Sodium Orthosilicate, còn được gọi là Na4SiO4, là một hợp chất hóa học quan trọng chứa natri và silicat. Với công thức hóa học Na4SiO4, nó là một dạng của silicat, một nhóm các hợp chất chứa silic và oxi. Hợp chất này thường xuất hiện dưới dạng bột màu trắng và có nhiều ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Sodium Orthosilicate thường được sử dụng trong ngành công nghiệp thủy tinh và gốm sứ để cải thiện tính chất cơ học và quá trình sản xuất. Nó có khả năng tạo ra các sản phẩm thủy tinh và gốm sứ có độ bền và độ trong suốt tốt hơn. Ngoài ra, hợp chất này còn được sử dụng trong việc xử lý nước để làm cứng nước bằng cách loại bỏ các ion canxi và magiê, giúp cải thiện chất lượng nước sử dụng trong hộ gia đình và công nghiệp.

Bên cạnh đó, Sodium Orthosilicate cũng được ứng dụng trong các ngành công nghiệp chống mài mòn và xây dựng như là một thành phần trong các sản phẩm chống ăn mòn, bảo vệ bề mặt kim loại khỏi tác động của môi trường ăn mòn.

2. Tính chất vật lý và hóa học của Sodium Orthosilicate – Natri Orthosilicat – Na4SiO4

Tính chất vật lý

• Công thức hóa học: Na₄SiO₄
• Khối lượng mol: 184,04 g/mol
• Ngoại quan: Chất rắn, có màu trắng hoặc dạng bột tinh thể màu trắng
• Độ tan: Tan tốt trong nước, tạo dung dịch kiềm mạnh
• Tính hút ẩm: Dễ hấp thụ hơi nước từ môi trường, có thể bị chảy rữa
• Điểm nóng chảy: Khoảng 1.080°C
• Mật độ: 2,4 – 2,6 g/cm³ (phụ thuộc vào dạng tồn tại)

Tính chất hóa học

• Tính bazơ mạnh

Sodium Orthosilicate là muối của axit orthosilicic (H₄SiO₄) và có tính kiềm mạnh do ion Na⁺ dễ phân ly trong nước:  Na4​SiO4​+H2​O→4Na++SiO44−​

​Ion SiO4 có thể phản ứng với nước tạo thành silicat hydro hòa tan, duy trì tính kiềm cao của dung dịch.

• Phản ứng với axit

Là một silicat kiềm mạnh, Na₄SiO₄ phản ứng dễ dàng với axit mạnh như HCl hoặc H₂SO₄, tạo thành axit silicic không tan: Na4​SiO4​+4HCl→4NaCl+H4​SiO4​​

Axít silicic (H4SiO4​) dễ dàng trùng hợp thành gel silica (SiO2⋅xH2O).

• Phản ứng với kim loại kiềm thổ

Sodium Orthosilicate có thể phản ứng với muối của các kim loại kiềm thổ như Ca²⁺ hoặc Mg²⁺, tạo kết tủa silicat không tan: Na4​SiO4​+2CaCl2​→Ca2​SiO4​↓+4NaCl

•  Ổn định nhiệt và phản ứng phân hủy

Ở nhiệt độ cao (> 1.000°C), Sodium Orthosilicate có thể phân hủy thành oxit natri (Na2O​): Na4SiO4→2Na2O+SiO2​

Tính chất này rất quan trọng trong công nghiệp thủy tinh và gốm sứ, nơi silicat natri hoạt động như chất trợ chảy.

• Khả năng tạo phức với ion kim loại

Sodium Orthosilicate có thể tạo phức với các ion kim loại như Fe³⁺, Al³⁺, giúp ngăn chặn sự kết tủa của các hydroxide kim loại trong môi trường kiềm.

Ví dụ với ion sắt: Na4SiO4+FeCl3→[Fe(SiO4)]−+3NaCl

3.Ứng dụng của Sodium Orthosilicate – Natri Orthosilicat – Na4SiO4 do KDCCHEMICAL cung cấp

3.1. Chất kết dính trong ngành gốm sứ và vật liệu chịu lửa

Sodium Orthosilicate là một trong những chất kết dính quan trọng trong sản xuất gốm sứ, vật liệu chịu lửa, và bê tông kiềm hoạt hóa. Nhờ tính bazơ mạnh và khả năng tạo gel silica bền nhiệt, Na₄SiO₄ giúp gia cố cấu trúc và nâng cao khả năng chịu lửa của vật liệu.

