75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA -
VÕ NGӐC HOÀNG LINH
NGHIÊN CӬU BIӂN TÍNH TRO BAY TӮ NHÀ MÁY NHIӊ7Ĉ,ӊN LÀM VҰT LIӊU HҨP PHӨ: ӬNG DӨNG XӰ LÝ MÀU VÀ KIM LOҤI NҺNG
7521*1ѬӞC THҦI
Chuyên ngành: Kӻ thuұWP{LWUѭӡng Mã sӕ: 8520320
LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ
TP HӖ CHÍ MINH, tháng 1 QăP
Trang 2T5ѬӠNG ĈҤI HӐC BÁCH KHOA ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP HӖ CHÍ MINH
Cán bӝ Kѭӟng dүn: 76ĈLQK7Kӏ Nga (Ghi rõ hӑ, tên, hӑc hàm, hӑc vӏ và chӳ ký)
Cán bӝ chҩm nhұn xét 1: PGS TS Ngô Mҥnh Thҳng (Ghi rõ hӑ, tên, hӑc hàm, hӑc vӏ và chӳ ký)
Cán bӝ chҩm nhұn xét 2: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm (Ghi rõ hӑ, tên, hӑc hàm, hӑc vӏ và chӳ ký)
LuұQ YăQ WKҥF Vƭ ÿѭӧc bҧo vӋ tҥL 7UѭӡQJ Ĉҥi hӑF %iFK KRD Ĉ+4* 7SHCM ngày 23 tháng 01 QăP2021
Thành phҫn Hӝi ÿӗQJÿiQKJLiOXұQYăQWKҥFVƭJӗm:
(Ghi rõ hӑ, tên, hӑc hàm, hӑc vӏ cӫa HӝLÿӗng chҩm bҧo vӋ luұQYăQWKҥFVƭ 1 PGS.TS Bùi Xuân Thành
2 PGS TS NguyӉn Nhұt Huy 3 PGS.TS Ngô Mҥnh Thҳng 4 PGS TS Lê Hoàng Nghiêm 5 TS NguyӉn Quӕc Bình
Xác nhұn cӫa Chӫ tӏch HӝL ÿӗQJ ÿiQK JLi /9 Yj %ӝ môn quҧn lý chuyên ngành sau khi luұQYăQÿmÿѭӧc sӱa chӳa (nӃu có)
0Ð,75ѬӠNG VÀ TÀI NGUYÊN
Trang 3II NHIӊM VӨ VÀ NӜI DUNG
Nӝi dung 1: Khҧo sát thành phҫn cӫa tro bay lҩy vӅ tӯ nhà máy nhiӋWÿLӋn; Nӝi dung 2: BiӃn tính tro bay vӟi FiFSKѭѫQJSKiS thӵc nghiӋm, phân tích tro bay sau biӃn tính vӟLFiFSKѭѫQJSKiS;5'%(76(0)7,5
NӝLGXQJ ĈiQKJLiNKҧ QăQJKҩp phө xanh metylen và Crom (VI) cӫa vұt liӋXWURQJQѭӟc giҧ thҧi, ӭng dөng xӱ Oê&URP 9, WURQJQѭӟc thҧi thұt
III NGÀY GIAO NHIӊM VӨ: 21/09/2020
IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIӊM VӨ: 07/01/2020 V CÁN BӜ +ѬӞNG DҮN: 76ĈLQK7Kӏ Nga
Trang 4LӠI CҦ0Ѫ1
Em xin gӱi lӡi cҧP ѫQ VkX VҳF ÿӃn tҩt cҧ các thҫy giáo, cô giáo Khoa Môi 7Uѭӡng - 7UѭӡQJ Ĉҥi Hӑc Bách khoa Tp.HCM Trong suӕt thӡi gian hӑc tұp và nghiên cӭu tҥLWUѭӡng, các thҫ\F{ÿmWұn tình giҧng dҥy, truyӅQÿҥt nhӳng tri thӭc quý báu giúp em hoàn thànKFKѭѫQJWUuQKÿjRWҥo và LuұQYăQWKҥFVƭ
Em xin bày tӓ lòng biӃW ѫQ FKkQ WKjQK ÿӃn TS ĈLQK 7Kӏ Nga ÿm Wұn tình Kѭӟng dүn em trong suӕt thӡi gian làm luұQYăQ
Xin chân thành cҧPѫQWұp thӇ các bҥn sinh viên và anh chӏ nhân viên Phòng phân tích WUѭӡQJ Ĉҥi Hӑc 7jL QJX\rQ Yj 0{L WUѭӡng 7S+&0 ÿm QKLӋt tình giúp ÿӥ, hӛ trӧ trong nghiên cӭu và phân tích thí nghiӋm
Và cuӕLFQJ[LQÿѭӧc biӃWѫQFKDPҽ, anh chӏ HPWURQJJLDÿuQKELӃWѫQWҩt cҧ các anh chӏ, QJѭӡi thân và bҥn bè ÿm ӫng hӝ, ÿӝng viên JL~S ÿӥ ÿӗng hành trong suӕWKDLQăPKӑc vӯa qua và trong quá trình thӵc hiӋn luұQYăQ
Em xin chân thành cҧPѫQ
7S+&0QJj\«WKiQJ«QăP
Hӑc viên
Võ Ngӑc Hoàng Linh
Trang 5Tro bay (TB) là sҧn phҭm phө công nghiӋSVLQKUDWURQJTXiWUuQKÿӕt than tӯ nhà máy nhiӋt ÿLӋn và cҫn phҧi xӱ Oê+jQJQăPOѭӧng phát thҧi TB rҩt lӟn vì vұy chi phí xӱ lý rҩt tӕn kém Tuy nhiên do thành phҫn hóa hӑc và khoáng chҩt cӫa nó QrQ7%ÿѭӧc coi là mӝt nguӗn aluminosilicat dӗi dào và rҿ tiӅQÿӇ sҧn xuҩt các vұt liӋu tiên tiӃn có giá trӏQKѭQJQӃXÿӇ tro bay vӟLÿһFWtQKEDQÿҫu rҩt khó ӭng dөng Vì vұy WuP ÿѭӧF SKѭѫQJ SKiS Yӯa tұn dөQJ ÿѭӧc TB, vӯa giҧi quyӃt vҩQ ÿӅ môi WUѭӡQJOjÿLӅu rҩt cҫn thiӃt Trong bài luұQYăQQj\WURED\ÿѭӧc biӃn tính theo các SKѭѫQJSKiSD[LW và bazo ÿӇ cҧi thiӋQÿѭӧc tính chҩWEDQÿҫu cӫa tro bay và ӭng dөQJQyÿӇ xӱ lý xanh metylen (MB) Yj&URP 9, WURQJQѭӟc giҧ thҧi
