Nghiên cứu tận dụng tro của lò đốt công nông nghiệp làm vật liệu xây dựng

LỜI CAM ĐOAN
Sau khoảng thời gian được học tập tại trường Đai học Công Nghệ
TPHCM, tới nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp: " Nghiên cứu tận dụng
tro của các lò đốt công nông nghiệp làm vật liệu xây dựng"
Em xin cam đoan:
 Kết quả của đồ án này là kết quả làm việc của bản thân dưới sự hướng
dẫn của giáo viên hướng dẫn.
 Các số liệu trong đồ án là số liệu thực tế và có dẫn chứng.
 Những tài liệu thu thập đều có dẫn chứng.
 Em xin chịu trách nhiệm về lời cam đoan của mình.
Tp.HCM, Ngày 18 tháng 08 năm 2018

Chương Anh Hoài


LỜI CẢM ƠN
Đồ Án Tốt Nghiệp này được hình thành là kết quả của những năm học
tại trường Đại Học Công Nghệ TP HCM với sự truyền đạt, hướng dẫn tận tình
của các Thầy Cô, sự giúp đỡ của bạn bè, sự cổ vũ, động viên của những người
thân trong gia đình.
Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo nhà trường đã tạo những điều
kiện tốt nhất về cơ sở vật chất cho sinh viên chúng em tiến hành làm Đồ Án
Tốt Nghiệp này.
Em xin cảm ơn toàn thể các Thầy Cô Viện khoa học ứng dụng Hutech –
Trường Đại Học Công Nghệ TP HCM.
Em xin cảm ơn Cô Th.S Vũ Hải Yến, người đã giảng dạy và hướng dẫn
tận tình để em hoàn thành Đồ Án Tốt Nghiệp này.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến những người thân
trong gia đình đã tạo mọi điều kiện để em được học tại ngôi Trường Đại Học
Công Nghệ TP HCM.
Vì thời gian quá hạn hẹp và trình độ hiểu biết còn hạn chế, nên Đồ Án

Tốt Nghiệp của em sẽ còn nhiều điều thiếu sót. Em rất mong được sự thông
cảm, đóng góp ý kiến và sửa đổi của quý Thầy Cô.
Em xin chân thành cảm ơn!
Tp.HCM, Ngày 18 tháng 08 năm 2018


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài .....................................................................................................1
2.Mục đích của đề tài ..................................................................................................2
3.Nội dung nghiên cứu ................................................................................................2
4.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................3
5.Địa điểm thí nghiệm và thời gian thí nghiệm ..........................................................3
6.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu .............................................3
6.1.Ý nghĩa khoa học ..................................................................................................3
6.2.Ý nghĩa thực tiễn ...................................................................................................3
7.Phương pháp nghiên cứu..........................................................................................4
7.1.Phương pháp luận..................................................................................................4
7.2Phương pháp nghiên cứu........................................................................................4
8.Kết cấu đề tài ............................................................................................................4
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ..........................................................5
1.1.Tổng quan về phế phẩm nông nghiệp. ..................................................................5
1.1.1.Định nghĩa về phế phẩm nông nghiệp. ..............................................................5
1.1.2.Nguồn gốc phát sinh phế phẩm nông nghiệp. ....................................................6
1.2.Tổng quan về vỏ trấu.............................................................................................6

1.2.1.Nguồn gốc của vỏ trấu. ......................................................................................6
1.2.2.Hiện trạng của vỏ trấu ở Việt Nam. ...................................................................8
1.2.3.Các ứng dụng của vỏ trấu hiện nay. .................................................................10
1.2.3.1. Sử dụng làm chất đốt....................................................................................10
1.2.3.2. Sử dụng vỏ trấu tạo thành củi trấu. ..............................................................12
1.2.3.3. Trấu và các phế phẩm khác có thể làm pin sạc. ...........................................13
1.2.3.4. Dùng vỏ trấu để lọc nước. ............................................................................14
1.2.3.5. Vỏ trấu làm sản phẩm vật liệu xây dựng nhẹ không nung. ..........................14

SVTT: CHƢƠNG ANH HOÀI
LỚP: 14DMT01

i


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

1.2.3.6. Aerogel vỏ trấu- Mặt hàng công nghệ cao. ..................................................15
1.2.3.7. Vỏ trấu làm sản phẩm mỹ nghệ. ..................................................................17
1.2.3.8. Sử dụng nhiệt lượng của trấu sản xuất điện năng. .......................................18
1.2.3.9. Vỏ trấu còn có thể làm nguyên liệu xây dựng sạch. ....................................19
1.2.4.Thành phần hóa học của vỏ trấu và tro trấu. ....................................................20
1.2.4.1.Thành phần hóa học của vỏ trấu ...................................................................20
1.2.4.2 Thành phần hóa học của tro trấu. ..................................................................21
1.3 Tổng quan về rơm rạ. ..........................................................................................22
1.3.1Nguồn gốc của rơm rạ .......................................................................................22
1.3.2 Hiện trang rơm rạ tại Việt Nam .......................................................................24
1.3.3.Ứng dụng của rơm rạ hiện nay .........................................................................26

