1.1.1 .Cơ sở khoa học
1.2. Tình hình nghiên cứu xử lý và ứng dụng trobay ở nước ngoài và nước ta
1.2.2. Các nghiên cứ uở Việt Nam
Việc sử dụng tro bay để làm giảm ô nhiễm đất do kim loại nặng gây ra ngày càng phổ biến ở Việt Nam. Với giá thành rẻ và hiệu quả tốt nên có rất nhiêu nghiên cứu đã được tiến hành như:
Năm 2012, một nhóm khoa học đã tiến hành nghiên cứu sử dụng tro bay nhà máy nhiệt điện Phả Lại để cải tạo đất xám bạc màu ở xã Tây Đằng, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội và đạt được kết quả vô cùng khả quan với công thức 5% và 10% tro bay. Tỷ lệ bón tro này đã làm tính chất của đất bạc màu được cải thiện: tăng pH, hàm lượng CHC, N,P,K tổng số và dễ tiêu của đất. Bên cạnh đó, với tỷ lệ tro 5 và 10%, sự tích lũy KLN trong đất được hạn chế ở mức tối thiểu, không gây hại cho môi trường đất và sinh vật. Đặc biệt với tỷ lệ bón tro 5 và 10%, số lượng VSV có lợi trong đất tăng lên đáng kể, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của cây trồng.
Năm 2015, 2 nhà nghiên cứu khoa học đã tiến hành nghiên cứu các thành phần và đưa ra các cách sử dụng tro xỉ từ lò đốt rác sinh hoạt phát điện trong việc bảo vệ môi trường. Bài nghiên cứu tiến hành phân tích mẫu tro xỉ từ Nhà máy xử lý rác Đan Phương bằng hệ máy đo ASS-3300 tại phịng thí nghiệm của Viện Vật lý, kết quả cho thấy: hàm lượng các chất Fe2O3, CaO và MgO có trong tro xỉ tại Việt Nam cao hơn tại Trung Quốc và Mỹ; hàm lượng các chất độc hại nằm dưới ngưỡng của QCV 07:2009/BTNMT. những cách sử dụng từ tro xỉ lị đốt rác có thể sử dụng trong: cơng nghiệp vật liệu như phụ gia trong xi măng, phụ gia trong bê tơng, đóng gạch khơng nung; cải tạo đất nông nghiệp với tỷ lệ phối trộn 69,6 kg – 358,4 kg tro xỉ)/ha đất; nhưng quan trọng hơn là phục vụ việc hồn ngun cải tạo mơi trường từ các mỏ khai thác đá vôi làm giảm được 40% - 50% lượng đất hữu cơ cần cung cấp để phủ bề mặt.
Ở nước ta, tro bay được 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 P1 và được sử dụng làm chất xử lý ô nhiễm môi trường. Tro bay được xử lý bằng dung dịch NaOH 3,5M có khả năng sử dụng làm chất hấp phụ trong phân tích mơi trường. Sản phẩm tạo thành là một hỗn hợp các hạt rất nhỏ, hình cầu và tương đối đồng đều; và trong đó có chứa chủ yếu là các hạt Quartz, Mullite và Zeolit P1 (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% (Snellings, R., Mertens G., Elsen J. 2012). 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- 600oC. Nguyễn 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 35 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.