Nghiên cứu tinh luyện sio2 từ vỏ trấu rơm để sản xuất vật liệu xây dựng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
..

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU TINH LUYỆN SIO2
TỪ VỎ TRẤU, RƠM ĐỂ SẢN XUẤT
VẬT LIỆU XÂY DỰNG

Ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Giảng viên hướng dẫn : THS. VŨ HẢI YẾN
Sinh viên thực hiện

: NGUYỄN THỊ HUỲNH NHƯ

MSSV: 1211090078

Lớp: 12DMT01

TP. Hồ Chí Minh, 2016


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
LỜI CAM ĐOAN

Sau khoảng thời gian được học tập tại trường Công Nghệ TPHCM, tới nay em
đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu tận dụng vỏ trấu, rơm rạ làm vật liệu
xây dựng thân thiện với môi trường”.
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 08 tháng 08 năm 2016

Nguyễn Thị Huỳnh Như

SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

i


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
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 tồn thể các Thầy Cơ Khoa Môi Trường & Công Nghệ Sinh
Học – Trường Đại Học Kỹ Thuật 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 hồn 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 Cơng Nghệ
TP HCM.
Vì thời gian q hạn hẹp và trình độ hiểu biết cịn hạn chế, nên Đồ Án Tốt
Nghiệp của em sẽ cịn nhiều điều thiếu sót. Em rất mong được sự thơng cảm, đóng
góp ý kiến và sửa đổi của quý Thầy Cô.
Em xin chân thành cảm ơn!
Tp.HCM, Ngày 08 tháng 08 năm 2016

Nguyễn Thị Huỳnh Như

SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

ii


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
M C

C

ỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i
ỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ii
DANH M C TỪ VIẾT TẮT................................................................................... vi

DANH M C BẢNG ................................................................................................. vi
DANH M C HÌNH ............................................................................................... viii
ỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 3
1.Lý do chọn đề tài: ............................................................................................... 3
2.Mục tiêu của đề tài: ............................................................................................ 3
3.Nội dung nghiên cứu ........................................................................................... 4
4.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. .................................................................... 4
5.Địa điểm và thời gian thí nghiệm ...................................................................... 4
6.Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 4
6.1 Phương pháp luận .......................................................................................... 4
6.2. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 5
7. Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn. ................................................................ 5
7.1 Ý nghĩa khoa học ............................................................................................ 5
7.2 Ý nghĩa thực tiễn............................................................................................. 5
8. Kết cấu đề tài: .................................................................................................. 5
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT IỆU. ......................................................... 6
1.1 Tổng quan về phế phẩm nông nghiệp. ............................................................... 6
1.1.1 Định nghĩa về phế phẩm nông nghiệp. ........................................................ 6
1.1.2 Nguồn gốc phát sinh phế phẩm nông nghiệp. ............................................. 6
1.1.3 Phân loại phế phẩm nông nghiệp. ............................................................... 6
1.1.3.1 Bã nông nghiệp. .................................................................................... 6
1.1.3.2 Chất thải từ chăn nuôi gia súc. .............................................................. 7
1.1.3.3 Thu gom, xử lý và tái chế phế phẩm nông nghiệp. ............................... 7
1.2 Tổng quan về vỏ trấu. ....................................................................................... 8
1.2.1 Nguồn gốc của vỏ trấu. ............................................................................... 8
1.2.2 Hiện trạng vỏ trấu tại Việt Nam. ................................................................. 8
SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

iii

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

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. Dùng vỏ trấu để lọc nước. .................................................................. 11
1.2.3.3. Sử dụng vỏ trấu tạo thành củi trấu. .................................................... 11
1.2.3.4. Vỏ trấu làm sản phẩm mỹ nghệ. ........................................................ 12
1.2.3.5. Aerogel vỏ trấu- Mặt hàng công nghệ cao. ........................................ 13
1.2.3.6. Trấu và các phế phẩm khác có thể làm pin sạc. ................................. 15
1.2.3.7. Vỏ trấu làm sản phẩm vật liệu xây dựng nhẹ không nung . .............. 15
1.2.3.8. Sử dụng nhiệt lượng của trấu sản xuất điện năng. ............................. 16
1.2.3.9. Vỏ trấu cịn có thể làm ngun liệu xây dựng sạch. .......................... 17
1.3 Tổng quan về rơm rạ. ....................................................................................... 18
1.3.1 Nguồn gốc của rơm rạ............................................................................... 18
1.3.2 Hiện trạng rơm rạ tại Việt Nam. ............................................................... 19
1.3.3 Ứng dụng của rơm rạ hiện nay. ................................................................ 20
1.3.3.1 Sử dụng rơm rạ trồng nấm. ................................................................. 20
1.3.3.2 Sử dụng rơm rạ làm phân hữu cơ. ....................................................... 21
1.3.3.3 Sử dụng rơm rạ sản xuất dầu sinh học. ............................................... 23
1.3.3.4 Sử dụng rơm rạ tạo ra điện. ................................................................. 24
1.3.3.5 Sử dụng rơm trong thủ công mỹ nghệ. ............................................... 25
1.4 Tổng quan về xi măng ..................................................................................... 26
1.4.1 Định nghĩa xi măng ................................................................................... 26
1.4.2 Nguồn gốc của xi măng ............................................................................. 27
1.4.3 Thành phần hóa học của clinke Portland biểu thị bằng hàm lượng % các
oxit. ..................................................................................................................... 27