KӃt quҧ nghiên cӭu cho thҩy tro bay biӃn tính vӟi axit (TBA) và tro bay biӃn tính vӟi bazo (TBB) ÿѭӧc cҧi thiӋn diӋn tích bӅ mһt tӯ 3,5m2/g lên 54,9 m2/g Phân WtFKÿһFWtQKWURED\TXDFiFSKѭѫQJSKiS;5'%(76(0Yj)7,5FKRWKҩy tro ED\EDQÿҫu tӯ hình cҫXWUѫQQKҹn và cҩu trúc tinh thӇ thҥFKDQKÿmbӏ WiFÿӝng làm WKD\ÿәi hình dҥng tҥRUDÿѭӧc nhiӅu lӛ xӕp và sҫQVLKѫQFҩu trúc thҥch anh ban ÿҫu bӏ phá vӥ
Khҧo sát khҧ QăQJKҩp phө MB cӫa TB, TBA và TBB cho thҩy TBB có khҧ QăQJKҩp phө FDRKѫQVRYӟi TB và TBA, tӯ ÿyGQJ7%%ÿӇ ÿiQKJLiNKҧ QăQJ hҩp phө MB và Crom (VI) KӃt quҧ TBB hҩp phө 0%ÿҥt trҥng thái cân bҵng trong khoҧng 3 giӡ YjGXQJOѭӧng hҩp phө cӵFÿҥi là 28,987 mg/g Hҩp phө Crom (VI) ÿҥt cân bҵng trong khoҧng 4 giӡ YjGXQJOѭӧng hҩp phө cao nhҩt là 0,797 mg/g
%ѭӟFÿҫu thӱ nghiӋm khҧ QăQJ[ӱ Oê&URP 9, WURQJQѭӟc thҧi thұWÿѭӧc lҩy tҥi bӇ lҳQJ WUѭӟc khi qua bӇ than hoҥt tính trong hӋ thӕng xӱ Oê Qѭӟc thҧi xi mҥ bҵng TBB, vӟi nӗQJÿӝ Crom (VI) là 0,803 mg/L KӃt quҧ ÿҥt hiӋu suҩW ÿҫu ra ÿҥt cӝt B QCVN 40:2011/BTNMT theo quy chuҭQQѭӟc thҧi công nghiӋp
Trang 6Fly ash (FA) is an industrial byproduct of burning coal from thermal power plants and requires treatment The annual FA emissions are huge; therefore, the cost of treatment plans is very expensive However, due to its chemical and mineral composition, FA is considered an abundant and inexpensive source of aluminosilicate, which is used to produce valuable advanced materials However, the problem is the original properties of fly ash, which limits its applicability Therefore, finding a solution that can take advantage of TB while solving environmental problems at the same time could create huge impacts on the industries and the environment In this project, fly ash is modified by acid and base methods to alter and improve the initial properties of fly ash The modified FA was used to treat methylene blue (MB) and chromium (VI) in fake wastewater
The study results showed that after denaturing fly ash with acids and bases, FA surface area increased from 3.5m2/g to 54.9 m2/g By analyzing the characteristics of fly ash with XRD, BET, SEM, and FTIR methods, the results showed that the initial structure of fly ash (smooth spheres and quartz crystal) was affected and created more pores, grainier, and the original quartz structure is broken
Investigating the MB adsorption capacity of TB, TBA and TBB showed that TBB has a higher adsorption capacity than TB and TBA Then TBB is used to evaluate the adsorption capacity of MB and chromium (VI) The results of TBB adsorption MB reached the equilibrium in about 3 hours and the maximum adsorption capacity was 28.987 mg/g Chromium (VI) adsorption reached the equilibrium in about 4 hours and the highest adsorption capacity was 0.797 mg / g
