ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN TÊN ĐẺ TÀI NGHIÊN CỨU TÁC DỤNG CỦA SÓNG SIÊU ÂM CHÓNG KÉT TẬP CÁC HẠT VÔ CO NHỎ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC MÃ SỐ: Q T - 0 6 - 14 CHU
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG DẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
T Ê N ĐẺ TÀ I
NGHIÊN CỬU TÁC DỤNG CỦA SÓNG SIÊU ÂM CHÓNG KÉT TẬP
CÁC HẠT VÔ CO NHO TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC
MÃ SỐ: Q r - 0 6 - 14
CHỦ TRÌ ĐÈ TÀI: GVC PHẠM QUANG NIỆM
Ỉ R U N G t ã * ' * r ^ Ớ N G T i n ĩ h u v a £ i \
Trang 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
TÊN ĐẺ TÀI
NGHIÊN CỨU TÁC DỤNG CỦA SÓNG SIÊU ÂM CHÓNG KÉT TẬP
CÁC HẠT VÔ CO NHỎ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC
MÃ SỐ: Q T - 0 6 - 14
CHU TRÌ ĐỀ TÀI: GVC PHẠM QUANG NIỆM
CÁC CÁN B ộ THAM GIA:
THẠC SỶ: VƯƠNG VĂN HIỆP
THẠC SỸ : HOÀNG ĐỨC ANH
HỌC VIÊN CAO HỌC: DƯƠNG THỊ HỒNG GÁM
1ỈÀ NỘI - 2007
Trang 3PHẢN BẢO CẢO TÓM TẮT
np Ạ -t A , > •
a Tcn đẽ tài
Nghiên cứu tác dụng cùa sóne, siêu âm chốna kết tập các hạt vô cơ nhỏ trong môi trường nước
Mã số: ỌT - 06 - 14
t> Chú trì đê tài: GVC Phạm Quang Niệm
c Các cán bỏ tham gia
Thạc sỹ: Vương Văn Hiộp
Thạc sỹ: Hoàng Đức Anh
Học viên cao học: Dương Thị Hồrm Gấm
Trung tâm Khoa học Vật liệu Khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
d Mục tiêu và nội dung nghiên cửu
Muc tiêu:
Tạo ra các hạt C a C 0 3 có kích thước nhở, lâu láng trong môi trường
Nôi dung nghiên cửu:
Nehiên cứu sự khác biệt về kích thước hạt C a C 0 3 hình thành trong quá trình phan ứne hoá học, khi có và không có tác dụne của sóne siêu âm
e Các kết quá đat đươc
- Chế tạo một máy phát siêu âm tần số 40 kHz có công suất nguồn là 20W*2
- Nhờ tác dụng cua sóns siêu âm đã tạo ra được các hạt C a C 0 3 có kích thước nhò hon hàng trăm lần so với các hạt C a C 0 3 tạo được nhờ các phan ứng hoá học, néu không có tác dụng cua sóng siêu âm
f Tình hình kinh phí cua đề tài
Đề tài đã hoàn tất phàn thanh toán tài chính với phòne tài vụ cùa TrườnR Đại học Khoa học I ự nhiên Hà nội
Trang 4Khoa Quản lý
(Khoa Vật lý)
n b t í f
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Trang 5PHẦN CH ÍN H BÁO CÁO
1 Lời m ở đầu
a Sư hình thành đề tài
Đê tài này được hình thành do đề nghị cùa một công tv thuộc
V iệ n khoa học và Công nghệ Việt Nam Cụ thể công ty này đề nghị
c h ú n g tôi chế tạo các máy phát siêu âm có tần số và công suất hợp lý,
đê tạo các hạt nho C aC Ơ 3 dùng cho các loại sơn sử dụng dung môi là
H 2O, nhăm nâng cao chât lượng sư dụng của các loại sơn này trong
c ô n g nghiệp xây dựng
Thông thường, họ mua vật liệu C aC Ơ 3 dạng cục nhò, rồi nghiền bằng các máy nghiền bi trong nhiều giờ Nhược điểm của phương pháp
cổ điển này là:
- Tiêu tốn nhiều điện năng
- Các hạt C a C 0 3 có kích thước lớn (hàng trăm micromet)
D o đó, khả năng m ang màu và bám dính thấp, ảnh hướng không tốt đến chất lượng cúa sơn
