Nghiên cứu vữa chịu axit trên cơ sở đá diabaz và polyme hệ na2o sio2 h2o

Tr-ờng đhsp hà nội 2 Khóa luận tốt nghiệp đại học chuyn ng, n khi nhit ln hn tz thỡ s cú chuyn ng t do ca cỏc phõn t nh, polyme trng thỏi do v bin dng thun nghch. õy chớnh l nhit gii hn gia cụng ca polyme to sn phm. Trong trng thỏi bin dng thun nghch, nng lng nhit ln cỏc phõn t chuyn ng t do v nh cú s quay ca cỏc phõn t ln, bin dng do phỏt trin nhanh trong ton khi vt liu. Thi gian lay ng rt nh, do ú ton b nng lng dn cho chuyn ng t do cỏc phõn t (ln v nh) lay ng nhng khụng thoỏt ra khi v trớ cu trỳc trong mng. trng thỏi chy nht, cỏc phõn t u chuyn ng. S dch chuyn ny tựy thuc vo kớch thc phõn t. Khi s chy nht kốm theo s quay cỏc phõn t ln s lm tng tớnh bin dng cho n trng thỏi chy lng. Do ú nht khi chy lng s tng dn trong vt liu polyme. Polyme vụ nh hỡnh s dng thy tinh nhit nh hn nhit chuyn húa sang dng bỏn lng. Nhit thy tinh húa c xỏc nh qua hai yu t: - Kh nng un khỳc ca khung xng v nhúm cnh. - th tớch t do c xỏc nh bng cỏc nhúm cnh. 1.2. Cụng ngh sn xut va chu axit trờn c s cht liờn kt l polyme vụ c Cht liờn kt polyme vụ c. Polyme vụ c c s dng u tiờn vo thi k Badarian Ai Cp, nú l thu tinh silicat kim c s dng nh mt loi men trỏng lờn vũng trang sc . Cho n th k XIX thỡ polyme vụ c ó cú nhng bc phỏt trin ỏng k khi m Thomas Graham ln u tiờn cụng b v natri polyphotphat cũn c bit di tờn gi mui Marell hay mui Kurrol c Tamman phỏt hin ra vo nm 1892. T nhng nm 1950, ó cú nhiu cụng trỡnh nghiờn cu tng hp polyme vụ c bao gm: polyphotphat, polysilicon, polysilicat, polyborat. Cỏc vt liu ny úng vai trũ quan trng trong cụng nghip. Polyme ca hp cht Si cú rt nhiu loi nh (SiC)n cú cu to tinh th hỡnh khi lp phng, vi t trng ln hn 3,2 g/cm3. Chỳng cú nhit chy lng rt cao Bùi Thị Bích Đào 11 K34A - Khoa Hóa học Tr-ờng đhsp hà nội 2 Khóa luận tốt nghiệp đại học 26000C, v rn ch sau kim cng, vỡ vy thng c lm bt mi v in cc v cú tớnh dn in tt. Cacbuasilic c ch to bng cỏch t núng hn hp cỏt thch anh v cc trong lũ in 18000C-20000C theo phn ng: SiO2 + 3C = 2CO + SiC Ngoi Cacbuasilic, cũn cú NiticSilic (S2N4)n cng thuc polyme rn cú t trng 3,44g/cm3. Loi ny rt bn hoỏ nhit 19000C mi b phõn hu. Ph bin nht trong cỏc loi polyme ca Silicat l NatriSilicat. Loi nyc ch to rt n gin, ch vic cho SiO2 tỏc dng vi kim nhit thp hay nhit cao tu theo phng phỏp khụ hay t. Natri Silicat cú th tn ti dnh rn hay lng. Theo phng phỏp t ta cú Silicat dng lng: 2NaOHdd + SiO2 = Na2SiO3dd + H2O Theo phng phỏp khụ ta cú phn ng sau: Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2 Nu em Na2SiO3 rn ho tan trong nc c dung dch nht gi l: Thu tinh lng. Mun cú