1.4.4 Ứng dụng ................................................................................................... 27
1.5 Tổng quan về phụ gia trong vật liệu xây dựng. ............................................... 28
1.6 Tổng quan về sử dụng phụ gia tại Việt Nam ................................................... 28
1.6.1 Nhu cầu về sử dụng phụ gia ...................................................................... 28
1.6.2 Lịch sử dùng phụ gia ................................................................................. 29
1.7 Vữa xây dựng ................................................................................................... 29
1.7.1. Khái niệm chung ....................................................................................... 29
1.7.2. Vật liệu chế tạo vữa .................................................................................. 30
SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

iv


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

1.7.2.1 Chất kết dính ....................................................................................... 30
1.7.2.2 Cốt liệu ................................................................................................ 31
1.7.2.3 Phụ gia ................................................................................................ 31
1.7.2.4 Nước .................................................................................................... 31
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ ĐỀ TÀI. .......... 32
2.1. Tình hình nghiên cứu ngồi nước. .............................................................. 32
2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước. .............................................................. 33
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 Cơng Nghệ Thành phố Hồ Chí Minh,2010). . 33
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 Cơng Nghệ Thành phố Hồ Chí Minh, 2011) ........................ 34
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 Cơng Nghệ Thàng Phố Hồ Chí Minh) ................................................ 36
2.2.4. Nhận xét về ba phương pháp .................................................................... 39
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................. 40
3.1 Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 40
3.2 Phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 41
3.2.1 Thí nghiệm 1: Tạo mẫu, xử lý và sơ chế mẫu............................................ 41
3.2.3 Thí nghiệm 3: Đúc mẫu ............................................................................. 45
3.2.4 Thí nghiệm 4: Kiểm tra tính chất cơ lý ..................................................... 48
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO UẬN ........................................................ 51
4.1 Kết quả thí nghiệm kiểm tra hoạt tính của vật liệu .................................... 51
4.2 Kết quả thí nghiệm kiểm tra tính chất cơ lý. .............................................. 57
KẾT UẬN – KIẾN NGHỊ .................................................................................... 66
1 Kết luận ............................................................................................................... 66
2. Kiến nghị............................................................................................................ 68

SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

v


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
DANH M C TỪ VIẾT TẮT

KCN
PCSIR
Pakistan

: Khu công nghiệp
: Hội đồng Khoa học và Nghiên cứu Cơng nghiệp

PPHH

: Phương pháp hóa học

PPN

: Phương pháp nhiệt

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

vi


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
DANH M C BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của vỏ trấu .................................................................. 8
Bảng 1.2 Thành phần hóa học của rơm rạ ................................................................ 17
Bảng 1.3 Thành phần tro của rơm rạ......................................................................... 18
Bảng1.4 Hảm lượng các oxit trong clinke Portland ................................................. 27
Bảng 2.1 Kết quả kiểm tra hoạt tính vật liệu ............................................................ 32

Bảng 2.2 Kết quả đo độ bền nén trung bình của mẫu vữa ........................................ 33
Bảng 2.3 Bảng tần suất theo dõi các chỉ tiêu ............................................................ 37
Bảng 2.4 Kết quả các thông số chỉ tiêu sau 31 ngày ủ .............................................. 38
Bảng 3.1 Tỷ lệ phối trộn giữa chất phụ gia và xi măng ............................................ 45
Bảng 4.1 Kết quả thí nghiệm kiểm tra hoạt tính vật liệu .......................................... 51
Bảng 4.2 Lượng nước cần thêm vào trong quá trình đúc mẫu.................................. 53
Bảng 4.3 Kết quả đo độ bền nén và độ bền uốn của các mẫu vữa ............................ 56
Bảng 4.4 Kết quả độ bền nén và độ bền uốn của các mẫu vữa sau khi hiệu chỉnh về
ngày tuổi 28 ............................................................................................................... 57
Bảng 4.5 Kết quả độ bền nén và độ bền uốn trung bình của các mẫu vữa, phân Mác
theo cường độ nén ..................................................................................................... 58
Bảng 5.1 Kết quả xác định khoảng chứa ngưỡng phối trộn tối ưu ........................... 64

SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

vii


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
DANH M C HÌNH

Hình 1.1 Các loại bã nơng nghiệp ............................................................................... 6
Hình 1.4 Vỏ trấu được đổ bỏ ra sơng .......................................................................... 8
Hình 1.2 Cây lúa ......................................................................................................... 8
Hình 1.3 Vỏ trấu .......................................................................................................... 9
Hình 1.5 Lị đốt trấu dùng trong sinh hoạt ................................................................ 10
Hình 1.6 Lị nung gạch sử dụng trấu ......................................................................... 11
Hình 1.7 Máy ép củi trấu........................................................................................... 12

