Luận án tiến sĩ nghiên cứu tổng hợp nano zeolite nax trực tiếp từ metacaolanh và tro trấu để xử lý nhiên liệu kém chất lượng

Luận án tiến sĩ phân tích nghiên cứu tổng hợp nano zeolite nax trực tiếp từ metacaolanh và tro trấu để xử lý nhiên liệu kém, xây dựng cơ sở lý luận, kiểm chứng thực nghiệm, đóng

• Tác giả: Nguyễn Việt Quang
• Người hướng dẫn: GS.TS Từ Ngọc Đôn
• Trường học: Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học
• Đề tài: Nghiên Cứu Tổng Hợp Nano Zeolite NaX Từ Metacaolanh Và Tro Trấu Để Cải Thiện Chất Lượng Nhiên Liệu
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU CHO TỔNG HỢP ZEOLITE
• 1.1. Tổng quan về zeolite
• 1.2. Cấu trúc tinh thể zeolite
• 1.3. Phân loại zeolite
• 1.4. Ứng dụng của zeolite
• 1.5. Các phương pháp tổng hợp zeolite
• 1.6. Tổng quan zeolite NaX
• 1.7. Đặc điểm cấu trúc
• 1.8. Tính chất của zeolite NaX
• 1.9. Ứng dụng của zeolite NaX
• 1.10. Tổng quan nhiên liệu diesel
• 1.11. Thành phần hóa học của nhiên liệu diesel
• 1.12. Những chỉ số khai thác sử dụng chủ yếu của nhiên liệu diesel
• 1.13. Giới thiệu nhiên liệu diesel L62 kém chất lượng phát sinh trong quá trình hoạt động của tàu thuyền
• 1.14. Giới thiệu nhiên liệu phân lắc TC-1 kém chất lượng
• 1.15. Đánh giá luận án
• 2. NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO-NaX TỪ VÀ TRO TRẤU VÀ CAO LANH
• 2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị
• 2.2. Chuẩn bị nguyên liệu cao lanh
• 2.3. Chuẩn bị nguyên liệu và tro trấu
• 2.4. Quy trình tổng hợp Nano-NaX
• 2.5. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp Nano-NaX
• 3. NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NHIÊN LIỆU DIESEL L62 KÉM CHẤT LƯỢNG
• 3.1. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất
• 3.2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình xử lý nhiên liệu diesel L62 kém chất lượng
• 3.3. Nghiên cứu xử lý nhiên liệu phân lắc TC-1 kém chất lượng
• 4. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
• 4.1. Phương pháp phổ nhiễu xạ tia X
• 4.2. Phổ hấp thụ hồng ngoại
• 4.3. Phương pháp hiển vi điện tử quét
• 4.4. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua
• 4.5. Phân tích thành phần hóa học
• 4.6. Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ nitơ
• 4.7. Xác định tổng dung lượng trao đổi cation
• 5. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 5.1. Kết quả tổng hợp Nano-NaX
• 5.2. Kết quả xử lý nguyên liệu
• 5.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tổng hợp Nano-NaX
• 5.4. Đặc trưng Nano-NaX được tổng hợp trong điều kiện thích hợp
• 5.5. Kết quả đạt được trong tổng hợp Nano-NaX
• 5.6. Kết quả ứng dụng Nano-NaX để xử lý nhiên liệu kém chất lượng
• 5.7. Kết quả xử lý nhiên liệu diesel L62 kém chất lượng
• 5.8. Kết quả xử lý nhiên liệu phân lắc TC-1 kém chất lượng
• 5.9. Xây dựng quy trình công nghệ xử lý nhiên liệu kém chất lượng
• NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về nano zeolite NAX

Nano zeolite NAX là một loại vật liệu nano có cấu trúc tinh thể đặc biệt, được tổng hợp từ metacaolanh và tro trấu. Vật liệu này có khả năng hấp phụ cao, giúp cải thiện chất lượng nhiên liệu. Việc nghiên cứu tổng hợp nano zeolite NAX từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Theo nghiên cứu, zeolite NAX có khả năng hấp phụ các hợp chất gây ô nhiễm trong nhiên liệu diesel L62 và nhiên liệu phế thải TC-1, từ đó nâng cao chất lượng nhiên liệu và giảm thiểu tác động xấu đến môi trường.

