1. Giới Thiệu Chung Về Sodium Metasilicate
Sodium Metasilicate (tiếng Việt: natri metasilicat) là một hợp chất vô cơ được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp nhờ tính kiềm mạnh, khả năng phân rã sinh học tương đối và giá thành hợp lý. Nhiều người vẫn quen gọi sản phẩm này dưới tên Sodium Metasilicate Anhydrous Beaded (dạng hạt, không chứa nước) hoặc Sodium Metasilicate Pentahydrate (dạng nước kết tinh 5 H₂O).
-
Tên IUPAC: Sodium metasilicate
-
Công thức hóa học: Na₂SiO₃ (dạng anhydrous) hoặc Na₂SiO₃·5H₂O (dạng pentahydrate)
-
Khối lượng phân tử:
-
Dạng anhydrous: ~122.06 g/mol
-
Dạng pentahydrate: ~212.18 g/mol
-
Natri metasilicat được sản xuất chủ yếu bằng cách phản ứng giữa silica (SiO₂) và sodium carbonate (Na₂CO₃) ở nhiệt độ cao, sinh ra natri silicat rồi tinh chế để thu được thành phẩm có độ tinh khiết cao.

2. Công Thức Hóa Học và Cấu Trúc Phân Tử
2.1. Công Thức Hóa Học
-
Dạng Anhydrous (không nước):
Na2SiO3Na_2SiO_3
Nguyên tử gồm 2 Na⁺ và 1 gốc SiO₃²⁻.
-
Dạng Pentahydrate (có 5 phân tử H₂O):
Na2SiO3⋅5H2ONa_2 SiO_3 \cdot 5 H_2O
2.2. Cấu Trúc Phân Tử
-
Gốc Silicat (SiO₃²⁻):
-
Tương tự như silicat khác, SiO₃²⁻ có cấu trúc tứ diện với nguyên tử Si ở tâm liên kết với 3 nguyên tử O.
-
Ba nguyên tử O liên kết bắc cầu, giữ điện tích âm -2, ổn định bằng 2 ion Na⁺ bổ sung.
-
-
Tương quan Na⁺ và H₂O (đối với dạng pentahydrate):
-
5 phân tử H₂O liên kết liên phân tử (hydrogen bonding) với gốc silicat và Na⁺, tạo thành mạng tinh thể ổn định.
-
2.3. Quá Trình Điều Chế
-
Phản ứng chính:
Na2CO3+SiO2→nhiệtđộcaoNa2SiO3+CO2↑Na_2CO_3 + SiO_2 \xrightarrow{nhiệt độ cao} Na_2SiO_3 + CO_2 \uparrow
-
Thông thường phản ứng diễn ra ở nhiệt độ ~1300–1500°C trong lò nung.
-
-
Tinh chế:
-
Hòa tan sodium silicat thu được trong nước, lọc tạp chất không tan (Fe₂O₃, Al₂O₃…).
-
Cô đặc dung dịch, để nguội kết tinh (nếu cần lấy dạng pentahydrate).
-
Sấy khô để thu dạng anhydrous (dạng hạt, bead) hoặc sấy ở nhiệt độ thấp để giữ dạng pentahydrate.
-
3. Tính Chất Vật Lý – Hóa Học
3.1. Tính Chất Vật Lý
Tính Chất | Dạng Anhydrous (Beads) | Dạng Pentahydrate |
---|---|---|
Màu sắc | Màu trắng đến trắng ngà | Màu trắng |
Trạng thái | Hạt, dạng viên nhỏ (beads) | Tinh thể dạng hạt |
Độ tan trong nước | Rất dễ tan, giải phóng nhiệt | Tan dễ, giải nhiệt (endothermic) |
Mật độ (kg/m³) | ~2.44 (bột rời) | ~1.62 (khi có 5 H₂O) |
pH (1% dung dịch) | 11–12 (kiềm mạnh) | 10.5–11.5 (kiềm mạnh) |
Điểm nóng chảy | 1088°C (phân hủy) | Dạng pentahydrate phân hủy khi sấy > 100°C |
Khối lượng phân tử | 122.06 g/mol | 212.18 g/mol |
-
Mùi: Không mùi đặc trưng, hơi kiềm nếu ở nồng độ cao.
-
Độ ẩm: Dạng pentahydrate tự động chứa 5 phân tử H₂O, dễ mất nước khi nhiệt độ > 100°C.
