1.1.1 .Cơ sở khoa học
1.3.4. Tại Việt Nam
* Ứng dụng trong ngành xây dựng
Nước ta hiện đang trong quá trình phát triển xây dưng cầu cống, các cơng trình thủy điện, các đê kè. Theo giám sát thì các cơng ty bê tơng cung cấp cho thị trường khoảng 15% là bê tơng đúc sẵn 85% cịn lại là do các nhà máy xi măng bán thẳng cho chủ đầu tư xây dựng. Tro bay được dùng làm phụ gia bê tơng khối lượng lớn cho các cơng trình đập thủy điện áp dụng cơng nghệ đổ bê tơng khối lượng lớn cho các cơng trình đập thủy điện áp dụng cơng nghệ đổ bê tông đầm lăn như nhà máy thủy điện Sơn La, Bản Vẽ, Sơng Trang 2…. Và một số cơng trình khác như đập Bái Thượng (Thanh Hóa), đập Tân Giang (Ninh Thuận), đập Lịng Song (Bình Thuận)… Tác giả Nguyễn Cơng Thắng và cơng
sự đã nghiên cứu chế tạo bê tông chất lượng siêu cao sử dụng hỗn hợp phụ gia khống silica và tro bay, cho thấy có thể sử dụng tro bay Việt Nam thay thé một phần xi măng sẽ cải thiện tính chất của hỗ hợp bê tơng chất lượng siêu cao. Tro bay có hàm lượng mất khi nung nhỏ hơn 11% có thể dùng để trộn vào xi măng với tỷ lệ trung bình 10 – 20%. Hiện tại tro bay Phả Lại đã được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất tại Nhà máy xi măng Hoàng Thạch với tỷ lệ trọn 14%, tại nhà máy xi măng Sông Gianh với tỷ lệ trộn 18%.
Sử dụng gạch xây dựng không nung từ tro bay cho nhà cao tầng có hiệu quả kinh tế khá cao. Hỗn hợp vật liệu làm gạch gồm tro bay, xi măng, vôi, thạch cao và bột nhơm trong đó tro bay là thành phần chính, chiếm đến 70% khối lượng. Vì vậy nhu cầu tro bay để cung ứng cho thị trường sản xuất gạch không nung, gạch bê tông nhẹ và bê tông là rất lớn.
Ở nước ta, tro bay dược ứng dụng chủ yếu trong lĩnh vực xây dựng, vấn đề sử dụng tro bay làm vật liệu xử lý môi trường và cải tạo đất chưa được quan tâm nhiều. Lê Thanh Sơn và Trần Kơng Tấu đã chuyển hóa tro bay thành zeolit có thể dùng để cải tạo đất. Tác giả Tạ Ngọc Đôn và cộng sự đã nghiên cứu xử lý tro bay thành zeolit Pl và được sử dụng làm chất xử lý ô nhiễm môi trường. Tro bay được sử lý bằng dung dịch NaOH 3,5M có khả nắng sử dụng làm chất hấp thụ trong phân tích mơi trường. Sản phẩm tạo thành là một hỗn hợp các chất rất nhỏ, hình cầu và tương đối đồng đều; và trong đó có chức chủ yếu là các hạt Quartz, Mullite và zeolit Pl (Na). Tro bay sau khi xử lý được sử dụng để đánh giá khả năng hấp phụ và tách chất đối với hai hỗn hợp M1 và M2. Hiệu suất thu hồi chất đối với M1 là 83,3 đến 89,5%, đối với M2 là 51,28 đến 93,75% . Do khả năng hấp phụ kim loại nặng khơng cao, nhiều cơng trình đã nghiên cứu biến tính tro bay, chủ yếu là chuyển hóa thành zeolit bằng cách trộn với xút rắn và nung ở nhiệt độ cao khoảng 500-6000CNguyễn Thị Thu và cộng sự đã nghiên
cứu chuyển hóa tro bay Phả Lại thành dạng zeolit dùng làm vật liệu hấp phụ cải tạo đất.
Vấn đề nghiên cứu xử lý, biến tính tro bay để ứng dụng trong lĩnh vực cao su và chất dẻo cũng đã được một số tác giả quan tâm. Tác giả Thái Hoàng và các cộng sự đã nghiên cứu biến tính bề mặt tro bay bằng 2 tác nhân liên kết silan là vinyl trimetoxy silan (VTMS) và 3-glycido propyl trimetoxy silan (GPTMS). Kết quả thu được cho thấy, trên bề mặt tro bay hình thành một lớp màng silan hữu cơ rất mỏng.
