Đồ án Chuyên ngành Vô cơ

Khoa Công Nghệ Hóa

MỤC LỤC

SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

1


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ

Khoa Công Nghệ Hóa

LỜI MỞ ĐẦU
Trong bối cảnh nguồn tài nguyên thiên nhiên, ngày càng cạn kiệt thì
việc tận thu, tái chế sử dụng lại các nguyên vật liệu nói chung và các phụ, phế
phẩm trong quá trình sản xuất, chế biến nói riêng là một biện pháp tiết kiệm
hết sức cần thiết, nhất là khi tình hình kinh tế đang có nhiều khó khăn như
hiện nay. Quan trọng hơn khi các phụ, phế phẩm được tận dụng, tái chế sử
dụng lại sẽ góp phần giảm lượng chất thải ra môi trường, làm trong lành bầu
không khí vốn đang bị đe dọa bởi quá dư thừa các chất thải độc hại.
Ứng dụng trấu làm nguyên liệu đốt tại các nhà máy nhiệt điện vừa giải
quyết tình hình khủng hoảng nhiên liệu hóa thạch, cũng đồng thời giải quyết
vấn đề thải bỏ trấu gây ô nhiễm môi trường – hiện trạng thực tế tại một nước
sản xuất nông nghiệp như Việt Nam.
Qua các nghiên cứu gần đây trong việc tinh luyện thu được nguồn SiO 2
tinh khiết, phương pháp hóa lý cho thấy những hạn chế về mặt kinh tế cũng
như tác động đến môi trường từ việc thải bỏ hóa chất dùng tách chiết, chính vì
thế nghiên cứu thực hiện nhằm tìm ra một giải pháp mang lại tính thiết thực

hơn trong thực tiễn sản xuất. Đề tài “Các phương pháp chế tạo Nano Silica từ
tro trấu” được thực hiện với mục tiêu cung cấp một số giải pháp an toàn, thân
thiện với môi trường để tinh luyện SiO2 tinh khiết, phục vụ cho ngành sản
xuất vật liệu chất lượng cao, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường và hướng
đến phát triển bền vững.
Mục đích nghiên cứu: Tìm hiểu các phương pháp chế tạo Nano Silica từ
nguyên liệu là nguồn phế phẩm tro trấu.
Nhiệm vụ nghiên cứu:
•
•

Tổng quan về lúa, trấu, tro trấu.
Tìm hiểu các phương pháp điều chế nano silica từ tro trấu.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
Ý nghĩa khoa học: Cung cấp giải pháp hợp lý, an toàn để tinh luyện
SiO2 trong tro trấu mà thân thiện có tính thực tiễn trong sản xuất, ít tạo
ra sản phẩm phụ độc hại.
• Ý nghĩa thực tiễn: Cung cấp các phương pháp tinh luyện SiO2, qua đó
lựa chọn được phương pháp tối ưu nhất, góp phần tạo ra sản phẩm silic
có giá trị.
•

SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

2


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ


Khoa Công Nghệ Hóa

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÚA, TRẤU, TRO
TRẤU
1.1.
LÚA
1.1.1. Nguồn gốc

Lúa là một trong năm loại cây lương thức chính của thế giới, cùng với
ngô (Zea Mays L), lúa mì (Triticum sp. Tên khác: tiểu mạch), sắn (Manihot
esculenta Crantz, tên khác: khoai mì) và khoai tây (Solanum tuberosum L).
Theo quan niệm xưa lúa là một trong 6 loại lương thực trong lục cốc.
Lúa trong bài này nói tới là 2 loài (Oryza sativa và Oryza glaberrima)
trong họ Poacea, có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới khu vực
đông nam Châu Á và Châu Phi. Hai loài này cung cấp hơn 1/5 toàn bộ carlo
tiêu thụ bởi con người[1]. Lúa là loại cây thực vật sống một năm có thể cao
tới 1 – 1,8 m đôi khi cao hơn, với các lá mỏng theo bản (2 – 2,5 cm) và dài 50
– 100 cm. Các hoa nhỏ tự thụ phấn mọc thành các cụm hoa phân nhanh hay
cong rủ xuống dài 30 -50 cm. Hạt là loại quả thóc (hạt nhỏ, cứng của các cây
ngũ cốc) dài 5 – 12 mm và dày 2 – 3 mm. Cây lúa non được gọi là mạ. Sau
khi ủ, người ta có thể gieo thẳng các hạt đã nảy mầm vào ruộng lúa đã được
cày bừa kỹ hoặc qua giai đoạn gieo mạ trên ruộng riêng để cây lúa non có sức
phát triển tốt, sau một khoảng thời gian thì nhổ mạ để cấy trong ruộng lúa
chính. Sau khi sát bỏ lớp vỏ ngoài thu được sản phẩm chính là gạo và phụ
phẩm là cám và trấu. Gạo là nguồn lương thực chủ yếu của hơn một nửa dân
số thế giới (chủ yếu ở Châu Á và Châu Mỹ La Tinh), điều này làm cho nó trở
thành loại lương thực được con người tiêu thụ nhiều nhất. Trong tiếng Anh từ
Rice (lúa,gạo) có nguồn gốc từ arisi trong tiếng Tamil[2].
1.1.2. Giá trị


Giá trị sử dụng: ngoài cơm ra, gạo còn để dùng chế biến các loại bánh,
làm môi trường đề nuôi cấy niêm khuẩn, nem, cơm mẻ, dùng để cất rượu cồn… người ta không thể nào kể hết công dụng của nó. Cám hay đúng hơn là
vỏ ngoài của gạo, có chứa nhiều protein, chất béo, chất khoáng, vitamin, nhất
là vitamin nhóm B, nên được dùng làm bột dinh dưỡng trẻ em và điều trị
người bị bệnh phù nhũng. Cám là thành phần cơ bản trong thức ăn gia súc, gia
cầm và trích lấy dầu ăn… Trấu ngoài công dụng làm chất đốt, chất độn
chuồng còn dùng làm ván ép, vật liệu cách nhiệt, cách âm, chế tạo cacbon và
silic…
Giá trị thương mại: trên thị trường thế giới, giá gạo xuất khẩu tính trên
đơn vị trọng lượng cao hơn rất nhiều so với các loại hạt cốc khác. Nói chung
giá gạo xuất khẩu cao hơn lúa mì từ 2 – 3 lần và hơn bắp hạt từ 2 – 4 lần.
SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

