ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH: TÌM HIỂU XỬ LÝ CHẤT THẢI TRONG HÓA HỌC XANH docx

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ HĨA HỌC ĐỒ ÁN CHUN NGÀNH TÌM HIỂU XỬ LÝ CHẤT THẢI TRONG HÓA HỌC XANH Giảng viên hướng dẫn: T.S LÊ THỊ THANH HƯƠNG Sinh viên thực hiện: VŨ VĂN ĐẠT MSSV: 09070271 Lớp: DHHC5 Khoá: 2009-2013 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC ĐỒ ÁN CHUN NGÀNH TÌM HIỂU XỬ LÝ CHẤT THẢI TRONG HĨA HỌC XANH Giảng viên hướng dẫn: T.S LÊ THỊ THANH HƯƠNG Sinh viên thực hiện: VŨ VĂN ĐẠT MSSV: 09070271 Lớp: DHHC5 Khố: 2009-2013 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2013 i TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠNG NGHỆ HÓA HỌC Độc lập – Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH (KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP) Họ tên sinh viên: Vũ Văn Đạt MSSV: 09070271 Lớp: DHHC5 Chun ngành: Cơng nghệ Hóa hữu Tên đề tài đồ án: Tìm hiều xử lý chất thải hóa học xanh Nhiệm vụ khóa luận: Vai trị ngành cơng nghiệp hóa chất Những nguồn gây nguy hại mơi trường Hóa học xanh kỹ thuật xanh 3.1 Định nghĩa hóa học xanh 3.2 Định nghĩa hóa học xanh 3.3 Các nguyên tắc hóa học xanh 3.4 Tiết kiệm “nguyên tử” 3.5 Xử lý chất thải 3.5.1 Các vấn đề chất thải 3.5.2 Các nguồn phát sinh chất thải công nghiệp hóa chất 3.5.3 Một số vấn đề gây chất thải chi phí xử lý chất thải 3.6 Các kỹ thuật giảm thiểu phát sinh chất thải 3.6.1 Thiết kế quy trình giảm thiểu chất thải 3.6.2 Giảm thiểu chất thải từ trình hữu 3.7 Xử lý chất thải chỗ 3.7.1 Xử lý phương pháp vật lý 3.7.2 Xử lý phương pháp hóa học ii 3.8.3 Xử lý phương pháp sinh học 3.8 Sự giảm cấp chất hoạt động bề mặt 3.8.1 Thuốc DDT 3.8.2 Polymer 3.8.3 Một số quy luật giảm cấp 3.8.4 Vấn đề tái sinh polymer 3.8.5 Tách sàng lọc 3.8.6 Thiêu kết 3.8.7 Tái sinh học 3.8.8 Tái sinh hóa học thành monomer 3.8.9 Thiết kế dành cho q trình giảm cấp Ngày giao khóa luận: 14/01/2013 Ngày hồn thành khóa luận: 05/2013 Họ tên giáo viên hướng dẫn: T.S Lê Thị Thanh Hương Tp Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng năm 2013 Chủ nhiệm môn Giáo viên hướng dẫn iii LỜI CẢM ƠN Tôi xin cảm ơn gia đình điểm tựa, nguồn động lực lớn giúp tơi hồn thành tốt việc học suốt thời gian qua Em chân thành biết ơn sâu sắc đến: Cô TS.Lê Thị Thanh Hương tận tình hướng dẫn, bảo tạo điều kiện tốt giúp em hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp Cảm ơn thầy mơn Hóa Hữu Cơ, thầy khoa Hóa tận tình truyền dạy, giúp đỡ em trình học tập Cuối em xin cảm ơn anh chị bạn khoa Hóa giúp đỡ tơi q trình thực đề tài TP Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng năm 2013 Họ tên sinh viên iv NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Phần đánh giá: • Ý thức thực hiện: • Nội dung thực hiện: • Hình thức trình bày: • Tổng hợp kết quả: Điểm số: Điểm chữ: Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm Giáo viên hướng dẫn v NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Phần đánh giá: • Ý thức thực hiện: • Nội dung thực hiện: • Hình thức trình bày: • Tổng hợp kết quả: Điểm số: Điểm chữ: Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013 Giáo viên phản biện vi MỤC LỤC MỤC LỤC vi DANH MỤC HÌNH ẢNH viii DANH MỤC BẢNG BIỂU x CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Vai trị ngành cơng nghiệp hóa chất .1 1.2 Công nghệ xanh .1 1.3 Hóa học xanh 1.3.1 Định nghĩa .3 1.3.2 Các nguyên tắc hóa học xanh 