Nghiên cứu tổng hợp nhiên liệu FO từ cao su phế thải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------------------------------

HOÀNG VĂN HIẾN
ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NHIÊN LIỆU FO TỪ CAO SU
PHẾ THẢI
LUẬN VĂN THẠC SỸ
NGÀNH: CÔNG NGHỆ HỮU CƠ HÓA DẦU

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
NGUYỄN HỮU TRỊNH

HÀ NỘI – 2010


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Luận văn “Nghiên cứu tổng hợp nhiên liệu FO từ cao
su phế thải” là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu trong luận văn được sử dụng trung thực. Kết quả nghiên cứu
được trình bày trong luận văn này chưa từng được công bố tại bất kỳ công trình nào
khác.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo PGS.TS Nguyễn Hữu
Trịnh, người đã trực tiếp giao và hướng dẫn tận tình.
Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô tại trường Đại học Bách Khoa Hà

Nội đã truyền đạt cho tôi kiến thức trong suốt thời gian học cao học tại trường.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy Cô giáo trong Bộ môn Công Nghệ
Hữu Cơ – Hóa Dầu, Khoa Công nghệ Hóa học, Phòng Thí nghiệm Trọng điểm
Lọc Hóa Dầu, Trung tâm Giáo dục và Sắc ký – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội,
Trung tâm hóa nghiệm xăng dầu Quân đội, Phòng Thí nghiệm Phân tích Nhiệt
trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Lọc Hóa Dầu,
Viện Hóa Học Công Nghiệp và các bạn bè, đồng nghiệp, gia đình đã giúp đỡ động
viên tác giả trong quá trình thực hiện đề tài này.

Hà Nội, ngày 10/10/2010

Hoàng Văn Hiền

Hoàng Văn Hiền

  


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Danh mục các bảng
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
Phần I. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ RÁC THẢI RẮN

VÀ LOẠI NGUYÊN LIỆU CAO SU
1.2. Thực trạng rác thải trong nước và thế giới.................................................. 6
1.1.1. Thực trạng rác thải rắn trên thế giới ................................................... 6
1.1.2. Thực trạng rác thải rắn ở Việt Nam.................................................... 8
1.2. Thực trạng rác thải có nguồn gốc cao su................................................... 10
1.2.1. Thực trạng rác thải cao su trên thế giới............................................. 10
1.2.2. Thực trạng rác thải cao su ở Việt Nam ............................................. 12
Chương 2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUYÊN LIỆU CAO SU
2.1. Khái niệm chung về cao su ....................................................................... 15
2.2. Ứng dụng của cao su ................................................................................. 22
Chương 3. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XỬ LÝ VÀ TÁI CHẾ
RÁC THẢI CAO SU THU NHIÊN LIỆU VÀ NGUYÊN LIỆU
3.1. Những biện pháp tái chế cao su phế thải trong nước và trên
thế giới............................................................................................................. 23
3.1.1. Sử dụng cao su thải làm nhiên liệu trong các nhà máy
xi măng............................................................................................................. 23
3.1.2. Tái chế cao su thành vật liệu............................................................. 24
3.1.3. Hóa lỏng cao su................................................................................. 28
Hoàng Văn Hiền

  


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

3.2. Sản xuất xăng dầu và than đen công nghiệp ............................................. 29
Chương 4. TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU FO
4.1. Giới thiệu chung........................................................................................ 30

4.2. Thành phần hóa học và sử dụng FO.......................................................... 30
4.2.1. Thành phần hóa học của nhiên liệu FO............................................ 30
4.2.2. Sử dụng nhiên liệu đốt lò .................................................................. 33
4.2.3. Đặc tính kỹ thuật và đánh giá chất lượng ......................................... 35
Chương 5. QUÁ TRÌNH NHIỆT PHÂN CAO SU PHẾ THẢI THU NHIÊN
LIỆU FO
5.1. Đặc điểm nhiệt động học và động hóa học của quá trình ......................... 42
5.1.1. Đặc điểm nhiệt động học ................................................................ 42
5.1.2. Đặc điểm động học.......................................................................... 46
5.2. Cơ chế của quá trình nhiệt phân................................................................ 49
5.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhiệt phân thu nhiên liệu FO .......... 51
5.3.1. Ảnh hưởng của nguyên liệu ............................................................. 51
5.3.2. Ảnh hưởng nhiệt độ và thời gian lưu của nguyên liệu..................... 52
5.4. Sản phẩm của quá trình nhiệt phân ........................................................... 55
5.4.1. Sản phẩm lỏng.................................................................................. 55
5.4.2. Sản phẩm khí.................................................................................... 55
5.4.3. Sản phẩm rắn.................................................................................... 55
5.5. Các phương pháp làm sạch lưu huỳnh trong sản phẩm lỏng
nhiệt phân ......................................................................................................... 56
5.5.1. Các dạng lưu huỳnh trong sản phẩm lỏng........................................ 56
5.5.2. Các phương pháp làm sạch lưu huỳnh trong sản phẩm lỏng ........... 57

Hoàng Văn Hiền

  


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

Phần II
THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.1. Đặt vấn đề ................................................................................................. 61
1.2. Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm................................................................ 61
1.2.1. Hoá chất thí nghiệm ......................................................................... 61
1.2.2. Dụng cụ thí nghiệm.......................................................................... 62
1.3. Nhiệt phân cao su ..................................................................................... 62
1.3.1. Nguyên liệu ...................................................................................... 62
1.3.2. Các bước tiến hành thí nghiệm ........................................................ 62
1.3.3. Khảo sát các điều kiện nhiệt phân tối ưu ......................................... 64
1.3.4. Xử lý các hợp chất của lưu huỳnh trong sản phẩm khí.................... 66
1.3.5. Làm sạch lưu huỳnh trong sản phẩm lỏng ....................................... 68
1.3.6. Pha trộn FO .................................................................................... 69
1.4. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 69
1.4.1. Phương pháp chưng cất.................................................................... 69
1.4.2. Phương pháp xác định lưu huỳnh bằng phổ huỳnh quang tán
xạ tia X ............................................................................................................ 70
1.4.3. Xác định hàm lượng nước bằng phương pháp chưng cất ................ 70
1.4.4. Phương pháp xác định điểm đông đặc ............................................. 70
1.4.5. Phương pháp xác định tro ................................................................ 70
1.4.6. Xác định khối lượng riêng ở 15 0C .................................................. 71
1.4.7. Phương pháp xác định điểm chớp cháy cốc kín bằng thiết
bị có kích thước nhỏ......................................................................................... 72
1.4.8. Phương pháp xác định độ nhớt động học......................................... 73
1.4.9. Phương pháp phân tích nhiệt............................................................ 73
1.4.10. Sắc ký khí ghép khối phổ
(GC/MS-Gas Chromatography Mass Spectometry) ....................................... 74
Hoàng Văn Hiền

