đ n kích th

ế ự ướ c nano mét thì s phân tán s t ẩ ệ

ấ ủ ả ồ ệ

ượ ở ậ ệ c ề ứ Canxi cacbonat là lo i v t li u có nhi u ng d ng trong th c ti n nh : làm ấ ộ ấ ch t đ n trong công nghi p s n xu t gi y, ch t đ n cho cao su, kem đánh răng, ẩ ấ ẻ ơ ng s n ph m canxi ch t d o, s n, d ọ ượ cacbonat đ trong ch tấ ủ ể Đ tăng c ộ ề ng nghiên c u hi n nay là bi n tính b m t c a canxi n n, m t trong nh ng h ằ ợ cacbonat b ng nh ng nhóm ch c thích h p và gi m kích th c h t đ n c nano ế ấ ộ mét. Khi bi n tính phù h p, kh năng liên k t gi a ch t đ n và v t li u tăng lên. ẽ ố ơ ướ ả t h n, Còn khi gi m kích th ẽ ả qua đó s c i thi n các tính ch t c a s n ph m. ệ ơ t Nam có ngu n nguyên li u đá vôi d i dào, ch t l ế ế ấ ượ ể ồ ẩ ụ ứ ng khá ầ c ch bi n và ng d ng, góp ph n thúc đ y phát tri n các ngành

ế ế ề ươ ể ề Hi n nay, có nhi u ph

ử ướ ữ H n n a, Vi ượ ầ cao nên c n đ ệ công nghi p khác. ệ ươ ng pháp x lý natri cacbonat và amoni cacbonat có trong n

ươ ẹ ự ả

2 s d ng thi ữ

ươ ấ ộ ằ ử ụ ữ ệ ả c c ng, ph ấ ng pháp cacbonat hóa s a vôi b ng khí CO

ườ

ị ườ ươ ọ

ươ ơ ữ ượ ể ủ ạ ơ ớ ng pháp đ đi u ch và bi n tính canxi cacbonat ả ủ c th i c a ử ng pháp s n xu t b t nh d a trên quy trình x lý ả ế ị t b ph n ệ ng pháp cacbonat hóa dung d ch s a vôi trong h micell ử ụ ng cao…vv, s d ng các ể ượ ư c đi m ng pháp có u đi m và nh ượ ướ c [1, c và hình thái c a h t thu đ ế ủ ng pháp k t t a tr ng tr ỗ ươ ề ng l n, v kích th

ư nh : ph công ngh s n xu t soda, ph ướ ứ n ươ ứ ng, ph ng thông th ớ ả ng pháp m i: ph đ o, ph ế tác nhân bi n tính vô c , h u c . M i ph ề ể khác nhau v tri n khai l 2, 5, 44].

ơ ở ố

ọ ầ ứ ề ả

ụ ằ ươ

ứ ượ ể ẩ ầ ủ ả Trên c s phân tích các tài li u đã công b , phân tích nhu c u c a s n ph m 3 b ngằ ế “nghiên c u đi u ch nano CaCO ả ” nh m m c đích nghiên c u kh năng ớ ng l n. ệ ậ ế i quy t, lu n án ườ ọ ế ủ ng cao ng pháp k t t a tr ng tr ả ướ ợ c nano mét và kh năng tri n khai l kích th

ủ

ế ị ế ủ ườ t b k t t a tr ng tr

3 hình thái l p ph

ế ế ế ộ ng cao; ậ ươ ng

ằ b ng ph

3 hình thái hình kim b ngằ

ế ng cao; ế ứ ứ ươ ứ

ươ h

và tính khoa h c c n gi ph ổ t ng h p canxi cacbonat ậ ộ 2. N i dung c a lu n án  Nghiên c u thi ọ ệ ế ạ t k , ch t o h thi ệ ề  Nghiên c u ch đ công ngh đi u ch nanoCaCO ọ ế ủ ng pháp k t t a tr ng tr ế ộ  Nghiên c u các ch đ công ngh đi u ch CaCO ọ ế ả ườ ệ ề ườ ng cao; ẩ ề ặ ằ ế

 Nghiên c u đi u ch s n ph m nanoCaCO

3 bi n tính b m t b ng tác

ế ế ủ ng pháp k t t a tr ng tr ề ứ ữ ơ nhân bi n tính h u c ;

ử ử ụ ệ ẩ ấ ẻ ự ơ 3 trong lĩnh v c s n, ch t d o

 Th nghi m s d ng s n ph m nanoCaCO ệ

ả ấ và ngành công nghi p gi y.

ớ ủ 3. Đóng góp m i c a lu n án

ậ ọ ầ

ươ ệ ở Vi ệ ố

ậ Lu n án là công trình khoa h c đ u tiên ế ủ ng pháp k t t a tr ng tr ậ

ọ ậ ự ế ạ ch t o. ng cao do lu n án t ọ ườ ươ ng, CaCO ế ị ế ủ t b k t t a tr ng tr

ậ ọ

ậ ể ph CaCO3 hình thái l p ph ệ ử ụ s d ng h thi 4. Ý nghĩa khoa h c và th c ti n c a lu n án ứ ụ

ợ ườ ể ổ ọ ế ủ ươ ng pháp k t t a tr ng ớ c nanomet v i các hình

ể ứ t Nam nghiên c u và phát tri n ế ậ ệ ể ề ng cao có tính h th ng đ đi u ch v t li u nano ề ặ ế 3 hình kim và nanoCaCO3/St bi n tính b m t ườ ự ễ ủ ệ Lu n án đóng góp vào vi c phát tri n và ng d ng ph ướ ậ ệ ng cao đ t ng h p v t li u canxi cacbonat kích th ể ượ ả

ế ầ

ớ ng l n. ậ ệ Ở ệ Vi ứ ề ậ ườ ế

ơ ở ầ ệ t Nam, các nghiên c u c a lu n án này l n đ u tiên đ c p đ n vi c ng cao góp ng cao trong quá

ơ ợ

ố

ệ ơ

ọ ng pháp tr ng tr ế ử ụ ẩ ế

ể ả ớ thu n l quy mô l n.

ậ tr thái khác nhau và kh năng tri n khai l ầ ứ ủ ọ ế ị ế ủ ế ạ ế ế t b k t t a tr ng tr t k , ch t o h thi nghiên c u lý thuy t, thi ọ ườ ế ủ ươ ọ ủ ph n làm rõ c s khoa h c c a ph ng pháp k t t a tr ng tr ậ ệ ổ 3 nói riêng. trình t ng h p v t li u nano vô c nói chung và nanoCaCO ườ ươ ế ủ ươ ớ ề Khác v i các ph ng ng pháp k t t a truy n th ng, ph ệ ạ ấ ả ả ắ ặ t vi c rút ng n, đ n gi n hóa quy trình s n xu t, h n ch s d ng các cao, đ c bi ế ậ ợ ể ắ ế ố ắ ề ệ i đ g n k t và thúc đ y nhanh k t nguyên li u đ t ti n, ...vv là y u t ở qu nghiên c u sang tri n khai 5. B c c c a lu n án

ồ ố ệ ả ớ ứ ố ụ ủ ậ

ở ầ ượ ệ ả ậ

ụ ụ ố ụ ồ ầ ệ ậ

ộ ệ ươ ổ ỹ

ả ự ươ ng 2. K thu t th c nghi m và ph ả ng 1. T ng quan; Ch ế ươ ậ ể Lu n án bao g m 123 trang (không k trang ph l c) v i 50 b ng s li u, 89 ầ ầ ẽ c b c c g m ph n m đ u, ph n hình v và 66 tài li u tham kh o. Lu n án đ ụ ụ ế ộ n i dung, k t lu n, tài li u tham kh o và ph l c. Ph n n i dung chia làm 3 ậ ươ ươ ng pháp ng: Ch ch ứ nghiên c u; Ch ả ng 3. K t qu và th o lu n.

ươ Ổ Ch ng 1: T NG QUAN

1.1. CANXI CACBONAT

ấ ữ

n = 0,87.108 ư

ộ ố ượ 3. Kh i l ướ c là T ổ ế ấ ớ ả 3 kho ng 2,6 2,83 g/cm 0 C. Canxi cacbonat t n t i trong t

ồ ạ ẩ ạ ấ ở Canxi cacbonat là m t trong nh ng hóa ch t ph bi n trên trái đ t v i công 3, tích ủ ng riêng c a CaCO ự ủ 25ở các d ng khác nhau nh : aragonit, canxit, đá ph n, đá vôi, c m th ch hay

ổ ế ủ ọ ứ th c hóa h c là CaCO ố s tan c a nó trong n ạ nhiên đá hoa và travertin. Aragonit và canxit là 2 d ng ph bi n c a canxi cacbonat.

ự ử ụ ừ

ạ ứ Tùy theo t ng khía c nh đánh giá và ng lĩnh v c s d ng, canxi cacbonat ư ượ ề ạ ạ c chia ra thành nhi u lo i khác nhau nh hình 1.1. đ

ạ Hình 1.1. Phân lo i canxi cacbonat

Ụ Ứ 1.2. NG D NG C A CANXI CACBONAT

ớ ố ượ ượ ử ụ ệ v i s l c s d ng ch y u trong công nghi p

ấ ấ ệ ư

ượ ớ ủ ế ng l n ả nh : làm ch t đ n trong công nghi p s n xu t gi y, ch t đ n cho cao su, kem ỹ đánh răng, ch t d o, s n, d

ơ ụ

ề ệ ạ ạ c các hình d ng, kích th ể ổ ộ ướ c khác nhau và đ

ệ ư ạ ặ ọ

ố ướ ơ ề ạ ỗ

Ủ Canxi cacbonat đ ấ ộ ấ ộ ẩ ấ ẻ ẩ c ph m, m ph m, keo dán… ớ ư ở ứ trên, nanoPCC có các u đi m n i tr i so v i Ngoài các ng d ng đã nêu ộ ượ ố PCC truy n th ng do vi c t o ra đ ả ẹ ướ ạ ố phân b kích th c h t trong d i h p. ả ườ i ta đã s n xu t đ Hi n nay, ng ụ ạ ớ ọ ượ ệ ợ

3 KÍCH

Ề Ế Ế NG PHÁP CHÍNH ĐI U CH VÀ BI N TÍNH CaCO

c nano mét. ố ế

ướ 3 kích th ề 3 truy n th ng. ệ ả

3 b ng thi

ế ị ề ế ằ ƯƠ C NANO MÉT ươ ng pháp chính CaCO ề ng pháp đi u ch CaCO ữ ng pháp cacbonat hóa s a vôi trong h micell đ o. ng pháp đi u ch nanoCaCO ả ứ t b kênh ph n ng vi mô

ƯƠ ƯỜ Ọ ủ ấ ượ c 4 lo i hình thái h c đ c tr ng c a PCC, đó là: d ng hình kim, hình lăng tr (prismatic), hình kh i (cubic), hình n hoa ạ ồ c khác nhau đ u có h ng (scalenohedral). M i lo i PCC v i hình d ng, kích th ụ ự ứ ớ ấ ậ các tính ch t v t lý riêng bi c ch n cho phù h p v i các lĩnh v c ng d ng t, đ khác nhau. 1.3. CÁC PH ƯỚ TH 1.3.1. Các ph ươ 1.3.1.1. Ph ươ 1.3.1.2. Ph ươ 1.3.1.3. Ph MTMCR. 1.4. PH Ế Ủ NG PHÁP K T T A TR NG TR NG CAO

ọ ườ Ph

ườ ự ủ

ế ủ ng cao là ph ng pháp k t t a tr ng tr ộ ộ ng tr ng l c cao, m t b ph n chính c a thi ọ ườ ụ ạ ơ ề ầ ọ ả ứ ng pháp mà ph n ng hóa h c ộ ế ị t b là b quay ọ ng cao h n nhi u l n tr ng

ườ ủ ng c a trái đ t.

ơ ả ủ ươ ườ ọ ế ủ ng pháp k t t a tr ng tr ng cao trong quá

ươ ươ ậ ọ ả x y ra trong môi tr RPB (rotating packed bed) có tác d ng t o ra tr ng tr ấ tr 1.4.1. Nguyên lý c b n c a ph trình t ng h p v t li u nano

ủ ươ ổ Nguyên lý c b n c a ph

ợ ậ ệ ơ ả ế ả ứ ế ủ ng pháp k t t a tr ng tr ả ờ ố

ọ ờ ả ứ ử

ộ ọ ớ quy mô phân t ộ ượ ấ ườ ng tr ng l c cao. Ch t l ng khi vào b quay RPB đ

ệ ở t ấ ỏ ỡ ự ớ ộ ề ặ ủ ầ

ướ ợ ọ ả ứ c chính: ph n ng hóa h c, ồ 3 bao g m 3 b

ấ ườ ng cao là các ch t ộ ấ ắ tham gia ph n ng ti p xúc v i nhau trong kho ng th i gian r t ng n nh t c đ ế ủ ả , ph n ng k t t a x y ra trong môi khu y tr n vi mô mãnh li c chia tách ra thành các tr ỏ ả ứ màng l ng v i đ dày c micro mét trên ph n b m t trong c a RPB và ph n ng ạ ả i đây. x y ra t ả ứ ầ ể

ự ạ ầ

ự

ổ Ph n ng t ng h p nanoCaCO ố ộ ạ ể t c đ t o m m và phát tri n tinh th . ọ ả ứ Ph n ng hóa h c: A+B = P S t o m m: P +P+ …+P = P* ể ể S phát tri n tinh th : P*+P = P1 P1+ P = P2

………....