1.3.3 Tiết kiệm nguyên tử 1.4 Những nguồn gây nguy hại môi trường 1.4.1 Chất thải 1.4.2 Sự phát sinh chât thải xã hội công nghiệp 1.4.3 Ảnh hưởng chất thải 1.5 Giảm thiểu chất thải 1.5.1 Khái niệm 1.5.2 Giảm thiểu nguồn 11 CHƯƠNG 2: XỬ LÝ NƯỚC THẢI 13 2.1 Một số khái niệm 13 2.1.1 Sự ô nhiễm nước, dạng thành phần nước thải 13 2.1.2 Các tiêu chuẩn tiêu đánh giá ô nhiễm nước thải 13 2.1.3 Điều kiện xả nước thải nguồn 15 2.2 Xử lý nước thải phương pháp học 19 2.2.1 Song chắn rác 19 2.2.2 Bể lắng cát .20 2.2.3 Bể lắng 21 2.3 Xử lý nước thải phương pháp sinh học .23 2.3.1 Các cơng trình xử lý nước thải phương pháp sinh học điều kiện tự nhiên .23 2.3.2 Các loại bể lọc sinh học (bể biophil) .27 2.3.3 Bể thổi khí có bùn hoạt tính (bể Aerotank) thường đạm .29 2.3.4 Bể lắng đợt II bể nén bùn 30 2.4 Xử lý nước thải phương pháp hóa lý 31 2.4.1 Phương pháp đông tụ keo tụ 31 vii 2.4.2 Tuyển 39 2.4.3 Hấp phụ 44 2.4.4 Trao đổi ion 49 2.4.5 Các trình tách màng 55 2.4.6 Các phương pháp điện hóa 61 2.5 Xử lý nước thải phương pháp hóa học .68 2.5.1 Phương pháp trung hòa .69 2.5.2 Phương pháp oxy hóa khử .74 2.6 Xử lý bùn cặn .82 2.7 Xả nước thải nguồn 84 CHƯƠNG 3: XỬ LÝ CHẤT THẢI KHÍ VÀ CHẤT THẢI RẮN 85 3.1 Xử lý chất thải khí 85 3.1.1 Xử lý học 85 3.1.2 Xử lý phương pháp hóa lý 85 3.2 Xử lý chất thải rắn 93 3.2.1 Các phương pháp chung: 93 3.2.2 Phương pháp học .95 3.2.2 Phương pháp nhiệt .97 3.2.3 Phương pháp tuyển chất thải .98 3.2.5 Phương pháp hóa lý 100 3.2.6 Phương pháp sinh hóa 103 CHƯƠNG 4: XỬ LÝ DDT VÀ RÁC THẢI POLYMER 105 4.1 Thuốc DDT 105 4.1.1 Khái niệm DDT 105 4.1.2 Ảnh hưởng DDT tới môi trường sức khỏe .106 4.1.3 Các phương pháp xử lý DDT .110 4.1.4 Phân hủy sinh học DDT .113 4.2 Tái sinh nhựa .120 4.2.1 Giảm cấp phế thải .122 4.2.2 Tái sinh học 123 4.2.3 Tái sinh hóa học 125 4.3 Tái sinh cao su 126 4.3.1 Chuẩn bị cho trình tái sinh 127 4.3.2 Các phương pháp tái sinh cao su 128 KẾT LUẬN 132 TÀI LIỆU THAM KHẢO 133 viii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Sơ đồ phát sinh chất thải sản xuất công nghiệp Hình Tác động trực tiếp chất thải người động vật Hình Các kỹ thuật giảm thiểu chất thải 10 Hình Song chắn rác cào tay 20 Hình Song chắn rác có phận lấy rác giới 20 Hình Bể lắng cát nước chảy thẳng 21 Hình Hồ hiếu khí 24 Hình Hồ sinh vật tùy tiện 25 Hình Hoạt động hồ sinh vật yếm khí (kỵ khí) .26 Hình 10 Sơ đồ lọc bể lọc sinh học nhỏ giọt 28 Hình 11 Sơ đồ aerotank xử lý sinh học nhiều bậc 30 Hình 12 Sơ đồ xử lý bể bùn hoạt tính bể lắng sinh học 31 Hình 13 Điên tích hạt lơ lửng giải thích lý thuyết hai lớp 33 Hình 14 Giảm điện tích thực hạt rắn thêm ion trái dấu hóa trị .34 Hình 15 Sơ đồ thiết bị làm nước thải đông tụ 38 Hình 16 Các thiết bị đơng tụ 39 Hình 17 Sự kết dính hạt rắn bóng khí tuyển 40 Hình 18 Hệ thống tuyển băng khơng khí hịa tan khơng có tuần hồn .42 Hình 19 Hệ thống tuyển băng khơng khí hịa tan có tuần hồn .42 Hình 20 Thiết bị tuyển cấp khơng khí qua đầu khuếch tán vật liệu xốp 44 Hình 21 Thiết bị tuyển cấp khí qua lọc .44 Hình 22 Hệ thống với cấp chất hấp phụ tiếp 45 116 4.1.4.2 Khoáng hoá DDT nấm thủy phân lignin: Nấm thủy phân lignin có khả phân huỷ nhiều loại chất hữu bền vững mơi trường tự nhiên có DDT Aust 1990 khoáng hoá DDT xảy đồng thời với trình sinh ligninaza Khi DDT bổ sung vào giống nấm thủy phân lignin q trình khống hố bắt đầu thí nghiệm giống bào tử phân huỷ hoạt tính thủy phân lignin xảy