Nghiên cứu đánh giá mức độ ô nhiễm không khí từ quá trình đốt nhang tại chùa và thực nghiệm xử lý bằng thiết bị trong nhà tự chế tạo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC
SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ơ
NHIỄM KHƠNG KHÍ TỪ Q TRÌNH
ĐỐT NHANG TẠI CHÙA VÀ
THỰC NGHIỆM XỬ LÝ BẰNG THIẾT BỊ
TRONG NHÀ TỰ CHẾ TẠO
GVHD: NGUYỄN NHẬT HUY
SVTH: ĐẶNG THỊ MÂY
MSSV: 15150096
SVTH: DƯƠNG NGỌC PHƯƠNG THẢO
MSSV: 15150131

SKL006061

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM
----



---

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ
Ơ

NHIỄM KHƠNG KHÍ TỪ QUÁ TRÌNH
ĐỐT NHANG TẠI CHÙA VÀ

THỰC NGHIỆM XỬ LÝ BẰNG THIẾT BỊ
TRONG NHÀ TỰ CHẾ TẠO
SVTH : Đặng Thị Mây
Dương Ngọc Phương Thảo
GVHD : TS. Nguyễn Nhật Huy

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2019
i


LỜI CẢM ƠN
Sau bốn năm học tập và rèn luyện tại Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.
HCM, chúng em đã nhận được sự giảng dạy tận tình và hỗ trợ hết mình của q Thầy,
Cơ trong Khoa Cơng nghệ Hóa học và Thực phẩm. Với cả tấm lịng, em xin gửi lời
cảm ơn chân thành và lời chúc sức khỏe đến các Thầy, Cơ trong tồn trường nói chung
và Khoa Cơng nghệ Hóa học và Thực phẩm nói riêng.
Chúng em xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Nhật Huy đã hướng dẫn, chỉ bảo
tận tình để chúng em hoàn thành luận văn nghiên cứu tốt nghiệp này. Ngoài ra chúng
em cũng gửi lời cảm ơn đến các anh chị cao học và các bạn trường Đại học Bách Khoa
cũng như các bạn trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật đã hỗ trợ, giúp đỡ hết mình trong
quá trình chúng em làm nghiên cứu.
Qua thời gian thực hiện nghiên cứu này, chúng em đã học tập và tích lũy được một

số kinh nghiệm thực tế quý báu, đó sẽ là hành trang quan trọng giúp chúng em trong
công việc sau này. Trong thời gian thực hiện luận văn nghiên cứu tốt nghiệp, do kiến
thức bản thân còn hạn chế nên q trình hồn thành luận văn của chúng em khó tránh
khỏi thiếu sót, kính mong được Q thầy cơ và các bạn góp ý thêm để chúng em hồn
thiện luận văn tốt hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Đặng Thị Mây – Dương Ngọc Phương
Thảo

ii


LỜI CAM ĐOAN
Chúng tôi tên là Đặng Thị Mây - Dương Ngọc Phương Thảo, là sinh viên khóa 2015
chuyên ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Môi Trường, mã số sinh viên: 15150096 –
15150131. Chúng tôi xin cam đoan: đồ án tốt nghiệp này là cơng trình nghiên cứu
khoa học thực sự của bản thân chúng tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS.
Nguyễn Nhật Huy.
Các thông tin tham khảo trong đề tài này được thu thập từ những nguồn đáng tin
cậy, đã được kiểm chứng, được công bố rộng rãi và được chúng tơi trích dẫn nguồn
gốc rõ ràng ở phần Danh mục tài liệu tham khảo. Các kết quả nghiên cứu trong đồ án
này là do chính tơi thực hiện một cách nghiêm túc, trung thực và không trùng lặp với
các đề tài khác.
Chúng tôi xin được lấy danh dự và uy tín của bản thân để đảm bảo cho lời cam đoan
này.