1.3.3.1Sử dụng rơm rạ để trồng nấm.........................................................................26
1.3.3.2Sử dụng rơm rạ để làm phân hữu cơ ..............................................................28
1.3.3.3 Sử dụng rơm rạ để sản xuất dầu sinh học .....................................................30
1.3.3.4 Sử dụng rơm rạ để tạo ra điện. ......................................................................31
1.3.3.5Sử dụng rơm rạ trong thủ công mỹ nghệ. ......................................................32
1.4Tổng quan về xi măng. .........................................................................................34
1.4.1 Định nghĩa xi măng. .........................................................................................34
1.4.2Nguồn gốc của xi măng.....................................................................................35
1.4.3 Thành phần hóa học của clinke Portland biểu thị bằng hàm lượng % các oxit.
...................................................................................................................................35
1.4.4.Ứng dụng ..........................................................................................................35
1.5.Tổng quan về phụ gia trong vật liệu xây dựng. ..................................................36
1.6.Tổng quan về sử dụng phụ gia tại Việt Nam. .....................................................36
1.6.1.Nhu cầu về sử dụng phụ gia. ............................................................................36
1.6.2.Lịch sử dùng phụ gia. .......................................................................................37
1.7.Vữa xây dựng. .....................................................................................................38
1.7.1.Khái niệm chung. .............................................................................................38
1.7.2.Vật liệu chế tạo vữa..........................................................................................38

SVTT: CHƢƠNG ANH HOÀI
LỚP: 14DMT01

ii


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

1.7.2.1.Chất kết dính. ................................................................................................38

1.7.2.2.Cốt liệu. .........................................................................................................38
1.7.2.3.Phụ gia. ..........................................................................................................38
1.7.2.4.Nước. .............................................................................................................39
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI ...........40
2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước. .....................................................................40
2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước. ......................................................................41
2.2.1. 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). ..............41
2.2.2. Đề tài “Nghiên cứu tận dụng tro xỉ từ nhà máy nhiệt điện Đình Hải (KCN 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) ..................................................42
2.2.3 Đề tài “Nghiên cứu tinh luyện SiO2 từ tro trấu bằng phương pháp sinh học để
sản xuất vật liệu xây dựng chất lượng cao.” (Vương Mỹ Ngọc, Đại học Kỹ Thuật
Công Nghệ Thàng Phố Hồ Chí Minh) ......................................................................45
2.2.4. Đề tài “ Nghiên cứu tinh luyện SiO2 từ vỏ trấu, rơm để sản xuất vật liệu xây
dựng” (Nguyễn Thị Huỳnh Như - Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Thàng Phố Hồ Chí
Minh) .........................................................................................................................49
2.2.5. Nhận xét về ba phương pháp...........................................................................50
CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................51
3.1 Nội dung nghiên cứu ...........................................................................................51
3.2. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................52
3.2.1 Thí nghiệm 1: Tạo mẫu, xử lý và sơ chế mẫu thử nghiệm trên 3 mẫu: mẫu tro
lấy từ lò bánh tráng, mẫu tro đốt chất thải công nghiệp của công ty BIWASE, mẫu
SiO2 đã tinh luyện từ tro............................................................................................52
3.2.2 Thí nghiệm 2: Kiểm tra hoạt tính của vật liệu .................................................59
3.2.3 Thí nghiệm 3: Đúc mẫu....................................................................................60
3.2.4 Thí nghiệm 4: Kiểm tra tính chất cơ lý ............................................................65
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................69

SVTT: CHƢƠNG ANH HOÀI

LỚP: 14DMT01

iii


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

4.1 Các sản phẩm trong quá trình làm thí nghiệm ....................................................69
4.2Kiểm tra hoạt tính của vật liệu. ............................................................................71
4.3 Mẫu đối chứng. ...................................................................................................75
4.4 Mẫu SiO2 tinh luyện từ tro trấu của lò đốt sản xuất bánh tráng. .........................76
4.5 Mẫu tro trấu của lò đốt sản xuất bánh tráng. .......................................................77
4.6 Mẫu tro của lò đốt xí nghiệp xử lý chất thải Bình Dương. .................................78
4.7 Kết quả trung bình của độ bền nén và độ bền uốn của các mẫu vữa. .................79
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................86
1. Kết luận .................................................................................................................86
2. Kiến nghị ...............................................................................................................87
3. Hướng phát triển ...................................................................................................88
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................89

SVTT: CHƢƠNG ANH HOÀI
LỚP: 14DMT01

iv


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
KCN : Khu công nghiệp
PPHH : Phương pháp hóa học
PPN : Phương pháp nhiệt
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

SVTT: CHƢƠNG ANH HOÀI
LỚP: 14DMT01

v


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Sản lượng một số loại cây trồng qua các năm
(theo Cục thống kê 2010) .................................................................................. 5
Hình 1.2 Cây lúa................................................................................................ 8
Hình 1.3 Vỏ trấu ............................................................................................... 8
Hình 1.4 Vỏ trấu được đổ bỏ ra sông. ............................................................... 9
Hình 1.5 Lò đốt trấu dùng trong sinh hoạt. ..................................................... 10
Hình 1.6 Lò nung gạch sử dụng trấu. .............................................................. 11
Hình 1.7 Máy ép củi trấu................................................................................. 12
Hình 1.8 Thanh củi trấu sau khi ép. ................................................................ 13
Hình 1.9 Vật liệu aerogel làm vật liệu cách âm và cách nhiệt ........................ 17
Hình 1.10 Sản phẩm làm từ vỏ trấu. ............................................................... 18

