Sử dụng phương pháp bay hơi lập thể động trong việc kết tinh muối từ nước biển

Muối biển – Món quà tạo hoá “Chất sống bắt nguồn từ những chất không sống – Những chất không sống được hình thành đầu tiên trên trái đất là tập hợp những nguyên tố khoáng chất của nước b

Cuộc thi khoa học kỹ thuật cấp quốc gia Dành cho học sinh THCS và THPT

- Nguyễn Đức Trung HS lớp 12A2 THPT Ngô Quyền

- Đoàn Tùng Lâm HS lớp 12A2 THPT Ngô Quyền

Mục lục

4.1.Nghiên cứu lý thuyết 4

4.1.1.Các điều kiện tự nhiên tác động tới hoạt động sản xuất muối 4

4.1.2 Thực trạng sản xuất muối ở Việt Nam 5

4.1.3 Tình hình sản xuất muối trên thế giới 5

4.1.4 Các yếu tố vật lý ảnh hưởng đến quá trình bay hơi nước biển .6

4.1.5 Mối liên hệ giữa nồng độ ( Độ Bô mê)- Tỷ trọng 6

4.1.6 Thứ tự kết tinh các loại muối khi cô đặc nước biển 6

4.1.7 Tỉ lệ kết tinh của NaCl ở các tỉ trọng khác nhau thì khác nhau 6

4.1.8.Từ nghiên cứu lý thuyết ta rút ra: 6

4.2 Nghiên cứu bằng thực nghiệm .7

5.1 Khái quát 8

5.2 Thiết bị bay hơi lập thể động do nhóm nghiên cứu đề xuất dùng để thực nghiệm trong dự án .10

5.3.Những vấn đề đặt ra cần nghiên cứu: 11

5.4 Mục tiêu của dự án: 12

6.1.1.Các điều kiện tự nhiên tác động tới hoạt động sản xuất muối 12

6.1.2 Thực trạng sản xuất muối ở Việt Nam 14

6.1.3 Tình hình sản xuất muối trên thế giới 16

6.1.4 Các yếu tố vật lý ảnh hưởng đến quá trình bay hơi nước biển .17

6.1.5 Mối liên hệ giữa nồng độ Bômê ( Bé)- Tỷ trọng 19

6.1.6 Thứ tự kết tinh các loại muối khi cô đặc nước biển 19

6.1.7 Tỉ lệ kết tinh của NaCl ở các tỉ trọng khác nhau thì khác nhau 20

6.2 Nghiên cứu thực nghiệm 21

6.2.1 Thiết kế thực nghiệm 21

7 Kết luận: 40

8 Tài liệu tham khảo 42

9 Phụ lục 44

9.1 Phụ lục 1: Quá trình thực hiện dự án 44

1/ Chuẩn bị các dụng cụ thực hiện thực nghiệm trong dự án: 44

2/ Băng tải bằng lưới và hiệu quả 45

3/ Muối kết tinh trên băng tải và trong máng 47

4/ Thành quả từ máy kết tinh bằng phương pháp bay hơi LTĐ 48

5/ Lưu các kết quả đo lường bằng ảnh chụp 48

9.2 Phụ lục 2: Nhật Bản và việc kết tinh muối bằng dàn bay hơi lập thể .48

9.3 Phụ lục 3.Sản xuất muối thủ công hiện còn tồn tại ở nhiều nước trên thế giới 51

1/ Nghề làm muối thủ công ở Ấn Độ .51

2/ Làm muối thủ công ở Trung Quốc 52

3/ Làm muối thủ công ở Nhật Bản 52

9.4 Phụ lục 4 Một số bảng thống kê quan trọng trong việc nghiên cứu khoa học về kết tinh của muối biển 53

1 Giá trị của muối 57

2 Muối biển – Món quà tạo hoá “Chất sống bắt nguồn từ những chất không sống – Những chất không sống được hình thành đầu tiên trên trái đất là tập hợp những nguyên tố khoáng chất của nước biển dưới tác động của mặt trời các nguyên tố này hình thành được chất sống như tạo hoá sinh ra” – Nguồn gốc sự sống của chúng ta ngay nay đã bắt nguồn từ đó - Sự sống của chúng ta “mạnh hay yếu” phải chăng có sự gắn kết hữu cơ chặt chẽ với những chất không sống của biển cả – Đó là những nguyên tố khoáng của biển – Chúng ta càng rời xa các nguyên tố này sự sống chúng ta tàn lụi nhanh chóng – Thử ai đó hãy không dùng tới muối ăn - là thành phần của 2 nguyên tố Natri và Clo của biển cả - chắc chắn phải chết sớm… và bệnh tật của chúng ta sẽ xuất hiện khi chúng ta thiếu đi một hay nhiều nguyên tố khoáng khác nữa có trong nước biển – Bệnh tật là tương lai gần của sự chết! Vậy ai nói ăn muối có hại thì hãy nói ăn cái gì vào cơ thể cũng đều có hại? Thật sự sai lầm Chúng ta hãy nhận thức rằng Muối cũng như bao loại dinh dưỡng khác ăn quá mức đều có hại, ngay cả những chất bổ béo nhất hàng ngày chúng ta phải sử dụng như là các chất đạm, đường, và chất béo ăn quá đều sinh bệnh mà thiếu nó cũng chết nhanh Vậy chúng ta hãy bình đẳng lựa chọn cách ăn muối, ăn loại muối nào? Ăn bao nhiêu là đủ? Thực sự nếu sử dụng chế độ ăn ít muối (ăn nhạt) sẽ sinh bệnh gấp nhiều lần hơn ăn mức ăn bình thường Không ai ăn măn cả vì cuộc sống ai ai cũng muốn ăn ngon Bạn hãy vô tư đi, hãy ăn muối vừa đủ theo sở thích nhu cầu ! Làm sao để những mòn ăn của mình trở nên ngon nhất, thi vị nhất, đậm đà nhất, khoái khẩu nhất mà không thể không thêm đủ lượng muối Và hãy nhớ chỉ nên chọn loại muối có nguồn gốc từ nước biển giàu các vi khoáng 58

3 Nước ót Nước ót - Nguồn nguyên liệu đã và đang bị lãng quên (Đăng ngày 06.08.2007, 03:06 pm GMT+7) 61

9.6 Phụ lục 6 Khái toán hiệu quả kinh tế của phương án trang bị các Module bay hơi lập thể động trong việc kết tinh muối từ nước biển 62

1 Chi phí xây dựng cơ sở vật chất cho 01ha (Trang bị 360 Module bay hơi lập thể động và các trang thiết bị kèm theo) 62

2 Các khoản thu 62

3 Các khoản chi khác: 63

4 Lợi nhuận thu được từ 01 ha bằng các Module bay hơi lập thể động trong việc kết tinh muối từ nước biển 63

5 Triển vọng kinh tế của ngành sản xuất muối: 63

9.7 Phụ lục 7 Bảng giá muối hoa của Pháp 64

9.8 Phụ lục 8 Các tính toán liên quan đến một số chỉ tiêu về năng suất của thiết bị kết tinh muối bằng phương pháp bay hơi LTĐ 66

9.9 Phụ lục 9 Giới thiệu một số loại máy phát điện gió (tua bin gió) 69

1/ Tua bin gió đã được con người sử dụng từ rất lâu rồi (H.1-9.6; H.2-9.6) 69

2/ Nông dân Việt Nam đã sử dụng sức gió phục vụ sản xuất (H.3-9.6) 70

3/ Hình ảnh nông dân Thái Lan sử dụng sức gió phục vụ sản xuất (H.4-9.6) 70

4/ Khoa học- kỹ thuật hiện đại đề xuất 70

MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ TRỤC ĐỨNG RUU2 73

Turbin gió trục đứng WEST-020 75

Turbin gió trục đứng WEST-500 76

Cụm máy theo sáng chế mới nhất của Việt Nam……….67

a Cụm máy do Trung tâm Nhiệt đới Việt – Nga giới thiệu………70

3 LỜI CẢM ƠN

Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự

hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác Trong

suốt thời gian từ khi bắt đầu thực hiện dự án “Sử dụng phương pháp bay hơi lập thể động trong việc kết tinh muối từ nước biển” đến nay,chúng em đã nhận

được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, chúng em xin gửi đến thầy giáo hướng dẫn Tiến sĩ Nguyễn Hữu Giăng, đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian nghiên cứu

lý thuyết và thực nghiệm để từ đó, chúng em có nền tảng kiến thức và đạt được những kết quả tốt nhất Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của Tiến sĩ thì chúng em nghĩ chúng em rất khó có thể hoàn thiện được dự án này Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ

