Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu công nghệ xử lý photoresist phế thải

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu công nghệ xử lý Photoresist phế thải nhằm nghiên cứu đặc tính của photoresist phế thải và tính chất cơ lý của khối monolith; ứng dụng công nghệ ổn định và đóng rắn vào lĩnh vực biến tính cao su nhựa kỹ thuật theo hướng tái chế.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - VƯƠNG QUANG VIỆT NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ PHOTORESIST PHẾ THẢI Chuyên ngành: Công nghệ mơi trường chất thải rắn Mã số: 62.85.06.10 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT Tp Hồ Chí Minh – năm 2012 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Người hướng dẫn khoa học 1: PGS TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC Người hướng dẫn khoa học 2: TS NGUYỄN TRUNG VIỆT Phản biện độc lập 1: …………………………… …………………… Phản biện độc lập 2: …………………………… …………………… Phản biện 1: ……………………………………… ………………… Phản biện 2: ……………………………………………………… … Phản biện 3: ………………………………………………………… Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp tại: ………………………………………………………….…………… ………………………………………………………….…………… vào lúc ngày tháng năm 2012 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Khoa học Tổng hợp Tp HCM - Thư viện Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Mở đầu Việc phát triển mạnh mẽ ngành sản xuất bo mạch năm gần gắn liền với ứng dụng quan trọng phim cảm quang khô (DFR) Thay cơng đoạn tạo màng resist phức tạp từ vật liệu dạng lỏng, người ta chế tạo sẵn màng phim dán lên đế Kỹ thuật làm cho trình chuyển ảnh trở nên dễ dàng nhiều với thiết bị không phức tạp khơng địi hỏi trình độ chun mơn cao Thành phần DFR gồm: (a) polyme chính; (b) hợp phần nhạy cảm ánh sáng; (c) monome; (d) tạo màu; (e) phụ gia, phim khơ resist hệ âm họ acrylat dùng phổ biến Tuy nhiên tất lượng chất cảm quang sau trình chế bị loại khỏi sản phẩm trở thành chất thải – photoresist phế thải (PR) Tại Việt Nam, PR coi chất thải nguy hại (CTNH) có mã số 120206 070105 vì: “khơng biết rõ độc tính” Tại Hoa Kỳ, Cơ quan bảo vệ môi trường (EPA) cho rằng: “PR đối tượng CTNH qui định 40 CFR Part 261 Subpart C” EPA đưa định nghi ngờ PR chứa thành phần độc hại phát sinh từ dây chuyền công nghệ từ dây chuyền điện hố kèm PR gắn mã F006 thuộc nhóm chất thải mạ điện Việc xử lý phế thải thường thực cách: (1) đốt - phương pháp gắn với rủi ro phát sinh nguồn ô nhiễm khơng khí; (2) ổn định đóng rắn - áp dụng giải pháp cuối (trước chôn lấp) Tuy nhiên chôn lấp sau làm tăng chi phí mơi trường chiếm dụng đất, phí giám sát cao khơng cho phép khai thác phần hữu ích lại PR Mục tiêu luận án là: (i) Trong điều kiện thiết bị có, nghiên cứu đặc tính photoresist phế thải tính chất lý khối monolith; (ii) ứng dụng công nghệ ổn định đóng rắn vào lĩnh vực biến tính cao su nhựa kỹ thuật theo hướng tái chế Đối tượng nghiên cứu photoresist phế thải từ dây chuyền sản suất bo mạch công nghệ DFR từ nhà máy Fujitsu (tỉnh Đồng Nai) Phương pháp nghiên cứu: Khảo sát điều kiện chế tạo tính vật liệu luận án tiến hành phương pháp thực nghiệm thích hợp Thành phần đặc tính PR xác định phương pháp ICP, GC/MS, IRS, độc chất chiết tách phương pháp TCLP 1311 xác định thông số môi trường nước rỉ gồm độc tính sinh học với thị D magna PTN Viện Kỹ thuật Nhiệt đới Bảo vệ Môi trường (VITTEP), Viện Môi trường Tài nguyên (MT&TN), TT Dịch vụ phân tích Thí nghiệm (ASE) TT Công nghệ Quản lý Môi trường (ETM) Kết thu phù hợp với công bố trước thành phần chủ yếu PR sản phẩm khâu mạng nhựa este acrylat (chiếm tới 98 %) với đoạn mạch ngắn, mạch dài thuộc loại ưa nước phần acrylat linh động (nhỏ %) Lợi dụng số ưu điểm họ acrylat khả trộn lẫn polyme, nghiên cứu ứng dụng trường hợp riêng phương pháp ổn định đóng rắn chất thải tạo blend polyme đàn hồi với PR Thí nghiệm tính chất lý vật liệu bao gồm lực kéo đứt, độ dãn dài, bền lão hóa, cố định acrylat linh động quan sát hình thái pha qua ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) mẫu thực PTN VITTEP Viện Đào tạo Quốc tế Khoa học Vật liệu (ITIMS) Hà Nội Nội dung luận án bao gồm: Tổng quan ứng dụng DFR nghiên cứu xử lý phoresist phế thải; kỹ thuật thực nghiệm nhằm thu kết tính chất photoresist phế thải ảnh hưởng đến môi trường; ảnh hưởng chất trợ tương hợp, than đen đến tính chất blend polyme với PR; tính ổn định độ trương nở, bền lão hoá, kháng mài mòn, acrylat linh động khối vật liệu Trên sở số liệu thực nghiệm, đề xuất chế công nghệ tái chế photoresist cách tạo blend polyme, xác định hàm lượng TTH, than đen phù hợp Tính nghiên cứu: Tái sử dụng PR theo hướng tạo blend cao su với PR - Tính khoa học – tạo blend cao su thiên nhiên cao su nitril với PR bền vững đáp ứng tiêu chuẩn dùng cho sản phẩm: Vòng đệm cao su dân dụng; Gioăng cao su chịu dầu, đế giầy chịu dầu công nghệ phù hợp với chất trợ tương hợp cao su thiên nhiên maleic hố (CSTNgAM), dầu hạt điều (HD) - Giải thích chế hình thành blend cao su với PR - Chế tạo CSTNgAM đủ khả dùng dây chuyền cơng nghệ tái chế - Tính thực tiễn – tạo sở khoa học để quản lý PR cách xác định tính độc hại xuất phát từ acrylat linh động qua phương pháp phân tích tham chiếu vào QCVN 07: 2009/ BTNMT Luận án có ý nghĩa sau: - Cải thiện việc quản lý loại CTNH (hạn chế