Nghiên cứu biến tính tro bay phả lại với polyme chức năng để tăng dung lượng hấp thụ crom ứng dụng

Nghiên cứu biến tính tro bay Phả Lại với

Polyme chức năng để tăng dung lượng hấp thụ

crom ứng dụng xử lý nước thải

Trần Thị Minh Huyền

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Luận văn ThS. ngành: Hóa môi trường; Mã số: 60 44 41

Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Tuấn Dung

Năm bảo vệ: 2012

Abstract. Tổng quan về tro bay, Crom và các phương pháp xử lý crom cũng như

ứng dụng tro bay làm vật liệu hấp phụ Cr(VI). Nghiên cứu quá trình biến tính tro

bay nhà máy nhiệt điện Phả Lại với polydiaminonaphtalen bằng phản ứng trùng hợp

in-situ, nghiên cứu các tính chất của vật liệu và khả năng hấp phụ ion Cr(VI) trong

môi trường nước. Đưa ra kết quả và thảo luận: Trùng hợp in-situ Pdan trên tro bay

xử lý axit; trùng hợp in-situ Pdan trên tro bay xử lý kiềm; nghiên cứu khả năng hấp

phụ Cr(VI) của TBK/PDAN.

Keywords. Hóa môi trường; Tro bay; Polyme; Xử lý nước thải

Content

MỞ ĐẦU

Hàng năm trên thế giới thải ra hơn 400 triệu tấn tro bay, phần lớn từ các nhà máy

nhiệt điện than. Cho đến nay, ngay ở các nước phát triển, lượng chất thải rắn này mới được

tái sử dụng rất ít, chủ yếu thải ra môi trường [20]. Do đó việc nghiên cứu phát triển các

hướng ứng dụng khác nhau của tro bay đang được các nhà khoa học hết sức quan tâm, đặc

biệt là hướng ứng dụng làm vật liệu hấp phụ xử lý nước thải [21].

Kim loại nặng là những chất ô nhiễm nước đặc biệt nguy hiểm đối với sức khỏe con

người do khả năng tích tụ sinh học. Trong số đó ion Cr(VI) có độc tính thuộc hàng cao nhất.

Các nghiên cứu đều chứng tỏ dung lượng hấp phụ Cr(VI) của tro bay không cao nên phải sử

dụng với lượng lớn, do đó cần có các biện pháp biến tính để khắc phục yếu điểm này.

Polydiaminonaphtalen (PDAN) là sản phẩm trùng hợp ôxi hóa từ monomer là các dẫn

xuất của naphatalen có chứa hai nhóm chức amin trong phân tử. Các kết quả nghiên cứu đã

chỉ ra rằng liên kết trùng hợp diễn ra ở một nhóm amin, nhóm amin còn lại ở trạng thái tự do

tạo cho polyme khả năng phản ứng mạnh mẽ với các hợp chất “nhận điện tử” (electron

acceptor), ví dụ các cation kim loại.

Trong khuôn khổ luận văn này chúng tôi nghiên cứu quá trình biến tính tro bay nhà

máy nhiệt điện Phả Lại với polydiaminonaphtalen bằng phản ứng trùng hợp in-situ, nghiên

cứu các tính chất của vật liệu và khả năng hấp phụ ion Cr(VI) trong môi trường nước.

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN

1.1. TRO BAY:

1.1.1. Giới thiệu về tro bay:

Tro bay là một loại chất thải rắn sinh ra từ quá trình đốt than từ các nhà máy nhiệt

điện. Người ta thường dùng luồng khí để phân loại tro: tro bay là loại nhỏ mịn, bay lên với

khói lò; loại không bay lên người ta gọi là tro cặn.

Ở nước ta, các nhà máy nhiệt điện ước tính hằng năm thải ra khoảng 1,3 triệu tấn tro

bay [2]. Riêng nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2 (Hải Dương) trung bình mỗi ngày thải ra khoảng

3.000 tấn tro xỉ, trong đó 30% là than chưa cháy hết, còn lại là tro bay rất mịn. Theo dự báo,

đến năm 2020 sẽ có thêm 28 nhà máy nhiệt điện đốt than đi vào hoạt động [1], lúc đó lượng

tro xỉ thải ra hàng năm sẽ vào khoảng 12 triệu tấn, đó là chưa kể lượng tro bay khá lớn thải ra

từ hàng loạt các lò cao ở các khu công nghiệp gang thép sử dụng nhiên liệu than. Vì vậy việc

xử lí để tái sử dụng chất thải rắn này là vấn đề vô cùng cấp bách.

Trên thế giới, có nhiều công nghệ để xử lý tro (chủ yếu là để tách than chưa cháy ra

khỏi tro): phương pháp cơ học, phương pháp tách tĩnh điện, phương pháp tuyển nổi và phân

ly bằng ly tâm. Công ty Cổ phần Công nghiệp và Dịch vụ Cao Cường thị trấn Phả Lại - Chí

Linh - Hải Dương đã phối hợp với Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ

Việt Nam thực hiện dự án Nhà máy Chế biến Tro bay Nhiệt điện sử dụng phương pháp tuyển

nổi [3]. DCông ty CP VLXD Sông Đáy, Dự án nhiệt điện Quảng Ninh I, II và các Nhà máy

bê tông trong nước.

1.1.2. Phân loại

Tro bay thường được phân ra thành hai loại tùy theo nguồn than đốt [24]:

 Loại C có hàm lượng CaO ≥ 5% và thường bằng 15-35%. Đó là sản phẩm đốt than

ligrit hoặc than chứa bitum; chứa ít than chưa cháy, thường < 2%.

 Loại F có hàm lượng CaO < 5%, thu được từ việc đốt than antraxit hoặc than chứa

bitum, có hàm lượng than chưa cháy nhiều hơn, khoảng 2-10%.

Tro bay Phả Lại thuộc loại F. Do đốt không tốt, nên hàm lượng than chưa cháy khá cao.

1.1.3. Thành phần và đặc điểm của tro bay:

Thành phần hóa học của tro bay chủ yếu là hỗn hợp các ôxit vô cơ như SiO2, Al2O3,

Fe2O3 , TiO3, MgO, CaO, K2O. Ngoài ra, có thể chứa một lượng than chưa cháy. Thành phần

hóa học mẫu tro bay thu được từ hồ chứa nhà máy nhiệt điện Phả Lại [4] và của một số loại

tro từ các quốc gia khác [26] được trình bày tại bảng 1.1 và 1.2.

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của tro bay Phả Lại

Thành phần hóa học Hàm lƣợng (%)

SiO2 62,75

Al2O3 13,20

Fe2O3 3,23

MgO 1,87

Na2O 0,08

K2O 1,98

ZnO 2,10

TiO2 1,70

Cacbon 12,10

Còn lại 1,19