Hình 1.11 Đốt gốc rạ trực tiếp ngoài đồng ..................................................... 25
Hình 1.12 Đốt rơm trên các tuyến dường giao thong ..................................... 26
Hình 1.13 Trồng nấm rơm............................................................................... 27
Hình 1.14 Nấm rơm sau khi thu hoạch ........................................................... 28
Hình 1.15 Tranh phong cảnh làm từ rơm ........................................................ 33
Hình 1.16 Nhà làm bằng rơm .......................................................................... 34
Hình 2.1 a.Gel (môi trường kiềm) b.Gel (môi trường trung tính) c.Gel sau khi
rửa d.Sấy Gel e.Gel sau khi sấy f.Nung Gel g.Gel sau khi nung ................... 44
Hình 3.1 Tro trấu từ lò bánh tráng .................................................................. 52
Hình 3.2 Tủ sấy ............................................................................................... 53
Hình 3.3 Hút ẩm .............................................................................................. 53
SVTT: CHƢƠNG ANH HOÀI
LỚP: 14DMT01

vi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

Hình 3.4 Cân mẫu tro trấu ............................................................................... 54
Hình 3.5 Cho 250ml NaOH 5M vào tro trấu .................................................. 54
Hình 3.6 Đun cách thủy mẫu tro ..................................................................... 55
Hình 3.7 Lọc dung dịch ................................................................................... 55
Hình 3.8 Dung dịch thu được sau lọc.............................................................. 56
Hình 3.9 Gel thu được khi cho HCl vào ......................................................... 56
Hình 3.10 Gel sau khi cho nước sạch vào để loại bỏ Cl dư ............................ 57
Hình 3.11 Sấy Gel ở 105oC ............................................................................. 57
Hình 3.12 Sản phẩm thu được sau khi nung ................................................... 58

Hình 3.13SiO2 thu được sau khi nghiền và rây ............................................... 58
Hình 3.14Thiết bị khuấy trộn .......................................................................... 61
Hình 3.15 Bàn giằng ....................................................................................... 62
Hinh 3.16 Mẫu sau khi tháo khuôn ................................................................. 64
Hình 3.17 Mẫu được ngâm trong nước ........................................................... 66
Hình 3.18 Đo độ bền uốn của mẫu.................................................................. 67
Hình 3.19 Đo độ bền nén của mẫu .................................................................. 67
Hình 3.20 Khuôn đúc mẫu 40x40x160mm ..................................................... 68
Hình 4.1 SiO2 thu được sau quá trình tinh chế bằng phương pháp hóa học ... 69

SVTT: CHƢƠNG ANH HOÀI
LỚP: 14DMT01

vii


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

Hình 4.2 Tro trấu nguyên chất từ lò đốt sản xuất bánh tráng ......................... 70
Hình 4.3 Tro từ lò đốt của xí nghiệp xử lý chất thải Bình Dương .................. 70
Hình 4.4 Biểu đồ thể hiện độ ẩm của vật liệu ................................................ 72
Hình 4.5 Biểu đồ thể hiện độ hấp thu nước của vật liệu ................................. 73
Hình 4.6 Biểu đồ thể hiện khối lượng thể tích của vật liệu ............................ 74
Hình 4.7 Mẫu đối chứng sau quá trình đúc ..................................................... 75
Hình 4.8 Mẫu SiO2 sau quá trình đúc ............................................................. 76
Hình 4.9 Mẫu tro trấu nguyên chất sau quá trình đúc..................................... 77
Hình 4.10 Mẫu Tro từ lò đốt XN xử lý chất thải sau khi đúc ......................... 78
Hình 4.11 Biểu đồ thể hiện độ bền uốn và độ bền nén của ............................ 80

Hình 4.12 Biểu đồ thể hiện độ bền uốn của các mẫu vữa theo từng tỉ lệ ....... 80
Hình 4.13 Biểu đồ thể hiện độ bền nén của các mẫu vữa theo từng tỉ lệ ....... 83