* là m m tinh ầ

ả ứ ả ẩ Pn1+P = Pn ả ứ Trong đó: A, B là ch t ph n ng, P là s n ph m ph n ng, P

ủ ấ ướ th , Pể 1, P2,...,Pn, là các kích th

ồ ố ồ ộ ồ ộ

ướ ạ ẹ ề ộ ố

ượ ầ

ể c khác nhau c a tinh th . ộ ề M t dung d ch có n ng đ quá bão hòa cao, đ phân b n ng đ đ ng đ u ể ể t b và th i gian phát tri n tinh th là nh nhau cho toàn b các tinh th là c h t h p. ầ ề c các m m tinh th đ ng đ u đ u ượ c tính ộ ợ ạ lúc t o đ ị i lúc t c đ t o m m n đ nh thì theo Dirksen và Ring [ ể ồ 13] tn đ

ộ ị ế ị ờ ộ ể trong thi ế ệ ầ ệ ổ đi u ki n c n thi t cho vi c t ng h p b t nano có đ phân b kích th ừ ờ ọ n là th i gian t ế N u ta g i t ầ ổ ộ ạ ố ớ tiên cho t theo công th c 1ứ .1:

(1.1) tn = 6d2n*/(DlnS)

ộ ủ ng kính c a phân t

ệ ố ườ ế ử * là s l ố ượ ộ Trong đó: d là đ ể ầ ng ion trong m t m m ồ gi a n ng đ quá bão hòa chia cho n ng

ủ ỏ ơ ị ướ n có giá tr nh h n 1ms.

Theo tài li u [ệ 23, 28] thì khu y tr n

ấ ớ ưở ế ả

ả ứ ố ấ

c s phân b n ng đ đ ng đ u c a các ch t ph n ng

ề ủ ề ộ ồ ộ ồ ỉ

ộ

ở quy mô phân tử m t cách mãnh li ả ứ ả ồ , n ỉ ệ ữ ồ tinh th , D là h s khu ch tán, S là t l ị ị ộ đ bão hòa c a dung d ch. Trong dung d ch n c t ộ quy mô phân t ử (micromixing) và khu yấ ạ ướ ộ c h t ng r t l n đ n đ phân b kích th ộ vĩ mô có 2 và Na2SO4. Trong quy mô l n ớ thì khu y tr n ấ ố ồ ả ứ , còn v i quy ớ ể ạ ượ ế ị ố ồ c t b ch có th đ t đ ộ vi mô ệ , c khu y tr n ấ ả t ộ vi mô là ấ Khu y tr n ấ tr n ộ vĩ mô (macromixing) có nh h ữ trong ph n ng gi a BaCl ượ ự ể ạ th t o ra đ ộ ử thì đ phân b n ng đ đ ng đ u trong thi mô phân t ộ vi mô ấ ở b i khu y tr n ờ ộ vĩ mô x y ra đ ng th i trong thùng ph n ng. ấ và khu y tr n

ố ự ủ ế ị ố ồ ứ ộ ộ ồ quy t đ nh m c đ quá bão hòa c a ch t tan và s phân b n ng đ đ ng

ủ ử ả ứ . y uế t ề đ u trong vùng ph n ng c a thi

ầ ế ị ở t b ỹ ả ứ

ấ ị ả ừ ữ ố ộ ạ ấ

ủ Ở ưở ố ặ ả ứ ờ ộ vi mô.

ộ ộ ạ lúc b t đ u khu y tr n cho t

ử

ầ ủ ộ ạ ế ị ấ ấ quy mô phân t ọ ủ ả ứ ả ộ ố ậ ể T nh ng quan đi m c a k thu t ph n ng hóa h c trên thì t c đ ph n ứ ọ ở ộ ộ ưở ỉ ọ ủ ị ả ng b i n i đ ng h c ng và t c đ t o m m c a ph n ng hóa h c ch b nh h ộ vi mô ở ủ ả ứ mà không b nh h ng b i khu y tr n c a các ch t tham gia ph n ng trong vùng τm < tn. Khi τm > tn thì t c đ ph n ng và t c đ t o m m s ch u nh ị ả ẽ ộ ạ ộ ố ầ τm là th i gian đ c tr ng c a ủ khu y tr n vi ộ ấ ư ưở ấ đây ng c a khu y tr n h ự ạ ở ứ ấ ớ ấ ắ ầ ừ i lúc tr ng thái khu y tr n là c c đ i m c mô t ộ . đ phân t ố Do t c đ t o m m trong vùng ph n ng c a thi

ậ ạ ượ ự ộ vi mô mãnh li

ể ố ộ ạ

ồ ơ ẩ ề ồ t b r t không đ ng đ u. ệ ể ạ ượ τm < c t đ đ t đ ế ị ầ t b g n i các đi m khác nhau trong thi ố ộ ề c c a s n ph m đ ng đ u h n hay đ phân b

ả ứ ấ Vì v y, chúng ta nên t o ra đ c s khu y tr n tn. Trong vùng τm < tn thì t c đ t o m m t ạ ầ ướ ủ ả ư ằ nh b ng nhau và do đó kích th kích th

ơ ượ c tính theo ph

(cid:0)

ươ k(cid:0)

ộ ố 1.2 [39]: ố ng,

ườ ế ị t b ph n ng thông th ướ ạ ẹ c h t là h p h n. τm đ ờ Th i gian ằ Trong đó: Km là h ng s có giá tr 16, ụ ọ ví d trong thi ớ ộ

ườ ợ c thì

ng h p này thì ự ướ ố

ỉ

ượ ế ạ

ướ ể

ộ ề ầ

ể ấ ố ể phát tri n tinh th t

ầ ế ị t b ph n ng t

ng vào vùng ph n ng và t o m m là dòng ch y ố ư ộ ộ ộ ộ ể

ấ t ề ổ ả đ u, n đ nh t .

ể ề ơ ng trình (cid:0) (cid:0) 2/1) (1.2) ( / ν là ε là t c đ tiêu hao năng l ị ượ ị ố ớ ộ ả ứ ng đ i v i dung d ch đ nh t đ ng h c, ε = 0,110 w/kg, ν = 106 m2.s1 trọng tr τm = 550 ms l nớ ướ n ạ ề ầ n = 1ms đi u này nói lên r ng s phân b kích th ề ơ ấ ằ c h t khó h n r t nhi u l n t ộ ể ả ưở ộ ể ấ ể ớ ố i t c đ phát tri n tinh th ch có Khu y tr n vi mô ít nh h ki m soát. ng t ể ậ ể ể, vì v y tinh th ớ ớ ố ưở ả ộ ấ ộ i t c đ phát tri n tinh th ng l n t có nh h khu y tr n vĩ mô ề hay đ phân b kích th ộ ộ ướ ạ ở ả ẹ n u chúng ta t o đ ố ẽ ồ d i h p s đ ng đ u c m t c h t ể ể ườ ố ộ ấ ng t trong vùng phát tri n tinh th . t có khu y tr n vĩ mô môi tr ợ ộ ế ị ổ ộ ượ ể ạ ở ữ ự t b t ng h p b t c m t thi trên đ t o ra đ D a vào nh ng phân tích ạ ủ ượ ể ề ẹ ố c hình thái c a h t c h p và có th đi u khi n đ nano có đ phân b kích th ệ ớ ạ ả ứ ệ ầ ơ ả t v i c n các đi u ki n c b n sau: a) vùng ph n ng và vùng t o m m tách bi ư ể có khu y tr n vĩ mô ộ ể t; c) l u vùng phát tri n tinh th ; b) vùng ồ ả ả ứ ượ ố ả đ u, ề c kh i (bao g m c ả ạ l ắ ph nả ượ ả ứ ấ ừ ỏ c m t vùng i u là có đ đó ta th y m t thi l ng và r n), t ạ ứ ể có ệ và m t vùng phát tri n tinh th ấ ầ ng và t o m m có khu y tr n vi mô mãnh li ị ộ khu y tr n vĩ mô Trong RPB t c đ chuy n kh i và t c đ

ộ ộ ồ ượ ng

t v i dòng ch y ố ườ , do đó s t o ra đ ả ứ ố ớ ố ộ ế ị t b thông th ẩ ữ

ấ ả

ỏ

ộ ề ọ ủ ạ

ố ượ ế ị ể ổ ọ ượ ng đ t ng h p kh i l

ộ ố

ườ ướ ạ ẹ ằ ươ ổ ớ ấ ố ộ khu y tr n vi mô l n h n nhi u so ẽ ạ ộ ớ c m t n ng đ quá bão hòa cao v i các thi ấ ộ ự ế ợ ộ ế ủ ủ ả c a s n ph m trong ph n ng k t t a, b quay RPB là s k t h p gi a khu y tr n ị τm trong RPB kho ng 10100 µs nh h n r t nhi u ề ỏ ơ ấ ộ đ ng và khu y tr n tĩnh. Giá tr ầ τm < tn do đó đ phân b kích th ướ ạ giá tr tị n = 1 ms đi u này th a mãn yêu c u ố ộ c h t ể ề ở ữ ể trên thì c. Theo nh ng phân tích và hình thái h c c a h t có th đi u khi n đ ộ ớ ợ ưở ả ứ ng l n b t ng cao là lý t t b ph n ng tr ng tr thi c h t h p. nano có đ phân b kích th ợ 3 b ng ph 1.4.2. T ng h p nanoCaCO ng pháp higee

ạ ữ

3 k t t a t ể

ứ ạ ằ ế ủ ừ ả ứ ph n ng khí CO ắ ả ể th tóm t ị 2 và dung d ch s a vôi ả t quá trình này b ng các ph n

ề

Quá trình t o thành CaCO là m t quá trình ph c t p có th mô t ứ ộ ng 1.3 1.7.→

(l) (ch m) Kậ

Ca→ 2+ + 2OH (ch m) Kậ

cb = 6,46 x 106 (1.3) Ca(OH)2(huy n phù) H→ 2CO3 (nhanh) Kcb = 0,035 (1.4) CO2(k) + H2O cb = 4,5 x 107 (1.5) H2CO3(l) + OH H→ 2O + HCO3 cb = 4,7 x 1011 (1.6) 2 (l) + OH H→ 2O + CO3 HCO3 3(r) (nhanh) Kcb = 2,2x108 (1.7) 2 Ca2+ + CO3 → CaCO ầ ộ ộ ạ ọ ế ề ộ Theo lý thuy t v đ ng h c k t tinh, ẩ , đây là m t y u t ủ ả ở ộ ể ể ượ ọ

ố

2+] và [CO3

ợ ể ố t c đ t o m m và t c đ phát tri n ộ ế ố 2] ở l

ươ ượ ể ỏ ề tinh th đ quan tr ng đ t ng h p nanoCaCO ề ặ b m t chung khíl ng đ

S = ([Ca2+][CO3

2] là n ng đ c a ion canxi và cacbonat

(1.8) ở ề ặ b m t chung

a r í h K

o à v g n ỏ L

ế c đi u khi n b i đ quá bão hòa c a s n ph m ủ ỷ ệ ộ ể ổ 3, t đ quá bão hòa c a [Ca ễ ng trình (1.8): c bi u di n theo ph 2])/[s.p] ộ ủ ẩ ồ ủ ả ỏ Trong đó: [Ca2+] và [CO3 ộ khíl ng và [s.p] là đ tan c a s n ph m.

ạ

Khí vào

ả ứ Vùng ph n ng và t o m mầ

n à o h n ầ u T

a r g n ỏ L

3 b ng ph

ơ ồ ổ

ể ng pháp higee ượ ồ ộ Đ thu đ

Vùng phát tri n ể tinh thể ợ Hình 1.2. S đ t ng h p nanoCaCO c đ quá bão hòa cao c a CaCO

ủ 2. Trong quá trình cacbonat thì l ng ượ ộ 2+ và ion CO3

2 là luôn luôn đ (ph

ị ươ ủ

2 t

ố ỏ

ế ị ươ ằ ể ng trình 1.6 K ừ cb = 4,7 x 1011) và ion CO3

2 sinh ra đ ể ạ

ấ ọ

ướ

ườ ườ ươ ằ ầ ạ c n ng đ cao 3 thì c n t o ra đ ion Ca2+ sinh ra từ ủ ượ c a ion Ca ớ Kcb = 6,46 x 10 ề dung d ch huy n phù Ca(OH) ng trình 1.3 v i 6), quá trình chuy n kh i CO ậ ộ pha khí vào pha l ng là m t quá trình ch m ượ (ph c quy t đ nh b ng quá ố ố 2 là r t quan tr ng trong trình chuy n kh i này, do đó quá trình này chuy n kh i CO ể ưở ả ợ ng đáng k quá trình c h t có nh h 3 và kích th quá trình t ng h p nanoCaCO ộ ươ ọ ng pháp mà tăng c này. Ph ể ổ ế ủ ươ ng pháp k t t a tr ng tr n cao là ph ng đ

ụ ng pháp thông d ng khác do đó, quá trình

ố ể ể

ọ ườ ầ 2 thành CO3 Đi u ch v t li u nanoCaCO

ả ế ậ ệ ắ tóm t

ế ị ươ ớ 2 cũng tăng lên 23 l n.ầ ế ủ ươ ằ 3 b ng ph ng pháp k t t a tr ng tr ắ ầ t nh sau: khi b t đ u quá trình ph n ng ầ ạ

ư ả ứ ượ ạ c n p vào vùng RPB và ph n ng v i Ca(OH)

chuy n khôi lên 23 l n so v i các ph chuy n kh i CO ề ả ứ c mô t ủ ơ c b m vào vùng ph n ng và t o m m (RPB) c a thi ớ ả ứ ể

ượ ả ấ ọ ng cao ị dung d ch Ca(OH) 2 ả ứ t b ph n ng Higee ạ i đây. Quá 2 t 3 thì k tế 2 chuy n thành CaCO ấ 3 huy n phù. Sau đ y l c, s y,

ề ướ ẩ ộ c nano mét.

