Đề tài Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng



TIỀU LUẬN

Đề tài: TÁI CHẾ CHẤT THẢI

VÔ CƠ LÀM VẬT LIỆU XÂY

DỰNG

Trang 1

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

MỤC LỤC

A.Mở đầu.....................................................................................2

1. Lý do chọn đề tài .....................................................................2

2. Mục đích yêu cầu.....................................................................2

3. Phương pháp nghiên cứu..........................................................2

4. Kết quả ....................................................................................3

B. Nội dung .................................................................................3

1. Định nghĩa ...............................................................................3

1.1 Rác thải..................................................................................3

1.2 Tái chế ...................................................................................4

1.3 Nguồn phát sinh rác ...............................................................4

2. Quá trình xử lý rác thải ............................................................5

3. Phương pháp tái chế.................................................................6

3.1 Cơ sở hóa học của nhựa, nilon, thủy tinh làm vật liệu xây dựng

6

3.2 Tái chế nilon làm vật liệu xây dựng.....................................15

3.3 Tái chế vỏ trấu làm vật liệu xây dựng ..................................16

3.4 Tái chế rác làm bêtông.........................................................19

C. Kết luận.................................................................................31

Trang 2

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

A.MỞ ĐẦU:

Cùng với tốc độ phát triển kinh tế như vũ bão hiện nay, nó kéo theo

nhiều vấn đề, một trong những vấn đề quan trọng là ô nhiễm môi

trường. Vì sao kinh tế phát triển mà môi trường lại bị ô nhiễm? Kinh

tế phát triển thì đời sống cùa con người được nâng cao về vật chất và

tinh thần. Chính vì thế lượng rác thải, thải ra môi trường ngày càng

nhiều làm cho môi trường sống của chúng ta đang bị ô nhiễm một

cách trầm trọng. Vậy làm thế nào để môi trường sống của chúng ta

được trong sạch hơn? Đó là vấn đề cần giải quyết trên toàn thế giới,

cách giải quyết tốt nhất là ý thức của con người về bảo vệ môi trường

vì thế để làm giảm lượng rác thải, thải ra môi trường bằng cách tái

chế. Vậy tái chế chất thải có tác dụng gì? Đặc biệt là tái chế chất thải

vô cơ thành vật liệu xây dựng, nó có tác dụng và lợi ích như thế nào

trong xây dựng và với môi trường sống của chúng ta. Một môi trường

trong sạch cần có sự chung tay góp sức của cộng đồng người trên toàn

cầu, để làm cho bầu khí quyển mãi mãi là một màu xanh trong mắt

mọi người.

1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.

Môi trường hiện nay là vấn đề nóng bỏng trên toàn cầu mà quốc gia

nào cũng quan tâm đến. Đặt biệt là lượng rác thải, thải ra môi trường

ngày càng nhiều nếu không được xử lý nhanh chóng thì cả thế giới sẽ

tràng ngập trong rác. Vì thế việc phân loại và tái chế rác thải là việc

làm cần thiết, đặt biệt như tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây

Trang 3

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

dựng là việc làm thiết thực, một công trình khoa học kỹ thuật vừa góp

phần bảo vệ môi trường và phát triễn nền kinh tế.

2.MỤC ĐÍCH , YÊU CẦU.

Tái sự dụng rác thải nhằm bảo vệ môi trường cũng như mang lại lợi

ích kinh tế, tạo ra vật liệu xây dụng mới làm phong phú nguồn vật liệu

xây dựng.

Xử lý rác thải phải đúng quy trình của công nghệ tái chế rác. Tránh

cho rò rĩ chất thải độc hại làm ảnh hưởng đến môi trường và đời sống

người dân.

Xây dựng các nhà máy tái chế ở vùng ngoại ô xa khu dân cư. Áp dụng

khoa học kỹ thuật tiên tiến và máy móc hiện đại để xây dựng nhà máy

tái chế đủ tiêu chuẩn yêu cầu.

3.PHƯƠNG PHÁP NGHÊN CỨU.

Có nhiều phương pháp nghiên cứu trong đó có một số phương pháp

nghiên cứu chính: phương pháp logic, phương pháp duy vật biện

chứng và phương pháp thông kê.

4. KẾT QUẢ

Giảm lượng rác thải, thải ra môi trường. Làm cho môi trường ngày

càng trong sạch.

Tạo ra các nguyên vật liệu xây dựng mới làm giá thành sản phẩm rẻ

hơn.

Cách thức tổ chức và hoạt động nhóm ngày càng tốt hơn.

Làm cho các thành viên trong nhóm có ý thức tập thể cao.

Qua bài tiểu luận này giúp chúng ta hiểu được rất nhiều điều về rác

thải và lợi ích của tái chế rác thải. Đặc biệt là tái chế chất thải vô cơ

làm vật liệu xây dựng.

B. NỘI DUNG.

Trang 4

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

1. ĐỊNH NGHĨA

1.1 Rác thải:

Là những thứ vật chất từ thức ăn, đồ dùng, chất phế thải sản xuất, dịch

vụ, y tế... mà mọi người không dùng nữa và thải bỏ đi; rác thải sinh ra

từ mọi người và mọi nơi như: Gia đình, trường học, chợ, nơi mua bán,

nơi công cộng, nơi vui chơi giải trí, cơ sở y tế, cơ sở sản xuất kinh

doanh, bến xe, bến đò... Rác có thể là những thứ không độc hại, không

dơ bẩn và có thể dùng lại được nhưng rác cũng có thể là những loại

vật chất gây hôi thối, dơ bẩn và gây ô nhiễm môi trường, độc hại cho

muôn loài sinh vật. Thông thường rác được chia thành 3 nhóm chính

như sau:

Rác vô cơ (rác khô): gồm các loại phế thải thuỷ tinh, sành sứ, kim

loại, giấy, cao su, nhựa, vải, đồ điện, đồ chơi, cát sỏi, vật liệu xây

dựng...

