Tìm hiểu các phương pháp chế tạo nano silica từ nguyên liệu là nguồn phế phẩm tro trấu

Qua các nghiên cứu gần đây trong việc tinh luyện thu được nguồn SiO2 tinh khiết, phương pháp hóa lý cho thấy những hạn chế về mặt kinh tế cũngnhư tác động đến môi trường từ việc thải bỏ

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÚA, TRẤU, TRO TRẤU 3

1.1 LÚA 3

1.1.1 Nguồn gốc 3

1.1.2 Giá trị 3

1.1.3 Tình hình sản xuất 4

1.2 TRẤU VÀ TRO TRẤU 6

1.2.1 Trấu 6

1.2.2 Tro Trấu 8

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO NANO SILICA TỪ TRO TRẤU 11

2.1 Phương pháp nhiệt 11

2.1.1 Quy trình thí nghiệm 11

2.1.2 Kết quả 13

2.2 Phương pháp sinh học 14

2.2.1 Sơ đồ thí nghiệm 14

2.2.2 Kết luận 18

2.3 Phương pháp hóa học 26

2.3.1 Quá trình tách SiO2 từ tro trấu 26

2.3.2 Sơ đồ quy trình thu hồi SiO2 26

2.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian đun đến quá trình thu hổi SiO2 29

2.4 So sánh sơ bộ ba phương pháp 32

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA NANO SILICA 33

3.1 Ứng dụng silica trong công nghệ chế tạo vật liệu 33

3.1.1 Cải thiện tính chất bê tông 33

3.1.2 Ứng dụng trong công nghệ sản xuất linh kiện điện tử 35

3.1.3 Ứng dụng trong công nghệ silicat 35

3.1.4 Ứng dụng làm chất độn 35

3.2 Ứng dụng làm chất mang xúc tác 35

TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

LỜI MỞ ĐẦU

Trong bối cảnh nguồn tài nguyên thiên nhiên, ngày càng cạn kiệt thìviệc tận thu, tái chế sử dụng lại các nguyên vật liệu nói chung và các phụ, phếphẩm trong quá trình sản xuất, chế biến nói riêng là một biện pháp tiết kiệmhết sức cần thiết, nhất là khi tình hình kinh tế đang có nhiều khó khăn nhưhiện nay Quan trọng hơn khi các phụ, phế phẩm được tận dụng, tái chế sửdụng lại sẽ góp phần giảm lượng chất thải ra môi trường, làm trong lành bầukhông khí vốn đang bị đe dọa bởi quá dư thừa các chất thải độc hại

Ứng dụng trấu làm nguyên liệu đốt tại các nhà máy nhiệt điện vừa giảiquyết tình hình khủng hoảng nhiên liệu hóa thạch, cũng đồng thời giải quyếtvấn đề thải bỏ trấu gây ô nhiễm môi trường – hiện trạng thực tế tại một nướcsản xuất nông nghiệp như Việt Nam

Qua các nghiên cứu gần đây trong việc tinh luyện thu được nguồn SiO2

tinh khiết, phương pháp hóa lý cho thấy những hạn chế về mặt kinh tế cũngnhư tác động đến môi trường từ việc thải bỏ hóa chất dùng tách chiết, chính vìthế nghiên cứu thực hiện nhằm tìm ra một giải pháp mang lại tính thiết thựchơn trong thực tiễn sản xuất Đề tài “Các phương pháp chế tạo Nano Silica từtro trấu” được thực hiện với mục tiêu cung cấp một số giải pháp an toàn, thânthiện với môi trường để tinh luyện SiO2 tinh khiết, phục vụ cho ngành sảnxuất vật liệu chất lượng cao, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường và hướngđến phát triển bền vững

Mục đích nghiên cứu: Tìm hiểu các phương pháp chế tạo Nano Silica từnguyên liệu là nguồn phế phẩm tro trấu

Nhiệm vụ nghiên cứu:

 Tổng quan về lúa, trấu, tro trấu

 Tìm hiểu các phương pháp điều chế nano silica từ tro trấu

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

 Ý nghĩa khoa học: Cung cấp giải pháp hợp lý, an toàn để tinh luyện SiO2 trong tro trấu mà thân thiện có tính thực tiễn trong sản xuất, ít tạo

ra sản phẩm phụ độc hại

 Ý nghĩa thực tiễn: Cung cấp các phương pháp tinh luyện SiO2, qua đó lựa chọn được phương pháp tối ưu nhất, góp phần tạo ra sản phẩm silic

có giá trị

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÚA, TRẤU, TRO

Lúa trong bài này nói tới là 2 loài (Oryza sativa và Oryza glaberrima)trong họ Poacea, có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới khu vựcđông nam Châu Á và Châu Phi Hai loài này cung cấp hơn 1/5 toàn bộ carlotiêu thụ bởi con người[1] Lúa là loại cây thực vật sống một năm có thể caotới 1 – 1,8 m đôi khi cao hơn, với các lá mỏng theo bản (2 – 2,5 cm) và dài 50– 100 cm Các hoa nhỏ tự thụ phấn mọc thành các cụm hoa phân nhanh haycong rủ xuống dài 30 -50 cm Hạt là loại quả thóc (hạt nhỏ, cứng của các câyngũ cốc) dài 5 – 12 mm và dày 2 – 3 mm Cây lúa non được gọi là mạ Saukhi ủ, người ta có thể gieo thẳng các hạt đã nảy mầm vào ruộng lúa đã đượccày bừa kỹ hoặc qua giai đoạn gieo mạ trên ruộng riêng để cây lúa non có sứcphát triển tốt, sau một khoảng thời gian thì nhổ mạ để cấy trong ruộng lúachính Sau khi sát bỏ lớp vỏ ngoài thu được sản phẩm chính là gạo và phụphẩm là cám và trấu Gạo là nguồn lương thực chủ yếu của hơn một nửa dân

số thế giới (chủ yếu ở Châu Á và Châu Mỹ La Tinh), điều này làm cho nó trởthành loại lương thực được con người tiêu thụ nhiều nhất Trong tiếng Anh từRice (lúa,gạo) có nguồn gốc từ arisi trong tiếng Tamil[2]

1.1.2 Giá trị

Giá trị sử dụng: ngoài cơm ra, gạo còn để dùng chế biến các loại bánh,

làm môi trường đề nuôi cấy niêm khuẩn, nem, cơm mẻ, dùng để cất rượu cồn… người ta không thể nào kể hết công dụng của nó Cám hay đúng hơn là

-vỏ ngoài của gạo, có chứa nhiều protein, chất béo, chất khoáng, vitamin, nhất

là vitamin nhóm B, nên được dùng làm bột dinh dưỡng trẻ em và điều trịngười bị bệnh phù nhũng Cám là thành phần cơ bản trong thức ăn gia súc, giacầm và trích lấy dầu ăn… Trấu ngoài công dụng làm chất đốt, chất độnchuồng còn dùng làm ván ép, vật liệu cách nhiệt, cách âm, chế tạo cacbon vàsilic…

Giá trị thương mại: trên thị trường thế giới, giá gạo xuất khẩu tính trên

đơn vị trọng lượng cao hơn rất nhiều so với các loại hạt cốc khác Nói chunggiá gạo xuất khẩu cao hơn lúa mì từ 2 – 3 lần và hơn bắp hạt từ 2 – 4 lần

Thời điểm khủng hoảng lương thực trên thế giới vào những năm 1970 đã làmgiá các hạt ngũ cốc trên thế giới tăng đột ngột Giá gạo từ 147 USD/tấn(1972) tăng lên 350 USD/tấn (1973)… Nhìn chung giá gạo thế giới từ năm

1975 – 1995 biến động mạnh và ở mức cao…

1.1.3 Tình hình sản xuất

Trên thế giới: diện tích trồng lúa trên thế giới đã tăng rõ rệt từ năm

1980 – 1995 Trong vòng 15 năm này diện tích trông lúa trên thế giới tăngbình quân 1,36 triệu ha/năm Diện tích trông lúa tập chung ở Châu Á (khoảng90%) Các nước có diện tích trồng lúa lớn nhất theo thứ tự phải kể đến Ấn

Độ, Trung Quốc, Indonesia, Bangladesh, Thái Lan và Việt Nam đứng thứ 6

Hình 1.1 Sản lượng lúa mì, gạo và ngô trên thế giới (1996 – 2000)[3]

