Luận án Nghiên cứu điều chế hỗn hợp nano oxit mangan từ quặng pyroluzit Việt Nam theo phương pháp amoni florua và định hướng ứng dụng trong xử lý một số chất hữu cơ khó phân hủy

ích SEM và TEM. 
d. Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến quá trình kết tủa MnC2O4 
 Để đánh giá ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến quá trình kết tủa MnC2O4, tiến 
hành phản ứng ở các tốc độ khuấy nhanh, lần lượt như sau: 200; 400; 600 và 800 
vòng/phút. Các điều kiện khác được duy trì ở giá trị thích hợp như đã kháo sát ở các 
phần trên. 
Sản phẩm MnC2O4 thu được được đánh giá bằng các phương pháp phân tích 
SEM và TEM. 
Tính hiệu suất thu hồi mangan theo công thức (2.3). 
2.2.3. Nghiên cứu điều chế MnO2 nano từ MnC2O4.2H2O 
 Quá trình điều chế MnO2 nano từ MnC2O4.2H2O và KMnO4 được thực hiện 
như sau: 
 - Cho 20g MnC2O4.2H2O vào cốc thủy tinh dung tích 1.000 ml có chứa sẵn 
200 ml nước khử khoáng, khuấy đều hỗn hợp trên máy khuấy cơ với tốc độ khuấy 
xác định, ở nhiệt độ phòng. 
 - Bổ sung từ từ dung dịch KMnO4 với lượng vừa đủ để phản ứng với mangan 
oxalat theo phương trình phản ứng vào cốc, khuấy liên tục trong 120 phút. 
 - Lọc kết tủa thu được bằng máy lọc hút chân không ở áp suất 200mmHg. 
Rửa kết tủa trên giấy lọc vài lần bằng nước khử khoáng cho đến khi pH của dịch lọc 
đạt ~ 7. Kết tủa thu được được sấy khô đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ 105oC 
trong thời gian 4h. 
 Sản phẩm thu được được xác định đặc trưng hóa lý bằng các phương pháp 
XRD, SEM, TEM, BET. 
 Quá trình điều chế nano oxit MnO2 từ MnC2O4.2H2O theo phương pháp oxi 
hóa MnC2O4 bằng KMnO4 được khảo sát để tìm các điều kiện khác nhau về: 
 - Môi trường phản ứng; 
 - Nồng độ dung dịch KMnO4; 
 - Tốc độ khuấy. 
2.2.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường phản ứng 
 Để nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường đến quá trình phản ứng oxi hóa 
khử giữa MnC2O4 và KMnO4, tiến hành quá trình kết tủa như sau: 
 47 
 - Bổ sung từ từ 20 g MnC2O4.2H2O vào cốc thủy tinh dung tích 1.000ml, có 
chứa sẵn 200g nước khử khoáng, khuấy hỗn hợp trên máy khuấy cơ với tốc độ 
khuấy 400 vòng/phút. Thực hiện hai thí nghiệm khác nhau như sau: 
 + Thí nghiệm 1: Sau 5 phút, bổ sung từ từ cho đến hết 200 g dung dịch 
KMnO4 có nồng độ 6% về khối lượng (12 g KMnO4) vào hỗn hợp. Thời gian bổ 
sung dung dịch KMnO4 là 120 phút. 
 + Thí nghiệm 2: Sau 5 phút, bổ sung cho đến hết 400 g hỗn hợp gồm: 7,5 g 
axit sulfuric đặc, 24 g KMnO4 và 368,5 g nước khử khoáng vào hỗn hợp trong thời 
gian 120 phút. 
 - Tiếp tục khuấy trộn hỗn hợp phản ứng trong thời gian 15 phút ở nhiệt độ 
thường thu được kết tủa màu nâu đen. 
2.2.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ dung dịch KMnO4 
 Để đánh giá ảnh hưởng của nồng độ dung dịch KMnO4 đến tính chất kết tủa 
MnO2, tiến hành phản ứng giữa MnC2O4 và KMnO4 như thí nghiệm 2 mục 2.2.3.1, 
có mặt của axit H2SO4 với điều kiện thay đổi nồng độ của dung dịch KMnO4 lần 
lượt: 2 %, 4% và 6 %. Các sản phẩm thu được ở các nồng độ KMnO4 khác nhau 
được xác định hình thái, cấu trúc và kích thước hạt bằng các phương pháp phân tích 
SEM và TEM. 