ầ ả ứ i ta thu đ ươ ượ đ ượ đ (hình 1.2), khí CO2 đ ộ ụ trình này tu n hoàn liên t c khi nào toàn b Ca(OH) ẩ thúc ph n ng, lúc này ta thu đ c s n ph m CaCO ơ đánh t 1.5. Các ph

ượ ả ng pháp bi n tính b m t canxi cacbonat ữ c s n ph m b t canxi cacbonat kích th ề ặ ề ứ ế ả

ế ầ Trong nh ng năm g n đây có nhi u tác gi ấ ộ ử ụ ư ể ế ữ ơ

ữ ơ ườ ặ ư ặ

ở ả ắ ỏ

3 ngay ạ

π ệ ả ế

ng là các ôxit kim lo i có liên k t ố ớ ề ữ ơ ư ề ặ ủ nghiên c u bi n tính b m t c a các ch t đ n nh : canxi cacbonat, wastegypsum, nano tube, nanoclay…. Các tác ể ề ặ nhân s d ng đ bi n tính b m t có th là các tác nhân h u c ho c tác nhân vô ơ ng là các axit béo no ho c không no nh : axit acrylic, c . Các tác nhân h u c th ế ề ặ ớ axit stearic, axit oleic …vv. Các axit béo này liên k t b m t v i canxi cacbonat, các ề ệ ữ ị tác nhân này không b tách ra kh i CaCO t. c nh ng đi u ki n kh c nghi ế ợ ơ ườ Các tác nhân vô c th do kh năng k t h p ủ c a nó v i n n h u c nh : silic đioxit, ph t phát…vv.

ươ Ch ng 2

Ự Ậ Ỹ Ệ ƯƠ Ứ K THU T TH C NGHI M VÀ PH NG PHÁP NGHIÊN C U

Ị Ệ Ế Ụ Ụ

ượ ử ụ ứ c s d ng trong quá trình nghiên c u:

2 công nghi p công ty Ti n Phát.

ế

ố ố ệ ố ủ ệ ạ ạ t các lo i 50 ÷ 2000 ml, ng đong các lo i 50 ÷ 1000

ấ ầ ế Ấ 2.1. HÓA CH T, D NG C VÀ THI T B THÍ NGHI M 2.1.1. Hóa ch tấ ấ Các hóa ch t sau đây đ ơ V i CaO Mông S n, Yên Bái, khí CO ị C c th y tinh ch u nhi ạ ml; Pipet các lo i 5 ÷ 25 ml; Buret: 25 50 ml; Các d ng c , các hóa ch t c n thi t khác.

ệ 2.1.2. Thi

ế ị ọ ườ t b ph n ng tr ng tr ng cao.

ụ ả ộ ể t b ph tr , d ng c b o h khác…vv.

ụ ụ ế ị t b thí nghi m ả ọ Máy l c ép khung b n. ả ứ ệ ố H th ng thi ủ ự Máy tuy n cyclon th y l c Các thi ƯƠ Ế Ậ ế ị ụ ợ ụ Ệ Ề NG PHÁP ĐI U CH V T LI U NANO CANXI CACBONAT

2.2. PH Ế Ủ K T T A

ơ ồ ế ề

Hình 2.1 là s đ công ngh chung cho quá trình đi u ch nanocanxi ề ặ ế ệ cacbonat, nanocanxi cacbonat bi n tính b m t và canxi cacbonat hình kim.

ứ 2.2.1. M u vôi s d ng trong nghiên c u ơ ầ ọ ử ụ M u vôi CaO đ ượ ấ ừ c l y t ớ Mông S n Yên Bái v i thành ph n hóa h c nh ư

ẫ ẫ ả b ng 2.1

ả ọ ủ ầ ơ Thành ph n hóa h c c a vôi Mông S n Yên Bái B ng 2.1.

ượ ỉ STT Tên M uẫ Hàm l ng ch tiêu phân tích

ố 1 Vôi s ng (CaO) CaO MgO Al2O3 SiO2 Fe2O3

ơ ị Đ n v (%) 99,21 0,20 0,021 0,15 0,043

3 b ng ph

ằ ươ ế ủ ề ế ậ ệ ọ ng pháp k t t a tr ng

ườ 2.2.2. Đi u ch v t li u nanoCaCO tr

3 b ngằ ph ượ

ề ế ơ ồ

ấ ư ượ ả ứ ữ ả ứ ắ ầ ơ ng (2) b m dung d ch s a vôi vào b quay RPB (6) qua h

. Khi b t đ u quá trình ph n ng, s a vôi đ ị ộ bình khí qua van (8) vào RPB qua đ

2 đi t ở ả ứ i đây ph n ng x y ra ỏ ấ ỏ

ạ ủ ả

ướ

c chi u nhau. Ch t l ng ra kh i RPB theo h ẽ ạ

ỏ ả ứ ỏ

ệ ấ ỏ ở ầ ậ đ u ra (7) và ch y tr l

ấ ộ

ả ứ ụ ậ ế ể

ệ ả ứ ế ỉ ả ầ ổ

ế ng cao k tế ươ ng pháp Hình 2.1 là s đ ph n ng đi u ch nanoCaCO ườ ữ ọ ủ c cho vào thùng ng cao t a tr ng tr ệ ơ khu y (1), b m l u l ườ ừ ố ấ ỏ ố ng th ng phân b ch t l ng (5), khí CO ỏ ẫ vùng bên trong c a RPB. Dòng khí và l ng d n khí (10), t ướ ụ ề ượ i tác d ng đi ng ng xuyên tâm, d ề ặ ữ ấ ỏ ủ ủ ự c a l c ly tâm, ch t l ng s t o thành nh ng màng m ng trên b m t cánh c a ơ ả ế ấ ớ RPB, do đó di n tích ti p xúc khíl ng là r t l n nên ph n ng x y ra nhanh h n. ở ạ ả ỏ i thùng Sau khi ch t l ng ra kh i RPB chúng t p trung ế ể ầ 2 chuy n thành khu y (1). Quá trình tu n hoàn liên t c cho đ n khi toàn b Ca(OH) ế ấ ả ứ t d u hi u k t thúc ph n ng chúng tôi CaCO3 thì k t thúc ph n ng. Đ nh n bi ị ử ụ ấ ủ ẩ s d ng ch th phenoltalein, khi s n ph m c a ph n ng không làm đ i m u ch t ả ứ ị ỉ ch th thì ph n ng k t thúc.

ề

ệ ế ủ ọ ế t bế ị ph n ng đi u ch ả ứ ườ ế ị k t t a tr ng tr ng cao t b . Hình 2.1. S đơ ồ thi ằ nanoCaCO3 b ng h thi

ế ậ ệ ằ ươ ế ủ ng pháp k t t a

ề ườ ọ 2.2.3. Đi u ch v t li u canxi cacbonat hình kim b ng ph tr ng tr ng cao

3 hình kim. Tr

ướ ơ ồ ề Hình 2.1 là s đ đi u ch CaCO

ụ thích h p đ ế ớ ỷ ệ l

ợ ị ệ ộ

ơ ượ ả ứ

ả ứ

ớ ể ế

ấ ọ

ộ

3 bi n tính b m t b ng ph

ề ặ ằ ươ ế ng pháp

ế ủ ọ ộ c khi cacbonat hóa m t ị ấ ượ ượ c cho vào dung d ch Ca(OH) ng ch t ph gia H 3PO4 v i t l 2 ượ ệ ớ ề ấ t t c gia nhi t đ đã i nhi khu y đ u 1200 v/p trong 30’. Sau đó dung d ch này đ ủ ả ứ ệ ướ ọ c b m vào vùng ph n ng RPB c a h ph n ng Higee, khí c và đ ch n tr ầ ượ ạ ạ i đây. Quá trình này tu n 2 t c n p vào vùng RPB và ph n ng v i Ca(OH) CO2 đ ả ứ ụ ộ 3 thì k t thúc ph n ng, 2 chuy n thành CaCO hoàn liên t c khi nào toàn b Ca(OH) ấ ề ạ ẩ ượ ả c s n ph m CaCO lúc này ta thu đ 3 hình kim d ng huy n phù. Sau đ y l c, s y, ẩ ượ ả ơ c s n ph m b t canxi cacbonat hình kim. i ta thu đ đánh t ế ậ ệ ề 2.2.4. Đi u ch v t li u nanoCaCO ườ k t t a tr ng tr ng cao

ệ ề Hình 2.1 là s đ công ngh đi u ch nanoCaCO

ướ c cho vào thùng ph n ng. Tr

ợ ớ ỷ ệ l

ị ệ ớ t t

ả ứ ả ứ ượ ơ

ạ ớ ượ ượ ủ ệ ạ 2 t

2 chuy n thành CaCO

ụ ế ể ế ơ ồ ả ứ ị ượ ộ ớ ồ v i n ng đ xác đ nh đ ỗ ợ ế ấ ượ thích h p đ ng h n h p ch t bi n tính v i t l ấ ề khu y đ u 1200 v/p trong 30 phút. Dung d ch này đ ướ c, sau đó đ tr ả ứ ượ c n p vào vùng RPB và ph n ng v i Ca(OH) đ ộ hoàn liên t c khi nào toàn b Ca(OH) ị 3/St. Dung d ch Ca(OH) 2 ộ c khi cacbonat hóa m t ị c cho vào dung d ch Ca(OH) 2 ệ ộ ặ t đ đ t i nhi c gia nhi c b m vào vùng ph n ng RPB c a h ph n ng Higee, khí CO 2 ầ i đây. Quá trình này tu n ả ứ 3 thì k t thúc ph n ng,

ượ ả ạ c s n ph m nanoCaCO ử 3/St d ng huy n phù. Sau đ y l c, r a,

ẩ ộ ề ề ặ ẩ ấ ọ ế c bi n tính.

Ị lúc này ta thu đ ấ s y ta thu đ ƯƠ 2.3. PH

ủ ẫ ẩ ố Ứ Ế ộ ố ng c a m t s nguyên t ượ Ứ ằ ả có trong m u s n ph m b ng

ươ ph

ượ ổ ộ ề ằ

ẩ 2 trong huy n phù b ng chu n đ complexon ướ ạ ằ c h t b ng ph ạ ướ ấ ề ặ ị ị ị ệ ằ ượ ả c s n ph m b t nano canxi cacbonat có b m t đã đ NG PHÁP NGHIÊN C U VÀ THI T B NGHIÊN C U ị Xác đ nh hàm l ng pháp quang ph plasma; ồ Xác đ nh n ng đ Ca(OH) ầ Xác đ nh thành ph n, c u trúc và kích th Xác đ nh di n tích b m t riêng và kích th ộ ươ ng pháp XRD c h t trung bình b ng ph ; ươ ng

pháp BET ;

ị ướ ạ ạ ằ ươ Xác đ nh kích th c h t trung bình và hình thái h t b ng ph ng pháp TEM

ề ấ ử ạ nhanh, và SEM; Ph

ự ế ữ ề Ph

ổ ồ ng pháp tính toán ph c t p; ệ cho bi t ộ ề ệ ủ ậ ẫ ấ ị ấ ươ ng pháp ph h ng ngo i cung c p thông tin v c u trúc phân t ứ ạ ươ ỏ không đòi h i các ph ổ ủ ế ươ t thông tin v nh ng s bi n đ i c a ng pháp phân tích nhi m u trong quá trình nung, xác đ nh đ b n nhi t c a v t ch t.

ươ Ậ Ả Ả Ế Ch ng 3: K T QU VÀ TH O LU N

Ế Ả Ứ Ế Ạ Ủ Ế Ệ Ị

ƯỜ

ế ế Ế Ọ Ế 3.1. THI T K , CH T O H THI T B PH N NG K T T A TR NG NG CAO TR ơ ở 3.1.1. C s thi

t b higee ậ ở ế ị t k thi ệ ự Trong quá trình th c hi n lu n án,

ọ

ạ ệ ể ự ệ Vi ệ ế ớ ườ c th ng cao trong phòng thí nghi m và thi ươ ng m i hóa trên toàn th gi

ế ạ ứ ư ế ị t b nghiên c u t Nam ch a có thi ứ ế ị t b nghiên c u higee này ộ i. Do đó, đ th c hi n các n i ứ ế ị t b nghiên c u

ọ ọ ườ ế ủ k t t a tr ng tr ượ ư cũng ch a đ ứ dung nghiên c u trong lu n án, chúng tôi đã thi ế ủ k t t a tr ng tr

ầ ạ ể t v i vùng phát tri n tinh th ;

ể ạ t; ố vùng ph n ng và t o ả ứ ậ ầ ự ng cao d a trên các yêu c u và c s khoa h c sau: ả ứ  Vùng ph n ng và vùng t o m m tách bi  Vùng phát tri n tinh th

ể ấ ấ ộ m m có khu y tr n vi mô mãnh li ộ m c đ phân t

ầ ư ượ ụ ề ử ; ả đ u, liên t c;

ng vào vùng ph n ng và t o m m là dòng ch y ượ ề ấ ế ế t k , ch t o thi ơ ở ệ ớ ể có khu y tr n vĩ mô t ệ ở ứ ộ t ầ ạ c chi u nhau.

