intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu tinh luyện SiO2 từ vỏ trấu, rơm để sản xuất vật liệu xây dựng

Chia sẻ: Diệp Nhất Thiên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:81

Thêm vào BST
Báo xấu
33
lượt xem 7
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp cụ thể là vỏ trấu và rơm để tinh chế SiO2 nhằm tạo ra vật liệu xây dựng chất lượng cao. Tìm ra ngưỡng tối ưu trong tỷ lệ phối trộn giữa phụ gia là SiO2 tinh chế và xi măng. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu tinh luyện SiO2 từ vỏ trấu, rơm để sản xuất vật liệu xây dựng

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TINH LUYỆN SIO2 TỪ VỎ TRẤU, RƠM ĐỂ SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG Ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Giảng viên hướng dẫn : THS. VŨ HẢI YẾN Sinh viên thực hiện : NGUYỄN THỊ HUỲNH NHƯ MSSV: 1211090078 Lớp: 12DMT01 TP. Hồ Chí Minh, 2016
  2. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến LỜI CAM ĐOAN Sau khoảng thời gian được học tập tại trường Công Nghệ TPHCM, tới nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu tận dụng vỏ trấu, rơm rạ làm vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường”. Em xin cam đoan:  Kết quả của đồ án này là kết quả làm việc của bản thân dưới sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn.  Các số liệu trong đồ án là số liệu thực tế và có dẫn chứng.  Những tài liệu thu thập đều có dẫn chứng.  Em xin chịu trách nhiệm về lời cam đoan của mình. Tp.HCM, Ngày 08 tháng 08 năm 2016 Nguyễn Thị Huỳnh Như SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như i
  3. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến LỜI CẢM ƠN Đồ Án Tốt Nghiệp này được hình thành là kết quả của những năm học tại trường Đại Học Công Nghệ TP HCM với sự truyền đạt, hướng dẫn tận tình của các Thầy Cô, sự giúp đỡ của bạn bè, sự cổ vũ, động viên của những người thân trong gia đình. Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo nhà trường đã tạo những điều kiện tốt nhất về cơ sở vật chất cho sinh viên chúng em tiến hành làm Đồ Án Tốt Nghiệp này. Em xin cảm ơn toàn thể các Thầy Cô Khoa Môi Trường & Công Nghệ Sinh Học – Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP HCM. Em xin cảm ơn Cô Th.S Vũ Hải Yến, người đã giảng dạy và hướng dẫn tận tình để em hoàn thành Đồ Án Tốt Nghiệp này. Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến những người thân trong gia đình đã tạo mọi điều kiện để em được học tại ngôi Trường Đại Học Công Nghệ TP HCM. Vì thời gian quá hạn hẹp và trình độ hiểu biết còn hạn chế, nên Đồ Án Tốt Nghiệp của em sẽ còn nhiều điều thiếu sót. Em rất mong được sự thông cảm, đóng góp ý kiến và sửa đổi của quý Thầy Cô. Em xin chân thành cảm ơn! Tp.HCM, Ngày 08 tháng 08 năm 2016 Nguyễn Thị Huỳnh Như SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như ii
  4. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến M C C ỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i ỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ii DANH M C TỪ VIẾT TẮT................................................................................... vi DANH M C BẢNG ................................................................................................. vi DANH M C HÌNH ............................................................................................... viii ỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1 MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 3 1.Lý do chọn đề tài: ............................................................................................... 3 2.Mục tiêu của đề tài: ............................................................................................ 3 3.Nội dung nghiên cứu ........................................................................................... 4 4.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. .................................................................... 4 5.Địa điểm và thời gian thí nghiệm ...................................................................... 4 6.Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 4 6.1 Phương pháp luận .......................................................................................... 4 6.2. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 5 7. Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn. ................................................................ 5 7.1 Ý nghĩa khoa học ............................................................................................ 5 7.2 Ý nghĩa thực tiễn............................................................................................. 5 8. Kết cấu đề tài: .................................................................................................. 5 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT IỆU. ......................................................... 