Luận văn thạc sĩ về kỹ thuật sản xuất calcium silicate hydrate từ kính thải

• Tác giả: Trần Ngô Quân
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Trung Kiên
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Vật liệu
• Đề tài: Tổng hợp khoáng Calcium Silicate Hydrate từ nguồn kính thải
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ
• MỞ ĐẦU. MỞ ĐẦU
• 1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
• 1.1. Kính thải PV - Nguyên liệu cung cấp Silic cho CSH
• 1.2. Bùn thải Carbide - Nguyên liệu cung cấp Calcium cho CSH
• 1.3. Tính toán cấp phối
• 1.4. Sodium Hydroxide – NaOH – tạo môi trường thủy nhiệt
• 1.5. Dung dịch giả lập nước thải Cr(III)
• 1.6. Thiết bị thực nghiệm
• 1.7. Khuôn tạo mẫu
• 1.8. Cốc hấp thủy nhiệt (Hydrothermal Autoclave)
• 1.9. Phương pháp phân tích và đánh giá
• 1.9.1. Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier – FTIR
• 1.9.2. Nhiễu xạ tia X – XRD
• 1.9.3. Huỳnh quang tia X – XRF
• 1.9.4. Kính hiển vi điện tử quét – SEM
• 1.9.5. Phổ tán xạ năng lượng tia X - EDX
• 1.9.6. Phổ hấp thụ Tử ngoại-Khả kiến – UV-Vis
• 1.10. Quy trình thí nghiệm
• 1.10.1. Sơ đồ quy trình thí nghiệm
• 1.10.2. Sơ đồ quy trình tổng hợp khoáng CSH
• 1.10.3. Sơ đồ quy trình thí nghiệm khả năng hấp phụ Cr(III)
• 1.10.4. Thuyết minh quy trình
• 1.10.5. Quy trình tổng hợp khoáng CSH
• 1.10.6. Quy trình khảo sát hấp phụ Cr(III)
• 2. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 2.1. Đặc tính nguyên liệu - Khoáng CSH trước hấp thủy nhiệt
• 2.2. Kết quả phân tích XRF
• 2.3. Kết quả phân tích XRD
• 2.4. Đặc tính khoáng CSH sau khi hấp thủy nhiệt
• 2.5. Kết quả phân tích FT-IR
• 2.6. Kết quả phân tích chụp SEM
• 2.7. Kết quả phân tích EDX
• 2.8. Kết quả đo độ xốp
• 2.9. Khoáng CSH tổng hợp trong môi trường nước
• 2.10. Khoáng CSH tổng hợp trong môi trường NaOH 8M
• 2.11. Khảo sát khả năng hấp phụ Cr(III) của khoáng CSH
• 2.11.1. Kết quả đánh giá hiệu suất hấp phụ Cr(III)
• 2.11.2. Đường chuẩn dung dịch Cr(III)
• 2.11.3. Kết quả hấp phụ Cr(III) của khoáng CSH hấp thủy nhiệt trong môi trường nước
• 2.11.4. Kết quả hấp phụ Cr(III) của khoáng CSH hấp thủy nhiệt trong môi trường NaOH 8M
• 2.11.5. Kết quả phân tích FT-IR
• 2.11.6. Kết quả của khoáng CSH hấp thủy nhiệt trong môi trường nước
• 2.11.7. Kết quả của khoáng CSH hấp thủy nhiệt trong môi trường NaOH 8M
• 2.11.8. Kết quả phân tích chụp SEM
• 2.11.9. Khoáng CSH tổng hợp trong môi trường nước hấp phụ Cr(III)
• 2.11.10. Khoáng CSH tổng hợp trong môi trường NaOH 8M hấp phụ Cr(III)
• 2.11.11. Kết quả phân tích EDX
• 2.11.12. Khoáng CSH tổng hợp thủy nhiệt trong môi trường nước hấp phụ dung dịch Cr(III) trong 12 giờ
• 2.11.13. Khoáng CSH tổng hợp thủy nhiệt trong môi trường NaOH hấp phụ dung dịch Cr(III) trong 9 giờ
• 2.11.14. Kết quả phân tích XRD
• 2.11.15. Khoáng CSH tổng hợp trong môi trường nước hấp phụ Cr(III)
• 2.11.16. Khoáng CSH tổng hợp trong môi trường NaOH 8M hấp phụ Cr(III)
• 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG BỐ KHOA HỌC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC VIẾT TẮT

I. Giới thiệu về Calcium Silicate Hydrate và kính thải

Calcium Silicate Hydrate (CSH) là một khoáng vật quan trọng trong ngành xây dựng, nổi bật với các tính chất cơ lý ưu việt. Nguồn nguyên liệu chính để tổng hợp CSH thường là từ các vật liệu tự nhiên, tuy nhiên, việc khai thác này có thể dẫn đến cạn kiệt tài nguyên. Trong bối cảnh này, việc sử dụng kính thải như một nguồn nguyên liệu tái chế để sản xuất CSH trở nên cấp thiết. Kính thải, đặc biệt là từ các tấm pin mặt trời (PV), không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn cung cấp silicate cần thiết cho quá trình tổng hợp. Việc nghiên cứu và phát triển quy trình sản xuất CSH từ kính thải không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường.

II. Quy trình sản xuất Calcium Silicate Hydrate từ kính thải

Quy trình tổng hợp CSH từ kính thải thường được thực hiện thông qua phương pháp thủy nhiệt. Trong nghiên cứu này, kính thải và bùn thải carbide được sử dụng làm nguồn cung cấp silicate và calcium. Phương pháp thủy nhiệt cho phép tổng hợp CSH ở nhiệt độ cao (180 °C) trong thời gian 96 giờ, với môi trường phản ứng là NaOH hoặc nước. Các mẫu CSH sau khi tổng hợp sẽ được phân tích bằng các phương pháp hiện đại như nhiễu xạ tia X (XRD) và quang phổ hồng ngoại (FT-IR) để xác định cấu trúc và thành phần hóa học. Kết quả cho thấy, CSH tổng hợp có cấu trúc tinh thể tương tự như khoáng Xonotlite và Tobermorite, cho thấy tiềm năng ứng dụng cao trong ngành xây dựng.

III. Tính chất và ứng dụng của Calcium Silicate Hydrate

Calcium Silicate Hydrate không chỉ có tính chất cơ lý tốt mà còn có khả năng hấp phụ cao đối với các ion kim loại nặng, như Cr(III). Nghiên cứu đã chỉ ra rằng CSH tổng hợp từ kính thải có hiệu suất hấp phụ Cr(III) lên tới 98,9%. Điều này cho thấy tiềm năng lớn của CSH trong việc xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng, góp phần vào việc bảo vệ môi trường. Việc ứng dụng CSH trong xử lý nước thải không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra một sản phẩm có giá trị từ nguồn chất thải, thể hiện rõ nét định hướng phát triển kinh tế tuần hoàn.

IV. Kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu về tổng hợp Calcium Silicate Hydrate từ kính thải đã mở ra hướng đi mới cho việc tái chế và sử dụng chất thải công nghiệp. Các kết quả đạt được không chỉ khẳng định tính khả thi của việc sử dụng kính thải và bùn thải carbide làm nguyên liệu cho sản xuất CSH, mà còn chỉ ra hiệu quả nổi bật của vật liệu này trong việc hấp phụ Cr(III). Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc khảo sát khả năng hấp phụ của CSH đối với các ion kim loại nặng khác, từ đó mở rộng ứng dụng của vật liệu này trong xử lý nước thải và bảo vệ môi trường.