  


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

Phần III
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
1.1. Khảo sát các điều kiện tiến hành phản ứng nhiệt phân............................ 78
1.1.1. Kết quả phân tích nhiệt DTA của các mẫu cao su phế thải ............ 78
1.1.2. Nhiệt độ nhiệt phân tối ưu................................................................ 78
1.1.3. Tốc độ gia nhiệt tối ưu ..................................................................... 80
1.1.4. Khảo sát sản phẩm lỏng thu được khi thay đổỉ tỷ lệ xúc
tác NaOH......................................................................................................... 83
1.1.5. Khảo sát nhiệt độ tối ưu khi nhiệt phân trong điều kiện
có xúc tác NaOH theo tỷ lệ 3% tối ưu đã khảo sát ở trên ................................ 84
1.1.6. Khảo sát lượng sản phẩm lỏng với sự có mặt của xúc tác
zeolit trên ống xúc tác ...................................................................................... 85
1.1.7. Khảo sát ảnh hưởng của xúc tác zeolit đến thành phần
phân đoạn sản phẩm lỏng................................................................................. 87
1.1.8. Kết quả phân tích GCMS sản phẩm lỏng khi
nhiệt phân mẫu săm......................................................................................... 89
1.2. Kết quả xử lý lưu huỳnh trong phân đoạn FO nặng.................................. 92
1.3. Kết quả thực nghiệm pha trộn FO............................................................. 93
1.3.1. FOBK ............................................................................................... 93
1.3.2. FO2BK ............................................................................................ 94
1.3.3. Pha trộn ............................................................................................ 95
1.3.4. Xử lý lưu huỳnh trong phân đoạn khí nhiệt phân ............................ 98
KẾT LUẬN ................................................................................................... 100

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 102
PHỤ LỤC ...................................................................................................... 106

Hoàng Văn Hiền

  


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BIỂU ĐỒ
Phần I
Chương 1
Hinh 1.1. Bãi rác Stung Meanchey ở Thủ đô Phnom Penh, Campuchia.................... 7
Hình 1.2. Bãi rác tạm ở phường Trung Hưng - Sơn Tây - Hà Nội ................... 8
Hình 1.3. Lượng chất thải phát sinh tại một số khu vực ở miền Bắc ............. 10
Hình 1.4. Thành phần của chất thải rắn tại Hà Nội ......................................... 10
Hình 1.5. Bãi săm lốp ô tô phế thải (Mỹ)....................................................... 11
Hình 1.6. Bãi chôn lấp rác săm lốp ô tô thải (Mỹ) ........................................ 12
Hình 1.7. Đốt săm lốp ô tô phế thải (Mỹ) ..................................................... 12
Hình 1.8. Lốp thải chuẩn bị tái chế ở Tư Nghĩa (Quảng Ngãi)....................... 13
Chương 2
Hình 1.9. Sơ đồ phân loại cao su..................................................................... 16
Hình 1.10. Sơ đồ quá trình sản xuất cao su ..................................................... 17
Hình 1.11. Cao su làm lốp ô tô........................................................................ 22
Chương 3
Hình 1.12. Đường phân cách bằng cao su được lắp đặt thử nghiệm tại
đường Nguyễn Văn Trỗi, quận 3, tp HCM ...................................................... 25

Hình 1.13. Sản phẩm lỏng của quá trình nhiệt phân ....................................... 29
Hình 1.14. Nguyên liệu cao su đã nghiền........................................................ 30
Chương 5
Hình 1.15. Đồ thị biểu diễn phụ thuộc giữa ∆Z vào nhiệt độ với phản ứng
thu nhiệt............................................................................................................ 48
Hình 1.16. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa năng lượng Gibbs vào
nhiệt độ đối với phản ứng tỏa nhiệt.................................................................. 48
Hình 1.17. Sơ đồ công nghệ xử lý lưu huỳnh áp dụng phương pháp rửa
kiềm có sử dụng chất tăng tan.......................................................................... 59

Hoàng Văn Hiền

  


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

Phần II
Hình 2.1. Sơ đồ nhiệt phân cao su................................................................... 62
Hình 2.2. Sơ đồ công nghệ của quá trình nhiệt phân ...................................... 63
Hình 2.3. Sơ đồ tháp hấp thụ dùng xử lý khí .................................................. 67
Hình 2.4. Sơ đồ bộ chưng cất .......................................................................... 69
Hình 2.5. Thiết bị sắc ký khí ghép khối phổ ................................................... 75
Hình 2.6. Sắc đồ của sắc ký khí....................................................................... 75
Phần III
Hình 3.1. Kết quả phân tích nhiệt DTA của mẫu săm..................................... 78
Hình 3.2. Kết quả phân tích nhiệt DTA của mẫu lốp...................................... 79
Hình 3.3. Lượng sản phẩm lỏng thu được phụ thuộc nhiệt độ nhiệt phân ...... 81

Hình 3.4. Lượng sản phẩm lỏng thu được phụ thuộc tốc độ gia nhiệt ............ 82
Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc lượng sản phẩm lỏng vào lượng
xúc tác NaOH ................................................................................................... 83
Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lượng sản phẩm lỏng vào
nhiệt độ khi xúc tác NaOH là 3%..................................................................... 85
Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn lượng sản phẩm lỏng theo lượng xúc
tác zeolit hơi nước ............................................................................................ 86
Hình 3.8. Ảnh hưởng của lượng xúc tác zeolit đến thành phần phân đoạn
sản phẩm lỏng khi nhiệt phân mẫu lốp ............................................................ 87
Hình 3.9. Ảnh hưởng của lượng xúc tác zeolit đến thành phần phân đoạn
sản phẩm lỏng khi nhiệt phân mẫu săm. .......................................................... 88
Hình 3.10. Hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu FO sau khi được xử
lý bằng các chất hấp phụ khác nhau................................................................. 93
Hình 3.11. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hàm lượng khí H2S
(mg/m3) theo nhiệt độ (oC) ............................................................................... 99