3


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ

Khoa Công Nghệ Hóa

Thời điểm khủng hoảng lương thực trên thế giới vào những năm 1970 đã làm
giá các hạt ngũ cốc trên thế giới tăng đột ngột. Giá gạo từ 147 USD/tấn
(1972) tăng lên 350 USD/tấn (1973)… Nhìn chung giá gạo thế giới từ năm
1975 – 1995 biến động mạnh và ở mức cao…
1.1.3. Tình hình sản xuất

Trên thế giới: diện tích trồng lúa trên thế giới đã tăng rõ rệt từ năm
1980 – 1995. Trong vòng 15 năm này diện tích trông lúa trên thế giới tăng
bình quân 1,36 triệu ha/năm. Diện tích trông lúa tập chung ở Châu Á (khoảng
90%). Các nước có diện tích trồng lúa lớn nhất theo thứ tự phải kể đến Ấn

Độ, Trung Quốc, Indonesia, Bangladesh, Thái Lan và Việt Nam đứng thứ 6.

Hình 1.1. Sản lượng lúa mì, gạo và ngô trên thế giới (1996 – 2000)[3]
Ở nước ta: trong thời gian chiến tranh, diện tích trồng lúa cả nước dao
động trong khoảng 4,40 – 4,90 triệu ha, năng suất có tăng nhưng rất chậm, chỉ
khoảng 700kg lúa/ha trong vòng hơn 20 năm. Sản lượng lúa tổng cộng của 2
miền chỉ trên dưới 10 triệu tấn[bảng 1.1]. Sau ngày giải phóng(1975), cùng
với phong trào khai hoang phục hóa, diện tích lúa tăng lên khá nhanh và ổn
định ở khoảng 5,5 – 5,7 triệu ha. Năng suất bình quân trong cuối thập niên
1970 giảm sút khá nghiêm trọng do đất đai mới khai hoang chưa được cải tạo,
thiên tai và sâu bệnh đặc biệt là những năm 1978 – 1979. Sau đó bước sang
thập niên 1980 năng suất lúa tăng dần do các công trình thủy lợi trong cả
nước cùng với hang loạt các chính sách cải cách ruộng đất đổi mới nền kinh
thế theo cơ chế thị trường. Đã chuyển nước ta từ nước phải nhập khẩu gạo
sang tự túc được lương thực và trở thành nước xuất khẩu gạo lớn thứ 2 thế
giới.
Bảng 1.1. Diện tích và sản lượng lúa qua các năm[4]
SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

4


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ

Tổng số

1996

7003.8


1997

7099.7

1998

7362.7

1999

7653.6

2000

7666.3

2001

7492.7

2002

7504.3

2003

7452.2

2004


7445.3

2005

7329.2

2006

7324.8

2007

7207.4

2008

7400.2

2009

7437.2

2010

7489.4

2011

7655.4


2012

7761.2

2013

7899.4

Diện tích
Chia ra
Lúa
Lúa
đông hè thu
xuân
Nghìn ha
2541. 1984.
1
2
2682. 1885.
7
2
2783. 2140.
3
6
2888. 2341.
9
2
3013. 2292.
2
8

3056. 2210.
9
8
3033. 2293.
0
7
3022. 2320.
9
0
2978. 2366.
5
2
2942. 2349.
1
3
2995. 2317.
5
4
2988. 2203.
4
5
3013. 2368.
1
7
3060. 2358.
9
4
3085. 2436.
9
0

3096. 2589.
8
5
3124. 2659.
3
1
3140. 2773.
7
3

Khoa Công Nghệ Hóa

Lúa
mùa

2478.
5
2531.
8
2438.
8
2423.
5
2360.
3
2225.
0
2177.
6
2109.

3
2100.
6
2037.
8
2011.
9
2015.
5
2018.
4
2017.
9
1967.
5
1969.
1
1977.
8
1985.
4

SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

Tổng
số

26396.
7
27523.

9
29145.
5
31393.
8
32529.
5
32108.
4
34447.
2
34568.
8
36148.
9
35832.
9
35849.
5
35942.
7
38729.
8
38950.
2
40005.
6
42398.
5
43737.

8
44076.
1

Sản lượng
Chia ra
Lúa
Lúa
đông
hè thu
xuân
Nghìn tấn
12209. 6878.5
5
13310. 6637.8
3
13559. 7522.6
5
14103. 8758.3
0
15571. 8625.0
2
15474. 8328.4
4
16719. 9188.7
6
16822. 9400.8
7
17078. 10430.
0

9
17331. 10436.
6
2
17588. 9693.9
2
17024. 10140.
1
8
18326. 11395.
9
7
18695. 11212.
8
2
19216. 11686.
8
1
19778. 13402.
3
9
20291. 13958.
9
0
20237. 14455.
5
1

Lúa
mùa


7308.7
7575.8
8063.4
8532.5
8333.3
8305.6
8538.9
8345.3
8640.0
8065.1
8567.4
8777.8
9007.2
9042.2
9102.7
9217.3
9487.9
9383.5

5


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ

Khoa Công Nghệ Hóa

Hình 1.2. Lượng gạo xuất khẩu của một số nước xuất khẩu chính[5]
1.2.
TRẤU VÀ TRO TRẤU

1.2.1. Trấu

Nguồn gốc, thành phần: trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được
tách ra trong quá trình xay xát. Vỏ trấu chiếm 20% hạt thóc, có màu vàng, nhẹ
và xốp có kích thươc trung bình khoảng 8 – 10mm dài, rộng 2 -3mm, dày
khoảng 0,2mm. Khối lượng thể tích của vỏ trấu khí nén khoảng 122 kg/m3 .
Chất hữu cơ chứa chủ yếu cellulose, lignin và Hemi – cellulose (90%), ngoài
ra có thêm thành phần khác như hợp chất nitơ và vô cơ. Lignin chiếm khoảng
25 – 30% và cellulose chiếm khoảng 35 – 40%
Bảng 1.2. Thành phần hữu cơ và thành phần hóa học của vỏ trấu
Thành phần hữu cơ
α – cellulose
Ligin
Hemi – cellulose
Nitơ và Vô cơ
Thành phần hóa học
Cacbon
Hydro
Nitơ
Oxy
Tro
SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

