Tài liệu NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CLO TRONG PVC BẰNG VỎ SÒ pot

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC






BÁO CÁO ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CLO TRONG PVC BẰNG
VỎ SÒ


Giảng viên hướng dẫn: T.S NGUYỄN MẠNH HUẤN
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN MINH QUYỀN
Mã số sinh viên: 09079691
Lớp: DHHD5 Khoá: 2009-2013



Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2013
i



TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
Họ và tên sinh viên: NGUYỄN MINH QUYỀN
MSSV: 09079691
Lớp: DHHD5
Chuyên ngành: Công nghệ Hóa dầu
Tên đề tài đồ án: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CLO TRONG PVC BẰNG VỎ SÒ
Nhiệm vụ của khóa luận:
Tổng quan về nhựa PVC
Tổng quan về các phƣơng pháp xử lý nhựa PVC
Tổng quan về vỏ sò
Nghiên cứu xử lý hàm lƣợng clor trong nhƣa PVC bằng vỏ sò qua các thông
số: nhiệt độ phản ứng, thời gian, hàm lƣợng vỏ sò.
Ngày giao khóa luận: 10/01/2013
Ngày hoàn thành khóa luận: 15/06/2013
Họ tên giáo viên hƣớng dẫn: T.S Nguyễn Mạnh Huấn

Chủ nhiệm bộ môn
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 6 năm 2013
Giáo viên hƣớng dẫn


T.S Nguyễn Mạnh Huấn
ii



LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành công trình đồ án chuyên ngành này, bên cạnh sự cố gắng của cá
nhân em là của thầy hƣớng dẫn Nguyễn Mạnh Huấn, thầy hỗ trợ hết sức nhiệt tình
cho em để có thể tiếp cận đề tài và thực nghiệm. Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn :
- Ban giám hiệu trƣờng đại học Công Nghiệp đã - Cô Bạch Thị Mỹ Hiền đã
tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ chúng em hoàn thành tốt đợt thực tập này.
- Các thầy cô trƣờng đại Học Công Nghiệp, đặc biệt là các thầy cô khoa công
nghệ hóa học đã trang bị cho chúng em kiến thức nền tảng về hóa học và nhiều lĩnh
vực khác và hỗ trợ tối đa cho quá trình thực nghiệm của em
- Các bạn trong lớp DHHD5 cũng đã hỗ trợ và giúp đỡ về mặt kiến thức cũng
nhƣ trong quá trình thí nghiệm,
Em xin chân thành cảm ơn và gửi đến thầy cô và các bạn những lời chúc tốt
đẹp cả trong cuộc sống và trong học tập giảng dạy!

TP. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2013
Sinh viên


Nguyễn Minh Quyền
iii



NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN

Phần đánh giá:
 Ý thức thực hiện:
 Nội dung thực hiện:
 Hình thức trình bày:
 Tổng hợp kết quả:
Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013
Giáo viên hƣớng dẫn

iv



NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN










Phần đánh giá:
 Ý thức thực hiện:

 Nội dung thực hiện:
 Hình thức trình bày:
 Tổng hợp kết quả:
Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013
Giáo viên phản biện



v



MỤC LỤC
CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN 1
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
1.1 TỔNG QUAN VỀ NHỰA PVC 2
1.1.1 Giới thiệu PVC 2
1.1.2 Lịch sử phát triển của nhựa PVC 5
1.1.3 Tổng hợp polyvinylclorua (PVC) 8
1.1.4 Tính chất của PVC 9
1.1.5 Các phƣơng pháp gia công PVC 12
1.1.6 Ứng dụng của PVC 13
1.1.7 Hƣớng tới tƣơng lai của PVC 17
1.2 CLO TRONG CHẤT THẢI PVC VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA NÓ 17
1.2.1 Hợp chất clo hữu cơ 17
1.2.2 Ảnh hƣởng của hợp chất clo hữu cơ đến môi trƣờng và con ngƣời 19
1.2.3 Một số phƣơng pháp xử lý hợp chất clo hữu cơ 19
1.2.4 Giải quyết vấn đề về môi trƣờng của rác thải PVC 22
1.3 - TỔNG QUAN VỀ VỎ SÒ 25

1.3.1 Giới thiệu vỏ sò 25
1.3.2 Sự hình thành vỏ sò 26
1.3.3 Cấu tạo và thành phần vỏ sò 26
CHƢƠNG 2 – THỰC NGHIỆM 28
2.1 Tóm tắt nội dung nghiên cứu 28
2.2 Mẫu, dụng cụ, thiết bị thực nghiệm 28
2.2.1 Dụng cụ 28
vi



2.2.2 Thiết bị 29
2.2.3 Hóa chất & vật liệu thí nghiệm 29
2.2.4 Chuẩn bị mẫu 29
2.3 Phƣơng pháp đánh giá 30
2.3.1 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 30
2.3.2 Phƣơng pháp huỳnh quang tia X (XRF) 32
2.3 Quy trình thực nghiệm 34
2.3.1 Thử nghiệm xử lý PVC bằng Canxi hidroxit Ca(OH)
2
34
2.3.2 Xử lý Clo trong PVC bằng vỏ sò 36
CHƢƠNG 3 – KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM, THẢO LUẬN 38
3.1 Kết quả thí nghiệm và tính toán 38
3.1.1 kết quả chuẩn độ 38
3.1.2 Kết quả phân tích XRD, XRF 39
2.2 Bàn luận 40
2.2.1 Ảnh hƣởng của tỷ lệ hỗn hợp 40
2.2.2 Ảnh hƣởng của nhiệt độ phản ứng 41
2.2.3 Ảnh hƣởng của thời gian phản ứng 42

