Mặt đường hấp thụ khí thải và đề xuất áp dụng tại Việt Nam

Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ

DOI: 10.31276/VJST.63(6).33-36

Mặt đường hấp thụ khí thải
và đề xuất áp dụng tại Việt Nam
Nguyễn Văn Nam*, Vũ Đức Sỹ, Phạm Huy Khang
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Ngày nhận bài 15/1/2021; ngày chuyển phản biện 18/1/2021; ngày nhận phản biện 22/2/2021; ngày chấp nhận đăng 26/2/2021

Tóm tắt:
Mặt đường hấp thụ khí thải có sử dụng phụ gia là chất xúc tác quang hóa Titan dioxit (TiO2) đang được nghiên cứu
và áp dụng tại nhiều nước tiên tiến trên thế giới. Tuy nhiên, đến nay loại mặt đường này vẫn chưa được nghiên cứu
và áp dụng tại Việt Nam. Bài báo trình bày các kết quả nghiên cứu cho loại mặt đường bê tông nhựa hấp thụ khí
thải được thực hiện trong điều kiện thực tiễn để đưa ra các đề xuất và kiến nghị trong việc áp dụng loại mặt đường
này tại Việt Nam.
Từ khóa: bê tơng nhựa (BTN), mặt đường hấp thụ khí thải, phụ gia xúc tác quang hóa.
Chỉ số phân loại: 2.1
Đặt vấn đề

Mặt đường hấp thụ khí thải có sử dụng chất xúc tác quang hóa
Titan dioxit (TiO2) đã và đang được nghiên cứu, triển khai áp dụng
tại nhiều nước tiên tiến trên thế giới như Mỹ, Nhật Bản, Hà Lan,
Bỉ, Anh… Đây là loại mặt đường hiện đại, có khả năng hấp thụ và
phân hủy phần lớn các khí thải độc hại do phương tiện giao thông
cơ giới phát thải ra như các khí NOx (NO và NO2), CO và các hợp
chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) [1].
Các lợi ích về mặt mơi trường của mặt đường và các bề mặt có
sử dụng TiO2 trong việc hấp thụ và phân hủy các khí thải đã được
khẳng định bởi các nghiên cứu trong phịng thí nghiệm cũng như
ngồi hiện trường ở nhiều nước châu Âu, nơi mà có hơn 2 triệu mét

vng bề mặt hấp thụ khí thải đã được xây dựng, trong đó có hơn
1 triệu mét vng mặt đường hấp thụ khí thải. Hiệu quả hấp thụ
và phân hủy khí NOx được cơng bố có thể lên đến hơn 60%, hiệu
quả này cũng phụ thuộc vào điều kiện môi trường và công nghệ áp
dụng để phân tán TiO2 vào các bề mặt và mặt đường. Tại Mỹ, mặt
đường hấp thụ khí thải sử dụng TiO2 được áp dụng với mặt đường
bê tông xi măng (BTXM), các bề mặt ghép khối như vỉa hè hoặc
nơi đỗ xe, bê tông rỗng và lớp bê tông nhựa (BTN) tạo nhám trên
bề mặt [1]. Ví dụ các tuyến đường có sử dụng mặt đường hấp thụ
khí thải tại Mỹ như tuyến Cermak tại Chicago, tuyến Route 141
gần thành phố St. Louis của bang Missouri, đại lộ Blue Island tại
Chicago có làn đường cho xe đạp với lớp mặt hấp thụ khí thải được
xây dựng xong vào tháng 4 năm 2013 và được mệnh danh là tuyến
đường phố xanh nhất nước Mỹ.
Tại Bỉ, mặt đường hấp thụ khí thải được áp dụng tại tỉnh
Antwerp cho 10.000 m2 mặt đường làn đỗ xe của tuyến đường trục
chính Leien of Antwerp được xây dựng vào năm 2004-2005 bằng
các khối BTXM có lớp phủ là BTXM TiO2 dày từ 5 đến 6 mm.
Sau khi áp dụng loại mặt đường này, lượng khí thải NOx đo được
tại đây giảm từ 20 đến 70%. Ngoài ra, đường hầm Leopold II ở
*

thành phố Brussels cũng áp dụng lớp phủ xi măng TiO2 trên các bề
mặt trong của hầm gồm các vách và mái hầm với diện tích khoảng
2.700 m2 để xử lý khí thải do phương tiện giao thông phát thải ra
khi lưu thông trong hầm [2].
Tại Nhật Bản, cơng nghệ mặt đường hấp thụ khí thải cũng đã
được áp dụng thí điểm với hơn 14 địa điểm trong nhiều năm qua.
Một trong những tuyến đường được áp dụng thí điểm là tuyến
đường vành đai số 7 tại thủ đơ Tokyo với diện tích mặt đường hấp

thụ khí thải khoảng 300 m2. Kết quả quan trắc cho thấy, lượng NOx
bị hấp thụ và phân hủy tại khu vực thí điểm này ước tính đạt từ
50 đến 60 mg mỗi ngày và hàm lượng này tương đương với lượng
NOx phát thải của 1.000 ô tô đi qua [3]. Hà Lan cũng đã triển khai
áp dụng mặt đường hấp thụ khí thải cho một số nơi như thành phố
Hengelo có xây dựng các khối BTXM TiO2 để lát đường. Tại Ba
Lan, thành phố Nowa Sól cũng đã xây dựng làn đường xe đạp có
mặt đường hấp thụ khí thải vào năm 2012. Tại Anh, mặt đường hấp
thụ khí thải cũng đã được áp dụng cho tuyến đường Kendal’s High
Street tại thị trấn Kendal, hạt Cumbria.
Tuy vậy, loại mặt đường hấp thụ khí thải vẫn chưa được nghiên
cứu và áp dụng tại Việt Nam. Hiện nay, ơ nhiễm khơng khí, đặc
biệt do khí thải của các phương tiện giao thơng cơ giới gây ra tại
các đô thị lớn của nước ta như Hà Nội và TP Hồ Chí Minh đang
ở mức báo động, gây ảnh hưởng lớn tới môi trường và sức khỏe
của người dân đô thị. Do vậy, việc nghiên cứu và đề xuất loại mặt
đường vừa đảm bảo tính năng khai khác tốt nhưng lại có khả năng
hấp thụ và phân hủy khí thải cho Việt Nam sẽ có ý nghĩa lớn về
môi trường và bảo vệ sức khỏe cho người dân.
Bài báo này trình bày những kết quả nghiên cứu loại mặt
đường BTN hấp thụ khí thải được thực hiện trong điều kiện thí
nghiệm của Việt Nam, từ đó đưa ra các đề xuất và kiến nghị trong
việc áp dụng loại mặt đường này cho các đô thị lớn của nước ta.

