Nghiên cứu chuyển hóa chất dẻo phế thải rắn thành hydrocacbon hữu ích

Trình bày tổng quan về rác thải và xử lý rác thải, tổng quan polyme, tổng quan về xơ sợi. Cơ sở lý thuyết về quá trình nhiệt phân. Kết quả thực nghiệm quá trình nhiệt phân. Kết quả và thảo luận. Trình bày tổng quan về rác thải và xử lý rác thải, tổng quan polyme, tổng quan về xơ sợi. Cơ sở lý thuyết về quá trình nhiệt phân. Kết quả thực nghiệm quá trình nhiệt phân. Kết quả và thảo luận.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - BÙI QUANG HƯNG NGHIÊN CỨU CHUYỂN HÓA CHẤT DẺO PHẾ THẢI RẮN THÀNH HYDROCACBON HỮU ÍCH Chun ngành: Kỹ thuật Hóa học LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS.NGUYỄN HỮU TRỊNH HÀ NỘI – 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Những nội dung luận văn thực hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Hữu Trịnh Mọi tham khảo dùng luận văn trích dẫn nguồn gốc rõ ràng Các nội dung nghiên cứu kết đề tài trung thực chưa cơng bố cơng trình Hà Nội, ngày 15 tháng 02 năm 2013 Người thực BÙI QUANG HƯNG Luận văn thạc sỹ khoa học Bùi Quang Hưng MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN………………………………………………….……….1 I TỔNG QUAN CHUNG VỀ RÁC THẢI VÀ XỬ LÝ RÁC THẢI……… …… 1 Tình hình rác thải giới………………………………………………………1 Tình hình rác thải Việt Nam……………………………………………… …….2 Các biện pháp xử lý rác thải:…………………………………………………………5 3.1 Khâu thu gom…………………………………………………………………… 3.2 Các phương pháp xử lý rác thải………………………… ……………………… 3.2.1 Phân loại xử lý học………………………………………… ……………6 3.2.2 Công nghệ thiêu đốt…………………………………………… ……………….7 3.2.3 Cơng nghệ xử lý hố – lý………………………………………………… ……7 3.2.4 Công nghệ chôn lấp hợp vệ sinh…………………………………………………8 Các phương pháp tái chế rác thải…………………………………………………….9 4.1 Tái chế rác thải phương pháp lên men ……………………… …………….9 4.2 Tái chế phương nhiệt phân…………………………………………… ……9 II TỔNG QUAN VỀ POLYME………………………………………….…………10 Hiểu biết chung polyme……………………………….……………….……… 10 1.1 Khái niệm polyme………………………………… …….……………10 1.2 Phân loại polyme…………………………….……………….…….…………… 11 1.3 Cấu trúc phân tử polyme ……………………… ……………………………… 13 Tìm hiểu chất dẻo……………………………………………………………… 14 2.1 Phân loại theo tính chất …………………………………….…………………….14 2.2 Phân loại theo ứng dụng…………………………………………………….…….15 Luận văn thạc sỹ khoa học Bùi Quang Hưng 2.3 Phân loại theo thành phần hóa học mạch chính………………………….……….15 Tính chất ứng dụng số Polyme thông dụng…………….………………15 3.1 PVC (Polyvinyclorua) ………………………………………………………… 15 3.2 PE (Polyethylene)…………………………… ………………………………… 17 3.3 PP ( Polypropylen)……………………………………………………………… 18 3.4 PS ( Polystyren) …………………………………………………….…………….19 3.5 PC (Polycarbonat)……………………………………… ……………………….21 3.6 PET (Polyethylen terephtalate)…………………………… ……………………21 III TỔNG QUAN VỀ XƠ, SỢI…………………………………………………… 22 Tìm hiểu xơ, sợi…………………………………………….……………………22 1 Xơ sợi tự nhiên……………………………………………………….………… 22 1 Xơ sợi bông…………………………………………………… …………….22 1.1.2 Xơ Libe…………………………………………………………… ………….23 1.1.3 Xơ sợi len……………………………………………………………………….23 1.1.4 Tơ tằm…………………………………………………….…………………….25 1.2 Xơ, sợi hóa học……………………………………………………… ………….26 1.2.1 Khái niệm:………………………………………………………………… ….26 1.2.2 Quá trình hình thành……………………………… ………………………… 26 1.2.3 Triển vọng phát triển xơ, sợi tổng hợp:………………… …………………….27 1.2.4 Các loại vải, sợi hóa học ………………………………………… ………… 27 1.2.4.1.Vải xơ, sợi vitxco………………………………………………………… ….27 1.2.4.2 Xơ, sợi axetat …………………………………… ………………………….29 1.2.4.3 Xơ, sợi poliamit: ……………………………………….