6 1.1 Tổng quan về phế phẩm nông nghiệp. ............................................................... 6 1.1.1 Định nghĩa về phế phẩm nông nghiệp. ........................................................ 6 1.1.2 Nguồn gốc phát sinh phế phẩm nông nghiệp. ............................................. 6 1.1.3 Phân loại phế phẩm nông nghiệp. ............................................................... 6 1.1.3.1 Bã nông nghiệp. .................................................................................... 6 1.1.3.2 Chất thải từ chăn nuôi gia súc. .............................................................. 7 1.1.3.3 Thu gom, xử lý và tái chế phế phẩm nông nghiệp. ............................... 7 1.2 Tổng quan về vỏ trấu. ....................................................................................... 8 1.2.1 Nguồn gốc của vỏ trấu. ............................................................................... 8 1.2.2 Hiện trạng vỏ trấu tại Việt Nam. ................................................................. 8 SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như iii
  5. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến 1.2.3 Các ứng dụng của vỏ trấu hiện nay. ......................................................... 10 1.2.3.1. Sử dụng làm chất đốt. ........................................................................ 10 1.2.3.2. Dùng vỏ trấu để lọc nước. .................................................................. 11 1.2.3.3. Sử dụng vỏ trấu tạo thành củi trấu. .................................................... 11 1.2.3.4. Vỏ trấu làm sản phẩm mỹ nghệ. ........................................................ 12 1.2.3.5. Aerogel vỏ trấu- Mặt hàng công nghệ cao. ........................................ 13 1.2.3.6. Trấu và các phế phẩm khác có thể làm pin sạc. ................................. 15 1.2.3.7. Vỏ trấu làm sản phẩm vật liệu xây dựng nhẹ không nung . .............. 15 1.2.3.8. Sử dụng nhiệt lượng của trấu sản xuất điện năng. ............................. 16 1.2.3.9. Vỏ trấu còn có thể làm nguyên liệu xây dựng sạch. .......................... 17 1.3 Tổng quan về rơm rạ. ....................................................................................... 18 1.3.1 Nguồn gốc của rơm rạ............................................................................... 18 1.3.2 Hiện trạng rơm rạ tại Việt Nam. ............................................................... 19 1.3.3 Ứng dụng của rơm rạ hiện nay. ................................................................ 20 1.3.3.1 Sử dụng rơm rạ trồng nấm. ................................................................. 20 1.3.3.2 Sử dụng rơm rạ làm phân hữu cơ. ....................................................... 21 1.3.3.3 Sử dụng rơm rạ sản xuất dầu sinh học. ............................................... 23 1.3.3.4 Sử dụng rơm rạ tạo ra điện. ................................................................. 24 1.3.3.5 Sử dụng rơm trong thủ công mỹ nghệ. ............................................... 25 1.4 Tổng quan về xi măng ..................................................................................... 26 1.4.1 Định nghĩa xi măng ................................................................................... 26 1.4.2 Nguồn gốc của xi măng ............................................................................. 27 1.4.3 Thành phần hóa học của clinke Portland biểu thị bằng hàm lượng % các oxit. ..................................................................................................................... 27 1.4.4 Ứng dụng ................................................................................................... 27 1.5 Tổng quan về phụ gia trong vật liệu xây dựng. ............................................... 28 1.6 Tổng quan về sử dụng phụ gia tại Việt Nam ................................................... 28 1.6.1 Nhu cầu về sử dụng phụ gia ...................................................................... 28 1.6.2 Lịch sử dùng phụ gia ................................................................................. 29 1.7 Vữa xây dựng ................................................................................................... 29 1.7.1. Khái niệm chung ....................................................................................... 29 1.7.2. Vật liệu chế tạo vữa .................................................................................. 30 SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như iv
