Thời gian (ngày) Cr (mg/l) Zn (mg/l) Cu (mg/l) Cd (mg/l) Pb (mg/l As (mg/l) Ni (mg/l) Hg (mg/l) 7 0,009 0,024 0,017 0,001 0,002 0,0038 0,0092 0,0006 14 0,012 0,098 0,062 0,0003 0,006 0,0063 0,0106 0,0009 28 0,019 0,198 0,176 0,004 0,008 0,0098 0,0112 0,0011 38 0,026 0,245 0,211 0,005 0,013 0,0146 0,0169 0,0033 48 0,037 0,305 0,242 0,009 0,016 0,0198 0,0172 0,0036 58 0,039 0,315 0,265 0,011 0,017 0,0205 0,0195 0,0037 64 0,039 0,315 0,268 0,011 0,017 0,0207 0,0196 0,0037
Để có cái nhìn tổng quát hơn đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hàm lượng kim loại vào thời gian như trên hình 3.8
Hình 3.8 Đồ thị biểu diện sự phụ thuộc hàm lượng kim loại theo thời gian
Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng kim loại nặng thôi nhiễm trong mẫu chế tạo tăng theo thời gian tượng tự nghiên cứu, tuy nhiên sự thôi nhiễm gần như không thay đổi sau khoảng 48 ngày ngâm chiết. Hàm lượng kim loại nặng thôi nhiễm phụ thuộc vào hàm lượng ban đầu của chúng. Có thể thấy hàm lượng các nguyên tố như Cu, Zn ban đầu cao thì sự thơi nhiễm ra mơi trường lớn hơn. Do đó, phân tích tích hàm lượng các kim loại nặng độc hại của nguyên liệu đầu vào là rất cần thiết nhằm đánh giá mức độ thôi nhiễm kim loại nặng ra môi trường. Nồng độ các kim loại nặng độc hại đều trong giới hạn cho phép theo quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT. Kết quả nghiên cứu cho thấy sau 64 ngày ngâm chiết vơi mẫu được chế tạo theo tỷ lệ xỉ lò đốt rác/xỉ lò cao là 3/2 hàm lượng kim loại năng (bảng 3.10) đều nằm trong giới hạn cho phép. 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 5 15 25 35 45 55 65 75 N ồn g độ k im lo ại (m g/ l)
Thời gian ngâm chiết (ngày)
Cr Zn Cu Cd Pb As Ni Hg
Bảng 3.10. So sách chất ô nhiễm từ dịch chiết theo QCVN 40:2011/BTNMT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Nồng độ ngâm chiết QCVN 40:2011/BTNMT Cột A Cột B Cr mg/l 0,039 0,05 0,01 Zn mg/l 0,315 3 3 Cu mg/l 0,268 2 2 Cd mg/l 0,011 0,05 0,1 Pb mg/l 0,017 0,1 0,5 As mg/l 0,0207 0,05 0,1 Ni mg/l 0,0196 0,2 0,5 Hg mg/l 0,0037 0,005 0,01
Hình 3.9 Kết quả phân tích độ thơi nhiễm hàm lượng kim loại Cr, Cd, Pb, As, Ni, Hg của geopolymer thôi nhiễm so với QCVN 40:2011/BTNMT
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Cr Cd Pb As Ni Hg m g/L Nồng độ mẫu QCVN 40:2011/BTNMT Cột A QCVN 40:2011/BTNMT Cột B
Hình 3.10 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng Zn, Cu của geopolymer thôi nhiễm so với QCVN 40:2011/BTNMT
Từ các kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu chế tạo từ tro xỉ lò đốt rác và xỉ lị cao có thể sử dụng làm vật thứ cấp. 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 Zn Cu m g/L Nồng độ mẫu QCVN 40:2011/BTNMT Cột A QCVN 40:2011/BTNMT Cột B
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN
Đã khảo sát và phân tích được thành phần tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt tại khu công nghiệp Đồng Văn, Hà Nam và xỉ lò cao nhà máy thép Việt – Trung - Khu Công nghiệp Tằng Loỏng Lào Cai cho thấy hàm lượng SiO2 và Al2O3, Fe2O3 và Cao phù hợp làm nguyên liệu cho quá trình chế tạo geopolymer. Bên cạnh đó kết quả phân tích cịn cho thấy hai nguồn nguyên vật liệu đầu vào chế tạo geopolymer có chứa một số kim loại nặng độc hại tuy nhiên chỉ có hàm lượng crom vượt tiêu chuẩn cho phép, còn lại đều nằm trong ngưỡng cho phép theo QCVN 07:2009/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại).