…………….……….30 1.2.4.4 Xơ, sợi polieste……………………………………………………………… 31 1.2.4.5 Xơ, Sợi poliacrylonitril………………………….………………………… 33 IV TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI……………………………………….…….……….34 Phân tích tình hình nghiên cứu xử lý polyme phế thải Thế giới………… 34 Luận văn thạc sỹ khoa học Bùi Quang Hưng 1.1 Đối với loại nhựa polyme phế thải 34 1.2 Đối với loại vải vụn phế thải 36 Phân tích nghiên cứu xử lý polyme phế thải Việt Nam .37 2.1 Công nghệ MBT- CD08 37 2.2 Công nghệ bến rác thải thành nhiên liệu 38 2.3 Đối với vải vụn phế thải 39 CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH NHIỆT PHÂN…… ……40 I CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH NHIỆT PHÂN POLYME……………………… 40 II CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH NHIỆT PHÂN……………42 Nhiệt độ thời gian lưu nguyên liệu………………………………………….42 Nguyên liệu kích thước nguyên liệu……………………… ………………45 Thời gian phản ứng ………………………………………………………….…….45 Tốc độ gia nhiệt………………………………………………………….…………46 CHƯƠNG III KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH NHIỆT PHÂN…… 47 I NGUYÊN LIỆU ………………………………………………………………… 47 II SƠ ĐỒ KHỐI QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM…………………… ………….47 Sơ đồ khối trình thực nghiệm ………………………………………….….… 47 Nguyên lý……………………………………………………………………… ….47 III TIẾN HÀNH KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN NHIỆT PHÂN ĐỂ THU ĐƯỢC SẢN PHẨM LỎNG CAO NHẤT .48 Xác định nhiệt độ nhiệt phân tối ưu 48 Xác định tốc độ gia nhiệt tối ưu 48 III XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHỈ TIÊU CỦA SẢN PHẨM .48 Xác định thành phần phân đoạn 48 Phương pháp phân tích nhiệt .49 Xác định khối lượng riêng 150C 49 Xác định nhiệt độ chớp cháy 50 Luận văn thạc sỹ khoa học Bùi Quang Hưng Phương pháp xác định số xetan 51 Xác định hàm lượng tro .51 Xác định độ axit 52 CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53 I KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN TIẾN HÀNH VỚI MẪU PS VÀ NYLON .53 Kết phân tích nhiệt mẫu PS Nylon……………………….…………53 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến trình nhiệt phân……… ……………….55 2.1 Mẫu PS 55 2.2 Mẫu Nylon……………………………………………………………………… 56 2.3 Tốc độ gia nhiệt tối ưu……………………………………………………………57 Khảo sát thành phần chưng cất phân đoạn sản phẩm lỏng Nylon PS nhiệt độ tối ưu………………………………………………………….……………………58 Xác định tiêu sản phẩm lỏng……………………… …………………58 4.1.Thành phần chưng cất phân đoạn………………………………………………….58 4.1.1 Xác định cho phân đoạn xăng………………………………………………… 58 4.1.2 Xác định cho phân đoạn kerosen………………………….…………………….59 4.1.3 Xác định cho phân đoạn DO 59 Kết phân tích GC-MS 60 5.1 Kết phân tích GC-MS với mẫu PS 60 5.1.1 Kết phân tích GC-MS phân đoạn PS - 180oC 60 5.1.2 Kết phân tích GC-MS phân đoạn PS - 180 ÷ 350oC…………….…………62 5.2 Kết phân tích GC-MS với mẫu nylon………………………………….…….65 5.2.1 Kết phân tích GC-MS phân đoạn xăng Nylon - 180oC………….…………65 5.2.2 Kết phân tích GC-MS phân đoạn Nylon - 180 ÷ 250oC…………… …….67 5.2.3 Kết phân tích GC-MS phân đoạn Nylon - 250 ÷ 350oC…………… …… 69 Các tiêu chất lượng khác sản phẩm…………………………………….