CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.5. Chế tạo vật liệu EBB cải tiến
2.5.1. Phương pháp xác định độ rỗng của vật liệu
2.5.1.1. Phương pháp xác định thể tích rỗng EBB cải tiến
Xác định lượng phối trộn của các vật liệu bằng cân điện tử LP7516LCD New, sau đó trộn khơ hỗn hợp vật trong vịng 5 phút, mục đích là cho cát và xi măng bám đều trên bề mặt các vật liệu khác. Định lượng nước bằng ống đong thủy tinh Duran và trộn đều hỗn hợp vật liệu một lần nữa trong 5 phút. Quan sát bằng mắt thường và đánh giá độ kết dính của hỗn hợp vật liệu trước khi tiến hành đưa vào khuôn. Việc xác định hàm lượng phối trộn khô được tiến hành trong hai lần, theo Bảng 2.2.
Bảng 2. 2. Hàm lượng phối trộn hỗn hợp vật liệu khô.
Lần Vật liệu
Cát (%) Keramzit (%) Zeolit (%) Than (%) Xi măng (%)
1 14 22 28 14 22
2 14 36 14 14 22
Sau khi xác định được hàm lượng gắn kết các vật liệu và hàm lượng phối trộn nước, nghiên cứu đúc thử nghiệm các khối EBB cải tiến nhằm xác định tính hiệu quả của sản phẩm và chọn ra được hàm lượng phối trộn vượt trội nhất. Việc theo dõi và thực nghiệm được tiến hành trong điều kiện nhiệt độ phịng, lấy oxy tự nhiên. Mơ hình thực nghiệm cho thí nghiệm EBB cải tiến được thể hiện ở Hình 2.2.
Đầu ra
Bơm định lượng
Hình 2. 2. Sơ đồ thực nghiệm EBB cải tiến.
Thực nghiệm được tiến hành trên hệ thí nghiệm với tổng thể tích của bể chứa nước thải là 38 lít. Trong đó, thể tích hữu ích là 19 lít. Nước thải sinh hoạt được lấy tại cống thải ở phường Nghĩa Đô, Cầu Giấy và được đổ vào bể số 1. Tại đây nước thải sinh hoạt được đưa sang bể số 3 bằng một bơm định lượng (2). Nước thải trong bể 3 tự động chảy qua các khối vật liệu EBB cải tiến. Các chỉ tiêu COD, NH4+ được lấy và phân tích theo dõi hành ngày với dải lưu lượng từ 0,5 đến 5 L/giờ. Thể tích xốp của vật liệu EBB cải tiến được tính tốn theo TCVN 7572-6:2006.
Bước 1: Tính khối lượng thể tích xốp được tính bằng cơng thức ρvx = m2 – m1 (kg/m3)
V
Nước thải đầu vào
1 2
3
ρvx: Khối lượng thể tích xốp của vật liệu (g/m3) m1: Khối lượng thùng đong (kg)
m2: Khối lượng thùng đong có mẫu vật liệu (kg) V: Thể tích thùng đong (m3)
Bước 2: Độ rỗng của vật liệu được tính bằng cơng thức Vh = ( 1 - ρvx ) . 100%
ρv . 1000
ρv : Khối lượng thể tích của vật liệu (g/cm3)
ρvx : Khối lượng thể tích xốp của vật liệu (kg/m3)
2.5.1.2. Phương pháp xác định diện tích bề mặt EBB cải tiến
Nghiên cứu sử dụng kính hiển vi điện tử quét SEM (Scanning Electron Microscopy) để tạo ra ảnh với độ phân giải cao của bề mặt mẫu vật bằng cách sử dụng một chùm điện tử hẹp quét trên bề mặt mẫu. Chùm điện tử sẽ tương tác với các nguyên tử nằm gần hoặc tại bề mặt mẫu vật sinh ra các tín hiệu (bức xạ) chứa các thơng tin về hình ảnh của bề mặt mẫu, thành phần nguyên tố, và các tính chất khác như tính chất dẫn điện.