Cơ chế hoạt động:

• Khi hòa tan trong nước, Na₄SiO₄ phân ly tạo thành ion silicat (SiO44−​), giúp duy trì trạng thái huyền phù ổn định của các hạt gốm hoặc vật liệu chịu lửa.
• Khi nung ở nhiệt độ cao, ion silicat kết hợp với các oxit kim loại như Al2O3​, MgO, tạo thành mạng lưới silica bền vững, giúp tăng khả năng chịu nhiệt và chống mài mòn của vật liệu.
• Khi khô, dung dịch Na₄SiO₄ hình thành một lớp silica không tan, giúp cố định các hạt vật liệu, làm tăng độ cứng và độ bền cơ học.

3.2. Thành phần trong xi măng và bê tông kiềm hoạt hóa

Trong ngành xây dựng, Sodium Orthosilicate là thành phần quan trọng trong xi măng geopolymer và bê tông kiềm hoạt hóa, giúp cải thiện độ bền cơ học và khả năng chống ăn mòn.

Cơ chế hoạt động:

• Na₄SiO₄ hòa tan trong nước tạo dung dịch silicat kiềm mạnh, phản ứng với ion Ca2+ có trong xi măng Portland hoặc tro bay.
• Quá trình này thúc đẩy sự hình thành gel C-S-H (CaO-SiO2−H2O), giúp liên kết các hạt xi măng và tăng cường độ cứng của bê tông.
• Bê tông chứa Sodium Orthosilicate có khả năng chống lại sự xâm thực của ion SO42−​ và nước biển, giảm nguy cơ nứt gãy do phản ứng kiềm-silica (ASR).

3.3. Chất chống ăn mòn kim loại trong hệ thống đường ống và nồi hơi

Na₄SiO₄ được sử dụng làm chất ức chế ăn mòn trong các hệ thống cấp nước, đường ống dẫn dầu, nồi hơi công nghiệp. Nhờ khả năng tạo màng bảo vệ trên bề mặt kim loại, nó giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị và giảm chi phí bảo trì.

Cơ chế hoạt động:

• Khi đưa vào hệ thống, Sodium Orthosilicate tạo ra một lớp màng silicat mỏng trên bề mặt kim loại, ngăn chặn sự tiếp xúc giữa kim loại và nước.
• Lớp màng này hoạt động như một rào cản chống oxy hóa, giúp hạn chế quá trình ăn mòn điện hóa xảy ra do O2​ hoặc ion Cl−.
• Trong hệ thống nồi hơi, Sodium Orthosilicate giúp duy trì độ pH ổn định, giảm sự hình thành cáu cặn và tăng hiệu suất trao đổi nhiệt.

3.4. Chất trợ lắng trong xử lý nước thải

Trong ngành xử lý nước, Na₄SiO₄ đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ các kim loại nặng và tạp chất hòa tan.

Cơ chế hoạt động:

• Ion silicat từ Na₄SiO₄ phản ứng với ion kim loại như Fe³⁺, Al³⁺ để tạo thành phức silicat không tan, giúp kết tủa và lắng đọng các tạp chất ra khỏi nước.
• Nhờ khả năng tạo keo tụ hiệu quả, Sodium Orthosilicate giúp cải thiện quá trình lọc nước trong hệ thống xử lý nước thải công nghiệp và đô thị.

3.5. Chất tẩy rửa công nghiệp và chất hoạt động bề mặt

Na₄SiO₄ được sử dụng rộng rãi trong chất tẩy rửa công nghiệp để loại bỏ dầu mỡ, bùn khoáng và các vết bẩn cứng đầu trên bề mặt kim loại.

Cơ chế hoạt động:

• Dung dịch Na₄SiO₄ tạo môi trường kiềm mạnh, giúp phá vỡ cấu trúc của dầu mỡ và làm giảm lực bám dính của cặn bẩn.
• Khi tiếp xúc với kim loại, Sodium Orthosilicate tạo lớp màng bảo vệ, giúp ngăn chặn quá trình oxy hóa và tái bám bẩn.

3.6. Sơn và chất phủ chống cháy

Na₄SiO₄ là thành phần quan trọng trong sơn chống cháy và chất phủ bảo vệ kim loại.

Cơ chế hoạt động:

• Khi tiếp xúc với nhiệt độ cao, Sodium Orthosilicate trùng hợp thành lớp silica bền nhiệt (SiO2​), giúp làm chậm quá trình bắt lửa.
• Nhờ khả năng tạo lớp bảo vệ bề mặt, nó giúp giảm tốc độ lan truyền của đám cháy và cải thiện độ bám dính của sơn trên kim loại.

