luận văn thạc sĩ nghiên cứu điều kiện tái chế plastic từ thiết bị điện tử thải bỏ phù hợp với điều kiện việt nam

đại học quốc gia hà nội tr-ờng đại học khoa häc tù nhiªn ****** NGUYỄN THỊ THU NINH Nghiªn cøu ĐIỀU KIỆN TÁI CHẾ PLASTIC TỪ THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ THẢI BỎ PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM LuËn văn thạc sĩ khoa học Hà Nội - 2012 z đại học quốc gia hà nội tr-ờng đại học khoa häc tù nhiªn  - NGUYỄN THỊ THU NINH Nghiªn cøu ĐIỀU KIỆN TÁI CHẾ PLASTIC TỪ THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ THẢI BỎ PHÙ HỢP VỚI IU KIN VIT NAM Chuyên ngành: Hóa mụi trng MÃ số : 604441 Luận văn thạc sĩ khoa học Ng-ời h-íng dÉn khoa häc: PGS.TS Đỗ Quang Trung Hµ Néi - 2012 z Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học MỤC LỤC MỞ ĐẦU PHẦN I: TỔNG QUAN 1 Thực trạng quản lý xử lý nhựa thải từ thiết bị điện tử 1.1.1 Tình hình quản lý chất thải điện tử giới 1.1.2 Đặc tính nhựa thiết bị điện tử 1.1.3 Thực trạng phát sinh quản lý nhựa thải từ thiết bị điện tử Việt Nam 12 1.1.4 Tình hình xử lý nhựa thải từ thiết bị điện tử Việt Nam 15 1.2 Công nghệ xử lý tái chế nhựa 17 1.2.1 Tính chất hố - lý số loại nhựa 17 1.2.1.1 Nhựa Acrylonitril butadien Styren (ABS) 17 1.2.1.2 Polyetylen (PE) 18 1.2.1.3 Nhựa Polyvinyl clorua (PVC) 20 1.2.1.4 Polypropylen (PP) 21 1.2.2 Giới thiệu số phương pháp xử lý tái chế nhựa 23 PHẦN II: THỰC NGHIỆM 31 2.1 Hoá chất, dụng cụ, thiết bị 31 2.1.1 Hoá chất nguyên liệu 31 2.1.2 Dụng cụ máy móc………………………………………………… 31 2.2 Xử lý nhựa ABS tái chế nhựa mạch 31 2.2.1 Xử lý nhựa ABS tái chế 31 2.2.2 Xử lý nhựa mạch…………………………………………………….32 2.3 Chế tạo vật liệu compozit 32 2.4 Các phương pháp nghiên cứu 32 2.4.1 Phương pháp lưu biến trạng thái nóng chảy 32 Luận văn thạc sĩ 73 z Nguyễn Thị Thu Ninh Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học 2.4.2 Phương pháp xác định tính chất học 33 2.4.3 Phương pháp đo độ bền uốn vật liệu 35 2.4.4 Phương pháp đo độ bền va đập 36 2.4.5 Phổ hồng ngoại phân tích chuỗi Fourie (FTIR) 37 2.4.6 Phương pháp kính hiển vi trường điện tử phát xạ (FESEM) 37 2.4.7 Các phương pháp phân tích nhiệt 38 PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 Khảo sát tái chế nhựa thôn Minh Khai - Như Quỳnh - Hưng Yên ( Làng Khoai) 40 3.1.1 Giới thiệu làng Khoai 40 3.1.2 Thực trạng thu gom tái chế nhựa Minh Khai - Như Quỳnh - Hưng Yên 41 3.2 Khảo sát khả tái chế nhựa ABS 45 3.2.1 Phân tích đánh giá thành phần nhựa ABS nguyên chất nhựa ABS tái chế phương pháp FTIR 45 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ pha trộn nhựa ABS nguyên chất nhựa ABS tái chế 47 3.2.2.1 Tính chất lưu biến trạng thái nóng chảy tỉ lệ pha trộn nhựa ABS nguyên chất nhựa ABS tái chế 47 3.2.2.2 Ảnh hưởng tỉ lệ pha trộn nhựa ABS nguyên chất nhựa ABS tái chế đến tính chất lý compozit………………………………… 48 3.2.2.3 Phân tích nhiệt tổ hợp nhựa ABS với hàm lượng nhựa ABS tái chế 20% 51 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng kích thước bột nhựa mạch 52 3.2.3.1 Tính chất lưu biến trạng thái nóng chảy tổ hợp nhựa trộn bột nhựa mạch với kích thước hạt khác 52 Luận văn thạc sĩ 74 z Nguyễn Thị Thu Ninh Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học 3.2.3.2 Ảnh hưởng kích thước bột nhựa mạch đến tính chất lý compozit 53 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng bột nhựa mạch tổ hợp nhựa ABS 56 3.2.4.1 Tính chất lưu biến trạng thái nóng chảy tổ hợp nhựa trộn bột nhựa mạch với