SVTT: CHƢƠNG ANH HOÀI
LỚP: 14DMT01

viii


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Thành phần hữu cơ của vỏ trấu ....................................................... 20
Bảng 1.2 Thành phần hóa học của vỏ trấu ...................................................... 21
Bảng 1.3 Các thành phần oxit có trong tro trấu .............................................. 21
Bảng 1.4 Thành phần hóa học của rơm........................................................... 22
Bảng 1.5 Thành phần tro của rơm rạ............................................................... 23
Bảng 1.6 Hàm lượng các oxit trong clinke Portland....................................... 35
Bảng 2.1 Kết quả kiểm tra hoạt tính vật liệu .................................................. 41
Bảng 2.2 kết quả đo độ bền nén trung bình của mẫu vữa ............................... 42
Bảng 2.3 Bảng tần suất theo dõi các chỉ tiêu .................................................. 46
Bảng 2.4 Kết quả các thông số chỉ tiêu sau 31 ngày ủ.................................... 48
Bảng 3.1 Tỷ lệ phối trộn giữa phụ gia và xi măng ......................................... 69
Bảng 4.1 Kết quả kiểm tra hoạt tính của vật liệu ............................................ 79
Bảng 4.2 Tỉ lệ phối trộn phụ gia với xi măng của mẫu đối chứng ................. 83
Bảng 4.3 Tỉ lệ phối trộn phụ gia với xi măng của mẫu SiO2 tinh luyện từ .......
tro trấu của lò đốt sản xuất bánh tráng ............................................................ 84
Bảng 4.4 Tỉ lệ phối trộn phụ gia với xi măng của mẫu tro trấu của lò đốt

sản xuất bánh tráng.......................................................................................... 85
Bảng 4.5 Tỉ lệ phối trộn phụ gia với xi măng của mẫu tro của lò đốt xí nghiệp
xử lý chất thải Bình Dương ............................................................................. 86

SVTT: CHƢƠNG ANH HOÀI
LỚP: 14DMT01

ix


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

LỜI MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Nông nghiệp và công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển
của xã hội. Nhất là trong giai đoạn hiện nay nước ta đang hòa nhập với cộng
đồng thế giới nhưng vấn đề về môi trường là một điều đáng lo ngại nhất.
Những thập niên gần đây nhờ biết áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật đã đưa
nghành công nghiệp và nông nghiệp lên sự phát triển. Về ngành nông nghiệp
năm 2010, sản lượng lúa của nước ta đạt gần 40 triệu tấn. Và các ngành công
nghiệp củng phát triển một phần không kém so với ngành nông nghiệp, các
nghành thuộc da, dệt vải… Các ngành công nông nghiệp phát triển ngày càng
nhiều thì phát sinh lượng chất thải ngày càng cao và việc sử dụng các chất
thải phát sinh ra từ ngành công nông nghiệp để tận dụng vào mục đích khác
chưa được chú trọng đến nhiều. Về ngành nông nghiệp khối lượng trấu phát
sinh nhiều, với cách tận dụng trấu theo kiểu truyền thống làm chất đốt, phân
bón, giá thể… thì lượng vỏ trấu chỉ được tiêu thụ với số lượng rất nhỏ. Trấu
thải ra từ các nhà máy xay xát không nơi tiêu thụ, không kho bãi chứa chỉ còn

cách thải xuống kênh rạch, sông ngòi. Hậu quả làm ô nhiễm môi trường nước
và mùi hôi làm ảnh hưởng đến đến sinh hoạt của người dân. Về nghành công
nghiệp việc phát sinh các loại phế thải công nghiệp như da giày, túi xách, các
sản phẩm mỹ nghệ về da chưa được xử lý triệt để gây ô nhiễm cho người dân.
Do vậy, phải tính đến hướng giải quyết các loại phế thải công nông nghiệp
này để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường.
Từ hiện trạng tình hình xử lý vỏ trấu lãng phí và song theo đó là các thành
phần tạp chất của công nghiệp tăng lên đáng kể và gây nhiều khó khăn cho
con người. Một trong các phương pháp xử lý nhanh chóng và hiệu quả nhất là
đốt. Nhưng bên cạnh đó, tro của lò đốt lại tiếp tục gây ô nhiễm môi trường.
Tìm ra cách giải quyết tro từ các lò đốt sẽ giúp giảm thiểu ô nhiễm ra môi
SVTH: Chƣơng Anh Hoài
LỚP: 14DMT01

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

trường. Trong khi đó, tro trấu chứa SiO2, và các tạp chất của các xí nghiệp
ngành da.. là chất rất cần thiết cho ngành xây dựng và một số ngành khác
nhưng giá thành nhập khẩu lại cao.
Chính vì vậy, cần có những phương pháp, những nghiên cứu khả thi, hiệu
quả để tận dụng nguồn tro của các lò đốt công nông nghiệp và đề tài " Nghiên
cứu tận dụng tro của lò đốt công nông nghiệp làm vật liệu xây dựng" hướng
đến mục tiêu tạo ra loại vật liệu xây dựng chất lượng cao, thân thiện với môi
trường từ tro của lò đốt công nông nghiệp ở Bình Dương, nhằm tận dụng các
phế phẩm này như nguồn nguyên liệu hiệu quả, bền vững, tạo điều kiện phát

triển, cũng như cải thiện tình trạng ô nhiễm môi trường do các phế phẩm này
gây ra.
2. Mục đích của đề tài
- Tận dụng tro đốt từ lò đốt chất thải nông nghiệp và công nghiệp để sản xuất
vật liệu xây dựng. Nghiên cứu tận dụng tro của lò đốt một số chất thải bao
gồm tro trấu, tro đốt chất thải công nghiệp để tinh chế SiO2 nhằm tạo ra vật
liệu xây dựng chất lượng cao.
- Tinh luyện SiO2 từ tro đốt để sản xuất vật liệu xây dựng chất lượng cao.
3. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan về tình hình phế phẩm công nông nghiệp hiện nay.
- Tìm hiểu về nguồn gốc, hiện trạng, hình thức thu gom, xử lý và tái chế tro
của các lò đốt công nông nghiệp.
- Thu thập nhu cầu của ngành vật liệu xây dựng trong nước và thế giới, cách
đánh giá chất lượng vật liệu xây dựng.
- Đo đạc tính chất cơ lý, hóa học của vật liệu xây dựng làm từ tro trấu, và tro
của các lò đốt công nghiệp

