NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ BỘT TITAN DIOXIT TIO
2
CHẤT
LƯỢNG CAO THEO PHƯƠNG PHÁP PHÂN GIẢI QUẶNG
ILMENIT BẰNG AMONI FLORUA
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI;
THS. HOÀNG ANH TUẤN 8334 HÀ NỘI – 12/2010
TẬP ĐOÀN CÔNG NGHIỆP HÓA CHẤT VIỆT NAM
VIỆN HÓA HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KS. Nguyễn Thị Hoài
KS. Nguyễn Việt Hùng
KS. Nguyễn Quang Hợp
CN. Giáp Thị Hải Linh
HÀ NỘI – 12/2010 1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Titan dioxit TiO
2
là vật liệu có tính ứng dụng cao trong nhiều lĩnh vực.
Nhu cầu về TiO
2
ở nước ta hiện nay vào khoảng 15.000 – 20.000 tấn/năm và
hoàn toàn phải nhập khẩu với giá ~ 2.300 – 3.000 USD/tấn. Trong khi đó, trữ
lượng và chất lượng quặng nước ta hoàn toàn phù hợp cho việc sản xuất TiO
2
nói
riêng và các sản phẩm titan nói chung.
Mặc dù trữ lượng quặng titan hiện nay còn tương đối lớn song trữ lượng
các mỏ có chất lượng quặng tốt không còn nhiều. Phương hướng phát triển

điều chế bột màu titan dioxit TiO
2
từ quặng ilmenit theo phương pháp amoni
florua” được xây dựng nhằm mục đích nói trên. Kết quả nghiên cứu bước đầu
của đề tài cho thấy có thể áp dụng phương pháp amoni florua – một trong những
hướng công nghệ đang được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên
cứu với nhiều patent đã được công bố - để phân giải quặng ilmenit và chế biến
tiếp thành các sản phẩm titan có giá trị ứng dụng cao.

3

MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ 1
MỤC LỤC 3
TÓM TẮT NHIỆM VỤ 5
1. TỔNG QUAN 6
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TITAN DIOXIT TIO
2
6
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 8
1.2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TITAN DIOXIT TIO
2
8
1.2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ NANO TIO
2
12
1.3. NGHIÊN CỨU VỀ ỨNG DỤNG TITAN DIOXIT 15
2. THỰC NGHIỆM 25

3.3.1. ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG PHẢN ỨNG ĐẾN QUÁ TRÌNH KẾT
TỦA TI(OH)
4
33
3.3.2. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN QUÁ TRÌNH KẾT TỦA TI(OH)
4
34
3.3.3. NGHIÊN CỨU KẾT TỦA TI(OH)
4
THEO PHƯƠNG PHÁP HAI GIAI ĐOẠN35
3.4. PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 35
3.5. NGHIÊN CỨU THU HỒI NH
4
F SAU PHẢN ỨNG 38
3.6. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT LIỆU 39
3.7. NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN VẬT LIỆU CHẾT TẠO THIẾT BỊ NUNG PHÂN
GIẢI 40
4

3.8. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ĐIỀU CHẾ BỘT MÀU TIO
2
41
4. KẾT LUẬN 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO 44
PHỤ LỤC 47

5

TÓM TẮT NHIỆM VỤ


1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TITAN DIOXIT TIO
2

Titan dioxit TiO
2
là một trong những vật liệu có tính ứng dụng phổ biến
trong nhiều lĩnh vực khác nhau với lượng tiêu thụ hàng năm lên tới 4 triệu tấn.

Titan dioxit là loại bột màu trắng hàng đầu, có chỉ số chiết suất cao (2,55
đến 2,7), tạo độ chắn sáng tốt, có độ phản xạ tốt (tạo độ chói và sáng), có tính
không độc hại và chịu nhiệt tốt, dùng trong sản xuất giấy, sơn, nhựa, cao su, đồ
gốm, dệt và mỹ phẩm.