 L u l  Ch t khí và ch t l ng ch y ng Nh đã phân tích, đ thu đ

ả ứ ả ượ ướ ạ ố c các h t nano có đ phân b kích th

ư ầ ượ ả ầ

ẩ ầ

ư ằ ể ầ ể

ứ ộ ẩ c m c đ quá bão hòa cao c a s n ph m và

t b , c n t o ra đ

2/1

ả ứ trong thi ộ ượ ặ ử ấ ấ ỏ ể ứ ẹ h p thì c n ph i đáp ng đ ế ị ố ồ ả s n ph m; (ii) phân b n ng đ c a các thành ph n đ ng đ u trong thi ể ờ th i gian phát tri n tinh th g n nh b ng nhau cho t ượ đ ấ các ch t ph n ng ứ ộ m c đ phân t ủ ả ế ị ầ ạ , khu y tr n vi mô này đ

(cid:0)

(cid:0) (cid:0) ộ ạ c h t ủ ứ ộ c các yêu c u sau: (i) m c đ quá bão hòa cao c a ề ồ ộ ủ t b ; (iii) ể ạ ấ ả t c các tinh th . Đ đ t ố ồ ự ề ủ ộ ồ s phân b n ng đ đ ng đ u c a ệ ở ộ ấ ượ ự t c s khu y tr n vi mô mãnh li ộ ơ ở ư c đ c tr ng b i th i gian khu y tr n vi (cid:0) (

)

/

k m

ượ theo công th c: ứ mô τm, và đ c tính toán (s) ấ h rU )(

(3.1)

ấ ỏ ủ ả ộ h: là đ dày c a màng ch t l ng ch y trong RPB;

ớ ươ ạ ị ữ ố i v trí r và có giá tr ị

ộ U(r): Đ nh t t ả ườ

ấ ỏ ọ U(r) = 0,15 m/s [21]). ả ứ ự ế ộ ớ ng đ i gi a màng ch t l ng và RPB t ng ch n Giá tr m c đ tr ng l c trong vùng ph n ng có tác đ ng l n đ n hình thái

ả ộ và đ dày c a màng ch t l ng ch y trong RPB.

ằ n m trong kho ng 016 m/s (thông th ị ứ ộ ọ ủ ứ ộ ọ ấ ỏ ự ượ M c đ tr ng l c đ c tính theo công th c 3.2:

≈ ộ ứ Gg = (2(cid:0) N/60)2(dt+dn)/2 ủ

2) v i m c ứ ớ 10≈ 5 m [22],

Khi t c đ quay c a RPB = 3000 v/p thì G ấ ỏ ị ộ ố ự (3.2) 1300g (g = 9,8 m/s ả ộ ọ đ tr ng l c này thì giá tr đ dày màng ch t l ng ch y qua RPB, h

(cid:0) (cid:0)

(cid:0)

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

10

ề ỏ do đó (s) th a mãn đi u ki n ệ τm < tn. Khi τm < tn thì t c đ t o ố ộ ạ

h rU )(

10 15,0

ạ ố ộ ạ ị ả ả ấ ư ằ ả ứ ố ộ ế ị ầ t c đ ph n ng t b g n nh b ng nhau và ả ứ ấ ủ ở b n ch t c a các ch t tham gia ph n ng

ng b i ấ ị ả ộ ở i các đi m khác nhau trong thi ỉ ng quy mô phân t ử .

ể ầ m m t ưở ầ và t c đ t o m m ch b nh h ưở b i ở quá trình khu y tr n mà không b nh h ủ ấ ế ị 3.1.2. C u trúc c a thi t b higee

ẽ ả ọ ế ế ủ ế ị ế ủ ọ ườ Hình 3.1 là b n v phác h a thi t k c a thi t b k t t a tr ng tr ng cao

ư ố ớ v i các thông s chính nh sau:

ồ

n c a RPB l n l

t và đ ướ ộ xdài = 5x8 cm;

ủ ườ ầ ượ ng kính ngoài d t là 5 và 21 cm;

ậ ố ườ c r ng ể ổ ừ ủ 0 3000 v/p;

ả ứ ể

Ố

ủ ỏ ộ ề ộ Ố Ố

ủ ỏ ộ ườ RPB g m có 2 đĩa quay và 12 cánh; Đ ng kính trong d Cánh quay có kích th V n t c quay c a RPB có th thay đ i t ủ Vùng ph n ng c a RPB có th tích: 240 cm ấ ỏ ng thoát ch t l ng ø 76; ng khí vào, khí ra ø 68; ố ấ ỏ ng phân b ch t l ng ø 21x2; Chi u r ng c a v h p 110 mm; Đ ng kính c a v h p: 310 mm.

ọ ế ị ế ủ ườ ệ ủ

ƯỞ

t b k t t a tr ng tr NG Đ N QUÁ TRÌNH ĐI U CH ƯƠ ẽ Hình 3.1. B n v công ngh c a thi Ế Ố Ả Ả Ậ ƯƠ ng cao Ế Ề Ế NG PHÁP K T Ế Ằ NG B NG PH

Ủ

2 đ n th i gian

NG CAO ồ ưở ữ ờ ế ề ng c a n ng đ huy n phù s a vôi Ca(OH)

ướ ạ ả ẩ

ả 3.2. KH O SÁT CÁC Y U T NH H NANOCaCO3 HÌNH THÁI L P PH ƯỜ Ọ T A TR NG TR ộ ủ Ả 3.2.1. nh h ả ứ ph n ng, kích th c h t s n ph m CaCO ồ ị ụ ờ

ộ ủ Đ th hình 3.2 cho th y s ph thu c c a th i gian ph n ng vào n ng đ ầ ồ ớ ư ế 3,08 phút t

ừ ồ

ọ ng cao mang l

ấ ệ ẽ ấ ể ườ ệ ợ ng, đi u này s r t có l

100

ờ ể ở ớ ả ứ ấ ự ộ ị ờ ừ ả ứ Ca(OH)2, giá tr th i gian ph n ng tăng g n nh tuy n tính t i 8,10 ế ả ộ ế 30 g/l đ n 80 g/l. K t qu cho th y, rõ ràng, 2 tăng t phút khi n ng đ Ca(OH) ắ ổ ậ ạ ư ườ ệ ế ủ i u đi m n i b t trong vi c rút ng n công ngh k t t a tr ng tr ả ứ ề ớ th i gian ph n ng so v i các công ngh thông th i khi quy mô l n. tri n khai

d (nm)

t (thời gian)

N = 3000 v/p L = 9 l/p G= 15 l/p Tpứ = 30 ± 20

C (g/l)

100

C (nồng độ)

ồ ị ể ồ ị ể ố

ễ ệ ữ ồ h gi a n ng đ Ca(OH) ố Hình 3.2. Đ th bi u di n m i quan 2 và th iờ ộ ễ ệ ữ ồ h gi a n ng đ Ca(OH) Hình 3.3. Đ th bi u di n m i quan ộ 2 và kích

ả ứ ướ gian ph n ng th c PCC

ằ ả ẩ ế ủ ng pháp k t t a tr ng tr

c nano mét b ng ph ướ ườ ạ ủ c đ t kích th ế ượ c canxi cacbonat ng cao, s n ph m thu ở

ể ề ọ ướ Kích th ồ ừ ồ ị T đ th hình 3.3 cho th y, hoàn toàn có th đi u ch đ ướ ạ ộ ủ ộ

ấ ạ ướ ề ổ

ấ ươ c nano mét (<100 nm). ạ ỏ ủ ả ồ

67 nm đ n 74 nm và tăng lên 80 nm khi n ng đ Ca(OH) ệ ẩ ộ ồ ộ

ệ ế

2 đ n th i gian ph n ng, kích th

ủ ư ượ ả ứ ờ ng khí CO ướ c

kích th ượ đ c h t c a canxi cacbonat ồ n ng đ 30 g/l là nh nh t đ t 53 nm. T i các n ng đ khác nhau c a Ca(OH) 2 c trung bình c a s n ph m không thay đ i nhi u tăng (50, 60, 70 g/l) thì kích th ế ừ 2 tăng lên 80 g/l. Qua t ố ệ ọ ự phân tích các s li u th c nghi m chúng tôi ch n n ng đ canxi hydroxit 70 g/l là ợ ộ ồ n ng đ thích h p cho các thí nghi m ti p theo. Ả ế ưở 3.2.2. nh h ng c a l u l ẩ ạ ả h t s n ph m CaCO

3 B ng 3.1 ch ra r ng, khi l u l

2 tăng t

ư ượ ừ ế

ả ả ứ ỉ ả ằ ầ ừ ng khí CO ố ề ớ ờ 5 l/p đ n 25 l/p thì th i ệ 11,66 phút xu ng 3,20 phút v i cùng các đi u ki n

ả ứ gian ph n ng gi m d n t ph n ng khác.

ờ ầ ượ Th i gian ph n ng t

ạ ư ượ i l u l ấ ng khí CO ờ

ể ả ả ứ ề ng khí t

ả ả ọ c chúng tôi ch n m c l u l ư ượ ủ ng c a khí CO

ừ 2 và ch t l ả ứ

t là 4,1 2 20 l/p và 25 l/p l n l ể ả ả ứ phút và 3,2 phút, đi u này cho th y th i gian ph n ng gi m không đáng k khi ậ ả ấ ệ 2025 lít/phút. Chính vì v y, đ đ m b o hi u su t ph n tăng l u l ứ ứ ư ượ ượ ấ ượ ng khí 20 l/p cho các ph n ng ti p theo. ờ ẩ ng s n ph m thu đ ế ộ ủ ư ượ ự ụ ả ứ ả S ph thu c c a th i gian ph n ng vào l u l ng khí CO B ng 3.1.

2 (l/p)

ư ượ L u l ng khí CO 5 10 15 20 25

ờ 3,20 Th i gian: t (phút)

ấ 7,25 ng khí CO B ng 3.2 cho th y khi l u l

ớ ả ạ

ướ ướ ầ ượ 11,66 ư ượ ừ ố ạ ạ ư ượ i l u l

ả c h t gi m t c trung bình h t t ấ ả ị

79 nm xu ng 63 nm v i cùng l ng khí CO ướ ế ừ ạ

ệ ế ả

th th nm, đi u này cho th y giá tr kích th ượ l kích th ượ l ề ng khí t 2025 lít/phút. Tóm l ạ ướ 2 t ng khí CO

ươ ượ 4,10 5,40 ế ừ 10 l/p đ n 25 l/p thì kích 2 tăng t ầ Kích ệ ượ ng nguyên li u đ u. t là 64 nm và 63 2 20 l/p và 25 l/p l n l ư ạ ể c h t gi m không đáng k khi tăng l u ư ượ ấ ả i, k t qu cho th y khi tăng l u l ng khí thì ọ ư ả ự c h t trung bình gi m. Qua k t qu th c nghi m chúng tôi ch n l u ế ệ ủ c h t trung bình c a CaCO ằ c đo b ng ph ng pháp SEM

2 (l/p)

ư ượ ố ư i u là 20 l/p cho các thí nghi m ti p theo. ướ ạ ả Kích th B ng 3.2. ư ượ ở ng khí khác nhau đ các l u l 10 ng khí CO L u l 25 20 15

63 72 c h t d (nm)

64 ướ ả ế ủ ư ượ 79 ấ ỏ ướ ạ ưở ng ch t l ng đ n kích th ẩ c s n ph m CaCO

Kích th Ả 3.2.3. nh h ờ và th i gian ph n ng ư ượ L u l c thay đ i: 3, 5, 7 và 9 lít/phút.

ổ ừ ế ượ 2 đ ấ ỏ ng c a ch t l ng tăng t Đ thồ ị ờ 3 l/p đ n 9 l/p thì th i gian

ả ứ

ằ ư ượ ừ ế K t qu

ố ề

ng c a l u l ả ứ ị ủ ng c a dung d ch Ca(OH) ư ượ ủ ấ hình 3.4 cho th y khi l u l ả ừ ố 9 phút xu ng 4,1. ph n ng gi m t ỉ ả ở ồ ị ế đ th hình 3.5 ch ra r ng khi l u l ầ ừ ả ướ c h t gi m d n t ạ ạ ướ ả ứ c h t trung bình c a PCC đo đ

ư ượ ướ ầ ượ ạ ỏ tăng t 3 l/p đ n 9 ng l ng ệ ớ 97 nm xu ng 64 nm v i cùng các đi u ki n ng khí 7 l/p c h t trung

t ( p hut )

120

i các l u l t là 66 nm và 64 nm. Đi u này cho th y giá tr kích th ẩ ủ ề ể ừ ả l/p thì kích th ượ ạ c t ph n ng. Kích th ấ và 9 l/p l n l ư ượ ủ ả bình c a s n ph m gi m không đáng k khi tăng l u l ị ng khí t 7 9 lít/phút.

d (nm)

100

N = 3000 v/p

N=3000 v/p G = 20 l/p Ca(OH)2 = 70 g/l Tpứ = 30 ± 20

L (l/p)

G = 20 l/p Ca(OH)2 = 70 g/l Tpứ = 30 ± 20

L ( l / p )

ễ ố ồ ị ể

quan h gi a l u l Hình 3.4. Đ th bi u di n m i quan ờ ệ ữ ư ượ ng ch t l ng và th i h gi a l u l

ả ứ

ư ướ ố ồ ị ể Hình 3.5. Đ th bi u di n m i ệ ữ ư ượ ấ ỏ ng ch t l ng ướ ạ và kích th ấ ỏ ẫ ượ ấ ạ ư ượ i l u l

ng ch t l ng 9 l/p v n không đ ở ả

ư ượ ấ ỏ ế ố ư i u cho các kh o sát ti p theo, b i vì n u m c l u l ả ứ ẽ ả ớ ệ ượ ứ ọ ng