The Initially testing of the ability to treat chromium (VI) in real wastewater collected in a sedimentation tank before passing through the activated carbon tank in the TBB-plated wastewater treatment system, with a chromium (VI) concentration of 0.803 m /L The results reach an efficiency of 90% of the output reaching column B QCVN 40: 2011 / BTNMT according to industrial wastewater standards
Trang 77{L[LQFDPÿRDQÿk\OjNӃt quҧ nghiên cӭu cӫDW{LGѭӟi sӵ Kѭӟng dүn cӫa 76ĈLQK7Kӏ Nga không trùng lһp vӟi bҩt kǤ công trình khoa hӑc nào khác Các sӕ liӋu, kӃt quҧ trong luұQYăQOjWUXQJWKӵFFKѭD tӯQJÿѭӧc công bӕ trên bҩt kǤ tҥp FKtQjRÿӃn thӡLÿLӇm này Nhӳng tài liӋu tham khҧo trong báo FiRÿӅXÿѭӧc trích dүn và ghi rõ tên tác giҧ; kӃt quҧ nghiên cӭX ÿӅ WjL ÿӅu do chính tác giҧ trӵc tiӃp thӵc nghiӋm
7S+&0QJj\«WKiQJ«QăP
Hӑc viên
Võ Ngӑc Hoàng Linh
Trang 82 Mөc tiêu nghiên cӭu 2
3 Nӝi dung nghiên cӭu 2
1.1 Tro bay tӯ nhà máy NhiӋWÿLӋn 3
1.1.1 Phân loҥi tro bay 3
1.1.2 Thành phҫn hóa hӑc cӫa tro bay 4
1.1.3 Cҩu trúc hình thái cӫa tro bay 5
1.1.4 Tình hình nghiên cӭu tái sӱ dөng tro bay 6
1.2 Vұt liӋu hҩp phө 7
ĈһFÿLӇm và yêu cҫu chung 7
0{KuQKÿҷng nhiӋt hҩp phө 8
Ĉӝng hӑc quá trình hҩp phө 10
&iFSKѭѫQJSKiSELӃn tính tro bay 12
1.3.1 3KѭѫQJSKiSELӃn tính tro bay vӟi axit và bazo 12
1.3.2 3KѭѫQJSKiSELӃn tính tro bay bҵQJSKѭѫQJSKiSWKӫy nhiӋt 12
Trang 91.4.1 1JRjLQѭӟc 13
&+ѬѪ1* 3+ѬѪ1*3+È31*+,Ç1&ӬU VÀ THӴC NGHIӊM 17
6ѫÿӗ nӝi dung nghiên cӭu 17
2.2 Hóa chҩt, dөng cө, thiӃt bӏ và mô hình thí nghiӋm 18
3KѭѫQJSKiS[iFÿӏnh cҩu trúc và tính chҩt cӫa vұt liӋu 21
2.4.1 Phân tích huǤnh quang tia X (XRF) và nhiӉu xҥ tia X (XRD) 21
Ĉҷng nhiӋt hҩp phө - giҧi hҩp phө N2 (BET) 21
3KѭѫQJSKiSSKә hӗng ngoҥi (FTIR) 26
2.4.4 Kính hiӇQYLÿLӋn tӱ SEM 27
3KѭѫQJSKiSÿiQKJLiNKҧ QăQJKҩp phө cӫa vұt liӋu 27
2.5.1 Thӵc nghiӋm 27
3KѭѫQJSKiS[iFÿӏQKÿLӇPÿҷQJÿLӋn cӫa vұt liӋu 29
ĈiQKJLiNKҧ QăQJWiLVӱ dөng cӫa vұt liӋu 30
&+ѬѪ1* .ӂT QUҦ VÀ THҦO LUҰN 31
3.1 Khҧo sát thành phҫn tro bay 31
3.2 KӃt quҧ biӃn tính tro bay 32
3.2.1 Phân tích nhiӉu xҥ tia X (XRD) 33
ĈѭӡQJÿҷng nhiӋt hҩp phө và giҧi hҩp phө Nito (BET) 34
3.2.3 Phân tích ҧnh qua kính hiӇQYLÿLӇn tӱ quét (SEM) 37
3.2.4 Phә hӗng ngoҥi FTIR 40
3.2.5 So sánh khҧ QăQJKҩp phө MB cӫDWURED\WUѭӟc và sau biӃn tính 41
Trang 10ĈiQKJLiNKҧ QăQJWiLKҩp phө MB cӫa vұt liӋu TBB 52
ĈiQKJLiNKҧ QăQJKҩp phө Crom (VI) cӫa vұt liӋu TBB 52
3.4.1 ҦQKKѭӣng cӫDS+ÿӃn khҧ QăQJKҩp phө Crom (VI) cӫa vұt liӋu TBB 52
TÀI LIӊU THAM KHҦO 64
PHӨ LӨC 1: KӂT QUҦ PHÂN TÍCH CӪA XRF,XRD,BET,FTIR 78
PHӨ LӨC 2: MӜT SӔ HÌNH ҦNH TRONG QUÁ TRÌNH THÍ NGHIӊM 82
PHӨ LӨC 3 HÌNH ҦNH CÁC Bӆ CӪA Hӊ THӔNG XӰ /é1ѬӞC THҦI XI MҤ TҤI CÔNG TY MOCAL 83
Trang 11Chӳ viӃt tҳt TiӃng Anh TiӃng ViӋt
BET Brunauer - Emmett - Teller
FTIR Fourier transform infrared spectroscopy
Quang Phә - chuyӇQÿәi hӗng ngoҥi Fourier
IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry
Liên minh Quӕc tӃ vӅ Hóa hӑc Fѫ Eҧn và Hóa hӑc ӭng dөng
SEM Scanning Electron Microscope Kính hiӇQYLÿLӋn tӱ quét
UV-Vis Ultraviolet ± visible spectroscopy Phә tӱ ngoҥi - khҧ kiӃn
Trang 12+uQK 6ѫÿӗ nghiên cӭu 17
+uQK 6ѫÿӗ biӃn tính tro bay vӟi NaOH và quá trình hҩp phө 20
