TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT
LIỆU NANO SILICA TỪ NGUỒN
SINH KHỐI

Giảng viên hướng dẫn: ThS. VÕ UYÊN VY
Sinh viên thực hiện: HUỲNH NGỌC HÀ
MSSV: 18041621
Lớp: DHHC14A
Khoá: 2018 – 2022
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2022


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT
LIỆU NANO SILICA TỪ NGUỒN
SINH KHỐI

Giảng viên hướng dẫn: ThS. VÕ UYÊN VY
Sinh viên thực hiện: HUỲNH NGỌC HÀ
MSSV: 18041621
Lớp: DHHC14A
Khoá: 2018 – 2022

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2022


TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP. HCM
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC
----- // -----

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do - Hạnh phúc
----- // -----

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Huỳnh Ngọc Hà
MSSV: 18041621
Chuyên ngành: Công nghệ hữu cơ
Lớp: DHHC14A
1. Tên đề tài khóa luận/đồ án: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano silica từ nguồn sinh
khối.
2. Nhiệm vụ:
-

Tổng hợp vật liệu nanosilica từ vỏ trấu và lõi ngơ.
Xác định kích thước và hình thái học của hạt nanosilica bằng SEM
Kiểm tra kết quả thực nghiệm thông qua phổ FTIR và phổ XRD

3. Ngày giao khóa luận tốt nghiệp: 08/03/2022
4. Ngày hồn thành khóa luận tốt nghiệp: 03/07/2022
5. Họ tên giảng viên hướng dẫn: ThS. Võ Uyên Vy


Chủ nhiệm bộ môn
chuyên ngành

Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022
Giảng viên hướng dẫn

ThS. Võ Uyên Vy


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập cũng như nghiên cứu tại Trường Đại học Công nghiệp Thành
phố Hồ Chí Minh Khoa Cơng nghệ Hóa học đã giúp em trang bị và bồi dưỡng được nhiều kiến
thức quý báu cũng như là bổ ích, nhiều mơn học thực hành lẫn lý thuyết đưa vào chương trình
học tập đều mang tính chất thực tế, tiếp cận với nghành nghề thiết thực hiện nay, trở thành hành
trang bổ ích cho em trong tương lai và nghề nghiệp sắp tới. Để có được thành quả như ngày
hơm nay là nhờ có cơng ơn và sự dạy dỗ tận tình của tồn thể thầy cơ trong Khoa Cơng nghệ
Hóa học. Khơng chỉ truyền đạt cho em những kiến thức trên sách vở mà còn mang đến những
kinh nghiệm, trải nghiệm thực tế sâu sắc với nghành và quan trọng hơn hết là giúp sinh viên
chúng em định hướng một phần về nghề nghiệp tương lai mai sau.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả các thầy cô trong Khoa Cơng nghệ Hóa học
đã tận tình giảng dạy, truyền đạt nhiều kiến thức, sự nhiệt huyết, những trải nghiệm thực tế, xây
dựng các hoạt động học tập ngoại khóa, bồi dưỡng ngoại ngữ cũng như là tạo mọi điều kiện để
em có được sự tiếp cận tốt nhất về các thiết bị máy móc hiện đại, cơ sở vật chất phù hợp trong
suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại Khoa. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến
cô ThS. Võ Uyên Vy đã dành nhiều thời gian, tâm huyết và công sức để hướng dẫn và tạo điều
kiện để em có thể thực hiện và hoàn thành việc nghiên cứu, bảo vệ đề tài về lĩnh vực tổng hợp
vật liệu nano. Cũng như là gửi lời cảm ơn đến thầy cơ tại các phịng thí nghiệm đã giúp đỡ để
em có được kiến thức lẫn kỹ năng trong việc vận hành thiết bị máy móc nhằm phục vụ cho công
việc nghiên cứu lẫn học tập. Gửi lời cảm ơn đến các bạn trong lớp đã giúp đỡ em trong suốt quá
trình học tập và nghiên cứu tại nơi đây. Cuối cùng, xin được gửi lời cảm ơn đến ba mẹ, anh chị

em đã không ngừng động viện và khuyến khích em trong suốt quãng đường Đại học. Tất cả đều
trở thành hành trang quý báu của em trên con đường phía trước và nghề nghiệp tương lai sau
này.
Kính chúc tất cả các thầy cơ Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh nói
chung và các thầy cơ Khoa Cơng nghệ Hóa học nói riêng lời chúc sức khỏe và lời cảm ơn trân
trọng nhất.

TP. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 6 năm 2022
Sinh viên thực hiện

Huỳnh Ngọc Hà


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
Phần đánh giá: (thang điểm 10)
• Thái độ thực hiện:
• Nội dung thực hiện:
• Kỹ năng trình bày:
• Tổng hợp kết quả:

Điểm bằng số: ............... Điểm bằng chữ: .........................................................................

Trưởng bộ mơn
Chun ngành

TP. Hồ Chí Minh, ngày ….. tháng ….. năm 2022
Giảng viên hướng dẫn

ThS. Võ Uyên Vy


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................

TP. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2022
Giảng viên phản biện
(Ký ghi họ và tên)


MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................................ 1
1 . TỔNG QUAN ........................................................................................................................ 2
1.1 Đặt vấn đề ......................................................................................................................... 2
1.2 Tình hình thực tế............................................................................................................... 2
1.2.1 Tình hình quốc tế ...................................................................................................... 2
1.2.2 Tình hình trong nước................................................................................................. 3
1.3 Mục tiêu ............................................................................................................................ 3
1.4 Nhiệm vụ .......................................................................................................................... 4
1.5 Vật liệu nano..................................................................................................................... 4
1.5.1 Khái niệm về vật liệu nano........................................................................................ 4
1.5.2 Phân loại vật liệu nano .............................................................................................. 4
1.5.3 Phương pháp tổng hợp vật liệu nano......................................................................... 7
1.5.4 Ứng dụng của vật liệu nano ...................................................................................... 7
1.6 Silica ................................................................................................................................. 8
1.6.1 Khái niệm về silica .................................................................................................... 8
1.6.2 Các dạng hình thù của silica...................................................................................... 8
1.6.3 Các đặc tính của silica (dạng hạt) ............................................................................. 9
1.7 Nanosilica ....................................................................................................................... 10
1.7.1 Khái niện về nanosilica ........................................................................................... 10
1.7.2 Phương pháp tổng hợp nanosilica ........................................................................... 10
1.8 Nguồn nguyên liệu sinh khối tổng hợp nanosilica ......................................................... 11
1.8.1 Khái niệm về sinh khối ........................................................................................... 11
1.8.2 Giới thiệu về vỏ trấu và tro trấu .............................................................................. 11
1.8.3 Giới thiệu về lõi ngô................................................................................................ 13
2 . THỰC NGHIỆM ................................................................................................................. 15
2.1 Lựa chọn phương pháp ................................................................................................... 15
2.1.1 Phương pháp kết tủa ................................................................................................ 15
2.1.2 Cơ sở lựa chọn ........................................................................................................ 19