ớ ố ế ộ

ấ ỏ ng ch t l ng = 7 l/p đ

3 và

ế ủ ế ố ọ ướ ườ ế ạ ng đ n kích th ng c a y u t c h t CaCO tr ng tr

ờ

ườ ứ ễ ấ ỏ c h t PCC gian ph n ng ừ ế ệ ả ự T k t qu th c nghi m cho th y, khi l u l ng ch t l ng càng cao thì kích ả ạ ọ c h t càng gi m. Nh ng t th c ch n ỏ ư ượ ứ ư ượ ế làm l u l ng l ng t ng ấ ạ ấ ỏ ch t l ng qua vùng ph n ng quá l n thì t đ ng ch t i đây s x y ra hi n t ẫ ạ ộ ậ ỏ không an toàn cho quá trình ho t đ ng. l ng d n đ n khi v n hành v i t c đ cao ượ ự ọ ư ượ ố ệ ệ Qua vi c phân tích các s li u chúng tôi ch n l u l c l a ệ cho các thí nghi m ti p theo. ưở Ả 3.2.4. nh h ả ứ th i gian ph n ng ứ ộ ọ M c đ tr ng tr c tính theo công th c 3.2: ng đ

ượ Gg = (2(cid:0) N/60)2(dt+dn)/2

ủ ậ ố

ầ ượ ng kính trong và ngoài c a packing (khi packing quay

t, dn)

t là đ ườ ủ ầ ượ

Trong đó N là v n t c góc c a RPB (v/p) ườ dt, dn l n l ạ t o ra 2 vòng tròn có đ ng kính trong và ngoài l n l ồ ị ờ

ấ ả ứ ờ ớ ố ng gi m. Th i gian ph n ng gi m t ộ ố 6,52 phút t

ộ ờ

ổ

ộ K t qu t

ế ướ ả ố ả ủ ố ượ ướ ả ạ ộ t là d ả ủ Đ th hình 3.6 cho th y khi tăng t c đ quay c a RPB thì th i gian ph n ả ả ứ i 4,30 phút khi t c đ quay Ở ố ừ ế tăng t 300 v/p đ n 3000 v/p. t c đ quay 2000 v/p và 3000 v/p thì th i gian ề ầ ượ ả ứ ph n ng không thay đ i nhi u l n l ấ ằ c gi m. Kích th ừ ộ t là 4,50 và 4,30 phút. hình 3.7 cho th y r ng khi tăng t c đ quay c a RPB thì kích c h t gi m nhanh khi t c đ quay tăng ả ừ ẩ c s n ph m thu đ th

ộ ừ ố ướ ế 300 v/p đ n 1500 v/p. Khi tăng t c đ t 300 3000 v/p thì kích th ả c gi m t ừ

ừ t 135 nm 66 nm.

ố ủ ướ Khi t c đ quay c a RPB 2000 v/p và 3000 v/p thì kích th

ườ ớ ọ

ả ể ướ ư ậ ạ ự

ế ộ

ỉ ầ ể ớ ươ ươ ữ ươ ủ ậ ệ ấ ứ ng pháp khi so v i các ph

180

6.5

160

140

ổ ề ộ ạ ả c h t gi m ố ế ế ủ ng cao, n u mu n không đáng k . Nh v y, v i ph ng pháp k t t a tr ng tr ứ ộ ọ c h t trung bình c a v t li u, ta ch c n tăng m c đ tr ng l c mà gi m kích th ộ ấ ầ ử ụ không c n s d ng b t kì m t ch t c ch tinh th nào. Đây cũng là m t trong ộ ủ ợ ổ ể ư nh ng u đi m n i tr i c a ph ng pháp t ng h p ố canxi cacbonat truy n th ng.

)

5.5

120

G = 20 l/p L = 7 l/p Ca(OH)2 = 70 g/l Tpứ = 30 ± 20

) t ú h p ( n a

i

m n ( t ạ h

g

i

100

4.5

c ớ ư h t

ờ h T

í

h c K

Tốc độ quay (v/p)

3.5

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Tốc độ quay (v/p)

ố ồ ị ể ễ

ệ ộ ế ưở ễ ủ ả ứ ủ ng c a nhi ệ ồ ị ể Hình 3.7. Đ th bi u di n quan h ữ ố ộ ủ gi a t c đ quay c a RPB và kích ướ ạ c h t PCC th ẩ ướ ả c s n ph m CaCO ờ 3 và th i gian t đ đ n kích th

Hình 3.6. Đ th bi u di n m i quan ệ ữ ố ộ h gi a t c đ quay c a RPB và ờ th i gian ph n ng. Ả 3.2.5. nh h ả ứ ph n ng

4.45

d (nm)

Thời gian (phút)

4.4

4.35

4.3

G = 20 l/p L = 7 l/p Ca(OH)2 = 70 g/l N = 2000 v/p

4.25

4.2

G = 20 l/p L = 7 l/p Ca(OH)2 = 70 g/l N = 2000 v/p

4.15

Nhiệt độ (0C)

4.1

Nhiệt độ (0C)

ố ố

ồ ị ể ệ ộ

ả ứ ễ Hình 3.8. Đ th bi u di n m i quan ờ ả ứ ệ ữ t đ ph n ng và th i h gi a nhi gian ph n ng

ồ ị ờ Đ th hình 3.8, 3.9 cho th y r ng khi tăng nhi

ơ ả ứ ơ ẩ

ộ ớ ư ủ

ầ ả ứ ố ướ

ể c tinh th thu đ ở ố ệ ự ề ẽ ỉ

ấ ằ ướ ủ ả ộ ạ t đ ph n ng cao thì kích th ệ ệ

ố ệ ệ ộ ệ ả

ệ ộ ợ ớ ự ệ ả ứ t đ ph n ng t ượ ụ ấ ấ

ồ ị ể ễ Hình 3.9. Đ th bi u di n m i quan ả ứ ệ ộ ệ ữ t đ ph n ng và kích h gi a nhi ướ ạ c h t PCC th ệ ộ t đ ph n ng thì th i gian ở ớ ả ứ c c a s n ph m cũng l n h n. B i vì khi tăng ph n ng nhanh h n và kích th ố ệ ộ t đ cacbonat hóa thì t c đ t o m m tăng lên, nh ng t c đ l n lên c a tinh nhi ượ ể c th cũng tăng, do đó khi nhi ự cũng s cao. Đi u này phù h p v i các s li u th c nghi m đã ch ra trên. D a ả vào các phân tích s li u th c nghi m và theo các tài li u tham kh o, chúng tôi 0 C. ả Ở ố ư ề ọ kho ng i u trong kho ng 30 40 ch n đi u ki n nhi ợ ổ ứ ệ ộ nhi t đ này thì m c tiêu th năng l ng là th p nh t cho quá trình t ng h p nano CaCO3.

ướ ạ ằ ươ c h t canxi cacbonat b ng các ph ng pháp khác

VNU-HN-SIEMENS D5005- Mau X1

600

500

6 3 0 3 = d

400

) s p C

300

(

n L

200

6 5 8 2

3 6 3 3 = d

2 5 7 8

0 2 1 9

6 4 9 0

5 5 9 4

1 = d

9 5 8

1 = d

2 = d

9 7 2 9

100

2 = d 4 9 1 3

3 0 3 5

7 4 2 5

3 = d

7 7 2

9 1 2 4

5 4 0 6 1 = d

1 = d

1 7 1 1 2 = d

3 7 7 0 2 = d

3 7 1 3 = d

2 = d

1 = d

3 0 4 4 1 = d

4 = d

5 6 4 8 2 = d

1 = d

2-Theta - Scale

File: Duc-Vien CNXH-X1.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1.0 s - Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu - Creation: 07/23/09 01:20:54 47-1743 (C) - Calcite - CaCO3 - Y: 23.08 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 12-0212 (D) - Graphite - C - Y: 7.27 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 03-1123 (D) - Lime - CaO - Y: 1.16 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056

3.1.6. Đánh giá kích th nhau

ủ ồ ạ ễ

Ả Hình 3.10. nh TEM c a CaCO (L=7 l/p)

ấ ủ ậ ệ ể

ề ủ

ươ ằ ử ụ ề ữ ệ ướ

ạ ữ ệ ấ

ậ ẫ ẳ ng pháp XRD, đ kh ng ươ ng pháp TEM, SEM. c trung bình ề ặ ươ ng pháp h p ph BET cho các d ki n v di n tích b m t ạ c h t trung bình c a v t li u. Hình 3.10 TEM c a m u CaCO

ề ề

ỏ ộ ả ứ t đ ph n ng: 30 40

ả Hình 3.11. Gi n đ nhi u x tia X ủ c a CaCO ươ Chúng tôi đánh giá c u trúc c a v t li u b ng ph ị ơ ậ ệ đ nh h n v hình thái c a v t li u chúng tôi s d ng ph ng pháp TEM và SEM cho các d ki n v hình d ng, kích th Ph ề ệ ụ ậ ệ ủ c a v t li u. Ph ủ ệ ủ ướ riêng, kích th 3 2: 70 (g/l), l uư ợ ồ ệ ế ượ c đi u ch trong các đi u ki n thích h p (n ng đ Ca(OH) đ 0 (C), t c đố ộ ệ ộ ư ượ ượ ng l ng: 7 (l/p), nhi ng khí: 20 (l/p), l u l l quay c a RPB: 2000 (v/p). ả ủ ả ả ượ ủ c c a

B ng 3.3. ả ẩ Kích th ươ ế Các k t qu thu đ s n ph m nanoCaCO ướ ạ ủ c h t c a PCC ng pháp khác nhau

Ph BET TEM SEM B ng 3.4. tính theo các ph ngươ pháp

ộ ồ N ng đ ư ki m dề (% CaO) ệ Di n tích ề ặ b m t (m2/g) cướ Kích cướ th h tạ (nm) Độ s chạ (% CaO)

66

71 69 Kích th ạ h t, (nm) 66 0,0326 55,45 29,473

ạ ằ ế

ể

ầ ậ ấ

ụ ấ Đo h p ph BET c a m u làm

ủ ề ặ ệ i u cho th y, canxi ạ ủ c h t c a canxi cabonat

ị ả ấ ễ K t qu phân tích b ng nhi u x tia X (hình 3.11) cho th y, canxi cacbonat ấ ẫ ủ ế ồ 3. Ngoài ra, còn có khá đ ng nh t. Thành ph n ch y u trong m u là tinh th CaCO ể ủ ạ ỏ ượ ộ ượ ng nh đ c nh n d ng là grafit và canxi oxit. C u trúc tinh th c a m t l ộ ặ ạ ượ CaCO3 thu đ c có d ng hình h p m t thoi (Rhombohedral). ệ ố ư ề ở ẫ ấ các đi u ki n t 2/g và kích th ướ cacbonat có di n tích b m t là 29,473 m có giá tr d = 71 nm.

ướ ạ ủ Nh v y kích th

ư ậ ế c h t c a canxi cacbonat tính theo các ph ư ả ầ ạ ổ

ừ c h t thay đ i trong kho ng t ẩ ậ ủ ả ố ỹ ế

ươ ng pháp khác ướ ả 66 nm ả i 71 nm (b ng 3.4). B ng 3.3 cho k t qu thông s k thu t c a s n ph m nano ợ ượ ề ệ ả ế ở ề đi u ki n thích h p. ả c đi u ch nhau cho k t qu g n nh nhau. Kích th ớ t CaCO3 đ

Ả Ế Ố Ả Ế Ề

Ằ NG Đ N QUÁ TRÌNH ĐI U CH ƯƠ Ế Ọ Ế Ủ NG PHÁP K T T A TR NG

3PO4 t

ụ ớ ấ ng c a ch t ph gia H i hình thái và kích th ướ ả c s n

ẩ

3PO4 lên hình thái và kích

ủ ấ ụ ồ ộ ng c a n ng đ ch t ph gia H

Ả ướ ả ƯỞ 3.3. KH O SÁT CÁC Y U T NH H CANXI CACBONAT HÌNH KIM B NG PH ƯỜ NG CAO TR ủ ưở Ả 3.3.1. nh h ph m canxi cacbonat ưở 3.3.1.1. nh h ẩ th

ư ệ ề ả

ụ c s n ph m canxi cacbonat ả ệ Các đi u ki n thí nghi m nh trong b ng 3.5. Ph n ng x y ra khi cho axit ớ photphoric tác d ng v i canxi hydroxit theo ph - -

+

(cid:0) ươ Ca PO OH

Ca

ả ứ ng trình sau: )( (

)

10 OH 2

3 PO 4

ị ướ ng ạ Hydroxyapatit Ca10(PO4)6(OH)2 có d ng hình kim và là tác nhân đ nh h

ấ ượ ạ cho quá trình phát tri n tinh th canxi cacbonat đ

ả ể ưở Ả nh h

d/r B ng 3.5. M uẫ H3PO4(g/l) ề ộ Chi u r ng (µm) ỷ ệ T l ộ 3PO4 lên kích th 2 3,5 0,52 34

ụ ủ 4 10,5 0,33 57 ủ ả ể ủ ồ ng c a n ng đ H 1 0 0,63 23 Hình 3.12 là nh ch p SEM c a các s n ph m CaCO

ộ ồ ẫ ưở ẩ ụ ả ấ ấ ả

ủ ả

ớ ồ ủ ầ ấ ả ộ

ả ả

ượ ả ụ ộ ồ ỷ ệ l

ủ ẩ ả

ầ ạ ả ẩ ề ộ ể ả

ấ ạ ồ ộ ủ ấ

ả ả

ượ ủ ề ẫ ổ

ỷ ệ l ự ả

3PO4.