Ở nước ta: trong thời gian chiến tranh, diện tích trồng lúa cả nước dao

động trong khoảng 4,40 – 4,90 triệu ha, năng suất có tăng nhưng rất chậm, chỉkhoảng 700kg lúa/ha trong vòng hơn 20 năm Sản lượng lúa tổng cộng của 2miền chỉ trên dưới 10 triệu tấn[bảng 1.1] Sau ngày giải phóng(1975), cùngvới phong trào khai hoang phục hóa, diện tích lúa tăng lên khá nhanh và ổnđịnh ở khoảng 5,5 – 5,7 triệu ha Năng suất bình quân trong cuối thập niên

1970 giảm sút khá nghiêm trọng do đất đai mới khai hoang chưa được cải tạo,thiên tai và sâu bệnh đặc biệt là những năm 1978 – 1979 Sau đó bước sangthập niên 1980 năng suất lúa tăng dần do các công trình thủy lợi trong cảnước cùng với hang loạt các chính sách cải cách ruộng đất đổi mới nền kinhthế theo cơ chế thị trường Đã chuyển nước ta từ nước phải nhập khẩu gạosang tự túc được lương thực và trở thành nước xuất khẩu gạo lớn thứ 2 thếgiới

Bảng 1.1 Diện tích và sản lượng lúa qua các năm[4]

số

Chia ra Lúa

đông xuân

Lúa

hè thu

Lúa mùa

Lúa đông xuân

Lúa

hè thu

Lúa mùa

Hình 1.2 Lượng gạo xuất khẩu của một số nước xuất khẩu chính[5] 1.2 TRẤU VÀ TRO TRẤU

1.2.1 Trấu

Nguồn gốc, thành phần: trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được

tách ra trong quá trình xay xát Vỏ trấu chiếm 20% hạt thóc, có màu vàng, nhẹ

và xốp có kích thươc trung bình khoảng 8 – 10mm dài, rộng 2 -3mm, dày khoảng 0,2mm Khối lượng thể tích của vỏ trấu khí nén khoảng 122 kg/m3 Chất hữu cơ chứa chủ yếu cellulose, lignin và Hemi – cellulose (90%), ngoài

ra có thêm thành phần khác như hợp chất nitơ và vô cơ Lignin chiếm khoảng

25 – 30% và cellulose chiếm khoảng 35 – 40%

Bảng 1.2 Thành phần hữu cơ và thành phần hóa học của vỏ trấu

Hình 1.3a Cây lúa Hình 1.3b Vỏ trấu

Trữ lượng: theo báo cáo kế hoạch thực hiện 12 tháng năm 2013 của

ngành Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn do Bộ Nông Nghiệp và PhátTriển Nông Thôn thực hiện, sản lượng lúa năm 2013 đạt xấp xỉ 44 triệu tấn[bảng 1.1] Ước tính trung bình sẽ phát sinh ra 8,8 triệu tấn vỏ trấu

Ứng dụng: từ lâu, vỏ trấu đã là một loại chất đốt rất quen thuộc với bà

con nông dân, đặc biệt là vùng đồng bằng Sông Cửu Long Chất đốt từ vỏ trấuđược sử dụng rất nhiều trong cả sinh hoạt (nấu ăn, nấu thức ăn gia súc…) vàsản xuất (làm gạch, sấy lúa…) Do có các ưu điểm nổi bật khi sử dụng làmchất đốt: Vỏ trấu sau khi xay xát luôn ở dạng rất khô, có hình dáng nhỏ và rời,tơi xốp, nhẹ, vận chuyển dễ dàng Thành phần là chất xơ cao phân từ rất cócho sinh vật sử dụng nên việc bảo quản, tồn trữ rất đơn giản, chi phí đầu tưthấp Đối với sản xuất tiểu thủ công nghiệp và chăn nuôi, trấu cũng được sửdụng rất thường xuyên Thông thường trấu là chất đốt cho việc nấu thức ănnuôi cá hoặc lợn, trấu được dùng nung gạch trong nghề sản xuất gạch tại khuvực đồng bằng Sông Cửu Long Ngoài ra, gần đây người ta đã ứng dụng vỏtrấu làm nguyên liệu cho nhà máy nhiệt điện

Hình 1.4 Bếp nấu dùng để đốt trấu Hình 1.5 Dùng trấu đốt gạch

Hình 1.6 Bãi chứa trấu làm nguyên

liệu đốt cho nhà máy nhiệt điện An

Giang

Hình 1.7 Xây dựng nhà máy nhiệt điện trấu Đình Hải (Cần Thơ)