  6. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến 1.7.2.1 Chất kết dính ....................................................................................... 30 1.7.2.2 Cốt liệu ................................................................................................ 31 1.7.2.3 Phụ gia ................................................................................................ 31 1.7.2.4 Nước .................................................................................................... 31 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ ĐỀ TÀI. .......... 32 2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước. .............................................................. 32 2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước. .............................................................. 33 2.2.1. Đề tài Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng (Vũ Thị Bách, Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành phố Hồ Chí Minh,2010). . 33 2.2.2. Đề tài “Nghiên cứu tận dụng tro xỉ từ nhà máy nhiệt điện Đình Hải (KCN Trà Nóc – Cần Thơ) làm vật liệu xây dựng” (Nguyễn Thị Chiều Dương, Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành phố Hồ Chí Minh, 2011) ........................ 34 2.2.3 Đề tài “Nghiên cứu tinh luyện SiO2 từ tro trấu bằng phương pháp sinh học để sản xuất vật liệu xây dựng chất lượng cao.” (Vương Mỹ Ngọc, Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Thàng Phố Hồ Chí Minh) ................................................ 36 2.2.4. Nhận xét về ba phương pháp .................................................................... 39 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................. 40 3.1 Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 40 3.2 Phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 41 3.2.1 Thí nghiệm 1: Tạo mẫu, xử lý và sơ chế mẫu............................................ 41 3.2.3 Thí nghiệm 3: Đúc mẫu ............................................................................. 45 3.2.4 Thí nghiệm 4: Kiểm tra tính chất cơ lý ..................................................... 48 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO UẬN ........................................................ 51 4.1 Kết quả thí nghiệm kiểm tra hoạt tính của vật liệu .................................... 51 4.2 Kết quả thí nghiệm kiểm tra tính chất cơ lý. .............................................. 57 KẾT UẬN – KIẾN NGHỊ .................................................................................... 66 1 Kết luận ............................................................................................................... 66 2. Kiến nghị............................................................................................................ 68 SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như v
  7. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến DANH M C TỪ VIẾT TẮT KCN : Khu công nghiệp PCSIR : Hội đồng Khoa học và Nghiên cứu Công nghiệp Pakistan PPHH : Phương pháp hóa học PPN : Phương pháp nhiệt TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như vi
  8. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến DANH M C BẢNG Bảng 1.1 Thành phần hóa học của vỏ trấu .................................................................. 8 Bảng 1.2 Thành phần hóa học của rơm rạ ................................................................ 17 Bảng 1.3 Thành phần tro của rơm rạ......................................................................... 18 Bảng1.4 Hảm lượng các oxit trong clinke Portland ................................................. 27 Bảng 2.1 Kết quả kiểm tra hoạt tính vật liệu ............................................................ 32 Bảng 2.2 Kết quả đo độ bền nén trung bình của mẫu vữa ........................................ 33 Bảng 2.3 Bảng tần suất theo dõi các chỉ tiêu ............................................................ 37 Bảng 2.4 Kết quả các thông số chỉ tiêu sau 31 ngày ủ .............................................. 38 Bảng 3.1 Tỷ lệ phối trộn giữa chất phụ gia và xi măng ............................................ 45 Bảng 4.1 Kết quả thí nghiệm kiểm tra hoạt tính vật liệu .......................................... 51 Bảng 4.2 Lượng nước cần thêm vào trong quá trình đúc mẫu.................................. 53 Bảng 4.3 Kết quả đo độ bền nén và độ bền uốn của các mẫu vữa ............................ 56 Bảng 4.4 Kết quả độ bền nén và độ bền uốn của các mẫu vữa sau khi hiệu chỉnh về ngày tuổi 28 ............................................................................................................... 57 Bảng 4.5 Kết quả độ bền nén và độ bền uốn trung bình của các mẫu vữa, phân Mác theo cường độ nén ..................................................................................................... 58 Bảng 5.1 Kết quả xác định khoảng chứa ngưỡng phối trộn tối ưu ........................... 64 SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như vii