CHƢƠNG 4 – KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43
4.1 KẾT LUẬN 43
4.2 KIẾN NGHỊ 44
TÀI LIỆU THAM KHẢO 45


vii



DANH MỤC HÌNH ẢNH & BẢNG BIỂU
Hình 1.1 - Một số sản phẩm đƣợc làm từ PVC Error! Bookmark not defined.
Hình 1.1 - Một số sản phẩm đƣợc làm từ PVC 3
Hình 1.2 – Biểu đồ nhu cầu chất dẻo năm 2012 của thế giới 3
Hình 1.3 - Tỷ lệ các phân đoạn của quá trình lọc dầu của Nhật Bản năm 2001 4
Hình 1.4 - Sơ đồ phát triển ngành hóa dầu ở Việt Nam 7
Bảng 1.1 – một số thông số vật lý của PVC cứng và PVC dẻo 10
Hình 1.5 - Biểu đồ tiêu thụ hợp chất clo trên thế giới năm 2005 18
Hình 1.6 – Sò lông 25
Hình 2.1 - Tƣơng tác giữa tia Rơnghen và mạng tinh thể 31
Hình 2.2 – Quy trình xử lý Clo trong PVC bằng Ca(OH)
2
36
Hình 2.3 – Quy trình xử lý Clo trong PVC bằng vỏ sò 37
Bảng 2.2 – Kết quả xử lý mẫu 38

1

CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN
ĐẶT VẤN ĐỀ
Poly-vinyl clorua (PVC [-CH2-CHCl-]
n
) có những tính chất tuyệt vời nhƣ chống
ăn mòn và hóa chất, độ cứng linh hoạt, hiệu quả tiết kiệm chi phí tốt hơn so với các
loại nhựa khác, dẫn đến việc sản xuất rộng rải các mặt hàng và các ứng dụng công
nghiệp lĩnh vực xây dựng, nông nghiệp và y tế đóng vai trò quan trọng trong cuộc
sống hàng ngày của chúng ta. Tuy nhiên, sau khi sử dụng các sản phẩm PVC nhƣ vậy,
phần lớn sẽ kết thúc nhƣ là chất thải. Đốt chất thải nhựa bao gồm PVC cho năng lƣợng
phục hồi là một phƣơng pháp thông thƣờng đối với chất thải rắn thông thƣờng, tuy
nhiên, quá trình đốt cháy chất thải PVC sản xuất axít clohiđric, khí clo và các chất
dioxin gây ra các vấn đề môi trƣờng nghiêm trọng.
Một số phƣơng pháp đã đƣợc đề xuất nhƣ xử lý trong lò cao, lò quay và hóa lỏng
đã ủng hộ đặt ra để xử lý chất thải nhựa PVC Một số lƣợng lớn các nghiên cứu đƣợc
tiến hành trên toàn thế giới để phát triển các phƣơng pháp tái chế chất thải nhựa, và
mỗi là có liên quan về kiểm soát thích hợp trong clo trong PVC, để ngăn chặn phát
hành các chất độc hại nhƣ khí HCl, dioxin và các hydrocacbon
Đề tài này nghiên cứu về một quá trình trong đó phân hủy do nhiệt và hóa đƣợc
kết hợp trong một lò phản ứng để chuyển đổi HCl trong PVC thành canxi clorua bởi sự
hiện diện của CaCO
3
và Ca(OH)
2
. Họ đã tìm thấy rằng clo trong PVC hòa tan trong
nƣớc là axit HCl, và không có các hợp chất clo hữu cơ độc hại đã đƣợc quan sát thấy.
Quá trình hai giai đoạn mà clo đƣợc loại bỏ trong giai đoạn nhiệt phân và clo nguyên
liệu đƣợc tiếp tục đun nóng hợp chất CaCO3 đến kết quả phát triển của cấu trúc xốp.
Thí nhiệm có thể áp dụng tất cả các chất có liên quan đến chất thải nhựa chứa PVC
hoặc có liên quan về sự kiểm soát của Clo trong cấu trúc của nó. một con đƣờng khác

có thể xảy ra trong việc xử lý bằng plastic clo hóa nhƣ PVC là để loại bỏ clo trong
PVC trong một quá trình riêng biệt và thân thiện với môi trƣờng, các chất hữu cơ còn
lại có thể đƣợc phục hồi năng lƣợng. Zhang et al. (1999) đã đề xuất một quy trình mới
2



lạ cho quá trình đề clo hóa trong PVC bằng một quá trình chuyển hóa cơ – hóa. Xử lý
chất thải vỏ sò chủ yếu bao gồm CaCO3 (canxi cacbonat) tích cực đƣợc áp dụng trong
các ngành công nghiệp nhƣ đất xử lý, cát đầm và tổng hợp xi măng và xây dựng
đƣờng bộ, và loại bỏ phosphate từ nƣớc thải.
Số tiền rất lớn đƣợc tiết kiệm từ vỏ sò và vỏ của các loại động vật tƣơng tự đƣợc
tích lũy từ các cơ sở nuôi trồng, đánh bắt thủy hải sản dọc theo bờ biển và từ các cửa
hàng thực phẩm có thể đƣợc sử dụng thay vì các phƣơng pháp xử lý khác trong việc
xử lý Clo trong các chất thải nói chung cũng nhƣ PVC nói riêng. Theo các báo cáo từ
bộ Nông nghiệp thì ƣớc tính tổng sản lƣợng vỏ sò của nƣớc ta là khoảng 250.000 tấn
mỗi năm.
Trong bài báo cáo này, tôi đã xem xét khả năng kết hợp xử lý của cả hai chất thải
vỏ sò và vật liệu PVC nhƣ là bắt đầu có hiệu lực khử clo bằng biến đổi hóa – cơ
(mechanochemical) PVC đồng mài với chất thải sò vỏ.
1.1 TỔNG QUAN VỀ NHỰA PVC
1.1.1 Giới thiệu PVC
Cùng với việc phát triển công nghiệp dầu mỏ và khí thiên nhiên, các sản phẩm
hóa chất hữu cơ cũng đạt đƣợc sự phát triển nhảy vọt nhờ sự kết hợp (danh từ thông
dụng hiện nay là sự tích hợp – intergration) nhanh chóng với công nghệ lọc dầu. Sản
phẩm hóa học từ dầu mỏ mở ra một ngành mới: ngành hóa dầu. Trong đó, Nhựa tổng
hợp là sản phẩm có sản lƣợng lớn và giá trị nhất.
Polyvinylclorua (PVC) là một loại nhƣạ tổng hợp đƣợc bằng cách trùng hợp
vinylclorua monomer (MVC):
n CH

2
= CHCl → -(- CH
2
– CHCl -)-
n

Hiện nay PVC là loại nhựa nhiệt dẻo đƣợc sản xuất và tiêu thụ nhiều thứ 3 trên
thế giới (sau polyethylen – PE và Polypropylene - PP). Hình 1cho ta bức tranh tổng thể
về nhu cầu các loại chất dẻo của thế giới năm 2012.