2.2 Tính tốn phối liệu, ngun liệu, hóa chất và dụng cụ thiết bị....................................... 19
2.2.1 Tính tốn phối liệu cho quá trình tổng hợp nanosilica từ vỏ trấu ........................... 19
2.2.2 Tính tốn phối liệu cho q trình tổng hợp nanosilica từ lõi ngơ ........................... 19
2.2.3 Ngun liệu ............................................................................................................. 20
2.2.4 Hóa chất .................................................................................................................. 20
2.2.5 Dụng cụ thiết bị ....................................................................................................... 21
2.3 Quy trình tổng hợp nanosilica từ vỏ trấu ........................................................................ 21
2.3.1 Xử lý nhiệt vỏ trấu .................................................................................................. 21
2.3.2 Hòa tan tro trấu........................................................................................................ 21
2.3.3 Trung hòa dung dịch sodium silicate ...................................................................... 21
2.3.4 Ly tâm tách chất rắn, đông sâu và đông khô thu sản phẩm .................................... 21
2.4 Quy trình tổng hợp nanosilica từ lõi ngơ (có thêm PVA) .............................................. 23
2.4.1 Xử lý nhiệt lõi ngơ .................................................................................................. 23
2.4.2 Hịa tan tro ............................................................................................................... 23
2.4.3 Trung hòa dung dịch sodium silicate ...................................................................... 23
2.4.4 Ly tâm tách chất rắn, đông sâu và đông khô thu sản phẩm .................................... 23
2.5 Quy trình tổng hợp nanosilica từ lõi ngơ (không thêm PVA) ........................................ 25
2.5.1 Xử lý nhiệt lõi ngô .................................................................................................. 25
2.5.2 Hòa tan tro ............................................................................................................... 25
2.5.3 Trung hòa dung dịch sodium silicate ...................................................................... 25
2.5.4 Ly tâm tách chất rắn, đông sâu và đông khô thu sản phẩm .................................... 25
3 . KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................................................................................................ 27
3.1 Kết quả tổng hợp hạt nanosilica từ vỏ trấu ..................................................................... 27
3.1.1 Kết quả chụp SEM .................................................................................................. 27
3.1.2 Kết quả phổ FTIR.................................................................................................... 28
3.1.3 Kết quả phổ XRD .................................................................................................... 29
3.2 Kết quả tổng hợp hạt nanosilica từ lõi ngơ (có thêm PVA) ........................................... 30
3.2.1 Kết quả chụp SEM .................................................................................................. 30
3.2.2 Kết quả phổ FTIR.................................................................................................... 31
3.2.3 Kết quả phổ XRD .................................................................................................... 32

3.3 Kết quả tổng hợp hạt nanosilica từ lõi ngô (không thêm PVA) ..................................... 33


3.3.1 Kết quả chụp SEM .................................................................................................. 33
3.4 Hiệu suất sản phẩm ......................................................................................................... 33
KẾT LUẬN............................................................................................................................... 35
KIẾN NGHỊ .............................................................................................................................. 36
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 37
PHỤ LỤC .....................................................................................................................................


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Thành phần các hợp chất hóa học của vỏ trấu sau xử lý nhiệt [1]. ............... 12
Bảng 1.2. Thành phần hóa học trước và sau khi xử lý nhiệt của lõi ngô [7]. ................ 13
Bảng 2.1. Các hóa chất cần sử dụng. ............................................................................. 20
Bảng 2.2. Dụng cụ thiết bị trong thực nghiệm. ............................................................. 21
Bảng 3.1. Hiệu suất sản phẩm sau tổng hợp. ................................................................. 33


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Hạt nano........................................................................................................... 5
Hình 1.2. Ống nano. ........................................................................................................ 5
Hình 1.3. Màng mỏng. ..................................................................................................... 6
Hình 1.4. Nanocomposite. ............................................................................................... 6
Hình 2.1. Trình tự thí nghiệm tổng hợp nanosilica từ vỏ trấu....................................... 16
Hình 2.2. Trình tự thí nghiệm tổng hợp nanosilica từ lõi ngơ (có thêm PVA). ............ 17
Hình 2.3. Trình tự thí nghiệm tổng hợp nanosilica từ lõi ngơ (khơng thêm PVA). ...... 18
Hình 2.4. Sơ đồ quy trình tổng hợp nanosilica từ vỏ trấu. ............................................ 22
Hình 2.5. Sơ đồ quy trình tổng hợp nanosilica từ lõi ngơ (có thêm PVA).................... 24
Hình 2.6. Sơ đồ tổng hợp nanosilica từ lõi ngơ (khơng thêm PVA). ............................ 26

Hình 3.1. Ảnh SEM của vật liệu nanosilica (a) và đồ thị phân bố kích thước hạt
nanosilica (b). ................................................................................................................. 27
Hình 3.2. Phổ FTIR của nanosilica. .............................................................................. 28
Hình 3.3. Phổ XRD của nanosilica. ............................................................................... 29
Hình 3.4. Ảnh SEM của vật liệu nanosilica (a) và đồ thị phân bố kích thước hạt
nanosilica (b). ................................................................................................................. 30
Hình 3.5. Phổ FTIR của nanosilica. .............................................................................. 31
Hình 3.6. Phổ XRD của nanosilica. ............................................................................... 32
Hình 3.7. Ảnh SEM của vật liệu nanosilica (a) và đồ thị phân bố kích thước hạt
nanosilica (b). ................................................................................................................. 33
Hình 3.8. Đồ thị mơ tả sự thay đổi hàm lượng của 2 mẫu nanosilica từ nguồn nguyên
liệu là lõi ngô. ................................................................................................................. 34