Để hoàn thành dự án này, chúng em xin cảm ơn cô giáo chủ nhiệm lớp 12A2 Nguyễn Hồng Vân, cô Hiệu trưởng trường THPT Ngô Quyền Cao Tố Nga, thầy Phó Hiệu trưởng Tạ Xuân Hòa cùng các thầy cô giáo khác và gia đình

đã tận tình và chu đáo giúp đỡ, tạo điều kiện cho chúng em được tiếp cận với công tác nghiên cứu khoa học một cách thuận lợi và hiệu quả nhất

Và đặc biệt, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã phát động và tổ chức cho chúng em cuộc thi “Khoa học kĩ thật dành cho học sinh trung học” mà theo chúng em là rất hữu ích đối với học sinh chúng em, được tiếp xúc, trải nghiệm, sáng tạo và nghiên cứu khoa học Từ đó, tạo bước tiền đề để học sinh chúng em thành công trong cuộc sống

Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện dự án một cách hoàn chỉnh nhất Song, do buổi đầu mới làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận với thực tiễn sản xuất cũng như hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định mà bản thân chưa thấy được Chúng em rất mong nhận được sự góp ý của quý Thầy Cô để dự án chúng em được hoàn thiện hơn

Hải Phòng, ngày 20 tháng 11 năm 2015

4 Tóm tắt nội dung Dự án :

Dự án “Sử dụng phương pháp bay hơi lập thể động trong việc kết tinh

muối ” nhằm giải quyết một số vấn đề liên quan tới một khâu quan trọng trong việc sản xuất muối , đó là khâu kết tinh , chuyển muối từ dạng dung dịch sang dạng rắn

Đây là dự án kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm nhưng tính thực nghiệm là chủ yếu

4.1.Nghiên cứu lý thuyết.

Lý thuyết về sản xuất muối đã được nhiều tác giả và trang web đề cập tới, trong đó có nhiều giáo trình viết về vấn đề này

Trong dự án này các vấn đề lý thuyết được quan tâm như sau:

4.1.1.Các điều kiện tự nhiên tác động tới hoạt động sản xuất muối.

+Vùng Duyên hải Nam Trung Bộ

+ Đồng bằng sông Cửu Long: sản xuất muối theo phương pháp phơi nước phân tán, phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết, do đó thời vụ sản xuất muối từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau

4.1.2 Thực trạng sản xuất muối ở Việt Nam

Quy mô sản xuất

Hiện cả nước có 21 tỉnh sản xuất muối, trải dài từ Hải Phòng đến Cà Mau Năm

2012 tổng diện tích sản xuất muối toàn quốc có: 14528ha

Năng suất

Sản lượng

Sản lượng muối toàn quốc năm 2012 là 868.703 tấn

Các phương pháp sản xuất chính.

Hiện tại ở Việt Nam có 2 phương pháp sản xuất muối chính như sau:

- Phương pháp phơi cát thủ công ở đồng bằng Sông Hồng

- Phương pháp phơi nước

Thị trường tiêu thụ muối:

-Thị trường trong nước

-Thị trường xuất khẩu

-Tình hình nhập khẩu

Hiện tại chúng ta vẫn nhập nhiều hơn xuất

Đời sống của diêm dân

Dự báo : Theo tầm nhìn đến năm 2030 diện tích sản xuất muối, sản lượng

muối

4.1.3 Tình hình sản xuất muối trên thế giới

- Tiêu thụ muối trên thế giới trong thời gian gần đây

- Phương pháp sản xuất có nhiều nhưng phổ biến nhất là phương pháp

nào ? Mỹ là nước sản xuất và xuất khẩu muối lớn nhất thế giới hiện nay

Trung Quốc, sản lượng muối cuả Trung Quốc ?

Đến nay Trung Quốc là nước sản xuất muối đứng thứ 2 thế giới và đứng đầu tại Châu Á

Ấn Độ hàng năm sản xuất khoảng 16 triệu tấn muối.

Châu Âu cũng là một nhà sản xuất lớn

Một số nước tuy không có bờ biển nhưng vẫn có ngành Công nghiệp muối phát triển từ khai thác muối mỏ như Thụy Sĩ, Bêlôrutxia.

4.1.4 Các yếu tố vật lý ảnh hưởng đến quá trình bay hơi nước biển

Sự bay hơi của nước biển chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau:

- Ảnh hưởng của nhiệt độ (T1, T2)

- Ảnh hưởng của diện tích mặt bay hơi (S)

- Ảnh hưởng của Độ ẩm (D) của không khí

- Ảnh hưởng của Tốc độ gió (V)

- Ảnh hưởng của Nồng độ dịch thể (x)

- Ảnh hưởng của Áp suất mặt nước (ΔP)

- Ảnh hưởng của Thời gian nắng (T)

- Ảnh hưởng của Độ sâu của nước (H)

Chi tiết của các nội dung nói trên được giới thiệu tại mục 6.1.4

4.1.5 Mối liên hệ giữa nồng độ ( Độ Bô mê)- Tỷ trọng

4.1.6 Thứ tự kết tinh các loại muối khi cô đặc nước biển.

Thứ tự kết tinh của các loại muối ở điều kiện nhiệt độ nhất định tùy thuộc

vào độ hòa tan của chúng Loại muối có độ hòa tan nhỏ kết tinh trước nhất, vì trong quá trình cô đặc, chúng dễ đạt tới điểm bão hòa Khi tỉ trọng tăng cao, loại muối có độ hòa tan lớn mới kết tinh

Kết quả thí nghiệm về thứ tự kết tinh các loại muối của Yusigio

4.1.7 Tỉ lệ kết tinh của NaCl ở các tỉ trọng khác nhau thì khác nhau.

4.1.8.Từ nghiên cứu lý thuyết ta rút ra:

- Biển cho ta nhiều tài nguyên trong đó riêng về muối cũng là một loại tài nguyên khổng lồ

- Trong nước biển , ngoài muối NaCl còn có nhiều loại muối khác, chúng có tác dụng rất quan trọng với đời sống con người

- Nghiên cứu sự bay hơi của nước biển có điều khiển là rất có ích và cần thiết Đây là hiện tượng vật lý tưởng là đơn giản nhưng thực sự không đơn giản và rất quan trọng đặc biệt đối với ngành sản xuất muối

4.2 Nghiên cứu bằng thực nghiệm

Mục đích nghiên cứu thực nghiệm: khẳng định khả năng kết tinh muối rất

hiệu quả của thiết bị được thiết kế trên cơ sở của phương pháp bay hơi lập thể động Thiết bị về nguyên lý có dạng như hình vẽ (H.1-4.2) (Ký hiệu H.1-4.2 Ta hiểu là hình 1 trong mục 4.2), trong đó:

(H.1-4.2)

-Nước chạt (có nồng độ muối cao) được đổ vào máng (1) Trong thực tế thí nghiệm, nhóm nghiên cứu (NNC) chọn nước chạt có nồng độ 180Bé ( 18 độ Bô mê) ứng với tỷ trọng khoảng 1,14 tương ứng với nước biển ở công đoạn đầu giai đoạn tạo chạt tiêu chuẩn để đưa vào ô kết tinh

-Mặt bay hơi (2) có dạng lưới Có thể dùng vải hoặc vật liệu thấm nước bất

kì để làm mặt bay hơi cũng được nhưng thực nghiệm cho thấy phù hợp nhất là dùng tấm lưới ni-lon có mắt 1,0x 1,0; 1,0 x 1,5, Vật liệu ni-lon dính ướt với nước muối Khi nhúng tấm lưới ni-lon vào nước muối rồi vớt lên thì do sự dính ướt, nước muối đọng lại trên mặt lưới thành lớp mỏng và rất dễ dàng bay hơi trên mặt thoáng tức là ở cả hai phía của lớp nước mỏng này Lúc này diện tích thực hiện bay hơi không còn là diện tích mặt thoáng của nước muối trong máng (1) mà là toàn bộ diện tích của tấm lưới (ở cả hai mặt) được rulo (3) làm chuyển

1

2

3

Phương pháp triển khai thực nghiệm:

- Cho thiết bị hoạt động thực hiện chức năng kết tinh muối từ nước chạt ở

180 Bé

- Theo dõi các kết quả của thực nghiệm ( Thể tích nước đã bay hơi, thể tích nước chạt còn lại, lúc bắt đầu có muối kết tinh là lúc nào ứng với thể tích, tỷ trọng bao nhiêu rồi lập thành bảng và từ các số liệu thu được sẽ phân tích và rút

- Phương pháp phơi cát sản xuất thủ công ở đồng bằng sông Hồng

- Phương pháp phơi nước : Phơi nước phân tán ở Bắc Trung Bộ, Duyên hải Nam Trung Bộ, Đông Nam Bộ và đồng bằng sông Cửu Long; phơi nước tập trung (Sản xuất muối công nghiệp) ở 3 tỉnh Khánh Hòa, Ninh Thuận và Bình Thuận