Trang 5

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

Tái chế:

Là quá trình tham gia một sản phẩm ở phần cuối của cuộc đời hữu ích

của nó và sử dụng tất cả hay một phần của nó để làm cho một sản

phẩm khác. Các biểu tượng quốc tế công nhận để tái chế bao gồm ba

mũi tên di chuyển trong một tam giác. Mỗi mũi tên tượng trưng cho

một phần khác nhau của quá trình tái chế, từ bộ sưu tập để tái sản xuất

để bán l.

Là quá trình tái sản xuất các nguyên liệu đã được chế biến, sản xuất (

mà nếu không tái chế thì chúng sẻ trở thành rác thải ) trở thành các sản

phẩm mới. Điều này kiến chúng ta không cần chôn lấp hay đốt cháy

rác và thực tế cũng đã chứng minh, tái chế rác là một ngành công nghệ

cực kỳ văn minh, một giải pháp khôn ngoan đối với rác.

1.3 Nguồn phát sinh rác.

Nguồn

phát Nơi phát sinh

Các dạng chất thải rắn

sinh

Khu dân cư

Hộ gia đình, biệt thự, chung Thực phẩm dư thừa,

cư.

bao bì hàng hóa, giấy,

gỗ, vải, da, cao su PE,

PP,thiếc,nhôm, thủy

tinh, tro, đồ dùng điện

tử, vật liệu hư hỏng,

đồ gia dụng…..

Khu

mại

thương Nhà kho, nhà hàng, khách Giấy, nhựa, thực

sạn, chợ, nhà trọ, các trạm phẩm thừa, thủy tinh,

sữa chữa, bảo hành và dịch kim loại, chất thải

Trang 6

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

vụ.

nguy hại…

Cơ quan công Trường học, bệnh viện, văn Giấy, nhựa, thực

sở

phòng cơ quan…

phẩm thừa, chất thải

nguy hại..

Công trình xây Khu nhà xây dựng mới, sữa Xà bần, sắt thép vụn,

dựng chữa, nâng cấp, mở rộng, vôi vữa, gạch vỡ, bê

đường phố, cao ốc. tông, gỗ,ống dẫn…

Dịch vụ công Hoạt động dọn rác vệ sinh Rác cành cây cắt tỉa.

cộng

đường phố, công viên, khu chất thải chung tại các

vui chơi giải trí, bùn cống khu vui chơi, giải trí,

rãnh.

bùn cống rãnh

Khu

công Công nghiệp xây dựng, chế Chất thải do quá trình

tạo, công nghiệp nặng , nhẹ, chế biến công nghiệp,

lọc dầu hóa chất, nhiệt điện. phế liệu, các rác thải

sinh hoạt.

nghiệp

Nông nghiệp

Đồng cỏ, đồng ruộng, vườn Lá cây cành cây, xác

cây ăn quả, nông trại.

gia súc, thức ăn gia

súc, rơm rạ…

2. QUÁ TRÌNH XỬ LÝ RÁC THẢI

Có thể tóm tắt quá trình xử lý rác thải như sau: Ban đầu rác từ khu dân

cư được đưa tới nhà máy và đổ xuống nhà tập kết nơi có hệ thống

phun vi sinh khử mùi cũng như ozone diệt vi sinh vật độc hại. Tiếp

đến, băng tải sẽ chuyển rác tới máy xé bông để phá vỡ mọi loại bao

gói. Rác tiếp tục đi qua hệ thống tuyển từ (hút sắt thép và các kim loại

khác)

rồi

lọt

xuống

sàng

lồng.

Sàng lồng có nhiệm vụ tách chất thải mềm, dễ phân huỷ, chuyển

Trang 7

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

rác vô cơ (kể cả bao nhựa) tới máy vò và rác hữu cơ tới máy cắt.

Do lượng rác vô cơ khá lớn nên các nhà khoa học tại các công ty

xử lý rác thải tiếp tục phát triển hệ thống xử lý phế thải trơ và dẻo, tạo

ra một dây chuyền xử lý rác khép kín. Phế thải trơ và dẻo đi qua hệ

thống sấy khô và tách lọc bụi tro gạch. Sản phẩm thu được ở giai đoạn

này là phế thải dẻo sạch. Chúng tiếp tục đi qua tổ hợp băm cắt, phối

trộn, sơ chế, gia nhiệt bảo tồn rồi qua hệ thống thiết bị định hình áp

lực cao. Thành phẩm cuối cùng là ống cống panel, cọc gia cố nền

móng,ván

sàn,cốp

pha,gạch

bloc...

Cứ 1 tấn rác đưa vào nhà máy, thành phẩm sẽ là 300-350 kg

seraphin (chất thải vô cơ không huỷ được) và 250-300kg phân vi sinh.

Loại phân này hiện đã được bán trên thị trường với giá 500 đồng/kg.

VD:nhà máy xử lý rác Thuỵ Phương tại thành phố Huế với công xuất

150 tấn/ngày, chi phí xây dựng 30 tỷ đồng. Theo dự kiến, nhà máy sẽ

đi vào vận hành trong tháng 11 tới. Một nhà máy khác mang tên Đông

Vinh tại thành phố Vinh với công suất xử lý 200 tấn/ngày cũng sẽ

được hoàn tất vào tháng 12 với chi phí xây dựng khoảng 45 tỷ. Chi

phí xây dựng một nhà máy xử lý rác sinh hoạt sử dụng công nghệ

seraphin rẻ hơn nhiều so với các giải pháp xử lý rác nhập ngoại.