… 70 II KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN TIẾN HÀNH VỚI MẪU VẢI…………….….71 Luận văn thạc sỹ khoa học Bùi Quang Hưng Kết phân tích nhiệt TG – DSC mẫu vải 71 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến trình nhiệt phân .72 2.1 Đối với mẫu vải coton ( mẫu I) .72 2.2 Đối với mẫu hỗn hợp loại vải (mẫu II) 74 2.3 Mẫu vải sợi pha (III)……………… ….76 Khảo sát tốc độ gia nhiệt nhiệt độ tối ưu……… ………………… 78 Xác định tiêu sản phẩm lỏng………………… ………………………79 4.1 Thành phần chưng cất phân đoạn…………………………………………………79 4.1.1 Thành phần chưng cất phân đoạn sản phẩm lỏng mẫu vải nhiệt độ tối ưu………………………………………………………………………………………79 4.1.2 Xác định phần trăm thể tích phân đoạn………………….……………… 80 Kết phân tích GC-MS…………………………………………….…………….82 5.1 Đối với mẫu vải cotton………………………………………… ………….…….82 5.2 Đối với mẫu vải hỗn hợp………………………………………………… …… 83 5.3 Đối với mẫu vải sợi pha……………………………………………….………….86 5.4 Đối với mẫu vải hỗn hợp có q trình loại oxy……………………… ………….88 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO Luận văn thạc sỹ khoa học Bùi Quang Hưng DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Một số tính chất học PS [7]……………… ……………………… 20 Bảng 2: Lượng sản phẩm lỏng nhiệt phân PS nhiệt độ khác nhau…… …55 Bảng 3: Lượng sản phẩm lỏng nhiệt phân Nylon nhiệt độ khác nhau…….56 Bảng 4: Tốc độ gia nhiệt tối ưu………………………………………… ……………57 Bảng 5: Chưng cất phân đoạn sản phẩm lỏng…………………………… ………….58 Bảng 6: Chưng cất phần trăm thể tích phân đoạn xăng……………………… …… 58 Bảng 7: Chưng cất phần trăm thể tích phân đoạn kerosen…………………….………59 Bảng 8: Chưng cất phần trăm thể tích phân đoạn DO……………………….……… 60 Bảng 9: Thành phần hóa học sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫu PS180oC…………………………………………………………………………….…….61 Bảng 10: Bảng thống kê % thành phần mẫu……………………… ………… 61 Bảng 11: Thành phần hóa học sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫu PS - 180 ÷ 350oC………………………………………………………………….……………….64 Bảng 12: Bảng thống kê % thành phần chất mẫu…………………….…… 64 Bảng 13: Thành phần sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫu nylon – 180oC………………………………………………………………………………… 66 Bảng 14: Bảng thống kê % thành phần loại hydrocacbon…………………… …66 Bảng 15 : Thành phần hóa học sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫu nylon – 180-250oC………………………………………………………………………… ….68 Bảng 16: Bảng thống kê % thành phần loại hydrocacbon……………………… 68 Bảng 17: Thành phần hóa học sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫu nylon – 250 ÷ 350oC……………………………………………………………………………70 Bảng 18: Bảng thống kê % thành phần loại hydrocacbon mẫu………….….70 Bảng 19: Các tiêu chất lượng bản………………………………………… …71 Bảng 20 : Nhiệt phân mẫu I nhiệt độ khác nhau…………………………… ….73 Luận văn thạc sỹ khoa học Bùi Quang Hưng Bảng 21: Nhiệt phân mẫu II nhiệt độ khác nhau……………………………… 74 Bảng 22: Nhiệt phân mẫu III nhiệt độ khác nhau…………………… ……… 76 Bảng 23: Nhiệt phân mẫu vải tốc độ gia nhiệt………………………… 78 Bảng 24: Hiệu suất phân đoạn mẫu vải…………………………… ……….80 Bảng 25: Chưng cất phần trăm thể tích phân đoạn 180oC………………….