3.7. Sản xuất vật liệu nano silica và silica gel

Na₄SiO₄ là tiền chất quan trọng trong sản xuất silica nano, silica gel ứng dụng trong ngành y tế, thực phẩm và điện tử.

Cơ chế hoạt động:

• Khi phản ứng với axit mạnh như HCl, Sodium Orthosilicate tạo kết tủa silica (SiO2​) dạng gel, có thể kiểm soát kích thước hạt và độ xốp.
• Silica gel thu được có khả năng hấp thụ ẩm cao, được ứng dụng trong bảo quản thực phẩm, dược phẩm, và thiết bị điện tử.

3.8. Chất phụ gia trong ngành giấy và dệt may

Na₄SiO₄ được sử dụng trong sản xuất giấy và xử lý vải để cải thiện độ bền và khả năng chống thấm nước.

Cơ chế hoạt động:

• Sodium Orthosilicate tạo liên kết với cellulose trong giấy và sợi vải, giúp tăng độ bền cơ học.
• Lớp màng silicat trên bề mặt sợi vải giúp tăng khả năng chống thấm nước mà không làm ảnh hưởng đến tính chất cơ học của vật liệu.

Tỷ lệ sử dụng % Sodium Orthosilicate – Natri Orthosilicat – Na4SiO4:

1. Trong sản xuất xi măng và bê tông kiềm hoạt hóa

• Tỷ lệ sử dụng: 3 – 10% khối lượng tổng xi măng hoặc tro bay
• Mục đích:
  • Tăng cường phản ứng geopolymer
  • Cải thiện độ bền cơ học và khả năng chống ăn mòn của bê tông
  • Giảm hàm lượng xi măng Portland để tăng tính bền vững

2. Trong ngành gốm sứ và vật liệu chịu lửa

• Tỷ lệ sử dụng: 5 – 15% so với tổng khối lượng vật liệu
• Mục đích:
  • Làm chất kết dính, tăng cường độ bền cơ học
  • Tăng khả năng chịu nhiệt và chống sốc nhiệt
  • Cải thiện độ bám dính giữa các hạt gốm

3. Trong xử lý nước thải và xử lý kim loại nặng

• Tỷ lệ sử dụng: 50 – 200 ppm trong nước thải (tùy thuộc vào hàm lượng kim loại cần loại bỏ)
• Mục đích:
  • Kết tủa kim loại nặng như Fe³⁺, Al³⁺, Mn²⁺
  • Cải thiện quá trình lắng đọng và loại bỏ tạp chất
  • Ổn định pH của nước thải

4. Trong hệ thống chống ăn mòn đường ống và nồi hơi

• Tỷ lệ sử dụng: 10 – 100 ppm trong nước tuần hoàn
• Mục đích:
  • Tạo màng bảo vệ trên bề mặt kim loại
  • Ổn định pH và giảm nguy cơ ăn mòn điện hóa
  • Hạn chế hình thành cáu cặn trong nồi hơi

5. Trong chất tẩy rửa công nghiệp

• Tỷ lệ sử dụng: 2 – 8% trong công thức chất tẩy rửa
• Mục đích:
  • Tạo môi trường kiềm mạnh giúp phân hủy dầu mỡ và cặn bẩn
  • Bảo vệ bề mặt kim loại khỏi bị ăn mòn
  • Ngăn chặn sự tái bám bẩn

6. Trong sơn chống cháy và chất phủ bảo vệ

• Tỷ lệ sử dụng: 5 – 12% trong công thức sơn
• Mục đích:
  • Cải thiện khả năng chống cháy nhờ tạo lớp silica chịu nhiệt
  • Tăng độ bám dính của sơn lên bề mặt kim loại và bê tông
  • Giảm thiểu tác động của môi trường lên bề mặt sơn

7. Trong sản xuất silica nano và silica gel

• Tỷ lệ sử dụng: 20 – 50% trong dung dịch phản ứng
• Mục đích:
  • Là tiền chất trong quá trình tổng hợp silica nano và silica gel
  • Tạo ra silica có kích thước hạt đồng nhất và độ xốp cao
  • Ứng dụng trong ngành thực phẩm, y tế, điện tử

8. Trong ngành giấy và dệt may

• Tỷ lệ sử dụng: 1 – 5% trong dung dịch xử lý
• Mục đích:
  • Cải thiện độ bền cơ học của giấy và vải
  • Tạo lớp phủ chống thấm mà không ảnh hưởng đến đặc tính của vật liệu
  • Hạn chế tác động của độ ẩm lên sản phẩm