DANH MỤC VIẾT TẮT
-

SEM: Scanning Electron Microscope

-

FTIR: Fourrier Transformation InfraRed

-

XRD: X-Ray Diffraction

-

PVA: Poly Vinyl Alcohol



1

LỜI NĨI ĐẦU
Việt Nam là một quốc gia có nền xuất khẩu nông nghiệp lớn trên Thế giới, sản lượng xuất
khẩu lúa gạo và nông sản đạt hàng triệu tấn trên năm. Nhưng cũng chính vì vậy mà lượng vỏ
trấu sau khi thải bỏ cũng gia tăng cao, gây áp lực nặng nề đến môi trường hiện nay. Nguồn phế
phẩm nơng nghiệp như vỏ trấu có tiềm năng lớn, ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như xử
lý nước thải, chất độn, chất hỗ trợ trong xúc tác hay sử dụng làm chất hấp phụ các ion kim loại
như Cd2+, Zn2+ và Ni2+ cũng như một số kim loại nặng như chì hoặc thủy ngân có trong dung
dịch nước. Thành phần silica có trong vỏ trấu tương đối cao, chiếm khoảng từ 83 (%) – 90 (%).
Đối với nguồn phế phẩm nông nghiệp như vỏ trấu Việt Nam, hàm lượng silica còn tăng cao hơn
nữa, chiếm đến 96,15 (%), ngồi ra cịn chứa thêm một số các hợp chất hóa học khác như: Al2O3
0,48 (%), CaO 0,73 (%), MgO 0,55 (%) hay K2O 0,39 (%) [1]. Thành phần cấu tạo của trấu
bao gồm cellulose, lignin và tro. Các thành phần được tìm thấy bên trong cũng có thể thay đổi
tùy theo điều kiện địa lý, khí hậu, loại lúa, loại đất hay phân bón. Vỏ trấu sau khi trải qua giai
đoạn xử lý nhiệt sẽ cho dạng tinh thể hoặc vơ định hình tùy theo q trình xử lý nhiệt khác nhau,
q trình tổng hợp hồn tất sẽ cho sản phẩm là hạt silica mang kích thước nanometer (nm) dạng
bột màu trắng, đạt độ mịn và độ tinh khiết cao [2].
Với nguồn phế phẩm nông nghiệp như vỏ trấu là vậy, bên cạnh đó thì lõi ngơ cũng được
xem là nguồn nguyên liệu giàu thành phần silica (chiếm hơn 90%), ngồi ra bên trong cịn tồn
tại một lượng nhỏ các hợp chất khác như: Fe2O3, Na2O hay Mn2O3 và nhiều hợp chất khác.
Lượng lõi ngô thải ra môi trường hằng năm chỉ được sử dụng như một chất đốt hoặc gom và
chôn lấp, không những gây ô nhiễm môi trường mà hiệu quả kinh tế mang lại không cao. Chính
vì vậy mà hiện nay nhiều nhà nghiên cứu trên Thế giới đã sử dụng lõi ngô để tổng hợp hạt
nanosilica nhằm đa dạng ứng dụng của lõi ngô trong cuộc sống, trong số đó thì một vài lĩnh vực
đã được công bố như là trong vật liệu xây dựng, khơng chỉ góp phần tái sử dụng nguồn phế
phẩm nơng nghiệp nói trên, song song đó cịn giúp giảm giá thành cho sản phẩm sau giai đoạn
tổng hợp hoàn tất cũng như nhằm mang lại nguồn kinh tế với hiệu quả cao, từng bước tiến đến

môi trường sống xanh và quan trọng hơn hết là đáp ứng lượng lớn nguồn nguyên liệu đầu vào.
Về Silica, chúng có thể tồn tại ở nhiều trạng thái kích thước khác nhau, trải dài từ
micrometer đến nanometer đều mang đến những ứng dụng nhất định, đối với hạt silica đạt kích
thước nanometer lại mang tính ưu việt hơn so với các hạt ở nhiều dạng kích thước khác, đáp
ứng đa dạng các nhu cầu trong nhiều lĩnh vực khác nhau như cảm biến sinh học hoặc chất vận
chuyển thuốc. Việc sử dụng vỏ trấu hoặc lõi ngô làm tiền chất để tổng hợp hạt silica mang kích
thước nanometer khơng chỉ góp phần tái sử dụng nguồn phế phẩm nơng nghiệp nói trên, mà cịn
mang lại tính hiệu quả trong nghiên cứu chính là chi phấp thấp, ngoài ra cũng phù hợp hơn khi
mở rộng ứng dụng với quy mô thương mại.


2

1 . TỔNG QUAN
1.1 Đặt vấn đề
Silica, với công thức hóa học là SiO2, đây được cho là một hợp chất phổ biến có mặt trên
Trái đất. Trong tự nhiên, silica có thể tồn tại ở nhiều trạng thái tinh thể hay dạng vơ định hình
khác nhau.
Tùy theo nguồn gốc hình thành mà silica (ở dạng đơn chất) có dải phân bố kích thước
khá rộng, trải dài từ milimeter đến nanometer. Ở hình dáng dạng hạt dưới kích thước nanometer,
hạt nanosilica đem đến những ưu điểm vượt trội hơn so với nhiều dạng hạt ở kích thước lớn
hơn, mang lại hiệu quả cao trong quá trình dẫn truyền thuốc, được sử dụng làm chất hấp phụ
hay vật liệu y sinh. Hiện nay, quy trình tổng hợp hạt nanosilica được thực hiện với nhiều phương
pháp khác nhau. Trong đó, tổng hợp nanosilica theo phương pháp kết tủa được xem như là một
trong những phương pháp đơn giản, thông dụng và phù hợp với quy mơ nghiên cứu phịng thí
nghiệm.
Nguồn phế phẩm nơng nghiệp như vỏ trấu có nhiều tiềm năng, phạm vi ứng dụng rộng
rãi với nhu cầu đời sống thực tiễn hiện nay, như sử dụng làm chất đốt hay vật liệu xử lý nước
thải. Bên cạnh đó thì vỏ trấu cũng được xem như là một nguồn nguyên liệu tiềm năng để tổng
hợp ra hạt silica mang kích thước nanometer, vì hàm lượng silica có trong vỏ trấu tương đối

cao. Hơn nữa, Việt Nam là một quốc gia gắn liền với nền văn minh lúa nước, là đất nước có sản
lượng xuất khẩu lúa gạo lớn trên Thế Giới, việc tái sử dụng vỏ trấu không chỉ làm giảm chi phí
xử lý nguồn phế phẩm nơng nghiệp nói trên, mà còn giúp giảm tải gánh nặng và bảo vệ mơi
trường, đồng thời thì đây cũng là một nguồn cung cấp nguyên liệu dồi dào, mang lại hiệu quả
và tính kinh tế trong nghiên cứu.
Bên cạnh nguồn phế phẩm nông nghiệp là vỏ trấu mang tính ứng dụng cao trong q
trình tổng hợp hạt silica mang kích thước nanometer, thì song song đó lõi ngơ cũng là một nguồn
ngun liệu dồi dào để đáp ứng cho công việc nghiên cứu được đề cập trên. Việt Nam là một
quốc gia có nền phát triển nông nghiệp, đạt sản lượng nông sản cao hằng năm, việc tận dụng lõi
ngô để phục vụ trong việc nghiên cứu tổng hợp hạt nano không chỉ làm giảm tải nguồn phế
phẩm thải ra gây ô nhiễm mơi trường, mà cịn góp phần làm giảm thiểu lượng khí CO2 khi mà
hiện nay chúng ta thường sử dụng phương pháp đốt hoặc vứt bỏ để xử lý nguồn phế phẩm nơng
nghiệp nói trên.
1.2 Tình hình thực tế
1.2.1 Tình hình quốc tế
Trên thế giới, nhiều quy trình nghiên cứu tổng hợp hạt silica mang kích thước nanometer
đã đạt được những thành tựu nhất định.