Tác giả liên hệ: Email:

63(6) 6.2021

33

dụng trong các lĩnh vực môi trường như xử lý khí thải, phân hủy các hợp chất hữu cơ

Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ

độc hại,dụng
xử lýtrong
nước,các
diệt
khuẩn
lĩnh
vực [3,
môi4].
trường như xử lý khí thải, phân hủy các hợp chất hữu cơ

Cơ
quang
xúc
vàmơi
hấptrường
thụ
thảixử
đường
có hủy
sử dụng
TiOchất
dụng
trong
lĩnh
vực

lý
khí
phân
các
hữu
2
độcchế
hại,
xử các
lý nước,
diệt
khuẩn
[3,khí
4].như
dụng
trong
các
lĩnhtác
vực
mơi
trường
như
xửcủa
lý mặt
khí thải,
thải,
phân
hủy
các hợp
hợp

chất
hữu cơ
cơ
dụng
dụng trong
trong các
các lĩnh
lĩnh vực
vực mơi
mơi trường
trường như
như xử
xử lý
lý khí
khí thải,
thải, phân
phân hủy
hủy các
các hợp
hợp chất
chất hữu
hữu cơ
cơ
dụng
trong
các
lĩnh
vực
mơi
trường

như
xử
lý
khí
thải,
phân
hủy
các
hợp
chất
hữu
cơ
được
chiếu
Khi
mặt
đường
có
sử
dụng
phụ
gia
là
chất
xúc
tác
quang
hóa
TiO
độc

hại,
xử
lý
nước,
diệt
khuẩn
[3,
4].
dụng
trong
các
lĩnh
vực
mơi
trường
như
xử
lý
khí
thải,
phân
hủy
các
hợp
chất
hữu
2
Cơ chế
quang xúckhuẩn
tác và hấp

thụ khí thải của mặt đường có sử dụng TiO 2 cơ
độc
độc hại,
hại, xử
xử lý
lý nước,
nước, diệt
diệt khuẩn
khuẩn [3,
[3, 4].
4].
độc
hại,
xử
lý
nước,
diệt
[3,
4].
độc
hại,
xử
lý
nước,
khuẩn
4].
bằng ánh
thích
códiệt
thể

tạo
một
loạt
quy
giống
phảnhóa
ứng
oxy
hố
Cơ
quang
xúc
tácra
và[3,
hấp
thụ
khí
thải
đường
có
sử
dụng
TiO
độcsáng
hại,Khi
xửchế
lý hợp
nước,
diệt
[3,

4].
2
chiếu
mặt
đường
cókhuẩn
sử
dụng
phụ
gia
làtrình
chấtcủa
xúcmặt
tácnhư
quang
TiO
2 được
Cơ
TiO
Cơ chế
chế quang
quang xúc
xúc tác
tác và
và hấp
hấp thụ
thụ khí
khí thải
thải của
của mặt

mặt đường
đường có
có sử
sử dụng
dụng
TiO 222
Cơ
chế
quang
xúc
tác
và
hấp
thụ
khí
thải
của
mặt
đường
có
sử
dụng
TiO
Cơ
chế
quang
xúc
tác
và
hấp

thụ
khí
thải
của
mặt
đường
có
sử
dụng
TiO
2
loạt
quy
trình
giống
như
phản
ứng
oxy
hố
khử
và
các
phân
tử
khử vàbằng
các phân
tửmặt
ởquang
dạng

chuyển
tiếp
cóphụ
oxy
hố
khử
mạnh.
là2ứng
một
được
chiếu
Khi
đường
cócó
sử
dụng
gianăng
là thải
chất
xúc
tác
quang
hóa
TiO
2dụng
Cơsáng
chế
xúc
tácthể
vàtạo

hấp
thụ
khí
của
mặt
đường
cóTiO
sử
TiO
ánh
thích
hợp
rakhả
một
loạt
quy
trình
giống
như
phản
oxychiếu
2 hố
Khi
được
chiếu
Khi mặt
mặt đường
đường có
có sử
sử dụng

dụng phụ
phụ gia
gia là
là chất
chất xúc
xúc tác
tác quang
quang hóa
hóa TiO
TiO 222 được
được
chiếu
Khi
mặt
đường
có
sử
dụng
phụ
gia
là
chất
xúc
tác
quang
hóa
TiO
là
một
ở

dạng
chuyển
tiếp
có
khả
năng
oxy
hố
khử
mạnh.
TiO
được
chiếu
Khi
mặt
đường
có
sử
dụng
phụ
gia
là
chất
xúc
tác
quang
hóa
TiO
2
chất xúc

tác
quang
hóa
mạnh
nên
khi
được
chiếu
ánh
sáng
mặt
trời
có
tia
cực
tím
(UV)
bằng
ánh
sáng
thích
hợp
có
thể
tạo
ra
một
loạt
quy
trình

giống
như
phản
ứng
oxy
hố
2
được
Khi
mặt
đường
cócó
sửchuyển
dụng
phụ
gia
làkhả
chất
xúc
tácgiống
quang
hóa
TiO 2ứng
khử và
các
phân
tử ởhợp
dạng
tiếpmột
có loạt

năng
oxy
hố
khử
mạnh.
TiO
một
2 làchiếu
bằng
ánh
sáng
thích
thể
tạo
ra
quy
trình
như
phản
oxy
hố
bằng
ánh
sáng
thích
hợp
có
tạo
một
loạt

quy
giống
như
phản
ứng
bằng
ánhxúc
sángtác
thích
hợp hóa
có thể
thể
tạo ra
ranên
mộtkhi
loạtđược
quy trình
trình
giống
như
phản
ứng oxy
oxy hố
hố
chất
quang
mạnh
chiếu
ánh
sáng

mặt
bằng
ánh
sáng
thích
hợp
có
thể
tạo
ra
một
loạt
quy
trình
giống
như
phản
ứng
oxy
hố
với bước
sóng
nhỏ
hơn
390
nm,
khi
đó
năng
lượng

photon
ánh
sáng
(hv)
lớn
hơn
năng
khử
và
các
phân
tử
ở
dạng
chuyển
tiếp
có
khả
năng
oxy
hố
khử
mạnh.
TiO
là
một
bằng
ánh
sáng
thích

hợp
có
thể
tạo
ra
một
loạt
quy
trình
giống
như
phản
ứng
oxy
hố
2
chất
xúc tácphân
quangtửhóa
mạnhchuyển
nên khitiếp
được
chiếu
ánh sáng
mặt khử
trời có
tia cực
tím (UV)
khử
và

dạng
có
khả
oxy
hố
mạnh.
TiO
khửtrời
và các
các
phân
tử ở
ởtím
dạng
chuyển
tiếp
có sóng
khả năng
năng
oxy
hố
khử
mạnh.
TiO 222 là
là một
một
có
tia
cực
(UV)

với
bước
nhỏ
hơn
390
nm,
khi
khử
và
các
phân
tử
ở
dạng
chuyển
tiếp
có
khả
năng
oxy
hố
khử
mạnh.
TiO
là
một
khử
và
các
phân

tử
ở
dạng
chuyển
tiếp
có
khả
năng
oxy
hố
khử
mạnh.
TiO
là
một
2 là(UV)
sẽ
kích
các
điện
từ vùng
hóa
trị
nhảy
lên
vùng
dẫn
lượng vùng
cấm
của

TiO
chất
xúc
tác
quang
hóa
mạnh
nênkhi
khitiếp
được
chiếu
ánh
sáng
mặt
trời
có
tia
cực
tím
khử bước
và
các
phân
ở dạng
chuyển
cótử
khả
năng
oxymơi
hố

khử
mạnh.
TiO
một
2 hóa
với
sóng
nhỏtử
hơn
390 thích
nm,
đó
năng
lượng
photon
ánh
sáng
(hv)
lớn
hơn
năng
2khí(UV)
chất
tác
mạnh
nên
khi
được
chiếu
ánh

sáng
mặt
trời
tia
cực
dụng
các
vực
thải, phân
năng
lượng
photon
sáng
(hv)
lớnlĩnh
hơn
năng
lượng
vùng
chấtđóxúc
xúc
tác quang
quang
hóa
mạnhánh
nên
khi trong
được
chiếu
ánh

sáng
mặttrường
trời có
cónhư
tia xử
cựclýtím
tím
(UV)
chất
xúc
tác
quang
hóa
mạnh
nên
khi
được
chiếu
sáng
mặt
trời
có
tia
cực
tím
(UV)
–
+ ánh
chất
xúc

tác
quang
hóa
mạnh
nên
khi
được
chiếu
ánh
sáng
mặt
trời
có
tia
cực
tím
(UV)
tạo ra các
điện
tử
(e
)nhỏ
ởcủa
vùng
dẫn
và
các
lỗ
trống
(h