Tro bay biến tính tạo ra được sử dụng trong nghiên cứu chế tạo và tính chất compozit trên cơ sở nhựa PE, PP và EVA. Trên cơ sở các kết nghiên cứu tính chất cơ lý, khả năng chống cháy, độ bền oxy hóa nhiệt và cấu trúc hình thái của vật liệu compozit nhiệt dẻo (PE, PP, EVA) với tro bay khơng biến tính (FA) và tro bay biến tính (MFA) cho thấy:
- Thành phần thích hợp của vật liệu compozit trên cơ sở PE là 15% hỗn hợp OFA/MFA(V) với tỷ lệ 70/30 về khối lượng. Vật liệu thu được có độ bền kéo đứt lớn hơn 20 MPa, độ dãn dài khi đứt lớn hơn 200%.
- Thành phần thích hợp của vật liệu compozit trên cơ sở PP là 15-20% hỗn hợp FA/MFA(G hoặc V) (với tỷ lệ 70/30 hoặc 80/20 về khối lượng. Vật liệu thu được có độ bền kéo đứt lớn hơn 20 MPa, độ dãn dài khi đứt lớn hơn 200%.
- Thành phần thích hợp của vật liệu compozit trên cơ sở EVA là 10% hỗn hợp FA/MFA (G) với tỷ lệ 70/30 hoặc 80/20 về khối lượng. Vật liệu thu được có độ bền kéo đứt lớn hơn 15 MPa, độ dãn dài khi đứt lớn hơn 160%.
Cũng các tác giả trên đã nghiên cứu chế tạo compozit HDPE/FA và HDPE/MFA (polyetylen tỷ trọng cao/tro bay và tro bay biến tính) với hàm lượng chất độn FA và MFA khác nhau được chế tạo bằng phương pháp nóng chảy. Độ nhớt tương đối của compozit HDPE/FA và HDPE/MFA tăng lên với sự gia tăng của hàm lượng FA và MFA. Các tính chất cơ học của compozit
HDPE/FA và HDPE/MFA thấp hơn so với HDPE và giảm khi hàm lượng FA và MFA tăng. Vật liệu compozit HDPE/MFA có tính chất cơ học cao hơn so với vật liệu compozit HDPE/FA với cùng hàm lượng chất độn. Cả hai chất độn FA và MFA đều giảm tính cách điện HDPE.
Từ những nội dung trên đây cho thấy, khả năng ứng dụng của tro bay rất đa dạng, đặc biệt trong lĩnh vực làm vật liệu xây dựng. Việc nghiên cứu các biện pháp xử lý, biến tính tro bay để ứng dụng vào các lĩnh vực kinh tế, kỹ thuật là vấn đề khơng chỉ có ý nghĩa khoa học, kinh tế rõ rệt mà cịn có giá trị đặc biệt là tận dụng một cách hiệu quả một loại vật liệu phế thải, góp phần sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường.
Riêng trong lĩnh vực công nghệ vật liệu cao su, chất dẻo, việc ứng dụng của tro bay mới chỉ là bắt đầu và vẫn đang cịn rất tiềm năng. Bởi vì để ứng dụng một cách có hiệu quả, đối với từng loại cao su, chất dẻo đòi hỏi những xử lý bề mặt tro bay phù hợp và cả hiệu quả về mặt khoa học, công nghệ và kinh tế. Đối với cao su thiên nhiên và các loại cao su blend trên cơ sở CSTN cũng đã có một số kết quả nghiên cứu được công bố, song việc ứng dụng vào thực tế chưa thấy nhiều, đặc biệt ở Việt Nam những nghiên cứu về hướng này hầu như chưa thấy. Chính vì vậy, để góp phần mở rộng việc ứng dụng tro bay trong công nghệ gia cơng cao su, việc hồn thiện các nghiên cứu biến tính và ứng dụng tro bay để gia cường cho CSTN và blend trên cơ sở CSTN là vô cùng cần thiết, nó khơng chỉ có ý nghĩa khoa học, kinh tế, xã hội mà cịn có giá trị thực tiễn cao.