Tỷ lệ theo khối lượng
35 – 40
25 – 30
20 – 30
10
41,44
4,94

0,57
37,32
15,73
6


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ

Khoa Công Nghệ Hóa

Hình 1.3a. Cây lúa
Hình 1.3b. Vỏ trấu
Trữ lượng: theo báo cáo kế hoạch thực hiện 12 tháng năm 2013 của
ngành Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn do Bộ Nông Nghiệp và Phát
Triển Nông Thôn thực hiện, sản lượng lúa năm 2013 đạt xấp xỉ 44 triệu tấn
[bảng 1.1]. Ước tính trung bình sẽ phát sinh ra 8,8 triệu tấn vỏ trấu.
Ứng dụng: từ lâu, vỏ trấu đã là một loại chất đốt rất quen thuộc với bà
con nông dân, đặc biệt là vùng đồng bằng Sông Cửu Long. Chất đốt từ vỏ trấu
được sử dụng rất nhiều trong cả sinh hoạt (nấu ăn, nấu thức ăn gia súc…) và
sản xuất (làm gạch, sấy lúa…). Do có các ưu điểm nổi bật khi sử dụng làm
chất đốt: Vỏ trấu sau khi xay xát luôn ở dạng rất khô, có hình dáng nhỏ và rời,
tơi xốp, nhẹ, vận chuyển dễ dàng. Thành phần là chất xơ cao phân từ rất có
cho sinh vật sử dụng nên việc bảo quản, tồn trữ rất đơn giản, chi phí đầu tư
thấp. Đối với sản xuất tiểu thủ công nghiệp và chăn nuôi, trấu cũng được sử
dụng rất thường xuyên. Thông thường trấu là chất đốt cho việc nấu thức ăn
nuôi cá hoặc lợn, trấu được dùng nung gạch trong nghề sản xuất gạch tại khu
vực đồng bằng Sông Cửu Long. Ngoài ra, gần đây người ta đã ứng dụng vỏ
trấu làm nguyên liệu cho nhà máy nhiệt điện.

Hình 1.4. Bếp nấu dùng để đốt trấu

SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

Hình 1.5. Dùng trấu đốt gạch
7


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ

Hình 1.6. Bãi chứa trấu làm nguyên
liệu đốt cho nhà máy nhiệt điện An
Giang

Khoa Công Nghệ Hóa

Hình 1.7. Xây dựng nhà máy nhiệt
điện trấu Đình Hải (Cần Thơ)

1.2.2. Tro Trấu

Nguồn gốc: tro trấu là thành phần còn lại sau khi đã đốt cháy hoàn toàn
thành phần hữu cơ trong vỏ trấu.
Thành phần: các Các thành phần oxit trong tro được thể hiện qua bảng
1.3. Chúng có thể thay đổi tùy thuộc vào giống cây lúa, điều kiện khí hậu, đất
đai của từng vùng miền. Hàm lượng SiO 2 trong tro trấu rất cao. Oxit silic
được sử dụng trong đời sống sản xuất rất phổ biến. Nếu tận thu được nguồn
SiO2 có ý nghĩa rất lớn đối với nước ta. Làm được điều này ta sẽ không cần
nhập khẩu SiO2 và vấn đề ô nhiễm môi trường do vỏ trấu cũng được cải thiện.

Bảng 1.3. Các thành phần oxit có trong tro trấu[6]
Thành phần oxit


Tỷ lệ về khối lượng
SiO2
80 – 90
Al2O3
1 – 2,5
K2O
0,2
CaO
1–2
Na2O
0,2 – 0,5
Hiện nay, nhiều nhà khoa học trên thế giới cũng như ở Việt Nam đang
quan tâm nghiên cứu việc sử dụng tro trấu làm phụ gia khoáng hoạt tính để
làm tăng chất lượng cho xi măng, bê tông mà giá thành giảm. đặc biệt, tính ưu
việt của tro trấu làm tăng tính chống thấm, nâng cao tuổi thọ bê tông bởi tro
SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

8


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ

Khoa Công Nghệ Hóa

trấu mịn, chứa nhiều oxit silic ở trạng thái vô định hình, có hoạt tính puzơlan
rất cao, tương đương với muội silic. Vì vậy, nếu tro được điều chế đúng kỹ
thuật, đồng thời được gia công thích hợp, có thể thay thế muội silic trong bê
tông chất lượng cao và dùng cho bê tông thủy công yêu cầu độ chống thấm
nước cao và chịu được ăn mòn của môi trường xâm thực. Giải pháp sử dụng

tro trấu nhằm tăng chất lượng bê tông sẽ có hiệu quả cao hơn ở các nước nông
nghiệp như nước ta, trong khi muội silic chúng ta vẫn phải nhập ngoại.
Tình hình nghiên cứu trên thế giới: Sử dụng vỏ trấu làm nguyên liệu
phát điện không những giảm thiểu ô nhiễm mà lượng tro trấu thu được sau khi
đốt lại có giá trị sử dụng không nhỏ. Đương nhiên các nhà khoa học từ lâu đã
phát hiện ra vỏ trấu có giá trị sử dụng làm nguyên liệu xây dựng nhưng muốn
tận dụng tro sau khi đốt vỏ trấu làm nguyên liệu thay thế xi măng thì còn quan
tâm đến hàm lượng cacbon trong vỏ trấu vẫn còn rất cao, không thay thế được
thành phần xi măng.Tuy nhiên, khoa học không ngừng tìm ra cách để giải
quyết vấn đề. Theo tin từ Discovery, dưới sự hỗ trợ của các quỹ khoa học và
xã hội, các nhà khoa học Mỹ đã tìm ra phương pháp gia công trấu mới, có thể
đông thời sử dụng tro trấu làm thành phần của xi măng. Rajan Vempati –
Giám đốc tập đoàn CHK bang Texas Mỹ và các cộng sự cho biết phương
pháp này cho trấu vào lò đốt ở nhiệt độ 800⁰C, cuối cùng còn lại SiO2 có độ
tinh khiết cao. Từ việc dùng nhiệt đốt trấu để tạo ra tro trấu vừa phát sinh ra
một lượng nhiệt lớn thì việc nghên cứu chủ yếu nghiêng về việc sáng chế ra
các kiểu lò đốt để thu được SiO 2 từ tro trấu sau lò đốt. Hội đồng Khoa Học và
Nghiên Cứu công nghiệp Pakistan (Pakistan Coulcil Sccientific In dustrial
Research – PCSIR) đã thiết kế lò đốt thủ công cho phép thu được tro trấu có
hoạt tính cao, nhưng công suất nhỏ và không tận thu được nguồn nhiệt lượng
của trấu.
Tình hình nghiên cứu trong nước: Với những ứng dụng thiết thực
trong sản xuất và trong sinh hoạt hàng ngày, hàng loạt các nghiên cứu chế tạo
nano silica được hình thành và phát triển:
Đề tài nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây
dựng (Vũ Thị Bách, Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh,
2010).
Đề tài “Nghiên cứu tận dụng tro xỉ từ nhà máy nhiệt điện ĐÌnh Hải
(Khu Công Nghiệp Trà Nóc – Cần Thơ) làm vật liệu xây dựng” (Nguyễn Thị
Chiều Dương, Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh,