-
Xuất xứ: Trung Quốc (chiếm ~80% thị phần), Ấn Độ, Việt Nam (nhà sản xuất trong nước), một số nước Châu Âu (Đức, Ý).
3.2. Tính Chất Hóa Học
-
Tính kiềm mạnh:
-
Khi hòa tan vào nước, Na₂SiO₃ phân ly thành Na⁺ và SiO₃²⁻. Ion SiO₃²⁻ phản ứng với nước tạo ra NaOH và H₂SiO₃ (axit silic):
SiO32−+H2O⇌HSiO3−+OH−SiO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HSiO_3^{-} + OH^{-}
-
Điều này làm dung dịch có độ pH ~11–12, thích hợp để tẩy rửa, phân tán bùn đất, dầu mỡ.
-
-
Khả năng phân ly và tạo gel silic:
-
Khi pH giảm (dưới 9), ion HSiO₃⁻ tiếp tục phản ứng để tạo axit silic (H₂SiO₃), sau đó tạo gel SiO₂·nH₂O kết tủa:
HSiO3−+H+→H2SiO3↓→SiO2⋅nH2O↓HSiO_3^{-} + H^+ \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow \rightarrow SiO_2 \cdot n H_2O \downarrow
-
Hiện tượng này được ứng dụng trong công nghiệp giấy để tẩy trắng bột giấy, thu hồi silic, xử lý nước thải.
-
-
Tương tác với ion kim loại:
-
Gốc silicat có thể tạo phức lỏng với một số kim loại nặng (Fe³⁺, Cu²⁺, Al³⁺), giữ các kim loại ở dạng keo hòa tan.
-
Trong bể xi mạ, natri metasilicat giúp ổn định nồng độ ion kim loại, hạn chế bay hơi, kết tủa bất thường.
-
-
Tác dụng với muối canxi, magie:
-
Na₂SiO₃ tương tác với Ca²⁺, Mg²⁺ trong nước cứng, tạo phức hoặc kết tủa dạng CaSiO₃, MgSiO₃, góp phần làm mềm nước.
-
Ứng dụng: trong xử lý nước lò hơi, chống đóng cặn trên đường ống, nồi hơi.
-
-
Phản ứng với axit mạnh:
-
Khi cho Na₂SiO₃ vào axit mạnh (HCl, H₂SO₄), ion SiO₃²⁻ bị proton hóa thành H₂SiO₃, gây ra kết tủa silica và làm pH giảm.
-
Công thức phản ứng đơn giản:
Na2SiO3+2HCl→2NaCl+H2SiO3↓Na_2SiO_3 + 2 HCl \rightarrow 2 NaCl + H_2SiO_3 \downarrow
-
4. Phân Loại Sodium Metasilicate
Hiện nay trên thị trường phổ biến 2 dạng sodium metasilicate chính, mỗi dạng sẽ phù hợp với từng ứng dụng riêng.
4.1. Sodium Metasilicate Pentahydrate (Na₂SiO₃·5H₂O)
-
Đặc điểm:
-
Kết tinh chứa 5 phân tử nước (pentahydrate), dễ dàng hòa tan trong nước.
-
Thường được sản xuất ở nhiệt độ thấp (~40–60°C) để giữ lại nước kết tinh.
-
-
Ưu điểm:
-
Dễ pha chế dung dịch, ít bụi.
-
Phân hủy sinh học tốt hơn so với dạng anhydrous.
-
-
Nhược điểm:
-
Trọng lượng phân tử lớn hơn, giá thành cao hơn.
-
Dễ mất nước khi nhiệt độ cao, giảm tính ổn định trong vận chuyển điều kiện nóng.
-
-
Ứng dụng điển hình:
-
Chất xúc tác, phụ gia trong sản xuất phân bón silic.
-
Chất hỗ trợ trong công nghiệp xử lý nước, nhũ tương xi măng.
-
4.2. Sodium Metasilicate Anhydrous (Na₂SiO₃ Dạng Hạt / Beads)
-
Đặc điểm:
-
Không chứa nước kết tinh, được tinh chế để loại bỏ toàn bộ nước.
-
Dạng hạt (beaded) giúp giảm bụi, dễ bảo quản và vận chuyển.
