Nghiên cứu tinh luyện sio2 từ vỏ trấu rơm để sản xuất vật liệu xây dựng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TINH LUYỆN SIO2 TỪ VỎ TRẤU, RƠM ĐỂ SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG Ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Giảng viên hướng dẫn : THS VŨ HẢI YẾN Sinh viên thực : NGUYỄN THỊ HUỲNH NHƯ MSSV: 1211090078 Lớp: 12DMT01 TP Hồ Chí Minh, 2016 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến LỜI CAM ĐOAN Sau khoảng thời gian học tập trường Công Nghệ TPHCM, tới em hoàn thành đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu tận dụng vỏ trấu, rơm rạ làm vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường” Em xin cam đoan:  Kết đồ án kết làm việc thân hướng dẫn giáo viên hướng dẫn  Các số liệu đồ án số liệu thực tế có dẫn chứng  Những tài liệu thu thập có dẫn chứng  Em xin chịu trách nhiệm lời cam đoan Tp.HCM, Ngày 08 tháng 08 năm 2016 Nguyễn Thị Huỳnh Như SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như i Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến LỜI CẢM ƠN Đồ Án Tốt Nghiệp hình thành kết năm học trường Đại Học Công Nghệ TP HCM với truyền đạt, hướng dẫn tận tình Thầy Cơ, giúp đỡ bạn bè, cổ vũ, động viên người thân gia đình Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo nhà trường tạo điều kiện tốt sở vật chất cho sinh viên chúng em tiến hành làm Đồ Án Tốt Nghiệp Em xin cảm ơn tồn thể Thầy Cơ Khoa Mơi Trường & Công Nghệ Sinh Học – Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP HCM Em xin cảm ơn Cô Th.S Vũ Hải Yến, người giảng dạy hướng dẫn tận tình để em hồn thành Đồ Án Tốt Nghiệp Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến người thân gia đình tạo điều kiện để em học ngơi Trường Đại Học Cơng Nghệ TP HCM Vì thời gian hạn hẹp trình độ hiểu biết hạn chế, nên Đồ Án Tốt Nghiệp em cịn nhiều điều thiếu sót Em mong thơng cảm, đóng góp ý kiến sửa đổi quý Thầy Cô Em xin chân thành cảm ơn! Tp.HCM, Ngày 08 tháng 08 năm 2016 Nguyễn Thị Huỳnh Như SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như ii Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến M C C ỜI CAM ĐOAN i ỜI CẢM ƠN ii DANH M C TỪ VIẾT TẮT vi DANH M C BẢNG vi DANH M C HÌNH viii ỜI MỞ ĐẦU MỞ ĐẦU 1.Lý chọn đề tài: 2.Mục tiêu đề tài: 3.Nội dung nghiên cứu 4.Đối tượng phạm vi nghiên cứu 5.Địa điểm thời gian thí nghiệm 6.Phương pháp nghiên cứu 6.1 Phương pháp luận 6.2 Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn 7.1 Ý nghĩa khoa học 7.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết cấu đề tài: CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẬT IỆU 1.1 Tổng quan phế phẩm nông nghiệp 1.1.1 Định nghĩa phế phẩm nông nghiệp 1.1.2 Nguồn gốc phát sinh phế phẩm nông nghiệp 1.1.3 Phân loại phế phẩm nông nghiệp 1.1.3.1 Bã nông nghiệp 1.1.3.2 Chất thải từ chăn nuôi gia súc 1.1.3.3 Thu gom, xử lý tái chế phế phẩm nông nghiệp 1.2 Tổng quan vỏ trấu 1.2.1 Nguồn gốc vỏ trấu 1.2.2 Hiện trạng vỏ trấu Việt Nam SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như iii Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến 1.2.3 Các ứng dụng vỏ trấu 10 1.2.3.1 Sử dụng làm chất đốt 10 1.2.3.2 Dùng vỏ trấu để lọc nước 11 1.2.3.3 Sử dụng vỏ trấu tạo thành củi trấu 11 1.2.3.4 Vỏ trấu làm sản phẩm mỹ nghệ 12 1.2.3.5 Aerogel vỏ trấu- Mặt hàng công nghệ cao 13 1.2.3.6 Trấu phế phẩm khác làm pin sạc 15 1.2.3.7 Vỏ trấu làm sản phẩm vật liệu xây dựng nhẹ không nung 15 1.2.3.8 Sử dụng nhiệt