Nghiên Cứu Phương Pháp Tổng Hợp Silica Từ Tro Trấu Tại Khoa Hóa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh

• Tác giả: Lưu Trọng Tâm
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thị Trúc Linh
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Hóa học Vô cơ
• Đề tài: Nghiên Cứu Phương Pháp Tổng Hợp Silica Từ Tro Trấu
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẤU, TRO TRẤU
• 1.1. Trấu, tro trấu
• 1.2. Pha tĩnh sắc ký cột
• 1.3. Các phương pháp tổng hợp, tình hình tổng hợp và nghiên cứu silica từ tro trấu
• 1.3.1. Phương pháp vật lý (nhiệt)
• 1.3.2. Phương pháp hóa học
• 1.3.3. Phương pháp thủy nhiệt
• 1.3.4. Phương pháp sol - gel
• 1.3.5. Tình hình tổng hợp và nghiên cứu silica từ tro trấu
• 2. CHƯƠNG 2: HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ
• 2.1. Quy trình tổng hợp silica từ tro trấu
• 2.2. Các phương pháp xác định đặc trưng vật liệu
• 2.2.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X
• 2.2.2. Phương pháp quang phổ phát xạ - cảm ứng plasma (ICP — OES)
• 2.2.3. Phương pháp đo diện tích bề mặt BET
• 2.2.4. Phương pháp phổ hồng ngoại IR
• 2.2.5. Phương pháp phổ tử ngoại — khả kiến (UV — Vis)
• 2.2.6. Phương pháp phân tích tán xạ ánh sáng tinh (SLS)
• 2.2.7. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM)
• 2.3. Khảo sát hàm lượng silic hữu hiệu ứng dụng làm phân bón silic
• 2.4. Khảo sát ứng dụng vật liệu trong pha tĩnh sắc ký cột
• 2.4.1. Xác định hệ pha động
• 2.4.2. Quy trình tiền hành tách chiết hợp chất hữu cơ
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Hiệu suất tổng hợp silica từ tro trấu
• 3.2. Đặc trưng sản phẩm silica từ tro trấu
• 3.3. Kết quả hàm lượng silic hữu hiệu trong các mẫu
• 3.4. Kết quả khảo sát làm pha tĩnh sắc ký cột
• 3.4.1. Hiệu suất tách chất
• 3.4.2. Tính toán hiệu suất tách chất
• 3.4.3. Nhận xét hiệu suất tách chất của các mẫu silica gel
• 3.4.4. Đánh giá độ sạch của chất sau khi tách thông qua sắc ký lớp mỏng TLC
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 4.1. Kiến nghị
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• Phụ lục 1. Kết quả đo điện tích bề mặt của mẫu silicagel Himedia GRM7484
• Phụ lục 2. Kết quả đo điện tích bề mặt của mẫu silicagel ở nhiệt độ phòng
• Phụ lục 3. Kết quả đo diện tích bề mặt của mẫu silicagel ở 50 — 55°C
• Phụ lục 4. Kết quả đo diện tích bề mặt của mẫu silicagel ở 70 — 75°C
• Phụ lục 5. Kết quả ICP - OES phân tích chỉ tiêu Si trong tro trấu khô
• Phụ lục 6. Kết quả ICP — OES phân tích chỉ tiêu Si trong mẫu silicagel tổng hợp ở nhiệt độ phòng
• Phụ lục 7. Kết quả ICP — OES phân tích chỉ tiêu Si trong mẫu silicagel tổng hợp ở 70 — 75°C
• Phụ lục 8. Kết quả phân tích SLS của mẫu silica tổng hợp ở nhiệt độ phòng
• Phụ lục 9. Kết quả phân tích SLS của mẫu silica tổng hợp ở 50 — 55°C
• Phụ lục 10. Kết quả phân tích SLS của mẫu silica tổng hợp ở 70 - 75°C
• Phụ lục 11. Kết quả phân tích hàm lượng silic hữu hiệu của mẫu silica tổng hợp ở 70 - 75°C
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ
• DANH MỤC CÁC BẢNG

I. Tổng quan về nghiên cứu silica từ tro trấu

Nghiên cứu về silica từ tro trấu đang thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học. Tro trấu, sản phẩm phụ từ ngành nông nghiệp, chứa một lượng lớn silica có thể được khai thác. Việc tổng hợp silica từ tro trấu không chỉ giúp giảm thiểu chất thải mà còn tạo ra nguyên liệu có giá trị cho nhiều ngành công nghiệp. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về thành phần hóa học và tiềm năng ứng dụng của silica trong thực tiễn.