1.2.2 Tro Trấu

Nguồn gốc: tro trấu là thành phần còn lại sau khi đã đốt cháy hoàn toàn

thành phần hữu cơ trong vỏ trấu

Thành phần: các Các thành phần oxit trong tro được thể hiện qua bảng

1.3 Chúng có thể thay đổi tùy thuộc vào giống cây lúa, điều kiện khí hậu, đấtđai của từng vùng miền Hàm lượng SiO2 trong tro trấu rất cao Oxit silicđược sử dụng trong đời sống sản xuất rất phổ biến Nếu tận thu được nguồnSiO2 có ý nghĩa rất lớn đối với nước ta Làm được điều này ta sẽ không cầnnhập khẩu SiO2 và vấn đề ô nhiễm môi trường do vỏ trấu cũng được cải thiện

Bảng 1.3 Các thành phần oxit có trong tro trấu[6]

làm tăng chất lượng cho xi măng, bê tông mà giá thành giảm đặc biệt, tính ưuviệt của tro trấu làm tăng tính chống thấm, nâng cao tuổi thọ bê tông bởi trotrấu mịn, chứa nhiều oxit silic ở trạng thái vô định hình, có hoạt tính puzơlanrất cao, tương đương với muội silic Vì vậy, nếu tro được điều chế đúng kỹthuật, đồng thời được gia công thích hợp, có thể thay thế muội silic trong bêtông chất lượng cao và dùng cho bê tông thủy công yêu cầu độ chống thấmnước cao và chịu được ăn mòn của môi trường xâm thực Giải pháp sử dụngtro trấu nhằm tăng chất lượng bê tông sẽ có hiệu quả cao hơn ở các nước nôngnghiệp như nước ta, trong khi muội silic chúng ta vẫn phải nhập ngoại.

Tình hình nghiên cứu trên thế giới: Sử dụng vỏ trấu làm nguyên liệu

phát điện không những giảm thiểu ô nhiễm mà lượng tro trấu thu được sau khiđốt lại có giá trị sử dụng không nhỏ Đương nhiên các nhà khoa học từ lâu đãphát hiện ra vỏ trấu có giá trị sử dụng làm nguyên liệu xây dựng nhưng muốntận dụng tro sau khi đốt vỏ trấu làm nguyên liệu thay thế xi măng thì còn quantâm đến hàm lượng cacbon trong vỏ trấu vẫn còn rất cao, không thay thế đượcthành phần xi măng.Tuy nhiên, khoa học không ngừng tìm ra cách để giảiquyết vấn đề Theo tin từ Discovery, dưới sự hỗ trợ của các quỹ khoa học và

xã hội, các nhà khoa học Mỹ đã tìm ra phương pháp gia công trấu mới, có thểđông thời sử dụng tro trấu làm thành phần của xi măng Rajan Vempati –Giám đốc tập đoàn CHK bang Texas Mỹ và các cộng sự cho biết phươngpháp này cho trấu vào lò đốt ở nhiệt độ 800⁰C, cuối cùng còn lại SiO2 có độtinh khiết cao Từ việc dùng nhiệt đốt trấu để tạo ra tro trấu vừa phát sinh ramột lượng nhiệt lớn thì việc nghên cứu chủ yếu nghiêng về việc sáng chế racác kiểu lò đốt để thu được SiO2 từ tro trấu sau lò đốt Hội đồng Khoa Học vàNghiên Cứu công nghiệp Pakistan (Pakistan Coulcil Sccientific In dustrialResearch – PCSIR) đã thiết kế lò đốt thủ công cho phép thu được tro trấu cóhoạt tính cao, nhưng công suất nhỏ và không tận thu được nguồn nhiệt lượngcủa trấu

Tình hình nghiên cứu trong nước: Với những ứng dụng thiết thực

trong sản xuất và trong sinh hoạt hàng ngày, hàng loạt các nghiên cứu chế tạonano silica được hình thành và phát triển:

Đề tài nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xâydựng (Vũ Thị Bách, Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh,2010)

Đề tài “Nghiên cứu tận dụng tro xỉ từ nhà máy nhiệt điện ĐÌnh Hải(Khu Công Nghiệp Trà Nóc – Cần Thơ) làm vật liệu xây dựng” (Nguyễn ThịChiều Dương, Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh,2011)