3
Với nhiều tính chất và đặc điểm vượt trội mà bản thân chúng mang lại, hạt có tiềm năng
lớn nhằm ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, tuy nhiên thì gần đây nhất, các nghiên cứu về
việc tổng hợp hạt nanosilica, lại chủ yếu tập trung vào các ứng dụng như cảm biến sinh học và
chất vận chuyển thuốc [3]. Việc tổng hợp hạt nanosilica bằng phương pháp kết tủa ngày càng
phổ biến và dễ dàng hơn với quy mơ phịng thí nghiệm. Nghiên cứu của Majid Monshizadeh,
Masoud Rajabi, Mohammad Hossein Ahmadi và Vahid Mohammadi đã nghiên cứu và tổng hợp
thành cơng hạt nanosilica từ vỏ trấu đạt kích thước từ 10 (nm) – 30 (nm) bằng phương pháp kết
tủa [4]. Tương tự với nghiên cứu của Nittaya Thuadaij và Apinon Nuntiya, cũng đã nghiên cứu
và tổng hợp thành công bột nanosilica bằng vỏ trấu với phương pháp kết tủa, đạt kích thước hạt
dao động trong khoảng từ 5 (nm) – 10 (nm) [5].

Đối với tình hình nghiên cứu sử dụng lõi ngô để tổng hợp hạt nanosilica, cho đến nay,
đã có một vài nghiên cứu thành cơng trong lĩnh vực này. Có thể kể đến là nghiên cứu của tác
giả K. Mohanraj, S. Kannan, S. Barathan và G. Sivakumar đã tổng hợp thành công hạt nanosilica
từ lõi ngô với phương pháp kết tủa, bài nghiên cứu cũng đề cập đến sự ảnh hưởng của nồng độ
dung dịch và hóa chất đến chất lượng sản phẩm cuối cùng [6]. Ngồi ra, cịn có nghiên cứu của
Elvis A. Okoronkwo, Patrick Ehi Imoisili, Smart A. Olubayode và Samuel O. O. Olusunle thông
qua phương pháp sol – gel tổng hợp thành công hạt nanosilica từ lõi ngơ đạt kích thước từ 44
(nm) – 98 (nm), với kích thước trung bình đạt 55 (nm) [7]. Qua đó, ta thấy việc tổng hợp hạt
nanosilica từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau đã được nghiên cứu bởi nhiều tác giả trên Thế
giới, đặc biệt là sự tổng hợp hạt nanosilica từ nguồn phế phẩm nông nghiệp như vỏ trấu hoặc lõi
ngơ.
1.2.2 Tình hình trong nước
Hiện nay, ở Việt Nam, tác giả Nguyễn Thị Ngọc Thơ thuộc Trường Đại học Bà Rịa –
Vũng Tàu cũng đã nghiên cứu tổng hợp thành công hạt nanosilica từ nguồn tro trấu thông qua
phương pháp kết tủa, đạt giá trị kích thước hạt dao động trong khoảng từ 8 (nm) – 15 (nm) [8].
Tương tự với nghiên cứu của tác giả Nguyễn Trí Tuấn cùng với các cộng sự của mình, đã tổng
hợp thành cơng hạt nano SiO2 từ tro vỏ trấu bằng phương pháp kết tủa, đạt kích thước hạt trung
bình xấp xỉ 15 (nm) [9].
Riêng đối với việc nghiên cứu tổng hợp nanosilica từ lõi ngô, cho đến nay vẫn chưa tìm
thấy bài viết nào được cơng bố.
Qua đó cho thấy việc nghiên cứu và tổng hợp hạt nanosilica đã đạt được những thành quả
nhất định với quy mơ phịng thí nghiệm cũng như từng bước làm tiền đề ứng dụng những kết
quả nghiên cứu này vào thực tiễn.
1.3 Mục tiêu
-

Tổng hợp hạt nanosilica từ nguồn nguyên liệu là vỏ trấu.

-


Tổng hợp hạt nanosilica từ nguồn nguyên liệu là lõi ngô.


4
1.4 Nhiệm vụ
-

Xử lý nhiệt vỏ trấu và lõi ngô để thu được sản phẩm là tro.

-

Hòa tan tro trong mơi trường kiềm (NaOH)

-

Trung hịa trong dung dịch acid (HCl)

-

Thực hiện các q trình ly tâm, lọc rửa, đơng sâu và đông khô nhằm thu được sản phẩm
là nanosilica dạng bột mịn.

-

Đánh giá kết quả thông qua các phương pháp SEM, FTIR và XRD.

1.5 Vật liệu nano
1.5.1 Khái niệm về vật liệu nano
Vật liệu nano được xem là nền tảng của khoa học nano và công nghệ nano. Là loại vật
liệu có cấu trúc dưới dạng các hạt, các sợi, các ống hoặc các tấm mỏng với kích thước rất đặc

trưng, dao động trong khoảng từ 1 (nm) – 100 (nm) so sánh được với kích thước của tế bào (10
nm – 100 nm) [10].
Đây là dạng vật liệu có diện tích bề mặt riêng lớn, dẫn đến khả năng tiếp xúc tốt, giúp gia
tăng hiệu quả trong tương tác [11].
1.5.2 Phân loại vật liệu nano
Vật liệu nano là loại vật liệu mà trong đó có ít nhất một chiều nằm ở kích thước nanometer.
Ta có thể phân loại vật liệu nano dựa trên hai hình thức bao gồm: trạng thái của vật liệu và hình
dáng của vật liệu.
Về trạng thái của vật liệu, bao gồm 3 trạng thái là rắn, lỏng và khí. Trong đó, vật liệu nano
được tập trung nghiên cứu chủ yếu ở hiện nay là vật liệu nano rắn, sau đó đến vật liệu nano lỏng
và cuối cùng là vật liệu nano khí.
Ngồi ra, ta cịn có thể phân loại vật liệu nano dựa trên hình dáng của chúng, bao gồm:
vật liệu nano không chiều, vật liệu nano một chiều và vật liệu nano hai chiều. Ngồi ra cịn có
vật liệu mang cấu trúc nano hay nanocomposite.
Trong đó, vật liệu nano khơng chiều, tức cả ba chiều đều có kích thước nano, ví dụ đám
nano và hạt nano.


