NGHIÊN cứu ỨNG DỤNG sio2 THU hồi từ TRO TRẤU TRONG TỔNG hợp ZEOLITE

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SiO2 THU HỒI TỪ TRO TRẤU TRONG TỔNG HỢP ZEOLITE” Người thực hiện LƯỜ̀NG THỊ HẰNG Lớp[.]

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG  - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SiO2 THU HỒI TỪ TRO TRẤU TRONG TỔNG HỢP ZEOLITE” Người thực hiện : LƯỜ̀NG THỊ HẰNG Lớp : K58-MTB Khóa : 58 Chuyên ngành : KHOA HỌC MÔI TRƯỜ̀NG Giáo viên hướng dẫn : TS TRỊNH QUANG HUY Hà Nội – 2017 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG  - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: “ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SiO2 THU HỒI TỪ TRO TRẤU TRONG TỔNG HỢP ZEOLITE ” Người thực hiện : LƯỜ̀NG THỊ HẰNG Lớp : K58-MTB Khóa : 58 Chuyên ngành : KHOA HỌC MÔI TRƯỜ̀NG Giáo viên hướng dẫn : TS TRỊNH QUANG HUY Địa điểm thực tập : BM CÔNG NGHỆV MƠI TRƯỜ̀NG Hà Nợi – 2017 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp, ngoài sự cố gắng của bản thân đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, bả̉ o tậ+n tì̀nh củ̉ a cá́ c thầy cô giá́ o, gia đì̀nh và̀ bạn bè Nhân dịp này, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắ́c tới thầy TS Trị nh + Quang Huy giả̉ ng viên môn Công nghệ+ Môi trường – Học việ+n Nông nghiệ+p Việ+t Nam, người đã̃ hướng dẫn thự+c hiệ+n khó́ a luậ+n tậ+n tì̀nh truyề̀n đạt kiế́n thức, kinh nghiệ+m quý bá́ u cho quá́ trì̀nh học tậ+p và̀ nghiên cứu Tôi xin gửi lời cả̉ m ơn sâu sắ́c tới thầy ThS Nguyễn Ngọc Tú́ , cô ThS Hồ Thị + Thú́ y Hằng - giả̉ ng viên môn Công nghệ+ môi trường và̀ cô ThS Vũ Thị + Xuân Hương - giả̉ ng viên môn Vi sinh vậ+t, thầy - cô đã̃ bả̉ o và̀ giú́ p đỡ̃ rấ́t nhiề̀u quá́ trì̀nh nghiên cứu Tôi xin trân trọng cả̉ m ơn toà̀n thể cá́ c quý thầy, cô giá́ o môn Công nghệ+ Môi trường – Học việ+n Nông nghiệ+p Việ+t Nam đã̃ tạo điề̀u kiệ+n giú́ p đỡ̃ thời gian thự+c tậ+p môn Tôi xin chân thà̀nh cả̉ m ơn sự+ giú́ p đỡ̃ nhiệ+t tì̀nh củ̉ a anh Trần Minh Hoà̀ng, chị + Đinh Phương Thả̉ o, bạn Bùi Thị + Hồng Thủ̉ y, bạn Dương Hả̉ i Ly suố́t quá́ trì̀nh thự+c hiệ+n nghiên cứu Cuố́i tố́i xin bà̀ y tỏ̉ sự+ cả̉ ơn sâu sắ́c tới bố́ mẹ, gia đì̀nh và̀ bạn bè đã̃ ủ̉ ng hộ, động viên, giú́ p đỡ̃ và̀ tạo điề̀u kiệ+n cho thự+c hiệ+n khó́ a luậ+n nà̀y Hà Nôi, ngày 06 tháng 02 năm 2017 Người thực hiện Lường Thị + Hằng TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MỤC LỤC DANH MỤC BẢ̉NG DANH MỤC HÌNH TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Khả trao đổi cation ( Nghĩa Cation đầy Exchange đủ Capacity) CEC LOI Hà̀ m lượng nung (Loss On Ignition) SEM Kính hiển vi điệBn tử quét (Scanning Electron Microscope) SBU Đơn vị xây dựBng cấu trúc thứ cấp (Secondary Building TEM Units) Kính hiển vi điệBn tử truyền qua (Transmission Electron Microscope) XRD Phổ nhiễu xạ tia X (X – Ray Diffraction) XRF Huỳnh quang