SVTH: Chƣơng Anh Hoài
LỚP: 14DMT01

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

- Tìm ra ngưỡng tối ưu trong tỷ lệ phối trộn SiO2 tinh chế từ tro trấu và tro
của các lò đốt công nghiệp trong việc sản xuất vật liệu xây dựng thân thiện
với môi trường.

4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Thí nghiệm và ứng dụng trên tro của các lò đốt công
nông nghiệp ở Bình Dương.
- Phạm vi nghiên cứu được giới hạn trong các lĩnh vực sau: Nguồn tro trấu
thải của các hộ gia đình sản xuất bánh tráng khu vực Huyện Thuận An, tỉnh
Bình Dương và mẫu tro của lò đốt của xí nghiệp xử lý chất thải Bình Dương.
Làm mẫu thử là vữa (kích thước 40x40x160mm, gồm 450g ximăng, 1350g
cát, 225g nước) không nghiên cứu làm các loại vật liệu xây dựng khác.
5. Địa điểm thí nghiệm và thời gian thí nghiệm
Địa điểm nghiên cứu: Trong phòng thí nghiệm Viện khoa học ứng dụng
Hutech và khoa xây dựng của Trường Đại Học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí
Minh và ở nhiệt độ phòng thí nghiệm trường Đại Học Công Nghệ thành phố
Hồ Chí Minh.
Thời gian nghiên cứu: Bắt đầu từ ngày 07/05/2018 đến ngày
29/07/2018
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
6.1.Ý nghĩa khoa học
- Tạo ra quy trình tinh luyện để thu vật liệu tinh khiết
- Tận dụng nguồn phế phẩm nông nghiệp để tạo ra sản phẩm vật liệu xây
dựng chất lượng cao
6.2.Ý nghĩa thực tiễn
- Giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường từ phế phẩm nông nghiệp
- Tạo ra vật liệu xây dựng chất lượng cao, giá thành thấp
- Quy trình hợp lý, tiết kiệm, thân thiện môi trường
SVTH: Chƣơng Anh Hoài
LỚP: 14DMT01

3

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

7. Phƣơng pháp nghiên cứu
7.1.Phƣơng pháp luận
- Dựa vào các nguyên tắc tách chiết SiO2 theo phương pháp nhiệt và
hóa học, đề tài đã tinh luyện SiO2 từ tro lò đốt chất thải nông nghiệp và công
nghiệp. Cùng với quy trình sản xuất vật liệu xây dựng đề tài đã tiến hành sản
xuất vật liệu xây dựng, dùng tro lò đốt và SiO2 tinh luyện để thay thế xi măng
theo các tỉ lệ khác nhau. Sau đó mẫu được đo các tính chất theo tiêu chuẩn
của vật liệu xây dựng để tìm ra tiêu chuẩn tốt nhất.
- Dựa trên tiêu chuẩn vật liệu xây dựng đòi hỏi.
7.2 Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập dữ liệu: tiến hành thu thập, sưu tầm các thông tin, tài
liệu, số liệu, có liên quan đến nội dung nghiên cứu từ các tạp chí, sách báo,
giáo trình, internet,…
- Phương pháp thực nghiệm: sơ chế, điều chế mẫu; xác định tính chất mẫu,
đúc mẫu, đo tính cơ lý của mẫu vữa.
- Phương pháp phân tích: lựa chọn và tổng hợp lại các số liệu làm cơ sở cho
quá trình thực hiện đề tài.
- Phương pháp tính toán: tính toán những số liệu thu thập, kết quả làm thực
nghiệm.
- Phương pháp đánh giá: nhận xét, đánh giá kết quả từ những số liệu thu thập
và kết quả làm thực nghiệm.
8. Kết cấu đề tài
Đồ án ngoài phần Mở đầu, Kết luận – kiến nghị còn bao gồm các chương
như sau:
Chương 1: Tồng quan về vật liệu.
Chương 2: Tổng quan về tình hình nghiên cứu đề tài.