hàm lượng khác 56 3.2.4.2 Tính chất lý compozit 57 3.2.5 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng axit stearic/ tổ hợp nhựa ABS /bột nhựa mạch 61 3.2.5.1 Tính chất lưu biến trạng thái nóng chảy tổ hợp nhựa trộn nhựa mạch biến tính axit stearic 61 3.2.5.2 Tính chất lý compozit………………………………………62 3.2.6 Khảo sát tính chất nhiệt vật liệu 64 3.2.7 Khảo sát tương hợp pha vật liệu compozit kính hiển vi điện tử 65 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 Luận văn thạc sĩ 75 z Nguyễn Thị Thu Ninh luan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.nam Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Lượng nhựa thải từ thiết bị điện, điện tử nước châu Âu Hình 1.2 Các loại nhựa sử dụng sản phẩm điện tử Hình 1.3 Các phương pháp xử lý, tái chế nhựa phế thải 24 Hình 2.1 Máy trộn kín hai trục hệ thống đo lưu biến trạng thái nóng chảy Rheomix 610 33 Hình 2.2 Máy xác định tính chất lý Tinius Olsen H100KU - Mỹ 33 Hình 2.3 Mẫu đo tính chất lý 34 Hình 2.4 Máy đo độ bền va đập Radmana ITR 2000 – Australia 36 Hình 2.5 Máy đo phổ hồng ngoại NEXUS 670 (Mỹ) 37 Hình 2.6 Máy hiển vi trường điện tử phát xạ (FESEM) S-4800 38 Hình 2.7 Máy phân tích nhiệt Labsys - Setaram - Pháp 39 Hình 3.1 Vị trí làng Khoai 40 Hình 3.2 Quy trình xay, tạo hạt, sấy đóng bao nhựa 43 Hình 3.3 Sơ đồ tái chế nhựa làng Khoai 43 Hình 3.4 Nguồn nước thải sau xử lý nhựa 44 Hình 3.5 Rác chất đống khói đốt bãi rác…………………………… 44 Hình 3.6 Phổ hồng ngoại O.ABS 46 46 Hình 3.7 Phổ hồng ngoại mẫu nhựa R.ABS (máy tính) 46 Hình 3.8 Đồ thị mơmen xoắn tổ hợp nhựa ABS chứa 0%, %, 10%, 15%, 20%, 25% R.ABS 47 Hình 3.9 Đồ thị ứng suất biến dạng mẫu tổ hợp nhựa ABS với hàm lượng R.ABS 0%(a), 5%(b), 10%(c), 15%(d), 20%(e), 25%(f) 49 Hình 3.10 Đồ thị phụ thuộc độ bền kéo vào hàm lượng R.ABS 50 Hình 3.11 Đồ thị phụ thuộc độ dãn dài vào hàm lượng R.ABS 50 Luận văn thạc sĩ 76 z luan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.nam Nguyễn Thị Thu Ninh luan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.nam Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học Hình 3.12 Giản đồ phân tích nhiệt tổ hợp nhựa ABS 52 Hình 3.13 Đồ thị momen xoắn phụ thuộc vào kích thước NBM 53 Hình 3.14 Đồ thị ứng suất biến dạng mẫu compozit trộn 10% NBM với kích thước hạt 0,6 mm(a), 0,4mm(b), 0,2mm(c), 0,1mm(d) 54 Hình 3.15 Đồ thị phụ thuộc kích thước hạt tới độ bền kéo compozit 55 Hình 3.16 Đồ thị phụ thuộc kích thước hạt tới độ dãn dài compozit 55 Hình 3.18 Đồ thị ứng suất biến dạng compozit trộn 5% NBM (a), 10% NBM (b), 15% NBM (c), 20% NBM (d), 25%(e) NBM 57 Hình 3.19 Đồ thị phụ thuộc độ bền kéo vào hàm lượng NBM 58 Hình 3.20 Đồ thị phụ thuộc độ dãn dài vào hàm lượng NBM 58 Hình 3.21 Đồ thị phụ thuộc mô đun kéo vào hàm lượng NBM 59 Hình 3.22 Đồ thị đo độ bền uốn vật liệu compozit chứa hàm lượng NBM 0%(a), 5%(b), 10%(c), 15%(d), 20(e), 25%(f) 59 Hình 3.23 Đồ thị phụ thuộc độ bền uốn vào hàm lượng NBM 60 Hình 3.24 Đồ thị phụ thuộc lượng va đập vào hàm lượng NBM 60 Hình 3.25 Đồ thị momen xoắn phụ thuộc hàm lượng axit Stearic biến tính NBM 61 Hình 3.26 Đồ thị ứng suất biến dạng compozit trộn axit stearic 1%(a), 62 3%(b), 5%(c) 62 Hình 3.27 Đồ thị phụ thuộc độ bền kéo đứt dãn dài vào 62 Hình 3.28 Đồ thị phụ thuộc mô đun kéo vào hàm lượng axit stearic 63 Hình 3.29 Đồ thị phụ thuộc độ bền uốn, va đập vào hàm lượng axit stearic biến tính NBM 64 Hình 3.30 Giản đồ phân tích TGA mẫu tổ hợp nhựa ABS(xanh), ABS/15%NBM(đen), ABS/NBM/Stearic(đỏ) 