) ánh
ởvùng
vùng
hố
trị,
thể
hiện
bằng
vớicấm
bước
sóng
nhỏ
hơn
390
nm,
khi
đó
năng
lượng
photon
ánh
sáng
(hv)
lớn
hơn
năng
chất
xúc
tác
quang

hóa
mạnh
nên
khi
được
chiếu
sáng
mặt
trời
có
tia
cực
tím
(UV)
kích
thích
các
điện
tử
từ
vùng
hóa
trị
nhảy
lên
vùng
dẫn
lượng
vùng
cấm

TiO
2 sẽ
sẽ
kích
thích
các
điện
tử
từ
hóa
trị
nhảy
lên
của
TiO
với
bước
sóng
hơn
390
nm,
khi
đó
năng
lượng
photon
ánh
sáng
(hv)
lớn

hơn
năng
xử lýlượng
nước,photon
diệt khuẩn
4].(hv) lớn hơn năng
với bước
bước sóng
sóng nhỏ
nhỏ
hơn 390
390 nm,
nm,độc
khi hại,
đó năng
năng
ánh [3,
sáng
2 hơn
với
khi
đó
lượng
photon
ánh
sáng
(hv)
lớn hơn
năng
–đó năng

+ lớn
với
bước
sóng
nhỏ
hơn
390
nm,
khi
lượng
photon
ánh
sáng
(hv)
hơn
năng
–TiO
+ vùng
*
phản
ứng
sau
[3,
4]:
sẽ
kích
thích
các
điện
tử

từ
hóa
trị
nhảy
lên
vùng
dẫn
lượng
vùng
cấm
của
vớivùng
bước
sóng
nhỏ
hơn
nm,
khi
đó
lượng
photon
ánh
(hv)
lớn
hơn của
năng
) Cơ
ởnăng
vùng
dẫn

vàxúc
các
lỗ
trống
(h thể
)khí
các
điện
tử
(e
2vùng
Van Nam Nguyen , Duc Sy Vu, Huy Khang Pham
tạo
ra cácdẫn
điệntạo
tử ra
(e
) ở390
dẫn
và
các
lỗđiện
trống
(h
)vùng
ởtác
vùng
hố
trị,
hiện

bằng
kích
thích
các
tử
từ
hóa
trị
nhảy
lên
vùng
dẫn
lượng
chế
quang
vàsáng
hấp
thụ
thải
mặt đư
sẽ
kích
thích
các
điện
tử
từ
vùng
hóa
trị

nhảy
lên
vùng
dẫn
lượng vùng
vùng cấm
cấm của
của –TiO
TiO222 sẽ
sẽ
kích
thích
các
điện
tử
từ
vùng
hóa
trị
nhảy
lên
vùng
dẫn
lượng
vùng
cấm
của
TiO
+
sẽ

kích
thích
các
điện
tử
từ
vùng
hóa
trị
nhảy
lên
vùng
dẫn
lượng
vùng
cấm
của
TiO
ở
vùng
hố
trị,
thể
hiện
bằng
phản
ứng
sau
[3,
4]:

2vùng
–
+
tạo
ra
các
điện
tử
(e
)
ở
dẫn
và
các
lỗ
trống
(h
)
ở
vùng
hố
trị,
thể
hiện
bằng
(1)
sẽ
kích
thích
các

điện
tử
từ
vùng
hóa
trị
nhảy
lên
vùng
dẫn tác qu
lượng
vùng
cấm
của
TiO
phảnraứng
sau
[3,tử4]:(e––) ở 2vùng dẫn và Khi
+có
tạo
các
điện
các
lỗ
trống
(h
University of Transport and Communications
)
ở
vùng

hoá
trị,
thể
hiện
bằng
mặt
đường
sử
dụng
phụ
gia
là
chất
xúc
+
tạo ra
ra các
các điện
điện tử
tử (e
(e–)) ở
ở vùng
vùng dẫn
dẫn và
và các
các lỗ
lỗ trống
trống (h
(h+)) ở
ở vùng

vùng hoá
hoá trị,
trị, thể
thể hiện
hiện bằng
bằng
tạo
+
–) ở vùng dẫn và các lỗ trống (h+) ở vùng hố trị, thể hiện
tạo
các
điện
phảnra
ứng
sau
[3,tử
4]:(e
O),) do
vậy các
trống
(hhiện
) bằng
Như
biết,
trong
khơng
khí
códẫn
nhiều
hơi

nước
(H2(h
tạo
rađã
các
điện
tử4]:
(e
) ở vùng
vàánh
cácsáng
lỗ trống
ởcóvùng
hốlỗ
trị,
thểloạt
bằng
(1)
(1)
phản
ứng
sau
[3,
bằng
thích
hợp
thể
tạo
ra
một

quy
trình giố
Received 15 January 2021; accepted 26 February 2021
phản ứng
ứng sau
sau [3,
[3, 4]:
4]:
phản
phản
ứng
sau
[3,
4]:
+
(1)
có thể phản ứng
trực
tiếp
H 2O
để tạo
ra
gốc
hydroxyl
)
có
hoạt
tính
oxy
hóa

sauđã[3,
4]:với
O),
do
vậy
các
lỗ
trống
(h
)
Như
biết,
trong
khơng
khí
có
nhiều
hơi
nước
(H
(1)
2
khửkhí
vàcó
cácnhiều
phân hơi
tử ởnước
dạng(H
chuyển
tiếp

có khả năng
O), do
vậy
Như đã biết, trong khơng
(1)oxy ho
Abstract:
2
(1)
+
(1)
+
+
O),
do
vậy
các
lỗ
trống
(h
Như
đã
biết,
trong
khơng
khí
có
nhiều
hơi
nước
(H

rất cao có
theo
ứng
đây
4]:
(1)
thểphản
phản
ứngdưới
trực)trong
tiếp[3,
với
H2chất
O
đểxúc
tạotrực
ra quang
gốc
hydroxyl
) khi
córahoạt
tính
oxy (h
hóa))
có
thể
phản
tiếp
với
O2O),

đểnên
tạo
gốc
các
lỗ trống
(h
do
vậy
các
trống
Như
đã
khơng
khí
có
hơi
(H
tác
hóaHmạnh
được
mặ
2 22O),
O),
do
vậy
các lỗ
lỗchiếu
trốngánh
(h+++sáng
Như

đã biết,
biết,
trong
khơng
khíứng
có nhiều
nhiều
hơi nước
nước
(H
do
vậy
các
lỗ
trống
(h
))
Như
đã
biết,
trong
khơng
khí
có
nhiều
hơi
nước
(H
The pollution-absorbing pavement using titanium
2