Trong các luận văn nghiên cứu về sản xuất muối từ nước biển, thí dụ trong luận văn Thạc sĩ “ Thiết lập một quy trình sản xuất muối ăn từ nước biển cho các đồng muối quy mô nhỏ” thuộc trường Đại học khoa học tự nhiên thành phố

Hồ Chí Minh, tác giả cũng khẳng định: Công nghệ sản xuất muối ở nước ta chủ yếu theo hai phương pháp chính là phơi cát và phơi nước Chưa thấy tác giả nào

đề cập tới phương pháp bay hơi lập thể

Ở Nhật Bản, phương pháp bay hơi lập thể đã được thực hiện từ những năm

60 của thế kỷ trước (H.1a-5) và đầu thế kỷ 21 ( H.1b-5)

( H.1a-5) Dàn bay hơi lập thể tại Nhật Bản (TK 20)Các thông số của 01 dàn bay hơi lập thể tại Nhật Bản (TK 20)

- Kích thước: Diện tích 200 x 5 = 200 m2; cao 6 m

- Vật liệu: Tre, nứa, gỗ, mây… có thể dựng được 100 ngôi nhà tranh (2000

m2)

- Giá thành : Tương đương 500 triệu –> 1 tỷ VND

- Thời gian sử dụng: 3-5 năm; phải tu sửa hàng năm ( Kinh phí tu sửa bằng 20% kinh phí xây dựng)

- Phục vụ cho 1ha:

+ Số dàn cần cho 1 ha = 10 dàn;

+ Kinh phí đầu tư ban đầu 5-10 tỷ VND;

+ Khấu hao, sửa chữa hàng năm 1-2 tỷ VND

( H.1b-5) Dàn bay hơi lập thể tại Nhật Bản (TK 21)Ngoài những dàn bay hơi lập thể, phương pháp sản xuất thủ công vẫn được áp dụng ở Nhật Bản

(H.2-5) Người Nhật Bản còn đang sản xuất muối thủ công

Phương pháp sản xuất thủ công hiện cũng đang tồn tại ở nhiều nước khác trên thế giới như Ấn Độ, Mỹ, Pháp

Như vậy Nhật Bản là nước điển hình và tiên phong trong việc đưa phương pháp bay hơi lập thể vào sản xuất muối Tuy nhiên phương pháp bay hơi lập thể

của Nhật Bản mới chỉ là bay hơi lập thể tĩnh, tức là nước biển thực hiện bay

hơi trên những mặt đứng yên Phương pháp bay hơi lập thể đề xuất trong Dự án

này là phương pháp bay hơi lập thể động, nghĩa là nước muối biển thực hiện

việc bay hơi trên mặt chuyển động và mặt này được tạo bởi một băng tải tấm lưới ni-lon như hình (H.3-5.2) Tấm lưới chuyển động nhờ chuyển động quay của ru lô, ru lô quay nhờ một động cơ với hộp giảm tốc Mặt khác tham khảo các tài liệu và thông tin kỹ thuật ở trong nước, NNC chưa thấy một tài liệu hoặc

bài báo nào thông báo về năng suất của thiết bị kết tinh muối bằng phương pháp bay hơi lập thể hoặc bay hơi lập thể động

5.2 Thiết bị bay hơi lập thể động do nhóm nghiên cứu đề xuất dùng để thực nghiệm trong dự án

(H3-5.2) Thiết bị kết tinh muối theo phương pháp bay hơi LTĐ

Trong đó:

1/ Động cơ kèm hộp giảm tốc

2/ Băng tải làm bằng tấm lưới ni-lon

3/ Máng chứa nước chạt

4/ Vách chắn nước muối văng ra ngoài

5/ Dụng cụ đo độ ẩm không khí, nhiệt độ nước muối

6/ Bộ điều khiển công suất 1500W, quy định thời gian đóng ngắt mạch nung theo chương trình 2 kênh ( dùng trong trường hợp cần tăng nhiệt độ của nước chạt)

7/ Nhiệt kế theo dõi nhiệt độ của động cơ

(H.4-5.2) Khay nước muối bay hơi theo kiểu 2D (Đối chứng)

- Các yếu tố cho năng suất cao nhất hoặc thấp nhất của thiết bị (t0kk, t0 nước muối, độ ẩm )?

- Trên thực tế sản xuất có những cách nào để quay ru lô, công suất tiêu thụ bằng bao nhiêu?

- Những lợi ích của kỹ thuật bay hơi LTĐ ;

+ Không cần làm các ô kết tinh, việc này vốn rất tốn công và vất vả cho diêm dân

+ Có thể áp dụng việc cơ khí hóa và tự động hóa trong việc sản xuất muối Đây vốn là mơ ước ngàn đời nay của ngành sản xuất muối

+ Phương pháp này dẫn đến tăng năng suất lao động, tăng sản lượng, tạo cơ hội giúp diêm dân xóa nghèo, tăng khả năng xuất khẩu muối cho đất nước.

+ Giữ được các muối vi khoáng mà “Trời” đã ban cho nhân loại

- Dự kiến mô hình ứng dụng để có thể áp dụng rộng rãi kết quả của dự án vào thực tế sản xuất

5.4 Mục tiêu của dự án:

- Với kết quả của việc nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, Nhóm nghiên cứu thực hiện dự án (NNC) sẽ đề xuất một thiết bị kết tinh muối bằng cách sử dụng phương pháp bay hơi lập thể (ba chiều-3D) Bay hơi lập thể trong dự án này là sự bay hơi của nước muối biển trong không gian và không gian này lại được trải rộng tức là không gian động chứ không phải không gian tĩnh như ở

một số nước đã làm, do vậy đây là phương pháp bay hơi lập thể động (Bay hơi

LTĐ)

- NNC triển khai bằng thực nghiệm , chứng minh rằng quả thật thiết bị kết tinh muối bằng phương pháp bay hơi LTĐ cho năng suất cao hơn hẳn phương pháp kết tinh muối thông thường (Phương pháp cho nước biển bay hơi hai chiều -2D) Với phương pháp này năng suất kết tinh muối từ nước chạt rất cao, có thể đạt đến từ 400-1000% hoặc hơn nữa so với sự bay hơi 2D mà con người đã thực hiện trong nhiều thế kỉ qua và đến nay vẫn còn đang thực hiện không những ở Việt Nam mà còn ở nhiều nước trên thế giới, kể cả những nước có nền khoa học, kỹ thuật phát triển

- Trên cơ sở kết quả thực nghiệm, NNC đề xuất mô hình Module bay hơi LTĐ, mô hình này có thể áp dụng vào cả công đoạn tạo chạt và công đoạn kết tinh muối , nó cho năng suất cao, sản lượng lớn, giữ nguyên các vi khoáng mà

“Trời” đã hào phóng cho con người từ khi hình thành biển đến nay (Ước chừng

500 triệu năm) để con người sống khỏe mạnh

6 Triển khai các phương pháp nghiên cứu và kết quả.

6.1 Nghiên cứu lý thuyết

Lý thuyết về sản xuất muối đã được nhiều tác giả và trang web đề cập tới, trong

đó có nhiều giáo trình viết về vấn đề này

Trong dự án này các vấn đề lý thuyết được quan tâm như sau:

6.1.1.Các điều kiện tự nhiên tác động tới hoạt động sản xuất muối.

6.1.1.1.Vị trí địa lý

Nước ta thuộc tọa độ địa lý kéo dài từ 23022' đến 8030' vĩ độ Bắc và 102010' đến 109024' kinh độ Đông Với toạ độ địa lý này, Việt Nam được xem là một trong những "quốc gia biển", chạy dài trong 150 vĩ tuyến với chiều dài đường bờ biển là 3260km, kéo dài từ Móng Cái (Quảng Ninh) đến Hà Tiên (Kiên Giang)

Ba mặt Đông Bắc, Đông và Tây Nam đều tiếp giáp với biển, có tính chất biển nóng, kín, nước biển có độ mặn cao và vì vậy, đây là vùng biển giàu tiềm năng

về muối, một kho muối lớn với tổng lượng 120 - 130 tỷ tấn

6.1.1.2 Điều kiện khí hậu-thời tiết

Sản xuất muối là một ngành sản xuất đặc thù, phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện khí hậu, thời tiết, đây là một trong những yếu tố có ảnh hưởng đến năng suất, chất lượng và sản lượng muối Có thể khái quát điều kiện khí hậu, thời tiết theo từng vùng như sau:

Vùng Đồng bằng sông Hồng: có khí hậu nhiệt đới gió mùa, chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc tương đối lớn

- Nhiệt độ trung bình 22,5 - 240C; mùa nóng từ tháng 5 đến tháng 9 có nhiệt độ trung bình là 280 - 290C