Đe tài hy vọng rằng dưới tác dụng cua sóng siêu âm có tần số và công suất họp lý, có thể tạo ra các hạt CaCOi có kích thước nhỏ hơn, trong thời gian ngắn hơn nhiều (từ 5 dến ] 0 phút), do đó công nghệ sơn phủ sẽ có chất lượng cao hơn
M ột tính toán sơ bộ cho thấy, nếu dường kính của các hạt C a C 0 3 nhỏ đi 102 lần, thì diện tích bề mặt của các hạt sẽ tăng lên 104 lần, đó quả là m ột triển vọng tốt, làm cho các hạt CaCO} m ang màu và bám dính tốt hơn
b C ách đăt vấn đồ của đồ tài
Ban đầu, khi thuyết minh đề tài, chúng tôi cho ràng để giài quyết môt c ô n s nghệ có tính thực tiền này, thì cần phải nghiên cứu ảnh hường
c C/
cùa cả tần số và công suất của các sóng siêu âm trong phan ứng hoá học, để tạo thành các hạt CaCƠỊ không kết tập Trên cơ sờ đó có được
Trang 6PH Ầ N C H ÍN H BÁO C Á O
1 Lời m ở đầu
a Sư hình thành đề tài
Đe tài này được hình thành do đề nghị của một công ty thuộc
V iện khoa học và C ông nghệ Việt Nam Cụ thể công ty này đề nghị
c h ú n g tôi chế tạo các máy phát siêu âm có tần số và công suất hợp lý,
để tạo các hạt nhò C a C Ơ 3 dùng cho các loại sơn sư dụng dung môi là
H 2O, nhàm nâng cao chất lượng sử dụng của các loại sơn này trong công nghiệp xây dựna
Thông thườna, họ mua vật liệu C aC Ơ 3 dạng cục nhò, rồi nghiền bàng các máy nghiền bi trong nhiều giờ Nhược điểm cùa phương pháp
cổ điển này là:
- Tiêu tốn nhiều điện năng
- Các hạt C a C Ơ 3 có kích thước lớn (hàng trăm micromet)
D o đó, khả năng m ang màu và bám dính thấp, ảnh hướng không tốt đến chất lượng của sơn
Đe tài hy vọng răng dưới tác dụng cua sóng siêu âm có tân sô và công suất họp lý, có thể tạo ra các hạt C a C 0 3 có kích thước nhò hơn, trong thời gian ngắn hơn nhiều (từ 5 dến 10 phút), do đó công nghệ sơn phủ sẽ có chất lượng cao hơn
M ột tính toán sơ bộ cho thấy, nếu đường kính của các hạt CaCO:, nhỏ đi 102 lần, thì diện tích bề mặt cùa các hạt sẽ tăng lên 104 lần, đó quả là m ột triển vọng tốt, làm cho các hạt C a C Ơ 3 m ang màu và bám dính tốt hơn
b C ách đăt vấn đồ của đồ tài
Ban đầu, khi thuyết minh đề tài, chúng tôi cho ràng để giải quyết một c ô n e nghệ có tính thực tiền này, thì cần phải nghiên cứu ảnh hương của cả tần số và cô n g suất cua các sóng siêu âm trong phan ứng hoá học, để tạo thành các hạt C aC O , không kết tập Trên cơ sờ đó có được
Trang 7lựa chọn thích hợp nhất về công suất và tần số cùa các sóng siêu âm, tín h trên đơn vị dung tích bình phản ứng, tức là một lựa chọn có tính
ch ất quy chuẩn công nghiệp
Tuy nhiên, do hạn chế về kinh phí, chúng tôi chi có thề xem xét ánh hưởng cua sóng siêu âm ờ tần số 40 kHZ và công suất danh định của máy phát là 40W (công suất nguồn)
2 N hững nôi dung chính
Đ e tài đã tiến hành một số công việc chính như đã đăng ký:
a C hế tao mỏt máy nhát siêu ầm (Hình 1)
Máy phát có tần sổ 40 kHz, có công suất 20W x2 có thể sử dụng ờ hai chế độ công suất, hoặc 20W, hoặc 40W Công suất của m áy phát là danh định trên công suất nguồn điện vào 220V
Trang 8Hệ số truyền K của các biến đôi điện âm là vào khoang 30%, tùy
th u ộ c vào các đặc trưng của vật liệu dùng làm biến tử Ờ đây các biến