-
-
Ưu điểm:
-
Tỷ lệ Na₂SiO₃ trên khối lượng cao (độ tinh khiết ~99%).
-
Độ bền ổn định, không mất nước trong quá trình lưu kho.
-
Giá thành rẻ hơn dạng pentahydrate.
-
-
Nhược điểm:
-
Khi pha tan, giải phóng nhiệt khá mạnh, cần thao tác cẩn thận.
-
Tạo bụi nhiều hơn nếu không bảo quản kín.
-
-
Ứng dụng điển hình:
-
Ngành tẩy rửa công nghiệp: xà phòng, nước rửa chén, hóa chất rửa thiết bị.
-
Xử lý nước lò hơi, chống đóng cặn.
-
Xi mạ, giặt công nghiệp, ép gỗ, sơn, dệt nhuộm.
-
4.3. Sự Khác Biệt Giữa Các Dạng
Tiêu chí | Dạng Pentahydrate (Na₂SiO₃·5H₂O) | Dạng Anhydrous (Na₂SiO₃ Beads) |
---|---|---|
Khối lượng phân tử | 212.18 g/mol | 122.06 g/mol |
Độ tinh khiết | 95–98% | ≥ 99% |
Độ ẩm | ~42% (5 H₂O) | ≤ 0.5% |
Khả năng phân hủy | Phân hủy sinh học tốt hơn | Ít phân hủy hơn (ít nước) |
Giá thành | Cao hơn | Thấp hơn |
Ứng dụng ưu tiên | Phân bón, ứng dụng nông nghiệp, | Tẩy rửa công nghiệp, xử lý nước, |
phụ gia xi mạ nhẹ | xi mạ, dệt nhuộm, xây dựng | |
Cách bảo quản | Tránh nhiệt > 60°C để giữ nước | Bảo quản kín, tránh độ ẩm cao |
5. Ứng Dụng Chính của Sodium Metasilicate
Do có độ kiềm mạnh (pH 11–12), khả năng phân hủy sinh học tương đối và giá thành rẻ, sodium metasilicate được ưa chuộng trong nhiều lĩnh vực. Dưới đây là các ứng dụng chính:
5.1. Công Nghiệp Xử Lý Nước
-
Làm mềm nước (Water Softening)
-
Na₂SiO₃ kết hợp với Ca²⁺, Mg²⁺ trong nước cứng, tạo phức hoặc kết tủa CaSiO₃, MgSiO₃.
-
Ứng dụng trong hệ thống lò hơi, nồi hơi, nồi hơi công nghiệp để ngăn ngừa cặn kết tủa.
-
Liều lượng tham khảo: 200–400 mg Na₂SiO₃/m³ nước (tùy độ cứng).
-
-
Xử lý nước thải
-
Trong nước thải công nghiệp chứa kim loại nặng (Fe, Cu, Zn, Ni), Na₂SiO₃ tạo phức giữ kim loại dưới dạng keo hòa tan, dễ tách bằng keo tụ – lắng đọng.
-
Điều chỉnh pH bằng Na₂SiO₃ giúp kết tủa phosphat, kim loại nặng, loại bỏ cod, BOD.
-
Ưu điểm: giá rẻ, hiệu quả trong xử lý bùn, xây dựng hệ thống xử lý tuần hoàn.
-
-
Điều chỉnh pH
-
Khi cần nâng pH nhanh, Na₂SiO₃ là lựa chọn thay thế NaOH, Ca(OH)₂ nhờ ít ăn mòn thiết bị hơn.
-
Phục vụ giám định chất lượng nước, cân bằng hệ tuần hoàn.
-
5.2. Ngành Chất Tẩy Rửa và Vệ Sinh Công Nghiệp
-
Sản phẩm tẩy rửa công nghiệp
-
Na₂SiO₃ dùng làm thành phần chính trong bột giặt công nghiệp, bột rửa chén, chất tẩy rửa bề mặt kim loại, vệ sinh sàn xưởng.
-
Tính kiềm mạnh giúp phân hủy dầu mỡ, rỉ sét, mảng bám trong thời gian ngắn.
-
-
Pha chế chất tẩy rửa đặc biệt
-
Dùng trong dây chuyền giặt ủi công nghiệp, giặt khô, giặt hóa chất khử nhờn, tẩy vết dầu mỡ bám trên máy móc.