Như vậy, qua các công đoạn tách lọc - tái chế, công nghệ seraphin

làm cho rác thải sinh hoạt được chế biến gần 100% trở thành phân bón

hữu cơ vi sinh, vật liệu xây dựng, vật liệu sản xuất đồ dân dụng, vật

liệu cho công nghiệp. Các sản phẩm này đã được cơ quan chức năng,

trong đó có Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường chất lượng kiểm định và

đánh giá là hoàn toàn đảm bảo về mặt vệ sinh và thân thiện môi

trường. Với công nghệ seraphin, Việt Nam có thể xoá bỏ khoảng 52

bãi rác lớn, thu hồi đất bãi rác để sử dụng cho các mục đích xã hội tốt

đẹp hơn.

Trang 8

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

3.PHƯƠNG PHÁP TÁI CHẾ RÁC

3.1 Cơ sở hóa học nilon, nhựa, thủy tinh làm vật liệu xây dựng:

Trong rác nilon, nhựa, thủy tinh thành phần cấu tạo chính là: polimer

Có hai loại pôlime:

 Pôlime hữu cơ đã biết từ 1920 đến nay, như epoxy, acryclate,

melanine; và pôlime vô cơ như đất sét với vôi một bên và

pôlime vô cơ, với đất sét và vôi được gọi là MIP (mineral

polymer).

 Pôlime vô cơ bằng hợp tác hoá trị của các hoá chất thích hợp,

gọi là pôlime vô cơ hay IP (inorganic polymer) như thuỷ tinh,

silicone,…Cái trên do từ lực khống chế, cái dưới do ion hoá

khống chế.

Nhưng cả hai đều là pôlime phi hữu cơ. Chúng tạo ra vật liệu mới

cho nền công nghiệp hiện đại.

a. PÔLIME VÔ CƠ (IP)

1.1 ĐỊNH NGHĨA.

Pôlymer vô cơ (inorganic polymer – IP) và polymer khoáng vật

(mineral polymer – MIP) là hai loại khác nhau.

 Loại đầu (IP) là các cao phân tử dài ngoằn ngoèo, 10.000 lần

hơn một phân tử kết tinh, và có xương sống làm bằng Si.

 Loại sau (MIP) là các phân tử kết tinh nối lại với nhau, có thể

là phân tử silicat hay một muối kim loại khác.

Chúng chiếm phần lớn vật liệu thiên nhiên vô cơ, khác hẵn với

polymer hữu cơ có xương sống làm bằng C (cacbon).

Trang 9

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

1.2 THUỶ TINH.

Khoáng thạch anh có công thức SiO₂, một nguyên tố Silic bị kẹp giữa

hai oxy O. Sự liên kết rất chặt, nên khoáng vật ít bị huỷ hoại (25 năm

thời khí mới huỷ 1 ppm thạch anh). Ở thể khối nó có tên thạch anh,

còn ở thể vụn nó có tên là cát. Thạch anh hay cát có mạng tinh thể đơn

giản, ánh sáng tự nhiên xuyên thấu qua được. Ánh sáng phân cực cho

ra màu, tuỳ độ dày xuyên thấu.

Mạng tinh thể của thạch anh.

Nấu ở nhiệt độ cao, thạch anh chảy ra rồi nguội lại thật nhanh, thành

thuỷ tinh. Ánh sáng tự nhiên xuyên thấu được thuỷ tinh, nhưng ánh

sáng phân cực bị chắn lại. Vì mạng tinh thể bị vò nhàu, ánh sáng phân

cực không qua được

Mạng tinh thể của SiO₂bị vò nhàu.

Muốn cho sự vò nhàu xảy ra dễ dàng nên thêm cho SiO₂một lượng

Na₂CO₃

Trang 10

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

Công thức cấu tạo Na₂CO₃

Mạng tinh thể bị vò nhàu sau khi thêm Na₂CO₃

Thuỷ tinh là một polymer vô cơ có công thức của một cao phân tử rất

dài (hơn 10.000 một phân tử SiO₂bình thường)

Sơ đồ của pôlime SiO₂trong thuỷ tinh.

SILICONE.

Chất này được dùng rất thông thường, có một xương sống làm

bằng Si nối với 2 oxy O, có hai phụ gia nằm hai bên. Xương sống

làm bằng Si là điểm chỉ định của gốc silicone: một pôlime vô cơ.

Nhưng ở đây, mạng tinh thể của SiO₂nằm xuôi chiều với nhau, nên

silicone là một chất rất dẽo. Đó là một loại vật liệu có tính đàn hồi

cao, một thứ cao su. ứng dụng của silicone xảy ra rất nhiều nơi.

Trang 11

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

Công thức giản đơn hoá của silicone

1.4 : POLYSILANE.

Đó là những pôlime vô cơ có xương sống làm bằng Si nhưng không

có oxy O đi kèm, chứa những căn hữu cơ đơn giản như CH₃và những

căn vòng phức tạp gốc phenyl.

Chúng có thể hoà tan được trong nước hay không, nên rất thông dụng

làm keo dán dưới dạng là copolymer .

Hình 7: Các polysilane thông thường.

1.5 POLYGERMANE VÀ POLYSTANNANE.

Với kỹ thuật mới, ta có khả năng tổng hợp những pôlime không dựa

trên xương sống Si nữa, mà dựa trên xương sống của các kim loại.

Bước đầu, các kim loại như germani và thiếc đã được dùng và đem lại

kết quả tích cực .