Các tác giả Phạm Đình Dũ, Võ Thị Thanh Châu, Đinh Quang Khiếu,Trần Thái Hòa [7] đã sử dụng nguồn trấu sẵn có làm nguồn thay thế TEOS rấtđắt tiền và khó bảo quản để tổng hợp MCM - 41 và chức năng toả bề mặt củavật liệu này Diện tích bề mặt của MCM - 41 tổng hợp từ trấu không thua kém

gì so với MCM - 41 tổng hợp từ TEOS Khả năng hấp phụ của vật liệu nàykhá tốt, có thể sử dụng để phân huỷ các chất hữu cơ độc hại trong môi trườngnuớc như phenol, phenol đỏ, metylen xanh Nhóm tác giả này đã sử dụng haiphương pháp khác nhau để tổng hợp SiO2 từ trấu Đó là chiết xuất trực tiếp từtrấu và thu hồi từ tro trong môi trường NaOH Tuy nhiên, đây cũng chỉ lànhững nghiên cứu bước đầu về tổng hợp SiO2 từ trấu, chưa đưa ra quy trình

cụ thể và chưa tìm ra điều kiện tối ưu

Các tác giả Hồ Sỹ Thắng, Nguyễn Thị Ái Nhung, Đinh Quang Khiếu,Trần Thái Hoà, Nguyễn Hữu Phú [8] cũng đã sử dụng trấu để tổng hợp vậtliệu xúc tác mao quản trung bình SBA - 16 và Sn - SBA - 16 diện tích bề mặt

> 800 (m2/g) Hệ vật liệu này dùng để tổng hợp các chất hữu cơ thế clo trongclo benzene bằng benzen, toluene, xylen,…Hấp phụ và xúc tác để phân huỷphenol, cloram phenicol trong môi trường nước

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO NANO

SILICA TỪ TRO TRẤU

Hiện nay có ba phương pháp chế tạo nano silica từ tro trấu, đó là:

 Phương pháp nhiệt

 Phương pháp sinh học

 Phươg pháp hóa học

2.1 Phương pháp nhiệt[9]

Bản chất của phương pháp này là dùng nhiệt để đốt cháy gần như toàn

bộ tạp chất, đến khi tro trấu có màu trắng hoàn toàn thì dừng lại

Ở đây tác giả tiến hành thí nghiệm như sau: Vỏ trấu sau khi đem vềđược nhặt hết những tạp chất Đem sấy ở 105⁰C cho đến khi khối lượngkhông đổi Sau đó đem tro trấu vào bình hút ẩm 30 phút rồi đặt vào lò nung ởnhiệ độ 950⁰C Trấu được nung đến khi trắng hoàn toàn thì dừng lại, thể hiệnqua hình 2.1

Hình 2.1 Tro trấu sau khi nung

Tro trấu sau đó được rây qua rây 0,25mm để tạo độ mịn trước khi tiến hành với các nghiên cứu tiếp theo: Phối trộn với xi măng,…

2.1.1 Quy trình thí nghiệm

a Tiền xử lý: mẫu tro ban đầu có màu đen, còn xen lẫn vỏ trấu chưa cháy hết

và tạp chất như rơm, sạn, sỏi…Tro trấu được rây qua rây 1mm để loại bỏ tậpchất như vỏ trấu tơi, sỏi, gạch,… Sau khi trấu đã được loại bỏ các tạp chấttrên thi đem xay, nghiền mịn, rây qua rây 0,25 để thu được tro có kích thướcnhỏ, min Tro trấu mịn được bảo quản trong bao nilon bịt kín, trong bình hút

ẩm để tránh hơi ẩm và các chất bay hơi tác dụng vào

Hình 2.2a Mẫu tro trấu ban đầu 2.2b Mẫu tro sau khi qua tiền xử lý

b Phân tích chỉ tiêu: mẫu tro sau khi đã qua tiền xử lý đem phân tích các chỉ

tiêu đầu vào gồm: nhiệt độ, pH, khối lượng riêng, độ ẩm, hàm lượng chất hữu

cơ, hàm lượng carbon, hàm lượng nitơ, tỉ lệ C/N Giá trị các thông số nàyđược thể hiện ở bảng 2.1

Bảng 2.1 Các chỉ tiêu tro trấu đầu vào

c Tiến hành thí nghiệm: cốc sứ rửa sạch, sấy ở 100 - 105⁰C trong một giờ.