2.2.3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ khuấy 
 Để điều chế MnO2 nano, tiến hành phản ứng như Thí nghiệm 2 mục 2.2.3.1, 
nhưng tốc độ khuấy trộn thay đổi lần lượt là: 200; 400; 600 và 800 vòng/phút. 
 Các mẫu sản phẩm thu được được ký hiệu lần lượt là M200, M400, M600 và 
M800, tương ứng với tốc độ khuấy trộn là 200; 400; 600 và 800 vòng/phút. Các 
mẫu này được xác định hình thái, cấu trúc và kích thước hạt bằng các phương pháp 
phân tích SEM và TEM. 
2.2.4. Nghiên cứu điều chế hỗn hợp nano oxit mangan từ MnO2 nano 
 Hỗn hợp nano oxit mangan được tổng hợp bằng cách nung MnO2 nano (thu 
được từ MnC2O4) với các điều kiện khác nhau về nhiệt độ và thời gian nung. 
2.2.4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình nung MnO2 nano 
 Để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình nung MnO2 trong 
không khí, cần thực hiện nung MnO2 ở các nhiệt độ khác nhau như sau: 400oC; 
 48 
500oC; 600oC và 700oC; thời gian nung được cố định là 120 phút. Các sản phẩm thu 
được được phân tích nhiễu xạ tia X để xác định thành phần pha. 
2.2.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian nung đến quá trình nung MnO2 nano 
 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến quá trình nung MnO2 và xác định tỷ 
lệ các oxit mangan có trong mẫu sản phẩm thu được được tiến hành như sau: 
 - Cân chính xác 4 mẫu, mỗi mẫu 10 g MnO2 nano. Các mẫu được đưa vào 
các chén nung và tiến hành nung trong không khí ở cùng nhiệt độ nung nhưng với 
các thời gian khác nhau như sau: 60 phút; 120 phút; 180 phút và 240 phút. 
 - Kết thúc quá trình nung, cân lại các mẫu sản phẩm để xác định khối lượng 
mất khi nung và phân tích nhiễu xạ tia X để xác định thành phần pha. Từ kết quả 
phân tích thu được, xác định được tỷ lệ khối lượng các oxit mangan có trong sản 
phẩm. 
2.2.5. Nghiên cứu quá trình tách riêng các tạp chất và thu hồi NH4F 
2.2.5.1. Nghiên cứu quá trình tách sắt 
 Tiến hành tách hợp chất của sắt từ dung dịch B sau khi đã thu hồi mangan 
như sau: 
 - Cân chính xác m7 gam dung dịch B có chứa Fe với nồng độ c7 (% khối 
lượng), bổ sung muối NH4HF2 tới nồng độ bão hòa vào dung dịch B (~ 25% về khối 
lượng), đồng thời khuấy trộn liên tục cho tới khi xuất hiện kết tủa màu trắng ổn định 
của muối sắt. Sau đó làm lạnh hỗn hợp trong khay nước đá đến nhiệt độ khoảng 
10oC. 
 Phương trình phản ứng xảy ra như sau: 
 (NH4)3Fe(C2O4)3 + 6NH4HF2 = (NH4)3FeF6 ↓ (trắng) + 6NH4F + 3H2C2O4 (2.4) 
 - Lắng tách kết tủa khỏi dung dịch, lọc trên giấy lọc mã số GI0740 bằng thiết 
bị lọc hút chân không ở áp suất 200 mmHg; Rửa chất rắn thu được một vài lần bằng 
dung dịch NH4HF2 và bỏ nước lọc. Chất rắn được sấy khô đến khối lượng không 
đổi ở nhiệt độ 105oC trong thời gian 4h. Phần dung dịch thu được sau khi lắng lọc 
thu hồi sắt được gọi là dung dịch C. Dung dịch C có chứa các thành phần chính là 
(NH4)2SiF6, NH4F, NH4HF2, và có thể có các tạp chất khác với hàm lượng nhỏ. 