Trang 12

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

polydimethylgermane và polydimethylstannane thông dụng.

Chúng có tính đẫn điện tuy không bằng đồng (Cu), nhưng khả năng

rất lớn, nên đang được nghiên cứu (thay cho nhôm quá mềm). Chúng

có tính đặc biệt trong các chất dẫn điện bền bĩ.

Cho đến nay chưa thành công nhiều trong lĩnh vực này.

1.6. POLYPHOPHAZENE.

Các sản phẩm này có xương sống là phi kim như Si, nhưng phi kim

phức tạp hơn. Ví dụ như lân (P) nối với đạm (N) như trình bày ở hình

10, trong đó P nối với căn R hữu cơ thông qua O.

Vị trí của P và N trong xương sống của pôlime vô cơ.

Trang 13

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

P có hoá trị 5 và N có hoá trị 3, là những mối nối rất chắc chắn của

pôlime, nên khó phá huỷ, vì cả hai nằm trong xương sống, cứ nối tiếp

nhau. Nhưng bản chất chung của xương sống là rất dẽo, đàn hồi.

Ngoài ra nó còn rất kháng điện.

Cách tạo ra pôlime polyphosphazene.

Pôlime được tạo ra theo 2 bước : bước đầu là hoà hợp PCl₅với

NH₄Cl; Bước 2 hoà hợp N, P với Na, tạo thành chuỗi pôlime rất dài.

Trang 14

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

Phân loại các pôlime vô cơ và khoáng sản, cả hai đều là pôlime không

hữu cơ.

b. POLIMER KHOÁNG VẬT (MID)

1.1. POLYMER TRỰC TIẾP:

Trang 15

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

GS. Plattfort của đại học Bruxelles (Bỉ) đưa ra một công nghệ mới. Số

là cuối thế kỷ 20, người ta phát hiện ra đất sét cao lanh có điện tích âm

,mỗi tinh thể cơ bản dài 10 nanomét, gồm có 2 lá: lá silic và lá nhôm.

Ông bằng dùng Na₂CO₃trộn với cao lanh và biến nó thành một đầu

âm (Si) và một đầu dương (Al). Từ đó khoáng vật cơ bản thành một

thỏi nam châm nano .

Hình 12A: tinh thể cao lanh

Biến tinh thể cơ bản của đất cao lanh thành một nam châm nano.

Nam châm nano hút lẫn nhau và cao lanh hoá thành đá. Plattfort gọi

đó là MIP, tức pôlime vô cơ, nhưng chính xác hơn là pôlime khoáng

vật (polymère minérale).

Đó là một MIP trực tiếp, vì chỉ có một pôlime khoáng vật duy nhất.

1.2 POLYMER GIÁN TIẾP.

GS. Trần Kim Thạch thuộc trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, khám

phá ra một thứ pôlime có các tinh thể khác nhau và nối kết nhau. Cũng

Trang 16

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

như Plattfort, pôlime này dùng từ lực sẵn có, vật liệu âm (-) kết nối

với vật liệu dương (+) và nhờ từ lực gắn kết nhau ở cấp nano (cực

mạnh) theo công thức cơ bản là:

P = f(M+m)tnp

Trong đó P là sự pôlime hoá, M là vật liệu (-) và m là vật liệu (+), còn

t là trộn, n là nén và p là phơi.

Ví dụ trong đất cao lanh trộn vôi tôi, với công thức này, ông đã tạo ra

một pôlime cứng chắc, gọi là bêtông đất sét. Đó là một vật liệu xây

dựng cho nông thôn, nhờ giá mềm. công thức có thể biểu diễn như

sau:

Cao lanh (-) + vôi (+) bêtông đất sét.

pôlime khoáng vật gián tiếp.

Vì có hai vật liệu khác nhau, trộn vào nhau để hoá đá (pretrification)

nên loại MIP này có tính gián tiếp.

c. KẾT LUẬN.

Như vậy ta có trong thiên nhiên cũng như trong nhân tạo, 2 nhóm

pôlime là hữu cơ (organic) và không hữu cơ (non-organic). Nhóm sau

này chia làm 2 phụ nhóm là inorganic, dịch là phụ nhóm vô cơ, và phụ

Trang 17

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

nhóm là mineral, dịch là phụ nhóm khoáng vật. Từ “mineral” cũng có

nghĩa là vô cơ.

Nhóm inorganic có xương sống là nguyên tố Si (trong khi nhóm

organic có xương sống là nguyên tố C). Tuy nhiên, nhiều thành công

trong cách thay nguyên tố Si bằng nguyên tố kim loại và phi kim

khác.

Nhóm mineral kết dính từng nhóm tinh thể cơ bản với nhau, hay từng

nhóm tinh thể cơ bản với các nguyên tố với nhau. Lực kết dính đó là

từ lực. Kết dính trực tiếp như tạo tinh thể cơ bản cao lanh (gọi là

kaolinite) thành hạt nam châm siêu vi để hoá đá. Kết dính gián tiếp thì

hỗn tạp hơn, bằng nhiều tinh thể cơ bản và nguyên tố thích hợp, có từ

lực âm, dương.

Con đường nghiên cứu còn ở phía trước. cái nào làm được pôlime đều

làm những vật liệu mới có ích cho xã hội, hữu cơ cũng như không hữu

cơ.

3.2 TÁI CHẾ NILON LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG

Trong công nghệ này,nilon và tất cả các loại nhựa khác (như vỏ chai

PET, chai PVC, hộp nhựa, tấm xốp...) được tách ra từ rác thải sinh

hoạt, sau đó xay rửa để loại bỏ tạp chất bẩn, sấy khô và cuối cùng qua

máy đùn ép thành ván.