3



Hình 1.1 - Một số sản phẩm được làm từ PVC
Hình 1.2 – Biểu đồ nhu cầu chất dẻo năm 2012 của thế giới
Trong thời đại hiện nay,chúng ta hầu nhƣ sống trong một môi trƣờng bị bao
quanh bởi các loại nhựa tổng hợp. Điều đó làm cho nhiều ngƣời lầm tƣởng là chúng ta
đã tiêu thụ quá nhiều dầu mỏ để sản xuất chất dẻo. Ngoài ra, mỗi khi bàn luận vấn đề
liên quan đến chất thải có nguồn gốc từ dầu mỏ, ngƣời ta hay đổ lỗi cho các loại chất
dẻo.
Thực tế không phải nhƣ vậy. Theo số liệu năm 2001 của Bộ Công Thƣơng quốc
tế Nhật Bản, có tới 85% lƣợng dầu đƣợc dùng cho các phƣơng tiện vận tải cho các xí
nghiệp, nhà máy nhiệt điện để sƣởi ấm Còn Naphta, nguyên liệu chính cho công
nghiệp hóa dầu, chỉ chiếm 14% tổng sản lƣợng dầu mỏ tiêu thụ (xem Hình 2).

22%
21%
11%
11%

17%
2%
4%
6%
7%
Hình 1: Nhu cầu chất dẻo năm 2012
của thế giới
PVC
PP
LDPE
LLDPE
HDPE
PC
ABS
PS
4



Hình 1.3 - Tỷ lệ các phân đoạn của quá trình lọc dầu của Nhật Bản năm 2001
Thành phần PVC có đặc thù mà các loại nhƣạ khác không có: Trong phân tử
monomer VMC (CH
2
=CHCl) có tới gần 60% khối lƣợng là từ clo (Cl), clo đƣợc hình
thành qua quá trình điện phân muối ăn (NaCl). Do đó có thể nói rằng, PVC đƣợc hình
thành từ 60% muối ăn.Với sản lƣợng nhựa hiện nay, để sản xuất PVC chỉ cần 0,5%
tổng sản lƣợng dầu tiêu thụ. Điều này rất quan trọng, nhất là trong giai đoạn hiện nay
khi dầu mỏ đang là một vấn đề nóng trên thế giới. Với giá cao ngất ngƣỡng, dầu mỏ và
các sản phẩm từ dầu mỏ không chỉ còn đơn thuần là vấn đề kinh tế. Trong khi đó, nhờ
đặc tính trên, PVC ít phụ thuộc vào sự biến đổi của dầu mỏ hơn so với những loại

polyme đƣợc tổng hợp từ 100% dầu mỏ. Tại mọi thời điểm, giá của PVC bao giờ cũng
thấp hơn khoảng từ 20 - 30% so với các loại chất dẻo cùng đƣợc ứng dụng rộng rãi
khác nhƣ PE, PP và PS,…
Ƣu điểm thứ hai là do clo đem lại cho PVC. Đó là tính kìm hãm sự cháy. Cũng
chính vì đặc điểm này mà PVC gần nhƣ chiếm vị trí độc tôn trong lĩnh vực xây dựng
dân dụng. Về mặt ứng dụng, PVC là loại nhựa đa năng nhất. Giá thành rẻ, đa dạng
trong ứng dụng, nhiều tính năng vƣợt trội là những yếu tố giúp cho PVC trở thành vật
liệu lý tƣởng cho hàng loạt ngành công nghiệp khác nhau: Xây dựng dân dụng, kỹ
thuật điện, vô tuyến viễn thông, dệt may, nông nghiệp, sản xuất ôtô, xe máy, giao
20.20%
16.40%
14.50%
13%
1.60%
34.20%
Tỷ lệ các phân đoạn sản phẩm của quá trình
lọc dầu - Nhật Bản 2001
Xăng
Dầu diesel
Naphta
Dầu hỏa
Dầu cho động cơ phản
lực
Dầu nặng
5



thông vận tải, hàng không, y tế Ở bất kỳ đâu chúng ta đều bắt gặp sự hiện diện của
PVC.