+)
do
các
lỗ
trống
(h
Như
đã
khơng
khí
có
nhiều
hơi
nước
2O),
có
thể
phản
ứng
trực
tiếp
với
H[3,
O
để
tạo
ra rất
gốc
hydroxyl
)) vậy

có
hoạt
tính
oxy
hóa
) trong
cótiếp
hoạt
tính
oxy
hóa
cao
theo(H
phản
ứng
dưới
( biết,
do
vậy
các
lỗ (2)
trống
(h
)
Như
biết,
trong
khơng
khí
cótạo

nhiều
hơi
nước
(H
2với
2O),
rất hydroxyl
cao phản
theo đã
phản
ứng
dưới
đây
4]:
có
hoạt
tính
oxy
hóa
có
thể
ứng
trực
với
H
O
để
ra
gốc
hydroxyl

bước
sóng
nhỏ
hơn
390
nm,
khi
đó
năng
lượng
photon
án
2
có thể
thể
phản
ứngcác
trựclĩnh
tiếpvực
với mơi
H22O
Otrường
để tạo
tạo như
ra gốc
gốc
hydroxyl
dioxide (TiO2) photocatalyst additive has been studied có
phản
ứng

trực
tiếp
với
H
để
ra
hydroxyl
có
hoạt
tính
oxy
hóa
dụng
trong
xử hydroxyl
lý khí thải, phân))) có
hủyhoạt
cáctính
hợp oxy
chấthóa
hữu cơ
có
thể
phản
ứng
trực
tiếp
với
H
để

tạo
ra
gốc
có
hoạt
tính
oxy
hóa
đây
[3,
4]:
2O
rất
cao
theo
phản
ứng
dưới
đây
[3,
4]:
Trong
khơng
khí
cũng
có
nhiều
ơxy,
do
vậy

ơxy
trong
khơng
khí
sẽ
nhận
điện
có
thể
phản
ứng
trực
tiếp
với
H
O
để
tạo
ra
gốc
hydroxyl
)
có
hoạt
tính
oxy
hóa
2lượng
theo
phản

ứng
dưới
đây
[3,
4]:
and applied in many developed countries around the rất
từ vùng
vùng cấm của TiO2 sẽ kích thích các điện tử (2)
rất cao
cao
theo
phản
ứng
dưới
đây
[3,
4]:
rất
cao
dưới
đây
[3,
4]:
độctheo
hại,phản
xử lýứng
nước,
diệt
khuẩn
[3,–4].

cao
theo
phản
ứng
dưới
đây
[3,
4]:
– ra ion superoxit(2)
(2)
world. However, this type of pavement has not tử
been
(e–) ởrất
dẫn tạo
thành
ion
superoxit
(O
).
Phản
ứng
tạo
như
sau
rấtvùng
cao Trong
theo
phản
ứng
dưới

đây
[3,
4]:
2
khơng khí cũng cótạo
nhiều
ơxy,
do tử
vậy(xy
(2)
ra các
điện
) ở trong
vùng khơng
dẫn và khí
cácsẽlỗnhận
trốngđiện
(h+) ở vù
(2)
(2)
Cơ chế quang xúc tác và hấp thụ –khí thải của mặt đường có sử dụng TiO
2
studied and applied in Vietnam until the present. [3,
This
(2)
–
4]: tử (e ) Trong
Trong
khơng
khí

cũng
cóphản
nhiều
ơxy,
do
vậy
ơxy
trong
khơng
khí sẽ
sẽ nhận
nhận
điện
(2)
ở
vùngkhơng
dẫn tạokhí
thành
ion
superoxit
(O
).do
Phản
ứng
tạotrong
ra
ionkhơng
superoxit
nhưđiện
sau

ứng
sau
4]:vậy
2[3,
cũng
có
nhiều
ơxy,
do
vậy
ơxy
trong
khơng
khí
Trong
khơng
khí
cũng
có
nhiều
ơxy,
ơxy
Trong
khơng
khí
cũng
có
nhiều
ơxy,
do

vậy
ơxy
trong
khơng
khí
sẽ
nhận
điện
paper presents the research results for the pollutionđược
chiếu
Khi
mặt
đường
có
sử
dụng
phụ
gia
là
chất
xúc
tác
quang
hóa
TiO
Trong
khơng
khí
cũng
có

nhiều
ơxy,
do
vậy
ơxy
trong
khơng
khí
sẽ
nhận
điện
2
– vậy ơxy trong khơng khí
–
khơng
cũng
nhiều
ơxy,
nhận
– ion
– sẽ
–) Trong
tử (e
(e
ởsẽvùng
vùng
dẫn
tạokhí
thành
superoxit

(Odo
).vậy
Phản
ứng
tạo ra
ra
ion(O
superoxit
nhưđiện
sau
khơng
khí
cũng
cóvùng
nhiều
ơxy,
do
ơxy
trong
khơng
khí
nhận
điện
2–
4]:
) ion
ởcó
dẫn
tạo
thành

ion
superoxit
).sẽ (3)
khí
nhận
điện
tửthành
(e
tử
)) Trong
ở
dẫn
superoxit
(O
Phản
ứng
tạo
superoxit
như
sau
2–
– ).
2
absorbing asphalt pavement carried out in Vietnamese [3,
tử (e
(e–––bằng
ở vùng
vùng
dẫn tạo
tạo

thành
ion
superoxit
(O
).loạt
Phản
ứng
tạo giống
ra ion
ion như
superoxit
như oxy
sau hố
2– ).
ánh
sáng
thích
hợp
có
thể
tạo
ra
một
quy
trình
phản
ứng
tử
)
ở

dẫn
tạo
thành
ion
superoxit
(O
Phản
ứng
tạo
ra
ion
superoxit
như
sau
2
– ).4]:
–) ở vùng
tử
(e
dẫn
tạo
thành
ion
superoxit
(O
Phản
ứng
tạo
ra
ion

superoxit
như
sau
2
Phản
ứng
tạo
ra
ion
superoxit
như
sau
[3,
[3,
4]:
Ion
superoxit
được
tạo
ra
từ
phản
ứng
(3)
sẽ
tham
gia
vào
một
số

phản
ứng
khác
tử (e
) ở vùng dẫn tạo thành ion superoxit
(Ođã2 ).
Phản
ứngkhơng
tạo ra khí
ion có
superoxit
nhưnước
sau
(3) (H2O
conditions to provide proposals and recommendations [3,
Như
biết,
trong
nhiều
hơi
4]:
[3, 4]:
4]:
khử và các phân tử ở dạng chuyển tiếp có khả năng oxy hoá khử mạnh. TiO 2 là một
[3,
[3,
4]:
for the application of this pavement in Vietnam. để tạo ra
(3)
gốcsuperoxit

hydroxylđược
(
)
như
sau
[3,
4]:
[3,thêm
4]: Ion
tạo racó
từ thể
phản
ứngứng
(3) sẽ
tham
một
phản
ứnghydroxyl
khác
(3)
(3)
phản
trực
tiếpgia
vớivào
H 2O
đểsố
tạo
ra gốc
(3)(UV)

chất xúc tác quang hóa mạnh nên khi được chiếu ánh sáng mặt
trời có tia cực tím
(3)
(3)
Ion
superoxit
được
tạo
ra
từ
phản
ứng
(3)
sẽ
tham
gia
vào
một
số
phản
ứng
khác
(4)
(3)
Keywords: asphalt concrete (AC), photocatalyst additive, để tạo ra
thêm
gốc
hydroxyl
(
)

như
sau
[3,
4]:
Ion
superoxit
được
tạo
ra
từ
phản
ứng
(3)
sẽ
tham
gia
vào
một
số
phản
ứng
khác
rất
cao
theo
phản
ứng
dưới
đây
[3,