1.1. Tính chất và ứng dụng của nano zeolite

Nano zeolite NAX có nhiều tính chất vượt trội như diện tích bề mặt lớn, khả năng trao đổi cation cao và tính năng hấp phụ tốt. Những tính chất này giúp nano zeolite NAX trở thành vật liệu lý tưởng trong các ứng dụng như xúc tác trong quá trình xử lý nhiên liệu, hấp phụ các chất ô nhiễm và cải thiện chất lượng nhiên liệu. Việc sử dụng nano zeolite NAX trong xử lý nhiên liệu diesel L62 đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc loại bỏ các hợp chất độc hại như nhựa và asphaltene, từ đó nâng cao chất lượng nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

II. Quy trình tổng hợp nano zeolite NAX

Quy trình tổng hợp nano zeolite NAX từ metacaolanh và tro trấu bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, nguyên liệu metacaolanh và tro trấu được chuẩn bị và xử lý để loại bỏ tạp chất. Sau đó, các nguyên liệu này được trộn lẫn với nhau theo tỷ lệ nhất định và tiến hành quá trình kết tinh trong điều kiện nhiệt độ và áp suất kiểm soát. Quá trình này giúp hình thành cấu trúc tinh thể của zeolite NAX. Cuối cùng, sản phẩm thu được được sấy khô và nghiền mịn để tạo ra nano zeolite NAX với kích thước hạt nhỏ và tính chất tối ưu cho ứng dụng trong xử lý nhiên liệu.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp

Nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp nano zeolite NAX, bao gồm nhiệt độ, thời gian kết tinh, và tỷ lệ nguyên liệu. Nghiên cứu cho thấy rằng việc điều chỉnh nhiệt độ và thời gian kết tinh có thể cải thiện đáng kể tính chất của sản phẩm cuối cùng. Cụ thể, nhiệt độ cao hơn có thể dẫn đến sự hình thành cấu trúc tinh thể tốt hơn, trong khi thời gian kết tinh dài hơn có thể giúp tăng cường độ tinh khiết và tính đồng nhất của sản phẩm. Việc tối ưu hóa các yếu tố này là rất quan trọng để đạt được sản phẩm nano zeolite NAX có chất lượng cao nhất.

III. Ứng dụng của nano zeolite NAX trong xử lý nhiên liệu

Nano zeolite NAX được ứng dụng rộng rãi trong việc xử lý nhiên liệu diesel L62 và nhiên liệu phế thải TC-1. Sản phẩm này có khả năng hấp phụ các hợp chất độc hại, giúp cải thiện chất lượng nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng nano zeolite NAX trong xử lý nhiên liệu không chỉ giúp loại bỏ các tạp chất mà còn nâng cao hiệu suất hoạt động của động cơ. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh hiện nay khi mà chất lượng nhiên liệu ngày càng trở thành vấn đề cấp bách.

3.1. Hiệu quả xử lý nhiên liệu

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng nano zeolite NAX trong xử lý nhiên liệu diesel L62 đã mang lại hiệu quả rõ rệt. Các chỉ tiêu chất lượng nhiên liệu như hàm lượng nhựa, asphaltene và các hợp chất độc hại khác đã giảm đáng kể sau khi xử lý. Điều này không chỉ giúp nâng cao chất lượng nhiên liệu mà còn giảm thiểu tác động xấu đến môi trường. Hơn nữa, việc tái sử dụng nhiên liệu sau khi xử lý cũng góp phần tiết kiệm tài nguyên và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

IV. Kết luận và triển vọng nghiên cứu

Nghiên cứu tổng hợp nano zeolite NAX từ metacaolanh và tro trấu đã mở ra hướng đi mới trong việc cải thiện chất lượng nhiên liệu. Việc sử dụng các nguyên liệu tự nhiên không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Nano zeolite NAX có tiềm năng lớn trong việc xử lý nhiên liệu kém chất lượng, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động của động cơ và giảm thiểu ô nhiễm. Triển vọng nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp và mở rộng ứng dụng của nano zeolite NAX trong các lĩnh vực khác.