1.1.2 Lịch sử phát triển của nhựa PVC
1.1.2.1 PVC trên thế giới
PVC có quá trình phát triển hơn 100 năm nay. Năm 1835 lần đầu tiên nhà hóa
học Liebig đã tổng hợp đƣợc vinylclorua. Vào năm 1872 Baumann lần đầu tiên tổng
hợp ra PVC. Đến năm 1933, nhiều dạng PVC đã đƣợc tổng hợp ở Mỹ và Đức. Tuy
nhiên, đến năm 1937 PVC mới đƣợc sản xuất trên quy mô công nghiệp hoàn chỉnh tại
Đức.Việc tiến sĩ hóa học ngƣời Đức Waldo Simon vô tình phát hiện ra những đặc tính
quý báu của PVC có thể thay thế cao su trong hàng loạt ứng dụng và nhất là nhu cầu to
lớn về nguyên vật liệu phục vụ cho cuộc chiến tranh thế giới thứ hai cũng nhƣ sau đó
là phục vụ cho việc khắc phục hậu quả chiến tranh, phát triển đất nƣớc đã thúc đẩy
ngành công nghiệp sản xuất PVC phát triển nhanh chóng ở nhiều nƣớc nhƣ Mỹ, Đức,
Anh và Nhật Bản. Có thể lấy nƣớc Anh để minh họa cho nhân xét trên. Nếu nhƣ năm
1947 lƣợng PVC tiêu thụ ở Anh là khoảng 6.600 tấn, thì 10 năm sau đã là 66.000 tấn,
tức là cứ sau mỗi 3 năm lƣợng tiêu thụ PVC gần nhƣ tăng gấp đôi. Năm 1979 Anh tiêu
thụ hơn 440.000 tấn PVC, còn năm 1990 là 615.000 tấn.
Sự tăng trƣởng và phát triển kinh tế là yếu tố quyết định đến nhu cầu tiêu thụ
PVC. Bƣớc sang thế kỷ 21, các điều kiện kinh tế trên toàn cầu đã đƣợc cải thiện và vì
thế nhu cầu PVC rất lớn, lớn hơn nhiều so với dự báo. Sản lƣợng PVC của thế giới
năm 2006 đạt tới hơn 32 triệu tấn và mức tăng trƣởng trong giai đoạn 2001-2006 là
hơn 5%/năm. Dự kiến đến năm 2012, công suất PVC của thế giới sẽ đạt 50 triệu
tấn/năm. Khu vực châu Á đƣợc dự báo dẫn đầu thế giới với mức tăng trƣởng nhu cầu
bình quân hàng nămlà khoảng 7%/năm trong giai đoạn từ nay đến những năm 2010 và
đến năm 2012 sẽ chiếm 50% tổng công suất của thế giới, trong đó cao nhất là Trung
Quốc, tiếp đến Malaysia, Việt Nam và tiểu lục địa Ấn độ.
Bảng 2 là sản lƣợng PVC của thế giới trong các năm 1991, 2001, 2006 và dự báo
cho 2011. Bảng 3 là công suất PVC của Châu Á – Thái Bình Dƣơng giai đoạn 2000-
6

2007, trong đó Trung Quốc với sự nhảy vọt đột biến đã vƣơn lên vị trí dẫn đầu thế
giới.
1.1.2.2 PVC ở Việt Nam
Ở Việt Nam, cho đến những năm sáu mƣơi của thế kỷ trƣớc PVC cũng nhƣ các
chất dẻo khác vẫn còn xa lạ với hầu hết mọi ngƣời. Trong những năm 1959 – 1962, tại
nhà máy hóa chất Việt Trì, Trung Quốc đã giúp ta xây dựng một dây chuyền sản xuất
PVC bằng công nghệ đi từ các bua canxi (đất đèn - CaC
2
) qua axetylen (CH≡CH) với
công suất thiết kếban đầu là 350 tấn/năm, sau đó đến năm1975 nâng lên 500 tấn/năm.
Sau 9 năm vận hành do công suất quá nhỏ, công nghệlạc hậu, năng suất thiết bịthấp
(trung bình khoảng trên 30%), sản phẩm có chất lƣợng không ổn định và nhất là giá
thành quá cao (hơn nhập khẩu nhiều lần) ngƣời ta đành phải dẹp bỏ.
Ngành công nghiệp nhựa ở Việt Nam lúc ấy đƣợc hiểu là công nghiệp gia công
chế biến nhựa. Tất cả các loại nhựa (trong đó có PVC) đều phải nhập khẩu. Những sản
phẩm nhựa thời kỳ này vừa đơn điệu về mẫu mã lại thiếu chủng loại và số lƣợng.
Chính vì vậy, trong những năm đầu của thập kỷ 80, hàng nhựa của nƣớc ngoài tràn
ngập thị trƣờng Việt Nam. Chỉ bắt đầu từ những năm 1990, tức là từ khi đất nƣớc bƣớc
vào thời kỳ đổi mới, ngành công nghiệp này mới thực sự có sự bứt phá và mƣời lăm
năm trở lại đây đã dành lại đƣợc thị trƣờng trong nƣớc. Không những thế hàng nhựa
Việt Nam đang từng bƣớc vƣơn ra thị trƣờng quốc tế và khu vực. Năm 2006 kim
ngạch xuất khẩu các sản phẩm nhựa đã vƣợt 500 triệu USD và dự kiến sẽ đạt ngƣỡng 1
tỉ USD vào năm 2010. Tuy nhiên với việc hầu nhƣ tất cả nguyên liệu đầu vào đều phải
nhập thì khả năng cạnh tranh của sản phẩm nhựa Việt Nam là rất yếu, nhất là trong
giai đoạn toàn cầu hóa hiện nay.
Năm 1981 là năm mở đầu cho sự phát triển ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam
với việc khai thác mỏ khí ở huyện Tiền Hải tỉnh Thái Bình và sự ra đời của Xí nghiệp
Liên doanh dầu khí Việt Xô. Theo số liệu của Tập đoàn Dầu khí quốc gia Việt Nam,
đến hết tháng 12 năm 2006, trên 235 triệu tấn dầu quy đổi đã đƣợc khai thác trong đó
dầu thô đạt trên 205 triệu tấn và cung cấp 30 tỉ m

3
khí cho sản xuất điện và các nhu
7



cầu dân sinh khác. Hiện nay, tổng lƣợng dầu khí khai thác hằng năm đạt trung bình
khoảng 20 triệu tấn quy đổi. Dầu khí đã có nhƣng việc sử dụng tài nguyên quý báu này
nhƣ hiện nay (bán 100% dầu thô và làm nhiên liệu 100% lƣợng khí) thì chƣa thực sự
hiệu quả. Chính vì vậy, ngành Dầu khí và Hóa chất đã lập các chiến lƣợc phát triển lâu
dài cho bƣớc chế biến và đã đƣợc Thủ tƣớng Chính phủ phê duyệt tại các quyết định
343/2005/QĐ-TTg ngày 26/12/2005 và 386/2006/QĐ-TTg ngày 09/3/2006. Các quyết
định trên là việc cụ thể hóa đƣờng lối phát triển ngành hóa dầu Việt Nam.
Ở Việt Nam, cũng nhƣ tất cả các nƣớc Đông Nam Á khác (kể cả Đài Loan), công
nghiệp sản xuất nguyên liệu cho ngành nhựa đều khởi đầu từ PVC. Sơ đồ sau cho ta
khái quát các bƣớc phát triển của quá trình sản xuất PVC từ dầu mỏ và sự phát triển
của ngành hóa dầu Việt Nam:
Hình 1.4 - sơ đồ phát triển ngành hóa dầu ở Việt Nam
Etan Cracking khí
LPG
Naphta
Condensat
Cracking
lỏng
Etylen
Propylen
benzen
Fuel oil
Toluen/
Xylen