- Xác định khối lượng (m8, g) và hàm lượng Fe2O3 (c8, % khối lượng) trong 
muối (NH4)3FeF6 vừa tách ra và tính toán được hiệu suất tách sắt từ dung dịch B 
theo công thức: 
 49 
ήFe2O3 = %100)
.
.
(
77
88
cm
cm
 (2.5) 
 - Chất rắn thu được sau khi sấy khô được phân tích nhiễu xạ tia X để xác 
định thành phần pha. 
 Hàm lượng Fe2O3 trong các mẫu được phân tích theo TCN 91:2005. Xác 
định khối lượng chất rắn thu được bằng cân kỹ thuật có độ chính xác đến 0,01. 
2.2.5.2. Nghiên cứu quá trình tách silic 
Quá trình thu hồi Si từ dung dịch C được tiến hành như sau: 
 - Cân chính xác m9 gam dung dịch C có hàm lượng SiO2 là c9 (% khối 
lượng), trung hòa dung dịch C bằng dung dịch NH3 25% đến pH = 8 - 9, đồng thời 
khuấy trộn bằng máy khuấy cơ đến khi xuất hiện các kết tủa dạng gel ổn định của 
silic. Phương trình phản ứng xảy ra như sau: 
 (NH4)2SiF6 + 4NH3 + 4H2O = Si(OH)4 ↓ (trắng) + 6NH4F (2.6) 
 Si(OH)4 = SiO2 + H2O (2.7) 
 - Lọc, rửa kết tủa bằng nước khử khoáng trên giấy lọc mã số GI0740 bằng 
thiết bị lọc hút chân không ở áp suất 200 mmHg; 
 - Kết tủa thu được sau khi sấy khô đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ 
130oC trong thời gian 4h được phân tích thành phần pha bằng phương pháp nhiễu 
xạ tia X và đo phổ hồng ngoại FTIR. Dung dịch lọc thu được sau khi tách chất rắn 
được gọi là dung dịch D. Dung dịch D có chứa thành phần chính là NH4F và 
NH4HF2, ngoài ra còn có các tạp chất khác với hàm lượng nhỏ. 
 - Xác định khối lượng (m10, g) và hàm lượng SiO2 trong mẫu SiO2 vừa thu 
được (c10, % khối lượng), từ đó tính được hiệu suất của quá trình tách Si từ dung 
dịch C. 
 Hiệu suất tách Si từ dung dịch C được tính theo công thức sau: 
 ƞSiO2 = %100)
.
.
(
99
1010
cm
cm
 (2.8) 
Trong đó: ƞSiO2 là hiệu suất thu hồi silic từ dung dịch C (%) 
 Xác định hàm lượng SiO2 trong mẫu sản phẩm thu được theo TCN 91:2005. 
 Xác định khối lượng mẫu SiO2 thu được bằng cân kỹ thuật có độ chính xác 
đến 0,01. 
 50 
2.2.5.3. Nghiên cứu quá trình thu hồi NH4F 
 Quá trình thu hồi NH4F từ dung dịch D được tiến hành như sau: 
 - Cô dung dịch D ở nhiệt độ 105oC đến khi xuất hiện lớp váng tinh thể dày 
trên bề mặt dung dịch, sau đó làm lạnh dung dịch xuống khoảng 20oC đến 10oC 
bằng cách ngâm bình chứa dung dịch trong khay nước đá; 
 - Lọc tách riêng 2 pha lỏng/rắn; pha rắn chứa tinh thể NH4F và NH4HF2 được 
sử dụng cho quá trình phân hủy quặng pyroluzit, pha lỏng chứa một lượng nhỏ 
NH4F và NH4HF2 và các tạp chất khác với hàm lượng nhỏ được sử dụng cho quá 
trình hòa tách hỗn hợp Q (thay thế cho việc sử dụng nước khử khoáng). 