ạ ố ộ ấ ư ố ệ ệ ụ ế ồ ọ ợ c t o ra sau đ y. ẩ ướ ả c s n ph m CaCO 3 7,0 0,35 812 ả 3, qua nh SEM c a các ệ m u cho th y nh h ng c a n ng đ ch t ph gia lên vi c hình thành CaCO 3 ấ ề ộ ụ ấ hình kim. Hình 3.12(1) và b ng 3.5 cho th y khi không có ch t ph gia chi u r ng ỷ ệ d/r c a CaCO l trung bình c a canxi cacbonat hình kim kho ng 0,63 µm, t 3 ụ 3PO4 v i n ng đ 3,5 g/l (hình 3.12(2)) thì kho ng 23 l n. Khi thêm ch t ph gia H ố ề ộ ạ h t canxi cacbonat thu đ c có chi u r ng trung bình gi m xu ng kho ng 0,52 µm ấ d/r tăng lên kho ng 34 l n. Khi n ng đ ch t ph gia tăng lên 7 g/l (hình và t ố ỷ ệ ư d/r 3.12(3)) thì chi u r ng c a h t s n ph m gi m xu ng 0,35 µm nh ng t l ể ả ề ồ ướ ạ ầ tăng lên đáng k 812 l n, s n ph m CaCO c h t khá đ ng đ u k c 3 có kích th ụ ề ề ộ ề i n ng đ c a ch t ph gia v chi u r ng và chi u dài. Hình 3.12(4) cho th y t ể ề ộ ẩ ng s n ph m canxi cacbonat hình kim gi m đi đáng k , chi u r ng 10,5 g/l thì l ẩ ủ ả ớ trung bình c a h t không đ i nhi u so v i m u 3 nh ng t d/r c a s n ph m ệ ầ CaCO3 gi m xu ng còn 57 l n. Qua phân tích các s li u th c nghi m chúng tôi ch n n ng đ ch t ph gia thích h p cho các thí nghi m ti p theo là 7 g/l H

Ả ủ ể ệ ả 3 th hi n nh h Hình 3.12. nh SEM c a CaCO

ng c a n ng đ ch t ph gia ụ ưở ồ ủ ả ẩ ộ ấ lên hình thái c a s n ph m canxi cacbonat. N ng đ ch t ph gia H ụ 3PO4:

ủ ồ ộ ấ (1) 0 g/l, (2) 3,5 g/l, (3) 7,0 g/l, (4) 10,5 g/l

3PO4 lên hình thái và

ấ ờ ụ ưở

ng c a th i gian thêm ch t ph gia H ẩ

ệ ề ủ c s n ph m canxi cacbonat ự Ả ệ

ờ ụ ấ ng c a th i gian thêm ch t ph gia H

ủ ấ

ấ ở ạ 3 ụ ế ả ấ ờ

ướ ủ ưở ả ụ Ả 3.3.1.2. nh h ướ ả kích th ả ỉ ả B ng 3.6 là các đi u ki n th c nghi m. nh SEM hình 3.13 ch ra nh ẩ ủ ả ủ ưở 3PO4 lên hình thái c a s n ph m canxi h ượ c cho vào sau khi 3PO4 đ cacbonat. Hình 3.13 (5) và hình 3.13 (6) cho th y khi H ộ ố ệ ẫ cacbonat hóa 5 phút thì hình thái c a CaCO d ng cubic và v n xu t hi n m t s ẩ ạ d ng hình que. N u th i gian thêm ch t ph gia vào càng lâu thì s n ph m càng ít ạ d ng hình kim (hình 3.13 (6)). ờ Ả nh h ấ ng th i gian thêm ch t ph gia lên kích th

B ng 3.6. M uẫ

3PO4

ờ Th i gian cho H

ộ

C.r ng (µm) ỷ ệ T l (d/r) 5 ả ứ Sau ph n ng 5 phút 0,35 57 6 ả ứ Sau ph n ng 10 phút 0,30 23 c c a PCC. 3 cướ Tr ả ứ ph n ng 0,35 812

Ả ủ ờ

Hình 3.13. nh SEM c a CaCO ẩ ụ ụ ờ ấ ưở ng c a th i gian thêm ch t . Th i gian thêm ch t ph gia: ể ệ ả ủ 3 th hi n nh h ủ ả ph gia lên hình thái c a s n ph m canxi cacbonat

ướ ấ c khi cacbonat hóa, (5) sau khi cacbonat hóa 5 phút, (3) tr

ấ ả

ả B ng 3.6 cho th y nh h ẩ ụ ấ ng c a n ng đ ch t ph gia lên kích th ủ ả ẩ

ụ ổ ớ ướ ưở ấ ằ ượ c cho vào tr ụ ấ d/r thay đ i l n khi ch t ph gia cho vào tr

6) sau khi cacbonat hóa 10 phút ộ ướ ủ ủ ồ c c a ổ ề ộ ả s n ph m canxi cacbonat, ta th y r ng chi u r ng c a s n ph m không thay đ i ề ư ướ ấ c hay sau quá trình cacbonat hóa. Nh ng nhi u khi ch t ph gia đ ụ ể ỷ ệ c quá trình cabonat hóa c th là l t 812 l n.ầ

ệ ệ

ố ệ ấ ệ ướ ự ụ ự ả Qua vi c phân tích các s li u th c nghi m và phân tích các tài li u tham c khi cacbonat hóa cho các thí

ệ ế

2 t

ủ ư ượ ưở ớ ướ ủ ng c a l u l ng khí CO i hình thái và kích th c c a canxi

ọ kh o chúng tôi l a ch n cho ch t ph gia tr nghi m ti p theo. Ả 3.3.2. nh h cacbonat. ả ưở ủ ả ứ

ả ứ ờ

Ả nh h B ng 3.7. M uẫ Th i gian ph n ng (phút) Chi u r ng (µm)

ề ộ ỷ ệ T l (d/r) ng c a th i gian ph n ng lên kích th 7 20 0,30 23 ờ 3 80 0,35 812 9 60 0,35 610 8 40 0,32 45 ướ ủ c c a PCC 10 100 0,50 815 11 120 0,54 816

ỉ ờ ả B ng 3.7 là ch ra nh h

ả ủ ủ ẩ ưở ng c a th i gian ph n ng đ n kích th ả c a các s n ph m CaCO

ả

ả ở ả ả ứ ủ ề ờ

ề ộ

ổ ẽ ả ể ả ờ

3 do đó v i l u l

ề

3 s gi m. Khi th i gian ph n ng thích h p thì dung d ch s có m c đ

ả ứ ớ ư ượ ợ ẽ ờ ị

ả ứ ệ ề ạ

ể ế ướ ả ứ c ờ ủ ưở ấ ả ả ng c a th i 3 cho th y nh h CaCO3, nh SEM hình 3.14 ả ứ ế ệ 3 hình kim. Qua nh SEM hình 1.14 và k t gian ph n ng lên vi c hình thành CaCO ạ ấ qu b ng 3.7 cho th y khi tăng th i gian ph n ng thì chi u dài c a các h t ề ầ CaCO3 hình kim tăng d n trong khi đó thì chi u r ng thay đ i không đáng k . Đi u ư ượ ờ ng khí thì th i gian ph n ng s gi m và làm gi m th i này là do khi tăng l u l ể ủ ể ủ gian phát tri n tinh th c a CaCO ng khí cao thì chi u dài c a ứ ộ ẽ ả ạ h t CaCO ấ quá bão hòa th p đi u này giúp cho vi c hình thành d ng aragonit trong quá trình ể phát tri n tinh th .

ủ ư ượ Ả

ưở ư ượ ủ ả ẩ L u l ng c a l u l ng khí CO ng khí CO 2 2: (7) 20 phút, ể ệ ả ủ Hình 3.14. nh SEM c a CaCO 3 th hi n nh h lên hình thái c a s n ph m canxi cacbonat.

(8) 40 phút, (9) 60 phút, (3) 80 phút, (10) 100 phút, (11) 120 phút

ả ừ ả ả 12020 phút thì t K t qu b ng 3.7 cho th y khi th i gian gi m t

ờ ầ

ấ ề ờ ạ ươ

ả ầ ệ ự ầ ươ ươ ề ộ ệ

ờ ẻ ả ứ

ờ ọ ệ ề ồ 3 không đ ng đ u và t

ề d/r bé. N u th i gian dài h n 80 phút thì t ỷ ệ l

ả ậ ọ

ờ ườ ụ ng pháp s c khí thông th

ả ứ ờ ấ ủ ủ ủ ng c a nhi

ự ệ

ủ ả ả ứ ả ủ ng c a nhi

3 t o thành d ng l p ph

ệ ạ ạ ạ ạ

ưở ả ứ t đ ph n ng là 30 ề ả ứ ạ ế ụ ạ ớ ả ỷ ệ ữ ấ ế gi a d/r l ẫ ớ ứ ổ ừ ủ ạ ộ ng ng v i m u 7 và 3 thay đ i t 23 l n tăng lên 816 l n t r ng c a h t CaCO ẫ ớ ươ ế ả ứ ớ ẫ ng v i m u 3 m u 11. V i th i gian ph n ng theo lý thuy t là 80 phút t ng đ ằ ỷ ệ ề ề ố ồ d/r b ng ng đ i đ ng đ u v chi u dài và chi u r ng, t thì ta th y các h t t l ờ ố ệ kho ng 812 l n. Qua vi c phân tích các s li u th c nghi m chúng tôi ch n th i ộ ế ả ứ ặ đ t th i gian ph n ng cho m t m ph n ng là 80 phút trong các thí nghi m ti p ỷ ỏ ơ ạ theo. Th i gian ph n ng nh h n 80 phút thì các h t CaCO ư ơ ế ệ đó không thay đ i nhi u nh ng l ả ế ị t b . Vì v y chúng tôi ch n th i gian ph n ng kho ng làm gi m công su t c a thi ươ ờ ằ b ng 1/3 th i gian c a các ph ệ ộ ế ưở Ả 3.3.3 nh h t đ đ n kích th ề ệ Các đi u ki n th c nghi m và kích th ả hình 3.15 là nh SEM c a s n ph m CaCO ớ ả ứ ph n ng t i vi c t o thành CaCO 3.15(15)) các h t CaCO kho ng 100 nm, các h t k t t ổ ả ứ ng (250 phút). ướ ạ ờ c h t và th i gian ph n ng ướ ả ẩ CaCO3 trong b ng 3.8, c s n ph m ể ệ ả ệ ộ 3 th hi n nh h t đ 0 C (hình ệ ộ ộ ớ ng v i chi u r ng trung bình 0C ệ ộ t đ ph n ng tăng lên 60 ẩ 3 hình kim. Khi nhi ươ ậ i v i nhau. Khi nhi l

3 hình

ướ ạ ệ ẩ ấ ạ ả c h t tăng, trong s n ph m xu t hi n các h t CaCO

(hình 3.15(16)) kích th kim.

ưở Ả ủ ủ ng c a nhi t đ cacbonat

ệ ộ ồ ướ ủ ả ẩ N ng đ ộ Hình 3.15. nh SEM c a CaCO hóa lên hình thái và kích th ể ệ ả 3 th hi n nh h c c a s n ph m canxi cacbonat.

0C, (16) 60 0C, (3) 80 0C, (17) 90 0C

VNU-HN-SIEMENS D5005- Mau CaCO3 - M15

VNU-HN-SIEMENS D5005- Mau CaCO3 - M7

600

300

6 3 0

3 = d

500

6 3 0

3 = d

400

5 9 3

3 = d

200

) s p C

5 4 7 9

( n L

1 = d

) s p C

300

2 7 7 8

4 7 2

1 = d

( n L

8 0 0 7

3 = d

1 6 8 4

2 = d

5 2 0 1

2 = d

6 7 3 3

200

100

5 1 7 3

2 = d

9 3 1 8

5 5 7 8

8 1 4 7

2 6 8 2

2 = d

8 8 8 7

0 1 1 9

1 = d

6 7 8 2

1 = d

1 7 9 0

8 6 2 7

6 5 8

1 = d

2 = d

0 0 1 4

7 9 0 9

8 8 8 1

2 = d

1 0 3 9

1 = d

4 6 9 4

2 = d

0 6 0 6

2 = d

1 = d

3 = d

7 9 3

3 6 8

2 = d

8 7 9 4

9 4 6 4

7 1 4 4

2 = d

8 6 5 5

1 = d

2 = d

1 = d

4 3 0 7

6 7 2

2 5 0 6

3 = d

4 6 7 9

3 = d

100

1 = d

1 = d 3 1 3 9

1 = d

0 4 7 3

1 2 4 4

0 7 2 5

3 3 3 3

4 2 1 8

3 = d

2 = d

1 = d

2 8 2 6

1 = d

6 6 1 4

2 = d

1 = d

2 = d

1 = d

2-Theta - Scale File: Duc-Vien CNXH-CaCO3-M15.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1.0 s - Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu - Creation: 03/13/12 14:24:49 47-1743 (C) - Calcite - CaCO3 - Y: 25.45 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 41-1475 (*) - Aragonite - CaCO3 - Y: 19.94 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 09-0432 (I) - Hydroxylapatite, syn - Ca5(PO4)3(OH) - Y: 5.53 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056

2-Theta - Scale File: Duc-Vien CNXH-CaCO3-M7.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1.0 s - Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu - Creation: 03/12/12 09:43:50 47-1743 (C) - Calcite - CaCO3 - Y: 56.36 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 41-1475 (*) - Aragonite - CaCO3 - Y: 8.60 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 09-0432 (I) - Hydroxylapatite, syn - Ca5(PO4)3(OH) - Y: 4.38 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056

ề ữ huy n phù s a vôi: (15) 30

ạ ạ Hình 3.16. Gi n đ nhi u x tia X ồ ả ễ Hình 3.17. Gi n đ nhi u x tia X 3 (800 C) ủ c a CaCO

ả ệ ộ ướ ủ ả ẩ ồ ả ễ 3 (300 C) c a CaCO ủ ưở Ả ng c a nhi nh h t đ lên kích th c c a s n ph n CaCO ủ B ng 3.8.