TP. Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 07 năm 2019
Sinh viên thực hiện
Đặng Thị Mây – Dương Ngọc Phương Thảo

iii


TĨM TẮT
Nén nhang đã đi vào đời sống văn hóa, tín ngưỡng của người dân Châu Á nói
chung cũng như người dân Việt Nam nói riêng, trở thành một nét đẹp truyền thống,
gần gũi và thiêng liêng. Tuy nhiên, để sản xuất nhang với số lượng lớn và mang lại lợi
nhuận cao, khơng ít cơ sở sản xuất đã sử dụng những hóa chất rẻ tiền để tẩm vào
nhang giúp cho nén nhang có mùi thơm lâu hơn, tàn nhang có kiểu dáng bắt mắt. Vì lẽ
đó, khói nhang đã trở thành một nguồn gây ơ nhiễm khơng khí bởi chứa các chất như:
TVOCs, PM2,5, PM10, CO2, CO, HCHO… trong đó TVOCs đo được từ 7 loại nhang có
nồng độ cao nhất (5589 ppb) cao hơn 2 – 3 lần so với các loại nhang còn lại và cao gấp
13 lần so với tiêu chuẩn (415 ppb). Chính vì vậy, đề tài tiến hành nghiên cứu xử lý
TVOCs có trong khói nhang bằng cách ứng dụng q trình quang xúc tác với vật liệu
xúc tác là TNTs được tẩm các muối kim loại (Zn(NO 3)2, Cd(NO3)2/TNTs, Al(NO3)3,
o

Cu(NO3)2, Fe(NO3)3) nồng độ 0,5% nung ở 500 C. Để ứng dụng quá trình quang xúc
tác vào xử lý, nhóm thực hiện khảo sát thay đổi điều kiện vận hành (chiếu đèn khơng
có xúc tác, có xúc tác khơng chiếu đèn và có cả hai) nhằm tìm ra điều kiện vận hành
tốt nhất. Tiếp theo, nhóm tiến hành chạy thử nghiệm xử lý bằng mơ hình tự chế tạo với
mục đích tìm ra lượng xúc tác và muối kim loại có khả năng xử lý TVOCs tốt nhất. Ở
thí nghiệm cuối dùng xúc tác quang tốt nhất đã tìm ra ở các thí nghiệm trên để thực
hiện khảo sát thay đổi nồng độ khói nhang được tạo ra từ 3 cây giảm còn 1 cây. Kết
quả đạt được cho thấy khi sử dụng 2 gam với xúc tác Zn/TNTs trong điều kiện vận
hành có chiếu đèn xử lý TVOCs hiệu quả với cả nồng độ khói nhang tạo ra từ 3 cây và
1 cây, trong đó hiệu quả xử lý với nồng độ 3 cây lên đến 95% ở phút thứ 35 sau 50
phút xử lý. Bên cạnh đó, đề tài cũng tiến hành khảo sát thực tế tại chùa và online cho
thấy mức độ nhận thức về tác hại của khói nhang đối với sức khỏe chiếm 70% và vẫn

còn 21% chưa rõ hoặc khơng biết về tác hại tiềm tàng do khói nhang gây ra. Các chùa
ở tỉnh vẫn chưa quan tâm nhiều đến việc giảm thiểu khói nhang, trong khi đó các chùa
ở nội ơ Hồ Chí Minh đã áp dụng các biện pháp cụ thể để giảm lượng khói nhang và có
ý thức trong việc bảo vệ sức khỏe của nhà sư và khách hành hương.

iv


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................... ii
LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................iii
TÓM TẮT.................................................................................................................... iv
MỤC LỤC..................................................................................................................... v
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT..................................................................................... viii
DANH MỤC HÌNH...................................................................................................... x
DANH MỤC BẢNG................................................................................................... xii
CHƯƠNG: MỞ ĐẦU.................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề.............................................................................................................. 1
2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu........................................................................... 2
2.1 Mục tiêu nghiên cứu........................................................................................ 2
2.2 Nội dung nghiên cứu........................................................................................ 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.......................................................................... 2
4. Tính khoa học và thực tiễn của đề tài.................................................................... 3
4.1 Tính khoa học của đề tài.................................................................................. 3
4.2 Tính thực tiễn của đề tài................................................................................... 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN......................................................................................... 4
1.1 Tổng quan về chùa ở Việt Nam............................................................................ 4
1.2 Tổng quan về nhang............................................................................................. 6
1.3 Tổng quan về phương pháp quang xúc tác........................................................... 9
1.3.1 Giới thiệu vật liệu TiO2................................................................................. 9

1.3.2 Cơ chế quang xúc tác TiO2 [8].................................................................... 11
1.3.3 Ứng dụng của TiO2..................................................................................... 13
1.3.4 Phương pháp tạo TNTs............................................................................... 14
1.3.5 Phương pháp biến tính xúc tác TNTs.......................................................... 15
1.4 Tình hình ơ nhiễm khơng khí do đốt nhang....................................................... 16
1.5 Kiểm sốt ơ nhiễm do đốt nhang....................................................................... 17
1.5.1 Biện pháp quản lý....................................................................................... 17
1.5.2 Biện pháp kỹ thuật...................................................................................... 19
1.6 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước........................................................ 19
v


1.6.1 Nghiên cứu ngoài nước............................................................................... 19
1.6.2 Nghiên cứu trong nước............................................................................... 21
1.6.3 Nhận xét..................................................................................................... 21
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................................................... 22
2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị................................................................................. 22
2.1.1 Hóa chất...................................................................................................... 22
2.1.2 Dụng cụ...................................................................................................... 22
2.1.3 Thiết bị........................................................................................................ 23
2.2 Mơ hình thí nghiệm........................................................................................... 24
2.3 Vật liệu xúc tác.................................................................................................. 25
2.4 Phương pháp nghiên cứu................................................................................... 29
2.4.1 Phương pháp thu thập tài liệu..................................................................... 29
2.4.2 Phương pháp điều tra xã hội học................................................................. 30
2.4.3 Phương pháp thu thập số liệu...................................................................... 30
2.4.4 Phương pháp xử lý số liệu.......................................................................... 32
2.5 Nội dung nghiên cứu......................................................................................... 33
2.5.1 Nội dung 1: Khảo sát thói quen đi chùa và thói quen thắp nhang của du khách
33

2.5.2 Nội dung 2: Đánh giá mức độ ô nhiễm tại các chùa ở trong Thành phố Hồ
Chí Minh và các tỉnh lân cận............................................................................... 33
2.5.3 Nội dung 3: Đánh giá mức độ ơ nhiễm từ khói nhang trong phịng thí nghiệm
bằng mơ hình tự chế tạo....................................................................................... 34

2.5.4 Nội dung 4: Thực nghiệm xử lý khói nhang (chủ yếu là TVOCs) bằng mơ
hình tự chế tạo ứng dụng q trình quang xúc tác............................................... 36
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.................................................................. 37
3.1 Nội dung 1: Khảo sát thói quen đi chùa và thói quen thắp nhang của du khách 37
3.2 Nội dung 2: Đánh giá mức độ ô nhiễm tại các chùa trong Thành phố Hồ Chí Minh
và tỉnh lân cận.......................................................................................................... 40
3.3 Nội dung 3: Đánh giá mức độ ô nhiễm từ khói nhang trong phịng thí nghiệm bằng
mơ hình tự chế tạo................................................................................................... 46

3.4 Nội dung 4: Thực nghiệm xử lý khói nhang (chủ yếu TVOCs) bằng mơ hình tự
chế tạo ứng dụng quá trình quang xúc tác............................................................... 51
3.4.1 Khảo sát thay đổi điều kiện xử lý............................................................... 51
3.4.2 Khảo sát thay đổi khối lượng xúc tác.......................................................... 51
vi


3.4.3 Khảo sát thay đổi muối kim loại trên tiền chất xúc tác TNTs.....................53
3.4.4 Khảo sát thay đổi nồng độ khói nhang đầu vào.......................................... 54
CHƯƠNG: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................. 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 57
PHỤ LỤC 1 DANH SÁCH CÁC CHÙA ĐÃ KHẢO SÁT.......................................xiii
PHỤ LỤC 2 PHIẾU KHẢO SÁT............................................................................... xv
PHỤ LỤC 3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM...................................................................... xix

vii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
C6H6

Benzene

C7H8

Toluene

C8H10

Xylene

CO

Carbon monoxide

CO2

Carbon dioxide

DNA

Deoxyribonucleic acid

EPA

United States Environmental Protection Agency
(Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ)

HCHO

Formaldehyde

HKIAQO

Tiêu chuẩn chất lượng khơng khí trong nhà được đề xuất cho
các tịa nhà văn phịng và địa điểm cơng cộng ở Hong Kong.

IARC

International Agency for Research on Cancer
(Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế)

NO2

Nitrogen dioxide

PAHs

Polycyclic Aromatic Hydrocarbons
(Hydrocacbon thơm đa vòng)

PM10

Particulate Matter 10
(Các hạt bụi có đường kính ≤ 10 µm )

PM2,5

Particulate Matter 2,5
(Các hạt bụi có đường kính ≤ 2,5 µm )

R-CHO

Aldehyde

SO2

Sulfur dioxide

TiO2

Titanium dioxide

TNTs

Titania Nanotubes – TiO2 dạng ống
viii


Total Volatile Organic Compounds
TVOCs

(Tổng các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi)