…………80 Bảng 26: Thành phần hóa học sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫu vải cotton…………………………………………………………………………… ……82 Bảng 27: Thành phần hóa học sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫu vải hỗn hợp…………………………………………………………………………………… 85 Bảng 28: Bảng thống kê % thành phần mẫu vải hỗn hợp…………… ………… 85 Bảng 29: Thành phần hóa học sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫuvải sợi pha…………………………………………………………………… ………………87 Bảng 30: Thống kê % sản phẩm mẫu vải sợi pha………………………… …….87 Bảng 31: Các thành phần sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫu vải hỗn hợp có q trình đuổi oxy khơng khí……………………………………………… …….89 Luận văn thạc sỹ khoa học Bùi Quang Hưng DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ Hình 1: Các bãi rác Hà Nội tình trạng tải…………………… ………… Hình 2: Túi nilon chất thải nhựa đe dọa đại dương……………………….4 Hình 3: Hình ảnh PE…………………………………………………………….…17 Hình 4: Hình ảnh PS………………………………………………………….…….19 Hình 5: Sơ đồ khối thực thí nghiệm…………………………………… ………47 Hình 6: Sơ đồ chưng cất .49 Hình 7: Kết phân tích nhiệt TG-DSC mẫu PS ( xốp)……… 53 Hình 8: Kết phân tích nhiệt TG-DSC mẫu Túi nilon…… ……… 54 Hình 9: Phổ GC-MS sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫu PS phân đoạn 180oC .…60 Hình 10: Phổ GC-MS sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫu PS phân đoạn 180 ÷ 350oC… 62 Hình 11: Kết phân tích nhiệt TG-DSC mẫu vải………………… …71 Hình 12: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc sản phẩm vào nhiệt độ mẫu I… .73 Hình 13: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc sản phẩm vào nhiệt độ mẫu II… 75 Hình 14: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc sản phẩm vào nhiệt độ mẫu III… 77 Hình 15: Đồ thị thể phụ thuộc sản phẩm lỏng vào tốc độ gia nhiệt… 78 Hình 16: Đồ thị đường cong chưng cất phân đoạn xăng mẫu vải đường cong chưng cất xăng thương phẩm…………………………………………… 81 Hình 17: Phổ GC-MS sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫu vải cotton…….………… 82 Hình 18: Phổ GC-MS sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫu vải hỗn hợp…………….…83 Hình 19: Phổ GC-MS sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫu vải sợi pha………….…….86 Hình 20: Phổ GC-MS sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫu vải hỗn hợp có q trình loại oxy khơng khí…………………………………………………………… .…88 Luận văn thạc sỹ khoa học Bùi Quang Hưng Hình 14: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc sản phẩm vào nhiệt độ mẫu III Qua đồ thị cho thấy hiệu suất thu sản phẩm lỏng cao mẫu vải sợi pha nhiệt độ 325 0C Như nhiệt độ tăng hiệu suất sản phẩm lỏng tăng hiệu suất sản phẩm khí giảm xuống Nhưng nhiệt độ tăng lên 3500C lượng sản phẩm lỏng lại giảm nguyên nhân nhiệt độ tăng trình bẻ gãy mạch diễn mạnh mẽ nên sản phẩm lỏng vừa tạo lại tiếp tục bị bẻ gãy mạch tạo hydocacbon khí, nên nhiệt độ cao lượng sản phẩm lỏng giảm mà lượng sản phẩm khí lại tăng Vậy nhiệt độ nhiệt phân tối ưu mẫu vải có sợi polyester 3250C Đồng thời với mẫu vải có sợi polyeste sản phẩm khí tạo lớn, lượng khí tận dụng để gia nhiệt cho trình nhiệt phân Luận văn thạc sỹ khoa học 77 Bùi Quang Hưng Khảo sát tốc độ gia nhiệt nhiệt độ tối ưu Tốc độ gia nhiệt (oC/phút) 10 Lượng Vải coton 49 50 48 Vải hỗn hợp 30 31 29 Vải sợi pha 34 35 32 sản phẩm lỏng (% khối lượng) Bảng 23: Nhiệt phân mẫu vải tốc độ gia nhiệt Từ bảng kết ta xây dựng đồ thị thể phụ thuộc sản phẩm lỏng vào tốc độ gia nhiệt Hình 15: Đồ thị thể phụ thuộc sản phẩm lỏng vào tốc độ gia nhiệt Luận văn thạc sỹ khoa học 78 Bùi Quang Hưng Trong : I Là đường biểu