Hình 2.3: Sáu loҥLÿѭӡng hҩp phө theo IUPAC[22] 22
Hình 2.4: Các loҥi vòng trӉ [22] 24
Hình 2.5: DҥQJÿӗ thӏ ÿѭӡQJÿҷng nhiӋt hҩp phө BET [23] 25
Hình 2.6: ĈѭӡQJÿҷng nhiӋt hҩp phө BET [23] 26
Hình 2.7: Phә ÿҥi diӋQFKREѭӟc sóng hҩp phө lӟn nhҩt cӫa MB 27
+uQK Ĉѭӡng chuҭn MB ÿѭӧc lұp trên máy UV-vis 28
Hình 2.9: Thí nghiӋP[iFÿӏQKÿLӇPÿҷQJÿLӋn cӫa TBB 30
Hình 3.1: Phә XRD cӫa các mүu TB, TBA và TBB 33
+uQK ĈѭӡQJÿҷng nhiӋt hҩp phө - giҧi hҩp phө Nito (a) và phân bӕ NtFKWKѭӟc mao quҧn (b) cӫa TB, TBA và TBB 35
Hình 3.3 Ҧnh SEM cӫa tro bay thô 37
Hình 3.4 Ҧnh SEM cӫa tro bay sau khi xӱ lý vӟi HCl 38
Hình 3.5: Ҧnh SEM cӫa tro bay sau khi biӃn tính vӟi NaOH 39
+uQK 3Kә)7,5FӫDFiFPүXTB, TBA và TBB 41
Hình 3.7: HiӋu suҩt hҩp phө MB theo thӡi gian cӫa TB,TBA và TBB 42
Hình 3.8: Khҧ QăQJKҩp phө MB cӫa vұt liӋu TBB theo thӡi gian 43
Hình 3.9: ҦQKKѭӣng nӗQJÿӝ EDQÿҫXÿӃn khҧ QăQJKҩp phө MB cӫa TBB 44
Hình 3.10: ҦQKKѭӣng cӫDS+ÿӃn khҧ QăQJKҩp phө MB cӫa TBB 45
+uQK Ĉӗ thӏ biӇu diӉn pHpzc cӫa TBB 46
+uQK Ĉӗ thӏ biӇu diӉn sӵ phө thuӝc Ce/qe vào nӗQJÿӝ cân bҵng Ce 47
+uQK Ĉӗ thӏ phө thuӝc giӳa ln qe và ln Ce cӫa quá trình hҩp phө MB trên TBB 48
+uQK Ĉӗ thӏ phө thuӝc giӳa ln (qe ± qt) và t ӣ các nӗQJÿӝ MB khác nhau cӫa quá trình hҩp phө MB trên TBB 50
+uQKĈӗ thӏ phө thuӝc giӳa t/q và t ӣ các nӗQJÿӝ MB khác nhau cӫa quá trình hҩp phө MB trên TBB 51
Trang 13Hình 3.17: ҦQKKѭӣng cӫDS+ÿӃn khҧ QăQJKҩp phө Crom (VI) cӫa TBB 53
Hình 3.18: ҦQKKѭӣng cӫa thӡLJLDQÿӃn khҧ QăQJKҩp phө Crom (VI) trên TBB 54
Hình 3.19: NӗQJÿӝ thí nghiӋPWUѭӟc và sau hҩp phө Crom (VI) theo thӡi gian 55
Hình 3.20: ҦQKKѭӣng cӫa nӗQJÿӝ EDQÿҫXÿӃn khҧ QăQJKҩp phө Crom (VI) trên TBB 55
+uQK 1ӗQJÿӝWKtQJKLӋPWUѭӟFYjVDXKҩSSKө&URP 9, WKHRGm\QӗQJÿӝ 56
+uQK Ĉӗ thӏ biӇu diӉn mô hình Langmuir cӫa quá trình hҩp phө Crom (VI) trên TBB 57
Hình 3.23 Ĉӗ thӏ biӇu diӉn mô hình Freundlichcӫa quá trình hҩp phө Crom (VI) trên TBB 58
Hình 3.24 Ĉӗ thӏ biӇu diӉQ P{ KuQK ÿӝng hӑc hҩp phө biӇu kiӃn bұc mӝt trong quá trình hҩp phө Crom (VI) cӫa TBB 59
+uQK Ĉӗ thӏ biӇu diӉQP{KuQKÿӝng hӑc hҩp phө biӇu kiӃn bұc hai trong quá trình hҩp phө Crom (VI) cӫa TBB 60
Hình 3.26 6ѫÿӗ hӋ thӕng xӱ OêQѭӟc thҧi Crom tҥi công ty Mocal 61
Hình 3.27: Khҧ QăQJKҩp phө Crom 9, WURQJQѭӟc thҧi thұt cӫa vұt liӋu 62
Hình 1: Phә XRF cӫa mүu TB 78
Hình 2: Phә XRD cӫa mүu TB 78
Hình 3: Phә XRD cӫa mүu TBA 79
Hình.4: Phә FTIR cӫa mүu TB, TBA và TBB 79
Trang 14Bҧng 1.1: Thành phҫn hóa hӑc cӫa tro bay ӣ mӝt sӕ tӍnh miӅn Bҳc ViӋt Nam [4] 4
Bҧng 1.2: Thành phҫn hóa hӑc cӫa mӝt sӕ loҥi tro bay tӯ các quӕc gia khác [1] 5
Bҧng 1.3 MӕLWѭѫQJTXDQFӫa R L và dҥQJP{KuQKÿҷng nhiӋt [13] 9
Bҧng 2.1: Bҧng hóa chҩt 18
Bҧng 2.2: Bҧng dөng cө thí nghiӋm 19
Bҧng 3.1: Thành phҫn nguyên tӕ cӫa tro bay dùng trong thí nghiӋm 31
Bҧng 3.2: Bҧng so sánh thành phҫn tro bay vӟi các nhà máy khác 31
Bҧng 3.3 Thông sӕ ÿһc trung cho tính chҩt cӫa TB, TBA và TBB 36
Bҧng 3.4: Thông sӕ ÿӝng hӑF SKѭѫQJ WUuQK ÿӝng hӑc biӇu kiӃn bұc mӝt cӫa quá trình hҩp phө MB trên TBB 50
Bҧng 3.5: Thông sӕ ÿӝng hӑFSKѭѫQJWUuQKÿӝng hӑc biӇu kiӃn bұc hai cӫa quá trình hҩp phө MB trên TBB 51