2011).
Các tác giả Phạm Đình Dũ, Võ Thị Thanh Châu, Đinh Quang Khiếu,
Trần Thái Hòa [7] đã sử dụng nguồn trấu sẵn có làm nguồn thay thế TEOS rất
SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

9


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ

Khoa Công Nghệ Hóa

đắt tiền và khó bảo quản để tổng hợp MCM - 41 và chức năng toả bề mặt của
vật liệu này. Diện tích bề mặt của MCM - 41 tổng hợp từ trấu không thua kém
gì so với MCM - 41 tổng hợp từ TEOS. Khả năng hấp phụ của vật liệu này
khá tốt, có thể sử dụng để phân huỷ các chất hữu cơ độc hại trong môi trường
nuớc như phenol, phenol đỏ, metylen xanh. Nhóm tác giả này đã sử dụng hai
phương pháp khác nhau để tổng hợp SiO2 từ trấu. Đó là chiết xuất trực tiếp từ
trấu và thu hồi từ tro trong môi trường NaOH. Tuy nhiên, đây cũng chỉ là
những nghiên cứu bước đầu về tổng hợp SiO2 từ trấu, chưa đưa ra quy trình
cụ thể và chưa tìm ra điều kiện tối ưu.
Các tác giả Hồ Sỹ Thắng, Nguyễn Thị Ái Nhung, Đinh Quang Khiếu,
Trần Thái Hoà, Nguyễn Hữu Phú [8] cũng đã sử dụng trấu để tổng hợp vật
liệu xúc tác mao quản trung bình SBA - 16 và Sn - SBA - 16 diện tích bề mặt
> 800 (m2/g). Hệ vật liệu này dùng để tổng hợp các chất hữu cơ thế clo trong
clo benzene bằng benzen, toluene, xylen,…Hấp phụ và xúc tác để phân huỷ
phenol, cloram phenicol trong môi trường nước.

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO NANO
SILICA TỪ TRO TRẤU

Hiện nay có ba phương pháp chế tạo nano silica từ tro trấu, đó là:
•
•
•

Phương pháp nhiệt
Phương pháp sinh học
Phươg pháp hóa học

2.1. Phương pháp nhiệt[9]
Bản chất của phương pháp này là dùng nhiệt để đốt cháy gần như toàn
bộ tạp chất, đến khi tro trấu có màu trắng hoàn toàn thì dừng lại.
Ở đây tác giả tiến hành thí nghiệm như sau: Vỏ trấu sau khi đem về
được nhặt hết những tạp chất. Đem sấy ở 105⁰C cho đến khi khối lượng
không đổi. Sau đó đem tro trấu vào bình hút ẩm 30 phút rồi đặt vào lò nung ở

SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

10


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ

Khoa Công Nghệ Hóa

nhiệ độ 950⁰C. Trấu được nung đến khi trắng hoàn toàn thì dừng lại, thể hiện
qua hình 2.1

Hình 2.1. Tro trấu sau khi nung
Tro trấu sau đó được rây qua rây 0,25mm để tạo độ mịn trước khi tiến

hành với các nghiên cứu tiếp theo: Phối trộn với xi măng,…
2.1.1. Quy trình thí nghiệm
a. Tiền xử lý: mẫu tro ban đầu có màu đen, còn xen lẫn vỏ trấu chưa cháy hết
và tạp chất như rơm, sạn, sỏi…Tro trấu được rây qua rây 1mm để loại bỏ tập
chất như vỏ trấu tơi, sỏi, gạch,… Sau khi trấu đã được loại bỏ các tạp chất
trên thi đem xay, nghiền mịn, rây qua rây 0,25 để thu được tro có kích thước
nhỏ, min. Tro trấu mịn được bảo quản trong bao nilon bịt kín, trong bình hút
ẩm để tránh hơi ẩm và các chất bay hơi tác dụng vào.

Hình 2.2a. Mẫu tro trấu ban đầu

2.2b. Mẫu tro sau khi qua tiền xử lý

SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

11


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ

Khoa Công Nghệ Hóa

b. Phân tích chỉ tiêu: mẫu tro sau khi đã qua tiền xử lý đem phân tích các chỉ
tiêu đầu vào gồm: nhiệt độ, pH, khối lượng riêng, độ ẩm, hàm lượng chất hữu
cơ, hàm lượng carbon, hàm lượng nitơ, tỉ lệ C/N. Giá trị các thông số này
được thể hiện ở bảng 2.1
Bảng 2.1. Các chỉ tiêu tro trấu đầu vào
Chỉ tiêu
Nhiệt độ
Khối lượng riêng

Độ ẩm
Hàm lượng chất hữu cơ
Hàm lượng cacbon
Hàm lượng nitơ
pH
Tỷ lệ C/N

Đơn vị
⁰C
Kg/m2
%
%
%
%

Tro trấu
28
240
2,95
35,51
19,73
0,07
9
282

c. Tiến hành thí nghiệm: cốc sứ rửa sạch, sấy ở 100 - 105⁰C trong một giờ.
Đặt trong bình hút ẩm 15 phút. Cân khối lượng cốc là m 0. Cho tro trấu đã qua
tiền xử lý vào cốc, đem đi sấy ở nhiệt độ 100 - 105⁰C tới khi khối lượng
không đổi thì dừng lại. Sau khi sấy đặt trong bình hút ẩm 15 phút. Cân khối
lượng cốc và tro là m1. Sau đó đem đi nung ở 950⁰C cho đến khi tro trở nên

trắng hoàn toàn thì dừng lại. Hút ẩm và cân khối lượng cốc và tro sau khi
nung là m2. Tính hàm lượng cacbon trong tro trấu theo công thức:

Hình 2.3. Lò nung được điều chỉnh ở 950⁰C
2.1.2. Kết quả
Sau khi nung, màu đen của tro trấu ban đầu mất hoàn toàn. Tro thu được
cũng có độ nhuyễn mịn hơn trước khi nung.

SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

12


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ

Khoa Công Nghệ Hóa

Hình 2.4. Mẫu tro trắng sau khi xử lý bằng nhiệt
 Số liệu cần xử lý:
- Nhiệt độ lò nung là 950⁰C
- Thời gian nung 14g tro trấu là 21 giờ
- Nồng độ cacbon trong tro đem nung: %C = 19,73%

Bảng 2.2. Hiệu suất xử lí tro trấu bằng phương pháp nhiệt
Đầu vào
Đầu ra
Hiệu suất (%)
14g tro trấu
11,2378 hỗn hợp SiO2
80,27

 Nhận xét: phương pháp dùng nhiệt độ đốt tiếp tro trấu làm bay hơi carbon
còn lại trong mẫu yêu cầu nung ở 950⁰C. Quá trình nung tro mất tổng cộng 21
giờ. Vì lò nung phải nung ở nhiệt độ rất cao nên việc sử dụng nhiên liệu để
hoạt động lò nung rất tốn kém. Lò nung sử dụng phương pháp này có công
suất là 3000 kW/h. Quá trình nung mất 21 giờ thì lượng điện tổng cộng đã sử
dụng là 63 kWh. Ngoài ra quá trình nung sẽ tốn rất nhiều thời gian để đạt
được độ trắng tinh cho tro. Trong khi đo lượng tro xử lí ra cũng không nhiều.
Việc nung tro để tách triết SiO2 bằng nhiệt học tốn nhiều năng lượng, thời
gian xử lí lâu.
2.2. Phương pháp sinh học[10]
Bản chất của phương pháp là dùng các loại vi sinh vật (VSV) để hấp thụ các
tạp chất có trong tro trấu, nhằm chiết tách ra SiO2 có độ tinh khiết cao.
2.2.1. Sơ đồ thí nghiệm

SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

13


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ

Khoa Công Nghệ Hóa

Thổi khí,
bổ sung độ
ẩm
Nguyên liệu
đầu vào

Phối trộn và kiểm tra

các thông số đầu vào

Vận hành mô
hình ủ hiếu
khí

Giai đoạn
ổn định

Kiểm tra định kì các chỉ tiêu: ⁰C,
pH, độ ẩm, hàm lượng chất hữu
cơ,…

Nguyên liệu đầu vào:
Tro trấu từ các nhà máy nhiệt điện đốt trấu
Phân Urê
Chế phẩm vi sinh
Tro trấu: lấy từ phế phẩm của các nhà máy nhiệt điện, đã qua tiền xử lý và
phân tích các chỉ tiêu ban đầu[bảng 2.1]. Độ ẩm tro thấp chưa đủ đủ điều kiện
để cho quá trình ủ(50 – 60). Tỷ lệ C/N là tỉ lệ cân bằng dinh dưỡng cho quá
trình sủ dụng VSV hiếu khí phân giải chất hữu cơ. Tỉ lệ C/N của mẫu tro quá
lớn (C/N khoảng từ 20 – 30). Vì thế cần phối trộn mấu để điều chỉnh lại tỉ lệ
này.
b. Phân Urê: Phân urê sử dụng được mua từ địa điểm bán phân bón cây cảnh
trên đường Đinh Bộ Lĩnh, quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh. Mẫu
phân urê có dạng tròn, kích cỡ 0,85 – 2,8 mm, màu trắng trong, rất dễ tan
trong nước.

a.


Hình 2.5. Phân Urê
Mẫu phân urê dùng để phối trộn với tro trấu nhằm tăng hàm lượng nitơ
đầu vào nên chỉ phân tích chỉ tiêu nitơ (tính hàm lượng cacbon) thể hiện qua
bảng 2.3
SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

14


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ

Khoa Công Nghệ Hóa

Bảng 2.3. Hàm lượng nitơ và cacbon trong mẫu phân urê
Công thức
(NH)2CO

Hàm lượng nitơ (%)
25

Hàm lượng cacbon (%)
10,71

c. Chế phẩm vi sinh: sử dụng sản phẩm SEM chế phẩm vi sinh xử lý chất thải

hữu cơ của công ty Trách nhiệm hữu hạn Vi sinh môi trường để tăng cường
sinh học cho mẫu ủ. Chế phẩm SEM giúp phân hủy nhanh chất hữu cơ có
trong mẫu.Chỉ tiêu thành phần trong chế phẩm: thể hiện qua bảng 2.4
Bảng 2.4. Các chỉ tiêu chất lượng chủ yếu
STT


Tên chỉ tiêu

Mức chất lượng

1

Vi sinh vật hoại sinh

≥1×108 CFU

2

Vi sinh vật phân giải cellulose

≥1×108 CFU

3

Vi sinh vật phân giải protein

≥1×108 CFU

4

Vi sinh vật phân giải tinh bột

≥1×108 CFU

5


Độ ẩm

6

Độ đồng đều

7

Chất mang các vi sinh vật khử mùi hôi

12 – 14%
≥95%

Liều dùng: 200g chế phẩm cho 500kg vật liệu
 Phối trộn

Do tỉ lệ C/N của tro trấu đầu vào chưa thỏa mãn tỉ lệ C/N của quá trình
ủ, sau khi tính toán thì mẫu tro trấu để ủ cần phối trộn với phân urê, nước, chế
phẩm vi sinh xử lý chất thải rắn theo tỷ lệ thể hiện qua bảng 2.5
Bảng 2.5. Tỷ lệ phối trộn
Vật liệu

Khối lượng/ Thể tích

Tro trấu

1 Kg

Phân Urê


29,27 Kg

Chế phẩm sinh học
Nước

SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

0,4 g
950 ml

15


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ

Khoa Công Nghệ Hóa

Hình 2.6. Mẫu phân urê dạng rắn và
sau khi hòa tan vào nước

Hình 2.7. Mẫu chế phẩm vi sinh
vật dạng bột và sau khi hoa tan
vào nước

Hình 2.8. Trộn nguyên liệu với nhau

Hình 2.9. Mô hình ủ hiếu khí

Bảng 2.6. thông số đầu vào quá trình ủ hiếu khí

Nghiệm thức

Đơn vị

Nguyên liệu
Độ ẩm

Mẫu
Tro trấu

%

pH

53,02
9

Nhiệt độ

⁰C

28

Hàm lượng chất hữu cơ

%

35,64

Hàm lượng chất carbon


%

20,04

Hàm lượng Nitơ

%

0.80

Tỉ lệ C/N

SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

25,05

16


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ

Khoa Công Nghệ Hóa

Màu sắc

Đen

Lượng tro ban đầu


Kg

7

Kích thước buồng ủ

Cm

45×32×19

Thực hiện và theo dõi: cho nguyên liệu đã phối trộn vào mô hình. Chạy
máy sục khí với lưu lượng khí vào là 10 m3/h/đường ống. Theo dõi các chỉ
tiêu với tần suất theo dõi, phương pháp phân tích theo bảng 2.7
Bảng 2.7. Chỉ tiêu, tần suất theo dõi và phương pháp phân tích
Chỉ tiêu