đồng thời sau ngày Con đường phân hủy DDT loài nấm trắng Phanerochaete chrysosporium: Sự phân hủy DDT nấm đảm trắng P chrysosporium biết đến công trình nghiên cứu Aust cộng Bumpus Aust miêu tả phân hủy DDT sau 30 ngày ni cấy (trong điều kiện thiếu N), có khoảng 50% DDT đựơc chuyển hố, 10% khống hố, phần cịn lại chuyển hố thành dicofol, FW‒152 bị phân hủy tạo DBP Tiếp phản ứng phá vịng tạo CO Q trình điều khiển hệ enzyme ligninase Dicofol tạo thành sau pha lag, DDD tạo thành sau pha suy tàn bị phân hủy hệ enzyme ligninase khác Trong trường hợp DDE không phát Trong q trình khống hố DDT tinh bột cenlulose nguồn cacbon tốt so với nguồn cacbon khác (muối cacbornate) kể đường 4.1.4.3 Phân hủy DDT vi khuẩn điều kiện hiếu khí Kỹ thuật làm giàu vi sinh vật sử dụng hợp chất có cấu trúc tương tự dùng thay DDT Một số chủng vi khuẩn thể khả phân huỷ DDT theo chế Chủng B‒206 sinh chất trung gian phenol từ DDT, DDD, DDE, nhiên khơng có sản phẩm cắt vịng tạo Nadeau 1994 thông báo chủng Alcaligeneseutrophus A5 chuyển hoá đồng phân o,p´‒và p,p´‒DDT Aiskable 1997 phân lập vi khuẩn Gram dương từ đất nhiễm DDT New Zealand theo phương pháp làm giàu mơi trường khống chứa biphenyl, DDT, DDD DDE nguồn cacbon 117 Hình 51 Con đường phân hủy DDT loài nấm trắng p Chrysosporium Một đường phân hủy DDT nghiên cứu kỹ đối tượng vi khuẩn Alcaligenes eutrophus A5, chế phân hủy thực vi khuẩn Con đường phân hủy DDT vi khuẩn Alcaligenes eutrophus A5: Chủng Alcaligenes eutrophus A5 có khả chuyển hoá o,p,‒ p,p,‒DDT DDT bị oxy hoá enzym dioxygenase tạo dẫn xuất dihydrodiol‒ DDT trải qua qúa trình phá vỡ vịng vị trí meta Tiếp loạt phản ứng trung gian tạo sản phẩm cuối 4‒ clo benzoic axit (Hình 52) 118 Hình 52 Con đường phân hủy DDT alcaligenes eutrophus A5 4.1.4.4 Các điều kiện môi trường ảnh hưởng đến phân hủy sinh học DDT dẫn xuất DDT Các yếu tố môi trường ảnh hưởng lớn đến phát triển vi sinh vật Đặc biệt yếu tố môi trường vùng phân lập có tác động lớn đến phát triển vi sinh vật Ở vùng nhiệt đới, DDT bay dễ vi sinh vật phân hủy chất ô nhiễm nhanh hơn, DDT đất ẩm bị phân hủy nhanh đất khơ Trong q trình xử lý mơi trường vấn đề đóng vai trị quan trọng định hiệu suất xử lý Các yếu tố nhiệt độ, độ pH môi trường, nồng độ muối, nồng độ chất độc, chất hoạt động bề mặt v.v đóng vai trị định q trình phân hủy, chuyển hóa khống hóa DDT 119 Trong tự nhiên không tồn loại chất ô nhiễm thuộc hydrocacbon thơm đa nhân mà thường chúng tồn dạng hỗn hợp Do việc nghiên cứu khả phân hủy hỗn hợp DDT điều cần thiết để xem ảnh hưởng qua lại chúng hỗn hợp nồng độ hỗn hợp chất nhiễm Sự tồn DDT thúc đẩy ức chế trình phân hủy sinh học gây độc cho vi sinh vật Các yếu tố quan trọng khác nguồn dinh dưỡng bao gồm C, N, P có sẵn mơi trường hay bổ sung thêm Việc bổ sung chất thêm nguồn cacbon tạo điều kiện tăng khả phân hủy sinh học chủng vi sinh vật phân hủy chất độc theo chế đồng trao đổi chất, số chất thường bổ sung nhằm kích thích thêm q trình phân hủy chất độc kể đến glucose, acetate, pyruvate Các muối N đóng vai trị quan trọng q trình xử lý phương pháp phân hủy sinh học, việc bổ sung nguồn muối làm tăng tốc độ phân hủy DDT Nguồn N thêm vào dạng vơ hữu Phốtpho nguồn dinh dưỡng cần thiết để tăng cường trình phân hủy sinh học chất nhiễm Nó sử dụng để tăng sinh khối tế bào, thường bổ sung muối gốc PO 43‒ Nitơ Phốtpho thường bổ sung dạng muối (NH 4)2HPO4 Hơn nữa, phốtpho chất đệm pH để tạo pH thích hợp