65 Hình 3.31 Ảnh SEM mẫu tổ hợp nhựa ABS (a), ABS/NBM (b), ABS/NBM/stearic (c) 66 Luận văn thạc sĩ 77 z luan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.nam Nguyễn Thị Thu Ninh luan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.nam Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các chất độc hại rác thải điện, điện tử 11 Bảng 1.2 Một số tính chất lý ABS …………………………………… 17 Bảng 1.3 Một số tính chất HDPE & LDPE ……………………………….19 Bảng 1.4 Một số tính chất lý PVC…………………………………… 20 Bảng 1.5 Một số tính chất lý PP ……………………………………….22 Bảng 1.6 Các loại nhựa sử dụng sản phẩm điện tử……………23 Bảng 3.1 Giá số sản phẩm nhựa 41 Bảng 3.2 Sự phụ thuộc tính chất lý vào hàm lượng R.ABS 49 Bảng 3.3 Ảnh hướng kích thước hạt NBM tới tính chất lý compozit 54 Bảng 3.4 Sự phụ thuộc tính chất lý compozit vào hàm lượng NBM 58 Bảng 3.5 Độ bền uốn lượng va đập compozit vào hàm lượng NBM 60 Bảng 3.6 Sự phụ thuộc tính chất lý compozit vào hàm lượng axit Stearic 62 Bảng 3.7 Sự phụ thuộc độ bền uốn lượng va đập compozit vào hàm lượng NBM……………………………………………………………… 60 Luận văn thạc sĩ 78 z luan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.nam Nguyễn Thị Thu Ninh luan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.nam Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ABS Polyacrynonitril-Butadien-Styren O.ABS Nhựa Polyacrynonitril-Butadien-Styren nguyên chất R.ABS Nhựa Polyacrynonitril-Butadien-Styren tái chế HDPE Polyetylen tỷ trọng cao LDPE Polyetylen tỷ trọng thấp NBM Nhựa mạch PC Polycacbonat PET Polyetylen terephtalat PP Polypropylen PPE Polypropylen-etylen PVC Polyvinylclorua FESEM Kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ DSC Phân tích nhiệt vi sai TGA Phân tích nhiệt trọng lượng XRD Nhiễu xạ tia X FTIR Phổ hồng ngoại phân tích chuỗi Fourier Luận văn thạc sĩ 79 z luan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.nam Nguyễn Thị Thu Ninh luan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.nam Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học MỞ ĐẦU Ngành điện tử ngày phát triển, rác thải từ ngành phát sinh ngày nhiều làm tăng nguy ô nhiễm độc hại tới môi trường Tuy nhiên việc xử lý rác thải điện tử đòi hỏi cơng nghệ phức tạp chi phí tốn Ngay quốc gia phát triển, phần nhỏ rác thải điện tử xử lý, lại thu gom xuất sang nước khác Ở Việt Nam, vấn đề rác thải điện tử chưa quan tâm nguy từ loại rác thải tăng nhanh thời gian tới Hiện nay, việc thu gom, phân loại, xử lý hay tái chế rác thải điện tử nước ta chủ yếu diễn cách tự phát, lợi ích kinh tế Các làng nghề tái chế rác thải điện tử nước ta có dấu hiệu ô nhiễm nguồn đất, nước khu vực Minh Khai - Văn Lâm - Hưng Yên hay khu Triều Khúc - Thanh Trì - Hà Nội Trong đó, lại chưa có đầy đủ sở pháp lý, vốn điều kiện cần thiết cho xử lý tái chế rác thải điện tử Trước tình trạng đó, khơng chủ động tìm biện pháp xử lý, tái chế rác thải điện tử phù hợp cho làng nghề tương lai khơng xa, rác thải điện tử thực trở thành mối lo ngại lớn nước ta Rác thải điện tử gồm thành phần chính: kim loại, nhựa thủy tinh Trong lượng nhựa thải tương đối nhiều chiếm khoảng 30% sau kim loại (40%) Công nghệ xử lý cách đốt, chôn lấp làm ô nhiễm, thối hóa đất, phát sinh khí độc gây ảnh hưởng lớn đến người môi trường xung Luận văn thạc sĩ z luan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.namluan.van.thac.si.nghien.cuu.dieu.kien.tai.che.plastic.tu.thiet.bi.dien.tu.thai.bo.phu.hop.voi.dieu.kien.viet.nam Nguyễn Thị Thu Ninh