Vì rác thải nhựa, nilon thuộc rất nhiều loại khác nhau, có độ nóng

chảy và đặc điểm lý hoá khác nhau, nên trong quá trình ép, các nhà

nghiên cứu đã bổ sung sợi gia cường (xơ dừa, sợi thuỷ tinh...) làm

Trang 18

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

tăng độ bền cơ học cho sản phẩm, chất độn bột đá để làm tăng độ

cứng, độ mài mòn và bổ sung chất phụ gia để tăng khả năng kết dính,

tạo độ tương hợp cho các loại vật liệu.

Theo tiến sĩ Mai Ngọc Tâm, chủ nhiệm dự án, đến nay dây chuyền thí

điểm tại Viện đã cho ra đời khoảng 100 m2 sản phẩm ép cứng, có chất

lượng tương đương với ván ép từ nhựa phế thải của nước ngoài. Sản

phẩm có thể thay thế ván gỗ làm cốp pha, hoặc thay cho ván dăm làm

mặt bàn ghế (khi đó cần phủ lên trên một lớp sơn tổng hợp đặc biệt).

Một mét vuông tấm ép hiện có giá sơ bộ khoảng 18.000 đồng, so với

giá ván gỗ từ 30.000 đến 40.000 đồng/m2. Ông Tâm cho biết kiểm

nghiệm bước đầu tại Viện Vệ sinh an toàn lao động (Bộ Y tế) cho thấy

loại nhựa ép này an toàn với con người và môi trường. Sản phẩm cũng

có triển vọng làm kênh dẫn, thoát nước... do đặc tính cách nước rất tốt.

Tuy nhiên, mô hình thí điểm hiện còn hạn chế là chưa có công nghệ

tạo hạt nhựa (làm nguyên liệu cho quá trình đùn ép ván). Nilon cắt

nhỏ lồng bồng được đưa thẳng vào máy ép, do vậy công suất chưa

cao. Nếu làm trên dây chuyền lớn sẽ rất tốn diện tích chứa vật liệu và

cũng cho hiệu suất thấp. Về vấn đề này, ông Tâm cho biết sẽ tìm cách

khắc phục khi dự án được mở rộng hơn.

Dự kiến sau khi dự án được nghiệm thu (khoảng quý I/2004), nhóm

nghiên cứu sẽ lắp đặt một dây chuyền tái chế nilon tại nhà máy sản

xuất phân hữu cơ Cầu Diễn (là nơi tiến hành phân loại, xử lý rác thải

của Hà Nội), nhằm tận dụng rác thải nilon mà nhà máy này thải ra.

Công nghệ tái chế rác thải nilon chỉ là một phần trong một dự án tổng

thể lớn hơn. Trong đó, ngoài Viện Vật liệu xây dựng, còn có Trung

Trang 19

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

tâm Tư vấn công nghệ Môi trường (tham gia xây dựng mô hình phân

loại rác tại nguồn ở quận Hoàn Kiếm, Hà Nội) và Công ty môi trường

đô thị Hà Nội (thử nghiệm mô hình phân loại rác tại nguồn ở phường

Phan Chu Trinh, quận Hoàn Kiếm). Việc phân loại rác tại các hộ gia

đình, công sở... sẽ làm giảm đáng kể chi phí xử lý về sau, và là xu

hướng phổ biến ở các nước phát triển.

Ở một số nước phát triển người ta cũng đã sữ dụng rác nhựa phế liệu

làm vật liệu xây dựng họ đã sản xuất ra những viên gạch bằng nhựa

loại gạch này có cường độ chịu lực thấp nên chủ yếu sử dụng làm

tường rào lan can.

Rác thải nhựa, nilon rất khó phân huỷ trong môi trường

3.3 TÁI CHẾ VỎ TRẤU LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG.

a. THÀNH PHẦN CẤU TẠO CỦA VỎ TRẤU:

Trang 20

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

Cellulose (tiếng Việt phiên âm và viết xenlulo, xenlulozơ, xenluloza

hoặc xenlulô) là hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ các liên kết các

mắt xích β-D-Glucose, có công thức cấu tạo là (C₆H₁₀O₅)_nhay

[C₆H₇O₂(OH)₃]_ntrong đó n có thể nằm trong khoảng 5000-14000, là

thành phần chủ yếu cấu tạo nên vách tế bào thực vật. Trong gỗ lá kim,

cellulose chiếm khoảng 41-49%, trong gỗ lá rộng nó chiếm 43-52%

thể tích.

TÍNH CHẤT VẬT LÝ

Là chất màu trắng, không mùi, không vị. Cellulose không tan trong

nước và các dung môi hữu cơ thông thường. Tan trong một số dung

dịch acid vô cơ mạnh như: HCl, HNO₃,... một số dung dịch muối:

ZnCl₂, PbCl₂,...

TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Cellulose do các mắt xích β-D-Glucose liên kết với nhau bằng liên kết

1.4 Glucocid do vậy liên kết này thường không bền trong các phản

ứng thủy phân.

Trang 21

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

b. TÁI CHẾ VỎ TRẤU LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG

Sau khi đốt mỗi tấn vỏ trấu sẽ tạo ra 180kg tro, có giá trị là 100 USD,

có thể sử dụng làm phụ gia cho xi măng và có thể thay thế trực tiếp

SiO₂trong xi măng.