Thơng thường buồng chứa mẫu của SEM khá nhỏ, tuy nhiên trong các máy SEM đặc biệt có buồng rộng, có thể đo mẫu có đường kính đạt tới 200 mm, chiều cao khoảng 50 mm. Mẫu phải đặt trong buồng chân khơng để thu được hình ảnh điện tử thứ cấp có độ phân giải cao, áp suất buồng khoảng 10-5 ÷10-6 torr.
Để thu được các thơng tin về mẫu trung thực nhất, việc chuẩn bị mẫu đo rất quan trọng. Đối với các mẫu không dẫn điện như than, kezamzit, zeolite, cát, xi măng để giảm hiện tượng tích điện phát sinh khi chiếu tia X vào, bề mặt mẫu cần được phủ một lớp mỏng cacbon (đối với mẫu thông thường) và phải làm ổn định các mẫu bằng các dung dịch hãm, tiêm hoặc nhúng mẫu các chất aldehydes, osmium tetroxide, tannic acid, hoặc thiocarbohydrazide, hay nhúng mẫu với dung dịch 1,5% glutaraldehyde gồm 0,1 M cacodylic acid buffer (pH 7,3) và ủ qua đêm trong 4oC.
2.5.2. Phương pháp xác định hàm lượng phối trộn nước
Hàm lượng nước được xác định tối ưu thông qua kinh nghiệm thêm hay bớt nước của từng mẻ đúc EBB cải tiến, nhằm kiểm soát nghiêm ngặt để tránh tình trạng phối trộn q khơ dẫn đến liên kết không đảm bảo hay phối trộn quá nhiều nước dẫn đến tình trạng xi măng, cát sẽ bị trơi ra hoặc bị bít tắc cục bộ.
Bảng 2. 3. Hàm lượng nước bổ sung để phối trộn
Hàm lượng 1 Hàm lượng 2 Hàm lượng 3
100 ml 120 ml 150 ml
Nghiên cứu đã đưa ra 3 hàm lượng nước để phối trộn với các vật liệu để tạo thành sản phẩm EBB cải tiến. Lượng nước đưa vào phối trộn được trình bày trong
Bảng 2.3.
Khối lượng vật liệu phối trộn của EBB cải tiến được chọn cho độ rỗng 64% tương ứng 300 g vật liệu khô. Kết quả đánh giá chất lượng của viên EBB cải tiến được định tính bằng mắt thường để chọn ra được hàm lượng nước phù hợp nhất mà vẫn giữ được tính ổn định của khối EBB cải tiến.
2.5.3. Thực nghiệm chế tạo EBB cải tiến
Qua các đánh giá, lựa chọn vật liệu và những phương pháp phân tích để tạo ra vật liệu EBB cải tiến, nghiên cứu đưa ra công thức chế tạo vật liệu như Hình 2.3.
Ví dụ như, hỗn hợp vật liệu để sản xuất EBB cải tiến là 10 kg, vậy trong đó vật liệu cát chiếm 14 % tương ứng là 0,14 × 10 = 1,4 kg; vật liệu kezamzit chiếm 36 % tương ứng là 0,36 × 10 = 3,6 kg; vật xi măng chiếm 14% tương ứng là 1,4 kg, tương tự than hoạt tính 1,4 kg và vật liệu zeolit chiếm 0,22 × 10 = 2,2 kg. Sau khi xác định hàm lượng phối trộn, hỗn hợp được đưa vào máy trộn bê tông Mini (MTBT 350 L, động cơ 2,2 kw/220v) để đảo khô, thời gian để trộn khô mất 15 phút, vật liệu cát và xi măng sẽ bám đều vào các vật liệu trơ như sỏi kezamzit, zeolit và than hoạt tính. Tiếp đó, cho nước sạch vào hỗn hợp đã được đảo đều, lượng nước đưa vào tính 120 ml/ 300 g vật liệu. Sau khi trộn ướt 5 phút, hỗn hợp được đưa vào khuôn ép với lực ép từ 10 đến 20 kg/cm3. Sau 24 giờ, xi măng làm kết dính giữa các vật liệu, tháo khn và tiến hành làm khơ vật liệu EBB cải tiến.
Hình 2. 3. Sơ đồ thực nghiệm sản xuất EBB cải tiến