  9. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến DANH M C HÌNH Hình 1.1 Các loại bã nông nghiệp ............................................................................... 6 Hình 1.4 Vỏ trấu được đổ bỏ ra sông .......................................................................... 8 Hình 1.2 Cây lúa ......................................................................................................... 8 Hình 1.3 Vỏ trấu .......................................................................................................... 9 Hình 1.5 Lò đốt trấu dùng trong sinh hoạt ................................................................ 10 Hình 1.6 Lò nung gạch sử dụng trấu ......................................................................... 11 Hình 1.7 Máy ép củi trấu........................................................................................... 12 Hình 1.8 Thanh củi trấp sau khi ép ........................................................................... 12 Hình 1.9 Sản phẩm làm từ vỏ trấu ............................................................................ 12 Hình 1.10 Vật liệu aerogel cách âm và nhiệt ............................................................ 14 Hình 1.11 Tro trắng thành aerogel dạng bột ............................................................. 14 Hình 1.12 Đốt rơm ngay trục đường giao thông ....................................................... 20 Hình 1.13 Đốt trực tiếp gốc rạ ngoài đồng................................................................ 20 Hình 1.14 Thu hoạch nấm rơm ................................................................................. 21 Hình 1.15 Nấm rơm sau khi làm sạch ....................................................................... 21 Hình 1.16 Các loại bã nông nghiệp được sử dụng tạo nhiên liệu sinh học ............... 23 Hình 1.17 Tranh phong cảnh làm từ rơm .................................................................. 24 Hình 1.18 Những ngôi nhà được làm bằng rơm xưa và nay ..................................... 26 Hình 2.1 Trấu sau khi nung ....................................................................................... 32 Hình 2.2 Quá trình loại bỏ Cacbon trong mẫu .......................................................... 34 Hình 2.3 Quá trình thu SiO2 trong mẫu .................................................................... 35 Hình 2.4 Mô hình thí nghiệm .................................................................................... 36 Hình 2.5 & 2.6 Mẫu phân ure sử dạng rắn và sau khi hòa tan vào nước để trộn ...... 36 Hình 2.7 & 2.8 Mẫu chế phẩm vi sinh dạng bột và sau khi hòa tan vào nước để trộn............................................................................................................... 36 Hình 2.9 Trộn vật liệu ............................................................................................... 37 Hình 2.10 Mô hình ủ hiếu khí ................................................................................... 37 Hình 3.1Tro trấu sau khi đốt sơ bộ ........................................................................... 40 Hình 3.2 Tro trấu sau khi nung 950oC ...................................................................... 40 Hình 3.3 Tro rơm sau khi đốt sơ bộ .......................................................................... 40 Hình 3.4 Tro rơm sau khi nung 950oC ...................................................................... 40 Hình 3.5 Quy trình tinh chế SiO2 từ tro trấu, tro rơm ............................................... 41 SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như viii
  10. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến Hình 3.6 Mẫu mới đúc .............................................................................................. 46 Hình 3.7 Mẫu đã tháo khuôn sau 24h ....................................................................... 47 Hình 3.8 Mẫu được ngâm trong nước ....................................................................... 47 Hình 3.9 Mẫu đã lấy ra khỏi nước ............................................................................ 48 Hình 3.10 Đo độ bền uốn của mẫu ............................................................................ 48 Hình 3.11 Đo độ bền nén của mẫu ............................................................................ 49 Hình 4.1 SiO2 được tinh chế từ vỏ trấu bằng phương pháp nhiệt ............................. 50 Hình 4.2 SiO2 được tinh chế từ vỏ trấu bằng phương pháp hóa học ........................ 50 Hình 4.3 SiO2 được tinh chế từ rơm bằng phương pháp nhiệt.................................. 50 Hình 4.4 SiO2 được tinh chế từ rơm bằng phương pháp hóa học ............................. 50 Hình 4.5 Biểu đồ thể hiện độ hấp thu vôi của các mẫu SiO2 tinh chế ...................... 51 Hình 4.6 Biểu đồ biểu diễn độ hấp thu nước của các mẫu SiO2 tinh chế từ trấu và rơm ............................................................................................................................ 52 Hình 4.7 Lượng nước sử dụng khi đúc mẫu vữa có thành phần SiO2 tinh chế từ trấu bằng phương pháp nhiệt .......................................................................................... 