Đặt trong bình hút ẩm 15 phút Cân khối lượng cốc là m0 Cho tro trấu đã quatiền xử lý vào cốc, đem đi sấy ở nhiệt độ 100 - 105⁰C tới khi khối lượngkhông đổi thì dừng lại Sau khi sấy đặt trong bình hút ẩm 15 phút Cân khốilượng cốc và tro là m1 Sau đó đem đi nung ở 950⁰C cho đến khi tro trở nêntrắng hoàn toàn thì dừng lại Hút ẩm và cân khối lượng cốc và tro sau khinung là m2 Tính hàm lượng cacbon trong tro trấu theo công thức:

%C=(m1−m2)

(m1−m0)× 100

Hình 2.3 Lò nung được điều chỉnh ở 950⁰C

- Thời gian nung 14g tro trấu là 21 giờ

- Nồng độ cacbon trong tro đem nung: %C = 19,73%

Bảng 2.2 Hiệu suất xử lí tro trấu bằng phương pháp nhiệt

14g tro trấu 11,2378 hỗn hợp SiO2 80,27

 Nhận xét: phương pháp dùng nhiệt độ đốt tiếp tro trấu làm bay hơi

carbon còn lại trong mẫu yêu cầu nung ở 950⁰C Quá trình nung tro mất tổngcộng 21 giờ Vì lò nung phải nung ở nhiệt độ rất cao nên việc sử dụng nhiênliệu để hoạt động lò nung rất tốn kém Lò nung sử dụng phương pháp này cócông suất là 3000 kW/h Quá trình nung mất 21 giờ thì lượng điện tổng cộng

đã sử dụng là 63 kWh Ngoài ra quá trình nung sẽ tốn rất nhiều thời gian đểđạt được độ trắng tinh cho tro Trong khi đo lượng tro xử lí ra cũng khôngnhiều Việc nung tro để tách triết SiO2 bằng nhiệt học tốn nhiều năng lượng,thời gian xử lí lâu

2.2 Phương pháp sinh học[10]

Bản chất của phương pháp là dùng các loại vi sinh vật (VSV) để hấp thụ cáctạp chất có trong tro trấu, nhằm chiết tách ra SiO2 có độ tinh khiết cao

2.2.1 Sơ đồ thí nghiệm

- Tro trấu từ các nhà máy nhiệt điện đốt trấu

- Phân Urê

- Chế phẩm vi sinh

a Tro trấu: lấy từ phế phẩm của các nhà máy nhiệt điện, đã qua tiền xử lý

và phân tích các chỉ tiêu ban đầu[bảng 2.1] Độ ẩm tro thấp chưa đủ đủ điềukiện để cho quá trình ủ(50 – 60) Tỷ lệ C/N là tỉ lệ cân bằng dinh dưỡng choquá trình sủ dụng VSV hiếu khí phân giải chất hữu cơ Tỉ lệ C/N của mẫu troquá lớn (C/N khoảng từ 20 – 30) Vì thế cần phối trộn mấu để điều chỉnh lại tỉ

lệ này

b Phân Urê: Phân urê sử dụng được mua từ địa điểm bán phân bón cây

cảnh trên đường Đinh Bộ Lĩnh, quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh.Mẫu phân urê có dạng tròn, kích cỡ 0,85 – 2,8 mm, màu trắng trong, rất dễtan trong nước

Hình 2.5 Phân Urê

Kiểm tra định kì các chỉ tiêu: ⁰C,

pH, độ ẩm, hàm lượng chất hữu cơ,

bổ sung độ ẩm

Mẫu phân urê dùng để phối trộn với tro trấu nhằm tăng hàm lượng nitơđầu vào nên chỉ phân tích chỉ tiêu nitơ (tính hàm lượng cacbon) thể hiện quabảng 2.3