diễn mẫu vải cotton II Là đường biểu diễn mẫu vải hỗn hợp III Là đường biểu diễn mẫu vải cotton có sợi cacbon Qua đồ thị cho thấy tốc độ gia nhiệt tối ưu mẫu 50C/ phút Đồ thị cho thấy tốc độ gia nhiệt cao hiệu suất thu sản phẩm lỏng thấp, tượng giải thích nhiệt độ gia nhiệt mà cao xảy tượng cháy cục bộ, lớp bên cháy trước tạo màng bao quanh lớp làm giảm bề mặt truyền nhiệt dẫn đến làm giảm hiệu suất thu sản phẩm lỏng, mẫu vải gia nhiệt với tốc độ nhanh gây tượng tắc nghẽn đường ống dẫn sản phẩm Còn tốc độ gia nhiệt chậm trình nhiệt phân sâu, sản phẩm lỏng tạo lại bị bẻ gãy mạch tiếp để tạo thành sản phẩm khí, đồng thời nhiệt phân với tốc độ chậm làm tốn nhiệt lớn không hiệu kinh tế Qua đồ thị cho thấy tốc độ gia nhiệt tối ưu mẫu 50C/ phút Đồ thị cho thấy tốc độ gia nhiệt cao hiệu suất thu sản phẩm lỏng thấp, tượng giải thích nhiệt độ gia nhiệt mà cao xảy tượng cháy cục bộ, lớp bên cháy trước tạo màng bao quanh lớp làm giảm bề mặt truyền nhiệt dẫn đến làm giảm hiệu suất thu sản phẩm lỏng Cịn tốc độ gia nhiệt q chậm q trình nhiệt phân sâu, sản phẩm lỏng tạo lại bị bẻ gãy mạch tiếp để tạo thành sản phẩm khí, đồng thời nhiệt phân với tốc độ chậm làm tốn nhiệt lớn không hiệu kinh tế Xác định tiêu sản phẩm lỏng 4.1 Thành phần chưng cất phân đoạn 4.1.1 Thành phần chưng cất phân đoạn sản phẩm lỏng mẫu vải nhiệt độ tối ưu Luận văn thạc sỹ khoa học 79 Bùi Quang Hưng Mẫu Hiệu suất phân đoạn(%) < 1800C 180÷ 3500C Vải I 96 Vải II 97 Vải III 96 Vải IV 98 Bảng 24: Hiệu suất phân đoạn mẫu vải Từ bảng kết cho thấy hiệu suất thu phân đoạn < 1800C lớn điều cho thấy sản phẩm trình nhiệt phân vải chất có nhiệt độ sơi thấp 4.1.2 Xác định phần trăm thể tích phân đoạn Xác định cho phân đoạn 1800C Mẫu Nhiệt độ chưng cất, oC T đầu T 10% T 20% T 30% T 40% T 50% T 60% T 70% T 80% T 90% T cuối I 98 99 99 99 100 102 104 106 126 170 230 II 96 97 97 99 99 101 103 120 135 185 248 III 96 98 99 100 102 105 107 130 145 175 225 X.thg 46 56 65 75 87 105 125 145 178 185 200 phẩm Bảng 25: Chưng cất phần trăm thể tích phân đoạn 180oC Từ bảng số liệu ta xây dựng đường cong chưng cất tương ứng % thể tích Luận văn thạc sỹ khoa học 80 Bùi Quang Hưng Hình 16: Đồ thị đường cong chưng cất phân đoạn xăng mẫu vải đường cong chưng cất xăng thương phẩm Trong đó: I Là đường biểu diễn mẫu vải cotton II Là đường biểu diễn mẫu vải hỗn hợp III Là đường biểu diễn mẫu vải cotton có sợi pha Từ bảng số liệu đường cong chưng cất ta thấy mẫu vải nhiệt độ sôi đầu cao xăng thương phẩm gần Từ đường cong chưng cất phân đoạn xăng mẫu vải so với đường cong xăng thương phẩm ta thấy nhiệt độ sôi ban đầu mẫu vải cao so với đường cong chưng cất phân đoạn xăng thương phẩm, khoảng nhiệt độ sôi cao không nhau,qua phân đoạn xăng mẫu vải chưa thể dùng làm xăng thương phẩm cần phải qua q trình pha chế theo tỷ lệ thích hợp trở thành sản phẩm thương phẩm Luận văn thạc sỹ khoa học 81 Bùi Quang Hưng Kết phân tích GC-MS 5.1 Đối với mẫu vải cotton Abundance TIC: VAI-COTTON-SV.D 1800000 1600000 1400000 1200000 1000000 800000 600000 400000 200000 4.79 8.12 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 Time > Hình 17: Phổ GC-MS sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫu vải cotton Kết STT Bán định Thành phần lượng Công thức đơn giản 3,5- Dimethylpyrazole 76,11 C5H8N2 4-aminophenol 23,89 C H