- Lượng bức xạ tổng cộng trung bình nhiều năm là 110 – 118 Kcal/cm2, số giờ nắng là 1630 – 1740 giờ/năm

- Tổng số ngày nắng bình quân 200 ngày/năm Số ngày có nắng có thể sản xuất muối khoảng 120 - 150 ngày/ năm

- Mưa: lượng mưa trong 3 tháng 6,7 và 8 chiếm tới 70% của cả năm Đây cũng là thời điểm xuất hiện nhiều cơn bão lớn, kèm theo mưa, lũ, kết hợp với triều cường gây bất lợi cho sản xuất muối

- Độ ẩm không khí trung bình nhiều năm là 82-85%

- Độ mặn của nước biển: vào mùa khô nước biển có độ mặn tương đối cao

từ 1,5 - 3,1 độ Bé Về mùa mưa do ảnh hưởng của lũ, sông nội địa nên độ mặn giảm đi nhiều

Vùng Bắc Trung Bộ (từ Thanh Hoá đến Quảng Bình): Đây là vùng có khí hậu khắc nghiệt nhất của cả nước, nhiệt độ trung bình 23,90C, là vùng chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của gió Phơn Tây Nam (gió Lào) nóng và khô làm cho nền nhiệt độ mùa hè khá cao Thời gian sản xuất muối bình quân là 150 ngày/năm.Vùng Duyên hải Nam Trung Bộ (từ Quảng Nam đến Bình Thuận); đây là vùng có khí hậu mang đậm tính Xích đạo, nhiệt độ trung bình cao

- Bức xạ: có tổng giờ nắng khá cao khoảng 2000 - 2200 giờ/năm

- Nhiệt độ trung bình 26,7 - 26,90C Độ ẩm không khí trung bình nhiều năm

là 78 - 80%

- Số ngày mưa bình quân là 45 - 109 ngày/năm

Mùa khô thường kéo dài 6 tháng (từ tháng 11 đến tháng 5 năm sau) nhưng mùa sản xuất muối có thể kéo dài 8 - 9 tháng Do vậy có thể khẳng định vùng này rất thích hợp với sản xuất muối công nghiệp

- Độ mặn của nước biển tương đối cao, từ 1,3 - 3,450Bé

Vùng Nam Bộ: nhiệt độ trung bình khoảng 27,20C, nhiệt độ tháng lạnh nhất cũng trên 250C, số giờ nắng bình quân mỗi tháng khoảng 200 – 250 giờ, mùa khô kéo dài từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau.

6.1.1.3.Địa hình

Địa hình bờ biển nước ta đa dạng và phức tạp, phân hoá theo không gian

Bờ biển Bắc Bộ, Trung Bộ, đồng muối phân tán, manh bún, chỉ có vùng muối Duyên hải Nam Trung Bộ là có điều kiện về địa hình để hình thành các đồng muối có quy mô diện tích lớn

6.1.1.4 Mùa vụ sản xuất muối

- Vùng Đồng bằng sông Hồng: mùa vụ sản xuất muối từ tháng 2 đến tháng

12, chính vụ từ tháng 4 đến tháng 8

- Vùng Bắc Trung Bộ: muối được sản xuất trong mùa khô, từ tháng 3 đến tháng 8 (có thể sản xuất từ trung tuần tháng 1 và kết thúc vào trung tuần tháng 9 đối với những năm mùa mưa đến muộn, hoặc không gặp lũ muộn)

- Vùng Duyên hải Nam Trung Bộ: muối được sản xuất từ tháng 3 đến tháng 8: muối được sản xuất tuỳ điều kiện tự nhiên của từng tỉnh và thời vụ muối kéo dài khác nhau Thường ở thành phố Hồ Chí Minh, Bà Rịa - Vũng Tàu, thời gian làm muối từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau (sản xuất được 5 tháng/năm)

- Đồng bằng sông Cửu Long: sản xuất muối theo phương pháp phơi nước theo phân tán, phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết, do đó thời vụ sản xuất muối từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau

6.1.2 Thực trạng sản xuất muối ở Việt Nam

6.1.2.1.Quy mô sản xuất

Hiện cả nước có 21 tỉnh sản xuất muối, trải dài từ Hải Phòng đến Cà Mau Năm 2012 tổng diện tích sản muối toàn quốc có: 14.528ha

Tuy nhiên nếu xét trong 5 năm trở lại đây thì diện tích sản xuất muối có sự tăng giảm thất thường do một số nguyên nhân chính như sau:

+ Thị trường tiêu thụ khó khăn

+ Một số nơi chuyển từ sản xuất muối sang nuôi trồng thuỷ sản

+ Một số tỉnh đang quy hoạch lại kinh tế biển, lấy đất ra làm cảng cá, cảng hàng hoá

6.1.2.2 Năng suất

Nhìn chung năng suất muối của chúng ta còn thấp so với một số nước trên thế giới (Trung Quốc, Ấn Độ) và luôn biến động qua các năm Năng suất bình quân chung các tỉnh theo điều tra năm 2012 đạt 59,79 tấn/ha Năm 2012, năng suất cao nhất ở tỉnh Bình Định là 117,1 tấn/ha tiếp đến là tỉnh Phú Yên 101,52 tấn/ha, Bình Thuận 94,09 tấn/ha

6.1.2.3 Sản lượng

Sản lượng muối toàn quốc năm 2012 là 868.703 tấn Một số tỉnh có sản lượng muối lớn như Ninh Thuận (212.264 tấn, chiếm 24,43% tổng sản lượng muối toàn quốc) Các tỉnh có sản lượng muối thấp như Quảng Nam (2.400 tấn chiếm 0,28% tổng sản lượng muối toàn quốc), Thái Bình (3070 tấn, chiếm 0,35% tổng sản lượng muôi toàn quốc ), v.v

6.1.2.4 Các phương pháp sản xuất chính.

Hiện tại ở Việt Nam có 2 phương pháp sản xuất muối chính như sau:

- Phương pháp phơi cát thủ công ở đồng bằng Sông Hồng

- Phương pháp phơi nước : Phơi nước phân tán ở Bắc Trung Bộ, Duyên Hải Nam Trung Bộ, Đông Nam Bộ và Đồng Bằng Sông Cửu Long; phơi nước tập trung (sản xuất muối công nghiệp) ở ba tỉnh Khánh Hoà, Ninh Thuận và Bình Thuận

6.1.2.5 Thị trường tiêu thụ muối

Thị trường trong nước

Nước ta với dân số đông, trên 86 triệu người, nhu cầu về muối ăn là thường xuyên và tương đối ổn định nên đây cũng là thị trường tiềm năng, khá rộng lớn Bên cạnh đó là các nhu cầu về muối nguyên liệu ngày một tăng cho các ngành công nghiệp chế biến thuỷ hải sản, công nghiệp hoá chất, công nghiệp thực phẩm

Thị trường xuất khẩu

Hiện tại sản phẩm muối của Việt Nam đã xuất khẩu sang một số nước như Nhật Bản, Hàn Quốc, Lào nhưng số lượng còn quá ít, năm 2012 đã xuất khẩu được gần 2 nghìn tấn muối sang Nhật Bản

Tình hình nhập khẩu

Hiện tại chúng ta vẫn nhập nhiều hơn xuất Theo thống kê lượng muối nhập

muối, năm 2008 nhập 380 nghìn tấn, năm 2009 nhập 580 nghìn tấn, năm 2010 là

6.1.3 Tình hình sản xuất muối trên thế giới

Trên thế giới, công nghệ sản xuất muối là một trong số những ngành công nghệ cổ nhất và được phân bố hầu hết trên toàn thế giới với 150 nước sản xuất muối Muối được khai thác từ các mỏ muối, các nguồn nước mặn ngầm, nước mặn hồ và đặc biệt là từ nước biển

Tiêu thụ muối trên thế giới trong thời gian gần đây ước đạt 260 triệu tấn, trong đó sản xuất muối công nghiệp là 155 triệu tấn (59,6%); thực phẩm 45 triệu tấn (17,4%); rải đường chống tuyết đóng băng 30 triệu tấn (11,5%); nhu cầu khác 30 triệu tấn (11,5%)

Phương pháp sản xuất có nhiều nhưng phổ biến nhất là sản xuất muối từ nước biển bằng phương pháp bốc hơi mặt bằng (2D) dùng năng lượng bức xạ mặt trời, ở 53 nước có biển và chiếm 45 % sản lượng muối hàng năm trên thế giới