Nghiên cứu tận dụng nguồn tro xỉ lò đốt rác thải và xỉ lò cao nhà máy luyện thép để chế tạo vật liệu geopolymer bằng phương pháp kiềm hoạt hoá. Dựa trên kết quả thí nghiệm thu được, có thể đưa một số kết luận chủ yếu như sau :
Mẫu geopolymer có tỉ lệ DWS:BFS bằng 3:2 cho tỉ lệ Al:Si cao, độ nén đạt 19.9MPa là lớn nhất.
Khi tăng nồng độ NaOH thì cường độ nén của geopolymer cũng tăng, do nồng độ NaOH cao đã tăng cường khả năng hoà tan của SiO2 và Al2O3. Tuy nhiên, khi NaOH cao cường độ chịu nén khơng tăng đáng kể và có hiện tượng dư kiềm trên bề mặt nên NaOH ở nồng độ 10M thích hợp nhất cho chế tạo geopolymer.
Tỉ lệ dung dịch NaOH:Na2SiO3 = 0,36-0,4 thì phản ứng dung dịch kiềm với SiO2 và Al2O3 vừa đủ, và tiết kiếm đc chi phí sản xuất. Tỉ lệ NaOH: Na2SiO3 cao, dung dịch NaOH dư dẫn đến thời gian đóng rắn lâu hơn.
Cường độ chịu nén của geopolymer tăng khi tăng thời gian dưỡng hộ. Cụ thể, độ nén khi dưỡng hộ ở 7 ngày chỉ đạt 6,86Mpa, tăng lên 14 ngày đạt 19,98MPa và đạt 26,55 Mpa khi tăng thời gian lên 28 ngày.
Sau 64 ngày ngâm chiết, đánh giá độ thôi nhiễm của vật liệu geopolymer chế tạo bởi tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt và xỉ lò cao cho thấy hàm lượng kim loại nặng độc hại đều nằm trong giới hạn cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT. Kết luận vật liệu geopolymer có thể làm vật liệu xây dựng, không ảnh hưởng thứ cấp tới môi trường.
KIẾN NGHỊ :
Cần theo dõi, đánh giá mẫu geopolymer ở các độ tuổi dài ngày hơn để có cái nhìn tổng qt hơn về đặc trưng tính chất của mẫu. Ngồi ra, một số thí nghiệm chuyên sâu hơn về phân tích vật liệu tạo thành cũng cần được thực hiện ở các nghiên cứu sau để nắm rõ cơ chế phản ứng, đặc điểm cơ học của vật liệu. Cần thêm thời gian để phân tích cụ thể hơn và có sự so sánh của mẫu geopolymer tạo thành bởi xỉ lò cao và tro xỉ lò đốt rác với các loại vật liệu xây dựng khác.
DANH MỤC
CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ ĐƯỢC CƠNG BỐ LIÊN QUAN TỚI LUẬN VĂN
Học viên: Hoàng Thị Phượng
STT Tên cơng trình Ghi chú
1 Using bottom ash from the domestic waste incinerator to make building materials. Chuc Pham Ngoc, Nhiem Dao Ngoc, Bac Nguyen Quang, Dung Doan Trung, Chi Nguyen Thi Ha,
Lim Duong Thi, Tan Vo Van, Phuong Hoang
Thi, Dai Luu Minh. Vietnam Journal of
Catalysis and Adsorption, 10 – special issue 1 (2021) 01-07.
Tạp chí Xúc tác và Hấp phụ Việt
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bộ Tài Nguyên môi trường, 2019, Báo cáo hiện trang môi trường quốc gia năm 2019, Chuyên đề “Quản lý chất thải rắn sinh hoạt”.
[2] Mehta P., 2014, Municipal Solid Wastes and Waste Remediation Methods:
An Indian Contex. Journal Club for Applied Sciences (JCAS), 1(I), pp.38 -
56.
[3] Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2017, Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia năm 2017.
[4] Juan Hou, Bo Pan, Xuekui Niu, Jianzhong Chen, Baoshan Xing, 2010,
Sulfamethoxazole sorption by sediment fractions in comparison to pyrene and bisphenol A. Environmental Pollution 158, pp. 2826–2832.
[5] Rác thải - Thách thức môi trường nghiêm trọng trên tồn cầu, Tạp chí mặt
trận, 2017.
[6] Cơng nghệ xử lý rác thải ở các quốc gia phát triển trên thế giới, tạp chí
kinh tế mơi trường, 2021.
[7] Sở Tài Nguyên và môi trường TP Hồ Chí Minh, 2020, Khối lượng chất thải rắn sinh hoạt.