5

Hình 1.1. Hạt nano.
Với vật liệu nano một chiều, đây là loại vật liệu mà trong đó hai chiều có kích thước nano,
ví dụ dây nano và ống nano.

Hình 1.2. Ống nano.
Còn đối với vật liệu nano hai chiều, là loại vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano,
ví dụ màng mỏng [12].


6


Hình 1.3. Màng mỏng.
Ngồi ra, cịn có vật liệu mang cấu trúc nano hay nanocomposite, với một phần của vật
liệu có kích thước nanometer, hoặc cấu trúc của vật liệu có nano khơng chiều, nano một chiều
hay nano hai chiều đan xen lẫn nhau [8].

Hình 1.4. Nanocomposite.


7
1.5.3 Phương pháp tổng hợp vật liệu nano
❖ Phương pháp từ trên xuống
Tổng hợp vật liệu nano theo phương pháp từ trên xuống là phương pháp tạo ra sản phẩm
nano từ các hạt có kích thước lớn hơn. Phương pháp này có thể được tiến hành thơng qua nhiều
hình thức khác nhau, ví dụ như với phương pháp cơ học (bằng cách nghiền, cán, đùn hoặc mài),
hoặc theo phương pháp vật lý (bằng các kỹ thuật quang khắc hoặc có thể sử dụng chùm tia X,
chùm điện tử, chùm ion) hay với phương thức hóa học (bằng cách ăn mịn) để tạo ra sản phẩm
có cấu trúc nano.
Với các phương pháp được trình bày như trên thì phương pháp cơ học được xem như là
một trong những phương pháp ít tốn kém nhất, khơng chỉ đơn giản mà lại cịn rất hiệu quả trong
việc tạo ra các vật liệu có kích thước nano. Với phương pháp này thì thiết bị nghiền dạng bi
được xem là một công cụ mang lại hiệu quả cao và được ứng dụng với quy mô công nghiệp
[13].
❖ Phương pháp từ dưới lên
Vật liệu nano tổng hợp theo phương pháp từ dưới lên được hình thành dựa trên các nguyên
tử hoặc phân tử thông thường thành các cấu trúc vật chất mới với kích thước nano [13]. Phương
pháp này có thể phân loại theo nhiều hình thức khác nhau, điển hình là hai phương pháp kết tủa
và phương pháp sol – gel, phương pháp này được phát triển mạnh mẽ bởi tính linh động và chất
lượng của sản phẩm cuối cùng.
1.5.4 Ứng dụng của vật liệu nano

Vật liệu nano với đặc tính tồn tại dưới dạng kích thước nanometer, khơng những mang
kích thước nhỏ mà diện tích bề mặt cịn lớn, tạo ra những đặc tính ưu việt, đây được cho là loại
vật liệu có tiềm năng lớn và hiện đã được ứng dụng rộng rãi trong khắp nhiều lĩnh vực khác
nhau như trong xây dựng, y tế, năng lượng hoặc về mặt nông nghiệp.
Về xây dựng, nhờ có kích thước nhỏ và diện tích bề mặt riêng lớn, giúp gia tăng các tính
chất cơ học như độ cứng, độ bền, độ dẻo vượt trội, ngoài ra cịn có khả năng tự làm sạch, kháng
khuẩn và khử khuẩn bề mặt vật liệu.
Với nghành công nghiệp ô tơ, thì có khả năng tạo ra các lớp phủ chống ăn mòn và mài
mòn, giảm sự tác động từ các yếu tố bên ngồi mơi trường để từ đó giúp gia tăng tuổi thọ sản
phẩm.
Sử dụng vật liệu nano hoặc công nghệ nano, giúp tạo ra các vật liệu siêu nhẹ, phục vụ cho
nhiều lĩnh vực khác hiện nay.
Ngoài ra, lĩnh vực y tế cũng là một trong những lĩnh vực được ứng dụng rộng rãi và lớn
nhất của vật liệu nano trong hiện nay. Nhiều bài nghiên cứu được công bố, chỉ ra rằng hạt nano
được ứng dụng để làm chất mang thuốc chống ung thư, hoặc dùng hạt nano làm phụ gia cho vật


8
liệu chế tạo xương nhân tạo, ngoài ra nhiều nghiên cứu khác còn cho thấy việc sử dụng nano
bạc với mục đích kháng khuẩn và chống nấm mốc [14].
1.6 Silica
1.6.1 Khái niệm về silica
Dioxide silic hay cịn có tên gọi khác là silica (từ tiếng Latin silex), đây là một hợp chất
hóa học với cơng thức hóa học là SiO2, được biết đến như là một hợp chất có độ cứng cao ở
thời cổ đại và cũng là một trong những khoáng vật phổ biến trên Trái đất. Hợp chất SiO2 tồn tại
ở nhiều trạng thái khác nhau. Phân tử SiO2 không tồn tại ở dạng đơn lẻ, mà chúng liên kết lại
với nhau từ đó tạo thành những phân tử rất lớn.
Silica có thể tồn tại ở hai dạng cấu trúc bao gồm dạng tinh thể và dạng vô định hình. Trong
tự nhiên, thì silica chủ yếu tồn tại ở dạng tinh thể hoặc vi tinh thể, có thể kể đến như: thạch anh,
triđimit, cristobalit, cancedoan hoặc đá mã não. Về cấu trúc vơ định hình, thì đa số đều là silica