53 Hình 4.8 Lượng nước sử dụng khi đúc mẫu vữa có thành phần SiO2 tinh chế từ trấu bằng phương pháp hóa học ....................................................................................... 54 Hình 4.9 Lượng nước sử dụng khi đúc mẫu vữa có thành phần SiO2 tinh chế từ rơm bằng phương pháp nhiệt ............................................................................................ 54 Hình 4.10 Lượng nước sử dụng khi đúc mẫu vữa có thành phần SiO2 tinh chế từ rơm bằng phương pháp hóa học ................................................................................ 55 Hình 4.11 Sự thay đổi cường độ chịu nén của mẫu vữa có tỷ lệ thành phần SiO2 tinh chế từ trấu bằng phương pháp nhiệt thay đổi ............................................................ 58 Hình 4.12 Sự thay đổi cường độ chịu nén của mẫu vữa có tỷ lệ thành phần SiO2 tinh chế từ trấu bằng phương pháp hóa học thay đổi ....................................................... 59 Hình 4.13 Sự thay đổi cường độ chịu nén của mẫu vữa có tỷ lệ thành phần SiO2 tinh chế từ rơm bằng phương pháp nhiệt thay đổi ........................................................... 60 Hình 4.14 Sự thay đổi cường độ chịu nén của mẫu vữa có tỷ lệ thành phần SiO2 tinh chế từ rơm bằng phương pháp hóa học thay đổi ...................................................... 61 Hình 4.15 So sánh cường độ chịu nén giữa các mẫu vữa có SiO2 tinh chế từ vỏ trấu và rơm........................................................................................................................ 61 SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như ix
  11. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Hải Yến LỜI MỞ ĐẦU Nông nghiệp đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của kinh tế xã hội Việt Nam. Nhất là trong giai đoạn hiện nay an ninh lương thực đang là vấn đề “nóng” của thế giới. Đối với Việt Nam cho dù có sự chuyển dịch về cơ cấu kinh tế, nhưng ngành nông nghiệp vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an ninh lương thực quốc gia và xuất khẩu nông sản ra nước ngoài. Tổng giá trị sản xuất nông nghiệp chiếm khoảng 1/3 trong GDP (2010). Đất trồng lúa nước có diện tích 7390 km2. Sản lượng lúa của nước ta đạt khoàng 40 triệu tấn (2010). Đồng bằng sông Cửu Long chiếm 57% tổng sản lượng của cả nước và chiếm 90% tổng cung lúa gạo xuất khẩu. Góp phần đem lại kim ngạch xuất khẩu gạo trên 3 tỷ USD trong năm 2010 (Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn). Bên cạnh mức tăng trưởng về sản lượng và kim ngạch xuất khẩu lúa gạo còn tồn đọng vấn đề về các bãi chứa, biện pháp thu gom, đầu ra cho các phế phẩm sau thu hoạch như rơm rạ, vỏ trấu. Năm 2010, lượng trấu thải ra từ ngành xay xát ở mức hơn 7 triệu tấn. Nhưng chỉ có khoảng 3 triệu tấn trấu được dùng để làm thức ăn gia súc, sản xuất phân bón, ván ép, dùng để nấu ăn trong các gia đình nông thôn và trong nhiều cơ sở công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp như: lò nung gạch truyền thống, nung vôi, nung gốm. Như vậy vẫn còn một lượng lớn trấu dư thừa đang thải ra kênh rạch, sông ngòi. Quá trình phân hủy của vỏ trấu làm nguồn nước ô nhiễm, đồng thời phát sinh mùi hôi. Làm ảnh hưởng đến sinh hoạt của người dân. Rơm rạ có mặt ở những cánh đồng lúa chạy dài khắp đất nước nhưng chúng tập trung chủ yếu ở vùng đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) và đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). Tại những vùng này thì rơm rạ được người nông dân chủ yếu dùng lót chuồng cho trâu, bò, một số ít được dùng trầm nấm, phần lớn còn lại là đổ bỏ ngoài đồng,.. Theo số liệu thống kê thì năm 2010 Việt Nam có khoảng 4 triệu ha đất trồng lúa, sản lượng năm 2010 là 38 triệu tấn lúa. Theo nghiên cứu của các nhà chuyên môn thì 1 tấn thóc sẽ tạo ra 1.35 tấn rơm rạ. Điều này có nghĩa là hàng năm nước ta thải ra khoảng 51 triệu tấn rơm rạ. Nhưng khoảng 50 % được tái sử dụng để trồng nấm, lót chuồng trại, còn lại là đổ bỏ bừa bãi ngoài đồng hoặc đốt ngay tại đồng,… SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như 1
  12. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Hải Yến Theo thói quen của người nông dân thu hoạch xong là đốt đồng. Việc đốt rơm rạ không được khuyến khích bởi trước tiên là gây ô nhiễm môi trường, về lâu dài, đều ảnh hưởng đến toàn bộ sự cân bằng và tình trạng dinh dưỡng trong đất. Tuy trấu, rơm rạ vẫn được tận dụng kiểu truyền thống làm chất đốt, phân bón, giá thể, đồ thủ công mỹ nghệ… thì lượng vỏ trấu, rơm chỉ được tiêu thụ với số lượng rất nhỏ, không đáng kể so với lượng phát sinh, và cũng không mang lại giá trị kinh tế cao. Trong khi đó, tro trấu, rơm rạ chứa SiO2, là chất rất cần thiết cho ngành xây dựng và một số ngành khác nhưng giá thành nhập khẩu lại cao. Chính vì vậy, cần có những phương pháp, những nghiên cứu khả thi và hiệu quả để tận dụng nguồn vỏ trấu và rơm rạ để tạo ra vật liệu xây dựng chất lượng có giá trị giúp hạn chế các tác động tiêu cực đến môi trường, tăng giá trị kinh tế. SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như 2