15 16 3 17

30 60 80 90 Nhi

0,090,1 0,20,3 0,35 0,350,40

M uẫ ệ ộ 0C) t đ ( ườ Đ ng kính (µm) ỷ ệ 11,5 46 812 814 T l d/r

ạ Phân tích gi n đ nhi u x tia X (hình 3.16) c a s n ph m CaCO ấ ẩ ả ứ ệ ộ 30ở ủ ả 3 t đ ph n ng tăng lên 80

ủ ả

ẩ ủ ế ề

ị ấ ẳ ằ ả ơ ạ 0 C thì s n ph m CaCO

0 C ạ ễ ồ ả 0 C, ượ ở ạ 3 thu đ cho th y h t CaCO c d ng canxit. Khi nhi 900 C, phân tích m u ch p SEM c a s n ph m hình 3.15(3) và hình 3.15(17) cho ụ ẫ ạ th y các h t canxi cacbonat hình thành ch y u là d ng hình kim, đi u này đã 3 t oạ kh ng đ nh r ng khi nhi ẩ ạ thành có d ng hình kim. Gi n đ nhi u x tia X hình 3.17 cho th y s n ph m ạ CaCO3 t o thành

t đ các bonat hóa cao h n 80 ễ ệ ộ ả ẩ ấ ạ ả

ệ ộ c th hi n trong b ng 3.8, khi nhi

ồ ể hai d ng tinh th là canxit và aragonit. ả ượ d/r đ ề ộ ổ ể ệ ỷ ệ l

ướ Kích th ả ng kho ng 80 ẩ ề ạ d ng hình kim, kích th ả t đ ph n ạ ả ề d/r không thay đ i nhi u, các h t s n ồ c h t khá đ ng đ u. Qua phân ứ ph m CaCO ạ ở ỷ ệ ướ ạ l c h t và t 0C ta th y chi u r ng và t ấ ủ ế ở ạ 3 ch y u

3 hình

ọ ự ố ệ ệ ộ ả ứ ợ ổ t đ ph n ng t ng h p CaCO

ủ ế ố ọ ườ ố ộ ế ủ ng (t c đ quay c a RPB) đ n hình

ệ tích s li u th c nghi p chúng tôi ch n nhi kim là 800C. Ả 3.3.4. nh h thái, kích th

tr ng tr ng c a y u t ả ứ ờ c và th i gian ph n ng ườ ứ ưở ướ ứ ộ ọ M c đ tr ng tr

ả Ả ệ ộ

ố ộ ở ạ ả ấ ề

ẩ ả

ạ ộ

ấ ượ ấ ề ồ ị

ng b gãy do đó ch t l ộ ố ộ ề ề ế ầ ọ ợ ng tính theo công th c (3.2): Gg = (2(cid:0) N/60)2(dt+dn)/2 ủ ố ưở ỉ ng c a t c đ quay lên vi c hình thành nh SEM hình 3.18 ch ra nh h ẩ ộ ố ẩ ủ ả ạ 3. Khi t c đ quay 1200 v/p thì s n ph m d ng hình kim c a s n ph m CaCO ấ d ng hình kim là nhi u nh t (hình 3.18(20)). Khi t c đ quay th p 300 và CaCO3 ề 600 vòng/phút thì s n ph m CaCO 3 không đ u (hình 3.18(18) và hình 3.18 (19)), ế ố n u t c đ quay cao 1500 v/p hình 3.17 (21) và 3.17 (22) cho th y các h t có xu ấ ẩ ả ướ ng s n ph m không đ ng đ u. Đi u này cho th y h ằ 3 hình kim. r ng c n ch n m t t c đ quay phù h p trong quá trình đi u ch CaCO

Ả ưở ủ ố ộ ng c a t c đ quay RPB lên Hình 3.18. nh SEM c a CaCO

ủ ướ ủ ả ể ệ ả 3 th hi n nh h ẩ ố ộ hình thái và kích th c c a s n ph m canxi cacbonat.

ả T c đ quay: (18) 300 rpm ,

ả ướ ẩ c và t

ố B ng 3.9 cho th y kích th ấ d/r c a s n ph m CaCO ướ

ộ ướ

ủ ả ạ ủ ạ ạ ướ ủ c trung bình c a h t CaCO c trung bình c a h t 0,52 µm khi tăng t c đ 3 0,30 µm. Khi t c đố

ướ ủ ạ

3 hình kim, ta ớ ụ ể c h t trung bình càng l n c th là ộ ố ộ ủ ả c h t trung bình c a s n ph m 0,32 không d/r là cao

ướ ư ề ạ ẩ ỷ ệ l c h t trung bình khi quay 1500 v/p nh ng t

ướ ả ưở (19) 600 rpm, (3) 900 rpm, (20) 1200 rpm, (22), 1500 rpm, (21), nh TEM, 1500 rpm ỷ ệ ấ l ộ ấ ằ th y r ng t c đ quay càng th p thì kích th ớ ố v i t c đ quay 300 v/p thì kích th quay lên 1500 v/p thì kích th quay c a RPB là 1200 v/p thì kích th ớ khác nhi u v i kích th ầ ấ nh t 1015 l n. Ả nh h B ng 3.9.

ố ộ

ề ộ ả M uẫ T c đ quay (v/p) Chi u r ng (µm) ng c a t c đ quay RPB lên kích th 3 900 0,35 ủ ố ộ 18 300 0,52 19 600 0,45 ẩ c s n ph n CaCO 3 21 1500 0,30 20 1200 0,32

ỷ ệ 712

d/r Ả 37 Ố Ả 812 Ế

Ợ 1015 Ổ NG Đ N QUÁ TRÌNH T NG 3/St

3/St

Ế Ề Ặ ộ ố ấ ụ ủ ề ế ế ng c a m t s ch t ph gia trong quá trình đi u ch và bi n

ưở ủ ế ấ ề ặ ủ ả ẩ ng c a axit stearic (SA) đ n tính ch t b m t c a s n ph m

T l 47 ƯỞ 3.4. KH O SÁT CÁC Y U T NH H Ế H P VÀ BI N TÍNH B M T NANOCaCO ưở Ả 3.4.1. nh h ề ặ tính b m t nano CaCO Ả 3.4.1.1. nh h nanoCaCO3/St

ẫ ả ụ

ả ướ c có kích th ấ ỳ 3 thu đ

ả

3 t

ệ ả ẩ Theo b ng 3.10 m ợ ổ t ng h p canxi cacbonat, s n ph m CaCO kho ng 70 nm đ ph m CaCO

ấ u B1 không cho b t k ch t ph gia nào trong quá trình ẩ ượ c trung bình ủ ả ươ ượ ng pháp SEM. Hình 3.20 là nh SEM c a s n ự ươ ứ ng ng v i m u th c nghi m B1. ẫ ả

c tính theo ph ớ ẫ ề Các m u và các đi u ki n th c nghi m B ng 3.10. Nhi

TT B1 B2 B3 B4 B5 B6 ệ ự ệ ộ 0C) t đ ( 40 40 40 40 40 40 mPGP : mCaCO3 (%) 0 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 ệ mSA : mCaCO3 (%) 0 0 1 2 3 4

ẫ

ầ ượ Hình 3.21, hình 3.22 l n l ủ ổ ồ ượ ế

ủ ộ

ế t n s 2917 cm −1 đ

ọ

ề ạ ủ ộ ẫ

ủ

1 đ

ượ ế ế

ữ ế

ổ ồ ề ế ớ ấ ấ ằ

ặ ủ ế ọ MNaOH : MSA 0 0 0,5 0,5 0,5 0,5 ạ ủ t là ph h ng ngo i c a các m u B2 và B3. ỉ ằ ẫ ạ ổ ồ c bi n tính b ng 0,2% PGP các đ nh Trong ph h ng ngo i hình 5 c a m u B2 đ −1 and 2850 cm−1 là dao đ ng c a nhóm alkyl trong h p ợ ụ ở ầ ố ấ h p ph ấ ủ ượ ỉ ấ c cho là liên k t kéo dài c a PO. Đi u này cho th y ch t PGP. Đ nh 1088 cm ẫ ổ ồ ế ữ ế ằ 3 là liên k t hóa h c. Ph h ng ngo i c a m u B3 r ng liên k t gi a PGP và CaCO ở ầ ư ạ ủ ổ ồ ỉ ấ ả t n t c các đ nh trong ph h ng ngo i c a m u B2. Nh ng các dao đ ng có t −1 and 2850 cm−1 là c a nhóm alkyl trong PGP và SA. Trong đó có m t ộ ố s 2917 cm ủ ế ỉ c cho là liên k t kéo dài c a liên k t C=O trong nhóm đ nh y u 1796 cm ạ cacboxylate. Phân tích các ph h ng ngo i ta th y có liên k t gi a canxi cacbonat và SA khi có m t c a PGP. Đi u này cho th y r ng SA đã liên k t v i canxi cacbonat theo liên k t hóa h c.

)

67.3

66.8

%

(

ệ

l

ỷ T

33.3

Khối lượng (SA)

0.5

1.5

2.5

3.5

4.5

ủ ả Hình 3.20. nh SEM c a s n

ẩ

3 (B1) 2 trong các h p ch t ấ

ữ ộ ồ ị ự ụ Hình 3.19. Đ th s ph thu c gi a ố ượ ỷ ệ ng SA l t ộ ho t đ ng vào kh i l ầ ố ạ ộ ả ủ Ả ph m CaCO ợ . T n s dao đ ng c a CO B ng 3.11

ư Các dao đ ng ộ ặ đ c tr ng

(cid:0) PO (cm1) 1088 1088 (cid:0) C=O (cm1) 1796 (cid:0) 1 (cm1) 873,2 876,0 875,0 (cid:0) 2 (cm1) 1460,3 1451,0 1431,0 (cid:0) 3 (cm1) 713,0 713,0 713,0 CaCO3 CaCO3/PGP CaCO3/SA,PGP

ổ ồ ổ ồ ẩ ạ Hình 3.21. Ph h ng ngo i ủ ả 3 (B2) c a s n ph m CaCO

ớ ợ ẫ ượ ổ

ổ Các m u B3, B4, B5, B6 (b ng 3.10) đ ố

ệ

ủ ả ệ ề ặ ủ ả ả ố ượ ỉ ng gi ng nhau ch thay đ i kh i l ng SA cho vào trong quá trình ph n ng. Đ ấ ề ớ ị ạ ộ

ề l

ố ượ kh i l ổ ng SA/CaCO c thay đ i không đáng k t

ậ ế ẩ ỷ ệ l ớ ỷ ệ ượ c bi n tính nhi u. V i t ượ ẩ ệ

ủ ng c a PGP đ n đ n tính ch t b m t c a CaCO

ạ Hình 3.22. Ph h ng ngo i ẩ ủ ả 3 (B3) c a s n ph m CaCO ệ ả ề c t ng h p v i các đi u ki n ph n ả ứ ồ ứ ố ượ ự ng axit th hình 3.19 cho th y v i cùng các đi u ki n th c nghi m khi tăng kh i l ẩ ho t đ ng c a s n ph m tăng hay b m t c a s n ph m canxi stearic thì t 3 là 3% và 4% thì tỷ ế cacbonat đ ể ươ ứ ủ ả ạ ộ ệ ng ng là 66,8% l ho t đ ng c a s n ph m thu đ ố ượ ọ ỷ ệ và 67,3%. V y trong các thí nghi m ti p theo chúng tôi ch n t ng kh i l l SA/CaCO3 là 3%. ưở Ả 3.4.1.2. nh h ẫ ợ ở

ế c t ng h p ồ ị ư ả l

ế ượ ổ Các m u B6, B7, B8, B9 đ ộ ẩ

ế ả

ồ

ươ

ươ ả ộ ữ ỉ ệ hi t l

ử ữ PGP quá cao, t 2+ và PGP, do đó các phân t ng tác gi a Ca

ả ẩ

ệ ng PGP/CaCO l

ự ế ấ ề ặ ủ ổ ệ ề cùng các đi u ki n và thay đ i ủ ạ ộ ấ ỷ ệ ồ ho t đ ng c a n ng đ PGP nh trong b ng 3.12. Đ th hình 3.23 cho th y t ố ượ ạ ỷ ệ ấ ả ho t 3 = 0,5 thì t s n ph m canxi cacbonat. Ta th y khi kh i l ng PGP/CaCO l ấ ằ ề ặ ủ ả ẩ ượ ộ c bi n tính b m t c a s n ph m đ ng là cao nh t b ng 83,1% hay kh năng đ ề ủ ả ả ấ ấ Đi u này là do khi n ng đ PGP th p thì làm gi m kh năng tan c a ề là nhi u nh t. ấ ị ng tác gi a các ion stearat và canxi cacbonat là th p SA trong dung d ch, do đó t 2+ và SA ế ữ ng tác gi a Ca hay kh năng bi n tính kém. Còn k ụ ấ ươ ằ ạ 3 h p th ít CaCO không m nh b ng t ị ướ ủ ả ố ệ ậ c c a s n ph m gi m. Qua phân tích các s li u các ion stearat vì v y tính k n 3 = 0,5 cho các thí nghi mệ ố ượ ọ ỷ ệ kh i l th c nghi m chúng tôi ch n t ti p theo.