Dầu nhiệt phan
Xút - Clo EDC MVC PVC
PDPE
HD/LL
PP
PS
PTA/Dung môi
Hỗn hợp đầu
Cacbon đen
SM
PX
LDPE
8



Ngành sản xuất nhựa PVC ở Việt Nam bắt đầu vào năm 1998 với sự hiện diện
của liên doanh TPC Vina (tiền thân là Mitsui Vina). Đây là liên doanh giữa Công ty
Cổ phần Nhựa và Hóa chất Thái Lan (TPC),Tổng Công ty Hóa chất Việt Nam
(Vinachem) và Công ty Nhựa Việt Nam (Vinaplast). Nhờ liên doanh này lƣợng PVC
nhập khẩu giảm từ 74.000 tấn năm 1997 xuống còn 61.000 tấn vào năm 1999 và chỉ
còn trên dƣới 50.000 tấn vào những năm sau này. Công suất của TPC Vina là 100.000
tấn/năm. Cuối năm 2002, nhà máy sản xuất PVC thứ hai (Liên doanh giữa Petronas
Malaysiavới Bà Rịa – Vũng Tàu) có công suất 100.000 tấn/năm cũng bắt đầu tham gia
vào thị trƣờng. Bảng 4 là lƣợng tiêu thụ nhựa nói chung và PVC nói riêng ởViệt Nam
trong những năm qua và dự đoán đến năm 2011 (tính cả sản lƣợng của dây chuyền sản
xuất PVC thứ hai của Công ty TPC Vina với công suất là 90.000 tấn/năm dự kiến sẽ đi
vào hoạt động vào giữa qúy 4 năm 2008). Cho đến năm 2012 và cả các năm sau đó,
Việt Nam vẫn còn phải nhập khẩu PVC nếu nhƣ ngay từ bây giờ không có nhà đầu tƣ
nào quan tâm đến lĩnh vực này.

1.1.3 Tổng hợp polyvinylclorua (PVC)
1.1.3.1 Phƣơng pháp trùng hợp
Trong công nghiệp, PVC đƣợc tổng hợp bằng cách polyme hóa monome
vinylclorua (MVC) với xúc tác (phản ứng (1)). Ở điều kiện phản ứng, xúc tác sẽ phân
hủy, tạo thành những gốc tự do có một electron không cặp đôi.
Electron này có hoạt tính cao. Nó tham gia vào phản ứng tách liên kết đôi của
MVC để tạo ra một gốc tự do mới hợp thành bởi gốc ban đầu và phân tử MVC. Đến
lƣợt, gốc tự do mới này lại phản ứng với một phân tử MVC khác. Quá trình lập lại
nhiều lần tạo ra một đại phân tử bao gồm nhiều phân tử monome VC đƣợc gọi là quá
trình trùng hợp (hay polyme hóa. Số lƣợng phân tử MVC có trong đại phân tử PVC
đƣợc gọi là độ trùng hợp. Độ trùng hợp phụ thuộc vào điều kiện phản ứng trùng hợp
1.1.3.2 Các phƣơng pháp trùng hợp sản xuất PVC
Có 4 phƣơng pháp trùng hợp đƣợc ứng dụng trong công nghiệp để sản xuất PVC:
9



• Trùng hợp khối
• Trùng hợp trong dung dịch
• Trùng hợp nhũ tƣơng
• Trùng hợp huyền phù;
Trong đó phổ biến và chiếm sản lƣợng lớn nhất là trùng hợp huyền phù, tiếp đến
là trùng hợp nhũ tƣơng, trùng hợp trong dung dịch và cuối cùng là trùng hợp khối.
Trùng hợp trong dung dịch tuy dễthực hiện và dễ điều khiển nhƣng có bất lợi là
phải sửdụng lƣợng lớn dung môi hữu cơ(vì monome không tan trong nƣớc) nên rất tốn
kémvà rất độc hại. Chính vìvậy phƣơng pháp này chỉ áp dụng cho những trƣờng hợp
mà các yếu tố kỹ thuật không cho phép dùng những phƣơng pháp khác hoặc vì những
yêu cầu đặc biệt, ví dụ nhƣ sản xuất các lọai polyme làm chất sơn phủ bề mặt.
1.1.3.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến tốc độ phản ứng trùng hợp
Tốc độ phản ứng trùng hợp phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Độ tinh khiết của monome
- Bản chất và nồng độ của chất khơi mào
- Nhiệt độ phản ứng
1.1.4 Tính chất của PVC
PVC có dạng bột màu trắng hoặc màu vàng nhạt. PVC tồn tại ở hai dạng
là huyền phù (PVC.S - PVC Suspension) và nhũ tƣơng (PVC.E - PVC Emulsion).
PVC.S có kích thƣớc hạt lớn từ 20 - 150 micromet. PVC.E nhũ tƣơng có độ mịn cao.
PVC không độc, nó chỉ độc bởi phụ gia, monome VC còn dƣ, và khi gia công
chế tạo sản phẩm do sự tách thoát HCl PVC chịu va đập kém. Để tăng cƣờng tính va
đập cho PVC thƣờng dùng chủ yếu các chất sau: MBS, ABS, CPE, EVA với tỉ lệ từ 5
- 15%. PVC là loại vật liệu cách điện tốt, các vật liệu cách điện từ PVC thƣờng sử
dụng thêm các chất hóa dẻo tạo cho PVC này có tính mềm dẻo cao hơn, dai và dễ gia
công hơn.
10