cho hoạt động vi sinh vật nhằm tăng hoạt tính sinh học chúng, làm tăng khả sống sót vi sinh vật mơi trường có điều kiện khác Ngoài tốc độ phân hủy hợp chất hydrocacbon thơm đa nhân bị ảnh hưởng mạnh chất hoạt động bề mặt Chất hoạt động sản phẩm có giá trị cơng nghệ sinh học ứng dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp khác Đối với đất bị nhiễm độc, chất hoạt động bề mặt làm tăng khả phân hủy, phụ thuộc vào thời gian phân hủy số lần chất hoạt động bề mặt bám vào bề mặt chất độc Bên cạnh trình phân hủy sinh học vi sinh vật cịn phụ thuộc vào thân vi sinh vật, phương thức mà vi sinh vật chuyển chất qua màng tế 120 bào Ngoài chế phân hủy DDT dẫn xuất DDT enzym nội bào tức phải chuyển chất độc qua màng tế bào chế xúc tác phân hủy DDT enzyme ngoại bào quan tâm Trong ba enzyme ngoại bào LiP, MnP thuộc nhóm peroxidase Lac thuộc nhóm oxidoreductase quan nhiều 4.2 Tái sinh nhựa Sản phẩm từ nhựa với đặc tính nhẹ, hình dạng phong phú, tiện sử dụng dần chiếm lĩnh thị trường, thay sản phẩm sản xuất từ kim loại thủy tinh Cùng với gia tăng sản phẩm tiêu dùng từ nhựa nhựa phế thải, nylon ngày chiếm tỷ lệ đáng kể thành phần chất thải rắn (12,78% theo khối luợng) Do vậy, việc thu hồi tái chế nhựa góp phần giảm thiểu khối lượng chất thải rắn phát sinh tiết kiệm nguyên liệu Hầu hết nhà sản xuất sản phẩm bao bì nhựa ký hiệu sản phẩm họ theo số thứ tự từ đến 7, đặc trưng cho hầu hết loại nhựa sản xuất để tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân loại tái chế Bảng 12 Phân loại, kí hiệu nguồn sử dụng nhựa Vật liệu Ký hiệu Nguồn sử dụng Polyetylen terephathlat PET Chai nước giải khát, bao bì thực phẩm… Polyetylen tỷ trọng cao HDPE Chai sữa, bình đựng xà phòng, túi xách… Vinyl/polyvinyl clorit PVC Hộp đựng thức ăn gia đình, ống dẫn… Polyethylene tỷ trọng LDPE Bao bì nylon, trải nhựa… thấp Polypropylen PP Thùng, sọt, hộp, rổ… Polystyren PS Ly, đĩa… Các loại nhựa khác loại khác Tất sản phẩm nhựa khác ‒ Polyetylen Terephthalat (PET): tái chế để sản xuất loại sợi polyeste dùng để sản xuất túi ngủ, gối chăn, quần áo mùa đông Sau PET 121 sử dụng để chế tạo thảm, sản phẩm đúc, băng chuyền, bao bì thực phẩm … Ngồi cịn dùng để sản xuất tơ cơng nghiệp ‒ Polyetylen tỷ trọng cao (HDPE): thường dùng để sản xuất can chứa bột giặt thùng chứa dầu nhớt (các loại thùng chứa thường có ba lớp, lớp chế tạo nguyên liệu tái chế) HDPE dùng để chế tạo loại khăn phủ, túi chứa hàng hoá, ống dẫn, thùng chứa nước đồ chơi trẻ em ‒ Vinyl/polyvinyl clorit (PVC): sử dụng rộng rãi làm bao bì thực phẩm, dây điện, chất cách điện, ống nước, thảm lót, đồ chơi trẻ em ‒ Polyetylen tỷ trọng thấp (LDPE): bao nhựa phân loại tay, tách tạp chất bẩn tái chế khác Tuy nhiên, khó khăn việc tái chế mực in trang trí bao bì cũ khơng tương thích với màu hạt nhựa tái chế, đó, giải pháp thích hợp đưa dùng nhựa tái chế để sản xuất sản phẩm có màu sậm ‒ Polypropylen (PP): phần lớn sử dụng để chế tạo đồ dùng trời, hộp thu, tường rào, sản xuất pin ô tô, nắp thùng chứa, nhãn hiệu chai lọ, … ‒ Polystyren (PS): sản phẩm quen thuộc PS bao gồm: bao bì thực phẩm, đĩa, khay đựng thịt, ly uống nước, bao bì đóng gói sản phẩm, đồ dùng nhà bếp, hộp đựng yogurt, … ‒ Các loại nhựa khác: nhựa hỗn hợp sử dụng để tái chế thành loại hạt nhựa, dùng để sản xuất mặt hàng không yêu cầu khắt khe đặc tính nhựa sử dụng bàn ghế ngồi sân, chỗ đậu xe, hàng rào, … Vì khơng cần phân loại riêng phế liệu nhựa