tử được dùng là các bản gốm áp điện PZT
b Các nghiên cừu về ảnh hưỏ'ng của sóng siêu âm
Đê tạo các hạt C a C Ơ 3, chúng tôi dùng phàn ứng sau:
Ca(OI-I)2 + C 0 2 -> C a C 0 3 Các phản ứng được tiến hành trong các bình có dung tích 01 lít, hoặc có hoặc không có tác dụng của sóng siêu âm với tần sổ 40 kHz Kích thước các hạt C a C Ơ 3, dược tạo thành sau phản ứng được xác định bằng kính hiển vi điện tứ quét SEM tại Trung tâm Khoa học vật liệu
Khi không có tác dụng của sóng siêu âm, các hạt được tạo thành sau phản ứng có kích thước trung bình cỡ 10 um (Hình 2) Các hạt này
sẽ lắng xu ố n g đáy bình phán ừng chi sau khoảng 30 phút
1 lình 2 Ảnh SEM cua các hạt C a C 0 3 khi không có tác dụng cua sóng siêu ảm
Trang 9Dưới tác dụng cùa sóng siêu âm, các hạt C a C 0 3 được tạo thành
có kích thước trung bình hàng trăm lần nhò hơn so với khi phản ứng khô n g có tác dụng của sóng siêu âm (Hình 3), chúng chi lắng xuống đáy bình phán ứng sau khoảng 24h
N h ư vậy, sóng siêu âm có tác dụng tổt trong việc tạo thành các hạt C a C 0 3 có kích thước nhỏ, rơi vào vùng nanomet
Hình 3 Ảnh SEM các hạt CaCOs được chế tạo khi có tác dụng cua sóng siêu âm
Hy vọng rằng các nghiên cứu kỹ hơn, với các tần số và công suất khác nhau, có thể tìm được một công nghệ có ý nghĩa ứng dụng, như ban đầu đề tài đã đặt ra
3 k ế t luân:
a Đề tài đã chế tạo được một máy phát siêu âm, bang biên tư áp điện, tần số 40 kHz, công suất 20 Wx2 (Đăng ký là 20 W)
Trang 10b Phư ơn g ph áp dùng siêu âm để tạo thành các hạt nhó CaC O j trong
p h ả n ứng:
đ ã được chứng m inh rõ ràng
Có thế dùng phương pháp nàv để chế tạo nguyên liệu C aC Ơ 3 có
c h ất lượng cao dùng trong công nghệ sơn phù, vừa tiết kiệm được thời
g ian vừ a tiết kiệm được điện nãng
c Đ ông thời, đây cũng là một phương pháp đơn giản đê tạo các hạt nan o - M ột xu h ư ớ ng thời thượng hiện nay
C a(O H )2 + C 0 2 -> C a C 0 3
đ a : H O C Q U Õ C S l A H À N Ô I
T R U N G 1 A f \/ T H Ò N G TIM THU V IÊ N
Trang 11PHIẾU ĐĂNG KÝ KÉT QUẢ NGHIÊN c ứ u KH-CN
Tên đê tài (hoặc dự án): Nghiên cứu tác dụng của sóng siêu âm chống kết
M ã số: QT-06-14
Cơ quan chủ trì đề tài (hoặc dự án): Đại học Quốc gia Hà nội
Tổng kinh phí thực chi: 20 triệu đồng ( hai mươi triệu đồng chẵn)
Trong đó:
- Vay tín dụng:
- Vốn tự cỏ:
Thời gian nghiên cứu: 12 tháng
Thời gian bắt đầu: 4/2006
Thời gian kết thúc: 4/2007
Tên các cán bộ phối hợp nghiên cứu:
1 Th.s Vươns Văn Hiệp
2 Th.s Hoàng Đức Anh
3 HVCH Dương Thị Hồng Gấm
Thu hồi:
Số đăng ký đề tài
Ngày:
c Bao mật:
Trang 12Tóm tăt kêt quà nghiên cứu:
- Chế tạo được 0 1 máy phát siêu âm tần số 40 kHz
- Đưa ra phương pháp công nghệ dùng sóng siêu âm để tạo các hạt có kích thước nano mét nói chung, và các hạt C a C 0 3 nói riêng nhàm nâng cao chất lượng, hạ giá thành các chế phẩm sơn dùng dung môi là H20
K iên nghị vê quy mô và đối tựng áp dụng nghiên cứu:
Kết quả nghiên cứu cùa đề tài có thể được áp dụng ờ các công ty sản xuất và ứng dựng các loại sơn, trước mắt là các loại sơn dùng dung
m ôi là H 20 và chất mang mầu là C a C 0 3