Tỉ trọng của PVC vào khoảng từ 1,25 đến 1,46 g/cm
3
(nhựa chìm trong nƣớc),
cao hơn so với một số loại nhựa khác nhƣ PE, PP, EVA (nhựa nổi trong nƣớc)


Yếu tố
PVC cứng
PVC dẻo
Khối lƣợng riêng [g / cm
3
]
1,3-1,45

1,1-1,35
Độ dẫn điện [W / (m · K )]
0,14-0,28
0,14-0,17
Mô đun kéo [psi]
490.000

Độ bền uốn [psi]
10.500

Độ bền nén [psi]
9500

Hệ số giãn nở nhiệt (tuyến tính
5 × 10
-5


Nhiệt độ hóa mềm Vicat B [° C]
65-100

Điện trở [Ω m]
10
16

10
12
-10
15

Điện trở xuất bề mặt [Ω]
10
13
-10
14

10
11
-10
12

Nhiệt độ nóng chảy (
0
C)
80

Điện áp đánh thủng [kV/cm]
15 - 35
20 - 38
Nhiệt lƣợng tỏa ra khi cháy [MJ/kg]
17.59
18.02
Nhiệt dung riêng [kJ/kg.K]
0.9
0.85
Độ thấm nƣớc (ASTM)
0.04 - 0.4

Bảng 1.1 – một số thông số vật lý của PVC cứng và PVC dẻo
Tính chất cơ học

11



PVC có độ cứng cao và tính chất cơ học khá bền. Các tính chất cơ học tốt hơn
nếu trọng lƣợng phân tử tăng, nhƣng giảm khi nhiệt độ tăng. Các tính chất cơ học của
loại PVC cứng (uPVC) là rất tốt, mô đun đàn hồi có thể đạt đến 1500-3,000 MPa. Còn
loại nhựa mềm PVC (PVC linh hoạt) là 1,5-15 MPa. Tuy nhiên, kéo dài đứt là lên đến
200% -450%. Hệ số ma sát PVC là bình thƣờng, hệ số ma sát tĩnh là 0,4-0,5, yếu tố
ma sát động là 0,23. [ 17 ]
Tính chất nhiệt
Sự ổn định nhiệt của PVC là rất thấp, khi nhiệt độ đạt đến 140 ° C PVC bắt đầu
phân hủy. Nhiệt độ nóng chảy của nó là 160 ° C. Hệ số giãn nở tuyến tính của PVC là
nhỏ và có chống cháy, chỉ số oxy hóa lên đến 45 hoặc hơn. Do đó, việc bổ sung các
chất ổn định nhiệt trong quá trình này là cần thiết để đảm bảo tính chất của sản phẩm.
Tính chất điện
PVC là một polymer có tính cách điện tốt nhƣng vì bản chất phân cực cao của nó
nên cách điện kém hơn so với polyme không phân cực nhƣ polyetylen và
polypropylen. Các thông số khác nhƣ hằng số điện môi, điện môi mất giá trị và khối
lƣợng tiếp xúc điện trở suất cao, độ kháng quang không phải là rất tốt, nói chung là
phù hợp với trung bình hoặc điện áp thấp và vật liệu cách điện tần số thấp.
Có nhiều khả năng thay đổi kỹ thuật tổng hợp để tạo ra hàng loạt loại nhựa PVC
có các tính chất khác nhau. Cho đến nay, ngƣời ta đã thống kê đƣợc hơn 400 loại nhựa
PVC lƣu thông trên thị trƣờng.
Tất cả những tính chất trên phụ thuộc vào điều kiện kỹ thuật của quá trình tổng
hợp. Một trong số những tính chất quan trọng liên quan đến quá trình gia công cũng
nhƣ sử dụng sau này là tính bền nhiệt của PVC. Bột nhựa thu đƣợc từ quá trình trùng
hợp đƣợc gọi là PVC nguyên thuỷ. Từ 65
o
C trở lên nhựa PVC bắt đầu chảy mềm và từ

100
o
C, PVC bắt đầu phân huỷ nhiệt. Quá trình phân hủy nhiệt diễn ra với sựtách axít
clohydric (HCl) từnhựa dẫn đến sự chuyển màu (từtrắng qua vàng nhạt cho đến màu
đen) và sựthay đổi các tính chất hóa, lý và điện. Cuối cùng PVC sẽ bị biến chất, ta gọi
nhựa bị lão hóa.
12



Không chỉ bị lão hóa do nhiệt mà PVC còn bị lão hóa dƣới tác dụng của ánh sáng
(tia tử ngọai của ánh sáng mặt trời).
Chính vì vậy, trong thực tế PVC không bao giờ đƣợc sử dụng một mình mà phải
đƣợc phối hợp với các phụ gia khác nhau để cho sản phẩm cuối. Qua quá trình đó có
thể thay đổi có chọn lọc các đặc tính hóa lý của PVC nguyên thuỷ, tạo ra những sản
phẩm phù hợp yêu cầu sử dụng. Các phụ gia đó bao gồm: chất hóa dẻo, chất chống lão
hóa, chất ổn định nhiệt, chất ổn định ánh sáng, chất độn, chất màu, chất bôi trơn
Các hỗn hợp (bao gồm PVC và các phụ gia) đƣợc gia công, bằng các phƣơng
pháp: đúc áp lực (ép phun, ép đùn, thổi), cán tráng, dát, tách lớp, định hình chân
không
1.1.5 Các phƣơng pháp gia công PVC
Những hỗn hợp PVC với các phụ gia đƣợc chuyển thành sản phẩm bằng các
phƣơng pháp gia công khác nhau tùy thuộc vào loại sản phẩm.
1.1.5.1 Phƣơng pháp ép đùn
Các loại sản phẩm có độ dài lớn đƣợc sản xuất bằng cách gia nhiệt PVC đến
nhiệt độchảy mềm hoặc nóng chảy, rồi dùng áp lực đẩy vào khuôn định hình mở hoặc
kín. Phƣơng pháp ép đùn cũng cho phép sản xuất những sản phẩm có khối lƣợng lớn
nhƣ ván nhân tạo, khung cửa, tấm trần, các loại ống và để bọc các loại dây và cáp điện.
1.1.5.2 Phƣơng pháp ép phun
Nhựa nóng chảy đuợc phun vào khuôn.