Hình 1.8 Thanh củi trấp sau khi ép ........................................................................... 12
Hình 1.9 Sản phẩm làm từ vỏ trấu ............................................................................ 12
Hình 1.10 Vật liệu aerogel cách âm và nhiệt ............................................................ 14
Hình 1.11 Tro trắng thành aerogel dạng bột ............................................................. 14
Hình 1.12 Đốt rơm ngay trục đường giao thơng ....................................................... 20
Hình 1.13 Đốt trực tiếp gốc rạ ngồi đồng................................................................ 20
Hình 1.14 Thu hoạch nấm rơm ................................................................................. 21
Hình 1.15 Nấm rơm sau khi làm sạch ....................................................................... 21
Hình 1.16 Các loại bã nông nghiệp được sử dụng tạo nhiên liệu sinh học ............... 23
Hình 1.17 Tranh phong cảnh làm từ rơm .................................................................. 24
Hình 1.18 Những ngơi nhà được làm bằng rơm xưa và nay ..................................... 26
Hình 2.1 Trấu sau khi nung ....................................................................................... 32
Hình 2.2 Quá trình loại bỏ Cacbon trong mẫu .......................................................... 34
Hình 2.3 Quá trình thu SiO2 trong mẫu .................................................................... 35
Hình 2.4 Mơ hình thí nghiệm .................................................................................... 36
Hình 2.5 & 2.6 Mẫu phân ure sử dạng rắn và sau khi hòa tan vào nước để trộn ...... 36
Hình 2.7 & 2.8 Mẫu chế phẩm vi sinh dạng bột và sau khi hịa tan vào
nước để trộn............................................................................................................... 36
Hình 2.9 Trộn vật liệu ............................................................................................... 37
Hình 2.10 Mơ hình ủ hiếu khí ................................................................................... 37
Hình 3.1Tro trấu sau khi đốt sơ bộ ........................................................................... 40
Hình 3.2 Tro trấu sau khi nung 950oC ...................................................................... 40
Hình 3.3 Tro rơm sau khi đốt sơ bộ .......................................................................... 40
Hình 3.4 Tro rơm sau khi nung 950oC ...................................................................... 40
Hình 3.5 Quy trình tinh chế SiO2 từ tro trấu, tro rơm ............................................... 41
SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

viii

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Vũ Hải Yến

Hình 3.6 Mẫu mới đúc .............................................................................................. 46
Hình 3.7 Mẫu đã tháo khn sau 24h ....................................................................... 47
Hình 3.8 Mẫu được ngâm trong nước ....................................................................... 47
Hình 3.9 Mẫu đã lấy ra khỏi nước ............................................................................ 48
Hình 3.10 Đo độ bền uốn của mẫu ............................................................................ 48
Hình 3.11 Đo độ bền nén của mẫu ............................................................................ 49
Hình 4.1 SiO2 được tinh chế từ vỏ trấu bằng phương pháp nhiệt ............................. 50
Hình 4.2 SiO2 được tinh chế từ vỏ trấu bằng phương pháp hóa học ........................ 50
Hình 4.3 SiO2 được tinh chế từ rơm bằng phương pháp nhiệt.................................. 50
Hình 4.4 SiO2 được tinh chế từ rơm bằng phương pháp hóa học ............................. 50
Hình 4.5 Biểu đồ thể hiện độ hấp thu vơi của các mẫu SiO2 tinh chế ...................... 51
Hình 4.6 Biểu đồ biểu diễn độ hấp thu nước của các mẫu SiO2 tinh chế từ trấu và
rơm ............................................................................................................................ 52
Hình 4.7 Lượng nước sử dụng khi đúc mẫu vữa có thành phần SiO2 tinh chế từ trấu
bằng phương pháp nhiệt .......................................................................................... 53
Hình 4.8 Lượng nước sử dụng khi đúc mẫu vữa có thành phần SiO2 tinh chế từ trấu
bằng phương pháp hóa học ....................................................................................... 54
Hình 4.9 Lượng nước sử dụng khi đúc mẫu vữa có thành phần SiO2 tinh chế từ rơm
bằng phương pháp nhiệt ............................................................................................ 54
Hình 4.10 Lượng nước sử dụng khi đúc mẫu vữa có thành phần SiO2 tinh chế từ
rơm bằng phương pháp hóa học ................................................................................ 55
Hình 4.11 Sự thay đổi cường độ chịu nén của mẫu vữa có tỷ lệ thành phần SiO2 tinh
chế từ trấu bằng phương pháp nhiệt thay đổi ............................................................ 58
Hình 4.12 Sự thay đổi cường độ chịu nén của mẫu vữa có tỷ lệ thành phần SiO2 tinh
chế từ trấu bằng phương pháp hóa học thay đổi ....................................................... 59
Hình 4.13 Sự thay đổi cường độ chịu nén của mẫu vữa có tỷ lệ thành phần SiO2 tinh

chế từ rơm bằng phương pháp nhiệt thay đổi ........................................................... 60
Hình 4.14 Sự thay đổi cường độ chịu nén của mẫu vữa có tỷ lệ thành phần SiO2 tinh
chế từ rơm bằng phương pháp hóa học thay đổi ...................................................... 61
Hình 4.15 So sánh cường độ chịu nén giữa các mẫu vữa có SiO2 tinh chế từ vỏ trấu
và rơm........................................................................................................................ 61

SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

ix


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Ths. Vũ Hải Yến
LỜI MỞ ĐẦU

Nông nghiệp đóng vai trị quan trọng trong sự phát triển của kinh tế xã hội
Việt Nam. Nhất là trong giai đoạn hiện nay an ninh lương thực đang là vấn đề
“nóng” của thế giới. Đối với Việt Nam cho dù có sự chuyển dịch về cơ cấu kinh tế,
nhưng ngành nơng nghiệp vẫn đóng vai trị quan trọng trong việc đảm bảo an ninh
lương thực quốc gia và xuất khẩu nơng sản ra nước ngồi. Tổng giá trị sản xuất
nơng nghiệp chiếm khoảng 1/3 trong GDP (2010). Đất trồng lúa nước có diện tích
7390 km2. Sản lượng lúa của nước ta đạt khồng 40 triệu tấn (2010). Đồng bằng
sơng Cửu Long chiếm 57% tổng sản lượng của cả nước và chiếm 90% tổng cung
lúa gạo xuất khẩu. Góp phần đem lại kim ngạch xuất khẩu gạo trên 3 tỷ USD trong
năm 2010 (Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn). Bên cạnh mức tăng
trưởng về sản lượng và kim ngạch xuất khẩu lúa gạo còn tồn đọng vấn đề về các bãi
chứa, biện pháp thu gom, đầu ra cho các phế phẩm sau thu hoạch như rơm rạ, vỏ
trấu.
Năm 2010, lượng trấu thải ra từ ngành xay xát ở mức hơn 7 triệu tấn. Nhưng chỉ có

khoảng 3 triệu tấn trấu được dùng để làm thức ăn gia súc, sản xuất phân bón, ván
ép, dùng để nấu ăn trong các gia đình nơng thơn và trong nhiều cơ sở cơng nghiệp
và tiểu thủ cơng nghiệp như: lị nung gạch truyền thống, nung vơi, nung gốm. Như
vậy vẫn cịn một lượng lớn trấu dư thừa đang thải ra kênh rạch, sơng ngịi. Q trình
phân hủy của vỏ trấu làm nguồn nước ô nhiễm, đồng thời phát sinh mùi hôi. Làm
ảnh hưởng đến sinh hoạt của người dân.
Rơm rạ có mặt ở những cánh đồng lúa chạy dài khắp đất nước nhưng chúng tập
trung chủ yếu ở vùng đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) và đồng bằng sông Cửu Long
(ĐBSCL). Tại những vùng này thì rơm rạ được người nơng dân chủ yếu dùng lót
chuồng cho trâu, bị, một số ít được dùng trầm nấm, phần lớn còn lại là đổ bỏ ngồi
đồng,.. Theo số liệu thống kê thì năm 2010 Việt Nam có khoảng 4 triệu ha đất trồng
lúa, sản lượng năm 2010 là 38 triệu tấn lúa. Theo nghiên cứu của các nhà chun
mơn thì 1 tấn thóc sẽ tạo ra 1.35 tấn rơm rạ. Điều này có nghĩa là hàng năm nước ta
thải ra khoảng 51 triệu tấn rơm rạ. Nhưng khoảng 50 % được tái sử dụng để trồng
nấm, lót chuồng trại, cịn lại là đổ bỏ bừa bãi ngoài đồng hoặc đốt ngay tại đồng,…
SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

1


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Ths. Vũ Hải Yến

Theo thói quen của người nông dân thu hoạch xong là đốt đồng. Việc đốt rơm rạ
khơng được khuyến khích bởi trước tiên là gây ô nhiễm môi trường, về lâu dài, đều
ảnh hưởng đến tồn bộ sự cân bằng và tình trạng dinh dưỡng trong đất.
Tuy trấu, rơm rạ vẫn được tận dụng kiểu truyền thống làm chất đốt, phân bón, giá
thể, đồ thủ cơng mỹ nghệ… thì lượng vỏ trấu, rơm chỉ được tiêu thụ với số lượng
rất nhỏ, không đáng kể so với lượng phát sinh, và cũng không mang lại giá trị kinh

tế cao. Trong khi đó, tro trấu, rơm rạ chứa SiO2, 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 và hiệu quả để tận dụng nguồn vỏ
trấu và rơm rạ để tạo ra vật liệu xây dựng chất lượng có giá trị giúp hạn chế các tác
động tiêu cực đến môi trường, tăng giá trị kinh tế.

SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

2


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Ths. Vũ Hải Yến
MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài:
Những thập niên gần đây nhờ biết áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản
xuất nên năng tăng lên rất cao và đưa Việt Nam 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 cịn cách tuồn xuống kênh rạch,
sơng ngịi. 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
cơng trình nghiên cứu, tận dụng nguồn trấu khổng lồ của vựa lúa lớn nhất nước làm
nguyên liệu để phục vụ sản xuất, 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,
nơng nghiệp nước ta cịn 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.
Từ hiện trạng tình hình xử lý vỏ trấu và rơm rạ lãng phí, khơng mang lại giá trị
kinh tế, gây ơ nhiễm mơi trường như trên, trong khi đó, tro trấu, rơm rạ chứa SiO2,
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 vỏ trấu và rơm và đề tài "Nghiên cứu tinh luyện SiO2 từ vỏ trấu,
rơm để sản xuất vật liệu xây dựng" hướng đến mục tiêu tạo ra loại vật liệu xây dựng
chất lượng cao, thân thiện với môi trường từ phế phẩm nông nghiệp như trấu và
rơm , nhằm tận dụng các phế phẩm này như nguồn nguyên liệu hiệu quả, bền vững,
tạo điều kiện phát triển vùng nông thơn, cũng như cải thiện tình trạng ơ nhiễm mơi
trường do các phế phẩm này gây ra.
2. Mục tiêu của đề tài:
SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

3


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Ths. Vũ Hải Yến

- Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp cụ thể là vỏ trấu và rơm để tinh chế
SiO2 nhằm tạo ra vật liệu xây dựng chất lượng cao.
- Tìm ra ngưỡng tối ưu trong tỷ lệ phối trộn giữa phụ gia là SiO2 tinh chế và
ximăng.
3. Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan về tình hình phế phẩm nơng nghiệp hiện nay.
- Tìm hiểu về nguồn gốc, hiện trạng, hình thức thu gom, xử lý và tái chế vỏ trấu,
rơm rạ.
- 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, rơm rạ.
- Tìm ra ngưỡng tối ưu trong tỷ lệ phối trộn SiO2 tinh chế từ tro trấu, rơm rạ trong
việc sản xuất vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
-

Đối tượng nghiên cứu: Thí nghiệm và ứng dụng trên vỏ trấu và rơm rạ.

-

Phạm vi nghiên cứu được giới hạn trong các lĩnh vực sau: Nguồn vỏ trấu, rơm
rạ thu gom trong khu vực Huyện Châu Thành, tỉnh Bến Tre. 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 và thời gian thí nghiệm

Địa điểm nghiên cứu: Trong phịng thí nghiệm Khoa CNSH – Thực phẩm - Môi
trường của Trường Đại Học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh.
Thời gian nghiên cứu: Bắt đầu từ ngày 20/6/2016 đến ngày 1/8/2016
6. Phương pháp nghiên cứu
6.1 Phương pháp luận
- Dựa trên nguyên tắc tái chế phế phẩm nông nghiệp là vỏ trấu và rơm rạ để làm vật
liệu xây dựng.
- Dựa trên tiêu chuẩn vật liệu xây dựng đòi hỏi.
- Dựa trên thành phần đầu vào của phế phẩm nông nghiệp và tiêu chuẩn cần thiết

của vật liệu xây dựng, nghiên cứu đã tiến hành tinh luyện mẫu phế phẩm nông

SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

4


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Ths. Vũ Hải Yến

nghiệp bằng phương pháp vật lý và hóa học, sau đó kiểm tra tính chất của vật liệu,
phối trộn, đúc mẫu và kiểm tra độ chịu lực của vật liệu
6.2. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập dữ liệu: tiến hành thu thập, sưu tầm các thơng 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 tốn: tính tốn 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.
7. Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn.
7.1 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
7.2 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
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.
Chương 3: Phương pháp nghiên cứu.
Chương 4: Kết quả, thảo luận.

SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

5


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Ths. Vũ Hải Yến

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT IỆU.
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 phát sinh trong quá trình hoạt động nông
nghiệp.
1.1.2 Nguồn gốc phát sinh phế phẩm nông nghiệp.
Phế phẩm nơng nghiệp phát sinh trong q trình chế biến các loại cây công
nghiệp, cây lương thực, cây hoa màu, sản xuất hoa quả, thực phẩm, sinh ra từ hoạt
động chăn nuôi,...
1.1.3 Phân loại phế phẩm nông nghiệp.

1.1.3.1 Bã nông nghiệp.
Chất thải nông nghiệp là các chất dư thừa sau các vụ thu hoạch. Chúng có thể
được thu gom với các thiết bị thu hoạch thông thường cùng lúc hoặc sau khi gặt hái.
Các chất thải nông nghiệp bao gồm thân và lá bắp, rơm rạ, vỏ trấu, mía,... Ở một số
nơi, đặc biệt những vùng khô, các chất bã cần phải được giữ lại nhằm bổ sung các
chất dinh dưỡng cho đất cho vụ mùa kế tiếp. Tuy nhiên, đất không thể hấp thu hết
tất cả các chất dinh dưỡng từ cặn bã, các chất bã này không được tận dụng tối đa và
bị mục rữa làm thất thoát năng lượng.

Vỏ trấu

Cùi ngơ

Bã mía

Rơm rạ

Hình 1.1 Các loại bã nông nghiệp.

SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

6


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Ths. Vũ Hải Yến

1.1.3.2 Chất thải từ chăn nuôi gia súc.
Chất thải từ chăn nuôi gia súc, như phân trâu, bị, heo và gà, có thể được chuyển

thành gas hoặc đốt trực tiếp nhằm cung cấp nhiệt và sản xuất năng lượng. Phần lớn
phân gia súc có hàm lượng methane khá cao nên các bánh phân được dùng như
nhiên liệu cho việc nấu nướng. Tuy vậy, phương pháp này khá nguy hiểm vì các
chất độc hại sinh ra từ việc đốt phân là nguy hại đối với sức khỏe người tiêu dùng,
là nguyên nhân gây ra 1,6 triệu người chết mỗi năm ở các nước đang phát triển. Các
chất thải gia súc có thể được sử dụng để sản xuất ra nhiều loại sản phẩm và tạo ra
điện năng thông qua các phương pháp tách methane và phân hủy yếm khí.
1.1.3.3 Thu gom, xử lý và tái chế phế phẩm nông nghiệp.
Bên cạnh mức tăng trưởng xuất khẩu nơng sản thì các phụ, phế phẩm trong
q trình chế biến các loại cây cơng nghiệp, sản xuất hoa quả, thực phẩm, phân gia
súc, gia cầm... cũng rất đa dạng về chủng loại và phong phú về số lượng. Và đó
cũng là nỗi lo về các bãi chứa, đầu ra cho các phế phẩm nông nghiệp sau thu hoạch
như rơm rạ, vỏ trấu, thân cây chuối, xơ dừa, bã mía, lõi ngơ, phân gia súc,… Số liệu
hàng trăm ngàn tấn nông sản xuất khẩu hàng năm, tương ứng với con số gấp nhiều
lần như thế về phế phẩm nông nghiệp thải ra môi trường sẽ là vấn nạn về rác, đe
dọa ô nhiễm môi trường cho các tỉnh đang có thế mạnh về sản xuất nơng nghiệp.
Do đặc thù của sản xuất nông nghiệp của nước ta hiện nay vẫn mang tính nhỏ lẻ,
phân tán, nên việc thu gom, phân loại phụ, phế thải rất khó khăn. Cịn các cơ sở chế
biến nơng sản, thực phẩm thì chủ yếu tập trung đầu tư cho dây chuyền sản xuất
chính, ít quan tâm tận thu, tái chế sử dụng lại phụ, phế phẩm trong quá trình sản
xuất. Nhiều doanh nghiệp cịn sản xuất trong điều kiện khơng bảo đảm vệ sinh mơi
trường, huống chi nói đến đầu tư cơng đoạn xử lý sản phẩm phụ, phế thải để tái chế.
Các phụ, phế phẩm sau khi sử dụng thường được xử lý bằng các biện pháp chôn
lấp, đốt bỏ, đổ xuống hồ, ao, sơng, suối... vừa lãng phí, vừa gây ơ nhiễm mơi
trường. Chỉ một phần nhỏ trong số đó được sử dụng làm nhiên liệu đốt, thức ăn gia
súc, phân bón, cịn phần lớn đổ ra các hồ ao, cống rãnh làm ảnh hưởng không nhỏ
đến môi trường sinh thái. Việc sử dụng các phế thải nông nghiệp trong sinh hoạt
nông thôn ngày càng giảm và dần dần được thay thế bằng các nguồn nhiên liệu
thuận lợi hơn như gas, điện,... Trong khi đó, các cơ sở sản xuất và chế biến nông
SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

7


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Ths. Vũ Hải Yến

sản lại cần rất nhiều nguồn năng lượng mà hiện đang phải sử dụng các nhiên liệu
hoá thạch đắt như than, dầu, gas. Vì vậy, việc nghiên cứu tận dụng phế thải nơng
nghiệp tạo ra nguồn năng lượng, nguyên vật liệu phục vụ công nghiệp, xây dựng,
đời sống sinh hoạt hàng ngày của người dân là việc làm hết sức cần thiết và cấp
bách hiện nay.
1.2 Tổng quan về vỏ trấu.
1.2.1 Nguồn gốc của vỏ 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 q trình đốt
và khoảng 25% cịn lại chuyển thành tro. Chất hữu cơ chứa chủ yếu cellulose, lignin
và Hemicellulose (90%), ngồi ra có thêm thành phần khác như hợp chất nitơ và vô
cơ. Lignin chiếm khoảng 25 - 30% và cellulose chiếm khoảng 35 - 40%.
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của tro trấu.
Thành phần

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO

Hàm lượng, % 90,21

0,68

0,74

1,41

MgO

K2 O

Na2O

0,59

2,38

0,25

Các chất hữu cơ của trấu là các mạch polycarbohydrat rất dài nên hầu hết các lồi
sinh vật khơng thể sử dụng trực tiếp được, nhưng các thành phần này lại rất dễ cháy
nên có thể dùng làm chất đốt. Sau khi đốt, tro trấu có chứa trên 80% là silic oxit,
đây là thành phần được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực.

Hình 1.2 Cây lúa.

Hình 1.3 Vỏ trấu.