Đương nhiên, các nhà khoa học từ lâu đã phát hiện ra vỏ trấu có giá trị

khi sử dụng làm nguyên liệu xây dựng. Trong trấu có chứa hàm lượng

SiO₂rất nhiều, mà đây lại là thành phần chính trong xi măng, nhưng

con người muốn tận dụng tro thu được sau khi đốt vỏ trấu làm nguyên

liệu thay thế xi măng, thì phương pháp này sẽ tạo ra hàm lượng

Carbon trong tro vỏ trấu rất cao, không thể thay thế thành phần xi

măng.

Mới đây, theo tin từ Discovery, dưới sự hỗ trợ của các quỹ khoa học

xã hội, các nhà khoa học Mỹ đã phát hiện một phương pháp gia công

vỏ trấu mới, có thể đồng thời sử dụng tro vỏ trấu làm thành phần trong

xi măng, thúc đẩy sự phát triển nguyên liệu xây dựng sạch.

Trang 22

Vỏ trấu

ꢀ

Rajan

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

Vempati - Tổng

giám đốc tập

Rajan Vempati - Tổng

bang Texas Mỹ cho biết,

với một nhóm nghiên

phương pháp gần như

thành phần tro vỏ trấu.

cho vỏ trấu vào lò đốt,

cuối cùng chỉ còn lại

tinh khiết cao. Tại hội

công trình được tổ chức

học Maryland Park,

nghiên cứu của ông đã

nghiên cứu của họ.

giám đốc tập đoàn CHK

hiện tại họ đã hợp tác

cứu và tìm ra một

không còn Carbon trong

Phương pháp mới này là

đốt ở nhiệt độ 800^oC,

những hạt SiO₂có độ

nghị hóa chất sạch và

tại phân hiệu trường Đại

Vempati cùng với nhóm

giới thiệu về kết quả

đoàn

CHK

bang Texas Mỹ

cho biết, hiện

tại họ đã hợp

tác với một

nhóm nghiên

cứu và tìm ra

một

pháp gần như

không còn

phương

Carbon trong

thành phần tro

vỏ trấu. Phương

pháp mới này

là cho vỏ trấu

vào lò đốt, đốt

Vempati cho biết: “Cho

cũng sẽ tạo ra CO₂,

là Carbon trung hòa,

triệt tiêu bởi sản phẩm

hấp thu chúng.”

dù trong quá trình đốt

nhưng nhìn chung vẫn

bởi lượng Carbon sẽ bị

lúa mới hàng năm sẽ

ở

nhiệt độ

800^oC,

cuối

Trên thực tế, việc sử

đặt ra vấn đề khó khăn

khí hậu. Mỗi tấn xi

bê tông, thì phải xả ra

CO₂. Mà trong phạm vi

xuất xi măng chiếm 5%

trong tất cả những hoạt

dụng bê tông và tiêu hao

khi gây ra sự biến đổi

măng dùng để sản xuất

không trung một tấn

toàn thế giới, việc sản

lượng thải khí Carbon

động của con người.

cùng chỉ còn lại

những hạt SiO₂

có độ tinh khiết

cao. Tại hội

nghị hóa chất

sạch và công

trình được tổ

chức tại phân

Ông Jan Olek thuộc

trường Đại học Purdue

hiệu trường Đại

Trang 23

học Maryland

Park, Vempati

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

Mỹ cho biết: “Sở dĩ tro vỏ trấu chưa thể làm thành phần chính trong

xi măng là bởi vị hàm lượng Carbon quá cao. Nếu có thể giải quyết

vấn đề này, thì tro vỏ trấu sẽ trở thành nguyên liệu tốt của bê tông, từ

đó có thể giảm bớt đi lượng Carbon thải ra từ ngành bê tông.”

Kết quả nghiên cứu cho thấy, trong bê tông nếu thêm tro vỏ trấu sẽ

cứng chắc hơn và có khả năng chống xâm thực cao hơn. Nhóm nghiên

cứu dự đoán, việc sửa chữa các ngôi nhà cao tầng, trụ cầu hay bất kỳ

công trình nào gần biển hay trên nước, nếu như sử dụng tro vỏ trấu

thay thế 20% xi măng, thì sẽ mang lại hiệu quả rất cao cho bê tông.

Nhóm nghiên cứu của Vempati hiện đang tiến hành một thí nghiệm,

nếu như có thể chứng minh phương pháp đốt vỏ trấu ở nhiệt độ cao có

hiệu quả, họ sẽ huy động nguồn vốn bắt đầu xây dựng lò cỡ lớn, và dự

kiến sẽ sản xuất tro vỏ trấu với sản lượng 15.000 tấn/năm.

Nhóm nghiên cứu còn cho biết thêm, nếu việc sản xuất tro vỏ trấu đi

vào ổn định, tận dụng tất cả nguồn vỏ trấu ở Mỹ thì có thể thu được

lượng tro vỏ trấu là 2.1 triệu tấn/ năm. Trên thực tế, đối với những

quốc gia đang phát triển tiêu thụ lúa gạo và bê tông rất lớn như Trung

Quốc, Ấn Độ... tiềm năng phát triển của tro vỏ trấu là rất lớn.

3.4 TÁI CHẾ RÁC LÀM PETONG

a. CƠ SỞ HÓA HỌC :

1.1 Silic :là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên

tố có ký hiệu Si và số nguyên tử bằng 14.

Nó là nguyên tố phổ biến sau ôxy trong vỏ Trái Đất (25,7 %), cứng,

có màu xám sẫm - ánh xanh kim loại, là á kim có hóa trị +4.