TiO
2
có nhiều dạng thù hình, trong đó có 2 dạng thù hình chính là anataz
và rutil với cấu trúc thuộc hệ tinh thể tetragonal. Cả 2 dạng tinh thể này đều
được tạo nên từ các đa diện phối trí TiO
6
cấu trúc theo kiểu bát diện, các đa diện
phối trí này sắp xếp khác nhau trong không gian (hình 1). Tuy nhiên, trong tinh
thể anataz các đa diện phối trí 8 mặt bị biến dạng mạnh hơn so với rutil, khoảng
cách Ti – Ti ngắn hơn, và khoảng cách Ti — O dài hơn. Điều này ảnh hưởng
đến cấu trúc điện tử của 2 dạng tinh thể và sự khác nhau về tính chất hóa học và
vật lý giữa chúng.
2,95A
0

Nhiệt độ nóng chảy Nhiệt độ cao chuyển sang
rutil
1858
0
C
Khối lượng riêng, g/cm
3
3,895

4,25
Độ khúc xạ 2,52 2,71
Độ cứng Mohs 5,5 -6,0 6,0 -7,0
Hằng số điện môi 31 114

Ngày nay, khi khoa học và công nghệ có những bước phát triển vượt bậc,
người ta đã tìm thấy những tính năng đặc biệt và công dụng quý hiếm của TiO
2

khi nó được điều chế với kích thước nanomet.
Nano TiO
2
được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sau:
- Trong công nghiệp cao su: làm phụ gia và chất độn để tăng cường tính
chịu lực, ma sát và chịu nhiệt, tăng tính cách điện, bền axit và bazơ.
-Trong công nghiệp nhựa, polyme: sử dụng làm chất độn cho các loại
nhựa nhiệt rắn và nhựa nhiệt dẻo; làm tăng độ bền nhiệt, bền va đập, chất gia
cường cho một số chi tiế

SẤY, NUNG
Khí thải
TIO
2

PICMENT
Xử lý bề mặt
- Trong công nghiệp sơn, phẩm màu: TiO
2
được dùng để tăng tính huyền
phù cho sơn, làm tăng độ bám dính bề mặt, giảm độ co ngót, chống phồng rộp và
tác động của thời tiết, chống tác hại của môi trường (như nước biển, hóa chất),
giảm độ chảy của màng sơn.
Đặc biệt là các ứng dụng tiên tiến như trong các sensor, pin mặt trời nhạy
sáng, phát quang nguyên tử, xúc tác quang hóa, siêu tụ điện, xử lý nước trong
công nghiệp thực ph
ẩm…
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
1.2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TITAN DIOXIT TIO
2

TiO
2
trong công nghiệp được sản xuất từ nguyên liệu chính là quặng
ilmenit (FeTiO
3
) hoặc quặng rutil (TiO
2
) bằng các phương pháp hoá học khác
nhau; sự khác nhau thể hiện ở bản chất của công đoạn phân giải quặng.

2

Xử lý bề mặt
Khí Clo
Than cốc
TiO
2

picment
Phương pháp phân giải quặng bằng axit, mà chủ yếu là axit sunfuric được
ứng dụng từ cách đây trên 80 năm. Bên cạnh ưu điểm là có thể sử dụng được
quặng ilmenit hoặc xỉ titan có hàm lượng TiO
2
thấp (75%) thì nhược điểm của
phương pháp này là lượng chất thải (axit loãng, FeSO
4
) lớn, nên việc xử lý chất
thải phức tạp và tốn kém.
Phương pháp axit sunfuric là phương pháp thông dụng để sản xuất TiO
2

dạng anataz, song nếu kiểm soát được quá trình kết tinh thì với phương pháp này
cũng có thể sử dụng để sản xuất được TiO
2
dạng rutil.
Phương pháp phân giải quặng bằng axit clohydric đậm đặc mới được hãng
Altair (Mỹ) nghiên cứu thử nghiệm trên dây chuyền pilot, song tính ổn định ch
ưa
được đánh giá chính xác. Bên cạnh đó, vấn đề xử lý chất thải và ô nhiễm môi
trường cũng là vấn đề phức tạp.