lượng trấu sản xuất điện 16 1.2.3.9 Vỏ trấu cịn làm ngun liệu xây dựng 17 1.3 Tổng quan rơm rạ 18 1.3.1 Nguồn gốc rơm rạ 18 1.3.2 Hiện trạng rơm rạ Việt Nam 19 1.3.3 Ứng dụng rơm rạ 20 1.3.3.1 Sử dụng rơm rạ trồng nấm 20 1.3.3.2 Sử dụng rơm rạ làm phân hữu 21 1.3.3.3 Sử dụng rơm rạ sản xuất dầu sinh học 23 1.3.3.4 Sử dụng rơm rạ tạo điện 24 1.3.3.5 Sử dụng rơm thủ công mỹ nghệ 25 1.4 Tổng quan xi măng 26 1.4.1 Định nghĩa xi măng 26 1.4.2 Nguồn gốc xi măng 27 1.4.3 Thành phần hóa học clinke Portland biểu thị hàm lượng % oxit 27 1.4.4 Ứng dụng 27 1.5 Tổng quan phụ gia vật liệu xây dựng 28 1.6 Tổng quan sử dụng phụ gia Việt Nam 28 1.6.1 Nhu cầu sử dụng phụ gia 28 1.6.2 Lịch sử dùng phụ gia 29 1.7 Vữa xây dựng 29 1.7.1 Khái niệm chung 29 1.7.2 Vật liệu chế tạo vữa 30 SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như iv Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến 1.7.2.1 Chất kết dính 30 1.7.2.2 Cốt liệu 31 1.7.2.3 Phụ gia 31 1.7.2.4 Nước 31 CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ ĐỀ TÀI 32 2.1 Tình hình nghiên cứu nước 32 2.2 Tình hình nghiên cứu nước 33 2.2.1 Đề tài Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng (Vũ Thị Bách, Đại học Kỹ Thuật Cơng Nghệ Thành phố Hồ Chí Minh,2010) 33 2.2.2 Đề tài “Nghiên cứu tận dụng tro xỉ từ nhà máy nhiệt điện Đình Hải (KCN Trà Nóc – Cần Thơ) làm vật liệu xây dựng” (Nguyễn Thị Chiều Dương, Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành phố Hồ Chí Minh, 2011) 34 2.2.3 Đề tài “Nghiên cứu tinh luyện SiO2 từ tro trấu phương pháp sinh học để sản xuất vật liệu xây dựng chất lượng cao.” (Vương Mỹ Ngọc, Đại học Kỹ Thuật Cơng Nghệ Thàng Phố Hồ Chí Minh) 36 2.2.4 Nhận xét ba phương pháp 39 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40 3.1 Nội dung nghiên cứu 40 3.2 Phương pháp nghiên cứu 41 3.2.1 Thí nghiệm 1: Tạo mẫu, xử lý sơ chế mẫu 41 3.2.3 Thí nghiệm 3: Đúc mẫu 45 3.2.4 Thí nghiệm 4: Kiểm tra tính chất lý 48 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO UẬN 51 4.1 Kết thí nghiệm kiểm tra hoạt tính vật liệu 51 4.2 Kết thí nghiệm kiểm tra tính chất lý 57 KẾT UẬN – KIẾN NGHỊ 66 Kết luận 66 Kiến nghị 68 SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như v Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến DANH M C TỪ VIẾT TẮT KCN PCSIR Pakistan : Khu công nghiệp : Hội đồng Khoa học Nghiên cứu Công nghiệp PPHH : Phương pháp hóa học PPN : Phương pháp nhiệt TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như vi Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến DANH M C BẢNG Bảng 1.1 Thành phần hóa học vỏ trấu Bảng 1.2 Thành phần hóa học rơm rạ 17 Bảng 1.3 Thành phần tro rơm rạ 18 Bảng1.4 Hảm lượng oxit clinke Portland 27 Bảng 2.1 Kết kiểm tra hoạt tính vật liệu 32 Bảng 2.2 Kết đo độ bền nén trung bình mẫu vữa 33 Bảng 2.3 Bảng tần suất theo dõi tiêu 37 Bảng 2.4 Kết thông số tiêu sau 31 ngày ủ 38 Bảng 3.1 Tỷ lệ phối trộn chất phụ gia xi măng 45 Bảng 4.1 Kết thí nghiệm kiểm tra hoạt tính vật liệu 51 Bảng 4.2 Lượng nước cần thêm vào trình đúc mẫu 53 Bảng 4.3 Kết đo độ bền nén độ bền uốn mẫu vữa 56 Bảng 4.4 Kết độ bền nén độ bền uốn mẫu vữa sau hiệu chỉnh ngày tuổi 28 57 Bảng 4.5 Kết độ bền nén độ bền uốn trung bình mẫu vữa, phân Mác theo cường độ nén 58 Bảng 5.1 Kết xác định khoảng chứa ngưỡng phối trộn tối ưu 64 SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như vii Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến DANH M C HÌNH Hình 