tổng hợp và được tạo ra ở dạng bột hoặc dạng keo. Ngồi ra thì một số silica có cấu trúc tinh
thể cũng có thể được tạo ra nhờ áp suất và nhiệt độ cao như coesit hay stishovit.
Silica có thể được tìm thấy phổ biến trong tự nhiên ở dạng cát hay thạch anh, cũng như
trong cấu tạo thành tế bào của tảo cát, là thành phần chủ yếu của một vài loại thủy tinh cũng
như là chất chính trong bê tơng. Ngồi ra, thì silica tự nhiên cịn được tìm thấy trong thực vật
như lúa mạch, vỏ trấu và tre, hay trong các loại khoáng như thạch anh và đá lửa.
Silica thường dùng trong lĩnh vực sản xuất kính cửa sổ hay lọ thủy tinh. Là vật liệu thô
trong gốm sứ trắng như đất nung, gốm sa thạch hoặc trong xi măng. Bên cạnh đó, nhờ vào nhiều
đặc tính nổi bật bao gồm: tính tương thích sinh học, tính trơ, diện tích bề mặt lớn và khả năng
thanh thải mà vật liệu silica được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực dược mà ta có thể kể đến
như: chất mang thuốc chống ung thư hay vaccine hoặc sử dụng làm chất kháng khuẩn và chống
nấm mốc [8].
1.6.2 Các dạng hình thù của silica
Trong điều kiện áp suất thường, silica tồn tại ở ba dạng hình thù lần lượt gồm: thạch anh,
triđimit và cristobalit. Mỗi dạng hình thù đều có các dạng thứ cấp khác nhau, nổi bật và phổ
biến nhất là hai dạng thứ cấp bao gồm thứ cấp α và thứ cấp β. Trong khi đó, nếu thứ cấp α bền
ở nhiệt độ thấp thì thứ cấp β lại ngược lại, nó bền hơn ở nhiệt độ cao.
Các dạng tinh thể của silica đều có sự sắp xếp khác nhau của nhóm tứ diện SiO4 trong
tinh thể. Với dạng thạch anh, góc liên kết Si-O-Si bằng 1500 cịn đối với dạng triđimit và
cristobalit thì góc liên kết Si-O-Si lại bằng 1800.
Ở dạng thạch anh, các nhóm nguyên tử Si nằm trên một đường xoắn ốc quay phải hoặc
quay trái, tương ứng như vậy ta sẽ có α-thạch anh và β-thạch anh. Từ dạng thạch anh, ta muốn
chuyển đổi về dạng cristobalit thì cần chuyển đổi góc Si-O-Si từ 1500 sang 1800. Trong khi đó,
để chuyển sang dạng triđimit, thì ngồi việc chuyển góc này, thì ta cịn phải xoay tứ diện quanh
trục đối xứng một góc có giá trị bằng 1800 [8].


9
1.6.3 Các đặc tính của silica (dạng hạt)
❖ Đặc tính vật lý của hạt silica

Silica không dẫn điện, nhưng khúc xạ và hấp thụ ánh sáng ở nhiệt độ cao. Ngồi ra, silica
cịn khó hịa tan trong nước và trong các dung mơi hữu cơ.
Hạt nanosilica cũng mang trong mình những đặc tính vật lý tương đồng với SiO2, tồn tại
ở dạng bột màu trắng, với mật độ 2,4 (g/cm3), có nhiệt độ nóng chảy là 1600 (℃) và nhiệt độ
sôi là 2230 (℃). Khả năng phân tán của hạt silica trong môi trường nước đạt tỉ lệ tối đa là 1 (%)
khối lượng và thông thường hạt silica được phân tán trong nước với tỉ lệ 0,1 (%) về khối lượng.
Bề mặt của hạt silica tồn tại rất nhiều lỗ xốp, từ đó kéo theo diện tích bề mặt, khả năng
hấp phụ và phân tán của hạt đều rất cao. Các lỗ xốp của hạt tồn tại theo dạng cấu trúc sáu phương
và thường được xếp theo kiểu song song với nhau và đặc biệt là với các hạt silica xốp có kích
thước ở dưới 1 (μm), chúng đều có khả năng phân tán tốt trong dung mơi, tính chất này đã được
phát hiện thông qua phương pháp phân tích kính hiển vi điện tử xun thấu, hay cịn được gọi
với tên tiếng Anh cụm từ Transmission Electron Microscopy, viết tắt là TEM. Tùy theo kích
thước hạt mà diện tích bề mặt của hạt silica rơi vào khoảng giá trị từ 900 (cm2/g) – 1500 (cm2/g),
ngồi ra thì thể tích của lỗ xốp cũng rất lớn, dao động trong khoảng từ 0,5 (cm3/g) – 1,5 (cm3/g),
được xác định thông qua phương pháp hấp phụ nitrogen. Ngoài ra, silica dạng hạt cịn có vài
trường hợp cá biệt khi mà một số hạt khơng có lỗ xốp hay hạt có kích thước lớn ở dạng cỡ 0,5
(μm), hạt được bao quanh bởi nhiều cation hữu cơ hay anion chloride, cũng chính vì vậy mà
giúp chúng dễ dàng tạo liên kết với các ion trong nước hay trong dung môi hữu cơ [15].
❖ Đặc tính hóa bề mặt của silica
Bề mặt của silica có sự hiện diện bởi nhiều nhóm silanol, nhờ có các nhóm này, chúng
giúp thuận tiện cho sự liên kết với một số chất khác như aminos, mercaptos hay carboxyls. Hơn
thế nữa, hoạt tính của hạt nanosilica cũng phụ thuộc vào số nhóm silanol bám trên bề mặt hạt.
Đây được xem như là một trong những đặc tính quan trọng của hạt nanosilica trong lĩnh vực y
sinh, giúp hạt có thể liên kết với các tế bào sinh học trong cơ thể.
Ngồi ra, một đặc tính quan trọng khác của hạt cần đề cập đến nữa là khả năng linh động
trên bề mặt của hạt cao, giúp tăng khả năng trao đổi ion. Đặc biệt ở trạng thái kích thước
nanometer, hạt cịn có khả năng liên kết tốt với nước.
Quá trình ứng dụng hạt nanosilica đưa vào cơ thể người, tạo ra các phản ứng bên trong cơ
thể, xảy ra các hoạt tính sinh học đối với các tế bào bên trong cơ thể. Ví dụ các tế bào xương
người khi tiếp xúc với các hạt này, tốc độ hình thành xương mới nhanh hơn, tuy nhiên xương

tạo ra vẫn tuân theo các cơ chế sinh học để phát triển một cách tự nhiên trong cơ thể người và
ứng dụng chính của chúng là sự gia tăng tốc độ hình thành xương mới trong việc sử dụng hạt
silica nhằm tái tạo xương đối với cơ thể người [15], nghiên cứu này cũng đã được thực hiện bởi
tác giả Võ Tất Vinh tại Bộ môn Vật liệu silicate, Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí


10
Minh đã tổng hợp thành cơng hạt nanosilica đạt kích thước từ 10 (nm) – 20 (nm) làm phụ gia
cho vật liệu tạo xương nhân tạo [3].
1.7 Nanosilica
1.7.1 Khái niện về nanosilica
Silica hay còn được gọi là dioxide silic, với cơng thức hóa học là SiO2, đây được xem như
là một hợp chất phổ biến tồn tại trên Trái đất. Trong tự nhiên, silica có mặt ở một số vật liệu
như trong cát hoặc trong vỏ trấu. Ngày nay, hợp chất silica, đặc biệt là silica ở kích thước nano
(dạng hạt) được ứng dụng trong khắp các lĩnh vực đa dạng khác nhau như điện – điện tử cũng
như trong lĩnh vực y – sinh, bởi sự có mặt của các yếu tố đặc biệt như: diện tích bề mặt lớn, hoạt
tính cao, khả năng tương thích sinh học của hạt và không độc hại cho cơ thể người (với hàm
lượng phù hợp) [3]. Ngồi ra, hạt nanosilica cịn mang một số đặc điểm và tính chất ưu việt khác
như: tỷ trọng thấp, độ bền nhiệt, độ bền cơ học và khả năng trơ về mặt hóa học, chính vì vậy mà
giúp cho nanosilica trở thành vật liệu có tiềm năng lớn, phục vụ trong nhiều lĩnh vực hiện nay
[16].
Tùy theo nguồn gốc hay quá trình hình thành và các phương pháp tổng hợp khác nhau,
mà hạt nanosilica tạo thành có dải phân bố kích thước khá rộng, trải dài từ milimeter đến
nanometer. Ở trạng thái kích thước nanometer, hạt nanosilica lại mang những đặc điểm ưu việt
và vượt trội hơn so với nhiều dạng hạt ở kích thước lớn hơn, được sử dụng như một chất hấp
phụ, chất mang thuốc, phụ gia trong thuốc, chất hỗ trợ xúc tác, vật liệu y – sinh hay vật liệu cho
lĩnh vực linh kiện điện – điện tử.
Với nhiều tính chất và đặc điểm vượt trội đã được trình bày trên, hạt nanosilica có khả
năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, tuy nhiên thì gần đây, các nghiên cứu về việc tổng
hợp hạt nanosilica, lại chủ yếu tập trung vào các ứng dụng như cảm biến sinh học và chất vận

chuyển thuốc [3]. Nghiên cứu của Miguel Manzano và María Vallet-Regí vào năm 2019 đã
nghiên cứu và tổng hợp hạt nanosilica ứng dụng cho việc vận chuyển thuốc [17]. Tương tự với
nghiên cứu của Charu Bharti và các cộng sự vào năm 2015, cũng đã tổng hợp thành công hạt
nanosilica cho mục đích mang thuốc [18]. Qua đó cho thấy việc nghiên cứu và tổng hợp hạt
nanosilica đã đạt được những thành quả nhất định với quy mơ phịng thí nghiệm cũng như từng
bước ứng dụng những kết quả nghiên cứu này vào thực tiễn .
1.7.2 Phương pháp tổng hợp nanosilica
❖ Phương pháp kết tủa
Tổng hợp hạt nano dựa trên phương pháp kết tủa là quá trình của việc kết tụ, tạo hạt và
phát triển nhằm đạt được số lượng nhiều hơn. Các giá trị pH, nồng độ dung dịch hay thời gian
phản ứng đều là chìa khóa quan trọng giúp quá trình tạo hạt được phát triển nhiều và ổn định
nhằm cho ra sản phẩm có kích thước nanometer.
Ví dụ, đối với quá trình tổng hợp nanosilica với phương pháp kết tủa thông qua bởi các
phản ứng sau [2]:


11

❖ Phương pháp sol – gel
Ngày nay, nhiều phương pháp khác nhau đã được ứng dụng để tổng hợp vật liệu nano,
bao gồm các phương pháp kết tủa, phương pháp cơ học hay phương pháp điện hóa. Mặc dù các
phương pháp đề cập trên đều có khả năng tạo ra vật liệu có kích thước nano, tuy nhiên phương
pháp sol – gel lại có tính phổ biến và ứng dụng cao trong cơng nghiệp, với những tính chất và
đặc điểm riêng biệt mà phương pháp mang lại, vật liệu mang kích thước nano tạo ra có chất
lượng cao trong quy mơ cơng nghiệp hiện nay.
Phương pháp này có thể tạo ra vật liệu nano dạng hợp kim bằng cách trộn hai hoặc nhiều
kim loại (hay oxit kim loại) tiền chất theo tỷ lệ nhất định, các phương pháp khác như phương
pháp điện hóa đều có khả năng tạo sản phẩm dạng hợp kim, tuy nhiên sự khác biệt giữa chúng
chính là sự tạo thành sản phẩm ở quy mô công nghiệp của phương pháp sol – gel. Ngoài những
yếu tố được trình bày như trên, phương pháp cịn mang lại sản phẩm có độ tinh khiết cao

(~99%). Một ưu điểm khác của phương pháp này nữa là nhiệt độ ở các quá trình tổng hợp sẽ
thấp hơn so với các phương pháp thơng thường khác, nhiều quy trình tổng hợp vật liệu nano,
nhiệt độ dao động trong khoảng từ 70 (℃) – 320 (℃), trong khi đó ở các phương pháp thơng
thường khác, nhiệt độ có thể dao động trong khoảng 1400 (℃) – 3600 (℃). Với phương pháp
sol – gel, quá trình chuyển đổi từ sol sang gel được thực hiện bằng cách thay đổi các giá trị như
pH hoặc nồng độ của dung dịch. Ưu điểm của phương pháp này là sản phẩm có độ tinh khiết
cao, kích thước hạt nhỏ, đạt cấu trúc nano ở nhiệt độ thấp [19].
1.8 Nguồn nguyên liệu sinh khối tổng hợp nanosilica
1.8.1 Khái niệm về sinh khối
Sinh khối là nguồn vật liệu sinh học được hình thành từ sự sống hay gần đây nhất chính
là sinh vật sống, đa số đều là các cây trồng hay vật liệu có nguồn gốc từ thực vật. Bao gồm
những loại cây cối tự nhiên, cây trồng cơng nghiệp, lâm nghiệp, các lồi thực vật khác, tảo hay
phụ phẩm của các nghành nông – lâm – ngư nghiệp cũng được xem như là một nguồn sinh khối.
Sinh khối có khả năng chuyển đổi thành năng lượng theo một số phương pháp hay cách
thức khác nhau bao gồm chuyển đổi nhiệt, chuyển đổi hóa học hoặc chuyển đổi sinh hóa.
Được ví như là một nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng sinh khối có thể được dùng một
cách trực tiếp hay gián tiếp, cũng có khả năng chuyển đổi thành dạng năng lượng khác, có thể
kể đến như nguồn nhiên liệu sinh học hay khí sinh học.
1.8.2 Giới thiệu về vỏ trấu và tro trấu
Lúa gạo được xem như một nguồn lương thực quan trọng của hầu hết các quốc gia trên
Thế Giới, đặc biệt là các nước tại khu vực Châu Á. Ở Việt Nam, vào năm 2021, tổng sản lượng
lúa gạo nước ta sản xuất đạt 43,86 (triệu tấn), tăng 1,1 (triệu tấn) so với năm 2020, đáp ứng nhu