có thể được dùng để sản xuất titan bột. Tuy nhiên còn
một số vấn đề tồn đọng của phương pháp này như vấn đề ăn mòn thiết bị công
nghệ, vấn đề chất thải chứa clo, ngoài ra phương pháp này chỉ hiệu quả khi hàm
lượng TiO
2
trong nguyên liệu đầu vào cao, với nguyên liệu có hàm lượng TiO
2

thấp thì lượng tiêu thụ clo là tương đối lớn.
Phân giải quặng bằng amoni florua (NH
4
F) là phương pháp mới được
nghiên cứu; trong đó phản ứng phân giải quặng xảy ra ở pha rắn nên hạn chế
được chất thải lỏng, không cần thiết bị có dung tích lớn và chế độ kiểm soát ăn
mòn cao. Tính ưu việt của phương pháp này được thể hiện bởi titan được tách ra
khỏi quặng thông qua quá trình thăng hoa TiF
4
. Chính vì thế, sản phẩm thu được
sẽ có độ tinh khiết cao, hàm lượng tạp chất thấp [1].
Sáng chế US 2042435 của nhóm tác giả Svend S. Svendsen và Madison
Wis mô tả quá trình phân hủy quặng ilmenite bằng NH
4
F trong phản ứng pha
lỏng hoặc phản ứng pha rắn ở nhiệt độ 140- 150
o
C. Sau khi lọc tách tạp chất
chứa sắt dưới dạng kết tủa và làm bay hơi NH
4
F dư, titan được thu hồi dưới dạng
muối tan trong tan dung dịch. Sau khi trung hòa dung dịch muối titan thu được

11
45% ở nhiệt độ 100 – 120
o
C và áp suất 12 bar. Sau khi lọc dung dịch huyền phù
tạo thành sẽ tách được bã rắn và dung dịch có chứa muối titan. Thủy phân dung
dịch muối titan thu được theo phương pháp; lọc, rửa kết tủa Ti(OH)
4
rồi nhiệt
phân theo hai giai đoạn ( giai đoạn 1 ở nhiệt độ 450
o
C và giai đoạn 2 tại nhiệt độ
1000
o
C) để thu sản phẩm TiO
2
. [33]
Một loạt các nghiên cứu gần đây đã công bố sử dụng các hợp chất chứa flo
làm tác nhân phân huỷ trong chế biến quặng titan. Khí flo có thể phản ứng với
TiO
2
trong điều kiện thường, tuy nhiên đối với môi trường và kinh tế thì phương
án sử dụng flo khí làm tác nhân phân giải quặng không phải là lựa chọn tốt vì flo
khó điều chế, khó sử dụng lại có độc tính và khả năng ăn mòn rất cao.
Axit flohydric HF cũng là một tác nhân phân giải quặng titan đã được
nghiên cứu (Jackson et al., 1959, Moss and Wright, 1975). Tuy nhiên, khi sử
dụng HF, đặc biệt trong môi trường nước, vấn đề ăn mòn thiết bị trở nên rấ
t
nghiêm trọng, nhất là ở nhiệt độ cao.[34]
Tác giả Herwig cho biết có thể thu được TiO
2

2
TiF
6
hay Na
2
TiF
6
.
Phương pháp này cũng cần phải giải quyết tiếp về vấn đề ăn mòn thiết bị.[34]
O’Donnell (1980) đã xác định rằng các oxit của Ti, Al, Mg, St, Ba, Zr, Hf,
Ca…, có thể phản ứng với SiF
4
trong phản ứng rắn – khí ở nhiệt độ 600 – 800
0
C
để tạo thành hợp chất florua của các kim loại trên và silica. Phương pháp này có
lợi thế về giá do có thể sử dụng SiF
4
từ nguồn thải của các ngành công nghiệp
khác. Phản ứng giữa TiO
2
và SiF
4
sẽ tạo ra TiF
4
ở thể khí; sau đó có thể ngưng tụ