  13. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Hải Yến MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài: Những thập niên gần đây nhờ biết áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất nên năng tăng lên rất cao và đưa Việt Nam trở thành nước xuất khẩu gạo đứng thứ 2 trên thế giới. Năm 2010, sản lượng lúa của nước ta đạt gần 40 triệu tấn như vậy lượng vỏ trấn phát sinh khoảng 8 triệu tấn. Đồng bằng sông Cửu Long là khu vực tập trung vỏ trấu nhiều nhất trong cả nước. Khối lượng trấu phát sinh nhiều, với cách tận dụng trấu theo kiểu truyền thống làm chất đốt, phân bón, giá thể… thì lượng vỏ trấu chỉ được tiêu thụ với số lượng rất nhỏ. Trấu thải ra từ các nhà máy xay xát không nơi tiêu thụ, không kho bãi chứa chỉ còn cách tuồn xuống kênh rạch, sông ngòi. Hậu quả làm ô nhiễm môi trường nước và mùi hôi làm ảnh hưởng đến đến sinh hoạt của người dân. Do vậy, phải tính đầu ra cho trấu. Đã hàng loạt những công trình nghiên cứu, tận dụng nguồn trấu khổng lồ của vựa lúa lớn nhất nước làm nguyên liệu để phục vụ sản xuất, đời sống được triển khai thực tế. Và nhiều doanh nghiệp, cơ sở sản xuất, người dân đã làm giàu từ nguồn phế phẩm này. Song vẫn không tiêu thụ hết được, vì khối lượng trấu phát sinh ra quá lớn. Thêm vào đấy, nông nghiệp nước ta còn mang tính nhỏ lẻ nên gặp khó khăn trong việc thu gom. Vì vậy trấu thải ra vẫn cứ tồn tại như một loại chất độc, đe doạ từng ngày cuộc sống và môi trường vẫn diễn ra ở Đồng bằng sông Cửu Long. Từ hiện trạng tình hình xử lý vỏ trấu và rơm rạ lãng phí, không mang lại giá trị kinh tế, gây ô nhiễm môi trường như trên, trong khi đó, tro trấu, rơm rạ chứa SiO2, là chất rất cần thiết cho ngành xây dựng và một số ngành khác nhưng giá thành nhập khẩu lại cao. Chính vì vậy, cần có những phương pháp, những nghiên cứu khả thi, hiệu quả để tận dụng nguồn vỏ trấu và rơm và đề tài "Nghiên cứu tinh luyện SiO2 từ vỏ trấu, rơm để sản xuất vật liệu xây dựng" hướng đến mục tiêu tạo ra loại vật liệu xây dựng chất lượng cao, thân thiện với môi trường từ phế phẩm nông nghiệp như trấu và rơm , nhằm tận dụng các phế phẩm này như nguồn nguyên liệu hiệu quả, bền vững, tạo điều kiện phát triển vùng nông thôn, cũng như cải thiện tình trạng ô nhiễm môi trường do các phế phẩm này gây ra. 2. Mục tiêu của đề tài: SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như 3
  14. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Hải Yến - Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp cụ thể là vỏ trấu và rơm để tinh chế SiO2 nhằm tạo ra vật liệu xây dựng chất lượng cao. - Tìm ra ngưỡng tối ưu trong tỷ lệ phối trộn giữa phụ gia là SiO2 tinh chế và ximăng. 3. Nội dung nghiên cứu - Tổng quan về tình hình phế phẩm nông nghiệp hiện nay. - Tìm hiểu về nguồn gốc, hiện trạng, hình thức thu gom, xử lý và tái chế vỏ trấu, rơm rạ. - Thu thập nhu cầu của ngành vật liệu xây dựng trong nước và thế giới, cách đánh giá chất lượng vật liệu xây dựng. - Đo đạc tính chất cơ lý, hóa học của vật liệu xây dựng làm từ tro trấu, rơm rạ. - Tìm ra ngưỡng tối ưu trong tỷ lệ phối trộn SiO2 tinh chế từ tro trấu, rơm rạ trong việc sản xuất vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. - Đối tượng nghiên cứu: Thí nghiệm và ứng dụng trên vỏ trấu và rơm rạ. - Phạm vi nghiên cứu được giới hạn trong các lĩnh vực sau: Nguồn vỏ trấu, rơm rạ thu gom trong khu vực Huyện Châu Thành, tỉnh Bến Tre. Làm mẫu thử là vữa (kích thước 40x40x160mm, gồm 450g ximăng, 1350g cát, 225g nước) không nghiên cứu làm các loại vật liệu xây dựng khác. 5. Địa điểm và thời gian thí nghiệm Địa điểm nghiên cứu: Trong phòng thí nghiệm Khoa CNSH – Thực phẩm - Môi trường của Trường Đại Học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh. Thời gian nghiên cứu: Bắt đầu từ ngày 20/6/2016 đến ngày 1/8/2016 6. Phương pháp nghiên cứu 6.1 Phương pháp luận - Dựa trên nguyên tắc tái chế phế phẩm nông nghiệp là vỏ trấu và rơm rạ để làm vật liệu xây dựng. - Dựa trên tiêu chuẩn vật liệu xây dựng đòi hỏi. - Dựa trên thành phần đầu vào của phế phẩm nông nghiệp và tiêu chuẩn cần thiết của vật liệu xây dựng, nghiên cứu đã tiến hành tinh luyện mẫu phế phẩm nông SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như 4