Ngoài Sodium Orthosilicate – Natri Orthosilicat – Na4SiO4 thì bạn có thể tham khảo thêm các hóa chất dưới đây: 

• Khoáng thạch anh (Quartz): Quartz là một loại khoáng có công thức hóa học là SiO2, nó thường được sử dụng trong việc sản xuất gốm sứ và thủy tinh để cung cấp độ bền cơ học và độ trong suốt cho sản phẩm.
• Soda tro (Sodium Carbonate – Na2CO3): Soda tro là một chất tạo kiềm thường được sử dụng để tăng nhiệt độ nung nóng và làm tăng độ dẻo của thủy tinh và gốm sứ.
• Potassium Carbonate (K2CO3): Potassium carbonate cũng có thể được sử dụng thay thế cho soda tro trong một số ứng dụng.
• Natri Bicarbonate (Sodium Bicarbonate – NaHCO3): Natri bicarbonate thường được sử dụng làm chất làm mềm để cải thiện độ dẻo của sản phẩm.
• Feldspar: Feldspar là một nhóm khoáng chất chứa silicat, natri, kali và canxi. Nó thường được sử dụng làm nguyên liệu trong sản xuất gốm sứ và thủy tinh để cung cấp độ bền và tính chất trong suốt.
• Khoáng vật khác như kaolin, ball clay, và talc: Các khoáng vật này thường được sử dụng để điều chỉnh tính chất cơ học và thẩm mỹ của sản phẩm gốm sứ và thủy tinh.
• Chất tạo màu: Để tạo màu sắc đặc biệt cho sản phẩm, các chất tạo màu như oxiđ sắt, oxiđ mangan, seleniđ, và nhiều chất tạo màu khác có thể được sử dụng.

4. Cách bảo quản an toàn và xử lý sự cố khi sử dụng Sodium Orthosilicate – Natri Orthosilicat – Na4SiO4 :

BẢO QUẢN SODIUM ORTHOSILICATE ĐÚNG CÁCH

Điều kiện bảo quản:

• Tránh ẩm: Sodium Orthosilicate có tính hút ẩm mạnh, cần được bảo quản trong bao bì kín, tránh tiếp xúc với không khí để ngăn chặn quá trình vón cục hoặc phản ứng không mong muốn.
• Kho khô ráo, thoáng mát: Nhiệt độ bảo quản lý tưởng là 5 – 30°C, tránh nơi có độ ẩm cao hoặc tiếp xúc trực tiếp với nước.
• Tránh ánh nắng trực tiếp: Nên bảo quản hóa chất trong khu vực râm mát, tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời để duy trì tính ổn định.
• Tránh xa axit và chất oxy hóa: Sodium Orthosilicate phản ứng mạnh với axit mạnh và một số chất oxy hóa, do đó cần tránh lưu trữ gần các hóa chất này.
• Sử dụng bao bì chuyên dụng: Chất này thường được bảo quản trong thùng nhựa, bao tải lót nhựa hoặc thùng thép không gỉ có nắp đậy kín. Nếu bảo quản dưới dạng dung dịch, cần sử dụng thùng chứa bằng nhựa chống ăn mòn.

AN TOÀN KHI SỬ DỤNG

Trang bị bảo hộ cá nhân (PPE – Personal Protective Equipment):

• Găng tay bảo hộ: Sử dụng găng tay chống hóa chất (nitrile, cao su butyl) để ngăn ngừa tiếp xúc trực tiếp với da.
• Kính bảo hộ: Đeo kính bảo hộ chống hóa chất để bảo vệ mắt khỏi nguy cơ kích ứng hoặc tổn thương do bắn tóe.
• Mặt nạ hoặc khẩu trang: Khi làm việc trong môi trường có bụi hoặc dung dịch Sodium Orthosilicate dạng xịt, cần sử dụng mặt nạ lọc bụi hoặc khẩu trang chuyên dụng.
• Quần áo bảo hộ: Mặc quần áo dài tay và tạp dề chống hóa chất để hạn chế tiếp xúc với da.

Biện pháp an toàn khi thao tác:

• Không để hóa chất tiếp xúc trực tiếp với da và mắt.
• Không hít trực tiếp bụi hoặc hơi dung dịch Na₄SiO₄. Cần làm việc trong môi trường thông thoáng hoặc có hệ thống hút khí phù hợp.
• Khi pha chế dung dịch Sodium Orthosilicate, luôn đổ hóa chất vào nước từ từ. Kkhông làm ngược lại để tránh bắn tóe và phản ứng tỏa nhiệt mạnh.
• Không sử dụng vật liệu chứa kẽm, nhôm hoặc đồng để chứa Sodium Orthosilicate. Vì có thể xảy ra phản ứng ăn mòn.