2.2.6. Định hướng ứng dụng hỗn hợp nano oxit mangan trong xử lý một số chất 
hữu cơ khó phân hủy 
 Sử dụng 3 mẫu sản phẩm nano oxit được điều chế từ đề tài, gồm: mẫu M600 
(100% MnO2); mẫu M601 (51,39% MnO2 và 48,61% Mn2O3) và mẫu M602 (100% 
Mn2O3) để định hướng ứng dụng trong xử lý một số chất hữu cơ khó phân hủy. Quá 
trình được tiến hành nghiên cứu theo hai phương án sau đây: 
 + Định hướng ứng dụng trong xử lý xanh metylen (MB) trong nước khử 
khoáng kỹ thuật bổ sung MB ở nồng độ xác định. 
 + Định hướng ứng dụng trong xử lý các hợp chất hữu cơ trong nước thải của 
quá trình sản xuất chất tạo màu cho phân bón tại Viện Hóa học Công nghiệp Việt 
Nam sau khi đã được xử lý sơ bộ. 
2.2.6.1. Nghiên cứu xử lý xanh metylen của hỗn hợp nano oxit mangan 
 Xanh metylen (MB) được lựa chọn làm đối tượng xử lý, vì các lý do sau: 
 - Việc theo dõi quá trình giảm nồng độ xanh metylen (tương đương với việc 
theo dõi độ chuyển hóa hay khả năng hấp phụ, khả năng oxy hóa) có thể được thực 
hiện dễ dàng nhờ phương pháp trắc quang so màu hay thậm chí bằng mắt thường; 
 - Xanh metylen có chứa hệ vòng thơm liên hợp và các nguyên tử nitơ, clo, 
lưu huỳnh, cacbon và hydro – đặc trưng cho các chất màu trong công nghiệp dệt 
nhuộm. 
a, Nghiên cứu xử lý xanh metylen của hỗn hợp nano oxit mangan ở pH cao 
 Các thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của thời gian, hàm lượng của MB và 
hàm lượng của hỗn hợp nano oxit mangan lên độ chuyển hóa của MB được tiến 
hành bằng cách: 
 51 
 - Bổ sung một lượng chính xác hỗn hợp nano oxit mangan (mẫu M601) vào 
bình tam giác dung tích 250 ml chứa sẵn 50 ml dung dịch MB có nồng độ xác định. 
Dung dịch MB này được điều chỉnh pH đến 7 bằng dung dịch NaOH 0,1M. 
 - Sau khi kết thúc xử lý, dung dịch được lọc li tâm, dịch lọc được phân tích 
để xác định nồng độ MB còn lại bằng phương pháp trắc quang so màu ở bước sóng 
665 nm. 
 Hiệu suất xử lý MB được xác định theo công thức: 
 ȠXL = %100)(
Co
CeCo 
 (2.9) 
 Trong đó, Co và Ce là nồng độ MB ban đầu và sau khi xử lý. 
b, Nghiên cứu xử lý xanh metylen của mẫu hỗn hợp nano oxit mangan ở pH thấp 
 Trong nghiên cứu này, chúng tôi lựa chọn mẫu M600 (mẫu MnO2 nano) để 
thăm dò ứng dụng trong xử lý MB ở môi trường có pH thấp. pH của dung dịch MB 
được điểu chỉnh bằng dung dịch H2SO4 có nồng độ 0,05M. 
- Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng M600 đến khả năng xử lý MB 
 Cách thức tiến hành thí nghiệm như sau: 
 + Chuẩn bị 4 cốc thủy tinh có dung tích 250 ml, trong mỗi cốc đã có 50 ml 
dung dịch MB nồng độ 50 mg/l và đã được điều chỉnh môi trường bằng dung dịch 
H2SO4 0,05 M để có pH = 2. 
 + Đưa vào các cốc một lượng M600 với khối lượng là: 0,02; 0,03; 0,04 và 
0,05g. Khuấy trộn các mẫu trên máy khuấy từ, sau khoảng thời gian xác định lấy 
một lượng mẫu, lọc li tâm, dịch lọc được phân tích để xác định nồng độ MB còn lại 
bằng phương pháp trắc quang so màu ở bước sóng 665 nm. Từ đó có thể tính được 
độ chuyển hóa của MB, tức là đánh giá được khả năng xử lý MB của mẫu M600. 
