Tách Titan Dioxit Nano từ Quặng Ilmenite Bằng Phương Pháp Kiềm Axit

LỜI CẢM ƠN

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

2. TÓM TẮT NỘI DUNG KHÓA LUẬN

3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

4. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

4.1. Sơ lược về khoáng ilmenite

4.2. Sa khoáng, cát đen

4.3. Sơ lược về ứng dụng của TiO 2

4.4. Một số tính chất của TiO 2

4.5. Các dạng tinh thể của titan oxit

4.6. Sơ lược về khả năng xúc tác quang hóa của TiO 2

4.7. Quá trình phân hủy oxi hóa bằng gốc tự do hydroxyl

4.8. Cơ chế hình thành gốc tự do hydroxyl trong quá trình quang xúc tác TiO 2

4.9. Một số kỹ thuật tách TiO 2 từ Ilmenite

4.9.1. Phương pháp axit sunfuric

4.9.2. Phương pháp clo hóa - Quy trình hydroclorua Altair

5. THỰC NGHIỆM

5.1. DỤNG CỤ - THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT

5.2. Điều chế TiO 2 từ quặng ilmenite bằng phương pháp sử dụng kali hydroxit và axit oxalic

5.3. Giai đoạn 1: chế hóa quặng ilmenite bằng kali hydroxyt

5.4. Giai đoạn 2: Chế hóa bằng axit oxalic phần bánh lọc của giai đoạn chế hóa kiềm

5.5. Giai đoạn 3: Thủy phân dung dịch thu được

5.6. Giai đoạn 4: Thu TiO 2 thành phẩm

5.7. Hoạt tính xúc tác quang hóa

5.8. Đường chuẩn cho dung dịch metylen xanh có nồng độ từ 0 – 2 ppm

5.9. Thử sơ bộ hoạt tính xúc tác quang hóa của sản phẩm TiO 2 trong việc xử lý metylen xanh

5.10. Thử sơ bộ hoạt tính sản phẩm TiO 2 trong việc xử lý thuốc nhuộm xanh nguồn gốc công nghiệp

6. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

6.1. Khảo sát các hướng đề xuất trong quá trình thủy phân và đề xuất quy trình tách ilmenite có sửa đổi dựa trên quy trình của Aly, Nayl, Liu và các cộng sự

6.1.1. Thêm dung dịch KOH vào dung dịch lọc B

6.1.2. Kết tinh loại bỏ bớt axit oxalic

6.1.3. Đề xuất quy trình tách ilmenite có sửa đổi dựa trên quy trình của Aly, Nayl, Liu và các cộng sự

6.1.4. Quy trình đề nghị trong sản xuất quy mô công nghiệp

6.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi titan dioxit trong giai đoạn chế hóa quặng ilmenite bằng KOH

6.2.1. Tỉ lệ khối lượng KOH : Ilmenite

6.2.2. Ảnh hưởng của thời gian chế hóa

6.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ KOH

6.3. Khảo sát điều kiện nung ảnh hưởng đến kích thước của hạt titan dioxit

6.4. Hoạt tính xúc tác quang hóa trong việc phân hủy metylen xanh

6.5. Đường chuẩn dung dịch metylen xanh nồng độ từ 0-2ppm

6.6. Khảo sát hoạt tính xúc tác quang hóa của sản phẩm thu được

6.7. Xử lý dung dịch metylen xanh

6.8. Xử lý thuốc nhuộm xanh nguồn gốc công nghiệp

7. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

I. Giới thiệu về Titan Dioxit và Quặng Ilmenite

Titan dioxit (TiO2) là một hợp chất quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, từ sản xuất sơn đến chế tạo vật liệu chịu lửa. Quặng ilmenite (FeTiO3) là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất TiO2. Việc tách TiO2 từ quặng ilmenite bằng phương pháp kiềm-axit đang được nghiên cứu nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Phương pháp này không chỉ hiệu quả mà còn tiết kiệm chi phí sản xuất. Theo nghiên cứu, TiO2 có khả năng xúc tác quang hóa, giúp xử lý nước thải ô nhiễm. Điều này mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong công nghiệp và bảo vệ môi trường.

1.1. Tính chất và ứng dụng của Titan Dioxit

Titan dioxit (TiO2) có nhiều ứng dụng trong sản xuất sơn, chất phụ gia, và trong ngành dược. Đặc biệt, TiO2 có khả năng phản xạ bức xạ hồng ngoại, làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng trong ngành thiên văn học. Nghiên cứu gần đây cho thấy TiO2 kích thước nano có khả năng xúc tác quang hóa, giúp phân hủy các chất ô nhiễm trong nước. Điều này không chỉ cải thiện chất lượng nước mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Việc phát triển các phương pháp tách TiO2 hiệu quả từ quặng ilmenite là rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về titan trong công nghiệp.

II. Phương pháp tách Titan Dioxit từ Quặng Ilmenite

Phương pháp kiềm-axit được áp dụng để tách TiO2 từ quặng ilmenite. Quy trình này bao gồm nhiều bước, từ việc xử lý quặng bằng dung dịch kiềm đến việc sử dụng axit oxalic để tinh chế sản phẩm. Nghiên cứu cho thấy rằng tỉ lệ khối lượng giữa KOH và ilmenite ảnh hưởng lớn đến hiệu suất thu hồi TiO2. Việc tối ưu hóa các điều kiện như nồng độ KOH và thời gian xử lý là rất quan trọng để đạt được hiệu quả cao nhất. Kết quả cho thấy rằng phương pháp này không chỉ hiệu quả mà còn thân thiện với môi trường hơn so với các phương pháp truyền thống.

2.1. Quy trình thực hiện

Quy trình tách TiO2 từ quặng ilmenite bao gồm các bước chính: chế hóa quặng bằng KOH, sau đó sử dụng axit oxalic để tinh chế. Giai đoạn đầu tiên là xử lý quặng bằng dung dịch kiềm, giúp phá hủy cấu trúc của ilmenite. Tiếp theo, axit oxalic được thêm vào để tách TiO2 ra khỏi các tạp chất. Cuối cùng, sản phẩm thu được được xử lý để đạt được kích thước nano. Nghiên cứu cho thấy rằng việc điều chỉnh các yếu tố như tỉ lệ khối lượng KOH và thời gian chế hóa có thể cải thiện đáng kể hiệu suất thu hồi TiO2.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng phương pháp kiềm-axit có thể thu hồi TiO2 với hiệu suất cao từ quặng ilmenite. Các thí nghiệm cho thấy rằng việc tối ưu hóa tỉ lệ khối lượng KOH và thời gian chế hóa có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Sản phẩm thu được không chỉ có kích thước nano mà còn có hoạt tính xúc tác quang hóa tốt, cho phép xử lý hiệu quả các chất ô nhiễm như metylen xanh. Điều này chứng tỏ rằng TiO2 có thể được sử dụng trong các ứng dụng xử lý nước thải, góp phần bảo vệ môi trường.

3.1. Ứng dụng thực tiễn

Việc tách TiO2 từ quặng ilmenite bằng phương pháp kiềm-axit không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn có ý nghĩa lớn trong việc bảo vệ môi trường. Sản phẩm TiO2 thu được có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như sản xuất sơn, chế tạo vật liệu tự làm sạch, và xử lý nước thải. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp titan tại Việt Nam, giúp giảm thiểu ô nhiễm và nâng cao giá trị kinh tế của nguồn tài nguyên khoáng sản quý giá này.

Luận Văn Thạc Sĩ: Tách Titan Dioxit Kích Cỡ Nano Từ Quặng Ilmenite Thừa Thiên Huế