-
Kết hợp với các chất hoạt động bề mặt (surfactant) để tăng khả năng tạo bọt, phân tán vết bẩn.
-
-
Chất tẩy rửa hố gas, tường kính khói
-
Pha 5–10% Na₂SiO₃ trong nước nóng, phun áp lực lên bề mặt hố ga, tường ố do dầu mỡ.
-
Hiệu quả làm sạch nhanh, giảm thời gian vệ sinh, ít ăn mòn vật liệu.
-
5.3. Ngành Dệt Nhuộm
-
Tiền xử lý vải
-
Dùng Na₂SiO₃ làm sạch vải, tẩy dầu mỡ, bụi bẩn trước khi nhuộm.
-
Liều lượng 1–3% (w/v), nhiệt độ 60–80°C, thời gian 30–45 phút để sợi vải sạch hoàn toàn, màu nhuộm lên đẹp, đều.
-
-
Giữ màu và chống kết tủa thuốc nhuộm
-
Na₂SiO₃ liên kết với ion Ca²⁺, Mg²⁺ trong nước, ngăn chặn kết tủa phức thuốc nhuộm, giúp màu lên đều, không bị loang.
-
Ứng dụng trong nhuộm cotton, polyester, vải tổng hợp.
-
-
Xử lý sau nhuộm (fix màu)
-
Kết hợp Na₂SiO₃ với chất cố định màu (fixer), giúp màu dính chặt trên sợi, giảm độ phai khi giặt.
-
5.4. Công Nghiệp Giấy và Bột Giấy
-
Tẩy trắng bột giấy
-
Na₂SiO₃ hoạt động như chất trợ tẩy, giữ kiềm ổn định trong môi trường tẩy trắng (H₂O₂, NaClO).
-
Giúp loại bỏ lignin, tannin, tạp chất kim loại, nâng cao độ trắng của giấy.
-
-
Ổn định quy trình sản xuất giấy
-
Giữ pH dung dịch trong tháp tái sử dụng nước, ngăn ngừa kết tủa canxi, magie, tăng độ bền vững của quy trình.
-
Hạn chế hiện tượng đóng cặn trên băng chuyền, con lăn, giảm tiêu hao nhiên liệu và hư hại thiết bị.
-
-
Phụ gia trong keo dán giấy
-
Na₂SiO₃ kết hợp với tinh bột, keo lỏng, tăng độ bám dính, tăng độ bền ẩm của giấy.
-
5.5. Ứng Dụng Trong Xi Mạ và Mạ Kim Loại
-
Dung dịch làm sạch trước khi mạ
-
Na₂SiO₃ pha cùng chất tẩy kiềm để loại bỏ dầu mỡ, gỉ sét bề mặt kim loại (sắt, thép, nhôm) trước khi đưa vào bể mạ.
-
Giúp lớp mạ bám dính tốt, bóng đẹp, không bị lỗi lỗ khí.
-
-
Phụ gia ổn định bể mạ
-
Thêm Na₂SiO₃ vào dung dịch mạ Ni, Cu, Cr để giữ nồng độ ion kim loại ổn định, ngăn ngừa kết tủa không mong muốn.
-
Tăng chất lượng lớp mạ, giảm bọt khí, đảm bảo lớp mạ mịn đều.
-
-
Điều chỉnh pH trong bể mạ
-
Khi cần nâng pH nhẹ, Na₂SiO₃ là lựa chọn thay thế nhẹ nhàng hơn NaOH, ít làm thay đổi nồng độ ion kim loại đột ngột.
-
5.6. Ngành Xây Dựng (Vữa, Keo Dán)
-
Chất ổn định vữa
-
Khi trộn vữa xi măng, Na₂SiO₃ tăng độ dẻo, ngăn ngừa phân tách nước, giúp bề mặt vữa phẳng, mịn.
-
Giúp chống nứt, tăng độ bám dính giữa vữa và cốt liệu.
-
-
Chất chống cháy
-
Na₂SiO₃ kết hợp với các hợp chất khác (borax, boron) để làm chất chống cháy, cách nhiệt trong tường, trần xây dựng.
-
Ứng dụng trong xây dựng tường chắn nóng, vật liệu cách nhiệt công nghiệp.
-
-
Keo dán gỗ và ván ép
-
Na₂SiO₃ thêm vào keo urea-formaldehyde hoặc melamine-formaldehyde để tăng độ bám dính, chống ẩm, chống mối mọt.