  15. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Hải Yến nghiệp bằng phương pháp vật lý và hóa học, sau đó kiểm tra tính chất của vật liệu, phối trộn, đúc mẫu và kiểm tra độ chịu lực của vật liệu 6.2. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập dữ liệu: tiến hành thu thập, sưu tầm các thông tin, tài liệu, số liệu, có liên quan đến nội dung nghiên cứu từ các tạp chí, sách báo, giáo trình, internet,… - Phương pháp thực nghiệm: sơ chế, điều chế mẫu; xác định tính chất mẫu, đúc mẫu, đo tính cơ lý của mẫu vữa. - Phương pháp phân tích: lựa chọn và tổng hợp lại các số liệu làm cơ sở cho quá trình thực hiện đề tài. - Phương pháp tính toán: tính toán những số liệu thu thập, kết quả làm thực nghiệm. - Phương pháp đánh giá: nhận xét, đánh giá kết quả từ những số liệu thu thập và kết quả làm thực nghiệm. 7. Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn. 7.1 Ý nghĩa khoa học - Tạo ra quy trình tinh luyện để thu vật liệu tinh khiết - Tận dụng nguồn phế phẩm nông nghiệp để tạo ra sản phẩm vật liệu xây dựng chất lượng cao 7.2 Ý nghĩa thực tiễn - Giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường từ phế phẩm nông nghiệp - Tạo ra vật liệu xây dựng chất lượng cao, giá thành thấp - Quy trình hợp lý, tiết kiệm, thân thiện môi trường 8. Kết cấu đề tài: Đồ án ngoài phần Mở đầu, Kết luận – kiến nghị còn bao gồm các chương như sau: Chương 1: Tồng quan về vật liệu. Chương 2: Tổng quan về tình hình nghiên cứu. Chương 3: Phương pháp nghiên cứu. Chương 4: Kết quả, thảo luận. SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như 5
  16. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Hải Yến CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT IỆU. 1.1 Tổng quan về phế phẩm nông nghiệp. 1.1.1 Định nghĩa về phế phẩm nông nghiệp. Phế phẩm nông nghiệp là chất thải phát sinh trong quá trình hoạt động nông nghiệp. 1.1.2 Nguồn gốc phát sinh phế phẩm nông nghiệp. Phế phẩm nông nghiệp phát sinh trong quá trình chế biến các loại cây công nghiệp, cây lương thực, cây hoa màu, sản xuất hoa quả, thực phẩm, sinh ra từ hoạt động chăn nuôi,... 1.1.3 Phân loại phế phẩm nông nghiệp. 1.1.3.1 Bã nông nghiệp. Chất thải nông nghiệp là các chất dư thừa sau các vụ thu hoạch. Chúng có thể được thu gom với các thiết bị thu hoạch thông thường cùng lúc hoặc sau khi gặt hái. Các chất thải nông nghiệp bao gồm thân và lá bắp, rơm rạ, vỏ trấu, mía,... Ở một số nơi, đặc biệt những vùng khô, các chất bã cần phải được giữ lại nhằm bổ sung các chất dinh dưỡng cho đất cho vụ mùa kế tiếp. Tuy nhiên, đất không thể hấp thu hết tất cả các chất dinh dưỡng từ cặn bã, các chất bã này không được tận dụng tối đa và bị mục rữa làm thất thoát năng lượng. Vỏ trấu Cùi ngô Bã mía Rơm rạ Hình 1.1 Các loại bã nông nghiệp. SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như 6
  17. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Hải Yến 1.1.3.2 Chất thải từ chăn nuôi gia súc. Chất thải từ chăn nuôi gia súc, như phân trâu, bò, heo và gà, có thể được chuyển thành gas hoặc đốt trực tiếp nhằm cung cấp nhiệt và sản xuất năng lượng. Phần lớn phân gia súc có hàm lượng methane khá cao nên các bánh phân được dùng như nhiên liệu cho việc nấu nướng. Tuy vậy, phương pháp này khá nguy hiểm vì các chất độc hại sinh ra từ việc đốt phân là nguy hại đối với sức khỏe người tiêu dùng, là nguyên nhân gây ra 1,6 triệu người chết mỗi năm ở các nước đang phát triển. Các chất thải gia súc có thể được sử dụng để sản xuất ra nhiều loại sản phẩm và tạo ra điện năng thông qua các phương pháp tách methane và phân hủy yếm khí. 1.1.3.3 Thu gom, xử lý và tái chế phế phẩm nông nghiệp. Bên cạnh mức tăng trưởng xuất khẩu nông sản thì các phụ, phế phẩm trong quá trình chế biến các loại cây công nghiệp, sản xuất hoa quả, thực phẩm, phân gia súc, gia cầm... cũng rất đa dạng về chủng loại và phong phú về số lượng. Và đó cũng là nỗi lo về các bãi chứa, đầu ra cho các phế phẩm nông nghiệp sau thu hoạch như rơm rạ, vỏ trấu, thân cây chuối, xơ dừa, bã mía, lõi ngô, phân gia súc,… Số liệu hàng trăm ngàn tấn nông sản xuất khẩu hàng năm, tương ứng với con số gấp nhiều lần như thế về phế phẩm nông nghiệp thải ra môi trường sẽ là vấn nạn về rác, đe dọa ô nhiễm môi trường cho các tỉnh đang có thế mạnh về sản xuất nông nghiệp. Do đặc thù của sản xuất nông nghiệp của nước ta hiện nay vẫn mang tính nhỏ lẻ, phân tán, nên việc thu gom, phân loại phụ, phế thải rất khó khăn. Còn các cơ sở chế biến nông sản, thực phẩm thì chủ yếu tập trung đầu tư cho dây chuyền sản xuất chính, ít quan tâm tận thu, tái chế sử dụng lại phụ, phế phẩm trong quá trình sản xuất. Nhiều doanh nghiệp còn sản xuất trong điều kiện không bảo đảm vệ sinh môi trường, huống chi nói đến đầu tư công đoạn xử lý sản phẩm phụ, phế thải để tái chế. Các phụ, phế phẩm sau khi sử dụng thường được xử lý bằng các biện pháp chôn lấp, đốt bỏ, đổ xuống hồ, ao, sông, suối... vừa lãng phí, vừa gây ô nhiễm môi trường. Chỉ một phần nhỏ trong số đó được sử dụng làm nhiên liệu đốt, thức ăn gia súc, phân bón, còn phần lớn đổ ra các hồ ao, cống rãnh làm ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường sinh thái. Việc sử dụng các phế thải nông nghiệp trong sinh hoạt nông thôn ngày càng giảm và dần dần được thay thế bằng các nguồn nhiên liệu thuận lợi hơn như gas, điện,... Trong khi đó, các cơ sở sản xuất và chế biến nông SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như 7