100

)

ả ệ ề Các m u và các đi u ki n B ng 3.12.

(

ệ

83.1

l ỷ T

70.9

67.3

ệ

46.5

Khối lượng (PGP)

0.2

0.4

0.6

0.8

1.2

MNaOH : MSA

ẫ ự th c nghi m mSA : mCaCO3 (%) 3 3 3 3 0,5 0,5 0,5 0,5 TT mPGP : mCaCO3 (%) 0,2 0 0,5 1 M6 M7 M8 M9 Nhiệ t độ (0C) 40 40 40 40 l

ộ ồ ị ự ụ Hình 3.23. Đ th s ph thu c ạ ộ ố ho t đ ng vào kh i gi a t ượ ng PGP.

ớ ưở ứ ả ủ ỉ ệ ữ ỷ ệ l axit stearic/natri hydroxit t ấ i tính ch t ng c a t l

ề ặ ủ

ả ự

100

ệ ả

)

ẫ

%

(

93.8

ệ

l

ỷ T

83.1

tệ

70.2

68.2

57.7

0.2

0.3

0.5

0.4

0.6

0.7

0.8

0.9

1.1

1.2

TT MNaOH: MSA

Tỷ lệ mol NaOH/SA

ữ ỷ ệ l 3.4.2. Nghiên c u nh h b m t c a nano CaCO ệ ề ẫ ủ ệ Các đi u ki n th c nghi m c a các m u trong b ng 3.13 ố ự : Các thông s th c nghi m B ng 3.13 ủ c a các m u mSA: mCaCO3 (%) 3 3 3 3 3 mPGP: mCaCO3 (%) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Nhi độ (0C) 40 40 40 40 40 B10 B8 B11 B12 B13 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 ộ ồ ị ự ụ Hình 3.24. Đ th s ph thu c ồ ạ ộ ho t đ ng vào n ng gi a t ộ đ NaOH

ụ ồ ị ho t đ ng vào n ng đ Đ th hình 3.24 cho th y s ph thu c c a t

ừ ấ ự ừ ng NaOH t

ượ ề

ượ ế ụ ệ 0,30,7 thì t ng NaOH thì t ử ộ ủ ỷ ệ l ạ ộ ỷ ệ l ạ ộ ỷ ệ l ớ ng tác tĩnh đi n gi a các phân t

ữ ủ ạ ộ ho t đ ng tăng t ả ho t đ ng gi m. Đi u này ỏ ộ ượ ng nh , m c đ . Khi thêm NaOH v i m t l ệ ộ

ứ ở ứ ộ ừ ả SA cũng tăng lên

ử ẽ ế ụ

ử ữ ầ ạ ơ SA. Đi u này d n t SA tr nên m nh h n. Do đó, m t ph n phân t

ở ề ặ ế ậ

ẩ

ộ ồ 70,2 – 93,8 % NaOH, khi tăng l ế ư là do nh ng n u ti p t c tăng l ứ ộ ươ t ion hóa và tính tan c a SA tăng lên. Do m c đ ion hóa tăng, đi n tích âm xung ế ế ụ m c đ v a ph i. N u ti p t c cho thêm NaOH quanh phân t ẫ ớ ự ử ệ ề vào s ti p t c làm tăng đi n tích âm xung quanh phân t i l c ử ẩ ệ ộ SA đ y tĩnh đi n gi a các phân t ử ả ẽ ể 3 vì v y làm gi m s không th tham gia bi n tính b m t cho các phân t CaCO ị ướ ủ ả ọ ệ ự tính k n c c a s n ph m. Qua phân tích các s li u th c nghi m chúng tôi ch n ỷ ệ mol NaOH/SA = 0,7 đ làm các thí nghi m ti p theo. l t

ế ứ ả ể ưở ố ệ ế ệ ệ ộ ế ủ ng c a nhi ề ặ t đ đ n quá trình bi n tính b m t

3.4.3. Nghiên c u nh h ẩ ả s n ph m nano CaCO3

ả ố ự ủ ệ ẫ : Các thông s th c nghi m c a các m u B ng 3.14

ộ TT t Đệ mPGP:mCaCO3 (%) MNaOH: MSA Nhi

B14 B11 B15 B16 B17 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 mSA: mCaCO3 (%) 3 3 3 3 3

30 40 50 60 70 ộ ụ ế Hình 3.25 và b ng 3.14 cho các k t qu v s ph thu c c a t

0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 ả ề ự ệ ộ ả ả ứ ấ ệ ộ ủ ỷ ệ ỷ ệ l t đ ph n ng. Ta th y khi nhi

t đ càng tăng thì t ề ị ướ ủ ả

ượ ế

t đ kho ng 60 ớ ỷ ệ ư ượ ế ầ ạ ỷ ệ T l ho t ộ đ ng (%) 68,6 % 93,8 % 97,6 % 99,3 % 99,2% ạ ho t l ạ ộ ho t đ ng ề ặ c c a s n ph m càng tăng. Đi u này có nghĩa là b m t 0 C ả c bi n tính. Khi nhi ạ ộ ho t đ ng ệ ộ c bi n tính hoàn toàn v i t l

ộ đ ng vào nhi ẩ càng cao hay tính k n ẩ ủ ả c a s n ph m nano canxi cacbonat đã đ ẩ ả thì s n ph m cacbonat canxi g n nh đ là 99,3 %.

)

105

%

(

100

99.3

99.2

97.6

g n ộ đ

93.8

t ạ o h ệ

l

ỷ t

68.6

Nhiệ t độ

ả ồ ệ ả t s n Hình 3.26. Gi n đ phân tích nhi

ẩ ẫ ph m canxi cacbonat m u B16 ạ ộ ệ ồ ị ự ụ Hình 3.25. Đ th s ph thu c c a t ho t đ ng vào nhi ộ ủ ỷ ệ ộ t đ l

ủ ả Ả ẩ Hình 3.27. nh TEM c a s n ph m B16

ồ

ẫ ấ ả kho ng nhi

ứ

0C: Giai đo n 1 ướ ạ

ụ ơ c h p ph bay h i, và l

ả

ng m u. Giai đo n 2 ng v i kho ng nhi ụ ạ ả ở kho ng nhi ụ ớ ề ặ ấ ấ ậ ệ ệ ủ ẫ ả 3/St, t c a m u v t li u nanoCaCO Trên hình 3.26 là gi n đ phân tích nhi ệ ộ ở ấ ố ượ t đ ng 3/St có hai giai đo n m t kh i l 0C t ạ ớ ự ấ ướ ệ ộ ng ng v i s m t t đ < 200 ượ ấ ố ấ ướ c h p ph là 0,536% kh i ng n 0C, đây là quá trình phân ệ ộ ứ t đ 200600 ươ ố ượ ầ ng ta th y m u nanoCaCO ơ ấ th p h n 600 ố ượ ng do và n kh i l ẫ ượ l ủ h y SA và PGP h p th trên b m t canxi cacbonat, ph n m t kh i l ng t

ẫ ạ ố ượ ự ế ng ng m u. Th c t giai đo n này là (3,053+0,909) 3,962% kh i l

ở ử ụ

ạ ể ế ủ ấ ữ ẫ ơ

ế ụ ứ ế ằ

ố ệ

0C thì s n ph m CaCO

ệ ế ệ ộ ượ ả ẩ ậ ả ứ t đ ph n ng 60 ự 3 đ

ứ chúng tôi ư đã s d ng 3% axit stearic và 0,5 % PEG đ bi n tính nanocanxi cacbonat. Nh ạ ậ v y trong giai đo n này v n ti p t c phân h y ch t h u c và cacbon còn l i. ề ặ ủ TGA và DTA (hình 3.26) đã ch ng minh r ng axit stearic đã bi n tính b m t c a ả ẩ s n ph m canxi cacbonat. V y qua phân tích các s li u th c nghi m chúng tôi ấ ằ khi nhi c bi n tính hoàn th t r ng toàn.

Ả ẩ

nh TEM hình 3.27 (B16) cho th y kích th ả ạ ủ ả ơ ọ ướ ư ộ ớ ề ạ

ả ộ ấ c h t c a s n ph m tăng lên ạ đ t kho ng 80 nm. Đi u này là do có m t l p h u c b c bên ngoài h t canxi cacbonat và có đ dày kho ng 10 nm.

Ậ Ế K T LU N

ứ ế ế ả ứ ế ị ế ạ t k , ch t o thành công h thi

ế ủ ể ổ ắ ỏ ệ ố ả ứ ệ ề ụ

3 v i hình thái và tính ch t khác nhau.

ọ t b ph n ng k t t a tr ng ợ ng cao, áp d ng cho h th ng ph n ng nhi u pha r nl ngkhí, đ t ng h p ấ ớ 1 Đã nghiên c u thi ườ tr ậ ệ v t li u nanoCaCO

ị ả

ạ ậ ể ề ườ ợ ọ

ế ị ố ệ c các thông s công ngh thích h p đ đi u ch ươ ứ ự t b do nhóm nghiên c u t ế ủ ng pháp k t t a tr ng tr t k và ch t o. Các thông s công ngh

ồ ng khí CO

ị ệ ộ ợ ỏ ả ứ ộ ế ng cao ệ 2: 20 (l/p); l uư 0 (C); t c đ quay c a RPB: 2000 ủ t đ ph n ng: 30 40 ng l ng: 7 (l/p); nhi

ố ượ 2 Đã kh o sát và xác đ nh đ ằ ươ ng b ng ph nano canxi cacbonat d ng l p ph ế ạ ế ế ớ ệ thi v i h thi ư ượ ộ thích h p là: n ng đ dung d ch Ca(OH) 2: 70 (g/l); l u l ố ượ l (v/p).

ị ả ượ ố ệ c các thông s công ngh thích h p đ đi u ch

2: 70 g/l; nhi

ươ ợ ằ ệ

ể ề ợ ọ ế ủ ng pháp k t t a tr ng tr ị ng đ dung d ch Ca(OH) ộ ụ ủ

ố ả ứ ồ ướ ờ ế 3 Đã kh o sát và xác đ nh đ ườ ươ ằ ng canxi cacbonat hình kim b ng ph ng b ng ph tệ ộ ồ ố cao, các thông s công ngh thích h p là: n 0 (C); t c đ quay c a RPB: 1200 v/p; n ng đ ch t ph gia ấ ộ ả ứ ộ đ ph n ng: 80 ụ c khi cacbonat hóa. H3PO4: 7 g/l; th i gian ph n ng: 80 phút; thêm ph gia vào tr

ị ố ả

ượ ề ặ ằ

ế ườ ng m

ệ ộ

ố ượ kh i l ồ

ố ỷ ệ SA: mCaCO3: 3%; t l 0 (C); n ng đ dung d ch Ca(OH) ấ ỏ ị ố ộ ế ể ề ợ ệ 4 Đã kh o sát và xác đ nh đ c các thông s công ngh thích h p đ đi u ch ế ươ ọ ế ủ nanoCaCO3/St bi n tính b m t b ng ph ng cao, c ng pháp k t t a tr ng tr ác ệ ể ề ố ượ ỷ ệ PGP:mCaCO3: l thông s công ngh đ đi u ch nanoCaCO 3/St là: t kh i l ả ỷ ệ t đ ph n NaOH:MSA: 0,7; nhi mol M l ng m 0,5%; t ứ ư ư ượ ộ ng: 60 ng khí: 20 (l/p); l u 2: 70 (g/l); l u l ủ RPB: 2000 (v/p). ượ ng ch t l ng: 7 (l/p); t c đ quay c a l

ẩ ả ệ ử ứ ử ụ

3, nanoCaCO3/St bi nế ấ ơ 3 hình kim trong các lĩnh v c: s n xu t s n, ch t d o và

ấ ẻ ự ả

ế ề ặ ấ

ệ ậ ươ ấ ng đ 5 Đã nghiên c u th nghi m s d ng s n ph m nanoCaCO tính b m t và CaCO ả ự ngành gi y. K t qu th c nghi m cho th y: Khi nanoCaCO3 d ng l p ph

ể ạ ượ ử ụ ng tác c a h t CaCO

ấ ộ ự ệ ơ ệ ơ ủ ộ ộ

3 t o ra đ

c làm tăng đáng k kh năng t c, do đó làm tăng đ nh t và gi m đ sa l ng c a h s n. H s n n ộ ạ ả ớ ượ ươ ả ộ ị ử ụ ệ ơ ạ ơ ơ c s d ng làm ch t đ n trong s n ớ ủ 3 v i nh a acrylic và ướ ử ắ c s c đ m n cao h n các h s n s d ng b t CaCO

ướ n ướ n ụ d ng nanoCaCO ườ thông th ng.

ề ặ ượ ử ụ Khi nanoCaCO3/St bi n tính b m t đ

ấ ộ ạ ấ ơ ả ế ạ ỏ ế ừ ự nh a LDPE, c i thi n các tính ch t c lý, t o ra đ c s d ng làm ch t đ n trong gia ượ ệ c

công, ch t o màng m ng t ề ồ ộ đ phân tán đ ng đ u trong màng nh a.

ế ạ

ượ ử ụ ấ ấ ộ ề ư ộ ấ

ươ ạ ơ ớ ự Khi canxi cacbonat hình kim đ c s d ng trong gia công, ch t o gi y in ủ ộ ắ ẵ ọ ệ ượ ả c các tính ch t quan tr ng c a gi y nh : đ nh n, đ tr ng, đ b xé c i thi n đ ấ ử ụ ớ ộ ơ cao h n và đ tro l n h n so v i khi s d ng canxi cacbonat th ng m i làm ch t

ấ ộ đ n cho gi y.