Số liệu điều tra địa lý của Anh World Factbook công bố vào tháng 9 năm

2008 cho biết, tổng sản lượng muối của thế giới năm 2006 đạt 210 triệu tấn (gồm 62 nước có sản lượng từ 100 triệu tấn trở lên) Cùng trong năm này, Việt Nam được xếp hạng thứ 23/62 với sản lượng muối hơn 1,0 triệu tấn Năm 2007, tổng sản lượng muối toàn cầu ( theo Viện muối quốc gia Mỹ) đạt khoảng 257 triệu tấn Những nước đứng đầu vẫn là Mỹ, Trung Quốc, Canada

Mỹ là nước sản xuất và xuất khẩu muối lớn nhất thế giới hiện nay Từ năm

1978, sản lượng muối đã đạt 47,9 triệu tấn và đã xuất khẩu 24,6 triệu tấn, thu về

487 triệu USD Đến năm 2008 sản lượng tuy có giảm so với một số năm trước nhưng vẫn đạt 44,5 triệu tấn, đã xuất khẩu 34,1 triệu tấn, thu về 1,9 tỷ USD

Trung Quốc, sản lượng muối của Trung Quốc năm 1999 đạt 20 triệu tấn

(muối biển) và tổng giá trị sản lượng đạt hơn 8 tỷ nhân dân tệ Đến năm 2003, giá trị sản lượng muối biển đạt 11,971 tỷ nhân dân tệ, chiếm 12% tổng giá trị sản lượng kinh tế biển

Đến nay Trung Quốc là nước sản xuất muối đứng thứ 2 thế giới và đứng đầu tại Châu Á, tiếp sau đó là Nhật Bản, Ấn Độ Do nhu cầu muối trong nước tăng cao nên trong năm 2008 Trung Quốc vẫn phải nhập khẩu hơn 1,9 triệu tấn

Ấn Độ hàng năm sản xuất khoảng 16 triệu tấn muối, trong đó người dân

dùng hết 8 triệu tấn và ngành công nghiệp sử dụng hết 8 triệu tấn, số lượng còn lại dùng để xuất khẩu đã đem lại một khoản lợi nhuận là 20 tỷ Rupee Ấn Độ

Châu Âu cũng là một nhà sản xuất lớn, trong đó Pháp có sản lượng 6,1

triệu tấn, Anh 5,8 triệu tấn

Một số nước tuy không có bờ biển nhưng vẫn có ngành Công nghiệp muối phát triển từ khai thác muối mỏ như Thụy Sĩ, Bêlôrutxia

6.1.4 Các yếu tố vật lý ảnh hưởng đến quá trình bay hơi nước biển

Bay hơi (hay bốc hơi) của nước biển là sự thay đổi trạng thái của nước biển

từ thể lỏng thành thể hơi, tức là hiện tượng các phân tử nước khi thu nhiệt lượng có động năng đủ lớn giúp chúng thắng được lực liên kết giữa các phân tử chất lỏng dẫn đến chúng tách ra khỏi mặt thoáng chất lỏng và chuyển từ thể lỏng sang thể hơi Tốc độ bay hơi có lúc nhanh, có lúc chậm

Ảnh hưởng của Nhiệt độ (T1, T2)

Tốc độ bốc hơi tỉ lệ thuận với nhiệt độ: Khi nhiệt độ càng cao bốc hơi càngnhanh, nhiệt độ thấp bốc hơi chậm, đó là do quan hệ chuyển động của các phân tử

Khi nhiệt độ nước cao, vận tốc trung bình và động năng trung bình của chuyển động phân tử lớn, phạm vi chuyển động lớn, nên các phân tử nước đủ năng lượng thắng sức hút chung giữa các phân tử chất lỏng, chúng tách khỏi dịch thể để thoát ra ngoài

Ảnh hưởng của Diện tích (S)

Tốc độ bốc hơi tỉ lệ thuận với diện tích: Diện tích bốc hơi lớn thu được nhiều nhiệt mặt trời, mặt tiếp xúc với không khí rộng nên phân tử nước dễ thoát ra ngoài

Ảnh hưởng của Độ ẩm (D) không khí

Tốc độ bốc hơi tỉ lệ nghịch với độ ẩm: Độ ẩm lớn làm bốc hơi sẽ chậm

tượng này xảy ra đồng thời Lượng bốc hơi đo được là kết quả chênh lệch của hai hiện tượng này.

Khi áp suất hơi của một dịch thể lớn hơn áp suất hơi riêng của hơi nước trong không khí thì nước mới có thể bốc hơi được Khi áp suất hơi nhỏ hơn áp suất riêng của hơi nước trong không khí, không những nước không bốc hơi mà ngược lại còn hấp thu thêm nước từ trong không khí vào Cho nên khi độ ẩm không khí lớn, nước biển bị hạ thấp nồng độ cũng chính là do nguyên nhân này

Ảnh hưởng của Tốc độ gió (V)

Tốc độ bốc hơi tỉ lệ thuận với tốc độ gió, Trời có gió, nước bốc hơi sẽ nhanh, không có gió bốc hơi sẽ chậm Khi các phân tử hơi nước bốc hơi khỏi bề mặt dịch thể nếu không có gió rất dễ ngưng tụ lại trên mặt nước, cản trở quá trình bốc hơi Nếu có gió , gió sẽ thổi tan các lớp hơi này làm chúng không ảnh hưởng đến sự bốc hơi Đồng thời, nếu có gió mặt nước sẽ gợn sóng, mở rộng diện tích và làm cho mặt nước thường xuyên lưu động sẽ thu thêm nhiều nhiệt lượng khiến cho các phân tử nước dễ thoát ra khỏi mặt thoáng đi vào không khí

Ảnh hưởng của Nồng độ dịch thể (x)

Tốc độ bốc hơi tỉ lệ nghịch với nồng độ dịch thể: nếu nồng độ dịch thể cao quá thì các phân tử khó tách ra khỏi bề mặt dịch thể vì khi đó độ nhớt của dịch thể lớn , quãng đường chuyển động tự do của các phân tử nhỏ, các phân tử hơi nước khó tách ra khỏi dịch thể

Ảnh hưởng của Áp suất mặt nước (ΔP)

Tốc độ bốc hơi tỉ lệ nghịch với áp suất mặt nước: Bốc hơi là hiện tượng phân tử nước tách ra khỏi dịch thể bay vào không khí Nếu áp suất mặt nước lớn, các phân tử nước khó thoát ra khỏi mặt nước Do đó bốc hơi sẽ chậm lại

Ảnh hưởng của Thời gian nắng (T)

Tốc độ bốc hơi tỉ lệ thuận với thời gian nắng: Nếu thời gian nắng dài thì thời gian thu nhiệt của dịch thể cũng dài, nhiệt lượng thu được cũng lớn và lượng bốc hơi sẽ nhiều

Ảnh hưởng của Độ sâu của nước muối biển (H)

Nước nông nhiệt độ nước tăng lên nhanh nhưng lại rất dễ tỏa nhiệt lượng vào trong không gian, gây lãng phí nhiệt lượng Nhưng nếu nước sâu quá thì nhiệt lượng không được hấp thu xuống phía dưới, hiệu quả của quá trình bốc hơi giảm

6.1.5 Mối liên hệ giữa nồng độ Bômê ( Bé)- Tỷ trọng

6.1.6 Thứ tự kết tinh các loại muối khi cô đặc nước biển.

Thứ tự kết tinh của các loại muối ở điều kiện nhiệt độ nhất định tùy thuộcvào độ hòa tan của chúng Loại muối có độ hòa tan nhỏ kết tinh trước nhất, vì trong quá trình cô đặc, chúng dễ đạt tới điểm bão hòa Khi tỉ trọng tăng cao, loại muối có độ hòa tan lớn mới kết tinh

Căn cứ vào kết quả thí nghiệm về thứ tự kết tinh các loại muối của Yusigio(bảng 1.2, trang 48), ta có thứ tự kết tinh các loại muối như sau:

1 Oxit sắt: độ hòa tan của chất này trong nước biển là bé nhất Vì thế khinước biển bốc hơi, oxit sắt kết tinh trước tiên Khi tỉ trọng 7,10 Bé thì toàn

bộ oxit sắt trong nước biển đã kết tinh hết

2 Canxi cacbonat (CaCO3): hàm lượng canxi cacbonat trong nước biển cũng rất nhỏ 1 m3 nước biển có 0,1172 kg CaCO3 Tới 7,10 Bé thì kết tinh

ra 0,0642 kg Tới 16,75 0Bé thì toàn bộ lượng CaCO3 sẽ kết tinh ra hết

3 Canxi sunfat (CaSO4): Lượng CaSO4 sẽ kết tinh ra nhiều nhất trong khoảng từ 16,780Bé đến 20,610Bé Qua khoảng này lượng kết tinh của nó giảm rất nhiều Tới 30,20Bé thì kết tinh hết.