nên nhà sản xuất dễ dàng thu mua loại phế liệu với chi phí thấp Tuy nhiên, loại phế liệu PET phải tách riêng, chúng có nhiệt độ nóng chảy cao loại nhựa khác 122 4.2.1 Giảm cấp phế thải Vấn đề quan trọng tái chế nhựa trình loại tạp chất xử lý nhựa thải sinh hoạt Trong nhựa phế thải có chứa lượng lớn chất hữu giá trị, thu hồi chất qua tái chế nhựa thải làm giảm nhu cầu sử dụng nguyên liệu tự nhiên khí đốt, dầu mỏ giảm nhiễm mơi trường Q trình chế biến phế thải nhựa bao gồm giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu thu gom, lựa chọn, làm tạp chất, nén ép tạo hạt Tái chế nhựa thải từ sinh hoạt phải qua giai đoạn tách tạp chất Các phương pháp tách gồm có nghiền, sàng, phân loại, kết hợp với dạng phân riêng khác (phân riêng khơng khí, chân khơng, từ, tĩnh điện, thủy lực) trích li, tuyển nổi… Tái chế nhựa thải từ sản xuất thường đơn giản không cần phân riêng, cần phân loại theo hình dạng, sau rửa sấy Tách nhựa khỏi vải: với nhựa có tính dẻo nóng ta tách khỏi vải phương pháp phân riêng khơng khí Trong q trình này, phế thải nhựa dẻo nóng dạng vải (polime, vải băm nhỏ, bụi vải ) tách dịng khơng khí cyclone phễu gió xốy Hỗn hợp polime vụn vải băm tách dịng khơng khí đưa ống dẫn để trộn với bụi vải Phương pháp phân riêng tuyển nổi: sức căng bề mặt hệ khơng khí‒ polime‒nước thay đổi nhờ lựa chọn nồng độ chất thấm ướt khác Khi đó, phần nhựa nghiền lên nhờ tác động bọt khí, cịn số khác với tạp chất lắng xuống đáy Chất thấm ướt lignin sunphat natri, axit tannic, keo động vật, chất hoạt tính cation, anion chất gel khơng phân li Một số loại phế thải nhựa đàn hồi dẻo (nhựa flo, capron) bị phân hủy phần nên sử dụng chúng vật liệu phẩm mà phải sử dụng dạng bột để làm chất bao phủ khơng bị mài mịn chi tiết quan trọng Bột phế thải thu thông qua trình nghiền nhiệt độ thấp máy 123 nghiền búa có mặt nitơ lỏng (hoặc CO 2) Cách hiệu làm lạnh sơ phế thải trước nghiền Phương pháp hòa tan sử dụng để tách vỏ PVC dây điện cáp điện khỏi kim loại Theo phương pháp này, phế thải nghiền nhỏ ngâm dioctylphtalat, tricrejylphotphat, dibutylphtalat, glixerin để lớp vỏ trở nên mềm trương nở Sau đó, chúng tách máy li tâm Cần ý hỗn hợp chất phế thải PE, PS, PVC nóng chảy có khả kết dính với cặn từ q trình xử lí ion kim loại nặng nước thải công nghiệp Điều cho phép tiến hành kết hợp đồng thời việc tái sử dụng chất thải nêu cách chế biến chúng thành vật liệu thứ cấp Một ví dụ cụ thể hỗn hợp cặn khơ có chứa crom với polimetylen, polistyren, polivinylclorua theo tỉ lệ 3:1:1:1 hóa lỏng nhựa hóa hai máy đùn ép mắc nối tiếp, sau đưa vào máy định hình Khi nấu chảy phế thải, ta thu nhựa capron thứ cấp Phế thải nung chảy ống gia nhiệt đứng, hỗn hợp nóng chảy ép qua vịi phía đáy ống Các sợi hình thành từ làm nguội bể nước nghiền nhỏ Các hạt capron tiếp tục rửa nhiều lần nước nóng để loại chất có khối lượng phân tử thấp, sấy áp suất chân không, cuối chế biến thành sản phẩm tiêu dùng Trong thực tế xử lí phế thải polime, người ta thường chọn phương thức: tái sinh học, tái sinh hóa học, phân huỷ tác nhân oxi hoá (hoặc nhiệt), tiêu huỷ 4.2.2 Tái sinh học Tái sinh học chủ yếu dùng phương pháp học nghiền, nén ép để đưa phế thải nhựa trở lại thành dạng nguyên liệu để sản xuất sp Phế thải polime xử lý nhiều phương pháp khác đùn ép, đổ khuôn áp suất cao, cán để thu thành phẩm Phế thải PVC cứng nghiền 124 thành hạt 4mm, trộn với phụ gia tạo dẻo, màu chất ổn định 150 oC 10‒15 