Trang 24

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

1.2 Thuộc tính

Trong dạng tinh thể, silic có màu xám sẫm ánh kim. Mặc dù là một

nguyên tố tương đối trơ, silic vẫn có phản ứng với các halogen và các

chất kiềm loãng, nhưng phần lớn axít (trừ tổ hợp axít nitric và axít

flohiđríc) không tác dụng với nó. Silic nguyên tố truyền khoảng hơn

95% các bước sóng hồng ngoại. Tinh thể silic nguyên chất hiếm tìm

thấy trong tự nhiên, thông thường nó nằm trong dạng silic dioxit

(SiO₂). Các tinh thể silic nguyên chất tìm thấy trong tạp chất của vàng

hay dung nham núi lửa. Nó có hệ số kháng nhiệt âm.

Silic hoạt động hóa học kém hơn cacbon là nguyên tố tương tự nó về

mặt hóa học. Nó có trong đất sét, fenspat, granit, thạch anh và cát, chủ

yếu trong dạng điôxít silic (hay silica) và các silicat (Các hợp chất

chứa silic, ôxy và kim loại trong dạng R-SiO₃).

Silic (tên Latinh: silex, silicis có nghĩa là đá lửa) lần đầu tiên được

nhận ra bởi Antoine Lavoisier năm 1787, và sau đó đã bị Humphry

Davy vào năm 1800 cho là hợp chất. Năm 1811 Gay Lussac và

Thénard có lẽ đã điều chế ra silic vô định hình không nguyên chất khi

nung nóng kali với tetraflorua silic SiF₄. Năm 1824 Berzelius điều chế

silic vô định hình sử dụng phương pháp giống như của Lussac.

Berzelius cũng đã làm tinh khiết sản phẩm bằng cách rửa nó nhiều lần.

Vì silic là nguyên tố quan trọng trong các thiết bị bán dẫn và công

nghệ cao, nên khu vực công nghệ cao ở California được đặt tên là

Silicon Valley (Thung lũng Silicon), tức đặt tên theo nguyên tố này.

1.3 Ứng dụng.

Trang 25

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

Silic là nguyên tố rất có ích, là cực kỳ cần thiết trong nhiều ngành

công nghiệp. Điôxít silic trong dạng cát và đất sét là thành phần quan

trọng trong chế tạo bê tông và gạch cũng như trong sản xuất xi măng

Portland. Silic là nguyên tố rất quan trọng cho thực vật và động vật.

Silica dạng nhị nguyên tử phân lập từ nước để tạo ra lớp vỏ bảo vệ tế

bào. Các ứng dụng khác có:

 Gốm/men sứ - Là vật liệu chịu lửa sử dụng trong sản xuất các

vật liệu chịu lửa và các silicat của nó được sử dụng trong sản

xuất men sứ và đồ gốm.

 Thép - Silic là thành phần quan trọng trong một số loại thép.

 Đồng thau - Phần lớn đồng thau được sản xuất có chứa hợp kim

của đồng với silic.

 Thủy tinh - Silica từ cát là thành phần cơ bản của thủy tinh.

Thủy tinh có thể sản xuất thành nhiều chủng loại đồ vật với

những thuộc tính lý học khác nhau. Silica được sử dụng như vật

liệu cơ bản trong sản xuất kính cửa sổ, đồ chứa (chai lọ), và sứ

cách điện cũng như nhiều đồ vật có ích khác.

 Giấy nhám - Cacbua silic là một trong những vật liệu mài mòn

quan trọng nhất.

 Vật liệu bán dẫn - Silic siêu tinh khiết có thể trộn thêm asen, bo,

gali hay phốtpho sđể làm silic dẫn điện tốt hơn trong các

transistor, pin mặt trời hay các thiết bị bán dẫn khác được sử

dụng trong công nghiệp điện tử và các ứng dụng kỹ thuật cao

(hi-tech) khác.

 Trong các photonic - Silic được sử dụng trong các laser để sản

xuất ánh sáng đơn sắc có bước sóng 456 nm.

Trang 26

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

 Vật liệu y tế - Silicon là hợp chất dẻo chứa các liên kết silic-ôxy

và silic-cacbon; chúng được sử dụng trong các ứng dụng như

nâng ngực nhân tạo và lăng kính tiếp giáp (kính úp tròng).

 LCD và pin mặt trời - Silic ngậm nước vô định hình có hứa hẹn

trong các ứng dụng như điện tử chẳng hạn chế tạo màn hình tinh

thể lỏng (LCD) với giá thành thấp và màn rộng. Nó cũng được

sử dụng để chế tạo pin mặt trời.

 Xây dựng - Silica là thành phần quan trọng nhất trong gạch vì

tính hoạt hóa thấp của nó.

Sự phổ biến:

Silic là thành phần cơ bản của các loại aerolit là một loại của các thiên

thạch và của các tektit là dạng tự nhiên của thủy tinh.

Theo khối lượng, silic chiếm 29,5% vỏ Trái Đất, là nguyên tố phổ

biến thứ hai sau ôxy. Silic nguyên tố không tìm thấy trong tự nhiên.

Nó thường xuất hiện trong các ôxít và silicat. Cát, amêtít, mã não

(agate), thạch anh, đá tinh thể, đá lửa, jatpe, và opan là những dạng tự

nhiên của silic dưới dạng ôxít. Granit, amiăng, fenspat, đất sét,

hoócblen, mica là những dạng khoáng chất silicat.

Sản xuất:

Silic được sản xuất công nghiệp bằng cách nung nóng silica siêu sạch

trong lò luyện bằng hồ quang với các điện cực cacbon. Ở nhiệt độ trên

1900 °C, cacbon khử silica thành silic theo phản ứng

SiO₂+ C → Si + CO₂

Trang 27

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

Silic lỏng được thu hồi ở đáy lò, sau đó nó được tháo ra và làm nguội.