4 Magie clorua (MgCl2): Khả năng kết tinh của MgCl2 biến đổi theo nồng

độ nước biển Ở 28,50Bé thì lượng kết tinh là lớn nhất, sau đó lại giảm xuống rất nhanh, nhưng từ 30,20 Bé thì lại tăng dần lên

5 Natri clorua (NaCl): Trong 1m3 nước biển ở 3,50Bé có 29,6959 kg natriclorua Tới 26,20Bé thì bắt đầu kết tinh ra 3,2614 kg Tới 270Bé lại kết tinh

ra 9,650 kg Lượng NaCl kết tinh nhiều nhất là ở nồng độ này Tới 30,2 0Bé thì lượng kết tinh giảm rất nhiều và càng giảm nếu tỉ trọng tăng

6.1.7 Tỉ lệ kết tinh của NaCl ở các tỉ trọng khác nhau thì khác nhau

Từ nghiên cứu lý thuyết ta rút ra:

- Biển cho ta nhiều tài nguyên trong đó riêng về muối cũng là một loại tài nguyên khổng lồ, khổng lồ cả về tiền bạc lẫn sức khỏe, sự sống con người Biển cho chúng ta đến 120-130 tỷ tấn muối Nếu khai thác 01 triệu tấn một năm thì có thể khai thác trong 120-130 nghìn năm

- Trong nước biển , ngoài muối NaCl còn có nhiều loại muối khác, chúng

có tác dụng rất quan trọng với đời sống con người Biết cách sản xuất ra hạt muối, biết sử dụng hạt muối với đúng nghĩa là quà tặng của tạo hóa cho con người, sẽ mang lại cho chúng ta, những con người, những lợi ích không kể xiết

- Bay hơi (hoặc hóa hơi) sẽ chuyển trạng thái của chất lỏng, trong đó có nước, từ thể lỏng sang thể khí và kết quả với nước muối bay hơi nó sẽ cho ta hạt muối Đây là hiện tượng vật lý tưởng là đơn giản nhưng thực sự không đơn giản và rất quan trọng đặc biệt đối với ngành sản xuất muối.

- Riêng từng loại muối ta có thể tách ra khỏi nước biển bằng cách cho nước biển bay hơi và ứng với một nồng độ hoặc tỷ trọng xác định ta có thể thu được một hoặc vài loại muối khác nhau, thí dụ ở nồng độ từ 20,60Bé đến 250Bé, ta thu được thạch cao; từ 26,250Bé đến 270Bé, ta thu được 04 loại muối, đó là thạch cao, NaCl, MgSO4 ,MgCl2 Do vậy nghiên cứu việc bay hơi của nước muối biển có điều khiển là rất có ích và cần thiết

6.2 Nghiên cứu thực nghiệm.

Mục đích của phần này là dùng thực nghiệm để đưa ra câu trả lời cho các

vấn đề cần nghiên cứu đã đặt ra ở mục 5

6.2.1 Thiết kế thực nghiệm.

6.2.1.1.Băng tải làm bằng vật liệu ni-lon

Mô hình tiến hành thực nghiệm đã được mô tả trên hình, trong đó băng tải được chọn là tấm lưới làm bằng ni-lon hiện rất phổ biến trên thị trường Chất liệu ni-lon có khả năng vớt nước muối từ máng lên do hiện tượng dính ướt giữa ni-lon và nước muối (kể cả nước chạt) Nhóm nghiên cứu không dùng vải vì vải hút nước rất tốt nhưng không bền bằng ni-lon, làm việc lâu với nước muối vải

dễ bị mủn và thải ra những xơ lẩn vào trong muối kết tinh Trái lại ni-lon bền, chịu co kéo, sau này nếu sản xuất các tấm ni-lon chuyên dùng cho máy kết tinh muối bằng phương pháp bay hơi LTĐ thì các băng tải này sẽ bền chắc hơn các băng tải trong dự án đang sử dụng thí nghiệm

Ảnh trên cho ta:

- Chứng minh khả năng dính ướt tốt giữa ni-lon và nước muối, nước phủ kín toàn bộ mặt băng tải bằng ni-lon sau khi chạy qua nước muôi biển chứa trong máng

- Minh họa vải dễ bị mủn trong nước muối biển

6.2.1.2 So sánh hiệu quả phương pháp bay hơi LTĐ với phương pháp bay

hơi 2D

Để thực hiện việc so sánh này, NNC phải đo được lượng nước biển đã bốc hơi trong hai thiết bị:

- Thiết bị bay hơi LTĐ Nước chạt được đổ vào máng

- Để đối chứng ta cho nước biển bay hơi bằng phương pháp 2D Việc này được thực hiện đơn giản bằng cách dùng một khay nhựa có dung tích 15 lít, chứa nước chạt Nước chạt dùng ở hai thiết bị có nồng độ như nhau (Tỷ trọng như nhau), và thể tích gần như nhau

Để đo thể tích nước biển có trong máng và khay, NNC dùng phương pháp đánh dấu; đổ 1,2,3,4 lít vào máng và khay rồi đánh dấu mực nước Nhưng đánh dấu vào máng và khay khá khó khăn Để giải quyết việc này NNC dùng que đo

có phao và thể tích của nước được đánh dấu ngay trên que đo, rất thuận tiện cho việc theo dõi nghiệm

(H.1-6) Đánh dấu thể tích

nước trên que đo với phao

( Ở khay đối chứng)

(H.2-6) Dùng que đo với phao để đo tại

thiết bị kết tinh

Để đo nhiệt độ và độ ẩm , NNC dùng dụng cụ đo tổng hợp hiện số

Digital thermo meter Dụng cụ này cho phép đo tại một thời điểm cả 03 đại lượng : độ ẩm, nhiệt độ không khí, nhiệt độ vật cần đo và chỉ thời điểm đang đo Dưới đây là hình ảnh các dụng cụ điện và dụng cụ đo lường được đưa vào sử dụng cho công việc thực nghiệm trong dự án

( H.3-6 ) Các dụng cụ điện ( H.4-6) Các dụng cụ đo lường.

Các dụng cụ nói trên đã được lắp trong thực tế thí nghiệm như trong hình (H.5-6 ), (H.6-6)

(H.5-6) (H.6-6)

Để ghi kết quả đo, NNC đo và ghi trực tiếp hoặc chụp ảnh kết quả đo

Việc chụp ảnh cho phép nhận kết quả nhanh chóng và thực hiện cả trong đêm tối , không cần đèn rọi sáng bên ngoài

Để thay đổi nhiệt độ của nước muối trong máng và khay, NNC sử dụng bộ

nung tự chế được rút ra từ ấm đun nước siêu tốc loại nhỏ Để có thể khống chế việc cấp điện cho bộ nung , phù hợp với điều kiện của thí nghiệm, đảm bảo an toàn về điện , NNC sử dụng thiết bị đóng ngắt tự động với bộ điều khiển của

hãng Omron - điều khiển 02 kênh, kết hợp với rơ le trung gian và automat bảo

vệ thiết bị Công suất của thiết bị 1500W, cường độ dòng điện max 6A

Kết quả đo lường được ghi trên các bảng sau

Bảng 1-6: Theo dõi tốc độ bay hơi theo phương pháp bay hơi lập thể động

Bay hơi (lít)

Thể tích(lít)

Bay hơi(lít)30/1

- Nước chạt A và B có nồng độ như nhau, được tạo ra bằng cách pha, cứ

02 kg muối thì hòa với 10 lít nước, sau khi pha đo tỉ trọng của nước muối đạt 1,14 tương ứng với 180Bé

- Nước chạt A là nước chạt đổ vào máng của thiết bị bay hơi lập thể động (gọi tắt là máy), diện tích lớn nhất của mặt thoáng nước muối tạo bởi máng là 1792,8 cm2 ,diện tích nhỏ nhất là 500 cm2, diện tích trung bình là 1236,4 cm2 (trừ đi tiết diện của trục quay là 240 cm2 nên diện tích trung bình thực hiện bay hơi 2D chỉ còn 996,4 cm2), diện tích này lại nằm ở vị trí thấp , bị che chắn nên phần bay hơi theo kiểu 2D ở máy là không đáng kể

Diện tích của băng tải (mặt lưới) được dùng để thực hiện bay hơi lập thể là 24.024 cm2

Nước chạt B là nước chạt đổ vào khay , nước ở đây được bay hơi bình thường theo kiểu 2D, do vậy khay đóng vai trò đối chứng cho tác dụng của phương pháp bay hơi lập thể động Diện tích trung bình của mặt thoáng bay hơi

Nhận xét :

1/ Qua bảng trên ta thấy với cùng thời gian, cùng địa điểm ( cùng độ cao, cùng độ ẩm, cùng nhiệt độ), cùng nồng độ nước chạt, hiệu quả làm bay hơi nước muối của máy bay hơi LTĐ so với phương pháp bay hơi kiếu 2D tăng gấp 6,5/0,6 =10,83 lần tức hiệu quả tăng 1083%