-
Giúp ống gỗ, ván công nghiệp bền chắc, chống chịu thời tiết tốt.
-
5.7. Ứng Dụng Khác
-
Phân bón silic
-
Dạng pentahydrate Na₂SiO₃ được dùng để sản xuất phân bón chứa silic, giúp cây trồng hấp thụ silic, tăng sức đề kháng, chống bệnh.
-
Pha chế dung dịch 1–2% (w/v), phun lá hoặc tưới gốc cho lúa, lúa mì, rau cải, bắp.
-
-
Chế tạo gỗ tổng hợp (dăm gỗ, MDF, HDF)
-
Na₂SiO₃ dùng làm chất liên kết phụ trợ, giúp tăng độ cứng, độ bền tấm gỗ, chống mối mọt, chống cháy.
-
-
Sản xuất gốm sứ và thủy tinh
-
Na₂SiO₃ dùng làm tiền chất silic trong sản xuất men gốm, sứ, thủy tinh chịu nhiệt, sứ cách điện.
-
Cải thiện kết cấu sản phẩm, giảm nhiệt độ nóng chảy, tiết kiệm năng lượng.
-
6. Ưu, Nhược Điểm Khi Sử Dụng Sodium Metasilicate
6.1. Ưu Điểm
-
Chi phí hợp lý
-
Giá sodium metasilicate (dạng anhydrous beads) thường rẻ hơn so với NaOH, Na₂CO₃, EDTA…
-
Dễ sản xuất hàng loạt, đáp ứng nhu cầu công nghiệp.
-
-
Tính kiềm mạnh, ổn định pH
-
Khi hòa tan, pH dung dịch luôn dao động khoảng 11–12, giúp tăng hiệu suất tẩy rửa, phân rã dầu mỡ, lignin.
-
Ổn định pH trong thời gian dài, ít bay hơi và giữ kiềm tốt hơn NaOH.
-
-
Khả năng phân hủy sinh học (dạng pentahydrate)
-
So với NaOH, Na₂SiO₃ pentahydrate phân hủy thành axit silic và natri, không gây ô nhiễm kiềm lâu dài.
-
Tốt cho xử lý nước thải, giảm tồn dư hóa chất.
-
-
Ứng dụng đa dạng
-
Từ xử lý nước, tẩy rửa, dệt nhuộm, giấy, xi mạ đến xây dựng, gốm sứ, phân bón silic…
-
Dễ pha chế dung dịch, phối trộn với các chất khác, linh hoạt cho nhiều ngành.
-
-
Dạng hạt (beads) giảm bụi
-
Tạo điều kiện bảo quản, vận chuyển dễ dàng, ít bụi so với dạng bột mịn.
-
Giảm nguy cơ hít phải bụi gây kích ứng hô hấp.
-
6.2. Nhược Điểm
-
Tính ăn mòn (“kiềm mạnh” vẫn gây ăn mòn)
-
Dù nhẹ hơn NaOH, Na₂SiO₃ vẫn có thể gây ăn mòn nhẹ trên kim loại nhôm, kẽm, bằng thép mỏng nếu để pH > 11 lâu ngày.
-
Cần thận trọng khi sử dụng trên bề mặt nhạy cảm: nhôm, đồng thau, inox mỏng.
-
-
Tạo bụi nếu bảo quản không tốt
-
Dạng beads khi vỡ hạt hoặc đổ tràn có thể tạo bụi nhỏ, gây kích ứng mắt, da, hô hấp.
-
Yêu cầu bảo quản kín, tránh va đập, đổ rơi.
-
-
Phản ứng mạnh với axit
-
Khi pha trộn với axit, Na₂SiO₃ dễ tạo kết tủa silica, có thể làm tắc ống, bể chứa.
-
Cần tránh trộn trực tiếp với axit mà không kiểm soát pH lẫn nồng độ.
-
-
Khả năng phân rã hạn chế (dạng anhydrous)
-
Dạng anhydrous ít phân hủy sinh học, tồn lưu một phần silic trong môi trường.
-
Với các ứng dụng thân thiện môi trường, nên chọn dạng pentahydrate hoặc xử lý trước khi thải.