Hoàng Văn Hiền

  


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Năng lượng liên kết của liên kết chính trong cao su....................... 15
Bảng 1.2. Thành phần hoá học cao su tự nhiên được tạo thành
theo các phương pháp sản xuất khác nhau....................................................... 17
Bảng 1.3. Tính chất vật lý của cao su tự nhiên................................................ 18

Bảng 1.4. Hệ số phát thải CO2 của nhiên liệu và cao su thải .......................... 23
Bảng 1.5. Các tiêu chuẩn Việt Nam về dầu FO............................................... 33
Bảng 3.1. Lượng sản phẩm lỏng thu được khi tiến hành nhiệt phân
tại các nhiệt độ khác nhau ................................................................................ 80
Bảng 3.2. Lượng sản phẩm lỏng thu được khi tiến hành nhiệt phân với
các tốc độ gia nhiệt khác nhau ......................................................................... 82
Bảng 3.3. Lượng sản phẩm lỏng thu được khi tiến hành nhiệt phân
với tỷ lệ xúc tác NaOH khác nhau ................................................................... 83
Bảng 3.4. Lượng sản phẩm lỏng thu được khi tiến hành nhiệt phân
với nhiệt độ khác nhau khi sử dụng xúc tác.................................................... 84
Bảng 3.5. Lượng sản phẩm lỏng thu được khi có mặt xúc tác zeolit: ............. 86
Bảng 3.6. Thành phần phân đoạn sản phẩm lỏng nhiệt phân lốp khi
thay đổi lượng xúc tác zeolit ............................................................................ 87
Bảng 3.7. Thành phần phân đoạn sản phẩm lỏng nhiệt phân săm khi
thay đổi lượng xúc tác zeolit ............................................................................ 88
Bảng 3.8. Thành phần chính của sản phẩm lỏng khi nhiệt phân mẫu săm...... 89
Bảng 3.9. Hàm lượng lưu huỳnh được làm sạch bằng chất hấp phụ............... 92
Bảng 3.10. Các chỉ tiêu chất lượng của mẫu FOBK ....................................... 93
Bảng 3.11. Các chỉ tiêu chất lượng của mẫu FO2BK ..................................... 94
Bảng 3.12. Các chỉ tiêu chất lượng của mẫu FOBK2, FOBK3,
FOBK4, FOBK5 .............................................................................................. 95
Bảng 3.13. Các chỉ tiêu chất lượng của mẫu FO1BK, FO3BK,
FO4BK, FO5BK .............................................................................................. 97
Bảng 3.14. Lượng H2S bị tháp hấp thụ khi sử dụng kiềm làm
chất hấp thụ ...................................................................................................... 98

Hoàng Văn Hiền

  

 

Luận văn thạc sĩ khoa học

MỞ ĐẦU
LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong những năm gần đây, sự phát triển bùng nổ của các ngành công nghiệp
trên thế giới đã tạo ra một khối lượng hàng hóa khổng lồ, mang lại những lợi ích to
lớn cho con người. Nhưng bên cạnh sự phải triển không ngừng của các ngành công
nghiệp, sự tiện ích của nhiều sản phẩm, hàng hóa, chúng ta lại đang đối mặt với một
vấn nạn không nhỏ đó là rác thải. Rác thải nói chung và rác thải rắn nói riêng đang
là một vấn đề cấp thiết và ngày càng được các Quốc gia trên thế giới chú ý. Mặc dù,
trong những giai đoạn phát triển của xã hội luôn luôn đặt ra yêu cầu giảm thiểu
lượng rác thải do các ngành công nghiệp tạo ra, nhưng vấn đề ô nhiễm môi trường
do rác thải vẫn chưa được cải thiện bao nhiêu, đặc biệt là những nước nghèo và
những nước đang phát triển.
Nhận thức được rác thải là một vấn nạn của thế giới, những tác hại nghiêm
trọng mà rác thải gây ra, con người đã từng bước tìm cách để giảm thiểu. Một mặt
tích cực tìm kiếm những sản phẩm ít gây ô nhiễm, thân thiện với môi trường, mặt
khác là tìm những biện pháp khác nhau để xử lý chúng.
Vấn đề xử lý chất thải rắn gần đây đã được nhiều nước trên thế giới quan
tâm, đặc biệt là những nước có nền công nghiệp phát triển. Điểm khó khăn lớn nhất
trong việc xử lý chất thải rắn đó là lượng rác thải ngày càng gia tăng nhanh chóng,
việc phân loại rác thải còn gặp nhiều khó khăn, vấn đề quản lý và đưa các biện pháp
xử lý còn gặp nhiều bất cập, lúng túng, bị động; các qui trình xử lý chưa hiệu quả;
các chỉ tiêu kỹ thuật chưa phù hợp, vấn đề tài chính phục vụ cho quá trình xử lý còn
hạn hẹp, chưa được quan tâm đúng mức... Hiện nay, phương pháp phổ biến để xử lý
chất thải rắn là phương pháp chôn lấp. Tuy nhiên nhìn vào thực tế cho thấy, nhiều
bãi chôn lấp chiếm diện tích quá lớn, tốn nhiều chi phí, không đúng qui trình kỹ

thuật, nên gây ô nhiễm đất, ô nhiễm nguồn nước ngầm nghiêm trọng (ô nhiễm thứ
Hoàng Văn Hiền