tia X (X - Ray Fluorescence) TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MỞ ĐẦU Tính cấp thiêt cua đề tài ViệBt Nam biết đến là̀ nướ́c có́ nông nghiệBp lúa nướ́c lâu đờ̀i vớ́i lượng lúa gạo xuất năm đứng thứ Thế giớ́i Theo thống kê Bộ Nơng NghiệBp và̀ Phá́ t Triển Nơng Thơn, tính đến thá́ ng 12/2015 sản lượng lúa nướ́c ướ́c tính đạt 45,22 triệBu Vỏ trấu chiếm 15 đến 20 % khối lượng hạt lúa, vớ́i sản lượng hà̀ ng chục lúa tương ứng vớ́i lượng lớ́n vỏ trấu phá́ t sinh năm triệBu (Nguyễn Đặng Anh Thi, 2014) Vỏ trấu thườ̀ng ngườ̀i dân sử dụng là̀ m chất đốt, chất độn chuồng, thức ăn cho gia súc, ủ gốc cây, là̀ m giá́ thể trồng nấm, nhiên hiệBn phần lớ́n chúng bị bỏ đồng ruộng, đổ kênh mương hay đốt trựBc tiếp đồng ruộng gây lẵng phí nguồn tà̀ i nguyên và̀ ảnh hưởng không nhỏ tớ́i môi trườ̀ng Dó́ đó́ , viêc nghiên cứu cá́ c giải phá́ p tận thu nguồn phế phụ phẩm nông nghiệBp nà̀ y để sử dụng hiệBu nguồn tà̀ i nguyên và̀ giảm thiểu tá́ c động xấu tớ́i môi trườ̀ng là̀ vấn đề quan trọng hiệBn Theo Trần Văn Đức, 2012 vỏ trấu SiO chiếm 21,02% và̀ tro trấu tỷ lệB nà̀ y tăng cao vớ́i 90,66% và̀ theo Bùi Huy Hiền tro trấu SiO chiếm tớ́i 95,4% khối lượng Từ kết cho thấy tro trấu là̀ nguồn vật liệBu tiềm để thu hồi SiO2 và̀ theo cá́ c nghiên cứu và̀ ngoà̀ i nướ́c SiO2 thu hồi từ tro trấu là̀ thà̀ nh phần sử dụng để tổng hợp Zeolite (W.Panpa- 2009, Nguyễn Thị Huyền-2014 ) Zeolite là̀ nhôm silicat có́ cấu trúc tinh thể xá́ c định, có́ cá́ c lỗ xốp vớ́i kích thướ́c nano đặn, cấu trúc zeolite có́ cá́ c tứ diệBn SiO4 và̀ AlO4 liên kết vớ́i qua cá́ c nguyên tử oxi, không gian bên tinh thể nối vớ́i cá́ c đườ̀ng rãnh có́ kích thướ́c ổn định, nhờ̀ hệB thống lỗ xốp và̀ cá́ c đườ̀ng rãnh mà̀ zeolite có́ thể hấp phụ phân tử có́ kích thướ́c nhỏ lỗ hổng, là̀ ứng dụng vô ý nghĩa đối vớ́i lĩnh vựBc môi trườ̀ng, ngoà̀ i zeolite vớ́i chức xúc tá́ c, trao đổi ion có́ thể ứng dụng y tế, nông nghiệBp và̀ công nghiệBp khá́ c TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Có́ loại zeolite là̀ zeolite tựB nhiên và̀ zeolite tổng hợp( Tạ Ngọc Đơn, 2002), zeolite tựB nhiên có́ chi phí sử dụng thấp độ tính khiết chưa cao, vớ́i zeolite tổng hợp độ tinh khiết cao giá́ thà̀ nh cao Vì việBc sử dụng nguồn SiO thu hồi từ trỏ trấu để tổng hợp zeolite có́ thể khắc phục tồn phương phá́ p và̀ giảm tá́ c động xấu tớ́i môi trườ̀ng trấu gây mà̀ vẫ̃n đảm bảo chất lượng giá́ thà̀ nh zeolite Xuất phá́ t từ thựBc tiễn tiến hà̀ nh đề tà̀ i: “Nghiên cứu ứng dụng SiO2 thu hồi từ tro trấ́u tổng hợp Zeolite” để tạo Zeolite tổng hợp từ SiO2 thu hồi từ tro trấu và̀ đá́ nh giá́ đặc tính vật liệBu Muc tiêu nghiên cưu - Đá́ nh giá́ đặc tính tro và̀ khả thu hồi SiO2 từ tro trấu - Tổng hợp và̀ đá́ nh giá́ tính chất Zeolite từ nguồn SiO2 thu hồi từ tro trấu TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Chương TÔNG QUAN CAC VÂN ĐỀ NGHIÊN CƯU 1.1 