Chương 3: Phương pháp nghiên cứu.
Chương 4: Kết quả, thảo luận.
SVTH: Chƣơng Anh Hoài
LỚP: 14DMT01

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU
1.1 Tổng quan về phế phẩm nông nghiệp.
1.1.1 Định nghĩa về phế phẩm nông nghiệp.
- Phế phẩm nông nghiệp là chất thải từ các loại cây trồng phát sinh ra sau khi
thu hoạch và chế biến để tạo ra sản phẩm chính.
- Ngành nông nghiệp trồng trọt là một trong những ngành kinh tế quan trọng
của Việt Nam. Mặc dù diện tích đất nông nghiệp giảm nhưng sản lượng, năng
suất cây trồng luôn tăng qua các năm.
triệu tấn

45

35.8

35

39.9

38.9

38.7

40
35.9

35.8

Lúa

32.5

30

Ngô

25
20

16.7
15

15

17.4

14.9

16.1

Mía

17.4
15.6

10
5

3.7

3.8

4.3

4.5

4.3

4.6

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2

0
2000

năm

Hình 1.1 Sản lƣợng một số loại cây trồng qua các năm
(theo Cục thống kê 2010)

SVTH: Chƣơng Anh Hoài
LỚP: 14DMT01

5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

1.1.2 Nguồn gốc phát sinh phế phẩm nông nghiệp.
Cùng với sự tăng trưởng về sản lượng nông nghiệp là sự gia tăng về
khối lượng phế phẩm nông nghiệp sau khi thu hoạch và chế biến lên đến hàng
chục triệu tấn.
Thông thường các phế phẩm nông nghiệp thường được nông dân sử
dụng làm chất đốt, ủ làm phân bón, giá thể trồng nấm, thức ăn chăn nuôi, lợp
chuồng trại. Phế phẩm nông nghiệp không được sơ chế, làm bất tiện cho

người dân. Việc tận chủ yếu trên quy mô hộ gia đình.
Những năm gần đây, có nhiều tiến bộ khoa học kỹ thuật ứng dụng vào
việc tận thu các phụ, phế phẩm trong quá trình sản xuất nông sản, thực phẩm,
để sản xuất phân hữu cơ vi sinh, vật liệu xây dựng, thức ăn chăn nuôi, khí đốt,
năng lượng... Xong vẫn còn còn hạn chế. Do đặc thù của sản xuất nông
nghiệp của nước ta hiện nay vẫn mang tính nhỏ lẻ, phân tán, mạnh ai nấy làm
nên việc thu gom, phân loại phụ, phế thải rất khó khăn.
Nên phế phẩm nông nghiệp không được tận dụng triệt để, còn một
lượng lớn phế phẩm được người dân xử lý bằng cách đốt bỏ, thậm chí đổ
xuống ao, hồ, sông, suối…vừa gây lãng phí, vừa gây ô nhiễm môi trường.
Một trong những nguồn nguyên liệu dồi dào bị bỏ phí, đang làm ô
nhiễm đó chính là vỏ trấu và rơm.
1.2 Tổng quan về vỏ trấu.
1.2.1 Nguồn gốc của vỏ trấu.
Lúa (Oryza spp.) là một trong năm loại cây lương thực chính của thế
giới, cung cấp hơn 1/5 toàn bộ lượng calo tiêu thụ bởi con người. Nó là các
loài thực vật sống một năm, có thể cao tới 1-1,8 m, đôi khi cao hơn, với các lá
mỏng, hẹp bản (2-2,5 cm) và dài 50-100 cm. Các hoa nhỏ thụ phấn nhờ gió
mọc thành các cụm hoa phân nhánh cong hay rủ xuống, dài 30-50 cm. Hạt là
loại quả thóc (hạt nhỏ, cứng của các loại cây ngũ cốc) khi non có màu xanh,
SVTH: Chƣơng Anh Hoài
LỚP: 14DMT01

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

chín có màu vàng, dài 5-12 mm và dày 2-3 mm. Cây lúa non được gọi là mạ.
Sau khi ngâm ủ, người ta có thể gieo thẳng các hạt thóc 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. Sản phẩm thu được từ cây lúa là thóc. Sau khi xát bỏ
lớp vỏ ngoài thu được sản phẩm chính là gạo và các phụ phẩm là cám và trấu.
Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình
xay xát. Trong vỏ trấu chứa khoảng 75% chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong
quá trình đốt và khoảng 25% còn lại chuyển thành tro. Chất hữu cơ chứa chủ
yếu cellulose, lignin và Hemicellulose (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%.
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 xốp và có kích thước
trung bình khoảng 8-10mm dài, 2-3mm rộng và 0,2mm dày. Khối lượng thể
tích của vỏ trấu khi nén khoảng 122 kg/m3. Khi đốt 1kg trấu sinh ra nhiệt
lượng khoảng 3000Kcal và 0,2kg tro.