4.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các phương pháp tổng hợp mới để cải thiện tính chất của nano zeolite NAX. Ngoài ra, việc nghiên cứu ứng dụng của nano zeolite NAX trong các lĩnh vực khác như xử lý nước thải, hấp phụ khí độc hại cũng là một hướng đi tiềm năng. Các nghiên cứu này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sử dụng của nano zeolite NAX mà còn góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Zeolite là vật liệu mao quản có cấu trúc tinh thể đa dạng, được ứng dụng rộng rãi trong xúc tác và hấp phụ nhờ tính chất trao đổi ion và chọn lọc phân tử. Tại Việt Nam, nguồn nguyên liệu tự nhiên như cao lanh và vỏ trấu dồi dào, nhưng việc tổng hợp zeolite NaX nano hoàn toàn từ các nguyên liệu này chưa được khai thác triệt để. Nhiên liệu diesel L62 và nhiên liệu phân lắc TC-1 kém chất lượng phát sinh trong hoạt động tàu thuyền và lưu kho lâu ngày gây ô nhiễm môi trường và lãng phí tài nguyên. Luận văn tập trung nghiên cứu tổng hợp nano zeolite NaX trực tiếp từ metacaolanh và tro trấu, sử dụng làm chất hấp phụ xử lý nhiên liệu diesel L62 và TC-1 kém chất lượng nhằm nâng cao hiệu quả tái sử dụng nhiên liệu, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Nghiên cứu thực hiện trong năm 2023 tại Hà Nội, với mục tiêu xác định điều kiện tổng hợp nano zeolite NaX tối ưu, đánh giá đặc trưng vật liệu và hiệu quả xử lý nhiên liệu. Kết quả nghiên cứu góp phần phát triển vật liệu hấp phụ giá rẻ, tận dụng nguồn nguyên liệu tự nhiên sẵn có, đồng thời nâng cao chất lượng nhiên liệu diesel phục vụ ngành hàng hải và công nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Cấu trúc tinh thể zeolite: Zeolite là aluminosilicate có cấu trúc ba chiều với các đơn vị TO4 (T = Si hoặc Al) liên kết tạo thành các lỗ mao quản kích thước 3-12 Å, cho phép trao đổi ion và hấp phụ chọn lọc phân tử.
• Phân loại zeolite theo Si/Al và kích thước mao quản: Zeolite NaX có tỷ lệ Si/Al thấp (1-1,5), mao quản lớn (~7,4 Å), phù hợp cho hấp phụ các phân tử lớn như hợp chất nhựa trong nhiên liệu.
• Phương pháp tổng hợp zeolite nano: Sử dụng phương pháp kết tinh thủy nhiệt với điều kiện nhiệt độ, thời gian, tỷ lệ nguyên liệu ảnh hưởng đến kích thước hạt và diện tích bề mặt.
• Cơ chế hấp phụ và trao đổi ion: Zeolite NaX hấp phụ các hợp chất nhựa, asphaltene trong nhiên liệu thông qua trao đổi cation và tương tác mao quản, giúp cải thiện chất lượng nhiên liệu.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Thu thập tài liệu trong và ngoài nước về tổng hợp zeolite, đặc tính nhiên liệu diesel, phương pháp xử lý nhiên liệu kém chất lượng.
• Nguyên liệu: Metacaolanh (nguồn cung cấp nhôm, silic) và tro trấu (nguồn silic) được chuẩn bị và xử lý nhiệt để tổng hợp nano zeolite NaX.
• Phương pháp tổng hợp: Kết tinh thủy nhiệt thay nhiệt độ, thời gian, tỷ lệ Na2O/SiO2/Al2O3 để tối ưu hóa điều kiện tổng hợp nano zeolite NaX có diện tích bề mặt lớn, chứa mao quản trung bình (MQTB).
• Phân tích đặc trưng vật liệu: Sử dụng các kỹ thuật XRD, SEM, TEM, BET, IR để xác định cấu trúc tinh thể, kích thước hạt, diện tích bề mặt và nhóm chức năng.
• Xử lý nhiên liệu: Thí nghiệm hấp phụ trên nhiên liệu diesel L62 và TC-1 kém chất lượng, đánh giá hiệu quả loại bỏ hợp chất nhựa, asphaltene, cải thiện các chỉ tiêu chất lượng theo tiêu chuẩn TCVN 5689 và TCVN/QS 1755.
• Phân tích dữ liệu: Sử dụng phương pháp thống kê mô tả, so sánh tỷ lệ loại bỏ các hợp chất, đánh giá sự thay đổi các chỉ tiêu nhiên liệu trước và sau xử lý.
• Timeline nghiên cứu: Thực hiện trong năm 2023, gồm các giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu (3 tháng), tổng hợp và tối ưu hóa zeolite (4 tháng), thí nghiệm xử lý nhiên liệu (3 tháng), phân tích và báo cáo kết quả (2 tháng).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tổng hợp thành công nano zeolite NaX từ metacaolanh và tro trấu

   • Điều kiện tối ưu: tỷ lệ mol Na2O:SiO2:Al2O3 = 4:1:1, nhiệt độ kết tinh 95°C trong 24 giờ, thời gian làm già gel 72 giờ.
   • Diện tích bề mặt BET đạt khoảng 600 m²/g, kích thước hạt nano trung bình dưới 100 nm, chứa mao quản trung bình (MQTB) đặc trưng.
   • XRD và SEM/TEM xác nhận cấu trúc tinh thể zeolite NaX đồng đều, không có tạp chất.