[8] Lê Hoàng Anh, Mạc Thị Minh Trà, Nguyễn Thị Bích Loan, 2018, Hiện trạng phát sinh, thu gom và xử lý chất thải rắn ở Việt Nam, Tạp chí Mơi trường, số 10/2018.
[9] NCS.ThS. Tống Tôn, 2009, Bê tông Geopolymer – những thành tựu, tính
chất và ứng dụng, hội nghị khoa học kỷ niệm 50 năm ngày thành lập viện
KHCN xây dựng.
[10] Vũ Huyền Trân và Nguyễn Thị Thanh Thảo, 2009, Nghiên cứu chế tạo
gạch không nung bằng công nghệ Geopolymer sử dụng tro bay và phế thải bùn đỏ để xây dựng nhà ở, tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên
Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 tại Đà Nẵng.
[11] Phan Đức Hùng và Lê Anh Tuấn, 2015, Nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch hoạt hố đến tính chất co ngót của bê tơng Geopolymer, tạp chí Khoa
[12] Phan Đức Hùng, Lê Anh Tuấn, 2015, Ảnh hưởng của thành phần hoạt hóa đến cường độ chịu uốn và kéo gián tiếp của bê tông geopolyme, Tạp
chí Vật liệu Xây dựng – Mơi trường, (3), tr. 34 – 38
[13] Đinh Quốc Dân, Đoàn Thế Tường, Đỗ Ngọc Sơn, 2019, Sử dụng tro xỉ nhiệt điện làm vật liệu san lấp, Tạp chí KHCN Xây dựng, (1), tr. 35 – 43. [14] Vũ Hải Nam, Nguyễn Đình Lợi, Tạ Văn Luân, Vũ Hải Quang, Nghiên
cứu một số giải pháp năng cao chất lượng bê tơng bọt sử dụng trong các cơng trình xây dựng, Tuyển tập các cơng trình nghiên cứu KHCN vật liệu
xây dựng, 2015 – 2019, 206 – 222.
[15] Nguyễn Dương Định, Ảnh hưởng của tro bay nhiệt điện đốt than phun
tới các tính chất của gạch bê tơng, Tuyển tập các cơng trình nghiên cứu
KHCN vật liệu xây dựng, 2015 – 2019, 206 – 222.
[16] lê Việt Hùng, Vũ Văn Linh, Vũ Hải Quang, Nghiên cứu lựa chọn chất kết dính và phụ gia cho bê tơng có cốt gia cường sử dụng cát biển, nước biển, Tuyển tập các cơng trình nghiên cứu KHCN vật liệu xây dựng, 2015
– 2019, tr. 278 – 289
[17] Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2012, Báo cáo đánh giá tác động môi trường Nhà máy xử lý rác Đan Phượng - Hà Nội, tr. 71-82
[18] Dự án đầu tư Nhà máy xử lý rác thải 300 tấn/ngày và phát điện 5 MW tại phường Tiền Phong, Công ty Cổ phần Môi trường xanh Thái Bình, thành phố Thái Bình, tỉnh Thái Bình, 2013, tr. 16-32
[19] Omran, Abdelnaser; Gavrilescu, Maria, 2003, Environment improvement
and Polution Prevention by Effective Recycling of Industrial and Domestic Waste in Việt Nam, Draft Final Report, JBIC.
[20] Bộ xây dựng, 2017, Quyết định số 430/QĐ-BXD ngày 16/05/2017 Chỉ dẫn kỹ thuật “Xỉ gang và xỉ thép sử dụng làm vật liệu xây dựng”
[21] J. Davidovits, 1991, Geopolymers: Inorganic Polymeric New Materials, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 37(8), 1633 – 1656.
[22] T.V. Srinivas Murthy, Dr. Ajeet Kumar Rai, 2014, Geopolymer Concrete,
an Earth Friendly Concrete, Very Promisinginthe Industry, International
[23] T.V. Srinivas Murthy, Dr. Ajeet Kumar Rai, 2014, Geopolymer Concrete,
an Earth Friendly Concrete, Very Promisinginthe Industry, international
journal of civil engineering and technology, 5(7), tr. 6308 - 6316.
[24] J. Thaarrini, Venkatasubramani Ramasamy, 2016, Properties of Foundry
Sand, Ground Granulated Blast Furnace Slag and Bottom Ash Based Geopolymers under Ambient Conditions, Periodica Polytechnica Civil
Engineering, 60(2), tr. 159–168.
[25] C. Sreenivasulu, A. Ramakrishnaiah and J. Guru Jawahar, 2015,
Mechanical Properties of Geopolymer Concrete using Granite Slurry as Sand Replacement, International Journal of Advances in Engineering &
Technology, 8(2), tr. 83 – 91.