4]:
Ion
superoxit
được
tạo
ra
từ
phản
ứng
(3)
sẽ
tham
gia
vào
một
Ion
superoxit
được
tạo390
ra từ
từ
phản
ứng
(3) sẽ
sẽlượng
thamphoton
gia vào
vàốnh
mộtsáng
số phản

phản
ứng
khácnăng
vớiIon
bước
sóng
nhỏ
hơn
nm,
khi
đó
năng
(hv)
lớn
hơn
superoxit
được
tạo
ra
phản
ứng
(3)
tham
gia
một
số
ứng
khác
Ion
superoxit

được
tạo
ra
từ
phản
ứng
(3)
sẽ
tham
gia
vào
một
số
phản
ứng
khác
pollution-absorbing pavement.
như
sau
[3,
4]:
để số
tạophản
ra
thêm
gốc
hydroxyl
Ionthêm
superoxit
được

tạo((rarathêm
từ))phản
ứng
(3)4]:
sẽ tham
gia
vào một[3,
số phản(5)
ứng khác
(4)
để
tạo
ra
hydroxyl
sau
[3,
) như
ứnggốc
khác
để tạo
gốc
hydroxyl
)) như
như
sau
[3,
để
tạo
ra
thêm

gốc
hydroxyl
(( 2 sẽ kích
thích
các4]:
điện( tử từ
vùngsau
hóa trị4]:
nhảy lên vùng dẫn
lượng
vùng
cấm
của
TiO
như
sau
[3,
4]:
để
tạo
ra
thêm
gốc
hydroxyl
để
tạo
ra
thêm
gốc
hydroxyl

(
)
như
sau
[3,
4]:
(4)
) như sau [3,
4]: khí cũng
để tạo ra thêm gốc hydroxyl
(
(6) vậy (4)
Classification number: 2.1
(5)
không
nhiều
ôxy,
ôxy
tron
(4)
(4)
tạo ra các điện tử (e–) ở vùng dẫnTrong
và các
lỗ trống (h+) ởcóvùng
hố
trị, do
thể hiện
bằng
(4)
(4)

–
–
(5)
(4)
(6)
tử (e ) ở vùng dẫn tạo thành ion superoxit (O(7)
(5)
(5)ứng tạ
phản ứng sau [3, 4]:
(5) 2 ). Phản
(5)
(5)
(6)
(5)
(8)
(7)
[3, 4]:
(6)
(6)
(1)
(6)
(6)
–
(6)
(7)
(6)
Cả gốc hydroxyl
) và ion superoxit (O2 ) tạo ra từ các phản ứng nêu trên
Nội dung nghiên cứu và mơ hình thí nghiệm
(8)

(7)
(7) (h+)
Như đã biết, trong khơng khí có nhiều hơi nước (H2O), do vậy các lỗ trống
(7)
(7)
(7)
– phản ứng oxy hoá
(8)
(7) gia
đều
có
tính
oxy
hóa
rất
mạnh,
chúng
có
thể
tham
gia
vào
các
khử
để
Ion
superoxit
ra từ
sẽ trên
tham

hydroxyl
superoxit
(O2được
) tạotạo
ra từ
cácphản
phản
ứng(3)
nêu
(8)
Chất xúc tác quang hóa TiO2
cóCả
thểgốc
phản
ứng trực tiếp )vớivàHion
) cóứng
hoạt
tính
oxy
(8) hóa
2O để tạo ra gốc hydroxyl
(8)
–
(8)
Cả
hydroxyl
vàtạo
ion
superoxit
(O

)giới
tạocác
ra(phản
từthải
các
phản
ứng
(8)
(8)
phân hủy phầnCả
lớngốc
cáchydroxyl
khí
thải
do phương
tiện
giao
thơng
cơ2–vào
phát
ra.
thêm
gốcgia
hydroxyl
)ứng
như
sau
[3,nêu
4]:
tính

oxy
hóa
rấtứng
mạnh,
córa4]:
thể
tham
oxy
hố
khửtrên
để
))) để
và
superoxit
rấtCả
caogốc
theo
phản
dướichúng
[3,
Cả
gốc
hydroxyl
và ion
ion
superoxit (O
(O222–––))) tạo
tạo ra
ra từ
từ các

các phản
phản ứng
ứng nêu
nêu trên
trên
TiO2 là chất bột màu trắng bền nhiệt, khơng độc và giá thành đều có
gốc
hydroxyl
)) đây
và
ion
superoxit
(O
tạo
ra
từ
các
phản
ứng
nêu
trên
–) tạo ra từ các phản ứng nêu trên
Cả
gốc
hydroxyl
và
ion
superoxit
(O
2

(NO
và
NO
)
do
động
cơ
phương
tiện
phát
Nếu
trong
khơng
khí
có
khí
NO
đều
có
tính
oxy
hóa
rất
mạnh,
chúng
có
thể
tham
gia
vào

các
phản
ứng
oxy
hố
khử
để
Cả
gốc
hydroxyl
)
và
ion
superoxit
(O
)
tạo
ra
từ
các
phản
ứng
nêu
trên
x
2
2
phân
hủy
phần

lớn
các
khí
thải
do
phương
tiện
giao
thơng
cơ
giới
phát
thải
ra.
–
tính
oxy
hóa
thể
các
ứng
oxy
phù hợp nên được sử dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày. TiO2 đều
( )chúng
và ioncó
(O2vào
) tạo
từ các
phản
đều có

có Cả
tínhgốc
oxyhydroxyl
hóa rất
rất mạnh,
mạnh,
chúng
cósuperoxit
thể tham
tham gia
gia
vào
cácraphản
phản
ứng
oxy hố
hố khử
khử để
để (2)
đều
có
tính
oxy
hóa
rất
mạnh,
chúng
có
tham
gia

vào
các
phản
ứng
oxy
hố
khử
để
– thể
đều
có
tính
oxy
hóa
rất
mạnh,
chúng
có
thể
tham
gia
vào
các
phản
ứng
oxy
hố
khử
để
thảinó

ra thì
chúng
sẽ
bị
phân
hủy
thành
ion
NO
theo
các
phản
ứng
dưới
đây
[5]:
phân
hủy
phần
lớn
các
khí
thải
do
phương
tiện
giao
thơng
cơ
giới

phát
thải
ra.
đều
có
tính
oxy
hóa
rất
mạnh,
chúng
có
thể
tham
gia
vào
các
phản
ứng
oxy
hố
khử
để
3
(NO
và
NO
)
do
động

cơ
phương
tiện
phát
Nếu
trong
khơng
khí
có
khí
NO
được dùng nhiều trong cơng nghiệp như một chất độn, cụ thể
x
2
phân
hủy
phần
lớn
các
khí
thải
do
phương
tiện
giao
thơng
cơ
giới
phát
thải

ra.
ứng
nêu
trênlớnđều
oxy
hóa
rất tiện
mạnh,
chúng
có
tham
gia khí
Trong
khơng
khí
cũng
có nhiều
ơxy,
do
vậy ơxy
trong
khơng
phân
hủy
phần
cáccó
khítính
thải
do phương
phương

giao
thơng
cơ thể
giới
phát
thải
ra. sẽ nhận điện
phân
hủy
phần
lớn
các
khí
thải
do
tiện
giao
thơng
cơ
giới
phát
thải
ra.
phân
hủy
phần
lớn
các
khí
thải

do
phương
tiện
thơng
cơ
giới
phát
thải
ra.
–giao
được dùng nhiều trong sơn, mỹ phẩm, men gốm sứ… Năm 1972, thải
(NO
và
NO
)
do
động
cơ
phương
tiện
phát
Nếu
trong
khơng
khí
có
khí
NO
phân
lớn