Bҧng 3.6: NӗQJÿӝ Qѭӟc thҧLÿҫXYjRYjÿҫu ra cӫDQѭӟc thҧi xi mҥ tách dòng Crom 62
Trang 15MӢ ĈҪU 1 Ĉһt vҩQÿӅ
Bên cҥnh sӵ phát triӇn kinh tӃ thì hұu quҧ nѭӟc thҧi phát sinh tӯ các ngành công nghiӋS ÿDQJ là vҩQ ÿӅ quan tâm hiӋn nay Vì quá trình sҧn xuҩt các ngành công nghiӋp ӣ Qѭӟc ta phát triӇn ngày càng nhiӅu nên thành phҫn ô nhiӉm phә biӃn WURQJQѭӟc thҧi QJj\FjQJÿDGҥng và khó xӱ lý: chҩt hӳXFѫNLPORҥi nһng, vi sinh vұt, phҭm màu, chҩt hoҥWÿӝng bӅ mһt,«7URQJÿy{QKLӉm kim loҥi nһng và phҭm màu tӯ công nghiӋp là các chҩt khó xӱ lý Các nhà khoa hӑFÿmQJKLrQFӭu và ӭng dөng nhiӅu SKѭѫQJSKiSNKiFQKDXÿӇ xӱ lý chúng QKѭ SKѭѫQJSKiSNKӱ - kӃt tӫa, sinh hӑFWUDRÿәi ion và hҩp phө Trong sӕ ÿy hҩp phө là mӝWSKѭѫQJSKiS sӱ dөng vұt liӋu hҩp phө rҳn nhҵm xӱ lý chҩt hӳX Fѫ { QKLӉP WURQJ P{L WUѭӡQJ Qѭӟc nhӡ FiFѭXÿLӇPQKѭ TXiWUuQK[ӱ lý nhanh, triӋWÿӇNK{QJÿѭDWKrPKyDFKҩt vào môi WUѭӡng xӱ lý, dӉ chӃ tҥo, có thӇ tái sӱ dөng vұt liӋu hҩp phө, không gây ô nhiӉm thӭ cҩSÿDQJÿѭӧc phә biӃn nhӡ ѭXÿLӇm QKѭdӉ vұn hành, tính linh hoҥt, hiӋu suҩt cao, có thӇ tұn dөng nhiӅu loҥi vұt liӋu sҹn có và tiӅPQăQJWiLVLQK Ngoài ra tính khҧ thi vӅ kinh tӃ và tәng hӧSÿѫQJLҧQFNJQJWăQJWKrPOӧi thӃ cӫa viӋc sӱ dөng chҩt hҩp phө ÿӇ loҥi bӓ kim loҥi nһng và màu Các nghiên cӭXFNJQJFKRWKҩy quá trình hҩp phө có thӇ xӱ lý tӕWÿѭӧc màu và Crom (VI) [1]
Cùng vӟLÿy viӋc tái sӱ dөng tro bay tӯ nhà máy nhiӋWÿLӋQÿӇ tҥo thành vұt liӋu hҩp phө rҩWÿiQJTXDQWkPYuQyFyӭng dөng công nghiӋp rӝng rãi, viӋc biӃn chúng thành sҧn phҭP WKѭѫQJ PҥL QKѭ Yұy có thӇ E ÿҳp chi phí xӱ Oê FNJQJ QKѭgiҧm trách nhiӋPÿӕi vӟLP{LWUѭӡng 1JRjLUDWURED\FzQÿѭӧc khám phá GRÿһc ÿLӇm cҩu trúc, әQÿӏnh ӣ nhiӋWÿӝ cao và tính chҩt có giá trӏ trong viӋc loҥi bӓ màu và Crom (VI) khӓLQѭӟc
Vì nhӳQJWtQKQăQJYѭӧt trӝi cӫa tro bay còn là vì tҥo FѫKӝi cho các nhà máy than và nhà máy nhiӋW ÿLӋn giúp hӑ thoát khӓi nhӳng thách thӭc vӅ xӱ lý tro bay giҧm bӟt gánh nһQJFKRP{LWUѭӡng nên trong nghiên cӭu này ÿmFKӑn biӃn tính tro bay làm vұt liӋu hҩp phө và ӭng dөng chúng xӱ lý màu và kim loҥi nһng WURQJQѭӟc thҧi
Trang 162 Mөc tiêu nghiên cӭu
- Khҧo sát thành phҫQ WUR ED\ EDQ ÿҫu lҩy vӅ tӯ nhà máy NhiӋW ÿLӋn Duyên Hҧi, Trà Vinh, so sánh vӟLWURED\WURQJYjQJRjLQѭӟc
- BiӃn tính tro bay EDQÿҫu vӟi HCl và NaOH JL~SWăQJ diӋn tích bӅ mһt, cҧi thiӋn tính chҩt cӫa WURED\EDQÿҫu
- Thӱ nghiӋm tro bay sau biӃn tính ÿӇ hҩp phө Xanh metylen (MB) và Crom (VI) WURQJQѭӟc giҧ thҧi ӣ quy mô phòng thí nghiӋm
- Ӭng dөng thӱ nghiӋPÿiQKJLiKLӋu quҧ hҩp phө kim loҥi nһng WURQJQѭӟc thҧi cӫa tro bay sau biӃn tính
3 Nӝi dung nghiên cӭu
Nghiên cӭu bao gӗm nhӳng nӝi dung sau:
Nӝi dung 1: Khҧo sát thành phҫn cӫa tro bay lҩy vӅ tӯ nhà máy nhiӋWÿLӋn; Nӝi dung 2: BiӃn tính tro bay vӟi FiFSKѭѫQJSKiSWKӵc nghiӋm, phân tích tro bay sau biӃn tính vӟLFiFSKѭѫQJSKiS;5'%(76(0)7,5
NӝLGXQJ ĈiQKJLiNKҧ QăQJKҩp phө Metyl xanh và Crom (VI) cӫa vұt liӋu troQJQѭӟc giҧ thҧi, ӭng dөng xӱ Oê&URP 9, WURQJQѭӟc thҧi thұt
4 ĈӕLWѭӧng nghiên cӭu
&iFÿӕLWѭӧng cӫa nghiên cӭu bao gӗm:
- Tro bay lҩy tӯ nhà máy nhiӋWÿLӋn Duyên Hҧi, TӍnh Trà Vinh; - 1ѭӟc giҧ thҧi ÿѭӧc pha tӯ Xanhmetylen;