rủi ro) bảo vệ môi trường theo hướng thân thiện cách cung cấp thêm giải pháp xử lý PR; - Tận dụng giá trị lại chất thải nguồn nguyên liệu sở tái chế thành sản phẩm hữu ích Bố cục: luận án có 110 trang chia thành ba phần: Tổng quan nghiên cứu (chương 1); Cơ sở lý thuyết phương pháp nghiên cứu (chương 2), Kết thảo luận (chương 3, 5) Luận án bao gồm 27 bảng, 67 hình, phụ lục 126 tài liệu tham khảo Kết cơng bố 10 tạp chí, báo cáo hội nghị Chương TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Các ứng dụng quang khắc Năm 1826, Joseph Nicephore Niépce phát minh chụp ảnh kỹ thuật quang khắc T T Màng phủ có tính chất nhạy quang hợp chất làm từ keo crom gelatin, tạo T lần đầu vào năm 1840 Martin Hepher Hans Wagner phát minh chất cảm quang T công nghiệp gọi phim mỏng cảm quang Kodak làm từ cao su thiên Lớp chống dính Màng cảm quang Lớp phủ ngồi nhiên vịng hố bis-azide, nhiên việc phát triển mạnh mẽ ngành sản xuất mạch in năm gần gắn liền với ứng dụng quan trọng công nghệ quang khắc phim khô resist Hình 1.1 Các hợp phần phim khơ resist (DFR) Các hợp phần DFR mô tả hình 1.1 1.1.1 Tổng quan nghiên cứu giảm thiểu xử lý photoresist Các nghiên cứu giới tập trung vào hướng thay đổi công nghệ thân thiện với mơi trường, có suất cao như: phương pháp tách resist khô để hạn chế chất thải lỏng, tối thiểu hoá lượng resist với ứng dụng phun resist 2D Liên quan tới xử lý chất thải người ta tập trung vào thu hồi dung mơi có giá trị, kim loại nặng đồng Phương pháp xử lý PR phổ biến đốt chôn lấp, bên cạnh đóng rắn giảm độc tính nghiên cứu giải pháp hỗ trợ chôn lấp xử lý chất thải khác Nghiên cứu sử dụng acrylat hỗn hợp/ blend polyme phổ biến Trong hầu hết công bố thành phần acrylat sử dụng nhằm khai thác tính bền thời tiết, chịu nhiệt, chịu mài mòn, va đập blend với hàm lượng nằm dải rộng như: (i) Nghiên cứu vật liệu lai tạo; (ii) Sử dụng phụ gia acrylat công nghệ chất dẻo, cao su; (iii) Vật liệu giảm rung, giảm chấn động Tuy nhiên, nghiên cứu không sử dụng acrylat từ nguồn PR Nghiên cứu photoresist Việt Nam có số lượng tập trung vào mơ q trình công nghệ công nghiệp tổng hợp, thử nghiệm kỹ thuật quang khắc Nghiên cứu xử lý dừng mức nguyên lý, đề cập đến việc thu hồi dung môi qua chưng cất hay đốt nhiệt phân để thu hồi lượng Photoresist phế thải xử lý cách đốt lò hai cấp 1.1.2 Yêu cầu cần thiết nghiên cứu Xu hướng thị trường giới chuyển dịch dòng chất thải PR tương ứng từ Hoa Kỳ, Nhật Bản sang nước thứ ba Tại khu vực phía Nam, năm lượng PR phát sinh tăng gấp rưỡi từ 10 tấn/ tháng lên 16,5 tấn/ tháng (2010) Cách xử lý gần đốt, khoảng 1/3 lượng phát sinh cất trữ kho chứa Ứng xử gây áp lực lên hệ thống quản lý: nhận thức chưa rõ tác động đến môi trường, rủi ro đốt, không tiêu huỷ hết khối lượng phát sinh, thân PR coi nguồn ngun liệu tiềm Chính nghiên cứu tính chất PR đề xuất công nghệ tái chế cần thiết nhằm cung cấp thêm chọn lựa cho việc quản lý, đồng thời nâng cao hiệu suất sử dụng nguyên vật liệu 1.2 Vấn đề cần làm sáng tỏ q trình nghiên cứu Đặc tính PR ảnh hưởng đến mơi trường Tìm cách chế tạo blend polyme với PR có tính chất đáp ứng yêu cầu sử dụng Khả ổn định blend polyme- thơng qua khả chịu lão hố, trương nở cố định acrylat linh động môi trường làm việc Các tiêu chí, đặc tính sản phẩm tái chế Vòng đệm cao su dân dụng đáp ứng ISO 4633: Độ bền kéo đứt min: MPa; Độ dãn dài đứt: 200- 300 %; Độ cứng: 50 -65 Shore A; Trương nở theo khối lượng nước 72 70 oC: +8/-1 % P P Gioăng cao su chịu dầu, đế giầy chịu dầu đáp ứng TCVN 2749: 1978: Độ bền kéo đứt min: 10 MPa; Độ dãn dài đứt: > 300 %; Độ cứng: 60 -70 Shore A; Trương nở theo khối lượng dầu 24 40 oC < % P P Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Lý thuyết đóng rắn cách tạo blend polyme Q trình đóng rắn PR cách tạo blend polyme mô tả lý thuyết trộn hợp dung dịch thơng qua mơ hình nhiệt động mơ hình lưới Huggins-Flory Điều kiện để trộn hợp - hòa tan chất lỏng - tự xảy tạo thành dung dịch thực (1 pha) trình kèm theo giảm lượng tự ΔG < ΔG m = ΔH - TΔS R (2.1) R Trong đó: ; ΔH thay đổi enthalpy; ΔS thay đổi entropy ΔG m giảm khi: (a) Sự hòa tan kèm theo tỏa nhiệt ΔH m cần thoả mãn điều kiện /ΔH m / < /TΔS m / R R R R R R Tính chất pha hỗn hợp, tính chất sức căng bề mặt có vai trị quan trọng thể qua lý thuyết liên diện Trong kỹ thuật người ta thường đánh giá tính trộn hợp hệ blend thông qua số trung gian thơng số hịa tan thơng số tương tác Chất tương hợp hay trợ tương hợp (TTH) có vai trị lớn cơng nghệ thực tế khơng có hệ hồn hảo từ hai cấu tử lý tưởng Trong công nghệ chế tạo vật liệu đàn hồi, tính chất blend khơng định thành phần cấu tử tham gia mà phụ thuộc nhiều vào chế độ, cách gia công thông qua hai trình lưu biến phát triển hình thái Chất tương hợp làm giảm sức căng bề mặt tương tác pha cách làm cho vật liệu blend ổn định, hình thái mịn Polyme blend hỗn hợp phần đại phân tử, polyme hoặc/ copolyme Phụ thuộc vào dấu hiệu lượng tự hỗn hợp, blend có khả trộn hợp không trộn hợp Với nghĩa thơng thường, tính trộn lẫn polyme/polyme khơng tồn – ln bị hạn chế “cửa sổ trộn hợp” dãy biến số thành phần, khối lượng phân tử, nhiệt độ, áp suất, vv Và nghiên cứu thực chất tìm “cửa sổ trộn hợp” cho blend cao su PR 2.2 Cách tiếp cận nghiên cứu 2.2.1 Photoresist phế thải, ảnh hưởng môi trường kỹ thuật khảo sát Nhiệm vụ (i) xác định thành phần đặc tính PR (ii) xác định độc tính PR tới mơi trường Tìm hiểu hệ sử dụng cho phép dự đoán thành phần có mặt chất thải Việc phân tích thành phần dựa vào phương pháp phân tích cơng cụ, phương pháp trọng lượng với hỗ trợ TT Phân tích thí nghiệm (ASE) Độc tính chất thải xác định: (a) dựa theo độc tính thành phần PR, (b) qui trình chiết tách độc tính TCLP Độc tính chất thải thể qua nồng độ cấp (EC) thí nghiệm độc học với thị D magna Kết hợp với phương pháp này, xác định thơng số hố lý mơi trường dung dịch hỗ trợ cho giải đoán nồng độ ảnh hưởng nước chiết tách - mơ q trình rị rỉ mơi trường 2.2.2 Tái chế photoresist cách tạo blend polyme phù hợp Tạo polyme blend trường hợp cơng nghệ ổn định đóng rắn, chất polyme thích hợp chất thải (ở dạng phù hợp) đưa vào chất độn trơ hay chất độn gia cường cao phân tử Việc chọn nguyên liệu sử dụng xuất phát từ: (1) tính phổ biến chi phí (tính kinh tế) Tuy nhiên nguyên liệu bị hạn chế (2) khả sử dụng blend, yếu tố định khả trộn hợp nguyên liệu, khả phối hợp thành blend có cấu trúc đồng kích thước định Yếu tố liên quan đến chất vấn đề đề cập đến phần sở lý thuyết Một yếu tố khác (3) tính chất mong đợi mẫu sản phẩm blend polyme tạo thành Ngoài cịn yếu tố (4) tính thân thiện với mơi trường blend - điều kiện tiên để xử lý chất cảm quang Các yếu tố lại: 1, tính khả dụng (tái chế) kết hợp thành điều kiện đủ phương pháp Việc tạo blend bị điều chỉnh hai nhóm tính chất blend: (i) ứng dụng thể qua tiêu lý, hố; (ii) tính thân thiện, mức độ ổn định mặt môi trường vật liệu, thể qua khả ổn định đóng rắn chất thải Hai nhóm cao su chọn làm vật liệu cao su thiên nhiên (NR) phân cực cao su phân cực cao su nitril (NBR) Bên cạnh thành phần blend cao su xúc tiến, lưu hố, chất hố dẻo, phịng lão cần thử nghiệm để tìm chất TTH thích hợp nhằm nâng cao hàm lượng PR blend Nghiên cứu khảo sát số hệ trợ tương hợp: CSTNgAM, ENR, dầu hạt điều (HD) ACM 2.2.3 Cân nhắc lợi so sánh phương án xử lý Xử lý PR phương pháp đốt (A) đánh giá hiệu Phương án (B) chơn lấp phương án dự phịng Phương án tái chế cách tạo blend (C) cho có số ưu điểm trội Đặc tính kinh tế dây chuyền xử lý thể qua dịng tiền tệ Bên cạnh phương án cịn xem xét từ góc độ rủi ro mơi trường (qui chi phí xử lý) CTNH sau (tới mồ) 2.3 Sơ đồ nghiên cứu Bước I - Các cơng cụ phân tích hóa lý hoá học sử dụng để xác định thành phần, tính chất PR; Bước II – PR phân loại theo độ ẩm độ hỗn tạp PR; Bước III – Trên sở đơn thành phần điển hình, thực nghiệm tạo blend cao su PR với hàm lượng thay đổi chất TTH; Bước IV- Các blend kiểm tra suốt trình phối trộn; Bước V – Kiểm tra đặc tính lưu hố; Bước VI –Đo đạc tính lý; Bước VII – thử nghiệm xác định độc tính PR đánh giá độc học A Điều chỉnh thành phần - II B Kiểm tra thành phần, đặc tính - I Phối trộn III A – Nguyên liệu – cao su B – Nhựa cảm quang C – Mẫu/ Sản phẩm Kiểm tra blend - IV Hàm lượng acrylat linh động - VII Lưu hoá - V Thử nghiệm VI C Hình 2.1 Sơ đồ thực nghiệm 2.3.1 Vật liệu sử dụng trình nghiên cứu Cao su thiên nhiên Việt Nam SVR 5L; Cao su nitril KOSYN 35L - Hàn Quốc; CSTNgAM VITTEP; Cao su acrylat - Hoa Kỳ; Cao su ENR 50 Viện Khoa học Công nghệ QS; Bảng 2.1 Đơn thành phần blend Thành phần (pkl) Cao su Than đen Axít stearic ZnO Xúc tiến MBT Xúc tiến DM Xúc tiến TMTD Phịng lão Neozon D 4020 Lưu huỳnh Hố dẻo DOP Dầu hạt cao su Nhựa photoresist Trợ tương hợp NR 100 20 0,75 (0,5-1,0) 1,0 0,35 (0,25-0,5) 1-2 20 - 80 (CSTNgAM) NBR 100 20 0,5 0,5 0,35 (0,25-0,5) 1-2 10 - 80 (HD) Dầu hạt điều sở Thành Cơng; Bột than HAF N330, axít stearic - Hàn Quốc; Oxít kẽm Ấn Độ; Xúc tiến DM, TMTD, MBT, phòng lão D 4020 Bayer; Dầu hạt cao su Việt Nam; DOP Liên doanh Việt Thái; Nhựa cảm quang chất thải từ NM sản xuất bo mạch Fujitsu 2.3.2 Đơn thành phần blend cao su Đơn blend lựa chọn từ đơn thành phần điển hình phổ biến từ tài liệu tra cứu thực tế ứng dụng trình bày bảng 2.1 2.4 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp phân tích đo đạc - chiết tách xác định độc tính –theo QCVN 07: 2009; Thử nghiệm độc cấp tính - theo OECD (1999) với thị Daphnia; Phương pháp nhiệt-DTA TGA máy NETZSCH STA 409/PC/PG Nung phân đoạn xác định cặn cacbon cố định; Phương pháp phổ hồng ngoại IRS – dùng máy Nicolet 6700 FT-IR; Sắc ký khối phổ - GC: FISONS INSTRUMENT GC 8000 series, MS: FISONS INSTRUMENT MD 800; Plasma cảm ứng kết hợp ICP- hàm lượng kim loại vết theo ICP EPA method 200.7 với máy Optima 5300 DV PerkinElmer; Chụp ảnh hiển vi điện tử quét - máy Hitachi S4800 Phân tích thơng số mơi trường - cho phần nước rửa tan mẫu PR bảng 2.2 Bảng 2.2 Phương pháp phân tích tiêu mơi trường nước Chỉ tiêu Phương pháp 4500-H APHA 2005 2510 B APHA 1989 5220 (C) APHA 2005 5210 (B) APHA 2005 2540 (C) APHA 2005 4500-N (C) APHA 2500 4500-NH (B&C) APHA 2005 OECD (1999) pH EC COD BOD TDS (sấy khô, cân khối lượng) Tổng Nitơ Kjeldahl N Kj Amoni N-NH Độc tính sinh học R R R R R Độ ẩm –theo TCVN 4858: 2007; Lượng chất tan mẫu - xác định cách rửa mẫu với nước cất nhiệt độ thường 70 oC Mẫu PR lấy từ thùng chứa thêm P P nước rửa 30 phút khuấy 200 vòng/phút Phần lỏng rắn lọc tách giấy lọc với tỷ lệ nước/rắn 10/1; Khả tiếp tục đóng rắn xạ tử ngoại – với máy UV ORIGINAL HANAU FLUOTEST- UV-A cung cấp bước sóng 365 nm cho