  18. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Hải Yến sản lại cần rất nhiều nguồn năng lượng mà hiện đang phải sử dụng các nhiên liệu hoá thạch đắt như than, dầu, gas. Vì vậy, việc nghiên cứu tận dụng phế thải nông nghiệp tạo ra nguồn năng lượng, nguyên vật liệu phục vụ công nghiệp, xây dựng, đời sống sinh hoạt hàng ngày của người dân là việc làm hết sức cần thiết và cấp bách hiện nay. 1.2 Tổng quan về vỏ trấu. 1.2.1 Nguồn gốc của vỏ trấu. Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát. Trong vỏ trấu chứa khoảng 75% chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong quá trình đốt và khoảng 25% còn lại chuyển thành tro. Chất hữu cơ chứa chủ yếu cellulose, lignin và Hemicellulose (90%), ngoài ra có thêm thành phần khác như hợp chất nitơ và vô cơ. Lignin chiếm khoảng 25 - 30% và cellulose chiếm khoảng 35 - 40%. Bảng 1.1 Thành phần hóa học của tro trấu. Thành phần SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2 O Na2O Hàm lượng, % 90,21 0,68 0,74 1,41 0,59 2,38 0,25 Các chất hữu cơ của trấu là các mạch polycarbohydrat rất dài nên hầu hết các loài sinh vật không thể sử dụng trực tiếp được, nhưng các thành phần này lại rất dễ cháy nên có thể dùng làm chất đốt. Sau khi đốt, tro trấu có chứa trên 80% là silic oxit, đây là thành phần được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực. Hình 1.2 Cây lúa. Hình 1.3 Vỏ trấu. 1.2.2 Hiện trạng vỏ trấu tại Việt Nam. Vỏ trấu có rất nhiều tại ĐBSCL và ĐBSH, hai vùng trồng lúa lớn nhất cả nước. Chúng thường không được sử dụng hết nên phải đem đốt hoặc đổ xuống sông suối SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như 8
  19. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Hải Yến để tiêu hủy. Theo khảo sát, lượng vỏ trấu thải ra tại ĐBSCL khoảng hơn 3 triệu tấn/năm, nhưng chỉ khoảng 10% trong số đó được sử dụng. Về sau, trấu còn được dùng để làm củi trấu (trấu ép lại thành dạng thanh), nhưng cũng chỉ sử dụng được khoảng 12.000 tấn vỏ trấu/năm. Tại ĐBSCL, các nhà máy xay xát đổ trấu xuống sông, rạch. Trấu trôi lềnh bềnh trôi khắp nơi, chìm xuống đáy gây ô nhiễm nguồn nước. Tại đây, trấu chỉ có công dụng duy nhất là làm chất đốt. Nhưng để sử dụng loại chất đốt cồng kềnh này, một số hộ gia đình phải vận chuyển nhiều lần và phải có nhà rộng để chứa. Hình 1.4 Vỏ trấu được đổ bỏ ra sông. Các nhà máy xay xát của tỉnh Hậu Giang thải ra khoảng 220.000 tấn trấu, trung bình mỗi ngày, mỗi nhà máy xay xát thải ra 24,5 tấn trấu. Lượng trấu thải ra không được tiêu thụ ngay, ứ đọng lại. Các nhà máy thường un trấu thành phân trấu, đổ thành đống cao. Ở một số huyện vùng sâu thuộc TP Cần Thơ và tỉnh An Giang bức xúc trước tình trạng một lượng lớn vỏ trấu trôi khắp mặt sông, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt. Dọc một số bờ sông ở quận Ô Môn, huyện Thới Lai, huyện Cờ Đỏ của TP Cần Thơ như sông Thị Đội, sông Ngang... sẽ thấy rất nhiều vỏ trấu trôi trên mặt sông. Bờ sông ngập một màu vàng của vỏ trấu. Nước sông ở những đoạn này vốn đã ô nhiễm, giờ quyện với mùi vỏ trấu phân hủy tạo nên một mùi rất khó chịu. Con sông này bị ô nhiễm nặng nề nên không thể dùng nước để sinh hoat được. Chính vì bị một lượng vỏ trấu thải ra sông như thế mà người dân ở SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như 9
  20. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Hải Yến đây không có nước sinh hoạt, ảnh hưởng đến giao thông qua lại của ghe tàu cũng như việc nuôi cá ở đây bị cản trở vì dòng nước bị ô nhiễm quá nặng. 1.2.3 Các ứng dụng của vỏ trấu hiện nay. 1.2.3.1. Sử dụng làm chất đốt. Chất đốt từ vỏ trấu được sử dụng rất nhiều trong cả sinh hoạt (nấu ăn, nấu thức ăn gia súc) và sản xuất (làm gạch, sấy lúa) nhờ những ưu điểm sau: Trấu có khả năng cháy và sinh nhiệt tốt do thành phần có 75% là chất xơ. Theo bảng chi phí thì 1kg trấu khi đốt sinh ra 3.400 Kcal bằng 1/3 năng lượng được tạo ra từ dầu nhưng giá lại thấp hơn đến 25 lần. Trấu là nguồn nguyên liệu rất dồi dào và lại rẻ tiền, sản lượng năm 2010 là 38 triệu tấn lúa. Như vậy lượng vỏ trấu thu được sau xay xát tương đương 7,6 triệu tấn (vỏ trấu chiếm 20% trọng lượng hạt lúa). Sản lượng trấu có thể thu gom được ở ĐBSCL lên tới 1,4 - 1,6 triệu tấn. Nguyên liệu trấu có các ưu điểm nổi bật khi sử dụng làm chất đốt: Vỏ trấu sau khi xay xát ở luôn ở rất dạng khô, có hình dáng nhỏ và rời, tơi xốp, nhẹ, vận chuyển dễ dàng. Thành phần là chất xơ cao phân tử rất khó cho vi sinh vật sử dụng nên việc bảo quản, tồn trữ rất đơn giản, chi phí đầu tư ít. Chính vì các lý do trên mà trấu được sử dụng làm chất đốt rất phổ biến. Trong sinh hoạt người dân đã thiết kế một dạng lò chuyên nấu nướng với chất đốt là trấu. Lò này có ưu điểm là lượng lửa cháy rất nóng và đều, giữ nhiệt tốt và lâu. Lò trấu hiện nay vẫn còn được sử dụng rộng rãi ở nông thôn. Hình 1.5 Lò đốt trấu dùng trong sinh hoạt. SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như 10
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.01: Bộ Luận Văn Thạc Sĩ Quản Trị Kinh Doanh MBA
165 tài liệu
2069 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2