World Health Organization

WHO

(Tổ chức Y tế Thế Giới)

ix


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Kiểu chùa chữ Đinh........................................................................................ 4
Hình 1.2 Kiểu chùa chữ Cơng....................................................................................... 5
Hình 1.3 Kiểu chùa chữ Tam......................................................................................... 5
Hình 1.4 Chùa Vĩnh Nghiêm (Quận 3).......................................................................... 6
Hình 1.5 Sơ đồ các cơng đoạn chính trong q trình làm nhang.................................... 7
Hình 1.6 Các loại nhang đang được bán trên thị trường hiện nay..................................9
Hình 1.7 Cấu trúc tinh thể dạng thù hình của TiO2 [10].............................................. 10
Hình 1.8 Cơ chế quang xúc tác của TiO2 [8]............................................................... 12
Hình 1.9 Sơ đồ tổng thể ứng dụng của chất xúc tác quang của TiO2...........................13
Hình 1.10 Một số biện pháp giảm khói nhang đang được áp dụng..............................19
Hình 2.1 Mơ hình xử lý khói nhang tự chế tạo............................................................ 24
Hình 2.2 Mơ hình ống inox có thiết bị xử lý................................................................ 25
Hình 2.3 Quy trình tạo tiền xúc tác TNTs.................................................................... 26
Hình 2.4 Thiết bị Autoclave......................................................................................... 27
Hình 2.5 Quy trình tẩm kim loại vào xúc tác và tẩm xúc tác lên vải sợi thủy tinh.......28
o

Hình 2.6 Ảnh TEM của (a) P25, (b) TNTs chưa nung, (c) TNTs nung ở 500 C, (d)
o

TNTs tẩm kẽm nung ở 500 C. Scale = 100 nm.......................................................... 29
Hình 2.7 Màn hình hiển thị số liệu của máy đo CO và HCHO.................................... 30

Hình 2.8 Màn hình hiển thị số liệu của máy Mobile Nose........................................... 31
Hình 2.9 7 loại nhang sử dụng trong thí nghiệm.......................................................... 35
Hình 3.1 (a) Loại nhang sử dụng và (b) số lượng nhang được thắp tại một vị trí trong
chùa (n = 170)…………………………………………………………………………37
Hình 3.2 Thời gian đi chùa trong tháng (n = 170)....................................................... 38
Hình 3.3 Cảm nhận của khách hành hương về khói nhang (n = 170)..........................39
Hình 3.4 Mức độ nhận biết tác hại của khói nhang (n = 170)...................................... 40
Hình 3.5 Một số chùa ở nội thành Hồ Chí Minh......................................................... 41
x


Hình 3.6 Một số chùa được thắp nhang trong chánh điện ở tỉnh Bình Dương và Tiền
Giang........................................................................................................................... 42
Hình 3.7 Biện pháp giảm thiểu khói nhang đang được áp dụng..................................44
Hình 3.8 Nồng độ của khói nhang trong chánh điện chùa A (a) và chùa B (b)............45
Hình 3.9 Nồng độ TVOCs của 7 loại nhang thu được trong phịng thí nghiệm...........47
Hình 3.10 Nồng độ PM10 của 7 loại nhang thu được trong phịng thí nghiệm.............48
Hình 3.11 Nồng độ PM2,5 của 7 loại nhang thu được trong phịng thí nghiệm............49
Hình 3.12 Nồng độ CO2 của 7 loại nhang thu được trong phịng thí nghiệm..............49
Hình 3.13 Nồng độ CO của 7 loại nhang thu được trong phịng thí nghiệm................50
Hình 3.14 Nồng độ HCHO của 7 loại nhang thu được trong phịng thí nghiệm..........50
Hình 3.15 Khả năng xử lý TVOCs theo thời gian bằng việc thay đổi điều kiện xử lý
(có đèn hoặc có xúc tác).............................................................................................. 51
Hình 3.16 Khả năng xử lý TVOCs theo thời gian của xúc tác TNTs ở các khối lượng
khác nhau.................................................................................................................... 52
Hình 3.17 Hiệu suất xử lý TVOCs theo thời gian của xúc tác TNTs ở các khối lượng
khác nhau.................................................................................................................... 52
Hình 3.18 Khả năng xử lý TVOCs theo thời gian của 5 xúc tác tẩm kim loại khác nhau
53
Hình 3.19 Hiệu suất xử lý TVOCs theo thời gian của 5 xúc tác tẩm kim loại khác