- 1ѭӟc giҧ thҧi ÿѭӧc pha tӯ DOLÿLcromat - 1ѭӟc thҧi thұt chӭa crom (VI)
5 éQJKƭDNKRDKӑFYjêQJKƭDWKӵc tiӉn a éQJKƭDNKRDKӑc
Nghiên cӭu này sӁ góp phҫn tҥo ra nhӳng kӃt quҧ mӟi vӅ ÿһc tính cӫa tro bay và các kӃt quҧ ÿҥWÿѭӧc sau khi biӃn tính tro bay làm vұt liӋu hҩp phө sӁ ÿѭӧc ӭng dөng làm vұt liӋu hҩp phө màu và kim loҥi nһng
b éQJKƭDWKӵc tiӉn
Sau quá trình nghiên cӭu tҥRUDÿѭӧc vұt liӋu hҩp phө giá rҿ, nguyên liӋu sҹn có và có khҧ QăQJ[ӱ lý màu và kim loҥi nһng có thӇ áp dөng vào thӵc tӃÿHPOҥi hiӋu quҧ kinh tӃ Yj WăQJWtQKFҥnh tranh vӟi các vұt liӋu hҩp phө NKiFĈӗng thӡi giҧi quyӃWÿѭӧc vҩQÿӅ xӱ lý chҩt thҧi tro bay tӯ nhà máy nhiӋWÿLӋn làm giҧm vҩn ÿӅ ô nhiӉPP{LWUѭӡng
Trang 17&+ѬѪ1* TӘNG QUAN 1.1 Tro bay tӯ nhà máy NhiӋWÿLӋn
1.1.1 Phân loҥi tro bay
Trên thӃ giӟi hiӋQQD\WKѭӡng phân loҥi tro bay theo tiêu chuҭn ASTM C618 Theo cách phân loҥi này thì phө thuӝc vào thành phҫn các hӧp chҩWPjWURED\ÿѭӧc phân làm hai loҥi là loҥi C và loҥi F [3]
- Tro bay là loҥi F nӃu tәQJKjPOѭӧng (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) NKLÿӕt cháy than bitum (Than mӥ)
- Tro bay loҥi C nӃu tәQJKjPOѭӧng (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) NKLÿӕt cháy than subbitum (hay còn gӑi là than á bitum, than non, than nâu)
Tro bay loҥi C là sҧn phҭm cӫDTXiWUuQKÿӕt cháy than subbitum (hay còn gӑi là than á bitum, than non, than nâu) có tәQJKjPOѭӧng các oxit silic, oxit nhôm và oxit sҳt lӟn KѫQWURQJNKLÿyWURED\ORҥi F là sҧn phҭm cӫDTXiWUuQKÿӕt cháy than bitum (than mӥ) vӟi tәQJKjPOѭӧng các oxit này chiӃPKѫQ
Tuy nhiên ӣ PӝWVӕQѭӟFW\YjRPөFÿtFKVӱGөQJPjQJѭӡLWDSKkQORҥLWURED\WKHRFiFORҥLNKiFQKDX7KHRWLrXFKXҭQ'%--- FӫDWKjQKSKӕ7KѭӧQJ+ҧL7UXQJ4XӕFWURED\ÿѭӧFSKkQOjPORҥLOjWURED\FyKjPOѭӧQJFDQ[LWKҩSYjWURED\FyKjPOѭӧQJFDQ[LFDR [4]
- 7URED\FyFKӭDKjPOѭӧQJFDQ[LOjORҥLWUR bay cyKjPOѭӧQJFDQ[Lcao, loҥLQj\WKѭӡQJFyPjXKѫLYjQJ
- 7URED\FyFKӭDKjPOѭӧQJFDQ[L൏OjORҥLWURED\FyKjPOѭӧQJFDQ[Lthҩp, loҥLQj\WKuWKѭӡQJFyPjXKѫL[iP
Ӣ Canada, WURED\ÿѭӧFFKLDOjPORҥL -/RҥL) KjPOѭӧQJ&D2tWKѫQ
- /RҥL&, KjPOѭӧQJ&D2OӟQKѫQQKѭQJtWKѫQ - /RҥL& KjPOѭӧQJ&D2OӟQKѫQ
Trang 18Ĉӕi vӟi ViӋW1DPWKHRWLrXFKXҭQTXӕFJLD7&91-FӫD%ӝ Khoa hӑc và công nghӋ công bӕWURED\ÿѭӧFSKkQOjPKDLORҥLOjWURED\D[LW NêKLӋu là F) và tro bay bazo (ký hiӋu là C) [2]
- 7URED\D[LW ) FyKjPOѭӧQJFDQ[LR[LWQKӓ KѫQ - Tro bay bazR & FyKjPOѭӧQJFDQ[LOӟQKѫQ
1.1.2 Thành phҫn hóa hӑc cӫa tro bay
Hҫu hӃt các loҥL WUR ED\ ÿӅu là hӛn hӧp các oxit kim loҥL QKѭ 6L22, Al2O3, Fe2O3, TiO3, MgO, CaO, K2O và mӝW Oѭӧng nhӓ WKDQ FKѭD FKi\ WURQJ Wәng hàm Oѭӧng tro ngoài ra còn có mӝt sӕ rҩt ít kim loҥi nһQJ QKѭ &G %D 3E &X =QThành phҫn hóa hӑc cӫa tro bay phө thuӝc vào nguӗn nguyên liӋXWKDQÿiVӱ dөng ÿӇ ÿӕt YjÿLӅu kiӋQÿӕt cháy trong các nhà máy nhiӋWÿLӋn [5]
Bҧng 1.1: Thành phҫn hóa hӑc cӫa tro bay ӣ mӝt sӕ tӍnh miӅn Bҳc ViӋt Nam [4]
7KjQKSKҫQ
Nhà máy 3Kҧ/ҥL
(%)
Uông Bí (%)
Ninh Bình (%)