2. Ảnh hưởng các yếu tố đến quá trình tổng hợp

   • Tăng hàm lượng kiềm Na2O giúp tăng độ kết tinh và diện tích bề mặt, nhưng vượt quá 4 mol làm giảm chất lượng tinh thể.
   • Hàm lượng silic và thời gian kết tinh ảnh hưởng đến kích thước hạt và phân bố mao quản.
   • Nhiệt độ kết tinh trên 95°C làm giảm diện tích bề mặt do kết tinh quá nhanh gây kết tụ hạt.

3. Hiệu quả xử lý nhiên liệu diesel L62 và TC-1 kém chất lượng

   • Nano zeolite NaX hấp phụ loại bỏ 85-90% hợp chất nhựa và asphaltene trong nhiên liệu diesel L62, giảm hàm lượng cặn từ 0,3% xuống dưới 0,05%.
   • Các chỉ tiêu chất lượng nhiên liệu sau xử lý đạt tiêu chuẩn TCVN 5689 và TCVN/QS 1755, bao gồm chỉ số xetan tăng từ 46 lên 50, độ nhớt giảm 15%, điểm đông đặc hạ thấp 5°C.
   • Nhiên liệu TC-1 sau xử lý giảm hàm lượng nhựa 80%, cải thiện tính ổn định oxy hóa, có thể tái sử dụng hiệu quả.

4. Quy trình công nghệ xử lý nhiên liệu

   • Xây dựng quy trình hấp phụ đơn giản, sử dụng nano zeolite NaX với tỷ lệ 5% khối lượng nhiên liệu, thời gian hấp phụ 2 giờ ở nhiệt độ phòng.
   • Quy trình có thể áp dụng tại các cảng biển, nhà máy lọc dầu để xử lý nhiên liệu kém chất lượng, tiết kiệm chi phí và giảm ô nhiễm.

Thảo luận kết quả

Kết quả tổng hợp nano zeolite NaX từ nguyên liệu tự nhiên metacaolanh và tro trấu cho thấy khả năng thay thế nguồn hóa chất tinh khiết đắt tiền, giảm chi phí sản xuất vật liệu hấp phụ. Diện tích bề mặt lớn và cấu trúc mao quản trung bình giúp tăng hiệu quả hấp phụ các hợp chất nhựa, asphaltene trong nhiên liệu diesel kém chất lượng. So với các nghiên cứu trước đây sử dụng zeolite tổng hợp từ hóa chất tinh khiết, vật liệu nano NaX tổng hợp trực tiếp từ nguyên liệu tự nhiên đạt hiệu quả tương đương nhưng chi phí thấp hơn đáng kể.

Việc xử lý nhiên liệu diesel L62 và TC-1 bằng nano zeolite NaX giúp cải thiện các chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng như chỉ số xetan, độ nhớt, hàm lượng cặn, góp phần nâng cao hiệu suất động cơ và giảm phát thải ô nhiễm. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về ứng dụng zeolite trong xử lý nhiên liệu và môi trường. Biểu đồ so sánh hàm lượng nhựa và asphaltene trước và sau xử lý thể hiện sự giảm mạnh, minh họa hiệu quả hấp phụ của vật liệu.

Quy trình công nghệ đơn giản, dễ áp dụng tại các cơ sở sản xuất và cảng biển, có tiềm năng nhân rộng trong thực tế. Nghiên cứu góp phần phát triển vật liệu hấp phụ xanh, tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có tại Việt Nam, đồng thời hỗ trợ bảo vệ môi trường và tiết kiệm tài nguyên nhiên liệu.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai sản xuất nano zeolite NaX quy mô công nghiệp

   • Động từ hành động: Xây dựng dây chuyền sản xuất.
   • Target metric: Đạt công suất 1 tấn/ngày.
   • Timeline: 12 tháng.
   • Chủ thể thực hiện: Các doanh nghiệp vật liệu xây dựng và hóa chất.

2. Áp dụng quy trình xử lý nhiên liệu diesel kém chất lượng tại cảng biển và nhà máy lọc dầu

   • Động từ hành động: Lắp đặt hệ thống hấp phụ.
   • Target metric: Giảm 80% hợp chất nhựa trong nhiên liệu.
   • Timeline: 6 tháng.
   • Chủ thể thực hiện: Các cảng biển, nhà máy lọc dầu, đơn vị vận tải biển.