phút, khối chất thu sau đem chế biến thành đồ dùng Phế thải nhựa không phân loại chế biến thành vật liệu xây dựng Đối với trường hợp này, phế thải rửa, nghiền, tạo hạt nén ép để tăng độ cứng cho vật liệu Trong sản xuất vật liệu xây dựng, người ta thường áp dụng phương pháp nóng chảy, trộn, ép để sản xuất gạch, lót, gạch block Tuy nhiên, hướng xử lý phế thải polime nhựa phổ biến chuyển chúng thành dạng nguyên liệu thứ cấp Một vấn đề cấp bách cần giải việc tái sử dụng bao nilon (Polietylen) Đây sản phẩm sử dụng ngày nhiều ngành sản xuất Bao nilon phế thải chế biến thành đồ dùng cách đổ khuôn áp suất 150 ‒ 200oC Phế thải bao PVC dùng để sản xuất vật liệu xây dựng lót PVC lớp Phế thải thủy tinh hữu nguyên liệu tốt để sản xuất đồ lưu niệm đồ chơi 125 Hình 53 Sơ đồ tái sinh nhựa phế thải 4.2.3 Tái sinh hóa học Đây phương pháp tái chế ngày phát triển mạnh Đôi phương pháp gọi tái chế monome, ngày sử dụng ngày nhiều để thu hồi nguyên liệu hữu ích từ phế thải chất dẻo Phương pháp hóa học phân hủy polyme đưa chúng trở thành phần ban đầu - hydrocacbon - cho sử dụng làm nhiên liệu tái polyme hóa Đối với số dạng phế thải polime việc xử lý hố nhiệt bao gồm q trình chuyển hóa polime ban đầu thành nguyên liệu sản xuất hay sản phẩm có giá trị khác phương pháp thích hợp Dưới tác dụng axit photphoric nhiệt, phế thải capron thực trình khử trùng ngưng quy mô công nghiệp thành hỗn hợp khí (chứa đến 25% caprolactam), sau cô đặc đến 80% làm Đơn phân tử thu chiếm tỉ lệ 75 ‒ 80% Đây tỉ lệ thích hợp cho tái sử dụng sản xuất Từ PE thứ cấp, ta thu sáp PE phương pháp phân hủy nhiệt Sáp sử dụng để làm khuôn đúc phụ gia cho hỗn hợp bitum asphat nhằm tăng độ cứng khả chịu mài mòn lớp phủ cho đường giao thông Nhiệt phân hướng tái chế phế liệu nhựa tiên tiến Sản phẩm trình dùng làm nguyên liệu đễ tổng hợp chất hữu nhiên liệu Quá trình nhiệt phân polime phế thải thường tiến hành 300 ‒ 900oC Bọt polipuretan phế thải thủy phân 290‒320 oC nước để tạo thành rượu đa nguyên tử, diamin CO2 dùng sản xuất bọt poliuretan Từ nhựa phế thải, sản xuất than để xử lí khí thải nước thải sản xuất Sự có mặt ẩm khí từ q trình nhiệt phân làm cho chất hấp phụ có cấu trúc xốp, có khả hấp phụ cao Quá trình nhiệt phân thường tiến hành 700‒ 126 750oC Các thử nghiệm cho thấy dạng than có khả hấp phụ hiệu kim loại nặng dầu có nước thải Tại Ba Lan, năm có khoảng 1,4 triệu phế thải đưa bãi chôn lấp rác, có khoảng 100.000 vật liệu tổng hợp Công ty liên doanh Ba Lan-Hunggari Pinter & Tokarz phát triển phương pháp gọi Công nghệ T để sản xuất nhiên liệu lỏng từ phế thải chất dẻo Công nghệ sử dụng polyolefin - loại chất dẻo có sẵn sử dụng phổ biến giới - làm nguyên liệu để chuyển hóa thành phần nhẹ dầu nhiên liệu, thường C5 đến C34 Những sản phẩm thông thường xử lý gồm có túi mua hàng chất dẻo, bao bì thực phẩm, đồ chơi, số loại ống chất dẻo, chi tiết xe ôtô đệm giảm xóc Trong công nghệ Pinter & Tokarz, dòng phế thải chất dẻo cần hạn chế polyolefin (polypropylen polyetylen) Nhưng phương pháp chấp nhận đến 15% chất nhiễm bẩn giấy, cát nước Hỗn hợp nguyên liệu nhiệt phân có xúc tác mơi trường yếm khí nhằm mục đích phá vỡ chuỗi polyme Trong nhà máy áp dụng công nghệ này, kg chất dẻo chuyển hóa thành 0,78 kg sản phẩm nhiên liệu lỏng (tương đương 720 lít/tấn) Cơng nghệ Pinter & Tokarz áp dụng triển khai giới Một nhà máy xây dựng theo công nghệ nhà máy xử lý phế thải bãi chôn lấp rác Hua Hin, Thái Lan