các
khí thải
do
phương
tiện hủy
giao
thơng
cơđộng
giới
thải
2 phản
vào
cácphần
phản
oxy
hố
khử
để
lớn
các
khí
rahủy
thì
chúng
sẽứng
bị phân
hủy
thành
ionxxphân
NO

theophần
các
ứngphát
dướithải
đâyra.
[5]:
(NO
và
do
tiện
có
2)
tử Nếu
(e–) ởtrong
vùngkhơng
dẫn tạokhí
thành
ion4NO
superoxit
). Phản
tạocơ
ion superoxit
như sau
(NO3–(O
và2–NO
NO
doứng
động
cơra phương
phương

tiện phát
phát
Nếu
trong
khơng
khí
có khí
khí
NO
(NO
và
NO
)) do
do
động
cơ
phương
tiện
phát
Nếu
trong
khơng
khí
có
khí
NO
xx (NO
22)
NO
động

cơ
phương
tiện
Nếu
trong
khơng
khí
có
khí
NO
Fujishima và Honda đã phát hiện ra khả năng quang xúc tác của thảidoraphương
xphát
2) phản
tiện
giao
thơng
cơ
giới
thải
ra.
– và
thì
chúng
sẽ
bị
phân
hủy
thành
ion
NO

theo
các
ứng
dưới
đây
[5]:
(NO
và
NO
do
động
cơ
phương
tiện phát
phát
Nếu
trong
khơng
khí
có
khí
NO
3
x NO3–– theo các
2 phản ứng dưới đây [5]:
thải
ra
thì
chúng
sẽ

bị
phân
hủy
thành
ion
[3,thì
4]:chúng
thải ra
ra
thì
chúng sẽ
sẽ bị
bị phân
phân hủy
hủy thành
thành ion
ion NO
NO
theo các
các phản
phản ứng
ứng dưới
dưới đây
đây [5]:
[5]:
4 33– theo
TiO2. Sự kiện này đánh dấu sự bắt đầu một kỷ nguyên mới của thải
thải
chúng
sẽ

bị
hủy
thành
ion
NO
các
phản
ứng
dưới
đây
3– theo
thải ra
ra thì
thì
chúng
sẽ khơng
bị phân
phânkhí
hủy có
thành
ion
NO(NO
cácNO
phản
ứngđộng
dưới cơ
đây [5]:
[5]:
3 theo
và

)
do
Nếu
trong
khí
NO
4
x
2
(3)
những ứng dụng về quang xúc tác của vật liệu TiO2 [3, 4].
44
–
4bị phân hủy thành ion NO3
–
phương tiện phát thải ra thì chúngCảsẽgốc
4
hydroxyl
) và
superoxit
tạo ra
2 ) khác
Ion superoxit được tạo ra từ phản
(3) sẽ tham gia
vàoion
một
số phản(O
ứng
4 ứng

Pollution-absorbing pavement
and proposals for the application
in Vietnam

TiO2 có hoạt tính xúc tác quang cao, khơng độc hại với con
người và mơi trường, trơ về mặt hóa học và hồn tồn có thể ứng
dụng trong mơi trường tự nhiên vì cơ chế của phản ứng quang hóa
này có thể xảy ra dưới tác dụng của nguồn chiếu xạ tia tử ngoại
tự nhiên từ ánh sáng mặt trời. TiO2 tinh thể thường tồn tại dưới ba
dạng thù hình chính là Anatase, Rutile và Brookite. Trong đó, dạng
thù hình Anatase có hoạt tính quang hố mạnh nhất. Với hoạt tính
quang xúc tác cao nên vật liệu TiO2 được ứng dụng trong các lĩnh
vực mơi trường như xử lý khí thải, phân hủy các hợp chất hữu cơ
độc hại, xử lý nước, diệt khuẩn [3, 4].
Cơ chế quang xúc tác và hấp thụ khí thải của mặt đường có
sử dụng TiO2
Khi mặt đường có sử dụng phụ gia là chất xúc tác quang
hóa TiO2 được chiếu bằng ánh sáng thích hợp có thể tạo ra một

63(6) 6.2021

theo các phản ứng dưới đây [5]:

để tạo ra thêm gốc hydroxylđều
( có )tính
nhưoxy
sauhóa
[3, rất
4]: mạnh, chúng có thể tham gia vào các
(9)

(9)
(9) cơ
phân hủy phần lớn các khí thải do phương tiện giao thơng
(4)
(10)
(10)
(10)
)
do đ
Nếu trong khơng khí có khí NOx (NO và NO
2
(9) (5)
–
Các
ứng
trên
sẽ
bị
hút
bám
lại
trên
bề
mặt
đường
và
sẽ
–
Các ion
ion NO

NO33– – tạo
tạo ra
ra từ
từ phản
phản
ứng
trên
sẽ
bị
hút
bám
lại
trên
bề
mặt
đường
và
sẽ
thải
thì chúng
sẽ bị
bị hút
phânbám
hủy lại
thành
ion
các (6)
phản
3 theo
(10)

Cácnhanh
ion NO
tạo
racótừnước
phảnra
ứng
trênnước
sẽ
trên
bềNO
3
bị
trơi
chóng
khi
mưa
hoặc
rửa
đường
trên
bề
mặt
đường.
bị rửa
rửa
trơi
nhanh
chóng
khi
có

nước
mưa
hoặc
nước
rửa
đường
trên
bề
mặt
đường.
–
mặtCác
đường
và 3sẽ tạo
bị rửa
nhanh
chóng
nước
mưabềhoặc
ion NO
ra từtrơi
phản
ứng trên
sẽ bịkhi
hútcó
bám
lại trên
mặt đường
và sẽ (7)
4

Nếu
trong
khơng
khí
có
khí
CO
Nếu
trong
khơng
khí
có
khíđường.
CO do
do động
động cơ
cơ phương
phương tiện
tiện phát
phát thải
thải ra
ra chúng
chúng sẽ
sẽ bị
bị
nước
rửa
đường
trên
bề

mặt
bị rửa trơi nhanh chóng khi có nước mưa hoặc nước rửa đường trên bề mặt đường.
(8)
xử lý
lý theo
theo phản
phản ứng
ứng dưới
dưới đây
đây [6]:
[6]:
xử
–
Nếu
trong
khí
khíkhí
CO
doion
động
cơ phương
tiện phát
bị trên
NếuCả
trong
khơng
khícócó
CO
dosuperoxit
động

cơ(Ophương
tiệnthải
phátra chúng sẽnêu
gốckhơng
hydroxyl
) và
2 ) tạo ra từ các phản ứng(11)
CO
CO
(11)
racóchúng
sẽ
bị
xử
lý
theo
phản
ứng
dưới
đây
[6]:
xử thải
lýđều
theo
phản
ứng
dưới
đây
[6]:
tính oxyứng

hóa rất mạnh,
chúng có
thể tham
gia vào
các phảnmột
ứng oxy
hố khử để
Ngồi
Ngồi phản
phản ứng (11)
(11) nêu
nêu trên,
trên, khí
khí CO
CO cịn
cịn bị
bị xử
xử lý
lý thơng
thơng qua
qua một số
số phản
phản ứng
ứng
CO
(11)
phânkhác
hủykhi
phần
lớn

các
khíquang
thải do
phương
tiện
giao thơng cơ giới phát thải ra.(11)
hóa
học
có
hiệu
ứng
xúc
tác
xảy
ra
[7].
hóa học khác khi có hiệu ứng quang xúc tác xảy ra [7].
Ngồi
phản
ứngkhơng
(11) nêu
trên,khí
khíNO
CO cịn
bị xử lý thơng
qua một
số phản tiện
ứng phát
(NO
động