1 


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

cấp). Ngoài ra, một số nơi sử dụng phương pháp đốt cũng ô nhiễm trầm trọng, ảnh
hưởng tới sức khỏe con người.
Việt Nam là một nước đang phát triển. Qua hơn 20 năm đổi mới, nền kinh tế
của Việt Nam đã đạt được những thành tựu nhất định, đời sống người dân được cải
thiện rõ rệt. Các ngành công nghiệp đã tạo ra được nhiều sản phẩm, đáp ứng nhu
cầu cuộc sống, tạo ra nhiều công ăn việc làm cho người lao động. Tuy nhiên, là một
nước đang phát triển, Việt Nam cũng không tránh khỏi vấn nạn rác thải gây ra. Gần
đây chúng ta đã bắt đầu thực hiện các chính sách về phân loại rác, kiểm tra nguồn
thải của các nhà máy cũng như những vấn đề quản lý thu gom các loại rác thải đưa
về nơi xử lý an toàn, hiệu quả. Do đó, các nghiên cứu về giải quyết vấn nạn này
hiện đang nhận được rất nhiều sự quan tâm.
Trong rác thải rắn hiện nay, có một lượng lớn cao su thải. Mỗi năm, trung
bình mỗi quốc gia thải ra hàng triệu vỏ xe các loại, như vậy trên toàn thế giới mỗi
năm nhận khoảng 1 tỷ vỏ xe các loại [17]. Đây thực sự là thách thức lớn cho môi
trường sống của con người. Hầu hết chất thải từ cao su rất khó phân hủy vào trong
đất, do đó biện pháp chôn lấp cao su thải như những loại rác thải rắn sinh hoạt khác
sẽ khó thực hiện được trong thực tế. Với tình hình rác thải cao su như hiện nay,
chúng ta không thể cứ mặc sức thải ra môi trường và chờ đợi vài chục năm mới
phân hủy mà cần phải chọn những hướng đi khác để giải quyết triệt để vấn đề nạn
này trong thời gian ngắn hơn.

Bên cạnh vấn đề rác thải, một vấn đề khác cũng không kém phần quan trọng
đối với quốc tế hiện nay, đó là vấn đề năng lượng. Do nhu cầu năng lượng ngày
càng gia tăng để phục vụ cho quá trình phát triển của công nghiệp, việc khai thác
các nguồn năng lượng tái tạo bừa bãi làm cho nguồn năng lượng này đang ngày
càng cạn kiệt dần, các nguồn năng lượng tái tạo khác chưa phát triển tương xứng.
Do đó, việc tìm kiếm những nguồn năng lượng khác ngoài năng lượng hóa thạch
đang là một vấn đề hết sức cấp thiết.
Hoàng Văn Hiền

2 


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

Xuất phát từ thực trạng ô nhiễm môi trường và tồn đọng rác thải rắn, đặc biệt
là các loại rác có nguồn gốc từ cao su và vấn đề nhu cầu năng lượng như hiện nay,
đề tài ‘‘Nghiên cứu tổng hợp nhiên liệu FO từ cao su phế thải” sẽ giải quyết một
phần nào những vấn đề nêu trên. Đây là một trong những đề tài mang tính cấp thiết
đối với vấn đề xử lý các loại rác thải có nguồn gốc cao su để giải quyết vấn đề ô
nhiễm môi trường và bổ sung nguồn năng lượng phong phú từ các loại rác thải này.
LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU
Trên Thế giới: Hiện nay, trên thế giới có hai vấn đề được quan tâm nhiều đó
là vấn đề ô nhiễm môi trường và giá cả các loại năng lượng hóa thạch tăng nhanh
chóng. Do đó nhiều nước có xu hướng tìm cách giảm thiểu các loại chất thải và đầu
từ hàng triệu đô la nghiên cứu tìm kiếm nguồn năng lượng mới. Nhận thức được tác
hại của cao rác thải có nguồn gốc từ cao su và tiềm năng tái chế thành những sản
phẩm quý từ cao su thải, cho đến nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu để tái
chế thành nguyên liệu và nhiên liệu phục vụ cho các nhu cầu của công nghiệp và

giải quyết vấn nạn ô nhiễm môi trường. Hiện nay, Mỹ, Trung Quốc, Anh... là những
quốc gia có tốc độ gia tăng cao su phế thải nhanh nhất thế giới, do đó việc nghiên
cứu tái chế cao su phế thải ở những nước này hết sức cấp bách và cần thiết. Kết quả
là họ đã thành công trong nhiều nghiên cứu về tái chế rác thải này, đã xây dựng
được những quy trình công nghệ, tạo ra được những dây chuyền để chào bán
thương mại.
Ở Việt Nam, rác thải có nguồn gốc từ cao su chủ yếu là phế thải săm lốp xe
và một lượng nhỏ là găng tay y tế, băng tải, giày dép, dây đai truyền động.... Hiện
nay đã có những nghiên cứu tái chế rác thải này, việc tái chế và sử dụng rất khác
nhau, có thể liệt kê một số ví dụ điển hình: Nhóm nghiên cứu của Viện Vật liệu xây
dựng, do tiến sỹ Mai Ngọc Tâm đứng đầu đã thành công trong việc nghiên cứu
công nghệ nhiệt phân cao su thải thành dầu công nghiệp DO. Cũng nhóm nghiên
cứu này tái chế cao su thải thành một số vật liệu như tấm lợp, gạch lát thảm...Ở một
Hoàng Văn Hiền

3 


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

làng nghề tại tỉnh Quảng Ngãi, lốp xe phế thải được thu gom và xẻ thành những sợi
để làm thành những vật dụng dùng cho sinh hoạt hàng ngày như dây cao su, thùng
đựng nước, dép cao su.... Tuy nhiên những thành công này chỉ là bước đầu, quy mô
còn nhỏ lẻ, nhiên liệu tạo ra còn một số hạn chế, chi phí tái chế còn quá cao, chưa
thể thương mại hóa được.
MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Mục đích nghiên cứu:
Thu thập số liệu về thực trạng rác thải trên Thế giới và ở Việt Nam, các

nguồn rác thải rắn nói chung, rác thải có nguồn gốc từ cao su nói riêng.
Trình bày một số phương pháp xử lý rác thải này, so sánh, nhận định
Liệt kê một số nghiên cứu điển hình xây dựng những quy trình xử lý rác thải
có nguồn gốc cao su tạo ra các nguyên liệu và nhiên liệu mới của các nhà khoa học
trên Thế giới cũng như ở Việt Nam hiện nay. Trên cơ sở những nghiên cứu đã được
tiến hành để xử lý rác thải có nguồn gốc từ cao su, tác giả thực hiện nghiên cứu
nhiệt phân cao su phế thải bằng những chế độ khác nhau để thu nhiên liệu FO đảm
bảo chất lượng.
Đối tượng nghiên cứu:
Đề tài này tập trung nghiên cứu các đối tượng rác thải có nguồn gốc từ cao
su là: săm lốp ô tô, xe đạp, xe máy đã qua sử dụng...
Phạm vi nghiên cứu:
Thu thập số liệu về thực trạng tình hình ô nhiễm môi trường do các loại rác
thải rắn nói chung và rác thải có nguồn gốc cao su nói riêng gây ra. Xây dựng được
quy trình tổng hợp nhiên liệu FO từ sản phẩm lỏng thu được của quá trình nhiệt
Hoàng Văn Hiền

4 


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

phân cao su phế thải. Từ đó tìm ra điều kiện tối ưu để thu được nhiên liệu FO trong
quá trình nhiệt phân cao su thải đạt yêu cầu.
Phương pháp nghiên cứu:
-

Phương pháp phân tích nhiệt

-

Phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC/MS-Gas Chromatography
Mass Spectometry).