-
7. Hướng Dẫn Sử Dụng, Liều Lượng và Pha Chế
7.1. Hòa Tan và Pha Chế Dung Dịch
-
Nguyên tắc chung
-
Luôn cho Na₂SiO₃ vào nước (nước thường hoặc nước nóng 40–60°C), tránh cho ngược lại để hạn chế tạo vón cục và bắn dung dịch.
-
Khuấy đều, từ từ cho hạt Na₂SiO₃ vào cho đến khi tan hết, tránh tạo nhiều bọt to.
-
Đeo găng tay, kính bảo hộ, khẩu trang để tránh hóa chất tiếp xúc da, mắt, đường hô hấp.
-
-
Pha dung dịch tiêu chuẩn
-
Dung dịch 10% (w/v): 1 kg Na₂SiO₃/10 L nước. Dùng phổ biến cho tẩy rửa, xây dựng.
-
Dung dịch 20% (w/v): 2 kg Na₂SiO₃/10 L nước. Dành cho ứng dụng xi mạ, dệt nhuộm cần pH cao.
-
-
Kiểm tra pH
-
Sau khi hòa tan hoàn toàn, đo pH. Nếu pH > 12, có thể pha loãng hoặc thêm nước để đạt mức pH mong muốn (10–11).
-
Trường hợp cần pH thấp hơn (9–10), có thể thêm từ từ axit nhẹ (HCl loãng) trong khi khuấy đều.
-
7.2. Liều Lượng Tham Khảo Trong Các Ứng Dụng Thông Thường
Ứng dụng | Liều lượng tham khảo |
---|---|
Xử lý nước cứng | 200–400 mg Na₂SiO₃/m³ nước (tùy độ cứng) |
Xử lý nước thải chứa kim loại nặng | 1.2–1.5 mol Na₂SiO₃ / mol Fe, Cu, Zn (tạo phức) |
Tẩy rửa công nghiệp | 1–3% (w/v) dung dịch Na₂SiO₃ (10–30 g/L) |
Dệt nhuộm – tiền xử lý vải | 1–3% (w/v), nhiệt độ 60–80°C, thời gian 30–45 phút |
Giấy & bột giấy – tẩy trắng trợ tẩy | 0.5–1% (w/v) kết hợp H₂O₂/NaClO, pH 9–10, 50–70°C, 60–90 phút |
Xi mạ – làm sạch bề mặt trước mạ | 1–2% (w/v) dung dịch Na₂SiO₃, 30–60°C, 10–20 phút |
Xây dựng – phụ gia vữa | 0.2–0.5% (w/v) dung dịch Na₂SiO₃ hòa với nước vữa |
Phân bón silic – phun tưới cây trồng | 0.1–0.2% (w/v) dung dịch Na₂SiO₃, phun lá hoặc tưới gốc |
Chế tạo gỗ tổng hợp – phụ gia keo dán | 0.5–1% (w/w) Na₂SiO₃ trong keo urea-formaldehyde |
Lưu ý quan trọng: Nồng độ và thời gian có thể thay đổi tùy theo điều kiện thực tế, chất lượng nước, nhiệt độ, loại vải, thành phần hóa chất đi kèm. Luôn thực hiện thử nghiệm thí điểm trên quy mô nhỏ trước khi triển khai đại trà.
7.3. Lưu Ý Khi Pha Chế và Bảo Quản Dung Dịch
-
Bảo quản dung dịch
-
Đặt nơi thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp và nhiệt độ cao (> 30°C) để tránh mất nước, thay đổi nồng độ.
-
Đậy kín nắp bình chứa để tránh CO₂ trong không khí xâm nhập, gây thay đổi pH (giảm hiệu quả).
-
-
Tránh nhiễm bẩn
-
Dung dịch Na₂SiO₃ dễ bị nhiễm bẩn (bụi, tạp chất) nếu để hở, ảnh hưởng đến hiệu suất ứng dụng.
-
Sử dụng dụng cụ sạch, không dùng lại xô, thùng đã chứa hóa chất khác.
-
-
Kiểm soát nồng độ và pH định kỳ
-
Với các hệ thống tuần hoàn (xử lý nước, xi mạ, vữa xây dựng), sau một thời gian, cần đo lại pH, nồng độ Na₂SiO₃ để bổ sung kịp thời.
-
Tránh tình trạng nồng độ giảm quá thấp, làm mất hiệu quả tẩy rửa, ổn định pH.