SVTH: Chƣơng Anh Hoài
LỚP: 14DMT01

7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.2 Cây lúa

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

Hình 1.3 Vỏ trấu

1.2.2 Hiện trạng của vỏ trấu ở Việt Nam.
Vỏ trấu thường được người dân nông thôn tận dụng làm chất đốt trong
sinh hoạt, sản xuất gốm sứ, gạch thủ công, làm phân bón. Những năm gần
đây, nhờ biết áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất nên năng tăng
lên rất cao và đưa nước ta trở thành nước xuất khẩu gạo đứng thứ 2 trên thế
giới. Năm 2010, sản lượng lúa của nước ta đạt gần 40 triệu tấn như vậy lượng
vỏ trấn phát sinh khoảng 8 triệu tấn. Đồng bằng sông Cửu Long là khu vực
tập trung vỏ trấu nhiều nhất trong cả nước. Khối lượng trấu phát sinh nhiều,
với cách tận dụng trấu theo kiểu truyền thống làm chất đốt, phân bón, giá
thể… thì lượng vỏ trấu chỉ được tiêu thụ với số lượng rất nhỏ. Trấu thải ra từ
các nhà máy xay xát không nơi tiêu thụ, không kho bãi chứa chỉ còn cách
tuồn xuống kênh rạch, sông ngòi. Hậu quả làm ô nhiễm môi trường nước và
mùi hôi làm ảnh hưởng đến đến sinh hoạt của người dân. Do vậy, phải tính
đầu ra cho trấu. Đã hàng loạt những công trình nghiên cứu, tận dụng nguồn
trấu khổng lồ của vựa lúa lớn nhất nước làm nguyên liệu để phục vụ sản xuất,
SVTH: Chƣơng Anh Hoài
LỚP: 14DMT01

8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

đời sống được triển khai thực tế. Và nhiều doanh nghiệp, cơ sở sản xuất,
người dân đã làm giàu từ nguồn phế phẩm này. Song vẫn không tiêu thụ hết
được, vì khối lượng trấu phát sinh ra quá lớn. Thêm vào đấy, nông nghiệp

nước ta còn mang tính nhỏ lẻ nên gặp khó khăn trong việc thu gom. Vì vậy
trấu thải ra vẫn cứ tồn tại như một loại chất độc, đe doạ từng ngày cuộc sống
và môi trường vẫn diễn ra ở Đồng bằng sông Cửu Long.

Hình 1.4 Vỏ trấu đƣợc đổ bỏ ra sông.

SVTH: Chƣơng Anh Hoài
LỚP: 14DMT01

9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

1.2.3 Các ứng dụng của vỏ trấu hiện nay.
1.2.3.1. Sử dụng làm chất đốt.
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) nhờ những ưu điểm sau: Trấu
có khả năng cháy và sinh nhiệt tốt do thành phần có 75% là chất xơ. Theo
bảng chi phí thì 1kg trấu khi đốt sinh ra 3.400 Kcal bằng 1/3 năng lượng được
tạo ra từ dầu nhưng giá lại thấp hơn đến 25 lần.
Trấu là nguồn nguyên liệu rất dồi dào và lại rẻ tiền, sản lượng năm 2010
là 38 triệu tấn lúa. Như vậy lượng vỏ trấu thu được sau xay xát tương đương
7,6 triệu tấn (vỏ trấu chiếm 20% trọng lượng hạt lúa). Sản lượng trấu có thể
thu gom được ở ĐBSCL lên tới 1,4 - 1,6 triệu tấn.
Nguyên liệu trấu có các ưu điểm nổi bật khi sử dụng làm chất đốt: Vỏ
trấu sau khi xay xát ở luôn ở rất dạng khô, có hình dáng nhỏ và rời, tơi xốp,
nhẹ, vận chuyển dễ dàng. Thành phần là chất xơ cao phân tử rất khó cho vi

sinh vật sử dụng nên việc bảo quản, tồn trữ rất đơn giản, chi phí đầu tư ít.

Hình 1.5 Lò đốt trấu dùng trong sinh hoạt.

SVTH: Chƣơng Anh Hoài
LỚP: 14DMT01

10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

Chính vì các lý do trên mà trấu được sử dụng làm chất đốt rất phổ biến.
Trong sinh hoạt người dân đã thiết kế một dạng lò chuyên nấu nướng với chất
đốt là trấu. Lò này có ưu điểm là lượng lửa cháy rất nóng và đều, giữ nhiệt tốt
và lâu. Lò trấu hiện nay vẫn còn được sử dụng rộng rãi ở nông thôn.
Đối với sản xuất tiểu thủ công nghiệp và chăn nuôi, trấu cũng đưọc sử
dụng rất thường xuyên. Thông thường trấu là chất đốt dùng cho việc nấu thức
ăn nuôi cá hoặc lợn, nấu rượu và một lượng lớn trấu được dùng nung gạch
trong nghề sản xuất gạch tại khu vực ĐBSCL.

Hình 1.6 Lò nung gạch sử dụng trấu.

SVTH: Chƣơng Anh Hoài
LỚP: 14DMT01

11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

1.2.3.2. Sử dụng vỏ trấu tạo thành củi trấu.
- Máy ép củi trấu được sản xuất tại Gò Công (Tiền Giang) có công suất
70 - 80 kg củi/giờ, tiêu thụ điện 6 - 7 KW/h. Cứ 1.05 kg trấu thì cho ra 1kg
củi trấu. Chỉ cần cho trấu vào họng máy, qua bộ phận ép thì máy cho ra
những thanh củi trấu. Củi trấu có đường kính 73mm, dài từ 0,5 - 1m. Cứ 1kg
củi trấu thì nấu được bữa ăn cho 4 người.
- Củi trấu duy trì sự cháy lâu hơn nấu trực tiếp bằng trấu hoặc than đá.
Cũng như các loại chất đốt khác, củi trấu có thể sử dụng cho lò truyền thống,
cà ràng, bếp than, bếp than đá... rất dễ dàng vì bắt lửa nhanh, không có khói
và khi cháy thì có mùi rất dễ chịu.
- Bên cạnh giá thành hạ so với gas, củi trấu cũng có hạn chế là dùng củi
trấu nếu phát triển sẽ phổ biến ở nông thôn, vì nó cần phải có chỗ để củi, cần
có bếp lò, cần nơi thải tro, vì thế nó khó tiến vào đô thị được mà có thể chỉ
phổ biến ở nông thôn, vùng ven các khu dân cư gần đô thị.