12
lại. Tuy chưa được nghiên cứu sâu về môi trường phản ứng, bậc của phản ứng
hay các phương pháp phân tích sản phẩm nhưng đây là hướng khả quan trên cả

trong công nghiệp như oxit đất hiếm (urani và thori);
- Chất rắn thu được là rutil tổng hợp được cho phản ứng tiếp với khí clo
với lượng sử dụng nhỏ hơn 20 lần so với phương pháp thông thườ
ng để tạo ra
bột TiO
2
trắng.
Ưu điểm của phương pháp là có thể chế biến được cả quặng titan giàu và
nghèo, nhiệt độ nung không quá cao, ít chất thải, đặc biệt là không tạo ra chất xỉ
trơ, mức phát thải CO
2
khá thấp, hạn chế ô nhiễm môi trường.
1.2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ NANO TIO
2

Ở điều kiện thông thường, TiO
2
thu được có kích thước hạt cỡ micromet
và bề mặt riêng không lớn (TiO
2

chất lượng bột mầu); loại sản phẩm này đã được
sản xuất và sử dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực kỹ thuật và đời sống trên
thế giới.

13
Ở một số điều kiện đặc biệt, TiO
2
thu được có kích thước nano với cấu
trúc vô định hình, anataz hoặc rutil và các dạng biến thể hình cầu (spherical),

mầm hình thành hạt TiO
2
trong một thiết bị có điều khiển về thời gian và nhiệt
độ phản ứng. Ở 150
o
C, phương pháp này cho sản phẩm ở dạng vô định hình với
bề mặt riêng 320 – 390 m
2
/g, còn ở 250
o
C, là sản phẩm dạng anataz có kích
thước 27 – 28 nm và bề mặt riêng cỡ 54 – 65 m
2
/g [29].
Trong phương pháp tổng hợp thuỷ nhiệt vi sóng, sản phẩm oxit thu được
là hỗn hợp chất vô định hình và các tinh thể có kích thước nhỏ (cỡ 10 – 11 nm),
độ phân tán cao, thời gian thực hiện phản ứng ngắn.
Trong phương pháp thuỷ nhiệt siêu âm, sóng siêu âm có tác dụng thúc
đẩy các quá trình oxi hoá – khử, tăng tốc độ chuyển pha của các hydroxit vô định
hình thành các nano oxit để hình thành các biến thể bền về nhiệt động. Khảo sát
ở các điều kiện nhi
ệt độ 150
o
C và 250
o
C cùng với thời gian phản ứng 0,5; 1; 3

14
giờ; chỉ có tại điều kiện 150
o

pha chưa ổn định, sẽ chuyển sang dạng rutil ở nhiệt độ cao. Việc điều chế TiO
2

bằng phương pháp tổng hợp ngọn lửa t
ừ TiCl
4
đã được nghiên cứu rộng rãi. Sản
phẩm TiO
2
thu được có diện tích bề mặt lớn (>100m
2
/g) và đường kính hạt trung
bình 20 – 40 nm.
Phương pháp sol khí ngọn lửa tuy phức tạp về thiết bị phản ứng nhưng là
phương pháp có mức chi phí không quá lớn để sản xuất các hạt có kích thước
nanomet ở quy mô pilot. Trong tương lai, phương pháp này có thể được nghiên
cứu hoàn thiện và hiện đại hóa một cách công phu hơn để sản xuất các sản phẩm
nano TiO
2
mới, có giá trị cao ở quy mô công nghiệp.
Phương pháp nung khử ở pha rắn là ph
ương pháp mới, hiện đại, có triển
vọng để có thể chế tạo được nano TiO
2
ở quy mô công nghiệp. Phương pháp này
sử dụng cacbon (graphit) làm chất phủ khi trộn với quặng ilmenit và nung phân
đoạn ở các nhiệt độ khác nhau trong môi trường hỗn hợp khí trơ (Ar, N
2
) và khí
H