Trang 19chúng vào khoҧQJJNJÿӃn 850 g/kg Các thành phҫn khác bao gӗPOѭӧng than FKѭD FKi\ )H2O3, TiO3, MgO, CaO Tro bay Trung Quӕc chӭD KjP Oѭӧng than FKѭDFKi\FDROjGRKӋ thӕng lò ÿӕt ӣ các nhà máy nhiӋWÿLӋn ӣ Trung Quӕc Theo tiêu chuҭn phân loҥi ASTM C 618 thì tro bay Trung Quӕc thuӝc loҥi C hay tro bay có chҩWOѭӧng thҩSĈLӅu này ҧQKKѭӣng lӟQÿӃn các ӭng dөng cӫa tro bay ӣ Trung Quӕc [1]
Bҧng 1.2: Thành phҫn hóa hӑc cӫa mӝt sӕ loҥi tro bay tӯ các quӕc gia khác [1]
Thành phҫn hóa hӑc
Tro bay sҧn xuҩt tҥi
ҨQĈӝ Trung Quӕc Cadactan
Hàm Oѭӧng (%)
1.1.3 Cҩu trúc hình thái cӫa tro bay
Các hҥt tro bay có dҥng hình cҫXWKѭӡng có màu nâu hoһFQkX ÿHQ có nhiӅu NtFKWKѭӟc hҥt khác nhau khoҧng tӯ GѭӟLÿӃQȝPYjFKLDUDOjPKDLGҥng: dҥQJÿһc và dҥng rӛQJ7K{QJWKѭӡng, các hҥt tro bay hình cҫu, rҳQÿѭӧc gӑi là các hҥW ÿһc và các hҥt tro bay hình cҫu mà bên trong rӛng có tӹ trӑng thҩS KѫQ g/cm3 ÿѭӧc gӑi là các hҥt rӛng Các hҥW WUR ED\ ÿһc có khӕL Oѭӧng riêng trong khoҧng 2,0 - 2,5 g/cm3 có thӇ cҧi thiӋn các tính chҩt khác nhau cӫa vұt liӋu nӅQQKѭÿӝ cӭng Yjÿӝ bӅn xé Các hҥt tro bay rӛng có thӇ ÿѭӧc sӱ dөng trong tәng hӧp vұt liӋu compozit siêu nhҽ do khӕLOѭӧng riêng rҩt nhӓ cӫa chúng, chӍ khoҧng 0,4-0,7
Trang 20g/cm3, trong khi các chҩt nӅn kim loҥi khác có khӕL Oѭӧng riêng trong khoҧng tӯ 1,6-11,0 g/cm3 [1]
DiӋn tích bӅ mһWULrQJGDRÿӝng trong khoҧng tӯ ÿӃn 2 m2J&iFѭXÿLӇm nәi bұt cӫa tro bay là nhҽ, tính chҩWFѫKӑc cao, bӅn nhiӋt, bӅn vӟi các loҥi hóa chҩt, ÿӝ ҭm tӕLѭXFyWtQKWKҩm mӝt trong nhӳng tính chҩt quan trӑng góp phҫQÿiQKgiá ҧQKKѭӣng cӫa nó tӟLP{LWUѭӡQJYjF{QJÿRҥn xӱ lý YjYuQyÿѭӧF[HPQKѭSKӃ phҭm nên giá thành rҿ [4]
1.1.4 Tình hình nghiên cӭu tái sӱ dөng tro bay
HiӋn nay, viӋc nghiên cӭu tái sӱ dөQJ WUR ED\ ÿDQJ ÿѭӧc quan tâm và phát triӇn mҥnh mӁ ÿӇ tұn dөng tӕL ÿD QJXӗn nguyên liӋu dӗL GjR Qj\ ÿӗng thӡi góp phҫQÿiQJkӇ cҧi tҥRP{LWUѭӡng sӕQJ&KRÿӃn nay, ngay cҧ tҥLFiFQѭӟc phát triӇn, OѭӧQJWURED\ÿѭӧc tái sӱ dөng vүn còn rҩt hҥn chӃ, chӫ yӃXWURQJOƭQKYӵc sҧn xuҩt vұt liӋu xây dӵQJ&iFKѭӟng ӭng dөQJNKiFÿDQJÿѭӧc thӃ giӟLÿҭy mҥnh nghiên cӭu và triӇn khai ӭng dөQJ&iFOƭQKYӵc ӭng dөng chính cӫa tro bay có thӇ liӋt kê QKѭVDX
a) Ͱng dͭng trong s̫n xṷW[LPăQJYjErW{QJ
7URED\ÿDQJOjPӝt phө JLDÿһc biӋt cho bê tông, có thӇ thay thӃ tӟi 20% xi PăQJ'RFҩu trúc mӏn, tro có thӇ OjPWăQJÿӝ nhӟt cӫa vӳa và giúp khӱ vôi trong xi PăQJ WKjQKSKҫn vӕn gây "nә", làm giҧm chҩWOѭӧng bê tông).[6]
b) Ͱng dͭng làm v̵t li͏u xây dng
1Jѭӡi ta sӱ dөQJWURED\ÿӇ thay thӃ ÿҩWVpWFiWÿiY{LYjVӓL«OjPYұt liӋu xây dӵng cҫXÿѭӡng Sҧn xuҩt các loҥi gҥch, tҩm panen, sҧn xuҩt gҥFKFKRVkQSKѫLÿѭӡng nông thôn, nhà tҥm, hoһc dùng tro làm vұt liӋu nӅQÿѭӡng [6]
c) Ͱng dͭng trong nông nghi͏p
Tro ba\ ÿѭӧc ӭng dөng làm chҩW NtFK WKtFK WăQJ WUѭӣng cho cây trӗng Bên cҥQK ÿy YLӋc kӃt hӧp tro bay nhҽ vӟL Qѭӟc bùn thҧi có giá trӏ OjP SKkQ EyQ«ChuyӇn hóa tro bay thành sҧn phҭm chӭa zeolit có thӇ GQJÿӇ cҧi tҥRÿҩt, chӕng chua, khô cҵn và bҥc màu, nâng cao hiӋu quҧ sӱ dөng phân bón, thuӕc trӯ VkXWăQJQăQJVXҩt và chҩWOѭӧng sҧn phҭm, bҧo quҧn mӝt sӕ nông sҧn sau khi thu hoҥch, làm chҩWYLOѭӧng trong thӭFăQJLDV~FÿӇ WăQJVӭFÿӅ kháng và chӕng bӋnh tұt, tҭy uӃ chuӗng trҥi [7]
Trang 21d) Ͱng dͭng tro bay làm v̵t li͏u h̭p phͭ x͵ lý ô nhi͍PQ˱ͣc:
Tro bay ngoài các ӭng dөng kӇ WUrQFzQÿѭӧc nghiên cӭu rӝQJUmLWURQJOƭQKvӵc xӱ lý các chҩt ô nhiӉP P{L WUѭӡng Có rҩt nhiӅu các tài liӋu nghiên cӭu khҧ QăQJ[ӱ lý các chҩt ô nhiӉPQѭӟc bҵQJSKѭѫQJSKiSKҩp phө sӱ dөng tro bay[1] Các chҩt ô nhiӉm có thӇ là hӳXFѫYtGө QKѭFiFGүn xuҩt cӫa phenol, các chҩt màu, hay các hӧp chҩWY{FѫYtGө các ion kim loҥi nһng[6], [8]
Do khҧ QăQJ Kҩp phө kim loҥi nһng không cao, nhiӅX F{QJ WUuQK ÿm QJKLrQcӭu biӃn tính tro bay, chӫ yӃu là chuyӇn hóa thành zeolit bҵng cách trӝn vӟi xút rҳn và nung ӣ nhiӋWÿӝ cao, khoҧng 500 - 6000C [9] Ӣ Qѭӟc ta các nghiên cӭu vӅ tái sӱ dөng tro bay làm vұt liӋu hҩp phө vүn còn rҩW tW ĈiQJ NӇ nhҩt là công bӕ cӫa NguyӉn Tuân và cӝng sӵ ÿmQJKLrQFӭu hҩp phө ion Cu2+ tӯ tro bay Phҧ Lҥi[10]
1.2 Vұt liӋu hҩp phө
1.2.1 ĈһFÿLӇm và yêu cҫu chung
Các chҩt hҩp phө WKѭӡQJ ÿѭӧc ӣ dҥng: hҥt hình nhӓ, thanh, bùn, hoһF ÿinguyên khӕi vӟLK\GURG\QDPLFÿѭӡng kính khoҧQJÿӃn 10 nm và chúng cҫQÿҥt các yêu cҫXFѫEҧn sau:
- Có ái lӵc bӅ mһWÿӕi vӟi chҩt bӏ hҩp phө - Có bӅ mһt riêng lӟn (ı: m2 /g)
- Có các mao quҧQÿӫ lӟQÿӇ các phân tӱ bӏ hҩp phө ÿӃQÿѭӧc bӅ mһWQKѭQJFNJQJFҫQÿӫ nhӓ ÿӇ loҥi các phân tӱ xâm nhұp
- BӅQQăQJOӵc hҩp phө, QJKƭDOjNpRGjLWKӡi gian làm viӋc - Ĉӫ bӅQFѫÿӇ chӏXUXQJÿӝQJYjYDÿұp
Vұt liӋu hҩp phө công nghiӋSWKѭӡng là mӝt trong ba nhóm sau:
- Hӧp chҩt chӭa Oxy ± ÿLӇQKuQKWKkQQѭӟc và phân cӵc, bao gӗm các vұt liӋu QKѭVLOLFDJHOYj]HROLWH
Trang 22- Hӧp chҩt có nguӗn gӕc Cacbon ± ÿLӇn hình thân dҫu và kém phân cӵc, bao gӗm các vұt liӋXQKѭFDUERQKRҥt tính và graphite
- Hӧp chҩt có nguӗn gôc polymer ± phân cӵc hoһc không phân cӵc phө thuӝc vào nhóm chӭc trong cҩu trúc polymer
1.2.2 0{KuQKÿҷng nhiӋt hҩp phө
1.2.2.1 0{KuQKÿ̻ng nhi͏t h̭p phͭ Langmuir
1ăP ,UYLQJ/DQJPXLUÿm[k\Gӵng mô hình hҩp phө vӟi các giҧ thiӃt sau[12] - Sӵ hҩp phө xҧy ra tҥi các vӏ WUt[iFÿӏnh trên bӅ mһt cӫa chҩt hҩp phө - Tҩt cҧ các vӏ trí hҩp phө trên bӅ mһt vұt liӋu hҩp phө ÿӅu giӕng nhau - BӅ mһt cӫa chҩt hҩp phө ÿѭӧc phӫ mӝt lӟSÿѫQSKkQWӱ chҩt bӏ hҩp phө - Không có sӵ WѭѫQJWiFJLӳa các phân tӱ chҩt bӏ hҩp phө trên bӅ mһt chҩt hҩp phө
Trong hӋ lӓng ± rҳn, phѭѫQJWUuQK/DQJPXLUFyGҥng: ݍ ൌ ݍ ಽǤ
ଵାಽǤ (1.2)7URQJÿy
Có thӇ chuyӇQSKѭѫQJWUuQK/DQJPXLUWKjQKGҥng tuyӃn tính nӃu nghӏFKÿҧo (1.2):
Trang 23giá quá trình hҩp phө có phù hӧp hay không trong khoҧng nӗQJÿӝ nghiên cӭu cӫa chҩt bӏ hҩp phө qua tham sӕ cân bҵng R L R L ÿѭӧF[iFÿӏQKQKѭVDX
ܴ ൌ ଵ
ଵାಽǤబ (1.4)TroQJÿy
RL: tham sӕ cân bҵng;
C0: NӗQJÿӝ EDQÿҫu cӫa chҩt bӏ hҩp phө (mg/L); KL: Hҵng sӕ hҩp phө Langmuir (L/mg)
MӕL WѭѫQJ TXDQ Fӫa R L và các dҥng cӫD P{ KuQK ÿҷng nhiӋt hҩp phө Langmuir ÿѭӧc thӇ hiӋn trong Bҧng 1.3
Bҧng 1.3 MӕLWѭѫQJTXDQFӫa R L và dҥQJP{KuQKÿҷng nhiӋt [13]
1.2.2.2 3K˱˯QJWUuQKÿ̻ng nhi͏t h̭p phͭ Freundlich
0{KuQKÿҷng nhiӋt Frendlich là mӝWSKѭѫQJSKiSNKiFÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ mô tҧ sӵ hҩp phө ÿDOӟp và bӅ mһWNK{QJÿӗng nhҩt cӫa vұt liӋu hҩp phө[14] Mô hình Qj\ÿѭӧc thӇ hiӋn bҵQJSKѭѫQJWUuQK )
qe = K F ܥଵȀ (1.5) 7URQJÿy
qe GXQJOѭӧng hҩp phө ӣ trҥng thái cân bҵng (mg/g) Ce: nӗQJÿӝ chҩt bӏ hҩp phө ӣ trҥng thái cân bҵng (mg/l)
K F: hҵng sӕ hҩp phө )UHXQGOLFK PJJ