-

Các phương pháp xác định các chỉ tiêu chất lượng của dầu FO và một số
phương pháp khác.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Luận văn được trình bày gồm 3 phần:
- Tổng quan về rác thải rắn nói chung và rác thải có nguồn gốc từ cao su nói
riêng trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay.
- Thực nghiệm: Tiến hành nhiệt phân các rác thải có nguồn gốc từ cao su
trong các điều kiện khác nhau để thu sản phẩm lỏng có hiệu suất cao nhất. Sau đó
chưng cất và pha trộn để thu nhiên liệu FO đảm bảo yêu cầu chất lượng
- Kết quả và thảo luận.

Hoàng Văn Hiền

5 


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

Phần I

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ RÁC THẢI RẮN
1.1. THỰC TRẠNG RÁC THẢI TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC

1.1.1. Thực trạng rác thải rắn trên thế giới
Ô nhiễm môi trường do rác thải gây ra là một trong những vấn đề nan giải hiện nay
của các đô thị trên thế giới, đặc biệt là những nước đang phát triển. Theo thống kê của
Ngân hàng Phát triển Châu Á (ADB), trung bình mỗi ngày tại các thành phố lớn của châu
Á, có khoảng 760 nghìn tấn rác thải và dự báo sẽ tăng lên khoảng 1,8 triệu tấn vào năm
2025. Thành phố Bắc Kinh (Trung Quốc) là một ví dụ điển hình, rác thải rắn vào năm
2006 ước tính vào khoảng 115 nghìn tấn, trong đó có hàng triệu lốp xe phế thải; 3,6 triệu
tivi, tủ lạnh, máy giặt, máy tính, điều hòa; 2,3 triệu điện thoại di động [16]. Theo cảnh báo
của chính quyền Bắc Kinh vào tháng 6-2009, 15 hố chôn lấp của thành phố sẽ không còn
chỗ chứa trong vòng 5 năm tới, họ sẽ gặp khủng hoảng trong việc tìm kiếm những bãi
chôn lấp mới nếu không có biện pháp xây dựng các phương án xử lý hợp lý.
Phương pháp xử lý rác thải hiện nay chủ yếu sử dụng phương pháp chôn lấp, tuy
nhiên biện pháp này tốn rất nhiều diện tích đất, thường dễ gây ô nhiễm môi trường thứ cấp
như gây mùi hôi thối cho cư dân sống xung quanh, dễ gây ô nhiễm mạch nước ngầm, để
giải quyết được những vấn đề trên cần phải xây dựng bãi rác thải xa khu dân cư, tốn nhiều
chi phí vận chuyển và tốn nhiều chi phí để giải quyết vấn đề ô nhiễm thứ cấp nói trên.
Khi tiến hành xử lý rác theo phương pháp chôn lấp (phương pháp ủ rác) chúng ta
nhận thấy rằng, có một lượng lớn các loại khí được tạo thành như CO2, CH4, H2S..., trong
đó CO2 và CH4 là những khí gây hiệu ứng nhà kính. Khí CH4 là một khí có thể tạo ra
nguồn năng lượng lớn, tuy nhiên khả năng thu hồi tốn kém nhiều chi phí, do vậy hiện nay
ở các bãi rác chủ yếu người ta bỏ đi.
Sự khủng hoảng trong việc xử lý các bãi rác hiện nay, một phần vì thiếu sự quan
tâm của các quốc gia trên thế giới, đặc biệt là các nước đang phát triển. Một cuộc điều tra
Hoàng Văn Hiền

6 


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

độc lập của Ngân hàng Thế giới (WB) công bố năm 2007 cho thấy, ngân sách dành cho
việc bảo vệ môi trường còn quá khiêm tốn, những nước phát triển cũng chỉ chiếm 5%
GDP, còn những nước đang phát triển thì ngân sách cấp cho việc bảo vệ môi trường
khoảng 1% GDP.
Hiện nay, có nhiều khu vực người dân phải chung sống với rác thải, có nhiều
nguyên nhân gây ra vấn đề này
như do ý thức của người dân,
chưa hiểu biết sâu sắc về tác
hại của rác thải đến vấn đề sức
khỏe, do thiếu quan tâm của
chính quyền địa phương, do
thiếu kinh phí di dời...
Vấn đề xử lý rác thải
tốn nhiều chi phí, do đó việc
tìm kiếm những phương pháp tối Hình.1.1. Một bãi rác thải ở Pnom Penh - Campuchia
ưu để giải quyết là rất cần thiết.
Làm sao để vừa xử lý được rác, vừa thu hồi được nguồn năng lượng, nguyên liệu trong rác
là điều được nhiều nước trên thế giới quan tâm. Hiện nay có nhiều nước đã có những biện
pháp hiệu quả trong việc giải quyết vấn đề trên. Để bảo vệ môi trường, người dân
Singapore thực hiện tối đa 3R: Reduce (giảm sử dụng), Reuse (dùng lại) và Recycle
(tái chế), để kéo dài thời gian sử dụng bãi rác Semakau càng lâu càng tốt. Và việc
bãi rác Semakau tăng tuổi thọ là một minh chứng cho thấy người dân nước này
đóng góp rất tích cực vào việc bảo vệ môi trường. Một mục tiêu trong kế hoạch

Xanh của chính phủ Singapore năm 2012 là “Không cần bãi rác” chỉ đạt được khi
tất cả mọi người cùng chung sức. Thành phổ New York (Mỹ), với hơn 8 triệu dân là
đô thị đông dân nhất nước Mỹ đồng thời cũng là một nhà máy xử lý rác đúng nghĩa.
Mỗi ngày số lượng rác phát sinh trong thành phố lên đến hơn chục nghìn tấn. Chi