 Độ chuyển hóa được tính theo công thức: 
 ƞCH = %100)(
Co
CtCo 
 (2.10) 
 Trong đó: 
 ƞCH là độ chuyển hóa của MB, %; 
 Co là nồng độ dung dịch MB ban đầu, mg/l; 
 Ct là nồng độ dung dịch MB thu được ở thời điểm t, mg/l; 
 52 
- Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến khả năng xử lý MB của M600. 
 Chuẩn bị 4 cốc thủy tinh dung tích 250 ml, mỗi cốc đã có sẵn 50 ml dung 
dịch MB nồng độ 50 mg/l. Thêm vào mỗi cốc một lượng dung dịch H2SO4 0,05M 
xác định sao cho pH của dung dịch trong 4 cốc lần lượt là: 2; 3; 4 và 5. Sau đó bổ 
sung vào mỗi cốc 0,05 g M600, khuấy trộn liên tục trên máy khuấy từ, sau các 
khoảng thời gian khác nhau lấy các mẫu dung dịch để lọc li tâm, dịch lọc được phân 
tích hàm lượng MB còn lại bằng phương pháp trắc quang so màu ở bước sóng 665 
nm. Độ chuyển hóa của MB được tính toán theo công thức (2.10). 
c, So sánh khả năng xử lý MB của các mẫu hỗn hợp nano oxit mangan ở pH thấp 
 Để so sánh khả năng xử lý MB ở pH thấp của hỗn hợp nano oxit mangan, lựa 
chọn 3 mẫu M600, M601 và M602. Tiến hành thí nghiệm như sau: 
 Chuẩn bị các cốc thủy tinh dung tích 250 ml, mỗi cốc có sẵn 50 ml dung dịch 
MB có nồng độ 50 mg/l. Bổ sung thêm một lượng dung dịch H2SO4 0,05 M xác 
định để điều chỉnh pH của dung dịch MB trong các cốc bằng 2. Sau đó bổ sung 
chính xác 0,05g M600 vào cốc 1; 0,05g M601 vào cốc 2; 0,05g M602 vào cốc 3. 
Tiến hành khuấy trộn các mẫu trên máy khuấy từ. Sau khoảng thời gian xác định, 
dung dịch trong các cốc được lọc li tâm, dịch lọc được phân tích để xác định nồng 
độ MB còn lại bằng phương pháp trắc quang so màu ở bước sóng 665 nm. Từ đó 
tính được độ chuyển hóa của MB ở các thời gian khác nhau đối với từng mẫu hỗn 
hợp nano oxit mangan theo công thức (2.10). 
2.2.6.2. Nghiên cứu xử lý các hợp chất hữu cơ ô nhiễm trong nước thải của mẫu 
hỗn hợp nano oxit mangan 
Sử dụng 3 mẫu hỗn hợp nano oxit mangan, gồm: M600, M601 và M602 để 
nghiên cứu khả năng xử lý các hợp chất hữu cơ ô nhiễm trong nước thải. 
 Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng mẫu nước thải phát sinh trong quá 
trình sản xuất chất tạo màu cho phân bón tại Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam 
sau khi đã được xử lý sơ bộ, có giá trị COD (nhu cầu oxi hóa học) đầu ra khoảng 
300 mg/lít. Để đánh giá khả năng xử lý các hợp chất hữu cơ ô nhiễm của các mẫu 
sản phẩm trong việc xử lý nước thải, chúng tôi tiến hành thí nghiệm trên hệ thiết bị 
phản ứng gián đoạn. Thí nghiệm được tiến hành như sau: 
 - Bước 1: Phân tích chỉ tiêu COD của mẫu nước thải trước khi xử lý theo 
TCVN 6491:1999. 
 53 
 - Bước 2: Cân lần lượt 3 mẫu M600, M601 và M602, mỗi mẫu 0,1g cho từng 
mẫu vào riêng một cốc dung tích 500ml đã chứa sẵn 100 ml nước thải.Tiến hành 
khuấy trộn trên máy khuấy từ. 