cơ phương
Nếu
trong
xCO
Ngồi
ứng BTN
(11) khí
nêucóthụ
trên,khí
khíthải
cịnvàbịNO
xử2)lýdothơng
qua
Chế
tạophản
hỗn
hợp
BTN
hấp
thụ
khí
thải
Chế
tạo
hỗn
hợp
hấp
–
hóamột
học

khác
có hiệu
quang
xảy
raứng
[7].quang
số
ứng
hóabịứng
học
khác
khi tác
cóion
hiệu
xúc tác
thảiHỗn
raphản
thìkhi
chúng
sẽ
phân
hủy xúc
thành
NO
các phản
ứngxảy
dưới đây
[5]:
3 theo
Hỗn hợp

hợp BTN
BTN có
có khả
khả năng
năng hấp
hấp thụ
thụ khí
khí thải
thải để
để làm
làm lớp
lớp phủ
phủ siêu
siêu mỏng
mỏng tạo
tạo
Chế
tạo
hỗn
hợp
BTN
hấp
thụ
khí
thải
ra [7].
nhám
cho
mặt
đường

BTN
đã
được
chế
tạo
trong
Phịng
thí
nghiệm
Cơng
trình
Trung
4 Phịng thí nghiệm Cơng trình - Trung
nhám cho mặt đường BTN đã được chế tạo trong
Hỗn hợp BTN có khả năng hấp thụ khí thải để làm lớp phủ siêu mỏng tạo
tâm
Khoa
học
Cơng
nghệ
Giao
thơng
Vận
tải
tâm Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải bằng
bằng cách
cách phối
phối trộn
trộn hỗn
hỗn hợp

hợp BTN
BTN tạo
tạo
nhám cho mặt đường BTN đã được chế tạo trong Phịng thí nghiệm Cơng trình - Trung
với các
các hàm
hàm lượng
lượng là
là 10
10 và
và 20%
20%
nhám thông
thông thường
thường với
với chất
chất xúc
xúc tác
tác quang
quang hóa
hóa TiO
TiO2 với
nhám
tâm Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải bằng2cách phối trộn hỗn hợp BTN tạo
34 khối lượng
theo
theo khối
lượng nhựa.
nhựa. Chất
Chất xúc

xúc tác
tác quang
quang hóa
hóa TiO
TiO2 dạng
dạng bột
bột được
được sử
sử dụng
dụng trong
trong thí
thí
nhám thơng thường với chất xúc tác quang hóa TiO22 với các hàm lượng là 10 và 20%
nghiệm
là
sản
phẩm
thương
mại
TiO
Korea
KA-100
Anatase
xuất
xứ
từ
Hàn
Quốc
2
nghiệm là sản phẩm thương mại TiO2 Korea KA-100 Anatase xuất xứ từ Hàn Quốc có

có
theo khối lượng nhựa. Chất xúc tác quang
hóa TiO2 dạng bột được sử dụng trong thí
kích
cỡ
hạt
từ
0,25-0,35
μm,
độ
tinh
khiết
là
98,5%
(theo
cơng
bố
của
nhà
sản
xuất).
kích cỡ hạt từ 0,25-0,35 μm, độ tinh khiết là 98,5% (theo công bố của nhà sản xuất).


Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ

Chế tạo hỗn hợp BTN hấp thụ khí thải
Hỗn hợp BTN có khả năng hấp thụ khí thải để làm lớp phủ
siêu mỏng tạo nhám cho mặt đường BTN đã được chế tạo trong
Phòng thí nghiệm Cơng trình - Trung tâm Khoa học Cơng nghệ

Giao thông Vận tải bằng cách phối trộn hỗn hợp BTN tạo nhám
thơng thường với chất xúc tác quang hóa TiO2 với các hàm lượng
là 10 và 20% theo khối lượng nhựa. Chất xúc tác quang hóa TiO2
dạng bột được sử dụng trong thí nghiệm là sản phẩm thương mại
TiO2 Korea KA-100 Anatase xuất xứ từ Hàn Quốc có kích cỡ hạt
từ 0,25-0,35 μm, độ tinh khiết là 98,5% (theo công bố của nhà sản
xuất). Các vật liệu sử dụng chế tạo hỗn hợp BTN tạo nhám bao
gồm cốt liệu, bột khoáng, nhựa đường Polymer PMB III đáp ứng
Tiêu chuẩn TCVN 12759-1:2020 “Bê tông nhựa tạo nhám - Thi
công và nghiệm thu - Phần 1: Lớp phủ siêu mỏng tạo nhám” [8].
Hình 1 mơ tả 3 loại hỗn hợp BTN với các hàm lượng chất xúc
tác quang hóa TiO2 lần lượt 20, 10 và 0% sau quá trình phối trộn
trong phịng thí nghiệm.

từ ống xả xe máy vào các bình chứa mẫu thí nghiệm và giữ cho
khí trong bình ổn định sau một khoảng thời gian nhất định. Sau đó
đem các bình ra ngồi ánh nắng mặt trời nhằm kích hoạt cơ chế
quang xúc tác của TiO2. Tiếp theo, tiến hành đo nồng độ khí thải
NOx và CO trong bình theo từng thời điểm thí nghiệm nhất định
bằng thiết bị đo khí thải Wưhler A550 Industrial của CHLB Đức
như thể hiện trong hình 2.

Hình 2. Mơ hình thí nghiệm đánh giá khả năng hấp thụ khí thải của mặt
đường.

Kết quả và thảo luận

Đánh giá về khả năng hấp thụ và xử lý khí NOx của mặt đường
Kết quả thí nghiệm đánh giá khả năng hấp thụ khí thải NOx
(NO và NO2) cho 3 mẫu BTN với các hàm lượng phụ gia xúc tác

quang hóa TiO2 lần lượt là 0, 10 và 20% thể hiện ở biểu đồ hình 3.

Hình 1. Hỗn hợp BTN với các hàm lượng TiO2 20, 10 và 0%.

Các nhóm mẫu thí nghiệm
Có hai loại nhóm mẫu thí nghiệm được chế tạo gồm:
- Các mẫu BTN hình hộp chữ nhật có kích thước 320 x 260 x
80 mm, trong đó lớp phủ tạo nhám phía trên dày 30 mm là BTN
tạo nhám có các hàm lượng TiO2 0, 10 và 20% (theo khối lượng
nhựa) để phục vụ cho việc đánh giá khả năng hấp thụ khí thải của
mặt đường.
- Các mẫu BTN hình trụ có các hàm lượng TiO2 là 0, 10 và
20% (theo khối lượng nhựa) để xác định một số tính chất cơ học
của mặt đường BTN.
Mơ hình thí nghiệm đánh giá khả năng hấp thụ khí thải của
mặt đường
Mơ hình thí nghiệm phục vụ đánh giá khả năng hấp thụ khí
thải đã được chế tạo bằng cách đặt các mẫu thí nghiệm mặt đường
BTN trong các bình thủy tinh kín khí có bố trí hai lỗ trịn nhỏ trên
hai mặt bên của bình (kết hợp các nút bịt kín khí) để đưa ống bơm
khí thải và đầu đo khí thải vào trong bình. Tiến hành bơm khí thải

63(6) 6.2021

Hình 3. Biểu đồ thay đổi nồng độ khí NOx theo thời gian thí nghiệm.