khai thác sa khoáng, tiêu thụ lượng lớn nhất ilmenit và leucoxen (4,77 triệu tấn/
năm), rutil (417 nghìn tấn/ năm) và xỉ titan (2,07 triệu tấn/ năm). Khoảng 94%
TiO
2
được sản xuất để làm chất màu trắng trong sơn, chất dẻo và giấy. Những thị
trường không phải là chất màu đối với TiO
2
là làm chất độn chức năng, ắc quy
titan và hóa chất. Chính trên thị trường chất độn chức năng, TiO
2
siêu mịn hay
TiO
2
nano đang tìm được những ứng dụng thích hợp. Một số ứng dụng đã được
phát triển tốt và thậm chí đã chín muồi, trong khi những ứng dụng khác đang
được mở ra.
Thị trường lớn về TiO
2
trong những năm gần đây đã chịu tổn thất do giá
thấp, nhưng sau những tổn thất do dịch SARS vào nửa đầu năm 2003 và chiến
tranh ở Irắc, thị trường đã bắt đầu phục hồi trong thời gian còn lại của năm 2003.
Nhu cầu toàn thế giới giảm khoảng 3-5% trong năm 2003, mặc dù châu Á và
nhất là Trung Quốc tiếp tục có nhu cầu tăng mạnh. Đa số các nhà sản xu
ất TiO
2

đều dự đoán sự phục hồi mạnh mẽ và nhu cầu thị trường thế giới trong năm 2004
có thể tăng 2-3%.

16

sản xuất kính hàng đầu thế giới có cơ sở ở Anh đã phát triển loại kính thông
thường với lớp phủ đặc biệt có chứa TiO
2
trên mặt ngoài có tác dụng kép độc
đáo. Dưới ánh sáng ban ngày, các hạt bụi hữu cơ bám trên bề mặt kính bị phá
hủy (do hoạt tính quang xúc tác của TiO
2
nano), và nước mưa sẽ rửa trôi đi lớp
bụi đó. Sản phẩm này đang được đưa vào cả thị trường nhà ở và thị trường
thương mại. Thị trường thương mại đang có chiều hướng tăng trưởng. Hiện nay
sản phẩm đang được bán ở Châu âu, Bắc Mỹ, châu Á và Ôxtrâylia…
Hãng công nghiệp sản xuất kính ở Mỹ và Saint Gobain ở Pháp cũng đã
phát triển các phiên bả
n riêng của họ là sản phẩm kính tự làm sạch bằng các lớp
phủ TiO
2
nano tương tự.
Nhiều công trình tiên phong trong lĩnh vực TiO
2
nano đã được thực hiện ở
Nhật Bản. Nhà sản xuất lớn nhất, hãng Ishihara Sangyo Kaisha đã đa dạng hóa
các sản phẩm với độ siêu mịn khác nhau cho các ứng dụng điện tử, xúc tác và
mỹ phẩm. Hãng Tayca tập trung phát triển các sản phẩm màu TiO
2
siêu mịn và
TiO
2
quang hóa. Những nhà sản xuất khác của Nhật Bản là các hãng Titan

17

siêu mịn để ứng dụng trong quá trình khử xúc tác chọn lọc (SCR DeNOx)
và xúc tác Claus (dùng để thu hồi lưu huỳnh), ước tính chiếm 35 – 40% thị
trường. Nhà máy mở rộng ở Thann tập trung vào phát triển TiO
2
để dùng vào sứ
điện tử, quang xúc tác, lớp chắn tia tử ngoại, tiền chất cho chất màu và chất hấp
thụ đặc biệt.
Đối với những ứng dụng như sản xuất titanat vô cơ cho bột màu và bột sứ
điện tử, thì thích hợp hơn là TiO
2
với kích thước hạt cỡ bước sóng ánh sáng.
Những sản phẩm chất lượng DT tiêu chuẩn của hãng Millennium là những
bột đã được nung và sấy phun. Các sản phẩm DT51 và DT51D được thiết kế đặc
biệt cho vật liệu xúc tác. Sản phẩm DT52 có chứa tác nhân chèn WO
3
để làm
tăng hoạt tính xúc tác. DT58 có độ ổn định nhiệt cao và hoạt tính tốt hơn (rất bền
trong khí SO
2
) nhờ có chèn SiO
2
và WO
3
.