NO Bảng 26: Thành phần hóa học sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫuvải cotton Qua kết phân tích cho thấy nhiệt phân mẫu vải cotton lượng sản phẩm lỏng thu cao thành phần chất mẫu lại ít, chủ yếu hợp chất Nitơ Sản phẩm 4-aminophenol dùng để sản xuất paracetamol phản ứng với acetic anhydride Luận văn thạc sỹ khoa học 82 Bùi Quang Hưng 5.2 Đối với mẫu vải hỗn hợp Abundance TIC: VAI-HH-SV.D 31.59 1800000 1600000 1400000 1200000 1000000 800000 29.93 600000 400000 6.24 31.86 5.47 3.58 200000 8.74 20.20 7.08 4.78 8.18 11.25 14.45 25.85 33.60 35.20 38.99 14.8117.96 23.05 13.32 24.76 28.58 32.42 10.09 22.84 5.72 27.04 7.92 6.67 10.59 18.3721.53 11.80 40.00 20.00 25.00 30.00 35.00 5.00 10.00 15.00 Time > Hình 18: Phổ GC-MS sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫu vải hỗn hợp Kết Công thức (Bán định lượng) đơn giản Metyl-Benzen 2,57 C7H8 2-Furancarboxaldehyde 0,71 C5H4O2 Ethyl-Benzen 3,35 C H 10 1,2- dimethyl- Benzen 0,10 C H 10 styren 6,11 C8H8 1-methyl ethyl- benzen 0,70 C H 12 Propyl- benzen 0,09 C H 12 Benzadehyde 0,99 C7H6O 10 alpha.- Methylstyrene 2,86 C H 10 11 2-propenyl- Benzen 0,14 C H 10 STT Thành phần Luận văn thạc sỹ khoa học 83 Bùi Quang Hưng 12 Tetrahydro-2-methoxy-2Hpyran 0,05 C H 12 O 13 1-phenyl- ethanone 0,47 C8H8O 14 4-methyl-benzadehyde 0,10 C8H8O 15 1-butanone, 1-phenyl- 0,17 C 10 H 12 O 16 Benzoic acid 2,07 C7H6O2 17 naphtalene 0,32 C 10 H 0,06 C H 10 N O 18 4-methylimidazol-2,5dimethanol 20 1,1-Biphenyl 2,13 C 12 H 10 21 Dimethylmethane 0,30 C3H8 22 1,1- methylenebis-benzen 0,09 C 13 H 12 23 Diphenylmethane 0,15 C 13 H 12 24 9H- Fluorene 0,13 C 13 H 10 25 1,3-diphenyl-propane 0,49 C 15 H 16 27 9-ethenyl-anthracene 0,09 C 16 H 12 28 Hexadecanoic acid 9,93 C 16 H 32 O 29 Linoleic acid ethyl ester 60,43 C 20 H 36 O 30 Octadecanoic acid, ethyl ester 4,45 C 20 H 40 O 31 Ethyl linoleate 0,05 C 20 H 36 O 32 Heptadecanoic acid, ethyl ester 0,34 C 19 H 38 O Luận văn thạc sỹ khoa học 84 Bùi Quang Hưng 33 Nonadecanoic acid, ethyl ester 1,1’:3’ , 1’ :4 ’ ’, 1’’’ - 34 Quaterphenyl 0,27 C 21 H 42 O 0,11 C 24 H 18 Bảng 27: Thành phần hóa học sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫu vải hỗn hợp Qua kết phân tích GC-MS cho thấy thành phần mẫu vải hỗn hợp gồm: Hợp chất % thành phần Chứa oxy aromatic 80,09% 19,19% Bảng 28: Bảng thống kê % thành phần mẫu vải hỗn hợp Qua bảng thống kê cho thấy mẫu vải hỗn hợp chứa chủ yếu hợp chất chứa oxy chiếm 80,09% , hydrrocacbon thơm chiếm 19,19% Trong hợp chất nhiều Linoleic acid ethyl ester chiếm lượng lớn tới 60,43% nên tiến hành tách thu Linoleic acid ethyl ester để ứng dụng thực tế Tiếp đến Hexadecanoic acid axit béo bão hịa có giá trị.Ngồi thành phần sản phẩm cịn có lượng hydroacbon thơm có giá trị Metyl-Benzen, Ethyl-Benzen, Styrene, Methylstyrene tách để tổng hợp nên hợp chất có giá trị Luận văn thạc sỹ khoa học 85 Bùi Quang Hưng 5.3 Đối với mẫu vải sợi pha Abundance TIC: VAI-COTTON-PDY-SV.D 300000 280000 260000 2400003.58 220000 200000 180000 160000 140000 120000 100000 80000 5.47 60000 40000 20.20 6.23 8.18 8.71 13.32 20000 4.37 4.79 11.25 8.11 8.82 14.37 5.72 7.9210.09 14.81 14.26 5.55 21.52 29.88 4.00 6.00 8.0010.0012.0014.0016.0018.0020.0022.0024.0026.0028.00 Time > Hình 19: Phổ GC-MS sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫu vải sợi pha Stt Thành phần Kết Công thức Bán định lượng đơn giản Metyl benzen 36,03 C7H8 Hexamethyl- Cyclotrisiloxane 1,59 C H 18 O Si 3 3,5- dimethyl-1H-Pyrazole 2,64 C5H8N2 Ethyl- Benzen 15,38 C H 10 2-Methylcyclobutanone 0,57 C5H8O 1,2-dimethyl-benzen 1,97 C H 10 styren 5,11 C8H8 7-ethyl-1,3,5-cycloheptatriene 0,56 C H 12 Luận văn thạc sỹ khoa học 86 Bùi Quang Hưng 5-methyl-2-furancarboxaldehyde 2,48 C6H6O2 10 Benzaldehyde 5,08 C7H6O 12 Isocyano - benzen 2,25 C7H5N 13 2-propenyl-benzen 0,48 C H 10 14 1-phenyl-ethanone 2,59 C8H8O 15 1-phenyl-1-butanone 3,85 C 10 H 12 O 16 Benzoic acid 2,21 C H COOH 17 Benzoic acid, ethyl ester 2,46 C H 10 O 18 Cyclopentacycloheptene 0,87 C 10 H 19 Phenylbenzen 8,51 C 12 H 10 20 Nordiphenamid 0,62 C 15 H 15 NO 21 Dibenzenodibenzo cyclododecene 0,39 Bảng 29: Thành phần hóa học sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫuvải sợi pha Từ bảng kết phân tích GC-MS ta thống kê % thành phần hợp chất mẫu vải sợi pha: Loại hydrocacbon % thành phần aromatic 68,04% Hợp chất Hợp chất Hợp chứa oxy chứa nitơ 19,26% 5,51% chất khác 7,19% Bảng 30: Thống kê % sản phẩm mẫu vải sợi pha Từ kết bảng thống kê cho thấy mẫu nhiệt phân chứa nhiều hợp chất hydrocacbon dị nguyên tố acid hữu cơ, amin, ancol, nhiều aromatic….Trong nhiều aromatic Metyl benzene, Ethyl- Benzen, Phenylbenzen hóa chất có giá trị, chẳng hạn metylbenzen ( toluene) hóa chất có nhiều ứng dụng, dùng làm dung mơi hịa tan cho vật liệu sơn, loại nhựa tạo màng cho sơn, sản xuất keo dán sản phẩm loại, Luận văn thạc sỹ khoa học 87 Bùi Quang Hưng ngồi Toluen cịn dùng làm chất cải thiện số octan xăng dầu Ethyl benzene dung mơi quan trọng, Styren có nhiều ứng dụng dùng để sản xuất polystyrene, styrene- Butadien…Còn Hydrocacbon dị nguyên tố acid hữu Benzoic acid ứng dụng để tổng hợp nên hợp chất benzoyl clorua, phenol, benzoic acid muối cịn sử dụng làm chất bảo quản thực phẩm Với Benzaldehyde tiền than nhiều hợp chất hữu cơ, dùng làm phụ gia cho nhựa vầ thành phần thuốc nhuộm Như sản phẩm trình nhiệt phân mẫu vải sợi pha chưa thể dùng làm nhiên liệu tách cấu tử thành phần sản phẩm để tổng hợp nên hợp chất hóa dầu có giá trị 5.4 Đối với mẫu vải hỗn hợp có q trình loại oxy Do mẫu vải nhiệt phân sản phẩm tạo thành chứa nhiều hợp chất oxy nên tiến hành trình dùng nước đuổi oxy Kết trình nhiệt phân mẫu vải hỗn hợp có dùng nước đuổi oxy Abundance TIC: DO.D 60000 34.38 55000 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 30.25 34.72 5000 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 Time > Hình 20: Phổ GC-MS sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫu vải hỗn hợp có q trình loại oxy khơng khí Luận văn thạc sỹ khoa học 88 Bùi Quang Hưng STT Thành phần 6-methoxyquinolin-4-yl Kết Công thức (Bán định lượng) giản 27,89 C 11 H NO đơn carbaldehyde Bis( 2-ethylhexyl) phthalate 67,24 C 24 H 38 O diisooctylphthalate 4,87 C 24 H 38 O Bảng 31: Các thành phần sản phẩm lỏng nhiệt phân mẫu vải hỗn hợp có q trình đuổi oxy khơng khí Tuy thực q trình loại oxy khơng khí sản phẩm thu hợp chất chứa oxy thành phần tạo thành vải poly chứa oxy nên loại bỏ hết oxy Sản phẩm trình nhiệt phân thu Bis( 2-ethylhexyl) phthalate , thường gọi DEHP, chất lỏng sử dụng rộng làm chất hóa dẻo cho loại nhựa, nhựa chứa 1-40% DEHP trọng lượng sử dụng rộng