Phƣơng pháp này để sản xuất những sản phẩm phức: vỏ máy tính, vỏ tivi, van,
cầu dao điện
1.1.5.3 Phƣơng pháp cán tráng
Dùng để sản xuất các loại màng mỏng, các tấm với kích thƣớc và độ dày khác
nhau (các loại vải bọc, giấy dán tƣờng, vải áo mƣa, bao bì đựng thƣc phẩm ).
1.1.5.4. Định hình nhiệt
13



Nhựa chảy mềm đƣợc ép trong khuôn thành những tấm cứng. Từcác tấm này
định hình sản phẩm bằng nhiệt. Phƣơng pháp này dùng để sản xuất các loại sản phẩm
nhƣ: bồn tắm, vòi hoa sen và bao bì xốp có túi khí.
1.1.5.5 Phƣơng pháp thổi
Để tạo các sản phẩm rỗng bên trong bằng cách dùng áp suất không khí thổi các
ống phôi chảy mềm trong các khuôn định hình. Phƣơng pháp này chủyếu để sản xuất
các loại chai lọ.
1.1.5.6 Phƣơng pháp nhúng và phủ
Nhựa PVC đƣợc hòa tan thành dung dịch. Nhúng khuôn vào dung dịch này để
tạo ra các loại sản phẩm nhƣ găng tay y tế, đồ chơi, dụng cụ thể thao. Phƣơng pháp
phủ để phủ các sản phẩm nhƣ: mặt sau tấm thảm, tấm trải sàn, cọc rào, giá đựng chén,
bát, tay dựa của ghế
1.1.6 Ứng dụng của PVC
1.1.6.1 PVC trong ngành xây dựng
Lĩnh vực xây dựng là nơi màPVC đƣợc sử dụng nhiều và rộng rãi nhất. Trong
đó, các loại ống dẫn và phụkiện chiếm đến hơn một phần 3 tổng sản lƣợng PVC trên
toàn thế giới.Năm2007, con số này là 39% trong tổng số 33,5 triệu tấn nhu cầu PVC
trên thếgiới. Ở Việt Nam,các số liệu tƣơng ứng là 47% của 240.000 tấn (xem Hình 14
và 15).
Ống PVC đƣợc sử dụng trong những điều kiện kỹ thuật cũng nhƣ môi trƣờng

khắt khe đã chứng tỏ là một loại vật liệu có độ bền và độ tin cậy cao. Chúng đƣợc
dùng rộng rãi để cấp thoát nƣớc sinh hoạt, thuỷ lợi, lƣu chuyển hóa chất, bảo vệ cáp
điện và các loại cáp trong ngành bƣu chính viễn thông…
Ống PVC không bị gỉ, bị ôxy hóa hay ăn mòn. Do đó chi phí bảo trì thấp, nƣớc
trong ống không bị nhiễm bẩn. Ống PVC cũng không ảnh hƣởng đến mùi vị của nƣớc,
không có phản ứng hóa học ngay cả với những chất lỏng có hoạt tính mạnh.
14



Ống PVC dễ uốn, chịu đƣợc sự va chạm và các chấn động. Hội đồng nghiên cứu
quốc gia Canađa đã ƣớc tính “độ gãy” của ống PVC trên 100 km bằng 0,5 điểm, trong
khi của ống gang là 32,6 và của ống thép là 7,9. Khi đƣợc lắp đặt, tuổi thọcủa ống có
thể lên tới hơn 100 năm.
Ống PVC cũng là sự lựa chọn tối ƣu trên phƣơng diện giá thành. Ống PVC nhẹ
nên chi phí vận chuyển thấp và công lắp đặt thấp (chỉ bằng 60-70% so với các loại ống
khác).
Ngoài ống dẫn, PVC đƣợc sử dụng cho xây dựng nhà cửa và trang trí nội ngoại
thất. Vật liệu PVC dùng trong lắp đặt và trang trí nhà cửa hiện nay chƣa phổ biến ở
Việt Nam (chỉ chiếm khoảng 24% tổng nhu cầu). Nhƣng trên thế giới, ở nhiều nƣớc tỉ
lệ này rất cao. Ví dụ nhƣ ở Mỹ 60%. Điều đó là do độ bền lâu, khả năng lắp đặt dễ
dàng, dễ bảo trì và tính hấp dẫn ngƣời tiêu thụ của các sản phẩm PVC. Trong nhiều
khâu, các sản phẩm PVC đã thay thế những vật liệu truyền thống nhƣ gỗ, đồng và
nhôm. Ở Mỹ đã có cả một hiệp hội gồm hơn 100 nhà sản xuất và nhà kinh doanh ván
nhân tạo từ PVC và các chất dẻo khác. Họ chuyên nghiên cứu, sản xuất và cấp chứng
chỉ kỹ thuật cho các loại ván sàn, vách ngăn, tấm trang trí Theo Hiệp hội này, trang
trí ngoại thất cho nhà ở bằng tấm PVC là rẻ nhất (Bảng 13).
Ngoài những ứng dụng trên, PVC còn đƣợc dùng để làm mƣơng, máng thủy lợi,
màng mỏng phục vụnông nghiệp, hàng rào, mái che… Một ví dụ: Toàn bộ phần mái
che phía ngoài (khoảng 60.000 m2) của sân vận động hiện đại nhất nƣớc Pháp (sân

Stade de France), với sức chứa lên tới 80.000 ngƣời, đƣợc phủ bằng màng PVC.
1.1.6.2 PVC trong kỹ thuật điện và điện tử
Đây chính là lĩnh vực mà nhờ nó PVC đã phát triển một cách nhanh chóng và đột
phá. Nhƣ trên đã nói, cách đây hơn 50 năm, ngƣời ta đã phát hiện ra PVC có những
tính chất không những giống mà còn vƣợt trội cao su trong việc bọc dây cáp điện.
Ngày nay, PVC chiếm gần 50% thị phần ở lĩnh vực sản xuất đồ điện và điện tử. Một
số lĩnh vực sản xuất phổ biến cần dùng PVC:
15