 Sau các khoảng thời gian xác định đem mẫu li tâm, tách lấy phần rắn. Phần 
nước trong được xác định chỉ tiêu COD sau xử lý theo TCVN 6491:1999. 
2.3. Phương pháp phân tích, kiểm tra, đánh giá kết quả 
 - Phân tích hàm lượng mangan và các nguyên tố hóa học khác trong quặng 
và trong sản phẩm bằng phương pháp phân tích hóa học theo TCN 91-2005. Tiêu 
chuẩn này quy định phương pháp phân tích hóa học để xác định các thành phần chủ 
yếu trong quặng mangan, bao gồm các chỉ tiêu: Mn tổng số, mangan dioxit (MnO2), 
sắt (lll) oxit (Fe2O3), silic dioxit (SiO2). 
+ Hàm lượng mangan tổng số được xác định theo phương pháp chuẩn độ 
muối Morh. Nguyên tắc của phương pháp như sau: Hòa tan mẫu bằng hỗn hợp 
HNO3 (1:1), H3PO4 (1:1) và H2SO4 (d=1,84 g/cm3). Oxi hóa Mn2+ đến Mn7+ trong 
môi trường axit sulfuric bằng amonipesulfat (NH4)2S2O8, sau đó chuẩn độ bằng 
dung dịch muối Morh (NH4)2Fe(SO4)2 với chỉ thị natri diphenylamin sulfonat. 
+ Hàm lượng sắt (lll) oxit Fe2O3 được xác định bằng phương pháp chuẩn độ 
bằng dung dịch kalibicromat K2Cr2O7. Nguyên tắc của phương pháp như sau: phân 
hủy mẫu bằng hỗn hợp HCl và HNO3. Tách sắt ở dạng kết tủa sắt (lll) hidroxit 
Fe(OH)3 bằng dung dịch amoni hidroxit NH4OH. Hòa tan Fe(OH)3 bằng dung dịch 
axit clohidric loãng, khử Fe(lll) xuống Fe(ll) và chuẩn độ bằng dung dịch 
kalibicromat K2Cr2O7 0,1N. 
+ Phân tích hàm lượng silic: nguyên tắc của phương pháp là phân hủy mẫu 
bằng HCl (d = 1,19g/cm3) và HNO3 (d = 1,39 g/cm3). Nung chảy cặn còn lại với 
hỗn hợp kali natri cacbonat KNaCO3 ở 9500C. Hòa tan khối nung chảy bằng HCl. 
Cô cạn dung dịch hai lần để tách nước của axit silicsic, nung kết tủa axit silicsic ở 
950 0C và xử lý bằng HF để tách silic ở dạng silic tetraflorua (SiF4). 
- Xác định nhu cầu oxi hóa học (COD) của mẫu nước thải trước và sau khi 
xử lý theo TCVN 6491:1999. Nguyên tắc của phương pháp như sau: Đun hồi lưu 
mẫu thử với lượng kali đicromat đã biết trước khi có mặt thuỷ ngân (II) sunfat và 
xúc tác bạc trong axit sunfuric đặc trong khoảng thời gian nhất định, trong quá trình 
đó một phần đicromat bị khử do sự có mặt các chất có khả năng bị oxi hoá. Chuẩn 
 54 
độ lượng đicromat còn lại với sắt(II) amoni sunfat. Tính toán giá trị COD từ lượng 
đicromat bị khử, 1 mol đicromat (Cr2O7-2) tương đương với 1,5 mol oxi (O2). 
 - Xác định thành phần hóa học của quặng pyroluzit theo phương pháp phổ 
huỳnh quang tia X (XRF) trên thiết bị S4-Pioneer của hãng Buker (Đức) tại Viện 
Địa chất. 