Hãng Kemira Pigments
Hãng Kemira Pigments vận hành nhà máy chất màu TiO2 ở Pori (Phần
Lan) và được xếp là nhà sản xuất TiO
2
lớn thứ bảy trên thế giới. Công suất sản

làm sạch nước thải của công nghiệp sơn hay nước mưa từ các khe suối. TiO
2

hoạt động quang hóa chỉ thực sự có tác dụng trong vùng nước nông, ở chỗ bức
xạ ánh sáng tới có thể chiếu lên xúc tác.
Những pin mặt trời tối tân, pin Gratzel, sử dụng anataz, một dạng nhạy với
chất màu của TiO
2
. Đa số các pin mặt trời hiện nay đều sử dụng silic tinh thể hay
vô định hình, nhưng đã xác định được rằng những pin dựa trên anataz có thể
được sản xuất với giá chỉ bằng 1/5 giá của pin silic.
Lĩnh vực khác được quan tâm nhiều là công nghiệp chất dẻo, ở đây TiO
2

nano đã được dùng để sản xuất những vật liệu đặc biệt cho việc bảo vệ khỏi tác
động của tia UV trong các nhà kính, bao bì thực phẩm và màng phủ ôtô.
Hãng Sachtleben Chemie
Có cơ sở tại Duisburg, Đức, hãng Sachtleben Chemie vừa kỷ niệm 125
năm thành lập vào năm 2003. Hiện nay hãng đang vận hành nhà máy TiO
2
công
suất 100.000 tấn/ năm ở Duisburg. Hãng Sachtleben sản xuất hai chủng loại sản

19
phẩm TiO
2
chủ yếu, Eusolex dùng trong công thức sản phẩm chống ánh nắng, và
Hombitec dùng làm phụ gia trong suốt cho sản phẩm bảo quản gỗ.
Những hạt TiO
2

2
và về thủy phân gắn với quá trình ilmenit. Quá trình ilmenit
đã được phát triển trở nên kinh tế hơn hơn và thân môi trường hơn so với những
quá trình sunfat và clorua truyền thống. Cải tiến giai đoạn thủy phân phun của
quá trình ilmenit của hãng Altair là chìa khóa để phát triển quá trình TiO
2
nano.
Hiện nay hãng Altair đang phát triển những vật liệu nano đặc biệt, có
những ứng dụng tiềm năng trong ngành dược, xử lý môi trường, ắc quy cao cấp,
pin nhiên liệu và sơn phun bằng gia nhiệt. Các vật liệu hạt nano đang được sản
xuất và bán từ cơ sở sản xuất TiO
2
nano công suất 200 tấn/ năm đặt tại Reno
(Nevada).

20
Công ty Degussa
Công ty Degussa của hãng Duesseldorf đã tăng cường hoạt động công
nghệ nano của mình bằng cách chuyển Trung tâm dự án vật liệu nano trước đây
thành Công ty Degussa Advanced Nanomaterials hoạt động độc lập. Đơn vị mới
phải sản xuất những vật liệu nano mới và tiến vào những hoạt động kinh doanh
mới trong một thị trường hấp dẫn.
Ban lãnh đạo của Công ty Degussa Advanced Nanomaterials đóng tại
Công viên Công nghiệp Hanau – Wolfgang. Công ty hi
ện đang sử dụng một đội
ngũ gồm 20 người nhằm khẳng định mình như một thực thể kinh doanh có lãi
bằng những sản phẩm mới kể cả TiO2 nano vào năm 2006. Công ty liên doanh
Degussa Creavis Technologies & Innovation và Degussa Aerosil & Silanes
Business Unit đang cung cấp đến 25 triệu Euro trong bốn năm tới để thúc đẩy
đạt đến mục đích đó.