Hoàng Văn Hiền

7 


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

phí xử lý mỗi tấn rác tại đây lên tới 54 - 65 USD, chưa kể chi phí vận chuyển do
nhà máy xử lý đặt rất xa trung tâm.
1.1.2. Thực trạng rác thải rắn ở Việt Nam
Việt Nam là một nước đang phát triển. Kể từ sau Đại hội Đảng lần thứ VI
(1986), nhờ thực hiện đường lối đổi mới, nền kinh thế nước ta đã đạt được những
thành tựu đáng kể, công nghiệp, nông nghiệp và các ngành dịch vụ phát triển nhanh
chóng, đời sống người dân ngày càng được cải thiện rõ rệt. Bên cạnh những thành
tựu đạt được, cũng như những nước đang phát triển khác, Việt Nam đang đối mặt
với nhiều vấn đề do hậu quả của việc phát triển công nghiệp, sự bùng nổ dân số và
vấn đề đô thị hóa. Phát triển công nghiệp cũng như đô thị hóa của Việt Nam ngày
một tăng do đó lượng rác thải cũng tăng dần theo thời gian. Hiện nay khối lượng
các chất thải rắn ở các nhà máy và các đô thị ở Việt Nam (bao gồm chất thải công
nghiệp, chất thải sinh hoạt, chất
thải phá dỡ công trình xây
dựng,...) tạo ra ngày càng nhiều.
Theo thống kê của Viện chiến

lược chính sách tài nguyên và
môi trường (Bộ Tài nguyên –
Môi trường) hàng năm, cả nước
thải ra khoảng hơn 15 triệu tấn
chất thải rắn, trong đó 80% chất
thải sinh hoạt (12 triệu tấn) và
20% chất thải công nghiệp (3

Hình 1.2. Bãi rác tạm ở phường Trung Hưng
Sơn Tây Hà Nội

triệu tấn), 50% chất thải rắn ở các đô thị là rác thải [15]. Có nhiều biện pháp được
áp dụng để xử lý nhưng phổ biến vẫn là chôn lấp. Gần đây, chúng ta đã sử dụng
thêm một biện pháp khác đó là biện pháp đốt, biện pháp này sử dụng nhiều để xử lý
rác thải y tế, nhưng đối với rác thải sinh hoạt và công nghiệp thì còn ít. Hiện cả
miền Bắc chỉ có duy nhất một lò đốt rác công nghiệp công suất nhỏ (Cầu Diễn - Hà
Hoàng Văn Hiền

8 


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

Nội), vào khoảng 5 tấn/ngày, trong khi mỗi năm chỉ tính riêng Hà Nội đã thải ra
khoảng 30.000 tấn chất thải công nghiệp nguy hại cần xử lý.
Mặc dù phương pháp xử lý rác thải chôn lấp là phổ biến. Tuy nhiên, trong 91
bãi rác lớn hiện đang tồn tại trên cả nước, chỉ có 17 bãi hợp vệ sinh, chiếm chưa tới
19%. Trong khi đó, có 49 bãi rác (chiếm gần 54%) [16] đang gây ô nhiễm nghiêm

trọng. Đó là đánh giá của Tổng hội Xây dựng Việt Nam về tình hình chôn lấp rác
thải hiện nay mà báo An ninh Thủ đô trích dẫn. Chỉ riêng ở Hà Nội, theo Trung tâm
Tư vấn và Công nghệ Môi trường, tính đến tháng 8/2009 có 3/5 bãi rác ở Hà Nội
sắp đầy. Điều đó sẽ gây khó khăn cho việc tìm kiếm những bãi chôn lấp mới. Được
biết, tổng chất thải rắn sinh hoạt của thành phố Hà Nội hiện nay vào khoảng 5.000
tấn/ngày, trong đó có 3.500 tấn là chất thải sinh hoạt đô thị, 1.500 tấn chất thải nông
thôn, bên cạnh đó còn có khoảng 750 tấn/ngày là chất thải công nghiệp. Phương
pháp chôn lấp rác ngoài việc gây ô nhiễm thứ cấp thì một vấn đề khác cũng đang
gặp khó khăn đó là quỹ đất dành cho việc chôn lấp rác hiện nay đang hạn hẹp dần,
sử dụng phương pháp chôn lấp thường không được sự ủng hộ từ người dân địa
phương sinh sống xung quanh bãi rác.
Hiện nay ở Việt Nam cũng đã sử dụng phương pháp đốt rác để thu nhiệt

lượng phục vụ cho việc phát điện, nhưng mới chỉ có một vài dự án nhỏ được thực
hiện ở thành phố Hồ Chí Minh. Nguyên nhân một phần vì rác thải đầu vào chưa
được phân loại tốt, độ ẩm cao, giá trị calo thấp, nhiệt lượng thấp, kinh phí đầu tư và
vận hành rất tốn kém, dẫn đến tình trạng đầu tư không đồng bộ, vận hành không
đảm bảo kinh tế và gây nên các ô nhiễm thứ cấp.

Hoàng Văn Hiền

9 


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

Hình 1.3. Lượng chất thải phát sinh tại một số khu vực ở miền Bắc
Nguồn: Số liệu quan trắc của CEETIA

Hình 1.4. Thành phần của chất thải rắn tại Hà Nội
Nguồn: Số liệu quan trắc của CEETIA

1.2. THỰC TRẠNG RÁC THẢI CÓ NGUỒN GỐC TỪ CAO SU
1.2.1. Thực trạng rác thải cao su trên toàn thế giới
Cao su là một nguyên liệu có nhiều ứng dụng trong công nghiệp cũng như
trong đời sống do những đặc tính ưu việt của nó như bền hóa học cao, độ đàn hồi
tốt, cách điện,.... Tuy nhiên, các sản phẩm có nguồn gốc cao su cũng tạo ra một vấn
đề rất lớn đối với môi trường do độ bền của nó rất cao nên thời gian cần thiết để
Hoàng Văn Hiền

10 


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

phân hủy các sản phẩm phế thải là rất dài. Các sản phẩm cao su sử dụng phổ biến là
các loại săm, lốp xe, các vật dụng gia đình, dây thừng, dày, dép... Do vậy lượng phế
thải tạo ra từ cao su cũng
chiếm một lượng lớn trong
tổng lượng rác thải ra môi
trường. Thống kê cho thấy,
trung bình hàng năm mỗi quốc
gia thải ra hàng triệu lốp xe các
loại, như vậy trên toàn thế giới
mỗi năm thải ra khoảng 1 tỷ
săm lốp các loại. Chỉ riêng ở