-
8. Hướng Dẫn Lưu Trữ, Bảo Quản và An Toàn Lao Động
8.1. Điều Kiện Bảo Quản
-
Nơi khô ráo, thoáng mát
-
Nhiệt độ bảo quản tối ưu: 10–30°C.
-
Độ ẩm thấp (< 60% RH) để tránh Na₂SiO₃ kết tụ, hút ẩm tạo vón cục hoặc hòa tan cục bộ.
-
-
Đóng gói kỹ, tránh ánh nắng trực tiếp
-
Dạng beads: Bảo quản trong thùng gỗ, bao PP dệt, thùng nhựa HDPE có nắp đậy.
-
Không để gần axit hoặc các chất oxy hóa mạnh để tránh phản ứng ngoài ý muốn.
-
-
Tránh để chung với thực phẩm hoặc đồ uống
-
Dù Na₂SiO₃ không phải là chất độc nguy hại cấp độ cao, nhưng không được tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm, nước uống.
-
-
Thời hạn sử dụng
-
Trong điều kiện bảo quản tốt, sodium metasilicate anhydrous có thể giữ độ tinh khiết ≥ 98% trong vòng 2–3 năm.
-
Sau thời gian này, nên kiểm tra lại độ ẩm, độ tinh khiết, tránh sử dụng nếu có dấu hiệu vón cục hoặc đổi màu.
-
8.2. An Toàn Lao Động và Thiết Bị Bảo Hộ
-
Tiếp xúc da và mắt
-
Dung dịch Na₂SiO₃ có độ kiềm cao có thể gây kích ứng nhẹ đến trung bình.
-
Trang bị găng tay cao su chịu được hóa chất, kính bảo hộ kín hoặc mặt nạ phòng độc khi pha chế, tiếp xúc với bột Na₂SiO₃.
-
-
Hô hấp
-
Tránh hít phải bụi Na₂SiO₃ (hạt hoặc bột), có thể gây kích ứng đường hô hấp.
-
Sử dụng khẩu trang chống bụi (loại P2/P3) khi thao tác mở bao, sàng lọc hạt, pha chế.
-
-
Quần áo bảo hộ
-
Áo dài tay, quần dài, ủng hoặc giày bảo hộ để tránh bắn dung dịch kiềm lên da.
-
Trường hợp dính hóa chất lên da, rửa ngay bằng nước sạch và xà phòng.
-
-
Thiết bị ưu tiên
-
Kính chắn mặt (face shield) khi thao tác pha chế lượng lớn (trên 20 kg).
-
Máy hút khói hoặc máy hút bụi công nghiệp nếu khu vực thao tác nhiều bụi.
-
8.3. Xử Lý Sự Cố Tràn Đổ
-
Tràn đổ bột Na₂SiO₃
-
Dùng xẻng, chổi nhựa (không sinh tia lửa) để thu gom bột, cho vào bao, thùng kín.
-
Quét lại khu vực bằng giấy ướt hoặc khăn ẩm để hạn chế bụi.
-
Sau đó, lau sạch nền bằng nước ấm pha xà phòng để trung hòa kiềm còn sót.
-
-
Rò rỉ dung dịch Na₂SiO₃
-
Dùng vật liệu thấm (cát, trấu hoặc đất sét khô) để thấm hút, thu gom vào thùng chứa kín.
-
Vệ sinh khu vực tràn đổ bằng dung dịch axit loãng (vd: 0.5% HCl) để trung hòa kiềm, sau đó rửa lại bằng nước nhiều lần.
-
Không xả trực tiếp xuống hệ thống cống nếu không qua xử lý, vì Na₂SiO₃ có thể ảnh hưởng đến pH nước thải, cần xử lý trước bằng phản ứng với axit và keo tụ.
-
-
Xử lý tiếp xúc ngẫu nhiên
-
Tiếp xúc da: Rửa ngay bằng nước sạch và xà phòng, nếu có kích ứng nặng, đến cơ sở y tế.
-
Tiếp xúc mắt: Rửa ngay với nước sạch (nước máy hoặc nước muối sinh lý) ít nhất 15 phút, đưa đến bác sĩ.
-
Hít phải bụi/khói: Đưa vào nơi thoáng khí, nới lỏng quần áo, hít oxy bổ sung nếu khó thở, đến cơ sở y tế.