1.1. Thành phần hóa học của tro trấu và silica

Tro trấu chứa khoảng 80-90% SiO2, cùng với các thành phần khác như Al2O3, Fe2O3. Nghiên cứu cho thấy silica trong tro trấu có cấu trúc vô định hình, phù hợp cho nhiều ứng dụng trong công nghiệp.

1.2. Tiềm năng ứng dụng của silica trong nông nghiệp

Silica có thể được sử dụng làm phân bón, cải thiện độ phì nhiêu của đất. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng silica giúp tăng cường khả năng chống chịu của cây trồng với điều kiện môi trường khắc nghiệt.

II. Vấn đề và thách thức trong việc tổng hợp silica từ tro trấu

Mặc dù có nhiều tiềm năng, việc tổng hợp silica từ tro trấu vẫn gặp phải một số thách thức. Các vấn đề như hiệu suất thu hồi silica thấp và sự biến đổi trong quá trình tổng hợp cần được giải quyết. Nghiên cứu này sẽ phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp và đề xuất giải pháp cải thiện.

2.1. Hiệu suất thu hồi silica từ tro trấu

Hiệu suất thu hồi silica từ tro trấu thường không đạt yêu cầu. Các yếu tố như nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ kiềm ảnh hưởng lớn đến kết quả. Cần có các nghiên cứu sâu hơn để tối ưu hóa quy trình.

2.2. Biến đổi trong quá trình tổng hợp silica

Quá trình tổng hợp silica có thể gặp phải biến đổi không mong muốn, dẫn đến sản phẩm không đạt chất lượng. Việc kiểm soát các điều kiện phản ứng là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.

III. Phương pháp tổng hợp silica từ tro trấu hiệu quả

Có nhiều phương pháp để tổng hợp silica từ tro trấu, bao gồm phương pháp hóa học, nhiệt và siêu âm. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng. Nghiên cứu này sẽ trình bày chi tiết các phương pháp và so sánh hiệu quả của chúng.

3.1. Phương pháp hóa học trong tổng hợp silica

Phương pháp hóa học sử dụng dung dịch kiềm để chiết xuất silica từ tro trấu. Nghiên cứu cho thấy phương pháp này có thể đạt hiệu suất cao nếu được tối ưu hóa đúng cách.

3.2. Phương pháp siêu âm trong tổng hợp silica

Sử dụng siêu âm trong quá trình tổng hợp silica giúp tăng cường hiệu suất thu hồi. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng siêu âm có thể làm tăng tốc độ phản ứng và cải thiện chất lượng sản phẩm.

IV. Ứng dụng thực tiễn của silica từ tro trấu

Silica từ tro trấu có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như xây dựng, nông nghiệp và y học. Việc sử dụng silica không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn bảo vệ môi trường. Nghiên cứu này sẽ trình bày các ứng dụng cụ thể và lợi ích của silica trong thực tiễn.

4.1. Silica trong ngành xây dựng

Silica được sử dụng làm phụ gia trong sản xuất xi măng và vật liệu xây dựng. Nó giúp cải thiện tính chất cơ học và độ bền của sản phẩm.

4.2. Silica trong nông nghiệp

Silica có thể được sử dụng làm phân bón, giúp cải thiện khả năng sinh trưởng của cây trồng. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng silica giúp tăng cường sức đề kháng của cây với sâu bệnh.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu silica từ tro trấu

Nghiên cứu về silica từ tro trấu mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp và nông nghiệp. Việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp và ứng dụng silica sẽ góp phần vào sự phát triển bền vững. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho xã hội.

5.1. Tương lai của nghiên cứu silica

Nghiên cứu sẽ tiếp tục tìm kiếm các phương pháp mới để tối ưu hóa quy trình tổng hợp silica từ tro trấu, nhằm nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm.

5.2. Định hướng ứng dụng silica trong công nghiệp

Các ứng dụng của silica trong công nghiệp sẽ được mở rộng, từ xây dựng đến nông nghiệp, nhằm tận dụng tối đa tiềm năng của nguyên liệu này.