thu tinh rn phi thay i t l mol gia Na2O/SiO2 v thờm cỏc ph gia lm gim tan ca Na2CO3 trong nc. Khi phõn ly trong nc NatriSilicat to cỏc cation Na+ v cỏc anion monome di dng [H3SiO4]-. Khi dung dch c hn, cỏc mc polyme hoỏ khỏc nhau theo c ch : O(-) O(-) O(-) O(-) HO-Si-OH HO-Si-O-Si OH + H2O HO-Si-OH + OH OH O(-) O(-) O(-) OH OH O(-) O(-) O(-) HO-Si-OH + HO-Si-O-Si-OH HO-Si-O-Si O-Si-OH + H2O OH OH OH O(-) O(-) HO-Si-OH + OH OH OH O(-) HO- Si- O - H HO - Si - O - H OH Bùi Thị Bích Đào OH n OH 12 + H2O (n+1) K34A - Khoa Hóa học Tr-ờng đhsp hà nội 2 Khóa luận tốt nghiệp đại học Cõn bng gia cỏc polyme va monome ph thuc vo nng v pH ca dung dch do mụi trng cú tỏc ng lm thu phõn polyme. Axit Silicic l axit yu ớt b phõn ly do ú dung dch NatriSilicat cú tớnh kim, khi b axit hoỏ thỡ cỏc cation Natri c thay th bng cỏc proton, cũn axit Silicic to thnh s nhanh chúng ngng t gii phúng nc v to gel ca poly axit Silicic di dng xH 2O.ySiO2. Chỳng cú cu to mch thng dng lp hay khụng gian ca t din bờn trong t din cũn cha mt s nhúm hydroxyl. Phõn t lng ca poly axit Silicic cú th t ti 10 7 hoc cao hn. bn vng ca nú trong dung dch ph thuc vo nng pH ca mụi trng. Khi pha loóng nng s to ra polyme cú phõn t lng thp hn. Gel ca poly axit Silicic pH=5ữ6 b tỏch ra di dng kt ta. Khi t chỏy, dung dch Gel b trng n trong nc v kốm theo quỏ trỡnh ngng t tip tc tỏch nc ca poly axit Silicic. Khi mt nc hon ton s c polyme xp v giũn, cha nhiu nhúm hydroxyl c dung lm cht ph rt tt. Nu cho ngng t ng thi dung dch axit Silicic v Nhụm Hydroxyl s to polyme cú cu trỳc khụng gian gi l cỏc Silicat phc tp, cú th cú cu trỳc mt xớch, lp hay khụng gian c dựng lm cht hp ph chn lc trong k thut. Nhn thy nhng c im, tớnh cht u vit ca polyme trờn c s Si. Mt xu hng mi c a ra nghiờn cu v tng hp l cỏc mng ph trờn c s polyme Si. Cỏc mng ny c ph trờn b mt kim loi s cú nhiu ng dng rng rói trong vic bo v cỏc thit b chu nhit cao, chng li s xõm thc, kh nng n mũn ca mụi trng hay trong cỏc thit b chu axit. Mng ph vụ c trờn c s Silic chia lm 2 loi [ 16]. - Mng ph trờn c s keo Si v kim loi kim. - Mng ph trờn c s keo Si v nhúm Alkyl. Mng ph trờn c s keo Si v kim loi kim: Cỏc kim loi kim thng l: natri, kali, liti. Quỏ trỡnh tng hp mng trờn c s Si v kim loi kim tng i n gin, khi ho tan trong nc chỳng ph thuc vo t l ca Silic v oxit ca cỏc kim loi kim, khi t l ú khỏc nhau thỡ s to ra cỏc mng cú tớnh cht khỏc nhau. Bùi Thị Bích Đào 13 K34A - Khoa Hóa học Tr-ờng đhsp hà nội 2 Khóa luận tốt nghiệp đại học Sau õy l bng t l cú th s dng tng hp cỏc mng ph: Bng 1.2. T l thnh phn nguyờn liu to mng ph Stt Tờn mng Thnh phn T l 1 Natri Silic SiO2:Na2O (2,4ữ4,5)/1 2 