mẫu PR thuộc nhóm 1; Hàm lượng acrylat linh động - Phân tích xác định theo phương pháp Grigorev A P., Fedotova 11 lại sau chiếu xạ thêm UV mẫu PR phù hợp với phân tích đánh giá thành phần PR theo phổ hồng ngoại Trong PR có hợp chất sau: - Muối: H2C H2C CH COONH4 COONa - CH Muối polyacrylic axít với natri amonni mức độ trung hịa: Có thể xảy số phản ứng sau chiếu xạ làm dài mạch tạo lưới làm thay đổi độ tan nước PR Chính sấy chiếu xạ độ tan nước PR thay đổi Chiếu UV đẩy nhanh q trình đóng rắn nốt phần có khả đóng rắn cịn lại mẫu Giá trị lượng chất tan thí nghiệm cịn lại sau 30 phút chiếu UV 6,6 ±1,7 % (9) xấp xỉ giá trị thu nhóm 6,9 % Hàm lượng acrylat tan nước - Kết phân tích trình bày bảng 3.5 Bảng 3.5 Hàm lượng acrylat theo etyl metacrylat PR Hàm lượng trung bình So với lượng chất tan (%) So với lượng PR (ppm sở) PR nhóm 75 ± 7,2 (5) 62780 ± 5904 (5) PR nhóm 74 ± 8,0 (5) 60980 ± 5864 (5) PR nhóm 71 ± 8,2 (5) 59560 ± 6888 (5) PR nhóm 67 ± 7,2 (5) 55900 ± 6040 (5) Hàm lượng acrylat chất tan chiếm từ 67-75 % khối lượng chất tan khô có khác biệt nhỏ nhóm mẫu Hàm lượng acrylat so với lượng mẫu PR dùng để chiết khơng có khác biệt nhiều nhóm mẫu, giá trị dao động từ 55900 (nhóm 4) – 62780 ppm (nhóm 1) Các mẫu PR có hàm lượng acrylat vượt từ – lần giá trị qui định QCVN 07: 2009 Đặc tính nhiệt PR – khơng khí bền phân huỷ/cháy nhiều nhiệt độ khác mẫu có chứa nhiều thành phần khác Ở nhiệt độ tương ứng 310 C, 400 oC 560 oC điểm cháy mạnh kèm theo trình tỏa nhiệt Hàm o P P P P P P lượng chất hữu bay xác định 560 oC ứng với 90 % (độ ẩm khoảng 60 %) P P Trong dải từ 300 – 560 oC mẫu bị nhiệt phân mạnh trình kết thúc khoảng 600 P P C Mẫu có hàm lượng cặn cacbon cố định khoảng 3,50 ± 1,13 (10) % o P P 3.2 Ảnh hưởng photoresist phế thải đến môi trường Phần khơng tan PR - Độc tính khơng cao ảnh hưởng tính trơ nhựa chất khó phân hủy chất dẻo tồn lưu mơi trường Bên cạnh với đặc tính nhiệt trị cao có khả cháy nhiệt độ 300 oC làm hạn P chế việc chôn lấp BCL thường P 12 Phần tan nước PR - có độ pH cao Hàm lượng BOD khoảng 1800R R 2200 mg/l COD cao từ 14900 – 16800 mg/l (gấp 10 lần BOD ) Nước rửa R R chứa chất hữu khó phân hủy sinh học Hàm lượng amoni dung dịch 5,1 – 9,4 mg/l Phần chất tan nước muối kết phản ứng thủy phân polyme phản ứng trung hòa Hàm lượng muối, acrylic este glycol dung dịch chiếm – % Độc tính EC50 % D magna phần tan 48,6 – 48,8 % 24 giờ, thuộc loại có độc tính trung bình Chương TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ HỆ BLEND POLYME VỚI PHOTORESIST 4.1 Khảo sát số hệ blend với photoresist phế thải 4.1.1 Khảo sát hệ cao su thiên nhiên NR Ảnh hưởng hàm lượng PR TTH đến tính lý - Các kết đo đạc trình bày dạng đồ thị tương quan lý tính hàm lượng PR đồ thị hình 4.1 4.2 Các giá trị có xu hướng giảm nhanh thêm PR sau giảm chậm khoảng 30 -50 pkl PR Giá trị tuyệt đối lực kéo đứt blend với TTH giảm theo chiều từ D2>D4, D5, >D3>D1 1000 30 900 800 Dãn dài % Kéo đứt MPa 25 20 15 700 600 500 400 10 300 200 D1 20 D2 D3 40 D4 D5 60 80 pkl PR 100 D1 20 D2 D3 40 D4 D5 60 80 100 pkl PR Hình 4.1 Biến thiên lực kéo đứt theo hàm Hình 4.2 Biến thiên độ dãn dài theo hàm lượng PR (blend NR) lượng PR (blend NR) Các chất TTH thêm vào có hiệu ứng làm tăng thêm lực kéo đứt số blend D2 với CSTNgAM có mức kéo đứt cao Ở blend so sánh D1 lực kéo đứt giảm nhanh với đường xu hướng dốc Độ dãn dài giảm dần theo tăng hàm lượng PR Đường xu hướng độ dãn dài blend cao su so sánh D1 dốc, blend có TTH trì ổn định khoảng hàm lượng PR từ 30 – 60 pkl (hình 4.2) Blend với dầu hạt điều có độ cứng cao (từ 55- 50 Shore A) so với độ 13 cứng (từ 50, 42, 45 Shore A) blend lại Xu hướng cho thấy PR làm gia tăng mềm dẻo blend độ cứng blend giảm tăng thêm PR Ảnh hưởng PR TTH đến tính trương nở - Do đặc tính blend NR trương nở mạnh mơi trường phân cực, nên blend thử nghiệm môi trường nước (có mức độ phân cực cao) Khi thêm PR vào blend với TTH khác nhau, mức trương nở mẫu thay đổi phụ thuộc vào chất TTH sử dụng Ở dải hàm lượng PR thấp (nhỏ 40 pkl) biến thiên trương nở tuyến tính 40 pkl PR blend trương nở nhanh hơn, có xu hướng theo hàm mũ Khi chứa hàm lượng PR, trương nở blend có xu hướng giảm theo hàm lượng TTH từ loạt mẫu D1>D4, D5>D3>D2 Ảnh hưởng hàm lượng PR đến chế độ lưu hoá - Blend polyme cao su cần đến q trình khâu mạch (lưu hố), đồng thời chế độ lưu hố có ảnh hưởng lớn đến tính chất blend polyme Trong báo cáo này, hai thông số tc 90 moment Max ghi nhận cho thấy đường cong lưu hoá ổn định khơng có bước nhảy đột ngột 4.1.2 Khảo sát hệ cao su tổng hợp NBR Ảnh hưởng hàm lượng PR TTH đến tính lý - Trong hệ cao su NBR, độ bền kéo đứt blend chứa TTH có xu hướng biến thiên blend cao su NR Trong khoảng 30 – 60 pkl PR, blend có lực kéo đứt dãn dài cao Tuy nhiên thứ tự suy giảm kéo đứt cao blend E3 thấp blend E1 (so sánh) E2 17 13 Dãn dài % Kéo đứt MPa 15 11 E1 20 E2 E3 40 E4 E5 60 80 pkl PR 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 100 E1 E2 20 E3 40 E4 E5 60 80 100 pkl PR Hình 4.7 Biến thiên lực kéo đứt theo hàm Hình 4.8 Biến thiên độ dãn dài theo hàm lượng PR (blend NBR) lượng PR (blend NBR) So với hệ cao su NR, nhìn chung giá trị kéo đứt tương ứng NBR thấp Khi không chứa PR, blend thử nghiệm đạt mức kéo đứt 15 – 17 MPa Với hàm lượng 14 60 pkl PR