Silic sản xuất theo công nghệ này gọi là silic loại luyện kim và nó ít

nhất đạt 99% tinh khiết. Năm 2000, silic loại này có giá khoảng $ 0,56

trên một pao ($1,23/kg)

Làm tinh khiết:

Việc sử dụng silic trong các thiết bị bán dẫn đòi hỏi phải có độ tinh

khiết cao hơn so với sản xuất bằng phương pháp trên. Có một số

phương pháp làm tinh khiết silic được sử dụng để sản xuất silic có độ

tinh khiết cao

Phương pháp vật lý

Các kỹ thuật làm tinh khiết silic đầu tiên dựa trên cơ sở thực tế là nếu

silic nóng chảy và sau đó đông đặc lại thì những phần cuối khi đông

đặc bao giờ cũng chứa nhiều tạp chất. Các phương pháp sớm nhất để

làm tinh khiết silic, lần đầu tiên được miêu tả năm 1919 và sử dụng

trong một số hữu hạn nền tảng để sản xuất các thành phần của rađa

trong Đại chiến thế giới lần thứ hai, bao gồm việc đập vỡ silic phẩm

chất công nghiệp và hòa tan từng phần bột silic trong axít. Khi bị đập

vỡ, silic bị làm vỡ để những khu vực có nhiều tạp chất yếu hơn sẽ nằm

ra phía ngoài của các hạt silic được tạo ra, chúng sẽ bị axít hòa tan, để

lại sản phẩm tinh khiết hơn.

Trong khu vực nung chảy, phương pháp đầu tiên làm tinh khiết silic

được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, các thỏi silic phẩm cấp công

nghiệp được nung nóng tại một đầu. Sau đó, nguồn nhiệt chuyển động

rất chậm dọc theo chiều dài của thỏi, giữ cho chỉ một đoạn ngắn của

thỏi nóng chảy và silic được làm nguội và tái đông đặc ở phía sau nó.

Trang 28

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

Vì phần lớn các tạp chất có xu hướng nằm trong phần nóng chảy hơn

là trong phần tái đông đặc, nên khi quá trình này kết thúc, phần lớn tạp

chất của thỏi sẽ chuyển về đầu nóng chảy sau cùng. Đầu này sau đó bị

cắt bỏ, và quy trình này được lặp lại nếu muốn có silic với phẩm cấp

cao hơn

Phương pháp hóa học

Ngày nay, silic được làm sạch bằng cách chuyển nó thành các hợp

chất silic để dễ dàng làm tinh khiết hơn là làm tinh khiết trực tiếp silic,

và sau đó chuyển hợp chất của nó trở lại thành silic nguyên chất.

Triclorosilan là hợp chất của silic được sử dụng rộng rãi nhất như chất

trung gian, mặc dầu tetraclorua silic và silan cũng được sử dụng. Khi

các khí này được thổi qua silic ở nhiệt độ cao, chúng phân hủy để tạo

ra silic có độ tinh khiết cao.

Trong công nghệ Siemens, các thỏi silic có độ tinh khiết cao được đưa

vào triclorosilan ở nhiệt độ 1150 °C. Khí triclorosilan phân hủy và

lắng đọng silic bổ sung trên thỏi, làm to nó theo phản ứng sau:

2HSiCl₃→ Si + 2HCl + SiCl₄

Silic sản xuất từ phương pháp này và các công nghệ tương tự gọi là

silic đa tinh thể. Silic đa tinh thể thông thường có tạp chất ở mức 1

phần tỷ hoặc thấp hơn.

Cùng thời gian đó, DuPont đã sản xuất silic siêu sạch bằng cách cho

tetrachorua silic phản ứng với hơi kẽm nguyên chất ở nhiệt độ 950 °C,

theo phản ứng:

SiCl₄+ 2Zn → Si + 2ZnCl₂

Trang 29

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

Tuy nhiên, kỹ thuật này đã vấp phải những vấn đề thực tế (chẳng hạn

như sản phẩm phụ clorua kẽm đông đặc lại và dính vào sản phẩm) và

cuối cùng nó đã bị bỏ đi để sử dụng chỉ mỗi công nghệ Siemens.

Tinh thể hóa

Công nghệ Czochralski thông thường được sử dụng để sản xuất các

tinh thể silic đơn có độ tinh khiết cao để sử dụng trong các thiết bị bán

dẫn bằng silic ở trạng thái rắn.

Đồng vị

Silic có chín đồng vị, với số Z từ 25 đến 33. Si²⁸(đồng vị phổ biến

nhất, 92,23%), Si²⁹(4,67%) và Si³⁰(3,1%) là ổn định; Si³²là đồng vị

phóng xạ sản xuất bằng phân rã agon. Chu kỳ bán rã của nó, được xác

định là khoảng 276 năm, và nó phân rã bằng bức xạ beta thành P³²(có

chu kỳ bán rã 14,28 năm) và sau đó thành S³².

1.4 Ứng dụng của muội Silic trong công nghệ chế tạo bê tông chất

lượng cao, công thức thực nghiệm tính cường độ bê tông khi có sử

dụng muội Silic.

Trong lĩnh vực xây dựng, có ba xu hướng chính để phát triển đó là:

kết cấu, vật liệu và công nghệ. Theo hướng phát triển về vật liệu là

nghiên cứu tìm ra những vật liệu mới, trong đó có tính ứng dụng cao.

Nghiên cứu vật liệu mới, trong đó có bê tông chất lượng cao là hướng

phát triển nhằm hạ giá thành, tăng tính mỹ quan mà kết cấu vẫn đủ

khả năng khai thác. Nghiên cứu ảnh hưởng của muội Silic tới cấu trúc,

cường độ của bê tông và có một công thức tính toán cường độ bê tông

Trang 30