-
9. So Sánh Sodium Metasilicate Với Các Hóa Chất Khác
Để xác định rõ ưu, nhược điểm và ứng dụng tối ưu, chúng ta hãy so sánh sodium metasilicate với một số hóa chất kiềm và silicat phổ biến.
9.1. Sodium Metasilicate vs Sodium Silicate Thông Thường (Na₂SiO₃ / Na₂O·nSiO₂)
Tiêu chí | Sodium Metasilicate (Na₂SiO₃) | Sodium Silicate Thông Thường (Na₂O·nSiO₂) |
---|---|---|
Công thức | Na₂SiO₃ (n = 1) | Na₂O·nSiO₂ (n thường = 2–3) |
Độ kiềm | pH 11–12 | pH 11–12 (tuỳ độ SiO₂) |
Độ nhớt dung dịch | Thấp hơn (dễ hòa tan) | Cao hơn (n > 2), dung dịch sệt hơn |
Ứng dụng chính | Tẩy rửa, xử lý nước, xi mạ | Ống dẫn bê tông, keo dán, giấy, sơn |
Giá thành | Thường rẻ hơn | Tùy thuộc tỷ lệ SiO₂, có thể đắt hơn |
Khả năng phân hủy sinh học | Phân hủy tương đối | Ít phân hủy, tồn lưu lâu |
Dạng phổ biến | Pentahydrate, anhydrous beads | Dung dịch lỏng, keo (gel), bột |
Tác động môi trường | Ít tồn dư silic | Dễ để lại màng silic bám cặn |
-
Kết luận:
-
Nếu cần dung dịch kiềm mạnh nhanh, ổn định và ít nhớt, chọn Na₂SiO₃ (sodium metasilicate).
-
Nếu cần chất trộn keo, chất kết dính, phụ gia xây dựng, chọn sodium silicate (n > 1).
-
9.2. Sodium Metasilicate vs Soda Cá Vôi (Sodium Hydroxide, NaOH)
Tiêu chí | Sodium Metasilicate (Na₂SiO₃) | Sodium Hydroxide (NaOH) |
---|---|---|
pH dung dịch | 11–12 | 13–14 |
Tính ăn mòn | Ít ăn mòn kim loại nhẹ hơn | Ăn mòn mạnh, nguy hiểm với da |
Khả năng phân hủy | Dạng pentahydrate phân hủy | Không phân hủy, tồn lưu lâu |
Giá thành | Rẻ hơn so với NaOH | Đắt hơn, chi phí chế biến cao |
Ứng dụng ưu tiên | Tẩy rửa, xử lý nước, xi mạ, giấy | Sản xuất xà phòng, bột giặt, hóa chất |
An toàn | Ít nguy hiểm hơn, pH thấp hơn | Cực kỳ ăn mòn, cần bảo hộ nghiêm ngặt |
-
Kết luận:
-
Khi cần tác dụng kiềm nhẹ – vừa phải, ưu tiên Na₂SiO₃.
-
Khi cần tác dụng ăn mòn mạnh, phân hủy protein, thủy phân ester, chọn NaOH.
-
9.3. Sodium Metasilicate vs Silicat Na₂Si₃O₇ Dang Lỏng (Na₂O·3SiO₂)
Tiêu chí | Na₂SiO₃ (n=1) | Na₂Si₃O₇ (n=3, dạng lỏng) |
---|---|---|
Tỷ lệ SiO₂/Na₂O | 1:1 | 3:1 |
Độ nhớt | Thấp | Cao (keo đặc) |
Ứng dụng | Xử lý nước, tẩy rửa, xi mạ | Xây dựng (keo dán, chống thấm), sản xuất gạch |
Khả năng tạo gel silic | Tạo gel ở pH thấp (dễ hơn) | Tạo gel nhanh, bền hơi nước |
Chi phí | Rẻ hơn | Đắt hơn do tỷ lệ silicat cao hơn |
Ổn định dung dịch | Ổn định trong nước, ít kết tủa | Ít ổn định hơn, dễ kết tủa ở pH thay đổi |
-
Kết luận:
-
Nếu cần dung dịch kiềm nhẹ, ít nhớt, chọn Na₂SiO₃ (n=1).
-
Nếu cần keo dính, vật liệu xây dựng chống thấm, chọn Na₂Si₃O₇ (n=3).
-