Mỹ, mỗi năm có hơn 350
triệu chiếc lốp ô tô được thải

Hình.1.5. Bãi săm lốp ô tô phế thải (Mỹ)

ra, hơn 2,5 tỷ lốp hiện đang nằm ở trong các bãi rác thải trên khắp đất nước. Ở
thành phố California, mỗi năm thải ra khoảng 31 triệu lốp ô tô. Như vậy, bình quân,
mỗi người thải ra một lốp ô tô trong một năm. Còn ở Anh, có hơn 40 triệu lốp ô tô
phế thải, 2/3 trong số đó đang nằm trong các bãi rác thải [21]. Còn ở Trung Quốc,
trong năm 2004, người ta ước tính có khoảng 3,2x106 tấn/năm lượng cao su thải
được tạo ra [29]. Đây thực sự là thách thức lớn đối với môi trường. Các nhà hoạt
động môi trường ở Mỹ cảnh báo, cao su phế thải đang nhanh chóng trở thành một
trong những hiểm họa môi trường trên toàn thế giới.
Các loại săm, lốp ô tô thải hiện nay chủ yếu nằm trong các bãi thải, nhiều bãi
thải đã quá tải và chưa có hướng xử lý. Có một số phương pháp được nghiên cứu để
xử lý đó là phương pháp tái chế để sử dụng trở lại, tái chế thành vật liệu... nhưng
nhìn chung do tính thương mại không cao, sự quan tâm của các ngành chức năng
chưa đúng mức nên việc tái chế chưa được phổ biến. Khi lượng cao su phế thải
nhiều đến mức không còn chổ để vứt bỏ trên mặt đất nữa, người ta đã nghĩ đến một
cách giải quyết khác là đốt các núi rác cao su phế thải. Điều này rất nguy hiểm vì
Hoàng Văn Hiền

11 


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

việc đốt các đống cao su phế thải khổng lồ sẽ gây ra sự ô nhiễm trầm trọng đối với

môi trường. Lửa cháy rất dữ dội khi đốt những đống vỏ săm lốp xe lớn, thật khó nếu
muốn dập tắt nó. Có những đống vỏ săm lốp xe đến hàng tháng mới cháy hết, khi
cháy chúng bốc lên những cột khói đen mang đầy khí độc tỏa lên bầu trời và những
dòng chất lỏng làm ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước. Một vụ cháy lốp xe mới đây

Hình 1.7. Đốt săm lốp ô tô phế thải (Mỹ)

Hình 1.6. Bãi chôn lấp rác săm lốp
ô tô thải (Mỹ)

đã khiến cho một đường cao tốc chính ở
Philadelphia bị phong toả trong nhiều tháng và tiêu tốn hàng triệu đô la để có thể xử
lý hậu quả này.
Ngoài ra, người ta còn nghiền những vỏ săm lốp xe ra và chôn chúng vào
trong lòng đất. Tuy nhiên điều này nhanh chóng bị nhiều nước lên tiếng phản đối
khi họ nhận ra những vỏ săm lốp xe bị chôn dưới lòng đất sẽ tác động đến nguồn
nước ngầm và làm nhiễm bẩn nguồn nước.
1.2.2. Thực trạng rác thải cao su ở Việt Nam
Tính đến tháng 4/2010, cả nước có khoảng 27 triệu xe gắn máy, 18 triệu xe
đạp, hơn 1 triệu xe ôtô các loại. Theo dự báo của các cơ quan chức năng, số lượng
các phương tiện giao thông sẽ tăng mạnh trong vòng 5-10 năm tới [12]. Thêm vào
đó là lợi thế của một vùng nguyên liệu cao su rộng lớn, Việt Nam hiện đang được
Hoàng Văn Hiền

12 


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

đánh giá là thị trường đầy tiềm năng của ngành sản xuất săm lốp. Tuy nhiên cùng
với sự phát triển sản xuất, lượng cao su phế thải cũng ngày càng nhiều hơn. Theo
Hiệp hội Đánh giá Tiêu chuẩn Lốp ô tô thì khi đi khoảng 40.000 km là phải thay lốp
xe, nhưng do điều kiện chất lượng đường Việt Nam thấp, nên khoảng 30.00035.000 km phải thay lốp. Cứ như vậy hàng năm lốp xe phế thải tại Việt nam cũng
thải ra môi trường với một khối lượng lớn.
Tính đến năm 2008, Việt Nam có khoảng 75 doanh nghiệp cao su công
nghiệp với nhu cầu tiêu thụ từ 500 đến 20.000 tấn mỗi năm được quản lý bởi Tổng
Công ty Hóa chất Việt Nam (Vinachem) và Tập đoàn Công nghiệp Cao su Việt
Nam (VRG). Mặc dù còn giới hạn trong sản xuất nhưng các dòng sản phẩm chế
biến từ cao su của Việt
Nam cũng tương đối đa
dạng với săm, lốp xe ôtô và
xe gắn máy, găng tay cao su
phục vụ trong ngành y tế và
tiêu dùng, đệm cao su và vỏ
bọc dây điện dùng trong sản
xuất, xây dựng và tiêu
dùng, dòng sản phẩm phục
vụ cho thể thao, giải trí và

Hình 1.8. Lốp thải chuẩn bị tái chế ở Tư Nghĩa
(Quảng Ngãi)

các lĩnh vực y tế … Hiện nay, cơ cấu sản phẩm cao su thành phẩm và định hướng
đầu tư đang tập trung chủ yếu ở dòng sản phẩm săm, lốp xe ôtô, xe máy và xe đạp.
Sản phẩm chế biến từ cao su của Việt Nam được sản xuất với thiết bị hiện đại và
công nghệ tiên tiến từ châu Âu. Các sản phẩm có chất lượng cao, mẫu mã phù hợp
thị hiếu người tiêu dùng, được đảm bảo về chất lượng và có khả năng cạnh tranh với
chính sách giá linh hoạt và chăm sóc khách hàng chuyên nghiệp.