Nhận xét về khả năng hấp thụ và xử lý khí NOx của mặt đường:
Đối với các mẫu BTN khi có thêm thành phần phụ gia chất xúc
tác quang TiO2 với hàm lượng 10 và 20% cho khả năng hấp thụ và
phân hủy khí thải rất đáng kể sau từ 1,5 đến 3 giờ đồng hồ.

Đối với mẫu BTN 10% TiO2: sau 1,5 và 3 tiếng nồng độ NOx
lần lượt giảm tương ứng là 53,3 và 76,7%.
Đối với mẫu BTN 20% TiO2: sau 1,5 và 3 tiếng nồng độ NOx
lần lượt giảm tương ứng là 61,8 và 85,3%.
Kết quả thí nghiệm đối với mẫu BTN 20% TiO2 sau thời gian
4,5 tiếng và mẫu BTN 10% TiO2 sau thời gian 6 tiếng cho thấy khí
NOx đã bị xử lý hầu như hồn tồn.
Đánh giá về khả năng hấp thụ và xử lý khí CO của mặt đường
Kết quả thí nghiệm về khả năng hấp thụ khí thải CO được thể
hiện trên biểu đồ hình 4.

35


Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ

Kết luận và kiến nghị

Vấn đề ơ nhiễm mơi trường do khí thải của phương tiện giao
thông gây ra đang là một vấn đề nóng và cấp thiết, cần phải giải
quyết tại các thành phố lớn của nước ta như Hà Nội và TP Hồ Chí
Minh. Vì vậy, việc triển khai áp dụng loại mặt đường có khả năng
hấp thụ khí thải sẽ mở ra một cánh cửa mới cho việc giải quyết
hiệu quả bài tốn ơ nhiễm mơi trường tại các đơ thị lớn ở nước ta.
Hình 4. Biểu đồ thay đổi nồng độ khí CO theo thời gian thí nghiệm.

Nhận xét về khả năng hấp thụ và xử lý khí CO của mặt đường:
Đối với mẫu BTN 10% TiO2: sau 1,5 và 6 tiếng, nồng độ CO
lần lượt giảm tương ứng là 2,3% (tương ứng giảm 582 ppm) và
8,4% (tương ứng giảm 2157 ppm).

Đối với mẫu BTN 20% TiO2: sau 1,5 và 6 tiếng, nồng độ CO
lần lượt giảm tương ứng là 4,9% (tương ứng giảm 1621 ppm) và
13,8% (tương ứng giảm 4601 ppm).
Thí nghiệm đánh giá độ ổn định Marshall của BTN hấp thụ
khí thải
Kết quả thí nghiệm độ ổn định Marshall của các mẫu BTN (0,
10, 20% TiO2) thể hiện ở bảng 1.
Bảng 1. Độ ổn định Marshall của 3 loại mẫu BTN (0, 10, 20% TiO2).
STT

BTN với
hàm lượng
TiO2

Độ ổn định Marshall (kN)
Giá trị trung bình của các
mẫu thí nghiệm

Giá trị quy định
theo TCVN 8819:2011 [9]

1

0%

12,18

≥8

2

10%

11,40

≥8

3

20%

12,16

≥8

+ Làm lớp tạo nhám hoặc lớp mặt trên có tính năng hấp thụ
khí thải cho mặt đường tại các thành phố lớn, các khu đông dân
cư, đô thị, các khu vực thường xuyên ùn tắc hoặc có mật độ giao
thơng cao.
+ Làm lớp tạo nhám hoặc lớp mặt trên hấp thụ khí thải cho các
khu vực đường lăn, sân đỗ, khu vực mặt đường gần nhà ga của các
cảng hàng không, đặc biệt là các cảng hàng không nằm trong khu
vực đô thị.
Từ những kết quả nghiên cứu trên, kiến nghị cần tiếp tục thực
hiện các nghiên cứu sâu hơn như nghiên cứu áp dụng thí điểm và
đánh giá thực nghiệm hiện trường cho một số tuyến đường hiện tại
để đánh giá khả năng hấp thụ và xử lý khí thải trên phạm vi rộng
hơn. Trên cơ sở đó, chúng ta có thể sớm triển khai áp dụng loại mặt
đường hấp thụ khí thải này cho các đơ thị lớn nhằm góp phần xử
lý ô nhiễm môi trường và nâng cao chất lượng không khí một cách

bền vững và hiệu quả.
TÀI LIỆU THAM KHẢO

Theo các kết quả thu được, ta thấy khi kiểm tra độ ổn định
Marshall với các mẫu có thêm thành phần phụ gia TiO2 (mẫu thêm
10 và 20%) thì đặc tính của BTN về độ ổn định vẫn không thay
đổi đáng kể so với mẫu BTN thông thường và đáp ứng theo tiêu
chuẩn hiện hành.
Thí nghiệm đánh giá độ dẻo Marshall của BTN hấp thụ khí
thải
Kết quả thí nghiệm độ dẻo Marshall của các mẫu BTN (0, 10,
20% TiO2) thể hiện trong bảng 2.
Bảng 2. Độ dẻo Marshall cho 3 loại BTN (0, 10, 20% TiO2).
Độ dẻo Marshall (mm)

STT

BTN với
hàm lượng
TiO2

Giá trị thí nghiệm
nhỏ nhất

Giá trị thí nghiệm
lớn nhất

Giá trị quy định theo
TCVN 8819:2011 [9]

1

0%

2,13

2,74

2÷4

2

10%

2,56

3,06

2÷4

3

20%

2,32

2,80

2÷4

Với các kết quả thí nghiệm độ dẻo Marshall thu được có thể
thấy mặt đường BTN hấp thụ khí thải đáp ứng theo tiêu chuẩn
hiện hành.

63(6) 6.2021

Các đề xuất áp dụng mặt đường hấp thụ khí thải trong xây
dựng mặt đường ô tô và sân bay tại Việt Nam gồm:

[1] The Federal Highway Administration (2015), Towards sustainable pavement
systems: a reference document, Report No. FHWA-HIF-15-002, Washington, DC.
[2] Elia Boonen and Anne Beeldens (2014), “Recent photocatalytic applications
for air purification in Belgium”, Coatings, 4, pp.553-573.
[3] A. Fujishima, X.T. Zhang, and D.A. Tryk (2008), “TiO2 photocatalysis and
related surface phenomena”, Surface Science Reports, 63, pp.515-582.
[4] A. Khataee and G.A. Mansoori (2012), Nanostructured titanium dioxide
materials: properties, preparation and applications, World Scientific Publishing Co.,
Hackensack, NJ.
[5] Joel K. Sikkema (2013), Photocatalytic degradation of NOx by concrete
pavement containing TiO2, PhD Dissertation, Iowa State University, USA.
[6] The National Aeronautics and Space Administration (1967), Reaction rates
of carbon monoxide with hydroxyl radicals and oxygen atoms, NASA Technical Note
D-4162.
[7] Carlos Yousse, Eric Puzenat, et al. (2013), “Photocatalytic oxidation of CO in
presence of TiO2: Influence of humidity and oxygen on the kinetic and the mechanism”,
Scientific Journal of Environment Pollution and Protection, 2(4), pp.64-73.
[8] Bộ Khoa học và Công nghệ (2020), TCVN 12759-1:2020 - Bê tông nhựa tạo
nhám - Thi công và nghiệm thu - Phần 1: Lớp phủ siêu mỏng tạo nhám.
[9] Bộ Khoa học và Công nghệ (2011), TCVN 8819:2011: Mặt đường bê tơng
nhựa nóng - u cầu thi cơng và nghiệm thu.

36