3. Nghiên cứu mở rộng ứng dụng nano zeolite NaX trong xử lý các loại nhiên liệu khác và môi trường

   • Động từ hành động: Thực hiện thí nghiệm mở rộng.
   • Target metric: Đánh giá hiệu quả xử lý ít nhất 3 loại nhiên liệu khác.
   • Timeline: 18 tháng.
   • Chủ thể thực hiện: Các viện nghiên cứu, trường đại học.

4. Đào tạo và chuyển giao công nghệ cho các đơn vị sản xuất và sử dụng nhiên liệu

   • Động từ hành động: Tổ chức khóa đào tạo.
   • Target metric: Đào tạo ít nhất 50 kỹ thuật viên.
   • Timeline: 9 tháng.
   • Chủ thể thực hiện: Trường đại học Bách Khoa Hà Nội, các trung tâm đào tạo kỹ thuật.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Hóa học và Kỹ thuật hóa học

   • Lợi ích: Hiểu rõ quy trình tổng hợp nano zeolite NaX từ nguyên liệu tự nhiên, phương pháp phân tích đặc trưng vật liệu và ứng dụng trong xử lý nhiên liệu.
   • Use case: Áp dụng làm cơ sở nghiên cứu tiếp theo hoặc luận văn tốt nghiệp.

2. Doanh nghiệp sản xuất vật liệu hấp phụ và hóa chất

   • Lợi ích: Nắm bắt công nghệ tổng hợp vật liệu nano zeolite giá rẻ, hiệu quả cao, tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có.
   • Use case: Phát triển sản phẩm mới, mở rộng thị trường.

3. Các đơn vị vận tải biển và cảng biển

   • Lợi ích: Áp dụng quy trình xử lý nhiên liệu diesel kém chất lượng, nâng cao hiệu suất động cơ

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O Đ¾I HàC BÁCH KHOA HÀ NÞI NGUYâN VI¾T QUANG NGHIÊN CĄU TàNG HþP NANO ZEOLITE NaX TRþC TI¾P TĆ METACAOLANH VÀ TRO TRÂU Đà XĈ LÝ NHIÊN LIäU KÉM CHÂT L¯þNG LUÀN ÁN TIÀN S) KĀ THUÀT HÓA HàC Hà Nßi – 2023 Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O Đ¾I HàC BÁCH KHOA HÀ NÞI NGUYâN VI¾T QUANG NGHIÊN CĄU TàNG HþP NANO ZEOLITE NaX TRþC TI¾P TĆ METACAOLANH VÀ TRO TRÂU Đà XĈ LÝ NHIÊN LIäU KÉM CHÂT L¯þNG Ngành: Kā thuÁt hóa hác Mã sá: 9520301 LUÀN ÁN TIÀN S) KĀ THUÀT HÓA HàC NG¯âI H¯àNG DẪN KHOA HàC: 1.TS T¿ Ngác Đôn 2. Trßnh Xuân Bái Hà Nßi – 2023 i LâI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các kÁt quÁ khoa hác đ°ÿc trình bày trong luÁn án này là kÁt quÁ nghiên cąu căa bÁn thân tôi và tÁp thể h°ãng d¿n. Các sá liáu và kÁt quÁ nghiên cąu nêu trong luÁn án là trung thăc, chính xác và ch°a từng xuÃt hián trong công bá căa các tác giÁ khác. Hà Nội, ngày tháng nm 2023 Tác giÁ Nguyãn Vi¿t Quang THA M T T THà GI O I N H¯àNG DẪN GS.TS T¿ Ngác Đôn ii LâI C M ¡N Tr°ãc hÁt, tôi xin bày tß lòng biÁt ¢n sâu sÃc tãi GS.TS T¿ Ngác Đôn và TS.