Bảng 2.3 Hàm lượng nitơ và cacbon trong mẫu phân urê

c Chế phẩm vi sinh: sử dụng sản phẩm SEM chế phẩm vi sinh xử lý chất

thải hữu cơ của công ty Trách nhiệm hữu hạn Vi sinh môi trường để tăngcường sinh học cho mẫu ủ Chế phẩm SEM giúp phân hủy nhanh chất hữu cơ

có trong mẫu.Chỉ tiêu thành phần trong chế phẩm: thể hiện qua bảng 2.4

Bảng 2.4 Các chỉ tiêu chất lượng chủ yếu

2 Vi sinh vật phân giải cellulose ≥1×108 CFU

4 Vi sinh vật phân giải tinh bột ≥1×108 CFU

7 Chất mang các vi sinh vật khử mùi hôi

Liều dùng: 200g chế phẩm cho 500kg vật liệu

Do tỉ lệ C/N của tro trấu đầu vào chưa thỏa mãn tỉ lệ C/N của quá trình

ủ, sau khi tính toán thì mẫu tro trấu để ủ cần phối trộn với phân urê, nước, chếphẩm vi sinh xử lý chất thải rắn theo tỷ lệ thể hiện qua bảng 2.5

Bảng 2.5 Tỷ lệ phối trộn

Chế phẩm sinh học 0,4 g

Hình 2.6 Mẫu phân urê dạng rắn và

sau khi hòa tan vào nước

Hình 2.7 Mẫu chế phẩm vi sinh vật dạng bột và sau khi hoa tan

vào nước

Bảng 2.6 thông số đầu vào quá trình ủ hiếu khí

Thực hiện và theo dõi: cho nguyên liệu đã phối trộn vào mô hình Chạy

máy sục khí với lưu lượng khí vào là 10 m3/h/đường ống Theo dõi các chỉ tiêu với tần suất theo dõi, phương pháp phân tích theo bảng 2.7

Bảng 2.7 Chỉ tiêu, tần suất theo dõi và phương pháp phân tích

Hàm lượng chất hữu cơ 2 ngày/ lần Khối lượng

Thực hiện theo dõi đến khi quá trình ủ đi vào ổn địng, tất cả các chỉ tiêuthay đổi không đáng kể thì dừng mô hình

2.2.2 Kết luận

Quá trình ủ được thực hiện trong 31 ngày, đến khi các chỉ tiêu thay đổi không đáng kể Trong quá tình ủ theo dõi các chỉ tiêu: nhiệt độ, độ ẩm, ph, độsụt giảm thể tích, hàm lượng C, N Kết quả thu được như sau:

 Nhiệt độ: trong quá trình ủ thì nhiệt độ là thông số giúp ta nhận biết sự

hoạt động của VSV Sự biến thiên nhiệt độ là do hoạt động oxy hóa các hợp chất hữu cơ tạo thành CO2 và H2O bởi VSV.Trong 31 ngày ủ nhiệt độ dao động từ 27 - 33⁰C, được thể hiện qua bảng 2.8 và hình 3.1

Bảng 2.8 Nhiệt độ trong 31 ngày ủ

Hình 3.1 Biến thiên nhiệt độ trong quá trình ủ

Nhận xét: Nhìn vào hình 3.1 cho thấy sự thay đổi nhiệt độ quá trình ủ

tuy nhiên không nhiều Dao động giữa nhiệt độ cao nhất (33⁰C) và thấp nhất

là (27⁰C) là 6⁰C Nhiệt độ tăng trong 10 ngày đầu Cụ thể trong 2 ngày đầunhiệt độ không thay đổi, ngày thứ 3 đến ngày thứ 6 nhiệt đội khối ủ tăngchậm từ 28,5 - 30⁰C, thời gian đó VSV đang trong giai đoạn thích nghi vớimôi trường khối ủ Từ ngày thứ 6 – 10, nhiệt độ tăng lên mức cao nhất củaquá trình ủ là 33⁰C và giữu nhiệt độ này trong 2 ngày tiếp theo, chứng tỏ quátrình ủ đang ở giai đoạn tăng trưởng và ổn định Từ ngày 13 đến 26, nhiệt độbắt đầu giảm từ 32 xuống 27⁰C Từ ngày 27 đến ngày 31, nhiệt độ ngừnggiảm và giữ ở mức 27⁰C, chứng tở quá trình ử đã kết thúc Sự thay đổi ít nhiệt

độ và giá trị nhiệt độ cao nhất cũng chỉ ở 33⁰C cho thấy phần chất hữu cơ cònlại trong tro thấp, VSV có giai đoạn phân giải hợp chất hữu cơ còn lại trongtro trấu ngắn Mặt khác do tro trấu có khả năng giữ nước cao (nước rỉ sinh ra