2
với vai trò là chất xúc tác quang hoá, tác động của
tia cực tím ở dải sóng ngắn (< 385nm) lên TiO
2
sẽ thúc đẩy các quá trình sản

21
sinh ra hydroxyl radical °OH – một chất có tính oxy hoá rất mạnh, với thế oxy
hoá 2,06 V (trên điện cực chuẩn HgCl
2
). Đây chính là tác nhân oxy hoá chính
cho các quá trình oxy hoá tăng cường AOPs (Advanced Oxydation Processes),
có hiệu suất oxy hoá rất cao so với các chất oxy hoá truyền thống như clo hoạt
tính, KMnO
4
, NaHSO
3
, hoặc O
2
Trong xử lý nước bằng TiO
2
xúc tác quang
hoá, AOPs có tác động giảm COD, TOC, oxy hoá các hợp chất hữu cơ, các chất
halogenua hữu cơ, xyanua phức chất, các loại thuốc bảo vệ thực vật, các hợp
chất photpho hữu cơ, TNT, MTBE và đặc biệt có tác dụng diệt khuẩn mạnh,
nhất là đối với trực khuẩn E.Coli – loại vi khuẩn đường ruột trên người và động
vật.
Trong xử lý khí bằng TiO
2
– xúc tác quang hoá, ngoài tác dụng diệt khuẩn,

đáng quan tâm.
Trong các công trình nghiên cứu đã được công bố, phần lớn các tác giả
đều tập trung vào khảo sát chi tiết các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc và kích

22
thước hạt TiO
2
, từ đó xác định các điều kiện thích hợp cho quy trình điều chế
TiO
2
hoặc hỗn hợp oxit chứa TiO
2
nano từ các nguyên liệu ban đầu là muối vô
cơ titan hoặc các alkoxit [2,3,4,5].
Tuy nhiên các nghiên cứu mới chỉ thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm
với một vài mẫu sản phẩm kết hợp với việc công bố kết quả nghiên cứu trên tạp
chí khoa học hoặc tham gia đào tạo đại học và sau đại học. Trên thực tế, chúng ta
vẫn chưa có một quy trình công nghệ và thiết bị đồng bộ ở quy mô nhỏ
để có thể
sản xuất được bột TiO
2
nano với sản lượng tính bằng kilogam.
Về lĩnh vực ứng dụng sản phẩm, phần lớn các tác giả đều thử nghiệm sử
dụng TiO
2
nano với mục đích xử lý môi trường theo các phương pháp khác
nhau.
Tại Viện Vật lý ứng dụng và thiết bị khoa học, các nhà khoa học đã
nghiên cứu chế tạo thành công sơn quang xúc tác TiO
2

2
nano có khả năng diệt vi khuẩn E.Coli và Bacillus, khả năng này

23
được duy trì ngay cả sau 15 ngày sử dụng. Kết quả nghiên cứu này được đăng ký
độc quyền giải pháp hữu ích tại cục sở hữu trí tuệ Việt Nam.
Tại Viện KH & CN Việt Nam, các công trình nghiên cứu ứng dụng TiO
2

nano được thực hiện trong các lĩnh vực xử lý nước và nước thải, đặc biệt là nước
thải của các bãi chứa và xử lý rác nhằm diệt khuẩn và loại bỏ một số yếu tố độc
hại. Kết quả nghiên cứu xử lý nước rỉ của bãi rác Nam Sơn nhằm giải quyết vấn
đề ảnh hưởng của rác thải đến môi trường do TSKH. Nguyễn Xuân Nguyên chủ
trì th
ực hiện đã được công bố trên tạp chí khoa học chuyên ngành. [9,10]
Tại Đại học Bách khoa Hà Nội, các nghiên cứu về TiO
2
nano được thực
hiện theo phương pháp sol – gel đi từ alkoxit, tạo ra các màng tinh thể có cấu
trúc nano kích thước 20 – 50 nm với các pha anataz và rutil, tuỳ thuộc vào chế
độ xử lý nhiệt. Màng có cấu trúc xốp và bề mặt riêng lớn, được sử dụng thử
nghiệm làm vật liệu cảm biến khí. [11]
Tại Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh, TiO
2
nano được nghiên cứu ứng
dụng để khử mùi trong không khí.
Tất cả các công trình nghiên cứu này cũng như các công trình nghiên cứu
trên thế giới đa phần mới chỉ mang tính định tính và so sánh đối chứng, chứ chưa
đi sâu vào nghiên cứu cơ bản, nhất là về động học của các quá trình quang hoá
xúc tác và các phản ứng AOPs (Advanced Oxydation Processes).