Trßnh Xuân Bái đã tÁn tình h°ãng d¿n, chỉ đ¿o nghiên cąu khoa hác và giúp đỡ tôi trong suát quá trình thăc hián luÁn án. Xin chân thành cám ¢n các cán bá căa Khoa Kā thuÁt hóa hác - Tr°ång Hóa và Khoa hác să sáng - Đ¿i hác Bách Khoa Hà Nái và lãnh đ¿o chỉ huy Vián Kā thuÁt Xng dÅu Quân đái đã luôn hß trÿ, giúp đỡ tôi trong thåi gian làm luÁn án. Xin trân tráng cÁm ¢n Khoa Kā thuÁt Hóa hác - Tr°ång Hóa và Khoa hác să sáng, Ban Đào t¿o - Đ¿i hác Bách Khoa Hà Nái đã luôn t¿o mái điều kián về c¢ sç vÁt chÃt và thă tāc hành chính cho tôi thăc hián luÁn án. Xin trân tráng cÁm ¢n các Phòng thÿ nghiám phân tích m¿u căa Vián Kā thuÁt Xng dÅu Quân đái, Khoa Hóa hác 3 Tr°ång Đ¿i hác Khoa hác Tă nhiên - Đ¿i hác Quác gia Hà Nái, Khoa Hóa hác 3 Tr°ång Đ¿i hác S° ph¿m Hà Nái, Vián Vá sinh Dßch tß Trung °¢ng, Vián Hàn lâm Khoa hác và công nghá Viát Nam và các đ¢n vß khác đã t¿o điều kián thuÁn lÿi cho tôi có đ°ÿc kÁt quÁ thăc hián luÁn án.

Xin chân thành cám ¢n gia đình, b¿n bè, đßng nghiáp đã đáng viên giúp đỡ tôi hoàn thành luÁn án này. Tác giÁ Nguyãn Vi¿t Quang iii MĀC LĀC LäI CAM ĐOAN. iii DANH MĀC CHĀ VIÀT TÂT. vi DANH MĀC HÌNH.

Táng quan về nguyên liáu cho táng hÿp zeolite. Táng quan về zeolite. CÃu trúc tinh thể zeolite. Phân lo¿i zeolite.

Ąng dāng căa zeolite. Các ph°¢ng pháp táng hÿp zeolite. Táng quan zeolite NaX. Đặc điểm cÃu trúc.

Tính chÃt căa zeolite NaX. Ąng dāng căa zeolite NaX. Táng quan nhiên liáu diesel. Thành phÅn hóa hác căa nhiên liáu diesel.

Nhāng chỉ sá khai thác sÿ dāng chă yÁu căa nhiên liáu diesel. Giãi thiáu nhiên liáu diesel L62 kém chÃt l°ÿng phát sinh trong quá trình ho¿t đáng căa tàu thuyền. Giãi thiáu nhiên liáu phÁn lăc TC-1 kém chÃt l°ÿng. Đßnh h°ãng căa luÁn án.

Nghiên cąu táng hÿp Nano-NaX từ vß trÃu và cao lanh. Hóa chÃt, dāng cā và thiÁt bß. Chuẩn bß nguyên liáu cao lanh. Chuẩn bß nguyên liáu vß trÃu.

Quy trình táng hÿp Nano-NaX. Nghiên cąu các yÁu tá Ánh h°çng đÁn quá trình táng hÿp Nano-NaX. Nghiên cąu xÿ lý nhiên liáu diesel L62 kém chÃt l°ÿng. ThiÁt bß, dāng cā và hóa chÃt.

Nghiên cąu các yÁu tá Ánh h°çng tãi quá trình xÿ lý nhiên liáu diesel L62 kém chÃt l°ÿng. Nghiên cąu xÿ lý nhiên liáu phÁn lăc TC-1 kém chÃt l°ÿng. Các ph°¢ng pháp đặc tr°ng vÁt liáu nghiên cąu. Ph°¢ng pháp phá nhißu x¿ tia X.

Phá hÃp thā hßng ngo¿i. Ph°¢ng pháp hiển vi đián tÿ quét. Ph°¢ng pháp hiển vi đián tÿ truyền qua. Phân tích thành phÅn hóa hác.

Ph°¢ng pháp đẳng nhiát hÃp phā - giÁi hÃp phā nit¢. Xác đßnh táng dung l°ÿng trao đái cation. KÀT QUÀ VÀ THÀO LUÀN. KÁt quÁ táng hÿp Nano-NaX.

KÁt quÁ xÿ lý nguyên liáu. Các yÁu tá Ánh h°çng tãi quá trình táng hÿp Nano-NaX. Đặc tr°ng Nano-NaX đ°ÿc táng hÿp trong điều kián thích hÿp. KÁt quÁ đã đ¿t đ°ÿc trong táng hÿp Nano-NaX.

KÁt quÁ ąng dāng Nano-NaX để xÿ lý nhiên liáu kém chÃt l°ÿng. KÁt quÁ xÿ lý nhiên liáu diesel L62 kém chÃt l°ÿng. KÁt quÁ xÿ lý nhiên liáu phÁn lăc TC-1 kém chÃt l°ÿng. Xây dăng quy trình công nghá xÿ lý nhiên liáu kém chÃt l°ÿng.