1.2.2 Hiện trạng vỏ trấu tại Việt Nam.
Vỏ trấu có rất nhiều tại ĐBSCL và ĐBSH, hai vùng trồng lúa lớn nhất cả nước.
Chúng thường không được sử dụng hết nên phải đem đốt hoặc đổ xuống sông suối
SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

8

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Ths. Vũ Hải Yến

để tiêu hủy. Theo khảo sát, lượng vỏ trấu thải ra tại ĐBSCL khoảng hơn 3 triệu
tấn/năm, nhưng chỉ khoảng 10% trong số đó được sử dụng. Về sau, trấu cịn được
dùng để làm củi trấu (trấu ép lại thành dạng thanh), nhưng cũng chỉ sử dụng được
khoảng 12.000 tấn vỏ trấu/năm.
Tại ĐBSCL, các nhà máy xay xát đổ trấu xuống sông, rạch. Trấu trơi lềnh bềnh
trơi khắp nơi, chìm xuống đáy gây ô nhiễm nguồn nước. Tại đây, trấu chỉ có công
dụng duy nhất là làm chất đốt. Nhưng để sử dụng loại chất đốt cồng kềnh này, một
số hộ gia đình phải vận chuyển nhiều lần và phải có nhà rộng để chứa.

Hình 1.4 Vỏ trấu được đổ bỏ ra sơng.
Các nhà máy xay xát của tỉnh Hậu Giang thải ra khoảng 220.000 tấn trấu, trung
bình mỗi ngày, mỗi nhà máy xay xát thải ra 24,5 tấn trấu. Lượng trấu thải ra không
được tiêu thụ ngay, ứ đọng lại. Các nhà máy thường un trấu thành phân trấu, đổ
thành đống cao.
Ở một số huyện vùng sâu thuộc TP Cần Thơ và tỉnh An Giang bức xúc trước tình
trạng một lượng lớn vỏ trấu trôi khắp mặt sông, gây ô nhiễm môi trường và ảnh
hưởng đến đời sống sinh hoạt. Dọc một số bờ sơng ở quận Ơ Mơn, huyện Thới Lai,
huyện Cờ Đỏ của TP Cần Thơ như sông Thị Đội, sông Ngang... sẽ thấy rất nhiều vỏ
trấu trôi trên mặt sông. Bờ sông ngập một màu vàng của vỏ trấu. Nước sông ở
những đoạn này vốn đã ô nhiễm, giờ quyện với mùi vỏ trấu phân hủy tạo nên một
mùi rất khó chịu. Con sơng này bị ơ nhiễm nặng nề nên khơng thể dùng nước để
sinh hoat được. Chính vì bị một lượng vỏ trấu thải ra sơng như thế mà người dân ở

SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

9


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Ths. Vũ Hải Yến

đây khơng có nước sinh hoạt, ảnh hưởng đến giao thông qua lại của ghe tàu cũng
như việc nuôi cá ở đây bị cản trở vì dịng nước bị ơ nhiễm q nặng.
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.
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.
Lị 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 nơng thơn.

Hình 1.5 Lị đốt trấu dùng trong sinh hoạt.

SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

10


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Ths. Vũ Hải Yến

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.
1.2.3.2. Dùng vỏ trấu để lọc nước.
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 ơxit silic từ trấu, có đặc tính lọc cực tốt, với
lỗ lọc siêu nhỏ. Thiết bị cịn 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.

1.2.3.3. Sử dụng vỏ trấu tạo thành củi trấu.
Máy ép củi trấu được sản xuất tại Gị Cơng (Tiền Giang) có cơng 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

SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

11


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Ths. Vũ Hải Yến

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 lị truyền thống, cà ràng, bếp
than, bếp than đá... rất dễ dàng vì bắt lửa nhanh, khơng 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 nơng thơn, vì nó cần phải có chỗ để củi, cần có bếp lị, cần
nơi thải tro, vì thế nó khó tiến vào đơ thị được mà có thể chỉ phổ biến ở nơng thơn,
vùng ven các khu dân cư gần đơ thị.

Hình 1.7 Máy ép củi trấu.

Hình 1.8 Thanh củi trấp sau khi ép.

1.2.3.4. Vỏ trấu làm sản phẩm mỹ nghệ.

Huyện Gia Viễn, Ninh Bình người ta đã tạo ra các sản phẩm mỹ nghệ nội thất từ
vỏ hạt thóc. Vỏ hạt thóc (trấu) được nghiền nhỏ tạo thành bột dưới dạng mịn và bột
sợi. Sau khi kết hợp với keo, trấu được cho vào máy ép định hình sản phẩm và sấy
khơ, hoàn thiện... để trở thành một sản phẩm mỹ nghệ hồn chỉnh, có khả năng xuất
khẩu. Giải pháp nêu trên giúp sản phẩm có giá thành hạ, tận dụng được lao động ở
nông thôn, đặc biệt là dây chuyền chế biến tinh bột trấu thấp hơn 10 lần so với dây
chuyền sản xuất tinh bột gỗ.

SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

12


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Ths. Vũ Hải Yến

Hình 1.9 Sản phẩm làm từ vỏ trấu.
1.2.3.5. Aerogel vỏ trấu- Mặt hàng công nghệ cao.
Nhu cầu nghiên cứu khai thác vỏ trấu phế phẩm hiện nay thành nguyên liệu công
nghiệp sản xuất các mặt hàng giá trị cao đang được coi trọng nhằm tạo giá trị tăng
thêm cho nông dân. Aerogel vỏ trấu là một trong các mặt hàng đó, sản xuất từ loại
tro trắng tinh sạch. Căn bản của kỹ thuật khai thác vỏ trấu ở chỗ cách đốt, để trước
hết thu được nguồn năng lượng lớn và ổn định phục vụ nhu cầu chạy máy hay phát
điện, sau là để có các loại tro trắng, tro đen hay tro xốp (biochar) thuần chất tiện cho
việc sản xuất mặt hàng công nghiệp.
Trong cách đốt bếp, đốt lị thơng thường chúng ta chỉ tạo ra tro xám, gồm các tỷ
lệ khác nhau của tro trắng, tro đen, tro xốp và một tỷ lệ khơng nhỏ tro cháy bán
phần cịn nhiều chất than. Việc tách ly mỗi loại tro trong trường hợp này sẽ rất tốn
kém vả lại ơ nhiễm bụi bặm. Vì vậy các kỹ thuật đốt mới thiên về việc chỉ cho ra

một loại tro, cũng nhờ đó mà cho ra một tỷ suất nhiệt lượng nhất định tiện để sử
dụng mục tiêu công nghiệp.
Trong kỹ thuật sản xuất aerogel, vỏ trấu được rửa sạch, khử tạp bằng acid
sulfuric, phơi khô, rồi đem đốt trong buồng gió ở nhiệt độ khống chế 650 - 700oC.
Ở nhiệt độ kiểm soát này tro trấu tạo thành là loại tro trắng 92 - 97% silic khơng kết
tinh, cấp hạt nano, có hoạt tính rất cao. Hàm lượng tro đen gồm nhóm SiOH và SiO2
kết tinh hình thành trong đó rất thấp. Tro trắng 98% cũng là nguyên liệu thương
phẩm cung cấp cho nhiều ngành cơng nghiệp khác nhau, trong đó có ngành sản xuất
tấm pin mặt trời và làm con chip điện tử.
Tro đốt sau đó được cho hịa tan trong dung dịch hydroxid sodium (xút) và khuấy
đều ở 90oC để tạo thành silicat sodium. Dùng acid sulfuric để chuyển toàn bộ dung
SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

13


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Ths. Vũ Hải Yến

dịch silicat sodium sang thể hydrogel. Cũng có nơi dùng dấm chua tức acid acetic
thay thế acid sulfuric để hạ giá thành. Để hydrogel ổn định trong khoảng 5 ngày rồi
dùng nước rửa mạnh để loại bỏ sulfat sodium sinh ra từ quá trình phản ứng. Cuối
cùng chuyển hydrogel thành alcogel bằng cách đưa rượu ethanol vào đầy nước ra
ngồi.
Sau đó đưa alcogel vào các nồi áp suất (autoclave), bổ sung vào đó một ít rượu,
rồi nâng nhiệt từ từ trong khoảng 7 giờ: 50oC/giờ cho đến 200oC, rồi 25oC/giờ cho
đến 275oC và giữ mức nhiệt này trong khoảng 1 giờ để toàn bộ alcol bay ra thành
hơi. Cho hơi rượu thoát từ từ ra khỏi nồi trong vòng 1 giờ rưỡi để hạ áp suất bên
trong đến mức bình thường. Từ đó bắt đầu hạ nhiệt xuống, cũng từ từ, để có mẻ sản

phẩm aerogel tốt. Aerogel thương phẩm sản xuất theo quy trình này có dạng hạt rời
cứng giịn, trong suốt, cực mịn đến cấp hạt nano, được đóng gói để bán hoặc ép
thành cấu kiện cung cấp cho các nhà máy.

Hình 1.10 Vật liệu aerogel
cách âm và nhiệt.

Hình 1.11 Tro trắng thành aerogel
dạng bột.

Aerogel là thứ bột cách nhiệt tốt nhất hiện nay, gấp 37 lần loại sợi thủy tinh. Với
kỹ thuật mới này Đại học Kỹ thuật Malaysia đã sản xuất thành công và hạ giá bán
aerogel thương phẩm từ 2.600USD xuống còn 250USD/kg, tạo điều kiện ứng dụng
rộng rãi aerogel cách nhiệt, cách âm cho các trang bị điện tử, các loại tủ lạnh và kho
lạnh, làm lớp kẹp ngăn nhiệt cho các loại cửa kính và cả trong kết cấu cơng trình
xây dựng cao cấp.

SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

14


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Ths. Vũ Hải Yến

1.2.3.6. 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 nơng nghiệp,
thơng qua một q 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 nơng nghiệp, thơng qua
một q 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 mơi 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 cơng
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 ngược điện dung quá lớn, sau khi sử dụng lần đầu
tiên sẽ bị tổn thất nhiều điện năng.
1.2.3.7. 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 khơng 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 khơng 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 nhiều. Một ưu điểm của sản phẩm là sau
khi xây dựng muốn di chuyển có thể tháo dỡ tồn bộ và lắp ghép ở vị trí mới. Nhà
sẽ xây theo nguyên tắc có khung xương bằng sắt hoặc thanh bê tông chịu lực, sản
SVTH: Nguyễn Thị Huỳnh Như

15