Tần suất theo dõi

Phương pháp phân tích

Nhiệt độ

1 ngày/ lần

Nhiệt kế

Độ ẩm

1 ngày/ lần


Phương pháp khối lượng

Độ sụt thể tích

3 ngày/ lần

Kích thước

Hàm lượng Nitơ

2 ngày/ lần

Khối lượng

Hàm lượng chất hữu cơ

2 ngày/ lần

Khối lượng

Hàm lượng Carbon

2 ngày/ lần

Khối lượng

pH

3 ngày/ lần


Giấy đo pH

Thực hiện theo dõi đến khi quá trình ủ đi vào ổn địng, tất cả các chỉ tiêu
thay đổi không đáng kể thì dừng mô hình.
2.2.2. Kết luận
Quá trình ủ được thực hiện trong 31 ngày, đến khi các chỉ tiêu thay đổi
không đáng kể. Trong quá tình ủ theo dõi các chỉ tiêu: nhiệt độ, độ ẩm, ph, độ
sụt giảm thể tích, hàm lượng C, N. Kết quả thu được như sau:
 Nhiệt độ: trong quá trình ủ thì nhiệt độ là thông số giúp ta nhận biết sự hoạt

động của VSV. Sự biến thiên nhiệt độ là do hoạt động oxy hóa các hợp chất
hữu cơ tạo thành CO2 và H2O bởi VSV.Trong 31 ngày ủ nhiệt độ dao động từ
27 - 33⁰C, được thể hiện qua bảng 2.8 và hình 3.1
Bảng 2.8. Nhiệt độ trong 31 ngày ủ
Ngày
Nhiệt độ (⁰C)

0
28

1
28

2
28

Ngày
Nhiệt độ (⁰C)

10

33

11
33

12
33

3
28,
5
13
32

SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

4
29
14
32

5
29,
5
15
31

6
30


7
31

8
32

9
32

16
31

17
31

18
30

19
29
17


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ
Ngày
Nhiệt độ (⁰C)
Ngày
Nhiệt độ (⁰C)

20

29
30
27

21
29
31
27

Khoa Công Nghệ Hóa
22
28

23
28

24
28

25
28

26
27

27
27

28
27


29
27

Hình 3.1. Biến thiên nhiệt độ trong quá trình ủ
Nhận xét: Nhìn vào hình 3.1 cho thấy sự thay đổi nhiệt độ quá trình ủ
tuy nhiên không nhiều. Dao động giữa nhiệt độ cao nhất (33⁰C) và thấp nhất
là (27⁰C) là 6⁰C. Nhiệt độ tăng trong 10 ngày đầu. Cụ thể trong 2 ngày đầu
nhiệt độ không thay đổi, ngày thứ 3 đến ngày thứ 6 nhiệt đội khối ủ tăng
chậm từ 28,5 - 30⁰C, thời gian đó VSV đang trong giai đoạn thích nghi với
môi trường khối ủ. Từ ngày thứ 6 – 10, nhiệt độ tăng lên mức cao nhất của
quá trình ủ là 33⁰C và giữu nhiệt độ này trong 2 ngày tiếp theo, chứng tỏ quá
trình ủ đang ở giai đoạn tăng trưởng và ổn định. Từ ngày 13 đến 26, nhiệt độ
bắt đầu giảm từ 32 xuống 27⁰C. Từ ngày 27 đến ngày 31, nhiệt độ ngừng
giảm và giữ ở mức 27⁰C, chứng tở quá trình ử đã kết thúc. Sự thay đổi ít nhiệt
độ và giá trị nhiệt độ cao nhất cũng chỉ ở 33⁰C cho thấy phần chất hữu cơ còn
lại trong tro thấp, VSV có giai đoạn phân giải hợp chất hữu cơ còn lại trong
tro trấu ngắn. Mặt khác do tro trấu có khả năng giữ nước cao (nước rỉ sinh ra
từ quá trình phân hủy), việc sục khí và đảo trộn để đảm bảo khí cấp đều mô
hình cũng làm nhiệt độ mô hình ủ bị mất.
 Giá trị pH: hoạt động của VSV phân giải cần một khoảng pH tối ưu, theo các

nghiên cứu khoảng pH thuận lợi là từ 6,5 – 8,0. Tùy thuộc vào thành phần,
tính chất của vật liệu ủ. Do các phản ứng của VSV tạo ra trong khối ủ rất
SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

18


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ


Khoa Công Nghệ Hóa

phức tạp, trong quá trình ủ giá trị pH sẽ thay đổi.Trong suốt quá trình ủ pH
thay đổi không nhiều, dao động thể hiện qua bảng 2.9 và hình 3.2
Bảng 2.9. Giá trị pH trong 31 ngày ủ
Ngày

0

1

4

7

10

13 16 19 22 25 28 31

pH

9

8,5 8

8

10


≤7 7

7

7

8

8

8

Hình 3.2. Biến thiên pH trong quá trình ủ
Nhận xét: nhìn vào hình 3.2 cho thấy giá trị pH của tro trấu ở khoảng
kiềm (pH = 9). Trong quá trình ủ thì pH của tro trấu có sự giảm xuống là tăng
lên. Cụ thể: từ ngày 1 đến 13 pH giảm, từ ngày 13 đến kết thúc quá trình ủ pH
lại tăng lên. Giai đoạn đầu từ ngày 1 đến 13 pH giảm từ 9 xuống 6,5. Giai
đoạn này VSV thiêu thụ các hợp chất hữu cơ và thải ra acid hữu cơ làm giảm
pH. Từ ngày 13 đến 22 pH tăng lên trở lại. Trong thời gian này VSV cũng
tiếp tục phân hủy chấy hữu cơ, các acid hữu cơ cũng bị phân hủy theo và tạo
thành CO2 thoát khí ra khỏi khối ủ.
 Độ ẩm: quá trình ủ hiếu khí thì độ ẩm khối ủ có vai trò quan trọng. VSV đóng

vai trò quyết định trong quá trình phân hủy. Để huy trì sự sống và hoạt động
các VSV cần nước và không khí. Khối ủ có độ ẩm quá cao (≥60%) thì sự
thông khí không được đảm bảo, dễ chuyển sang quá trình phân hủy kị khí.
Trái lại, khi độ ẩm quá thấp (≤30%) thì sự phân hủy sảy ra rất chậm do sự
thiếu nước. Độ ẩm quá trỉnh ủ sau các nghiên cứu khoảng 50 – 60%. Vì vậy
để VSV phát triển tốt nhất trong khối ủ cần đạt độ ẩm an toàn trong khoảng


SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

19


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ

Khoa Công Nghệ Hóa

tối ưu. Độ ẩm trong 31 ngày ủ dao động được thể hiện qua bảng 3.1 và hình
3.3
Bảng 3.1. Độ ẩm trong quá trình ủ
Ngày
Độ ẩm (%)
Độ ẩm bổ sung (%)
Ngày
Độ ẩm (%)
Độ ẩm bổ sung (%)
Ngày
Độ ẩm (%)
Ngày
Độ ẩm

0
1
53,02 47,90
53,35
8
9
49,02 50,21

54,20 54,69
16
17
55,17 55,30
24
25
56,43 56,16

2
48,25
53,62
10
51,35
54,20
18
56,54
26
56,35

3
49,11
55,11
11
50,20
52,20
19
55,30
27
57,01


4
49,01
55,12
12
50,30
50,50
20
55,72
29
60,09

5
6
49,48 49,22
55,02 53,78
13
15
50,22 54,20
22
23
57,68 57,55
30
31
60,50 60,37

Hình 3.3. Biến thiên độ ẩm trong quá trình ủ
Nhận xét: độ ẩm được phân tích 1 lần/ ngày. Trong suốt quá trình ủ, độ
ẩm đều được duy trì từ 50 – 60%. Với sự duy trì này thì VSV sẽ hoạt động
một cách tối ưu. Dựa vào hình 3.3 cho thấy độ ẩm thời gian đầu từ ngày 1 đến
ngày 12 có sự thất thoát độ ẩm sau một đêm, sau khi xác định độ ẩm mẫu ủ

không nằm trong khoảng thuân lợi từ 50 – 60% thì cung cấp nước vào và
xách định độ ẩm bổ sung. Từ ngày 13 kết thúc, độ ẩm khối ủ bắt đầu tăng từ
50,22 – 60,37%. Sự tăng lên của độ ẩm cũng cho thấy sản phẩm của quá trình
phân hủy – nước rỉ. Nhưng do tro trấu có khả năng giữ nước nên lượng nước
sinh ra bị giữ lại làm cho độ ẩm khối ủ tăng.

SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

20


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ

Khoa Công Nghệ Hóa

 Độ sụt giảm thể tích: độ sụt giảm thể tích trong quá trình ủ được thể hiện qua

bảng 3.2 và hình 3.4
Bảng 3.2. Độ sụt giảm thể tích trong quá trình ủ
Ngày
Độ sụt giảm thể tích (%)
Ngày
Độ sụt giảm thể tích (%)

0
100
16
5,25

1

100
19
5,79

4
0,53
22
5,79

7
1,05
25
6,84

10
2,11
28
6,84

13
3,68
31
6,84

Hình 3.4. Độ sụt giảm thể tích trong 31 ngày ủ
Nhận xét: nhìn vào hình 3.4 cho thấy thể tích khối ủ giảm sau 31 ngày
ủ. Cụ thể vào 4 ngày đầu thể tích khối ủ hầu như chưa có thay đổi, từ ngảy 4
đến ngày thứ 10 thể tích bắt đầu giảm do VSV mới thích nghi. Từ ngày 10
đến 16 VSV đã thích nghi và hoạt động nên sụt giảm thể tích đáng kể nhất
trong quá trình. Từ ngày 16 trở đi độ sựt giảm thể tích bắt đầu ổn định lại và

không thay đổi trong những ngày cuối. Thể tích khối ủ sau cùng là
45×32×17,7 cm, bằng 93,16% so với ban đầu.
 Hàm lượng nitơ: hàm lượng nitơ được kiểm tra 2 ngày/ lần. Kết quả thu

được trình bày qua bảng 3.3 và hình 3.5
Bảng 3.3. Hàm lượng nitơ trong quá trình ủ
Ngày
0
Hàm lượng nitơ (%) 0,8
0
Ngày
15
Hàm lượng nitơ (%) 0,4
1

1
0,80

3
0,77

5
0,75

7
0,70

9
0,61


11
0,54

13
0,44

17
0,40

19
0,38

23
0,33

25
0,31

27
0,30

29
0,29

31
0,29

SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

21



Đồ án Chuyên ngành Vô cơ

Khoa Công Nghệ Hóa

Hình 3.3. Sự thay đổi hàm lượng nitơ trong quá trình ủ
Nhận xét: dựa vào hình 3.3 hàm lượng Nitơ có suy giảm rõ rệt. Trong
năm ngày đầu có sự giảm chậm từ 0,8 xuống 0,75%. Từ ngày thứ 5 tới ngày
13 bắt đầu giảm mạnh từ 0,75 xuống 0,44%, trong đó từ ngày 9 sang ngày thứ
11 độ giảm Nitơ nhiều nhất từ 0,7 xuống 0,61%. Sau đó bắt đầu giảm chậm
và dần ổn định. Đến ngày 31 dừng ở 0,29%. Giá trị Nitơ trong môi trường
cung cấp làm chất dinh dưỡng. Cuối quá trình hàm lượng Nitơ không giảm
nữa do hoạt động phân hủy chất hữu cơ kết thúc.
 Hàm lượng chất hữu cơ: hàm lượng chất hữu cơ được theo dõi trong quá

trình ủ, thể hiện qua bảng 3.4 và hình 3.6
Bảng 3.4. Giá trị hàm lượng hữu cơ trong quá trình ủ
Ngày
Hàm lượng chất hữu cơ (%)
Ngày
Hàm lượng chất hữu cơ (%)
Ngày
Hàm lượng chất hữu cơ (%)