Hình 1.7 Máy ép củi trấu.

SVTH: Chƣơng Anh Hoài
LỚP: 14DMT01

12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

Hình 1.8 Thanh củi trấu sau khi ép.
1.2.3.3. Trấu và các phế phẩm khác có thể làm pin sạc.
Trấu, vỏ đậu phụng (lạc), bã mía và các loại phế phẩm khác từ nông
nghiệp, thông qua một quá trình chế biến đặc biệt có thể làm cực dương cho
pin sạc Lithium-ion battery.
Trấu, vỏ đậu phụng, bã mía và các loại phế phẩm khác từ nông nghiệp,
thông qua một quá trình chế biến đặc biệt có thể thu được một loại nguyên
liệu carbon tích điện cao, có thể làm cực dương cho pin sạc Lithium-ion
battery đạt được kỳ tích sạch, xanh môi trường.
Khoa Hoá Học chuyên về vật liệu Trường Đại học Trung ương Đài Loan đã
nghiên cứu và phát triển công nghệ pin lithium. Nghiên cứu này đã sử dụng
vỏ trấu, vỏ đậu phụng, bã mía và các loại phế phẩm nông sản, thông qua sự
xử lý axit và tác nhân tạo lỗ xốp, sau khi nung ở nhiệt độ cao có thể thu được
vật liệu carbon có công suất điện áp cao, ban đầu có thể đảo ngược điện dung,
cao nhất mỗi tiếng có thể đạt đến 1650 mA/gram, cao hơn nhiều so với
graphite thương mại dùng để tích trữ điện, điện dung một tiếng 370mA/gram.
Điều đáng tiếc là vật liệu carbon điện áp cao này, lần đầu không thể đảo
SVTH: Chƣơng Anh Hoài
LỚP: 14DMT01

13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

ngược điện dung quá lớn, sau khi sử dụng lần đầu tiên sẽ bị tổn thất nhiều

điện năng.
1.2.3.4. Dùng vỏ trấu để lọc nƣớc.
Tại thành phố Hải Dương đã có người phát minh ra cách chế tạo thiết bị
lọc nước từ vỏ trấu, có khả năng lọc thẳng nước ao, hồ thành nước uống sạch.
Cốt lõi của thiết bị là một cụm sứ xốp trắng, hình trụ nằm trong chiếc bình
lọc. Điều đặc biệt là loại sứ này được tạo ra bằng cách tách ôxit silic từ trấu,
có đặc tính lọc cực tốt, với lỗ lọc siêu nhỏ. Thiết bị còn có khả năng khử được
mùi ở nguồn nước ô nhiễm, khử chất dioxin khi mắc nối tiếp một bình lọc có
ống lọc bằng than hoạt tính. Để kiểm tra tính hiệu quả, an toàn của thiết bị lọc
nước, Trung tâm y tế dự phòng tỉnh Hải Dương đã lấy mẫu nước hồ Bạch
Đằng, nơi bị ô nhiễm nặng trong thành phố Hải Dương đem xử lý qua thiết bị
lọc từ vỏ trấu. Kết quả cho thấy: nước hồ sau xử lý đạt tiêu chuẩn vệ sinh
nước ăn uống về các chỉ tiêu vi sinh. Mặt khác việc bảo dưỡng lõi lọc khá đơn
giản, chỉ cần dùng giẻ lau hoặc khăn mặt lau sạch là lõi lọc trắng, tốc độ lọc
như ban đầu.
1.2.3.5. Vỏ trấu làm sản phẩm vật liệu xây dựng nhẹ không nung.
Vật liệu gồm vỏ trấu nghiền, xơ dừa, hạt xốp, xi măng, phụ gia và lưới
sợi thuỷ tinh. Trọng lượng của vật liệu nhẹ hơn gạch xây thông thường
khoảng 50% và có tính cách âm, cách nhiệt và không thấm nước cao. Đây là
vật liệu thích hợp với các vùng như miền Tây, miền Trung bị ngập úng, lũ lụt
và nền đất yếu. Sau khi sử dụng có thể nghiền nát để tái chế lại.
Nhờ trọng lượng nhẹ nên khi sử dụng vật liệu này làm vách và sàn,
móng căn nhà sẽ không phải gia cố nhiều như xây bằng gạch. Lúc ấy cột nhà
cũng không cần làm lớn. Nếu làm nhà ba tầng chỉ cần cột 10 x 15cm. Những
điều này giúp giảm chi phí đến gần 1/2 so cách thông thường. Trong khi thi
công do vách và sàn theo dạng lắp ghép nên công thợ sẽ giảm xuống rất
SVTH: Chƣơng Anh Hoài
LỚP: 14DMT01

14