nhau............................................................................................................................. 54
Hình 3.20 Nồng độ TVOCs trong khói nhang trước và sau xử lý................................55

xi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Thành phần các chất trong khói nhang......................................................... 16
Bảng 2.1 Các hóa chất sử dụng................................................................................... 22
Bảng 2.2 Danh sách các dụng cụ phịng thí nghiệm.................................................... 22
Bảng 2.3 Danh sách các thiết bị................................................................................... 23
Bảng 2.4 Tính chất của vật liệu................................................................................... 29
Bảng 2.5 Phạm vi giới hạn và độ phân giải của máy đo CO và HCHO.......................31
Bảng 2.6 Bảng chỉ thị nồng độ TVOCs, bụi PM2,5 và bụi PM10 theo thang đo của máy
Mobile Nose................................................................................................................ 32
Bảng 2.7 Tiêu chuẩn chất lượng khơng khí trong nhà................................................. 34
Bảng 3.1 Đánh giá phơi nhiễm theo phương pháp bán định lượng……………………45

xii


CHƯƠNG: MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề

Nghi thức dâng hương (nhang) vào những dịp lễ, Tết hay trong thờ cúng hằng
ngày là tập quán mà hầu như mọi người dân Châu Á bất kể lứa tuổi nào và sống ở nơi
đâu đều biết đến. Dù khơng mê tín dị đoan nhưng trong tâm thức mọi người đều tin
rằng nén nhang khi đốt lên sẽ trở thành một nhịp cầu vơ hình kết nối hai thế giới hữu
hình và vơ hình với nhau. Khi đốt nhang đèn, khói nhang nghi ngút tạo nên khơng
khí thanh tịnh và trang nghiêm ở những nơi thờ cúng đồng thời cũng tạo khơng khí

ấm áp trong những căn phòng của người qua đời hoặc lâm trọng bệnh. Theo quan
niệm của Phật giáo, lòng thành được thể hiện qua làn khói nhang nghi ngút, khơng
cần cỗ bàn, yến tiệc thịt cá, heo quay linh đình. Vì đúng nghĩa của sự Cúng Phật thì
chỉ nên dùng nhang thơm, đèn sáng, hoa tươi, trái tốt, nước trong là đủ. Nén nhang đã
đi vào đời sống văn hóa, tín ngưỡng của người dân Châu Á nói chung cũng như
người dân Việt Nam nói riêng, trở thành một nét đẹp truyền thống, gần gũi và thiêng
liêng. Ngày nay, khi xã hội ngày càng hiện đại, con người đối với tín ngưỡng càng
thêm q trọng, gìn giữ. Chính vì vậy mà nhu cầu đối với nén hương trong việc thờ
cúng cũng đa dạng, phong phú hơn.
Nhận biết được nhu cầu này, các cơ sở, làng nghề sản xuất nhang đã sản xuất ra
hàng loạt loại nhang với nhiều hình dạng, mùi thơm và màu sắc khác nhau nhằm đáp
ứng được nhu cầu của người tiêu dùng. Tuy nhiên, để sản xuất với số lượng lớn và
mang lại lợi nhuận cao, khơng ít cơ sở sản xuất đã sử dụng những hóa chất rẻ tiền để
thay thế cho các loại tinh dầu có mùi thơm tự nhiên giúp giữ mùi thơm lâu hơn và
giúp cho nén nhang, tàn nhang có kiểu dáng bắt mắt. Vì lẽ đó khói nhang ngày nay đã
trở thành một nguồn gây ơ nhiễm khơng khí, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của
con người. Khi đốt cháy, chất độc từ hóa chất trong nhang sẽ tác động đến đường hơ
hấp. Từ đó dẫn đến tình trạng viêm hơ hấp mãn tính và phá hủy các tổ chức cơ thể,
khiến các tế bào bị biến đổi gen. Nếu như các tế bào này là loại ác tính thì chỉ trong
thời gian ngắn, chúng sẽ biến thành tế bào ung thư. Như vậy khói nhang độc hại
khơng kém gì khói thuốc lá [1].
Hiện nay, việc ứng dụng khả năng quang xúc tác của vật liệu nano TiO 2 để phân hủy
các chất ô nhiễm được coi là giải pháp quan trọng giúp làm sạch mơi trường khơng khí.
Phương pháp này được sử dụng rộng rãi bởi các ưu điểm như: sử dụng vật liệu TiO 2 là
chất không độc hại, ổn định hóa học cao và có hoạt tính quang xúc tác mạnh [2]; chi phí
đầu tư và vận hành thấp (chỉ cần ánh sáng mặt trời, oxy và độ ẩm trong