2/ Diện tích thực hiện bay hơi lập thể động ( viết tắt là bay hơi LTĐ) gấp 24.024/1849 = 12,99 diện tích bay hơi 2D Chính điều này dẫn tới kết quả lượng nước bay hơi LTĐ lớn hơn lượng nước bay hơi 2D trong thiết bị thí nghiệm này khoảng 10,83 lần Thực vậy từ bảng 1 ta thấy sau 12 giờ thực nghiệm, lượng nước biển bay hơi theo phương pháp LTĐ lớn gấp gần 11 lần phương pháp 2D

và tỉ lệ bay hơi này còn có thể lớn hơn nữa, nguyên do vì nước nằm trên lưới có khả năng bay hơi tốt hơn khi nằm trong khối chất lỏng vì khi đó nước đã thực

hiện sự bay hơi trên màng mỏng và đó chính là ưu thế của phương pháp bay

hơi LTĐ Vậy màng mỏng này có bề dầy bằng bao nhiêu? NNC đã thực hiện tính toán trên các số liệu thực nghiệm và thu được kết quả là trên băng tải màng nước muối có bề dầy là 0,29mm Chi tiết tính toán được nêu trong phụ lục 8

Thí nghiệm tiếp theo: NNC sử dụng tiếp nước muối trong ngày 30/10:

- Trong máy còn 5,5 lít trong khay còn 11,4 lít

- Giữ nguyên lượng nước muối trong khay là 11,4 lít Bổ sung nước muối cho máy 04 lần, tổng cộng bổ sung 21,5 lít ( Lượng nước muối cấp cho máy 21,5+5,5=27,0 lít) và cho máy chạy liên tục đến 20h00 ngày 3/11/2015 thì dừng máy, kết quả thu được:

+ Thu được 2,98 kg muối

+ Lượng dịch còn lại: 5,5 lít

Các điều nói trên được mô tả trong bảng 2-6:

Bảng 2-6: Theo dõi tốc độ bay hơi theo phương pháp bay hơi lập thể động ( Thực nghiệm đợt 2)

Ngày Giờ Nước muối

Khay(Lít)31/1

Bổ sung 4,5 lít(Vào máy)

Bổ sung 3,0 lít(Vào máy)20:0

nghỉNhiệt độ

trung bình: 27,9

Độ ẩm trung bình: 57,8

Tổng cộng bổ sung

21,5 lít

Ghi chú : Nước muôi bổ sung có nồng độ 1,14

- Như vậy, qua 2 đợt thực nghiệm năng suất trung bình của phương pháp

bay hơi LTĐ so với phương pháp 2D là : (1083+895,8)/2 = 989,4%

Bảng 3-6: Theo dõi tốc độ bay hơi và khả năng kết tinh muối theo phương

pháp bay hơi lập thể động ( Thực nghiệm đợt 3)

Ngày Giờ Nước muối

(lít)

Bay hơi(lít)

Nồng độ nước muối(Tỷ trọng)

Độ ẩmkk(%)

to kk(0C)

1,5l (1,14) vào máy

41,8

Nhiệt

độ trung bình:

22,9

Sơ kết đợt thí nghiệm 3:

1/Thời gian làm việc của thiết bị kết tinh muối bằng p/p Bay hơi lập thể động

là 02 ngày + 18 giờ = 2,75 ngày

2/ Sản phảm thu được:

- Tại máy : +Lượng muối thu được là 2,08 Kg

+Lượng nước muối còn lại là 10 lít

+Lượng nước đã bay hơi là 13,5 lít.

- Tại khay : +Lượng muối thu được là 0 Kg.

+Lượng nước muối còn lại là 9,5lít

+Lượng nước đã bay hơi là 01,5 lít.

3/ Năng suất kết tinh muối của thiết bị là : 2,08: 2,75 = 0,756 kg/ngày.

Hiệu quả bay hơi của phương pháp bay hơi LTĐ so với phương pháp bay hơi 2D trong đợt thí nghiệm 3 là 13,5: 1,5= 9,0 lần tức 900%

4/ Nhận xét của NNC:

- Với thiết bị kết tinh muối bằng p/p bay hơi lập thể động, chúng ta có thể tận dụng sản xuất muối cả vào mùa đông, trong những ngày khô hanh ( Độ ẩm thấp) , có nắng mặc dù ngày nắng yếu Năng suất kết tinh muối của thiết bị trong những ngày này không thua kém gì những ngày hè

- Năng suất kết tinh muối trung bình của thiết bị trong đợt thí nghiệm 1, 2 và 3

là (0,745 + 0,756) :2= 0,75 Kg /ngày Con số này có tác dụng khẳng định khả năng làm việc của thiết bị mà NNC đã thống kê trong đợt thí nghiệm 1 và 2 là đáng tin cậy và con số về năng suất kết tinh muối của thiết bị là 0,745 Kg / ngày

sẽ được sử dụng trong các tính toán tiếp theo dưới đây

Dưới dây là một vài hình ảnh : Muối kết tinh trên băng tải vào mùa đông (Ngày 9/2/2016)

(H.7&8-6) Các tinh thể muối dày đặc trên băng tải (Ngày 18/2/2016)

(H.9-6) Muối kết tinh trên băng tải và trong máng (Ngày 18/2/2016)

(H.10-6) Kích thước các tinh thể muối khá lớn, đạt tới 2-3 mm

6.2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng mạnh đến năng suất làm bay hơi nước muối

theo phương pháp bay hơi lập thể động

- NNC tiếp tục thực hiện các đợt thí nghiệm khác trong điều kiện độ ẩm cao trên 75% đến 85%, nhiệt độ không khí dưới 300C, nắng yếu thì thấy hiệu quả bay hơi của (phương pháp bay hơi LTĐ) so với phương pháp bay hơi 2D đương nhiên là giảm xuống nhưng kết quả vẫn còn rất đáng quan tâm, cụ thể đạt khoảng 350-440% trung bình là 400% Từ số liệu đó ta rút ra để có năng suất cao, việc sản xuất muối tuân theo mùa vụ là rất cần thiết.

- NNC thực hiện thêm đợt thực nghiệm 3 vào mùa đông trong những ngày 28,29 mồng 1,2,3 tết Bính thân và đã có thông tin trong các trang trên

Tóm lại các yếu tố ảnh hưởng mạnh đến năng suất làm việc của thiết bị bay hơi LTĐ là:

6.2.1.4 Năng lượng làm quay ru lô trong thiết bị bay hơi LTĐ.

Năng lượng này rất cần thiết, nó là yếu tố quyết định tạo ra tính “động”

trong phương pháp bay hơi LTĐ, nó làm quay ru lô, từ đó làm băng tải chuyển động và các quá trình khác cứ thế tiếp diễn Vậy năng lượng này lấy từ đâu?

- Từ nguồn năng lượng tái tạo Đó là năng lượng gió và năng lượng mặt trời Sử dụng điện từ năng lượng mặt trời trong trường hợp sản xuất muối này là quá xa xỉ, chúng ta không bàn tới Còn sử dụng năng lượng gió thì có thể và rất hiện thực Chúng ta cũng có thể dùng tua bin gió để làm quay ru lô trong máy kết tinh muối với phương pháp bay hơi LTĐ NNC cho rằng khi sử dụng năng lượng gió thì nên dùng tua bi trục đứng vì loại tu bin này không kén hướng gió thổi, không chiếm diện tích lớn

- Từ nguồn điện lưới do nhà nước đầu tư để công nghiệp hóa ngành sản xuất muối

6.2.1.5 Khả năng ứng dụng mô hình thí nghiệm của dự án vào thực tế sản

xuất.

Để đưa mô hình thí nghiệm vào thực tế sản xuất NNC đề xuất như sau:

1/ Nhận xét về công suất tiêu thụ trong việc vận hành các băng tải.

Máy thí nghiệm có kích thước ghi trên hình (H.1-4.2), trong đó mô men cản lực quay của động cơ chính là mô men của 2 lực dưới đây:

- Lực ma sát trượt tạo ra bởi cánh của ru lô với bề mặt băng tải Fms=

- Lực ma sát giữa trục quay ru lô, trục quay băng tải với gối tiếp xúc Lực ma sát thứ 1 rất nhỏ vì khối lượng của băng tải m= 0,380 (kg), hệ số

ma sát giữa thép với băng ni-lon tương tự như giữa gỗ rắn trên gỗ rắn (k= SGK Vật lý 10 năm 1998 tr 75), NNC chọn k= 0,25, do vậy Fms= kP = 0,25 x 0,38 x 10 = 0,95 (N) Với băng tải có chiều dài lớn gấp 04 lần thì

2/ Chế tạo và lắp đặt thiết bị theo các module

NNC đề xuất các băng tải được lắp theo các module có dạnh hình lập phương Mỗi module có kích thước 5 x (3,5+1,2) x 5 (mét) và chia thành 03 hàng, mỗi hàng có 05 băng tải Như vậy mỗi module có 15 băng tải hoặc 3 băng tải lớn và được biểu diễn như hình dưới đây

(H.7-6) Trong một hàng của Module có 5 băng tải

(H.8-6) Trong 01 Module chứa 15 băng tải hoặc 3 băng tải lớn.