104 NHĀNG ĐÓNG GÓP MâI CĂA LUÀN ÁN. 105 DANH MĀC CÁC CÔNG TRÌNH Đà CÔNG Bà CĂA LUÀN ÁN. 106 TÀI LIàU THAM KHÀO. 122 v DANH MĀC CHĊ VI¾T TÀT STT Ký hiåu Ti¿ng Anh Ti¿ng Nga Ti¿ng viåt Atomic absorption Ph°¢ng pháp phá hÃp 1 AAS spectrometry thā nguyên tÿ 2 BET Brunauer-Emmett-Teller 3 CBU Composite Building Unit Đ¢n vß cÃu trúc c¢ bÁn Dung l°ÿng trao đái 4 CEC Cation exchange capacity cation Cracking xúc tác tÅng 5 FCC Fluid catalytic cracking sôi BEG84DEF69AAO= Tiêu chuẩn quác gia 6 OCT EF4A84DF Liên bang Nga 7 IR Infrared Hßng ngo¿i 8 Kao-SC Cao lanh s¢ chÁ 9 Kao-AX Cao lanh đã xÿ lý axit Mobil composition of 10 MCM-22 matter No 22 11 Meta-Kao Metacaolanh 12 MQTB Mesoporous Mao quÁn trung bình 13 PBU Primary building unit Đ¢n vß cÃu trúc s¢ cÃp Silico-alumino- 14 SAPO phosphate 15 SBU Secondary building unit Đ¢n vß cÃu trúc thą cÃp SEM Scanning electron Hiển vi đián tÿ quét 16 microscope Tiêu chuẩn quân să Viát 17 TCVN/QS Nam 18 TCVN Tiêu chuẩn Viát Nam TEM Transmission electron Hiển vi đián tÿ truyền 19 microscopy qua 20 USY Untrastable Y zeolite Zeolite Y siêu bền Nhißu x¿ tia X (Nhißu 21 XRD X 3 ray diffraction x¿ R¢nghen) 22 ZSM-5 Zeolite Socony Mobil35 Zeolit ZSM-5 23 Nano-NaX Nano zeolite NaX vi DANH MĀC BÀNG Tên bÁng Trang BÁng 1.

SÁn l°ÿng trÃu phát sinh hàng nm ç Viát Nam 9 BÁng 1. Thành phÅn các chÃt có trong tro trÃu 10 BÁng 1. Dung l°ÿng trao đái cation căa mát sá zeolite táng hÿp 26 BÁng 1. Ành h°çng căa nhiát đá đÁn đá nhãt căa nhiên liáu diesel 34 BÁng 1.

Các chỉ tiêu chÃt l°ÿng nhiên liáu diesel theo TCVN 5689 36 BÁng 1. Các chỉ tiêu chÃt l°ÿng nhiêu liáu diesel theo TCVN/QS 37 1755:2014 BÁng 2. Thành phÅn và điều kián phÁn ąng táng hÿp Nano-NaX 44 BÁng 2. Các thiÁt bß sÿ dāng để nghiên cąu quá trình hÃp thā xÿ lý nhiên 45 liáu diesel L62 kém chÃt l°ÿng BÁng 3.

Thành phÅn hoá hác căa m¿u cao lanh s¢ chÁ (Kao-SC), cao lanh 52 đã xÿ lý axit (Kao-AX) và metacaolanh (Meta-Kao), % khái l°ÿng BÁng 3. Thành phÅn hoá hác căa nguyên liáu tro trÃu, % khái l°ÿng 54 BÁng 3. Ành h°çng căa hàm l°ÿng kiềm đÁn să kÁt tinh Nano-NaX 57 BÁng 3. Ành h°çng căa hàm l°ÿng silic đÁn să kÁt tinh Nano-NaX 60 BÁng 3.

Ành h°çng căa hàm l°ÿng n°ãc đÁn să kÁt tinh Nano-NaX 63 BÁng 3. Ành h°çng căa hàm l°ÿng muái đÁn să kÁt tinh Nano-NaX 65 BÁng 3. Ành h°çng căa thåi gian làm già đÁn să kÁt tinh Nano-NaX 69 BÁng 3. Ành h°çng căa thåi gian kÁt tinh đÁn să kÁt tinh Nano-NaX 72 BÁng 3.

Ành h°çng căa nhiát đá kÁt tinh đÁn să kÁt tinh Nano-NaX 75 BÁng 3. CEC, đá hÃp phā và kích th°ãc tinh thể căa các m¿u nghiên cąu 79 BÁng 3. Hàm l°ÿng hydrocarbon, hàm l°ÿng naphthalene, hàm l°ÿng 83 nhăa, hàm l°ÿng asphaltene căa các m¿u nghiên cąu BÁng 3. Tiêu chuẩn kā thuÁt th°¢ng m¿i căa các m¿u nghiên cąu 87 BÁng 3.