HiệVn trạng phá́ t sinh vỏ trấ́u từ sản xuấ́t nông nghiệVp ViệBt Nam là̀ đất nướ́c có́ truyền thống sản xuất nông nghiệBp lâu đờ̀i, năm 2013 nướ́c ta sản xuất khoảng 44 triệBu lúa và̀ là̀ nướ́c đứng thứ hai giớ́i sản xuất lúa gạo Cây lúa là̀ trồng quan trọng thuộc nhó́ m ngũ cốc, lúa là̀ lương thựBc ngườ̀i dân ViệBt Nam Ngà̀ nh nơng nghiệBp trồng lúa ViệBt Nam năm gần đạt tiến vượt bậc việBc á́ p dụng cá́ c công nghệB gó́ p phần tạo tổng sản lượng lúa hà̀ ng năm cao và̀ đến năm 2014 nướ́c ta sản xuất khoảng 44 triệBu lúa Bảng 1.1: Diễn biến tình hình sản xuấ́t lúa nướ́c giai đoạn từ 1995 - 2014 Năm Diện tích (1000ha) Năng suất (tấn/ha) Sản lượng (triệu tấn) 1995 6,766 3,68 24,96 2000 7,666 4,24 32,52 2005 7,326 4,88 35,79 2006 7,324 4,89 35,82 2007 7,305 4,86 35,56 2008 7,414 5,22 38,72 2011 7,657 38,285 2012 7,75 5,6 43,4 2013 7,742 5,43 42,04 2014 7,8 5,7 44,46 Nguồn: Cục trồng trọt ( 2014) Hà̀ ng năm bên cạnh lượng nơng sản thu hoạch lượng phế phụ phẩm phá́ t sinh từ lúa lớ́n Phụ phẩm đó́ bao gồm có́ : tấm, cá́ m, vỏ trấu và̀ rơm rạ Trong thà̀ nh phần hạt lúa, vỏ trấu chiếm khoảng 20% khối lượng, chế biến lúa tạo khoảng 200 kg vỏ trấu Như vây, hà̀ ng TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat năm khối lượng vỏ trấu có́ thể lên tớ́i triệBu tấn/năm Trong đó́ sản lượng trấu thu gom khoảng từ 4-5 triệBu tấn, phần cịn lại khơng thu gom và̀ thải môi trườ̀ng bên ngoà̀ i Vớ́i cá́ c tính chất tựB nhiên cứng, có́ xơ và̀ dễ gây trầy khiến cá́ c sản phẩm là̀ m từ trấu có́ dinh dưỡng, độ ăn mịn cao lượng tro quá́ nhiều Cho tớ́i chưa có́ phương á́ n nà̀ o sử dụng hữu hiệBu và̀ rộng rãi nguồn phế liệBu trừ là̀ m nhiên liệBu đốt thẳng vớ́i hiệBu không cao hay sử dụng là̀ m chất độn cho phân chuồng Lượng trấu không sử dụng hiệBn lớ́n, đặc biệBt cá́ c nhà̀ má́ y xay xá́ t gạo Do có́ giá́ trị kinh tế, giá́ trị sử dụng nên vỏ trấu coi loại phế thải nông nghiệBp và̀ là̀ yếu tố gây ô nhiễm môi trườ̀ng Đã có́ hà̀ ng loạt cơng trình nghiên cứu, tận dụng vỏ trấu là̀ m nguyên liệBu để phục vụ đờ̀i sống và̀ sản xuất triển khai thựBc tế Và̀ nhiều doanh nghiệBp, sở sản xuất, ngườ̀i dân là̀ m già̀ u từ nguồn phế phẩm nà̀ y Song vớ́i khối lượng trấu phá́ t sinh quá́ lớ́n vớ́i nơng nghiệBp cịn mang tính nhỏ lẻ nên khó́ khăn việBc thu gom mà̀ trấu vẫ̃n thải bỏ ngoà̀ i môi trườ̀ng gây ô nhiễm ngiêm trọng ảnh hưởng đến sức khoẻ ngườ̀i dân Do đó́ cần có́ hướ́ng mớ́i việBc nghiên cứu tận thu ứng dụng trấu quy mô công nghiệBp và̀ hướ́ng nghiên cứu đầy triển vọng đó́ là̀ nghiên cứu quy trình tá́ ch SiO2 từ trấu Sử dụng tro trấu là̀ m nguyên liệBu để thu hồi SiO lúc giải hai vấn đề Một là̀ thu hồi SiO ứng dụng rộng rãi và̀ o nhiều lĩnh vựBc khá́ c Hai là̀ khai thá́ c sử dụng cá́ ch có́ hiệBu nguồn phế thải vỏ trấu khổng lồ, giảm thiểu khả gây ô nhiễm môi trườ̀ng Những năm gần đây, có́ nhiều tiến khoa học kỹ thuật ứng dụng