thành phần, blend có giá trị kéo đứt tương ứng -13 MPa (blend NR) -10 MPa (blend NBR) Ở thử nghiệm kéo dãn dài, so sánh mẫu blend NBR NR hàm lượng PR, loại TTH, độ dãn dài blend NBR nhỏ blend NR Sắp xếp giá trị dãn dài mẫu NBR theo trình tự ta thấy E3>E4, E5>E2>E1 Biến thiên độ cứng nhóm mẫu NBR tăng tuyến tính với hàm lượng PR (ngược với mẫu NR điều kiện) Ảnh hưởng PR trợ tương hợp đến tính trương nở - Trong môi trường nước blend NBR bị trương nở mạnh, mức độ trương nở theo khối lượng tăng theo hàm lượng PR thêm vào từ - pkl ứng với giá trị PR từ – 80 pkl Với chất TTH khác nhau, giá trị tuyệt đối trương nở thay đổi không nhiều Trong dầu biến thế, blend NBR với TTH, độ trương nở có xu hướng tăng theo hàm lượng PR thêm vào Dầu biến có độ phân cực thấp blend có mức phân cực cao trương nở làm phần dầu bị ngậm mẫu làm tăng khối lượng Xét giá trị tuyệt đối, việc trương nở mẫu có giá trị nhỏ (chịu dầu cao) so với thử trương nở môi trường nước Với hàm lượng PR thấp mức trương nở có giá trị nhỏ cho thấy việc giảm khối lượng gán cho việc tan, thất thoát hoá dẻo DOP bề mặt Khi tăng hàm lượng PR, blend có xu hướng “ngậm” thêm dầu Tổng hợp hai trình ta thu đường xu hướng Mức tăng trương nở thấp thuộc blend E3, E2 mức trương nở cao thuộc blend E4 (E4>E5, E1>E2>E3) Ảnh hưởng hàm lượng PR đến chế độ lưu hoá - Khi tăng PR thời gian đạt moment max tc90 tăng nhanh lý giải cho giả thiết có phản ứng xảy cao su NBR PR nhiệt độ lưu hố Nhờ có phản ứng nên độ cứng mẫu sau lưu hoá tăng lên so với khơng có PR (tạo lưới khơng gian nhiều hơn) Sự có mặt chất TTH làm thời gian khâu mạch ngắn lại có phân tán tốt NBR PR So với nhóm blend E1 (khơng chứa TTH), chất TTH làm cho blend mềm dẻo (giá trị moment max thấp tương ứng) Ở hàm lượng PR, giá trị moment max blend có mức độ giảm dần theo trình tự E1>E2>E3, E4, E5 4.2 Hình thành blend polyme với photoresist Các kết đo đạc tính lý mục 4.1.1 4.1.2 hệ khảo sát suy giảm lý tính thêm PR, chứng khơng tương hợp hoàn toàn hợp phần Mặc dù khối monolith hình thành với tính chất phù hợp 15 cho vật liệu PR bị bao bọc cao su Các kết ưu điểm vượt trội mẫu blend cao su NR-PR với CSTNgAM blend NBR-PR với dầu hạt điều 4.2.1 Quan điểm nhiệt động Sự thay đổi ΔG (p/t 1.1) xác định thay đổi entropy enthalpy riêng phần, tức thay đổi lượng tương tác phân tử xếp chúng (chất tan chất nền) Giá trị tuyệt đối ΔG lớn lực cấu tử lớn Xét hệ nghiên cứu: (1) blend cao su NBR với PR có dầu hạt điều chất TTH Dầu hạt điều với đầu phân cực mạnh mạch hydro-cacbon dài hấp thụ liên diện hệ PR-NBR Ái lực hấp thụ làm giảm sức căng bề mặt pha mạch phân tử dễ tách khỏi trình trộn nhiệt độ cao chúng linh động hay nói cách khác độ trật tự hệ giảm Tương tự với logic trên, hệ (2) blend cao su NR với PR có CSTNgAM chất TTH Khi độ trật tự hệ giảm đồng nghĩa với entropy hệ tăng hay ∆S > Vì T dương nên (– T ∆S) < Như trường hợp ΔH m phương trình (1.1) thay R R đổi enthalpy hệ Nhiệt xác định phép phân tích nhiệt (DSC TGA) H=∫ 𝐶 𝑝 d𝑇 (4.1) Trong nghiên cứu, thiết bị NETZSCH STA 409/PC/PG hoạt động chế độ đẳng áp, H xác định cách tích phân diện tích mũi giản đồ nhiệt Hình 4.17 Ảnh SEM mẫu G23 chứa Hình 4.18 Ảnh SEM mẫu H13 chứa 30 pkl PR (NR-PR CSTNGAM) 30 pkl PR (NBR-PR HD) Từ kết ΔH giản đồ phân tích nhiệt cân khối lượng hợp phần blend ΔGm tương ứng nhỏ zero (hệ blend NR-PR NBR-PR tương ứng với ΔGm 120,36 143,13 J/g) Khi thêm TTH trạng thái hệ chuyển 16 dịch vào vùng tạo thành “dung dịch thực” Thực tế trạng thái tồn bề mặt liên diện pha củng cố giả thiết diện liên kết blend chứa TTH để hình thành pha đồng liên tục chỗ Khi xem xét ảnh chụp SEM mẫu blend, tác giả nhận thấy đưa TTH vào làm thay đổi tích cực hình thái pha, bề mặt mẫu trở nên phân bố (hình 4.17 4.18) Có thể phân biệt rõ phiến PR mỏng bị bao bọc cao su phiến PR hình thành liên diện Ở hình 4.18, ảnh SEM mẫu H13 bao quanh số phiến, thể việc không hình thành liên diện mà cịn có “hòa tan phần hai pha” Để xem xét kỹ hơn, SEM có độ phóng đại lớn dùng để chụp vùng liên diện PR blend nghiên cứu Hình 4.19 cho thấy “bám dính” kéo dài liên diện Rõ ràng tác động học cắt mẫu làm khối biến dạng liên diện bị xé theo trường hợp này, liên kết phát sinh lực cản chống lại kéo cắt Trong hình 4.20 blend NBR PR với TTH dầu hạt điều, liên diện rõ bao phủ bề mặt phiến PR lớp trung gian Hình 4.19 Ảnh liên diện phiến PR mẫu blend NR TTH (D22) 4.2.2 Đánh giá khả phản ứng Hình 4.20 Ảnh liên diện phiến PR mẫu blend NBR TTH (E32) Cơ chế trợ tương hợp blend NR - giải thích chất q trình tạo nên CSTNgAM với phản ứng đặc trưng Diel-Alder Đối với chất có nối đơi lập (hoặc nhiều nối đơi cô lập cao su thiên nhiên, ) AM cộng hợp vào vị trí α mạch dịch chuyển nối đơi Khi maleic hố, phân tử cao su có đoạn phân cực, đoạn “thân thiện” với phân tử PR (cũng phân cực) Còn phần lại có cấu trúc cao su NR “thân thiện” với cao su 17 Cơ chế trợ tương hợp blend NBR - Dầu vỏ hạt điều sau xử lý nhiệt có thành phần chủ yếu cardanol vừa có tính chất phenol lại vừa có khả phản ứng nối đôi mạch nhánh R Trong trường hợp có mặt chất thải polyme cảm quang, blend xảy phản ứng hydro linh động nhóm OH Nhánh R vị trí meta chứa nối đơi khơng no tham gia phản ứng đồng trùng hợp với hợp chất chứa liên kết đôi theo chế gốc tự 4.