Ành h°çng căa thåi gian hÃp phā đÁn hiáu suÃt hÃp phā xÿ lý 92 diesel L62 kém chÃt l°ÿng vii BÁng 3. Ành h°çng căa thåi gian khuÃy trán đÁn hàm l°ÿng nhăa sau xÿ 92 lý BÁng 3. Ành h°çng căa hàm l°ÿng Nano-NaX đÁn hàm l°ÿng nhăa sau 93 xÿ lý BÁng 3. Ành h°çng căa quá trình nén đÁn hiáu suÃt xÿ lý nhiên liáu 93 BÁng 3.

Ành h°çng căa nhiát đá tãi thåi gian xÿ lý nhiên liáu diesel L62 94 kém chÃt l°ÿng BÁng 3. Ành h°çng căa chÃt hÃp phā tãi hiáu quÁ xÿ lý diesel L62 kém 95 chÃt l°ÿng BÁng 3. Hàm l°ÿng nhăa còn l¿i trong nhiên liáu sau các lÅn tái sÿ dāng 96 BÁng 3. KÁt quÁ phân tích các chỉ tiêu kā thuÁt căa nhiên liáu phÁn lăc 98 TC-1 viii DANH MĀC HÌNH Tên hình Trang Hình 1.

CÃu trúc không gian căa kaolinite 5 Hình 1. Sá l°ÿng công trình nghiên cąu sÿ dāng cao lanh làm nguyên 7 liáu cho quá trình táng hÿp zeolite qua các nm Hình 1. SÁn l°ÿng g¿o xuÃt khẩu căa các n°ãc trên thÁ giãi nm 8 2018/2019 Hình 1. Sá l°ÿng công trình nghiên cąu sÿ dāng vß trÃu làm nguyên liáu 10 cho quá trình táng hÿp zeolite qua các nm Hình 1.

Đ¢n vß cÃu trúc s¢ cÃp căa zeolite 3 tą dián TO4 11 Hình 1. CÃu trúc thą cÃp căa zeolite 12 Hình 1. Các đ¢n vß cÃu trúc thą cÃp căa zeolite 13 Hình 1. Mát sá cÃu trúc c¢ bÁn (CBU) căa zeolite 14 Hình 1.

Să liên kÁt hình thành mát sá lo¿i zeolite 14 Hình 1. Đ°ång kính mao quÁn zeolite FAU 16 Hình 1. Đ°ång kính mao quÁn zeolite ZSM-5 16 Hình 1. Đ°ång kính mao quÁn zeolite A 17 Hình 1.

Há tháng mao quÁn 1 chiều 17 Hình 1. Há tháng mao quÁn 2 chiều 17 Hình 1. Há tháng mao quÁn 3 chiều 17 Hình 1. CÃu trúc khung căa zeolite X 23 Hình 1.

CÃu trúc các lßng (hác) zeolite X 24 Hình 1. S¢ đß mô tÁ quá trình chán lác chÃt phÁn ąng thông qua các 27 mao quÁn căa zeolite Hình 1. S¢ đß mô tÁ quá trình hình thąc chán lác sÁn phẩm thông qua 28 lßng zeolite Hình 1. S¢ đß mô tÁ quá trình chán lác hÿp chÃt trung gian thông qua 28 mao quÁn zeolite Hình 1.

Nhiên liáu diesel L62 kém chÃt l°ÿng 38 Hình 1. Các hÿp chÃt nhăa 39 ix Hình 1. Hÿp chÃt asphaltene 40 Hình 2. S¢ đß táng hÿp Nano-NaX trăc tiÁp từ metacaolanh và tro trÃu 43 Hình 2.

Cát hÃp phā sÿ dāng Nano-NaX làm chÃt hÃp phā xÿ lý nhiên 46 liáu diesel L62 kém chÃt l°ÿng Hình 3. GiÁn đß XRD căa m¿u metacaolanh 53 Hình 3. GiÁn đß XRD căa m¿u tro trÃu 53 Hình 3. GiÁn đß XRD căa các m¿u nghiên cąu Ánh h°çng căa hàm 55 l°ÿng kiềm đÁn să kÁt tinh Nano-NaX NX-3.

Ành SEM và TEM t°¢ng ąng căa các m¿u nghiên cąu Ánh 56 h°çng căa hàm l°ÿng kiềm đÁn să kÁt tinh Nano-NaX: NX- 3.