rãi sản phẩm tiêu dùng giả da, giày dép, ghế, ván sàn, khăn trải bàn, cửa… Luận văn thạc sỹ khoa học 89 Bùi Quang Hưng KẾT LUẬN Sau khoảng thời gian năm nghiên cứu học hỏi, tác giả bước hoàn thành nhiệm vụ đặt thu số kết sau: - Tiến hành phân tích nhiệt TG-DSC mẫu PS, Nylon, vải để xác định khoảng nhiệt độ nhiệt phân, cụ thể: mẫu PS 139,6oC ÷ 357,4oC; mẫu Nylon 129,9oC ÷ 461,4oC; mẫu vải là: 250 oC ÷ 422,4 oC - Tiến hành khảo sát, phân tích mẫu với nhiệt độ tốc độ gia nhiệt khác để tìm điều kiện tối ưu cho trình nhiệt phân nhằm thu sản phẩm lỏng với hiệu suất cao Cụ thể, với mẫu PS nhiệt độ tối ưu 3500C, mẫu Nylon nhiệt độ tối ưu 3850C, mẫu vải cotton nhiệt độ tối ưu 3000C, mẫu vải hỗn hợp nhiệt độ tối ưu 3000C mẫu vải sợi pha nhiệt độ tối ưu 3250C Tốc độ gia nhiệt tối ưu chung 50C/phút - Đã tiến hành chưng cất phân đoạn sản phẩm lỏng thu sản phẩm phân đoạn sau chưng cất đem phân tích máy sắc ký GC-MS để xác định thành phần hỗn hợp Kết phân tích cho thấy sản phẩm trình nhiệt phân hỗn hợp phức tạp bao gồm ankan, anken mạch dài, hợp chất thơm, số hợp chất chứa oxy, hợp chất vòng dị nguyên tố, aromatic Trong đó, mẫu PS sản phẩm thu nhiều Styren, với mẫu vải cotton thành phần sản phẩm hợp chất vòng dị nguyên tố, với mẫu vải hỗn hợp thu Linoleic acid ethyl ester hàm lượng lớn, mẫu vải sợi pha thành phần nhiều Metyl benzene, Ethyl- Benzen, Phenylbenzen - Đã chọn sản phẩm tiêu biểu phân đoạn DO để phân tích xác định tiêu lý hóa đặc trưng như: thành phần hydrocacbon, tỷ trọng, nhiệt độ chớp cháy, độ tro, số xetan tiêu hoàn toàn phù hợp với yêu cầu TCVN nhiên liệu Diesel thương phẩm Luận văn thạc sỹ khoa học 90 Bùi Quang Hưng TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Thủy Bình Lê Thị Mai Hoa (2005), Giáo trình vật liệu may, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội Trần Vĩnh Diệu Trần Trung Lê (2006), Môi trường gia công chất dẻo compozit, Nhà xuất Bách khoa Hà Nội, Hà Nội Lê Công Dưỡng (2000), Vật liệu học, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Lê Văn Hiếu (2002), Công nghệ chế biến dầu mỏ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Hoàng Trọng Yêm cộng (1999), Hoá học hữu cơ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà nội Kiều Đình Kiểm (2002), Các sản phẩm dầu mỏ hoá dầu, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà nội Đinh Thị Ngọ (2004), Hố học dầu mỏ khí, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Thái Dỗn Tĩnh (2005), Hóa học hợp chất cao phân tử, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Gimblett, M.Sc (1963), Inorganic Polymer Chemistry, Lecture in Inorganic and Physical Chemistry, Brunel College, London W.3 Luận văn thạc sỹ khoa học 91 Bùi Quang Hưng ... ? ?Nghiên cứu chuyển hóa chất dẻo phế thải rắn thành hydrocacbon hữu ích? ?? làm đề tài nghiên cứu luận văn Mục ? ?ích nghiên cứu đề tài, đối tượng phạm vi nghiên cứu - Mục ? ?ích nghiên cứu: Nghiên cứu. .. cứu: Nghiên cứu chuyển hóa số chất dẻo phế thải rắn thành Hydrocacbon hữu ích - Đối tượng nghiên cứu: Nhựa PS, túi Nylon, vải cotton, vải hỗn hợp vải sợi pha có thành phần rác thải Luận văn thạc... xử lý rác thải Để hạn chế việc ô nhiễm thải chất thải rắn, nhiều nước có biện pháp xử lý chất thải rắn nghiêm ngặt như: phân loại chất thải, tận dụng thu hồi lại chất thải, xử lý chất thải độc