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất blend cao su PR Hàm lượng PR - Hàm lượng PR có ảnh hưởng lớn đến đặc tính blend tạo thành Hàm lượng trợ tương hợp - CSTNgAM dầu hạt điều sử dụng làm thay đổi nhanh tính chất blend theo hướng tích cực Hàm lượng than đen - Thực nghiệm khoảng giá trị phù hợp cho blend nghiên cứu từ 25 – 35 pkl cho blend NBR 20 pkl cho blend NR chứa PR Độ ẩm PR - Thực nghiệm độ ẩm (khoảng 15 - 22 %) việc phân tán PR vào cao su dễ dàng hơn, ngược lại lượng ẩm PR thấp việc phân tán khó khăn Chương SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM BLEND POLYME VỚI PR 5.1 Điều chỉnh thành phần chế độ gia công 5.1.1 Điều chỉnh đơn pha chế chế độ gia công phù hợp Đơn thành phần blend phù hợp với chế độ gia công đề nghị bảng 5.1 Chế độ gia công đề nghị: (i) Cho cao su PR (theo tỷ lệ) vào buồng luyện, hạ búa để máy chạy phút, khống chế nhiệt độ 110 - 120 oC (ii) Nâng búa cho vào: than đen, P P hóa chất, hạ búa chạy tiếp 10 phút nhiệt độ 100 -110 oC đổ hỗn hợp ra, tạo P P qua máy cán trục, để nguội tự nhiên (iii) Vào lưu huỳnh máy cán trục: chỉnh khe trục cán - mm thời gian khoảng phút 5.1.2 Qui hoạch thực nghiệm Thành phần blend lựa chọn để nghiên cứu (bảng 5.1) sở điều chỉnh đơn thành phần (bảng 2.1) điều chỉnh mục 5.1.1 Sau xử lý thống kê xác định hệ số kiểm định ý nghĩa theo tiêu chuẩn Student Fisher thu phương trình hồi qui có dạng sau: � = 13,7 + 0,175𝑥1 + 0,175𝑥2 − 1,8𝑥3 + 0,3𝑥13 𝑦 Phương trình hồi qui lực kéo đứt dãn dài blend NR (5.2) 18 � = 590 − 86,5 𝑥2 − 111 𝑥3 + 61,5 𝑥23 𝑦 (5.3) � = 12,4 + 0,363𝑥1 + 0,338𝑥2 − 1,19𝑥3 − 0,263𝑥13 − 0,188𝑥23 (5.4) 𝑦 Phương trình hồi qui lực kéo đứt dãn dài blend NBR � = 457 + 13,1𝑥1 − 31,6𝑥3 𝑦 (5.5) Dựa vào mô tả toán học dự đoán vùng giá trị phù hợp số đo thực nghiệm, đề xuất đơn thành phần cho blend nghiên cứu gồm Z = 5; Z = 25; Z = 30 cho R R R R R R hai blend NR NBR Đơn đầy đủ trình bày bảng 5.1 Bảng 5.1 Đơn thành phần blend nghiên cứu Thành phần (pkl) Cao su Than đen (Z ) Axít stearic ZnO Xúc tiến MBT Xúc tiến DM Xúc tiến TMTD Phòng lão D 4020 Lưu huỳnh Nhựa photoresist (Z3 ) Trợ tương hợp (Z1 ) R R R R R R NR 100 25 (10 – 40) 1,0 1,0 0,5 1,5 30 (10 – 50) (1–7 CSTNgAM) NBR 100 25 (10 – 40) 0,5 0,5 0,25 1,5 1,5 30 (10 – 50) (1 – HD) 5.1.3 Ảnh hưởng hàm lượng than đen đến tính HAF330 có đặc tính than đen máng, có diện tích riêng phần cao tính giúp cải thiện nhanh cấu trúc blend, dẫn đến ảnh hưởng tới tính lý, vùng chịu tải ứng suất thấp vùng ứng suất cao, nhiên vượt giới hạn định, than đen “dư thừa” làm giảm đàn hồi, kéo theo giảm lực kéo đứt Rõ ràng với cao su NR việc tăng thêm than làm giảm đáng kể độ dãn dài (hình 5.2) Với cao su tổng hợp NBR độ dãn dài blend có xu hướng tăng nhẹ sau giảm Với cấu trúc chặt chẽ đồng cao su nitril thân khơng có độ dãn dài cao (350 - 400 % mẫu so sánh có than zero) Trong hai họ cao su, than đen làm tăng nhanh độ cứng blend cao su thực tế dùng để điều chỉnh độ cứng blend Đưa thêm than đen vào blend, ta thấy có xu hướng tăng thêm moment xoắn ứng với giảm nhẹ thời gian lưu hoá Các giá trị moment thay đổi phụ thuộc vào thành phần cách gia công, nhiên đường cong liên tục Blend cao su tổng hợp PR có độ bền nhiệt cao thể đường cong khơng hạ thấp cuối q trình Với blend NR, lực kéo đứt tối đa mẫu đạt 14 MPa ứng với hàm 19 lượng than đen khoảng 25 – 35 pkl Trong khoảng độ dãn dài blend cao su NR giảm khoảng 500 % độ cứng khoảng 60 Shore A Với cao su tổng hợp giới hạn tối ưu than đen độ dãn dài đạt khoảng 300 - 400 %; lực kéo đứt khoảng 13 MPa độ cứng mẫu khoảng 65-70 Shore A 18,0 14,0 12,0 Dãn dài % Kéo đứt MPa 16,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 H1 20 40 60 80 pkl than đen G2 900 800 700 600 500 400 300 200 100 H1 20 40 60 80 pkl than đen G2 Hình 5.1 Biến thiên lực kéo đứt theo hàm Hình 5.2 Biến thiên độ dãn dài theo hàm lượng than đen (mẫu H1, G2) lượng than đen (mẫu H1, G2) 5.1.4 Ảnh hưởng hàm lượng chất trợ tương hợp Khi đưa thêm TTH vào blend cao su NR NBR hình 5.6 (K1, I2), quan sát thấy gia tăng lực kéo đứt Với blend NR thấy giá trị cực đại khoảng hàm lượng - pkl TTH Với cao su tổng hợp giá trị cực đại nằm khoảng - pklTTH Cả hai loại blend cao su NR NBR phản hồi nhanh rõ với TTH, tương ứng CSTNgAM dầu hạt điều Ghi nhận đồ thị độ dãn dài cho thấy blend TTH tiềm không bị ảnh hưởng hàm lượng TTH Có thể giải thích ảnh hưởng CSTNgAM HD cịn có tác dụng hố dẻo Nếu blend bền vững, hàm lượng TTH giới hạn (khảo sát) không làm ảnh hưởng đến độ dãn dài, blend bền tính trội thể qua hình 5.7 600 16,0 500 12,0 Dãn dài % Kéo đứt MPa 14,0 10,0 8,0 400 300 200 6,0 4,0 K1 (HD) I2 (MA) pkl TTH Hình 5.6 Biến thiên kéo đứt theo hàm lượng trợ tương hợp (mẫu K1, I2) 100 K1 (HD) I2 (MA) pkl TTH Hình 5.7 Biến thiên dãn dài theo hàm lượng trợ tương hợp (mẫu K1, I2) 20 Với blend NR có hình ảnh rõ nét thể bắt đầu thêm CSTNgAM Ở hàm lượng thấp ghi nhận tụt giảm moment liền với thời gian lưu hoá nhanh Ở giai đoạn này, TTH thể tính hóa dẻo vượt trội độ nhớt blend giảm nhanh chóng kèm với trình truyền nhiệt tốt Vượt qua điểm kịch tính blend quay trở lại phản hồi bình thường với chất TTH pkl TTH pkl TTH pkl TTH pkl TTH Hình 5.9 Đường cong lưu hố mẫu I2 Hình 5.10 Đường cong lưu hoá mẫu K1 (trợ tương hợp CSTNgAM) (trợ tương hợp HD) Như vậy, blend