và̀ o việBc tận thu cá́ c phế, phụ phẩm quá́ trình sản xuất nơng sản, thựBc phẩm để sản xuất phân hữu vi sinh, vật liệBu xây dựBng, thức ăn chăn ni, khí đốt, lượng… Tuy nhiễn vẫ̃n hạn chế và̀ chưa ứng dụng cá́ ch phổ biến mà̀ diễn chủ yếu quy mơ hộ gia đình Do đặc thù sản xuất nông nghiệBp nướ́c ta hiệBn vẫ̃n cịn mang tính nhỏ lẻ, phân tá́ n nên việBc TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat thu gom, phân loại phế phụ phẩm nông nghiệBp khó́ khăn Chính phế phẩm nơng nghiệBp không tận dụng triệBt để, lượng lớ́n phế phẩm thải bỏ cá́ ch đốt chí đổ xuống ao, hồ, sơng suối… vừa gây lãng phí, vừa gây nhiễm mơi trườ̀ng nghiêm trọng HiệBn nay, trấu tận dụng là̀ m nhiên liệBu cá́ c lò đốt (nhà̀ má́ y nhiệBt điệBn, lò sản xuất gạch), sản xuất giấy…Tuy nhiên, vấn đề gặp phải là̀ cá́ c nhà̀ má́ y nhiệBt điệBn sử dụng trấu là̀ m chất đốt là̀ m lượng phế phụ phẩm tro trấu thải sau quá́ trình đốt, nung là̀ lớ́n Phế phẩm nà̀ y khó́ xử lý, chứa SiO2, nên hầu hết thải môi trườ̀ng Trong nhiều năm gần đây, tận dụng tro trấu từ trấu và̀ o cá́ c ngà̀ nh sản xuất khá́ c tập trung nghiên cứu HiệBn nay, tro trấu sử dụng cá́ c ngà̀ nh công nghiệBp như: công nghiệBp sản xuất xi măng, chế biến cao xu, công nghiệBp sản xuất thép chất lượng cao và̀ vật liệBu cá́ ch nhiệBt, vật liệBu tổng hợp zeolite ứng dụng xử lý môi trườ̀ng 1.2 Thà̀ nh phần, tí́nh chấ́t vỏ trấ́u 1.2.1 Thành phần hóa học vỏ trấu Vỏ trấu có́ kích thướ́c trung bình khoảng – 10 mm dà̀ i, – mm rộng và̀ dà̀ y 0.2 mm , chiếm khoảng 20 – 21% trọng lượng hạt Vỏ trấu có́ cấu tạo bền và̀ dai nhằm bảo vệB cho phôi và̀ nội nhũ khỏi bị tá́ c động học hó́ a học từ bên ngoà̀ i Thà̀ nh phần hó́ a học vỏ trấu tương tựB nhiều sợi hữu phổ biến chứa cellulose, lignin, hemicelluloses và̀ silica Sau đốt, cá́ c thà̀ nh phần hữu bị phân hủy và̀ thu tro trấu Tuỳ và̀ o mục đích sử dụng, đặc trưng vật lí và̀ hoá́ học đá́ nh giá́ theo nhiều tiêu chí khá́ c Thà̀ nh phần hoá́ học vỏ trấu biến động theo giống lúa, mùa vụ, đặc trưng canh tá́ c nông nghiệBp vùng khá́ c nhau.Tuy nhiên thà̀ nh phần vỏ trấu chủ yếu là̀ cellulos hemicelluloses, lignin chiếm 90% khối lượng và̀ số kim loại khá́ c như: Si, P, K, Al Thà̀ nh phần hoá́ học vỏ trấu thể hiệBn qua bảng sau: TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ... thà̀ nh zeolite Xuất phá́ t từ thựBc tiễn tiến hà̀ nh đề tà̀ i: ? ?Nghiên cứu ứng dụng SiO2 thu hồi từ tro trấ́u tổng hợp Zeolite? ?? để tạo Zeolite tổng hợp từ SiO2 thu hồi từ tro trấu và̀... vật liệBu Muc tiêu nghiên cưu - Đá́ nh giá́ đặc tính tro và̀ khả thu hồi SiO2 từ tro trấu - Tổng hợp và̀ đá́ nh giá́ tính chất Zeolite từ nguồn SiO2 thu hồi từ tro trấu TIEU LUAN MOI download... nghiên cứu tận thu ứng dụng trấu quy mô công nghiệBp và̀ hướ́ng nghiên cứu đầy triển vọng đó́ là̀ nghiên cứu quy trình tá́ ch SiO2 từ trấu Sử dụng tro trấu là̀ m nguyên liệBu để thu hồi