 - Xác định thành phần hóa học của các sản phẩm bằng phương pháp phân 
tích ICP-MS tại Viện Địa lý-Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; 
 - Xác định nồng độ xanh metylen (MB) theo phương pháp trắc quang so màu 
trên thiết bị Photometer An A–7A–A của hãng TOKYO Photoelectric (Nhật) ở 
bước sóng λ = 665 nm tại Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam. Phân tích quang 
phổ hấp thụ phân từ (UV-VIS) của dung dịch MB ở pH bằng 6 trên thiết bị V-630, 
số seri C354161148 (Mỹ) tại Khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, 
Đại học Quốc gia Hà Nội. 
 - Xác định thành phần pha theo phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) trên thiết 
bị X’Pert Pro của hãng PANalytica (Hà Lan) tại Viện khoa học công nghệ quân sự 
và thiết bị SIEMENS D5005 tại trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học quốc 
gia Hà Nội với góc quét 2θ = 5 ÷ 80o, tốc độ quét 0,05o/s, bước sóng λ = 1,54056 Å, 
điện cực anot Cu. 
- Ghi phổ hồng ngoại trên thiết bị Shimadtu Prestige – 21 (Nhật Bản) ở dải 
sóng 400 –4000 cm–1 tại bộ môn Hóa lý, trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Mẫu 
được chuẩn bị bằng phương pháp ép viên với KBr. 
 - Phân tích nhiệt trọng lượng và nhiệt lượng quét vi sai (TG/DTA) trên thiết 
bị Labsys Evo tại Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ 
Việt Nam. Mẫu được nung từ 25 – 900oC, tốc độ nung 10oC/phút. 
 - Khảo sát hình thái cấu trúc hạt và tính chất bề mặt của sản phẩm theo 
phương pháp Kính hiển vi điện tử quét (SEM), trên thiết bị S4800 của hãng Hitachi 
(Nhật) tại Viện Vệ sinh dịch tễ Trung ương. 
- Khảo sát hình thái và kích thước tương đối của hạt sản phẩm theo phương 
pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) trên thiết bị JEOL JEM-1010 (Nhật) tại 
Viện Vệ sinh dịch tễ Trung ương và trên thiết bị Tecnai G2-20 (Cộng Hòa Séc) tại 
trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội. Kích thước hạt cơ 
bản trung bình được tính theo phương pháp thống kê với sự hỗ trợ của 2 phần mềm 
 55 
Paint Shop Pro 5.1 (phần mềm xác định kích thước hạt) và Origin 6.1 (phần mềm vẽ 
đồ thị). 
 - Khảo sát quá trình hấp phụ đẳng nhiệt nitơ của sản phẩm trên trên thiết bị 
Micrometrics Gemini VII của hãng Micrometrics tại Viện Tiên tiến Khoa học và 
Công nghệ - Đại học Bách Khoa Hà Nội và thiết bị MicroActive for TriStar II Plus 
2.03 của Mỹ tại Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 
 56 
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1. Nghiên cứu quá trình nung phân hủy quặng pyroluzit 
3.1.1. Xác định thành phần quặng pyroluzit 
 Kết quả phân tích thành phần quặng pyroluzit Cao Bằng theo phương pháp 
phân tích hóa học theo TCN 91:2005 và phương pháp phân tích XRF (Bảng 3.1) 
cho thấy quặng có hàm lượng MnO2 ~ 60 - 61%; ngoài Mn, trong quặng còn chứa 
các tạp chất chính như silic ~ 17 - 18% (quy ra SiO2), sắt ~ 18 - 19% (quy ra 
Fe2O3) và các tạp chất như nhôm, kali, canxi, titan, với hàm lượng không đáng 
kể. 
Bảng 3.1. Thành phần hóa học của quặng pyroluzit Cao Bằng 
STT Thành phần hóa học Đơn vị 
Kết quả phân tích 
Theo TCN 91-2005 Theo XRF 
1 MnO2 % 61,35 60,21 
2 Fe2O3 % 19,76 19,04 
3 SiO2 % 16,58 16,97 
4 Al2O3 % - 0,68 
5 K2O % - 0,51 
6 TiO2 % - 0,08 
7 CaO % - 0,029 
 Kết quả phân tích thành phần trong quặng như mangan, sắt và silic cho thấy 
phương pháp phân tích TCN 91:2005 và phân tích theo phổ XRF cho kết quả gần 
như nhau.