Mỗi năm Việt Nam nhập khẩu 100 triệu USD để mua săm lốp ô tô các loại,
trong đó chủ yếu là nhập các loại lốp cao cấp. Riêng lốp xe đạp và xe máy, hầu hết
Hoàng Văn Hiền

13 


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

được sản xuất trong nước, chỉ nhập 100.000 chiếc, chủ yếu dùng cho những dòng xe
chuyên dụng cao cấp. Mỗi năm thị trường Việt Nam tiêu thụ 1,2 triệu lốp Radial
(100% thép), còn trong nước sản xuất chỉ 50.000 chiếc; tiêu thụ 2,1 triệu lốp Bias
(lốp mành chéo), còn trong nước sản xuất 1,7 triệu chiếc [12].
Đây là cơ hội tốt cho các doanh nghiệp Việt Nam liên doanh, liên kết xây
dựng các nhà máy chế biến mủ cao su để tạo ra sản phẩm cao su có hàm lượng cao,
tăng khai thác giá trị gia tăng của ngành cao su, từ đó chuyển dịch cơ cấu từ xuất
khẩu thô sang xuất khẩu tinh. Bên cạnh đó, việc các nhà đầu tư tham gia vào thị
trường Việt Nam còn có hiệu ứng dẫn đến việc nhập khẩu các máy móc, công nghệ,
kỹ thuật phục vụ chế biến cao su. Từ đó các doanh nghiệp Việt Nam có thể chế
biến, sản xuất ra các loại cao su có chất lượng cao, nâng cao giá thành, cạnh tranh
với các đối thủ truyền thống như Thái Lan, Malaysia, Indonesia …
Với lượng sản phẩm cao su như vậy, tình hình cao su phế thải cũng không
ngừng tăng mạnh và đó là một vấn nạn cho môi trường. Hiện nay cao su phế thải
chủ yếu được bán sang Trung Quốc với giá rất thấp, phần còn lại được bán cho các
lò gạch để làm nhiên liệu đốt lò. Tuy nhiên việc dùng cao su thải đốt trực tiếp sẽ
gây ra một vấn đề là khói lò gây ô nhiễm môi trường không khí.

Hoàng Văn Hiền

14 


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

Chương 2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUYÊN LIỆU CAO SU
2.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CAO SU
Cao su là hợp chất cao phân tử mà mạch phân tử của nó có chiều dài lớn hơn
rất nhiều so với chiều rộng và được cấu tạo từ một loại hoặc nhiều loại mắt xích có
cấu tạo hoá học khác nhau được lặp đi lặp lại nhiều lần.
Cao su là loại vật liệu có tính chất vô cùng quý giá. Khác với các vật thể rắn,
cao su có độ bền cơ học thấp hơn, nhưng đại lượng biến dạng đàn hồi lớn hơn nhiều
lần. Khác với các chất lỏng được đặc trưng bởi độ bền cơ học rất nhỏ và đại lượng
biến dạng chảy nhớt không thuận nghịch lớn, cao su trong nhiều lĩnh vực được sử
dụng như một vật liệu chịu lực có đại lượng biến dạng đàn hồi nhỏ.
Hỗn hợp cao su là một hệ thống dị thể nhiều cấu tử. Cũng như các hệ thống
hoá học khác, các tính chất cơ, lý, hoá đặc trưng cho hợp phần cao su phụ thuộc vào
bản chất hoá học các cấu tử, kích thước hay mức độ phân tán các cấu tử trong khối
cao su. Độ bền nhiệt của cao su phụ thuộc chủ yếu vào năng lượng liên kết các
nguyên tố hình thành trong mạch chính. Năng lượng liên kết càng cao, độ bền nhiệt
cao su càng lớn, cao su càng có khả năng làm việc ở nhiệt độ cao [9].
Bảng 1.1. Năng lượng liên kết của liên kết chính trong cao su

Liên kết hóa
học

Năng lượng liên

kết (kJ/mol)

Liên kết
hóa học

Năng lượng liên kết
(kJ/mol)

C-C

349

Si – Si

233

C-O

353

S-S

243-260

Si-O

454

Cấu tạo thành phần của cao su phụ thuộc vào bản chất các liên kết tạo nên
mạch chính. Các liên kết không phân cực hình thành các các mạch phân tử có cấu

trúc thẳng. Các liên kết phân cực hình thành các mạch phân tử có cấu trúc lò xo.
Lực tác dụng tương hỗ giữa các phân tử, các nhóm thế của mạch đại phân tử (mà
Hoàng Văn Hiền

15 


 

Luận văn thạc sĩ khoa học

đại lượng để đánh giá nó là mật độ năng lượng liên kết dính nội) gây ảnh hưởng rất
lớn đến độ trương và hoà tan cao su vào các loại dung môi hữu cơ. Mặt khác, sự
phụ thuộc vào lực tác dụng tương hỗ giữa các phân tử đàn tính của vật liệu thay đổi
khi nhiệt độ thay đổi, đàn tính của cao su giảm nhanh khi nhiệt độ giảm. Tính chất
của cao su cùng được tổng hợp từ một loại monome như nhau có thể khác nhau;
điều này phụ thuộc vào thứ tự, vị trí sắp xếp chúng trong không gian.
Hiện nay có rất nhiều loại
cao su và chúng được phân loại

Cao su

theo nhiều cách khác nhau. Nhưng
nhìn chung cao su được phân loại

Cao su thiên nhiên

Cao su tổng hợp

theo nguồn gốc sản xuất và lĩnh

vực sử dụng [11].

Cao su dân dụng

Cao su có công dụng đặc biệt

2.1.1. Phân loại cao su
2.1.1.1. Cao su thiên nhiên

Ca

Ca

Pol

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca

o

o

y

o

o

o

o

o

o

o

Cao su thiên nhiên được sản

su

su

but

su

su

su

su

su

su

su

xuất từ mủ cao su lấy từ cây cao su

izo

but

adi

Clo

But

Thi

flo

sili

ure

pre

adi

en

rop

yl

oco

n

en

Sty

ren

với sản lượng khoảng 10 triệu
tấn/năm hoặc keo tụ mủ cao su rồi

l

Hình 1.9. Sơ đồ phân loại cao su

rửa bằng nước mềm và sấy đến độ
ẩm cần thiết để sản xuất cao su sấy.

Quá trình sản xuất cao su có thể biểu diễn như sau:

Hoàng Văn Hiền

can

16 

Ca

cac
box
yl