XỬ LÝ SỰ CỐ

1. Khi tiếp xúc với da

⮞ Triệu chứng: Kích ứng, nóng rát, khô da, thậm chí gây viêm da nếu tiếp xúc kéo dài.
⮞ Cách xử lý:

• Rửa ngay vùng da tiếp xúc bằng nước sạch ít nhất 15 phút.
• Không chà xát mạnh, không sử dụng xà phòng có tính kiềm cao. Vì có thể làm tăng kích ứng.
• Bôi kem dưỡng ẩm hoặc kem làm dịu da nếu có dấu hiệu kích ứng nhẹ.
• Nếu xuất hiện vết bỏng hóa chất hoặc kích ứng nghiêm trọng. Cần đưa nạn nhân đến cơ sở y tế ngay lập tức.

2. Khi tiếp xúc với mắt

⮞ Triệu chứng: Đỏ mắt, rát, chảy nước mắt, có thể gây tổn thương giác mạc nếu không xử lý kịp thời.
⮞ Cách xử lý:

• Dùng nước sạch hoặc dung dịch rửa mắt vô trùng để rửa mắt liên tục trong ít nhất 15 phút.
• Giữ mắt mở khi rửa để loại bỏ triệt để hóa chất ra khỏi giác mạc.
• Không dụi mắt, không dùng thuốc nhỏ mắt mà không có chỉ định y tế.
• Sau khi sơ cứu, đưa ngay nạn nhân đến bác sĩ chuyên khoa mắt.

3. Khi hít phải bụi hoặc hơi Sodium Orthosilicate

⮞ Triệu chứng: Ho, khó thở, đau rát cổ họng, có thể gây kích ứng đường hô hấp.
⮞ Cách xử lý:

• Đưa nạn nhân ra nơi thoáng khí ngay lập tức.
• Nếu có dấu hiệu khó thở, cho nạn nhân thở oxy hoặc hô hấp nhân tạo nếu cần thiết.
• Nếu triệu chứng kéo dài hoặc nghiêm trọng. Cần đưa nạn nhân đến cơ sở y tế ngay lập tức.

4. Khi nuốt phải Sodium Orthosilicate

⮞ Triệu chứng: Đau rát cổ họng, buồn nôn, nôn mửa, có thể gây tổn thương đường tiêu hóa.
⮞ Cách xử lý:

• Cho nạn nhân súc miệng bằng nước sạch nhiều lần, KHÔNG được kích thích nôn mửa.
• Cho uống một lượng nước vừa đủ để làm loãng hóa chất trong dạ dày.
• Không cho uống sữa hoặc dung dịch có tính axit, vì có thể làm phản ứng thêm mạnh.
• Đưa ngay nạn nhân đến cơ sở y tế và mang theo nhãn hóa chất. Để bác sĩ có thể xác định phương pháp điều trị phù hợp.

5. Khi xảy ra sự cố tràn đổ hóa chất

⮞ Cách xử lý:

• Dùng các vật liệu hút thấm như cát, đất sét hoặc chất hấp thụ hóa học để thu gom hóa chất tràn.
• Không đổ Sodium Orthosilicate trực tiếp xuống cống hoặc nguồn nước.
• Thu gom chất thải vào thùng chứa chuyên dụng và xử lý theo quy định về chất thải nguy hại.
• Rửa sạch khu vực bị tràn đổ bằng nhiều nước, đảm bảo không còn dư lượng hóa chất gây nguy hiểm.

Bạn có thể tham khảo thêm các loại giấy tờ khác của Sodium Orthosilicate – Natri Orthosilicat – Na4SiO4 dưới đây: 

• SDS (Safety Data Sheet).
• MSDS (Material Safety Data Sheet)
• COA (Certificate of Analysis)
• C/O (Certificate of Origin)
• Các giấy tờ liên quan đến quy định vận chuyển và đóng gói CQ (Certificate of Quality)
• CFS (Certificate of Free Sale)
• TCCN (Tờ Chứng Chứng Nhận)
• Giấy chứng nhận kiểm định và chất lượng của cơ quan kiểm nghiệm (Inspection and Quality Certification)
• Giấy chứng nhận vệ sinh an toàn thực phẩm (Food Safety Certificate)
• Các giấy tờ pháp lý khác: Tùy thuộc vào loại hóa chất và quốc gia đích, có thể cần thêm các giấy tờ pháp lý như Giấy phép xuất khẩu, Giấy phép nhập khẩu, Giấy chứng nhận hợp quy.