Chính quyền địa phương ước tính 10% số 400.000 phế thải bãi chất dẻo Nếu toàn lượng phế thải thu gom chuyển hóa người ta thu 29 triệu lít dầu 4.3 Tái sinh cao su Chất thải rắn công nghiệp sản xuất vật liệu cao su kỹ thuật bao gồm cao su lưu hóa hay chưa lưu hóa vải tạo thành giai đoạn chuẩn bị hỗn hợp cao su, tạo phơi lưu hóa xử lí thành phẩm 127 Thành phần có giá trị chất thải cao su vải Phần lớn chất thải ngành sản xuất dụng cụ cao su kỹ thuật đổ bỏ đốt (khoảng 20 ‒ 30% chất thải, 60% cao su chưa lưu hóa), phần cịn lại sử dụng xí nghiệp để sản xuất đồ dùng có nhu cầu lớn thảm, ống, bao tay, ủng, nón cao su… Các chất thải có thành phần tương tự vỏ xe hơi, vỏ máy bay, vỏ máy kéo, đồ dùng cá nhân Vỏ xe phế thải chiếm 15 ‒ 20% khối lượng ban đầu, phần lại tái sinh Cao su tái sinh sau xử lí dùng để sản xuất đồ dùng cao su kỹ thuật Ví dụ, tái sinh vỏ xe có kích thước trung bình, ta thu gần 10 kg cao su Cần phải ý tất đồ dùng cao su tái sinh Các đồ dùng cao su tái sinh gồm có: đồ dùng tính dẻo trở nên dịn lão hố, đồ dùng có hàm lượng cao su thấp đồ dùng chế tạo từ cao su tái sinh 4.3.1 Chuẩn bị cho trình tái sinh Trước tái sinh, cao su cần phải qua giai đoạn chuẩn bị bao gồm nghiền cao su thành hạt, tách vải, trộn phụ gia, chất làm mềm, chất hoạt hóa sử dụng cho q trình khử lưu huỳnh thúc đẩy cao su chuyển vào trang thái dẻo Chất làm mềm cho trình khử lưu huỳnh sản phẩm hữu nhựa thơng, nhựa lị hơi, dầu mỡ kỹ thuật với nhiệt độ sôi lớn 300oC, vượt xa nhiệt độ khử lưu huỳnh Các phân tử chất làm mềm xâm nhập vào phân tử cao su chất dẻo, tạo giãn nở tăng khoảng cách phân tử, làm yếu lực liên kết phân tử Do đó, làm giảm xác suất hư hỏng trình tạo cấu trúc cao su Chất làm mềm tạo thành cấu tử tái sinh, làm tăng tính đàn hồi Định lượng chất làm mềm khoảng 10 ‒ 30% khối lượng chất dẻo Chất hoạt hóa trình khử lưu huỳnh disunfua penta clo thiophenol, disunfua triclo thiophenol, muối kẽm chất chất tạo dẻo hóa học Khi dùng hợp chất này, nhiệt độ trình giảm thời gian khử lưu 128 huỳnh giảm 40 ‒ 50% Lượng chất hoạt hoá thường chiếm 0,15 ‒ 3,0%, phụ thuộc vào thành phần chất dẻo Quá trình để sản xuất cao su tái sinh khử lưu huỳnh Quá trình thực cách nung cao su nghiền với phụ gia khoảng thời gian xác định 160 ‒ 190oC Lúc này, trình phân hủy cao su lưu hóa xảy ra, cấu trúc không gian cao su bị phân rã liên kết lưu hùynh ‒ cao su cao su – cao su Quá trình khử lưu huỳnh làm giảm khối lượng cao su Do đó, sau khử lưu hùynh, có phần cao su bị tan Khối lượng phân tử cao su trung bình 6.000 – 12.000 g/mol Cao su thu từ trình khử lưu huỳnh có lượng lớn nối đơi chưa bão hịa, đảm bảo khả tái lưu hóa cao sản xuất vật liệu tái sinh 4.3.2 Các phương pháp tái sinh cao su Có nhiều phương pháp điều chế cao su tái sinh nhiệt cơ, trung hòa hay trung hịa nước Khơng phụ thuộc vào phương pháp tái sinh trước đó, phế thải cao su phải qua công đoạn chuẩn bị giống Chúng phân loại theo hình dạng, chủng loại nồng độ cao su, tách kim loại có phế thải máy cắt ép thành đến phần, nghiền máy cắt lớp thành mảnh bán vành khuyên có chiều rộng 10 ‒ 40 mm, nghiền thành hạt máy đập, nghiền đũa (hoặc máy nghiền búa nghiền đĩa) Sau giai đoạn trên, hạt cao su thu có kích thước 1‒2 mm với hàm lượng vải từ ‒10% (phụ thuộc vào phương pháp xử lí tiếp theo) Đây vật liệu bán thành phẩm để sản xuất cao su tái sinh 4.3.2.1 Phương pháp nước trung hòa nước Trong phương pháp nước, phần cao su hạt