cao su thử nghiệm đồng ổn định, biểu qua lý tính đặc tính lưu hố với nhiệt Ở giá trị pkl hàm lượng TTH blend cao su NR NBR tương ứng có lực kéo đứt 14,3 12,8 MPa độ dãn dài 548 % 469 % độ cứng tương ứng khoảng 70 67 Shore A 5.2 Tính ổn định vật liệu 5.2.1 Ổn định vật liệu blend Cao su Thiên nhiên với CSTNgAM Trương nở nước: Thêm than vào blend từ – 60 pkl, giá trị trương nở (%) giảm từ 7,4 – 4,2 % Gia tăng hàm lượng than đen làm giảm tính trương nở blend NRPR, nhiên, hàm lượng CSTNgAM không làm thay đổi đáng kể tính trương nở nước blend (giá trị dao động khoảng 4,0 - 4,8 %) Khả kháng lão hoá: Thử nghiệm lão hoá mơi trường nước khơng khí độ ổn định cao blend ứng với giá trị than đen hàm lượng TTH khoảng nghiên cứu hệ số lão hoá 80 % 5.2.2 Ổn định vật liệu blend cao su NBR với dầu hạt điều Trương nở nước dầu: Trong hai môi trường dầu nước mức trương nở blend giảm tăng than đen HD làm giảm trương nở nhiên giá trị biến thiên nhỏ môi trường thử phân cực blend polyme có độ phân 21 cực lớn Khác biệt làm cho blend ổn định môi trường dầu điều kiện thử nghiệm không ổn định mơi trường nước Khả kháng lão hố: Blend cao su NBR có độ bền kháng lão hố nhiệt tốt Sau q trình lão hố tỷ lệ kéo đứt giảm từ 94,5 tới 92,4 % Khi lão hoá môi trường dầu, khả kháng lão blend NBR cao hơn, thể qua tỷ lệ kéo đứt dãn dài cao tỷ lệ than đen Ở giá trị TTH mẫu blend chịu lão hố tốt khơng khí dầu với hệ số tỷ lệ 80 % 5.2.3 Kháng mài mòn mẫu blend Hàm lượng PR khoảng 20 - 30 pkl, blend NR NBR chịu mài mịn tốt so với mẫu khơng chứa PR tương ứng 16 % 10 % Giá trị thấp so với công bố patent “blend cao su có modulus cao” (D Zimmerman, 1990) hay “tấm đàn hồi tà vẹt ray xe lửa” (E Bohm, 1996) 20 – 40 % vật liệu acrylat dùng nghiên cứu PR không tinh khiết Bảng 5.10 Hàm lượng acrylat linh động mẫu blend theo hàm lượng PR Nhóm mẫu blend E1 (NBR-PR) Nhóm mẫu blend E3 (NBR-PR với HD) Nhóm mẫu blend D1 (NR-PR) Nhóm mẫu blend D2 (NR-PR với CSTNgAM) 20 pkl PR Không Không Không Không 40 pkl PR Vết/Định tính Khơng Vết/ Định tính Khơng 80 pkl PR Vết/ Định tính Vết/ Định tính 5.2.4 Hàm lượng acrylat linh động blend Kết thử nghiệm bảng 5.10 khả blend chứa lượng PR xác định ổn định Việc tăng hàm lượng PR blend làm tăng lượng PR linh động Sự có mặt chất TTH cho phép tăng thêm hàm lượng PR từ 20 pkl lên 40 pkl mà không làm giảm khả cố định acrylat 5.3 Đề xuất qui trình công nghệ tái chế photoresist tạo blend polyme 5.3.1 Công nghệ phương án xử lý Công suất dây chuyền 10 tấn/tháng dự kiến tiêu thụ hết lượng khoảng 15 PR hàng tháng Blend với cao su NR dành cho sản phẩm gioăng dân dụng blend cao su nitril dùng cho gioăng chịu dầu Về qui mơ, dây chuyền địi hỏi thiết bị 22 số nhân cơng ít, phù hợp cho xưởng nhỏ Đơn thành phần pha chế đề nghị: bảng 5.1 cho hai loại blend NR NBR với trợ tương hợp (Z ) = pkl; than R R đen (Z ) = 25 pkl; PR (Z ) = 30 pkl Đặc tính sản phẩm đáp ứng yêu cầu R R R R mục tiêu ban đầu (mục 1.2) NPV (triệu VND) 4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 500 NPV (triệu VN) IRR (%) 95 66 56 C1 3.693 95 C2 2.368 66 C3 1.926 56 Hình 5.25 Chỉ số dòng tiền tệ phương án 5.3.3 Đặc tính kinh tế mơi trường dây chuyền tái chế Kết so sánh NPV (giá trị tiền qui tại) IRR (chỉ số hoàn vốn nội tại) phương án hình 5.25 Cả phương án NPV > 0, phương án đánh giá tốt IRR lớn lãi vay ngân hàng nhiều hấp dẫn nhà đầu tư 5.3.4 So sánh phương án xử lý Phương án A - đốt - rủi ro chi phí để tiêu hủy gắn cho giá trị 400 USD/tấn Phương án B – chơn lấp – rủi ro bắng phí chơn lấp CTNH 50 – 60 USD /tấn Phương án C – đóng rắn blend polyme - Do sử dụng PR thành phần giá Phương án xử lý thành sản phẩm giảm 8,2 % (tính phí tiêu huỷ sau sử dụng) -400 -250 C - tái chế 60 B - chôn 400 A -đốt -200 200 400 600 Chí phí USD/tấn Hình 5.26 So sánh phương án xử lý theo chi phí mơi trường Tại phương án C3 (phương án cực đoan không trợ giá), giá trị tăng thêm PR coi chi phí/lợi ích so sánh phương án Như tái chế PR mang lại giá 23 trị tăng thêm tới 250 USD So sánh chi phí mơi trường qua phương án trình bày hình 5.26 cho thấy lợi ích so sánh đề xuất Đánh giá chưa bao gồm thái độ phản ứng bên tham gia vào quản lý 5.4 Các sản phẩm từ blend cao su với photoresist tái chế Đã thử nghiệm sản xuất ứng dụng Xưởng Chế thử VITTEP Công ty TNHH Sản xuất Cao su Thành Danh: sản phẩm đế giầy chịu dầu, gioăng nước bậc thang cơng nghiệp Hình 5.28 ứng dụng đặc biệt: đệm lò xo hộp trục toa xe lửa với 10 pkl PR thêm vào làm tăng khả chịu dầu sản phẩm (đặc tính sản phẩm: độ cứng 70 -80 Shore A; lực kéo đứt 14-16 MPa; độ dãn dài 300 – 350 %) Một số sản phẩm khác: gioăng ống cống ly tâm, chi tiết xe gắn máy Honda chế thử Hình 5.27 Mẫu đế giầy chịu dầu, gioăng Hình 5.28 Đệm lị xo hộp trục- toa xe lửa nước bậc thang công nghiệp KẾT LUẬN CHUNG Photoresist phế thải sản phẩm khâu mạng có thành phần nhựa acrylat ưa nước, khơng chứa kim loại nặng mức độ nguy hiểm Phần rắn chất thải thể tính trơ bền chất dẻo môi trường Ảnh hưởng PR phụ thuộc vào nồng độ acrylat linh động Nước rửa mẫu với tỷ lệ rắn lỏng (1/10) có hàm lượng COD cao (14900 – 16800 mg/l) gấp khoảng 10 giá trị BOD Trong môi trường tự nhiên, R R acrylic este không bền vững dễ bị thủy phân Nghiên cứu áp dụng thành công qui trình xác định CTNH theo RCRA (EPA), sở