- Cứ 03 Module xếp liền nhau hợp thành 01 cụm, cụm cách cụm 1,2m;

do đó một hàng có 18 cụm, chiếm 96 mét, còn dư 4m (dùng để phân ranh giới giữa các ha)

- Hàng cách hàng 1,2m; do vậy 01ha có 20 hàng, chiếm 94m (=20x4,7), còn dư 6m (ứng với diện tích 600m2) dùng để xếp đặt các thiết bị hỗ trợ khác và phân ranh giới giữa các ha

- Hecta nọ cách hecta kia từ 1-2 mét Như vậy 01 ha có chứa 18x20 = 360 Module

Các hàng module cách nhau 1,2 mét do đó mỗi ha có thể xếp 16 hàng module , mỗi hàng chứa 20 module Như vậy mỗi ha lắp được 20x18= 360

module

(H.9-6) Sơ đồ sắp xếp các module

3/ Liên kết giữa các module

Các module được liên kết với nhau bằng các khớp hoăc đệm nối Các bộ phận được lắp ráp trong module và kết nối giữa các đệm hoặc khớp nối được thực hiện bằng các bu lông, ốc vít NNC đề xuất các bu lông, ốc vít, các bộ phận của module đều được chế tạo từ nhựa hoặc composit thích hợp Điều này cho phép hệ thống các module làm việc bền lâu với thời gian trong môi trường khắc nghiệt, đó là môi trường muối

4/ Thu hoạch muối như thế nào?

Các khay chứa nước chạt có thể hạ xuống về một cạnh của module tạo điều kiện cho việc thu hoạch sản phẩm muối sau mỗi ngày hoặc vài ngày làm việc mỗi khay chứa 5x3,5x0,1= 1,75 m3 nước chạt Việc cấp nước chạt được thực hiện bằng bơm Có thể rút nước chạt ra theo đường ống với van đóng mở

và sau đó khi cần lại đưa nước chạt vào khay bằng bơm Để khống chế lượng nước chạt được đưa vào các khay, thí dụ chỉ cho nước chạt vào khay với độ sâu

7, 10 hoặc 12cm ta có thể dùng phao như phao lắp trong các bể nước

Vì khoảng cách giữa các hàng module là 1,2 mét nên người thu hoạch muối có thể thực hiện thủ công hoặc dùng thiết bị vận chuyển loại nhỏ

5/ Tính ưu việt của phương thức module

Việc chế tạo thiết bị kết tinh muối theo phương pháp bay hơi LTĐ bằng các module có các đặc điểm ưu việt như sau:

- Tạo điều kiện cho nhà sản xuất và người sử dụng được thuận tiện Nhà sản xuất thấy rõ và bao quát các phần tử mình cần sản xuất, dễ dàng cải tiến

và nâng cao năng suất lao động Người sử dụng có thể bao gồm nhiều đối tượng,

từ hộ cá thể đến các hộ tập thể nhỏ, vừa rồi các công ty đều có thể mua và sử dụng các module kết tinh muối bằng phương pháp bay hơi LTĐ, chỉ khác là về

số lượng mua và sử dụng, thí dụ với với diện tích kết tinh khoảng 60 m2 thì dùng 02 module, với diện tích 120 m2 thì sử dụng 04 module, với diện tích 01 ha thì sử dụng 360 module

- Có thể thiết lập cả nhà máy kết tinh muối bằng phương pháp bay hơi LTĐ với giá thành về xây dựng cơ sở hạ tầng rất thấp vì không cần xây dựng nhà mà chỉ cần có các kết cấu khung bằng nhựa , về thiết bị bay hơi thì chỉ có

ru lô, băng tải

Về động lực:

+ Nếu sử dụng năng lượng gió thì cần các tua bin gió và hệ thống truyền động, hệ thống này cần được polyme hóa để hạ giá thành, dễ dàng sản xuất hàng loạt, bền với môi trường nước biển

+ Nếu sử dụng điện thì cần có các động cơ kèm các bộ giảm tốc Các bánh răng trong bộ giảm tốc cũng được sản xuất dễ dàng nhờ nhựa hóa

- Với các module thì sức chịu đựng với gió bão tăng lên rõ rệt, khi đó chịu

áp lực của gió là các cột, các tấm lưới gió bão khó gây tác dụng phá hoại với các cột và lưới Rõ ràng phương án do NNC đề xuất rất thích hợp với biến đổi khí hậu , có khả năng hạn chế mạnh tác động xấu của biến đổi khí hậu

- Có nhiều khả năng thực hiện việc cơ khí hóa, tự động hóa trong ngành sản xuất muối, vốn từ lâu là một ngành sản xuất làm cho người lao động nặng nhọc vất vả mà thu nhập rất thấp kém Thí dụ khi gặp mưa bất chợt thì nước chạt trong các khay có thể được thu về nhờ các các van điện mở ra, cho nước chạt chảy về bể chứa, sau đó khi cần lại bơm ngược trở lại nhờ máy bơm; hoặc có thể dùng các bạt che mỏng, nhẹ dùng động cơ rải bạt che khi mưa và cuộn lại khi tạnh mưa

- Năng suất kết tinh muối rất cao, chi tiết được trình bày trong mục 6.2.1.6 dưới đây

- Giữ được các vi khoáng, vốn là của “Trời” cho con người và tồn tại trong

6.2.1.6 Năng suất kết tinh muối của các Module bay hơi LTĐ

Các số liệu tính toán dưới đây dựa trên kết quả thực nghiệm của dự án, được triển khai trên máy do NNC đề xuất và được theo dõi cẩn trọng

1/ Nhắc lại kết quả thực nghiệm của dự án

Đã được trình bày trong mục 6.2 (Nghiên cứu thực nghiệm) với các bảng 1-6, bảng 2-6 và đã rút ra kết luận:

Tính trung bình mỗi ngày, một máy (Với 01 băng tải có diện tích 2,4m 2 ) làm việc trong 06 giờ cho ta thu 2,98/4=0,745 (kg) muối.

Số liệu trên là đáng tin cậy vì kết quả thực nghiệm trên được tiến hành trong các điều kiện bị hạn chế (làm giảm kết quả mong muốn) sau:

-Hạn chế về cường độ bức xạ của mặt trời do NNC tiến hành thí nghiệm vào đầu tháng 11, chứ không phải vào các tháng 6,7,8,9

-Hạn chế về tốc độ gió

-Hạn chế về độ ẩm có phần cao, nhiệt độ thấp so với các tháng thuộc mùa vụ sản xuất muối

2/ Năng suất kết tinh của 01 module

- Diện tích 01 băng tải (nằm trong module loại 15 băng tải) : S0= 9,126 m2 (Chiều dài băng tải là 9,785m, chiều rộng băng tải là 0,93m), do đó năng suất của một băng tải:

- Khi làm việc 06 (giờ/ngày) là (9,126/2,4) x 0,745= 2,833 kg/ngày

-Trong mùa vụ sản xuất muối thường có nắng 10 (giờ/ngày) nên 01 băng tải có khả năng cho (10/6)x2,833 = 4,722 kg/ngày

- 01 Module có 15 băng tải do đó năng suất kết tinh của 01 Module trong

01 ngày làm việc là 4,732 x17= 70,83 kg/ngày

Có được các tính toán như trên vì sự bay hơi của nước biển tỉ lệ với diện tích mặt bay hơi, với thời gian nắng

Với loại module có 03 băng tải ta cũng thu được năng suất như trên nhưng với diện tích 01 băng tải S0= 45,63 m2

Chiều dài băng tải 9,785m, bề rộng băng tải 4,66m

3/ Năng suất kết tinh của 01 ha trong 01 vụ sản xuất.

- 01 ha có thể lắp 360 module do đó có năng suất là:

70,83 (kg/ngày) x 360 = 25,499 (tấn/ngày)

- Một vụ sản xuất trung bình có 150 ngày sản xuất, do đó năng suất kết tinh của 01 ha trong 01 vụ sản xuất (tức 01 năm) là:

25,499 (tấn/ngày/ha)x150 ngày= 3825 tấn/ha

Theo Bộ NNPTNT năm 2013 sản lượng muối của VN đạt 1,04 triệu tấn, tổng diện tích kết tinh muối là 1854 ha , ta được năng suất kết tinh trung bình