Nghiên cứu thu hồi Nano Silica từ vỏ trấu, ứng dụng hấp phụ màu dầu Diesel bị biến chất



Viện Nghiên cứu và ứng dụng KH&CN, trường đại học Công nghệ Đồng Nai đã nghiên cứu thành công giải pháp thu hồi Nano Silica từ vỏ trấu, ứng dụng hấp phụ màu dầu Diesel bị biến chất, góp phần hạn chế phát thải các chất độc hại ra môi trường. Giải pháp này đạt giải Ba tại Hội thi sáng tạo kỹ thuật tỉnh Đồng Nai năm 2017.


​Chị Lê Thị Thu Thủy, tác giả thực hiện nghiên cứu cho hay, vật liệu Silica được biết đến từ lâu với nhiều ứng dụng, như: làm vật liệu xúc tác, vật liệu điện môi, chất hấp phụ khí, hấp phụ ion kim loại nặng, chất mang vô cơ… Để chế tạo loại vật liệu này, có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau tuy nhiên, đa phần các nghiên cứu trên thường sử dụng nguồn chất đầu của Silic ở dạng tinh khiết, đắt tiền và chỉ dừng lại ở quy mô thí nghiệm nên hạn chế khả năng ứng dụng thực tế của Silica. Do đó, xu hướng tìm ra nguồn nguyên liệu sẵn có, giá thành phù hợp và giàu silic để chế tạo loại vật liệu này đang được quan tâm.


Đất nước ngày càng phát triển, hiện đại, việc sử dụng các loại phương tiện giao thông, máy móc và thiết bị sản xuất là rất lớn, làm cho nhu cầu sử dụng nhiên liệu càng cao nhất là dầu Diesel (dầu DO). Điều đáng chú ý ở đây là nguồn dầu DO chủ yếu từ nhập khẩu, nên việc lưu trữ số lượng lớn để sử dụng và kinh doanh là nhu cầu tất yếu. Một vấn đề cần quan tâm đó là chất lượng dầu DO, trong đó yếu tố quan trọng để đánh giá chất lượng dầu là màu của dầu DO.


Vì lý do đó, dầu DO nếu không được bảo quản tốt và lưu trữ lâu sẽ dễ bị oxi hoá chuyển sang màu vàng sẫm hoặc nâu sẫm làm ảnh hưởng đến chất lượng thương phẩm và động cơ khi sử dụng. Hàm lượng lưu huỳnh trong dầu DO đóng vai trò rất quan trọng nhưng hàm lượng lưu huỳnh trong dầu cao sẽ sinh ra Axit Sunfuric gây ăn mòn động cơ, phá hỏng dầu nhớt bôi trơn, giảm tuổi thọ của động cơ. Vì vậy, nếu xử lý được màu và hàm lượng lưu huỳnh về mức thấp tối đa sẽ giúp chất lượng dầu và hoạt động của động cơ được an toàn hơn.


Trên nền tảng tạo ra Nano Silica và định hướng để thử nghiệm khả năng khử màu của Nano Silica trên dầu Diesel bị biến chất, tác giả đã nghiên cứu nhằm tìm ra quy trình thu hồi vật liệu Nano Silica từ vỏ trấu (nguồn nguyên liệu nông nghiệp phổ biến tại Việt Nam), đề xuất phương pháp xử lý, tái sử dụng các phế phụ phẩm trong nông nghiệp, hạn chế phát thải gây ô nhiễm môi trường, đồng thời bảo quản chất lượng dầu DO phục vụ sản xuất, đem lại hiệu quả kinh tế.


Theo đó, quá trình thu hồi Nano Silica từ vỏ trấu, ứng dụng hấp phụ màu dầu Diesel bị biến chất, được tiến hành bằng cách cho tro trấu thuỷ phân trong môi trường kiềm NaOH tạo thành muối Natri Silicate. Sau đó cho dần Axit HCl đến khi dung dịch tạo Gel và có pH khoảng 6 thì dừng, quá trình này chủ yếu chuyển Na2SiO3 về dạng H2SiO3. Trong dung dịch Gel có chứa các ion Cl- từ sự phân ly của Axit HCl nên cần được tiến hành rửa sạch để loại bỏ sự ảnh hưởng của nó đến độ tinh khiết của vật liệu, sau đó đem đi sấy ở 1050C và nung để thu được Nano Silica.


Sau đó, để nghiên cứu khả năng hấp phụ màu của Nano Silica thu được trên dầu Diesel bị biến chất, tác giả cho vật liệu Nano Silica vào dầu Diesel đã bị oxi hoá, đem đi lắc trên máy lắc với tốc độ và thời gian nhất định. Sau quá trình lắc đem lọc với giấy lọc để tách cặn và so sánh dung dich dầu sau khi lọc với tiêu chuẩn màu ASTM D1500 và dầu diesel 0.05% S thương phẩm. Nghiên cứu này cung cấp dữ liệu cho việc thu hồi Nano Silica từ tro trấu và hấp phụ màu dầu Diesel bị biến chất một cách hiệu quả.


Ngoài ra, tác giả cũng đã tiến hành so sánh khả năng làm giảm hàm lượng lưu huỳnh và xử lý màu dầu Diesel biến chất của Silica từ vỏ trấu và Silica thương mại.


Kết quả của nghiên cứu cho thấy, vật liệu Silica được thu hồi từ vỏ trấu có khả năng xử lý màu và giảm hàm lượng lưu huỳnh trong dầu Diesel bị biến chất tốt hơn so với vật liệu Silica thương mại; đặc biệt có khả năng chuyển màu của dầu Diesel bị biến chất về mức tối thiểu 0.5 (theo chỉ số màu ASTM D1500).


Tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền và giàu silic là vỏ trấu, phế phẩm trong ngành sản xuất nông nghiệp Việt Nam vào việc thu hồi Nano Silica từ vỏ trấu, ứng dụng vào quy trình xử lý màu dầu Diesel bị biến chất là hoàn toàn khả thi. Giải pháp này có thể ứng dụng trong quy mô nhỏ và cả quy mô sản xuất công nghiệp. Mặt khác, do ưu thế về nguồn nguyên liệu và giá thành nên việc nghiên cứu sử dụng vỏ trấu mang lại hiệu quả kinh tế rất tốt.


Kết quả nghiên cứu giải pháp của tác giả đã đưa ra những điều kiện tối ưu cho quá trình thu hồi Nano Silica từ vỏ trấu. Về mặt kỹ thuật, khả năng ứng dụng Silica từ vỏ trấu để xử lý màu và giảm hàm lượng lưu huỳnh trong dầu Diesel bị biến chất cho kết quả tốt, có nhiều dấu hiệu tích cực, khả thi và hoàn toàn phù hợp với điều kiện kỹ thuật, vật tư của Việt Nam hiện nay.


Bên cạnh đó, kết quả đạt được của nghiên cứu góp phần khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trường do vỏ trấu gây ra, chi phí thấp, mang lại hiệu quả cao. Mô hình đã được thử nghiệm thành công và áp dụng tại Trường Đại học Công nghệ Đồng Nai từ tháng 05/2017, đem lại hiệu quả kinh tế gần 200 triệu đồng. Giải pháp của mô hình đã đạt giải Ba tại Hội thi sáng tạo kỹ thuật tỉnh Đồng Nai năm 2017.

  • LinkedIn
  • YouTube
  • Facebook
  • Twitter

© 2020 by BSB Development & Investment Co. Ltd. All rights reserved.