Kali Silic SiO2:K2O (2,1ữ5,3)/1 3 Liti Silic SiO2:Li2O (2,1ữ8,5)/1 Mng ph trờn c s keo ca Si v Alkyl: Cỏc hp cht to mng trờn keo Si Alkyl: Methyl silicat, Etyl silicat Vi mi loi Akyl cú th to ra rt nhiu cỏc keo Alkyl khỏc nhau. Tuy nhiờn s hỡnh thnh keo Si-Alkyl ph thuc vo cỏc h s : hm lng nc, nng axit, kớch c ca nhúm Alkyl [ 12]. C s: ( R :gc ankyl) RO R-O- Si-OH +H+ RO R O - Si O(+) - H RO RO R-O- Si-O(+)-H + RO H Bùi Thị Bích Đào RO H RO RO RO HO - Si OR RO- Si - O- Si-OR + H2O + H+ OR OR 14 OR K34A - Khoa Hóa học Tr-ờng đhsp hà nội 2 Khóa luận tốt nghiệp đại học Ngoi ra vi cỏc poly axit silicic cũn phn ng vi ion Zn2+ to ra Gel Silicat: HO OH OH OH OH 2 HO- Si-O- Si O - Si O Si-O-Si - OH HO OH OH OH OH HO OH OH OH OH + Zn2+ HO- Si-O- Si O - Si O Si-O-Si - OH O OH OH OH OH Zn O + OH OH H2 OH OH HO- Si-O- Si O - Si O Si-O-Si - OH HO OH OH OH OH + Zn2+ Zn Zn O O -Si O Si O O Zn Zn O O - Si O - Si O Zn polyme Km Silicat O Zn n Cht kớch thớch úng rn: Bùi Thị Bích Đào 15 K34A - Khoa Hóa học Tr-ờng đhsp hà nội 2 Khóa luận tốt nghiệp đại học Nhm lm nhanh quỏ trỡnh liờn kt v úng rn, tớnh bn nc ca va chu axit. Ngi ta thng dựng Na2SiF6 hay silic hot tớnh nh: Tripen, cht thi silic. Na2SiF6 thu phõn vi nc trong thu tinh lng to HF, HF ny mt phn bay ra lm tng l xp v CO2, H2O d dng xõm nhp vo cu trỳc lm quỏ trỡnh úng rn nhanh hn. HF d trong Na2SiF6 s trung ho kim v cú kh nng to nờn H2SiO3 lm tng tớnh bn nc ca vt liu. Na2SiF6 cho vo t 2 ữ6 % tớnh theo trong lng phi liu, nhiu quỏ thỡ quỏ trỡnh úng rn nhanh, cng gim. Ngc li ớt quỏ thỡ quỏ trỡnh úng rn chm, tớnh bn nc gim. Ph gia chu axit: Dựng cỏc khoỏng nh Quartz ( chu axit 99,5ữ99,9%), Andezit ( 91,98%), ỏ an Mch ( 99,5ữ98,5), iabaz, ỏ hoa cng.. bn ca va chu axit ph thuc vo mn ca ph gia, cng mn thỡ tớnh chu axit cng tng. Yờu cu c ht < 0,15mm, bn 94ữ97%, m < 2%. Hin nay, lng cht thi rn Na2SiF6 rt ln, hng nghỡn tn mi nm (nh nh mỏy Super Photphat v Hoỏ cht Lõm Thao), lng bó thi t cụng nghip sn xut phốn nhụm cng ln nờn vic tn dng cỏc ph thi lm nguyờn liu sn xut va chu axit cú ý ngha thc tin trong sn xut va phc v trong nc v gii quyt vn ụ nhim mụi trng do cỏc ngun ph thi. Khúa lun ny tp trung nghiờn cu sn xut va chu axit trờn c s cht liờn kt l Na2O-SiO2-H2O, cht kớch thớch úng rn l Na2SiF6 cú s dng SiO2 hot tớnh i t bó thi phenpat v cỏc loi ph gia chu axit. Tng hp polyme vụ c natri silicat. Tng hp khoỏng diabaz theo phng phỏp khụ. Nghiờn cu nh hng ca cỏc ph gia chu axit (Diabaz nhõn to) n bn axit ca va. T ú a cỏc cụng thc phự hp i vi mi loi ph gia chu axit. Sau ú th cỏc tớnh nng c lý hoỏ ca vt liu. Bùi Thị Bích Đào 16 K34A - Khoa Hóa học