1.1 Các loại bã nông nghiệp Hình 1.4 Vỏ trấu đổ bỏ sông Hình 1.2 Cây lúa Hình 1.3 Vỏ trấu Hình 1.5 Lò đốt trấu dùng sinh hoạt 10 Hình 1.6 Lị nung gạch sử dụng trấu 11 Hình 1.7 Máy ép củi trấu 12 Hình 1.8 Thanh củi trấp sau ép 12 Hình 1.9 Sản phẩm làm từ vỏ trấu 12 Hình 1.10 Vật liệu aerogel cách âm nhiệt 14 Hình 1.11 Tro trắng thành aerogel dạng bột 14 Hình 1.12 Đốt rơm trục đường giao thông 20 Hình 1.13 Đốt trực tiếp gốc rạ đồng 20 Hình 1.14 Thu hoạch nấm rơm 21 Hình 1.15 Nấm rơm sau làm 21 Hình 1.16 Các loại bã nông nghiệp sử dụng tạo nhiên liệu sinh học 23 Hình 1.17 Tranh phong cảnh làm từ rơm 24 Hình 1.18 Những ngơi nhà làm rơm xưa 26 Hình 2.1 Trấu sau nung 32 Hình 2.2 Quá trình loại bỏ Cacbon mẫu 34 Hình 2.3 Quá trình thu SiO2 mẫu 35 Hình 2.4 Mơ hình thí nghiệm 36 Hình 2.5 & 2.6 Mẫu phân ure sử dạng rắn sau hòa tan vào nước để trộn 36 Hình 2.7 & 2.8 Mẫu chế phẩm vi sinh dạng bột sau hòa tan vào nước để trộn 36 Hình 2.9 Trộn vật liệu 37 Hình 2.10 Mơ hình ủ hiếu khí 37 Hình 3.1Tro trấu sau đốt sơ 40 Hình 3.2 Tro trấu sau nung 950oC 40 Hình 3.3 Tro rơm sau đốt sơ 40 Hình 3.4 Tro rơm sau nung 950oC 40 Hình 3.5 Quy trình tinh chế SiO2 từ tro trấu, tro rơm 41 SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như viii Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến Hình 3.6 Mẫu đúc 46 Hình 3.7 Mẫu tháo khuôn sau 24h 47 Hình 3.8 Mẫu ngâm nước 47 Hình 3.9 Mẫu lấy khỏi nước 48 Hình 3.10 Đo độ bền uốn mẫu 48 Hình 3.11 Đo độ bền nén mẫu 49 Hình 4.1 SiO2 tinh chế từ vỏ trấu phương pháp nhiệt 50 Hình 4.2 SiO2 tinh chế từ vỏ trấu phương pháp hóa học 50 Hình 4.3 SiO2 tinh chế từ rơm phương pháp nhiệt 50 Hình 4.4 SiO2 tinh chế từ rơm phương pháp hóa học 50 Hình 4.5 Biểu đồ thể độ hấp thu vôi mẫu SiO2 tinh chế 51 Hình 4.6 Biểu đồ biểu diễn độ hấp thu nước mẫu SiO2 tinh chế từ trấu rơm 52 Hình 4.7 Lượng nước sử dụng đúc mẫu vữa có thành phần SiO2 tinh chế từ trấu phương pháp nhiệt 53 Hình 4.8 Lượng nước sử dụng đúc mẫu vữa có thành phần SiO2 tinh chế từ trấu phương pháp hóa học 54 Hình 4.9 Lượng nước sử dụng đúc mẫu vữa có thành phần SiO2 tinh chế từ rơm phương pháp nhiệt 54 Hình 4.10 Lượng nước sử dụng đúc mẫu vữa có thành phần SiO2 tinh chế từ rơm phương pháp hóa học 55 Hình 4.11 Sự thay đổi cường độ chịu nén mẫu vữa có tỷ lệ thành phần SiO2 tinh chế từ trấu phương pháp nhiệt thay đổi 58 Hình 4.12 Sự thay đổi cường độ chịu nén mẫu vữa có tỷ lệ thành phần SiO2 tinh chế từ trấu phương pháp hóa học thay đổi 59 Hình 4.13 Sự thay đổi cường độ chịu nén mẫu vữa có tỷ lệ thành phần SiO2 tinh chế từ rơm phương pháp nhiệt thay đổi 60 Hình 4.14 Sự thay đổi cường độ chịu nén mẫu vữa có tỷ lệ thành phần SiO2 tinh chế từ rơm phương pháp hóa học thay đổi 61 Hình 4.15 So sánh cường độ chịu nén mẫu vữa có SiO2 tinh chế từ vỏ trấu rơm 61 SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như ix ... pháp, nghiên cứu khả thi, hiệu để tận dụng nguồn vỏ trấu rơm đề tài "Nghiên cứu tinh luyện SiO2 từ vỏ trấu, rơm để sản xuất vật liệu xây dựng" hướng đến mục tiêu tạo loại vật liệu xây dựng chất... lượng vật liệu xây dựng - Đo đạc tính chất lý, hóa học vật liệu xây dựng làm từ tro trấu, rơm rạ - Tìm ngưỡng tối ưu tỷ lệ phối trộn SiO2 tinh chế từ tro trấu, rơm rạ việc sản xuất vật liệu xây dựng. .. 4.1 SiO2 tinh chế từ vỏ trấu phương pháp nhiệt 50 Hình 4.2 SiO2 tinh chế từ vỏ trấu phương pháp hóa học 50 Hình 4.3 SiO2 tinh chế từ rơm phương pháp nhiệt 50 Hình 4.4 SiO2 tinh chế từ