 Máy điều hòa không khí
 Đĩa mềm cho máy vi tính
 Dụng cụ gia đình
 Bàn phím
 Máy tính
 Dụng cụ đồ điện
 Cáp quang
 Máy giặt
 Máy lạnh…
1.1.6.3 PVC trong sản xuất ôtô, xe máy
PVC đóng một vài trò to lớn trong chế tạo ôtô, môtô hiện đại. Nó đƣợc sử dụng
thay thế kim loại và vật liệu khác để chế tạo các bộ phận sƣờn xe, tấm chắn gió, tấm
lót sàn, tấm chắn bùn và nhiều chi tiết khác. Theo tài liệu của Hội đồng các nhà sản
xuất PVC châu Âu (ECVM), hiện nay một chiếc ôtô mới sản xuất cần 16kg PVC. Nhƣ
dùng PVC thay thế một phần kim loại trong chế tạo ôtô mà hàng năm Tây Âu tiết kiệm
đƣợc khoảng 800 triệu Euro, còn cả thế giới tiết kiệm đƣợc tới 2,5 tỷ Euro. Việc sử
dụng PVC sẽ làm cho:
 Tuổi thọ của xe dài hơn: Do độ bền của PVC, tuổi thọ của xe tăng từ 11,5
năm trong những năm 1970 lên 17 năm nhƣ hiện nay.

 Khách hàng có nhiều lựa chọn hơn: Do PVC rẻ, nên tùy thuộc vào yêu cầu
của thị trƣờng, nhà sản xuất có nhiều phƣơng án sử dụng nguyên vật liệu để
tạo ra nhiều mẫu mã hấp dẫn khách hàng với giá cả hợp lý;
 Các chi tiết từ PVC có tính mềm dẻo nên ngƣời sử dụng xe sẽ an toàn hơn
trong trƣờng hợp xảy ra tai nạn giao thông;
16



 Với những bộphận và chi tiết bằng nhựa, xe sẽ nhẹ hơn và nhờ đó sẽ tiêu thụ
nhiên liệu ít hơn, góp phần vào việc tiết kiệm và bảo tồn nguồn tài nguyên
năng lƣợng trên thế giới đang ngày càng cạn kiệt trên thế giới.
1.1.6.4 PVC trong việc chăm sóc và bảo vệ sức khoẻ con ngƣời
Những thành tựu đạt đƣợc trong công tác chữa trịvà dự phòng của ngành y tế
nhờvào những sản phẩm PVC hơn 50 nămqua rất đáng ghi nhận:
Từ găng tay y tế đến túi đựng máu, từ ống truyền dịch, truyền máu và chạy thận
nhân tạo,bơm kimtiêm dùng một lần, van tim nhân tạo đến rất nhiều dụng cụy tế khác
nhau. Chúng đƣợc sử dụng rộng rãi và có độtin cậy cao nhờ những tính ƣu việt của
PVC nhƣ:
 Không màu và trong suốt
 Mềm dẻo, bền và ổn định
 Dễ thanh, tiệt trùng
 Chịu đƣợc hóa chất. Không có phản ứng hóa học khi tiếp xúc với nhiều môi
trƣờng khác nhau
 Dễ chế tạo
 Có thể tái sinh
 Giá rẻ
1.1.6.7 Những ứng dụng khác
 Bao bì cho thực phẩm và hàng hóa tiêu dùng
 Đồ chơi trẻ em

 Dày dép
 Áo mƣa
 Túi xách
17



 Các mặt hàng tiêu dùng khác.
Những sản phẩm này đƣợc dùng phổ biến vì ngoài những tính ƣu việt nêu trên,
chúng còn dể cho nhiều màu sắc hấp dẫn, dễ lắp đặt và lau chùi khi làm vệ sinh.
1.1.7 Hƣớng tới tƣơng lai của PVC
Đã gần 80 năm trôi qua kể từ khi nền công nghiệp sản xuất PVC ra đời. Hãy nhìn
quanh ta: Điện và nƣớc đƣợc dẫn đến hầu khắp gia đình; những túi máu cứu bệnh nhân
toát khỏi tửthần, những cuộc đàm thoại giúp ta nhận đƣợc thông tin nóng hổi xảy ra ở
cách xa hàng ngàn cây số… Tất cả những điều đó có thể sẽ không trở thành hiện thực
hoặc chí ít cũng chƣa đạt đến trình độ nhƣ hiện nay nếu nhƣ thiếu vắng PVC.
Sản phẩm từ PVC vẫn còn cần cho cuộc sống hiện đại. Bởi vì chúng ngày càng
trở nên: An toàn hơn, nhỏ gọn hơn, nhanh chóng hơn, trong suốt hơn, sạch hơn, mềm
mại hơn, bền hơn, rẻ hơn và tóm lại là TỐT HƠN.
1.2 CLO TRONG CHẤT THẢI PVC VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA NÓ
1.2.1 Hợp chất clo hữu cơ
Hợp chất clo hữu cơ là hợp chất hữu cơ trong phân tử có chứa một
hoặc nhiều nguyên tử clo gắn với gốc hydrocacbon. Dựa vào định nghĩa trên chúng ta
có thể đặt công thức chung của hợp chất chứa clo nhƣ sau:
RCl
x

Trong đó: R là gốc hydrocacbon.
x là số nguyên tử clo có trong phân tử.
Dựa vào đặc điểm cấu tạo phân tử có thể chia hợp chất clo hữu cơ thành

nhiều loại khác nhau.
Theo cấu tạo gốc hydrocacbon có các loại hợp chất clo hữu cơ:
 Hợp chất clo hữu cơ no là hợp chất có nguyên tử clo liên kết với một gốc
hydrocacbon no mạch hở hay mạch vòng.