khoa học định danh CTNH cho PR với thử nghiệm đặc tính (PR có hàm lượng acrylat linh động vượt từ đến lần giá trị sở qui định QCVN 07: 2009/ BTNMT) Hệ blend cao su thiên nhiên NR cao su tổng hợp NBR với chất trợ tương hợp CSTNgAM dầu hạt điều (HD) tương ứng cải thiện tính lý đặc 24 tính gia cơng tính chảy, hình thái pha blend Blend polyme hình thành sở tương tác pha hỗn hợp Cơ chế tương hợp vật liệu tái chế xác định Tương hợp phản ứng hệ cao su tổng hợp nitril Tương hợp không phản ứng hệ cao su thiên nhiên Nghiên cứu chế tạo CSTNgAM đủ khả dùng dây chuyền tái chế Các yếu tố ảnh hưởng mạnh đến tính chất mẫu là: (i) Hàm lượng PR, (ii) than đen, (iii) trợ tương hợp (iv) hàm ẩm Qui hoạch thực nghiệm kết thực đo cho phép đề xuất đơn thành phần blend cao su phù hợp cho sản phẩm tái chế gồm: 30 pkl PR, 25 pkl than đen pkl CSTNgAM cho blend cao su NR; dầu hạt điều cho blend cao su NBR Trong blend nước có vai trị hóa dẻo Giá trị độ ẩm trung bình PR (khoảng 15 - 22 %) phù hợp với chế độ gia cơng Tính ổn định mẫu - blend thể qua tính lý tốt (bền kéo, dãn dài) kèm với đặc tính ổn định Các mẫu bền sau thử nghiệm lão hố gia tốc khơng khí, nước (blend NR) khơng khí, dầu (blend NBR) có hệ số lão hố vượt 80 % Mức kháng mài mịn cải thiện từ 10 – 16 % so với mẫu khơng chứa PR Áp dụng qui trình chiết tách TCLP 1311 vào tình cực đoan cắt nhỏ mẫu (Việt Nam chưa có qui định thực tế sản phẩm không làm việc chế độ này), thử theo QCVN 07 cho thấy acrylat linh động cố định trường hợp: - Mẫu hệ blend NR NBR khơng có TTH chứa 20 pkl PR - Mẫu hệ blend NR NBR có TTH chứa 40 pkl PR Lần đầu nước tái chế thành công PR cách đưa vào cao su NR NBR hợp phần làm tăng cường tính chịu mài mịn bền thời tiết cho sản phẩm thông thường với chi phí thấp Hai loại sản phẩm là: gioăng nước, đế giầy chịu dầu vài loại khác đệm lò xo hộp trục toa xe lửa, bậc thang công nghiệp, chế thử PTN VITTEP Cty TNHH Sản xuất Cao su Thành Danh, theo qui trình tái chế PR cách đóng rắn polyme đàn hồi với trợ tương hợp CSTNgAM dầu hạt điều Một vài vấn đến cần tiếp tục làm sáng tỏ nghiên cứu tiếp theo: 1/ Cải thiện phân tán hệ cao su PR nhằm nâng cao đặc tính blend 2/ Nghiên cứu đẩy nhanh q trình làm khơ PR xử lý Bên cạnh xây dựng qui định phân loại lưu trữ PR tạo điều kiện thuận lợi cho công tác tái chế 25 CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN [1] Vuong Quang Viet, Pham Ngoc Linh, Nguyen Van Thanh (2010), “Stabilization and solidification of hazardous waste by polymer blending – a way to recycle waste”, Proceeding of AUN/SEED-Net 2nd Regional Conference on Global Environment, Hochiminh City, March – 9th, 2010, p 203-208 P P P P [2] Vương Quang Việt, Nguyễn Văn Thành, Phạm Ngọc Lĩnh, Nguyễn Việt Bắc (2010), “Blend cao su thiên nhiên nhựa cảm quang phế thải”, TC Nghiên cứu Khoa học Công nghệ QS, số 5, tháng 2, tr 60-64 [3] Vương Quang Việt, Nguyễn Thành Nhân, Phạm Ngọc Lĩnh, Nguyễn Văn Thành (2010), “Tái chế nhựa cảm quang cách tạo blend với cao su nitril”, TC Nghiên cứu Khoa học Công nghệ QS, số 8, tháng 8, tr 73-78 [4] Vương Quang Việt, Nguyễn Quốc Hùng, Nguyễn Văn Phước, Đặng Viết Hùng, Nguyễn Trường Hưng, Nguyễn Thị Thơm (2010), “Nghiên cứu thành phần, tính chất ảnh hưởng photoresist phế thải tới môi trường”, TC Nghiên cứu Khoa học Công nghệ QS, số đặc biệt, tháng 9, tr 48-54 [5] Vương Quang Việt, Nguyễn Thành Nhân, Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Ngọc Lĩnh, Nguyễn Văn Thành (2010), “Blend cao su nitril với nhựa cảm quang”, TC Hoá học, tập 48 (5A), tr 220-226 [6] Vương Quang Việt, Nguyễn Thành Nhân, Phạm Ngọc Lĩnh, Nguyễn Văn Thành, Nguyễn Việt Bắc (2010), “Blend cao su thiên nhiên với nhựa cảm quang phế thải”, TC Hoá học, tập 48 (4A), tr 174-179 [7] Vuong Quang Viet, Le Thi Hong Tran, Nguyen Van Phuoc (2010), “Preparation of polymer blend from photoresist waste”, Proceeding of 2nd International Conference on Environment and Natural Resources, Hochiminh City, December 2nd – 3rd, 2010, p 616-621 [8] Vương Quang Việt, Nguyễn Trung Việt, Nguyễn Việt Bắc, Nguyễn Anh Tuấn (2011), “Cơ chế ổn định photoresist blend với cao su thiên nhiên”, TC Nghiên cứu Khoa học Công nghệ QS, số 12, tháng 4, tr 87 - 93 [9] Vương Quang Việt, Đặng Viết Hùng, Huỳnh Đại Phú, Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Trường Hưng (2011), “Cơ chế ổn định photoresist blend với cao su nitril”, TC Khoa học Công nghệ, tập 49 (5C), tr 103-110 [10] Vương Quang Việt, Lê Xn Hải, Hồng Khánh Hịa, Nguyễn Trường Hưng (2011), “Ảnh hưởng độ ẩm phơi sáng photoresist phế thải đến tính chất blend với cao su nitril”, TC Nghiên cứu Khoa học Công nghệ QS, số 16, tháng 12, tr 118-124 P P P P P P ... tượng nghiên cứu photoresist phế thải từ dây chuyền sản suất bo mạch công nghệ DFR từ nhà máy Fujitsu (tỉnh Đồng Nai) Phương pháp nghiên cứu: Khảo sát điều kiện chế tạo tính vật liệu luận án tiến. .. liệu (ITIMS) Hà Nội Nội dung luận án bao gồm: Tổng quan ứng dụng DFR nghiên cứu xử lý phoresist phế thải; kỹ thuật thực nghiệm nhằm thu kết tính chất photoresist phế thải ảnh hưởng đến mơi trường;... luận án là: (i) Trong điều kiện thiết bị có, nghiên cứu đặc tính photoresist phế thải tính chất lý khối monolith; (ii) ứng dụng cơng nghệ ổn định đóng rắn vào lĩnh vực biến tính cao su nhựa kỹ