12
cầu tiêu thụ lương thực trong nước và xuất khẩu sang thị trường Thế giới. Thành phần vỏ trấu
chiếm khoảng 20 (%) khối lượng hạt gạo, vậy trong năm 2021 nước ta đã thải ra gần 8,772 (triệu
tấn) vỏ trấu. Vỏ trấu được xem như là một trong những phế phẩm nơng nghiệp trong q trình
sản xuất lúa gạo của Việt Nam hiện nay. Việc ứng dụng vỏ trấu để tổng hợp ra nhiều sản phẩm
đa dạng khác nhau được xem như là một trong những biện pháp để giảm tải những gánh nặng

cho môi trường, cũng như là làm giảm chi phí xử lý chất thải, đảm bảo sự phát triển bền vững,
tính xanh cho mơi trường sống hiện nay. Cho đến nay, nhiều nghiên cứu đã và đang được thực
hiện, với mục đích nỗ lực tìm kiếm nhằm đưa ra nhiều giải pháp khác nhau để có thể tận dụng
một cách hiệu quả nguồn phế phẩm nông nghiệp này.
Cấu trúc của vỏ trấu là composite giữa vật liệu hữu cơ và vơ cơ, với những đặc tính quan
trọng khác như: lỗ xốp nhiều, nhẹ cũng như diện tích bề mặt riêng lớn và thành phần chính bao
gồm các chất hữu cơ như cellulose, lignin hay hemicellulose, ngoài ra thì cịn chứa nhiều kim
loại khác như Na và K. Và trong đó thì, silica là một trong những thành phần chính có trong vỏ
trấu.
Vỏ trấu được ứng dụng đa dạng và rộng rãi trong nhiều lĩnh vực hiện nay như: bón cho
cây trồng, tách chiết silica, tổng hợp than hoạt tính, sử dụng làm nhiên liệu cho các lị gốm hoặc
làm cốt liệu cho các hệ thống bê tông thực vật.
Khi vỏ trấu được xử lý ở nhiệt độ cao, các hợp chất hữu cơ bên trong sẽ bị phân hủy, còn
lại là silica và hàm lượng của một số oxide kim loại khác. Lượng silica có trong tro trấu chiếm
trong khoảng từ 90 (%) – 98 (%) khối lượng và thường có cấu trúc vơ định hình (tùy thuộc vào
các phương pháp xử lý nhiệt khác nhau), ngoài tro trấu thì bên trong cịn chứa một số tạp chất
khác mà ta có thể kể đến như là K2O, Al2O3, CaO và nhiều hợp chất khác [3].
Bảng 1.1. Thành phần các hợp chất hóa học của vỏ trấu sau xử lý nhiệt [1].
Hợp chất

Thành phần (%)

SiO2

96,15

Al2O3

0,48


CaO

0,73

MgO

0,55

Na2O

0,12

K2O

0,39

Fe2O3

0,15


13
1.8.3 Giới thiệu về lõi ngơ
Bắp hay cịn được gọi với tên gọi khác là ngô, chúng được xem là một trong những cây
lương thực phổ biến trên Thế giới, đặc biệt là ở các khu vực Châu Phi và một số nước khu vực
Mỹ La Tinh. Loài cây này được trồng nhiều ở Mỹ, đạt sản lượng hàng triệu tấn trên năm, tuy
nhiên ở Mỹ và nhiều quốc gia khác, chỉ xem ngơ là món ăn phụ hoặc dùng làm thức ăn cho
nghành chăn ni gia súc. Bình qn cứ 100 (kg) sản lượng ngơ được tạo thành, thì lượng lõi
ngô thải ra chiếm xấp xỉ 18 (kg), hằng năm khi mà một lượng lớn lõi ngô thải ra mơi trường, thì
chúng chủ yếu chỉ được sử dụng như là một nguồn nhiên liệu đốt hoặc gom thành đống và vứt

bỏ, giá trị lại không tăng cao, đồng thời gây áp lực, gia tăng lượng khí thải CO2 khi mà hiện nay
chúng ta thường sử dụng biện pháp đốt để xử lý chất thải, hoặc sử dụng phương pháp chôn lấp
để xử lý phế phẩm, không những gây ảnh hưởng mà cịn làm ơ nhiễm đến mơi trường sống. Tại
các quốc gia đông dân như Ấn Độ, với sản lượng ngô được xuất ra hằng năm, 28 (%) sản lượng
trong đó được sử dụng cho mục đích làm nhu cầu thực phẩm cho con người, khoảng 11 (%) sản
lượng sử dụng để làm thức ăn cho lĩnh vực chăn nuôi, 48 (%) sử dụng làm thức ăn cho gia cầm
và nhiều mục đích khác, điển hình như trong lĩnh vực thực phẩm, chúng được sử dụng để phục
vụ cho quá trình sản xuất tinh bột hoặc dầu ăn [6].
Bảng 1.2. Thành phần hóa học trước và sau khi xử lý nhiệt của lõi ngơ [7].
Hợp chất hóa học

Trước khi xử lý nhiệt

Sau khi xử lý nhiệt

SiO2

47,78 (%)

98,77 (%)

Al2O3

9,40 (%)

0 (%)

Fe2O3

8,31 (%)


0 (%)

CaO

16,70 (%)

0 (%)

MgO

7,80 (%)

0 (%)

Mn2O3

2,70 (%)

0 (%)

K2O

5,42 (%)

0,74 (%)

Na2O

1,89 (%)


0,49 (%)

Dioxide silic (SiO2) là một trong những thành phần chính có bên trong lõi ngơ, chiếm hơn
40 (%), ngồi ra thì cịn có một số hợp chất oxide khác như là Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO,
Mn2O3, K2O và Na2O. Lõi ngơ sau khi trải qua q trình xử lý nhiệt, một vài hợp chất bên trong
sẽ bị phân hủy, còn lại là hàm lượng lớn silica (chiếm hơn 90%) và một lượng rất ít các oxide
khác như K2O và Na2O.