0
1
3
5
7

9
35,64 35,64 34,69 33,97 32,06 27,41
11
13
15
17
19
21
22,70 21,06 19,01 17,35 17,08 16,20
23
25
27
29
31
15,50 15,19 14,45 13,38 13,73

SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

22


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ

Khoa Công Nghệ Hóa

Hình 3.6. Sự thay đổi hàm lượng chất hữu cơ trong quá trình ủ
Nhận xét: hàm lượng chất hữu cơ trong tro trấu ủ giảm dần trong 31
ngày. Cụ thể trong 4 ngày đầu giảm rất ít, giai đoạn này VSV thích nghi với
điều kiện sống trong mẫu tro. Từ ngày thứ 7 đến ngày thứ 13 sự giảm lượng
Carbon trong mẫu lớn nhất trong suốt quá trình ủ (từ 35,64% xuống 13,73%),

giai đoạn này VSV đã thích nghi và thực hiện quá trình sống và phân hủy các
hợp chất trong mẫu ủ. Sau 13 ngày thì hàm lượng vẫn còn giảm, đến ngày 23
trở đi thì quá trình phân hủy gần kết thúc, hàm lượng hầu như giảm rất nhỏ và
dừng vào khoảng ngày thứ 29 đến ngày 31.
 Hàm lượng cacbon: hàm lượng cacbon trong 31 ngày ủ được thể hiện qua

bảng 3.5 và hình 3.7
Bảng 3.5. Hàm lượng cacbon trong quá trình ủ
Ngày
Hàm lượng cacbon (%)
Ngày
Hàm lượng cacbon (%)
Ngày
Hàm lượng cacbon (%)

0
1
3
5
7
9
20,04 19,80 19,27 18,77 17,81 15,23
11
13
15
17
19
21
12,61 11,70 10,56 9,64 9,49
9,0

23
25
27
29
31
8,61 8,44 8,03 7,69 7,63

SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

23


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ

Khoa Công Nghệ Hóa

Hình 3.7. Sự thay đổi hàm lượng cacbon trong quá trình ủ
Nhận xét: dựa vào số liệu trên ta thấy hàm lượng carbon có sự thay đổi rõ rệt
trong quá trình ủ. Chứng tỏ các quá trình phân hủy diễn ra và tuong đối đồng
đèu. Trong bảy ngày đâu, hàm lượng carbon giảm ít (từ 19,73% xuống
17,81%). Từ ngày thứ 7 đến ngày thứ 13 hàm lượng carbon trong mẫu bắt đầu
giảm nhanh từ 17,81% xuống 11,70%, thể hiên VSV bắt đầu phát triển và
phân hủy mạnh mẽ nhất trong 31 ngày ủ. Từ ngày 13 đến kết thúc quá trình ủ,
hàm lượng carbon giảm chậm và ổn định.
Bảng 3.6. Kết quả chung các thông số sau 31 ngày ủ
Chỉ tiêu
Sau ủ
Đặc tính sản phẩm
Sau ủ
Thời gian ủ (ngày)

31
Màu sắc
Đen nâu
Nhiệt độ
28 – 33 Độ ẩm
60,37
pH
6–9
Hàm lượng nitơ (%)
0,29
Độ ẩm trung bình (%)
53,10
Hàm lượng cacbon (%) 7,63
Tổng lượng nước thêm
13
vào(lít)
Tổng lượng chế phẩm thêm 2,8
vào (g)
Nhận xét: trong tuần đầu tiên, sau khi điều chỉnh và bổ sung các điều
kiện thận lợi cho vi khuẩn, nấm phát triển, khoảng ngày thứ 9 lượng VSV gia
tăng làm tốc độ phân hủy tăng, hiệu quả đạt cao nhất vào ngày thứ 12; 13 của
quá trình và ổn định vào những ngày sau đó. Hàm lượng Cacbon và Nitơ có
sự suy giảm chứng tỏ có chuyển hóa thành CO 2 và NH 3 theo phương trình:
CxHyOzNtSa + O2 + VSVhiéu khí → CO2 + NH3 + Sản phẩm khác + NL
SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

24


Đồ án Chuyên ngành Vô cơ


Khoa Công Nghệ Hóa

Độ ẩm mẫu ban đầu bị sụt giảm do VSV sử dụng nước cho quá trình
sinh trưởng và phát triển. Nhưng sau đó độ ẩm tăng lên, thể hiện có sinh ra
nước, sản phẩm của quá trình phân hủy chất hữu cơ. Tuy nhiên, độ hấp thu
nước của tro cao do tro mịn và bề mặt hấp thu nước lớn nên nước sinh ra
không thoát xuống lớp sỏi mà giữ lại trong tro, làm độ ẩm tro tăng lên.
2.3. Phương pháp hóa học[11]
Bản chất của phương pháp là đưa silic về dạng muối natri silicat, sau đó
axit hóa dung dịch để thu silic oxit ở dạng gel. Đem tách tạp chất rồi xử lý
nhiệt ta thu được silic oxit dạng tinh thể.
2.3.1. Quá trình tách SiO2 từ tro trấu
Mặc dù oxit silic chiếm một lượng khá lớn trong vỏ trấu nhưng chúng
tôi chưa tìm được tài liệu nào công bố về dạng tồn tại của oxit silic trong vỏ
trấu. Theo sự hiểu biết của chúng tôi, rất có thể oxit silic tồn tại một dạng cơ
kim nào đó như một dạng “alkoxit tự nhiên”. Khi được chiết trong dung dịch
kiềm nó bị thuỷ phân và tạo thành muối natri silicat. Khi axit hóa dung dịch
thu được bằng HCl thì xảy ra phản ứng:
Na2SiO3 + 2HCl → 2NaCl + H2SiO3
Trong dung dịch, các mầm hạt (SiO2)n lớn dần lên và phát triển thành
các hạt sol liên kết với nhau tạo thành gel. Gel thu được đem rửa sạch để loại
bỏ các chất bẩn, sau đó sấy và nung ta sẽ thu được SiO2. Rõ ràng hiệu suất
chiết SiO2 từ tro trấu phụ thuộc chủ yếu vào giai đoạn các “alkoxit oxit silic”
này thuỷ phân trong môi trường kiềm.
2.3.2. Sơ đồ quy trình thu hồi SiO2
SiO2

SiO2.nH2O


Hỗn hợp dạng gel

Tro

Dung dịch 1

Dung dịch 2

SVTH: Nguyễn Bắc Vượng - 0641120193

Dung dịch
NaOH
Axit HCl

25