* Ứng dụng trong nông nghiệp
Tại Việt Nam, các nghiên cứu về khả năng hấp phụ KLN trong đất bởi các vật liệu tự nhiên còn hạn chế.Các nhà nghiên cứu chủ yếu tập trung vào khả năng loại bỏ KLN trong nước và sử vật liệu hấp phụ bằng thực vật.
Đất là một trong những thành phần chủ yếu của mơi trường, do đó cơng tác quản lý đất là hết sức quan trọng và cấp thiết có thể gây ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng, môi trường đất. Các hoạt động đơ thị, khai khống, nơng nghiệp là nguyên nhân gây suy giảm chất lượng đất và các hình thức bảo vệ nguồn tài nguyên đất là yêu cầu khẩn cấp, đặc biệt là ô nhiễm kim loại nặng trong đất.
Việc khai thác, sản xuất và sử dụng các sản phẩm hóa học (ví dụ như ắc quy, chất thải cơng nghiệp, cặn bùn,…) gây ô nhiễm kim loại nặng trong đất. Bản thân kim loại nặng cũng tồn tại tự nhiên trong đất nhưng hiếm khi tồn tại ở mức độ độc hại.
Sự tích lũy kim loại nặng quá mức trong đất gây độc hại cho người dân và những động vật khác. Các thói quen thải kim loại nặng bừa bãi (trong thời gian dài) làm thay đổi chuỗi thức ăn. Ngộ độc cấp tính từ kim loại nặng hiếm khi do ăn vào hoặc tiếp xúc qua da nhưng cũng hồn tồn có thể. Việc tiếp xúc với kim loại nặng lâu ngày sẽ gây nên các loại bệnh:
- Chì: Gây thần kinh mệt mỏi và rối loạn - Cd: Ảnh hưởng đến gan, thận và bộ phận GI
- Arsenic: Đầu độc da, thận và hệ nơ ron trung ương.
Theo GS. Lê Huy Bá cho biết vấn đề thường gây ra bởi các cation kim loại (những nguyên tố trong đất là do các cation Pb2+ …) như Hg, Cd, Pb, Niken, Cu, Zn, Cl và Mn. Các anion xung quanh thường là (những nguyên tố trong đất kết hợp với oxy và có điện tích âm: MnO4 2- …) Arsenic, molybdenum, Solenium và Bo.
Bên cạnh đó, tro bay và diatomit được biến tính sau đó đưa vào đất ô nhiễm KLN để khảo sát khả năng hấp phụ Pb2+ và Cd2+ của chúng. Sử dụng vật liệu điều 5 chế cho đất ô nhiễm Cd, Pb cho thấy khả năng làm giảm hàm lượng linh động và trao đổi của những nguyên tố này trong đất.Hiệu suất hấp phụ Pb, Cd trong đất ô nhiễm Hưng Yên của vật liệu biến tính từ Diatomit Hịa
Lộc cao. Lượng vật liệu bổ sung càng lớn (1-5%) thì hiệu suất hấp phụ càng tăng, hiệu suất hấp phụ đối với Pb tăng từ 19,30% đến 25,64%, với Cd từ 12,75% đến 39,24%. Vật liệu tổng hợp từ tro bay cũng cho hiệu suất hấp phụ cao. Lượng vật liệu bổ sung càng lớn (1-5%) thì hiệu suất hấp phụ càng tăng, hiệu suất hấp phụ đối với Pb tăng từ 2,82% đến 27,18%, với Cd từ 15,44% đến 41,05%.
Một biện pháp nhằm làm giảm tính độc của KLN trong đất là sử dụng các chất có khả năng cố định KLN linh động. Nghiên cứu của Bùi Hải An sử dụng bentonite đã hoạt hóa Na và than bùn Mỹ Đức kết quả thí nghiệm cho thấy khi bổ sung vào đất xám bạc màu trên nền phù sa cổ bị gây ô nhiễm nhân tạo Pb và Cd ở ba mức, so sánh với mẫu đối chứng, bentonite và than bùn cho hiệu quả cố định cao nhất khi bổ sung 10 tấn/ha. Tuy nhiên kết quả chỉ ở dưới 10%.Bentonite và than bùn thể hiện khả năng cố định tốt nhất khi mức ô nhiễm Cd và Pb ở mức thấp nhất.