không chứa vải trộn với chất tăng độ dai nhập vào lò khử lưu huỳnh Ở chúng xử lý trực tiếp áp suất 0,8‒1,0MPa 175 ‒185oC ‒ (đối với vỏ xe) Với mục đích đồng thể hóa dẻo hóa, hỗn hợp khử lưu huỳnh chế biến nối tiếp máy cán (cán hỗn hợp tái sinh chuẩn bị cán tinh) cho qua ép 129 lọc trục vít Việc xử lí cuối khối cao su thành sản phẩm tiến hành máy cán tinh Vì có q trình khuấy trộn khối chất khử lưu huỳnh nên cao su tái sinh thường khơng có tính dẻo đồng Đây nhược điểm phương pháp nước Với phương pháp nước, cao su tái sinh có chất lượng cao Quá trình khử lưu huỳnh theo phương pháp trung hòa nước cao su loại vải tiến hành nồi đứng có cánh khuấy với mơi trường chất nhũ tương nước ‒ chất tăng dai 180 ‒185 oC vịng ‒8 Hơi nước có áp suất dư 1,2MPa 191oC cho vào vỏ nồi Khi kết thúc trình khử lưu huỳnh, người ta tách nước khỏi cao su tái sinh thùng quay có vỏ xuyên lỗ Để đạt đến độ ẩm 15‒ 18%, người ta ép cao su tái sinh máy nén vít đẩy Sau đó, cao su tái sinh sấy máy sấy chân không băng tải Việc xử lí học để khử lưu huỳnh tiến hành tương tự phương pháp Quá trình tái sinh cao su theo phương pháp trung hòa nước, khuấy trộn liên tục thúc đẩy trương nở cao su chất tăng dai Ngoài ra, sử dụng chất tăng dai nhựa gỗ nhọn có chứa nhiều axit tan nước, sợi vải cịn sót lại bị phân hủy (hiệu tương tự bổ sung clorua kẽm canxi) Những yếu tố nói ảnh hưởng tốt đến chất lượng cao su tái sinh 4.3.2.2 Phương pháp nhiệt Phương pháp tái sinh hoàn thiện mặt kỹ thuật phương pháp nhiệt Phương pháp cho phép tăng tốc độ đáng kể q trình tái sinh, nhờ khí hóa tự động hóa tối đa q trình sản xuất Phương pháp nhiệt làm cho trình tái sinh thực liên tục, giảm giá thành tái sinh Trong quy trình sản xuất cao su tái sinh phương pháp nhiệt (hình 54), hạt cao su loại thành phần vải để đạt hàm lượng lượng sợi ≤ 2% Sau đó, trộn liên tục với chất tăng dai khoảng ‒12h Cao su tiếp tục cho qua máy ép trục vít 140 ‒ 210oC để khử lưu huỳnh Từ máy ép, cao su khử 130 lưu huỳnh tiếp tục xử lí máy cán tinh để thu cao su tái sinh Cao su tái sinh sản xuất theo phương pháp đồng dẻo cao su tái sinh thu theo phương pháp trung hịa nước Hình 54 Sơ đồ sản xuất cao su tái sinh phương pháp nhiệt 4.3.2.3 Phương pháp phân tán xạ Đây phương pháp sản xuất cao su tái sinh Liên Xô sáng chế Phương pháp phân tán thực cách nghiền cao su đến trạng thái nhuyễn mơi trường nước Q trình tiến hành với có mặt chất khử lưu huỳnh chất hoạt động bề mặt nhiệt độ 40‒ 60 oC, đó, ngăn chặn hình thành phản ứng oxi hóa thay đổi đáng kể thành phần cao su thời gian tái sinh Phương pháp xạ (với tác dụng tia γ) sử dụng để tái sinh cao su sở cao su butyl Trong phương pháp không cần phải nghiền cẩn thận cao su Ở Liên Xô, giá thành cao su tái sinh thấp ‒ lần giá thành cao su tổng hợp Vì vậy, việc sử dụng để thay phần hay toàn cao su sản ... mục đích tìm hiểu thêm lĩnh vực xử lý chất thải cơng nghệ hóa học với đề tài tốt nghiệp phân là: Tìm hiểu xử lý chất thải hóa học xanh Em xin trình bày số công nghệ phương pháp xử lý chất thải áp... DHHC5 Chuyên ngành: Công nghệ Hóa hữu Tên đề tài đồ án: Tìm hiều xử lý chất thải hóa học xanh Nhiệm vụ khóa luận: Vai trị ngành cơng nghiệp hóa chất Những nguồn gây nguy hại mơi trường Hóa học xanh. .. 3.6.2 Giảm thiểu chất thải từ trình hữu 3.7 Xử lý chất thải chỗ 3.7.1 Xử lý phương pháp vật lý 3.7.2 Xử lý phương pháp hóa học ii 3.8.3 Xử lý phương pháp sinh học 3.8 Sự giảm cấp chất hoạt động