1

khơng khí); q trình oxy hóa được thực hiện trong điều kiện nhiệt độ và áp suất bình
thường; hầu hết các chất độc hữu cơ đều có thể bị oxy hóa thành sản phẩm cuối cùng
là khí CO2 và nước [3]. Tuy nhiên, ở Việt Nam chưa tìm thấy nghiên cứu cụ thể về
nồng độ các chất ơ nhiễm có trong khói nhang tại địa điểm cụ thể như đền, chùa cũng
như ứng dụng quá trình quang xúc tác vào việc xử lý khói nhang. Do đó, nhóm
nghiên cứu tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đánh giá mức độ ơ nhiễm khơng
khí từ q trình đốt nhang (hương) và thực nghiệm xử lý bằng thiết bị xử lý khơng
khí trong nhà tự chế tạo”.
2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

2.1 Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu khảo sát, phân tích, đánh giá mức độ ơ
nhiễm từ q trình đốt nhang tại chùa sau đó thực nghiệm mơ phỏng nguồn ơ nhiễm
từ việc đốt nhang trong phịng thí nghiệm và tiến hành xử lý bằng thiết bị xử lý
khơng khí tự chế tạo.
2.2 Nội dung nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu bao gồm những nội dung sau:
-

Nội dung 1: Khảo sát thói quen đi chùa và thói quen thắp nhang ở hộ gia đình.

-

Nội dung 2: Đánh giá mức độ ô nhiễm tại các chùa ở trong thành phố Hồ Chí
Minh và các tỉnh lân cận.

-

Nội dung 3: Đánh giá mức độ ô nhiễm từ khói nhang trong phịng thí nghiệm
bằng mơ hình tự chế tạo.

-

Nội dung 4: Thực nghiệm xử lý khói nhang (chủ yếu là TVOCs) bằng mơ hình
tự chế tạo ứng dụng quá trình quang xúc tác.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu bao gồm đối tượng và phạm vi nghiên cứu như sau:
-

Đối tượng nghiên cứu của đề tài bao gồm nhang (hương), thiết bị xử lý xúc tác
quang và vật liệu xúc tác (TNTs tẩm kim loại).

-

Trong nghiên cứu này, nồng độ các chất ô nhiễm có trong khói nhang được khảo
sát thực tế ở một số chùa và ở phịng thí nghiệm. Thí nghiệm xử lý khói nhang
ứng dụng thiết bị xúc tác quang được tiến hành ở quy mơ phịng thí nghiệm.

-

Thí nghiệm được thực hiện tại phịng thí nghiệm Hóa phân tích môi trường tại
trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh.
2


-

Thời gian thực hiện đề tài từ 01/2019 – 07/2019.

4. Tính khoa học và thực tiễn của đề tài

4.1 Tính khoa học của đề tài
Là một trong những nghiên cứu về tập quán đốt nhang (hương) tại Việt Nam dưới
góc độ môi trường. Đề tài được thực hiện dựa trên cơ sở các nghiên cứu về đặc tính
phát thải nguy hại và những tác động khi đốt nhang (hương) tại các nước tương đồng
trên thế giới có nền khoa học kỹ thuật phát triển hơn đồng thời ứng dụng cơ sở xúc
tác quang hóa trong thiết bị xử lý khơng khí tự chế tạo với các vật liệu xúc tác dễ
kiếm, rẻ tiền, trơ về mặt hóa học, thân thiện với môi trường đặc biệt không độc hại
đối với sức khỏe con người. Đề tài cũng đóng góp và tạo nền tảng cho các nghiên cứu
khoa học liên quan đến khói nhang tại Việt Nam.
4.2 Tính thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài giúp đóng góp một phần dữ liệu về vấn đề ô nhiễm

do đốt nhang hiện nay và ý thức của người tiêu dùng từ đó tăng thêm tính xác thực,
tính thuyết phục đối với việc quản lý sản xuất và sử dụng nhang sau này. Thiết bị xử
lý khơng khí tự chế tạo có thể giúp cải thiện chất lượng khơng khí, giúp con người có
thêm biện pháp chủ động trong việc bảo vệ sức khỏe của bản thân.

3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về chùa ở Việt Nam
Từ điển Tiếng Việt định nghĩa “chùa” là cơng trình kiến trúc làm nơi thờ Phật.
Chùa ở Việt Nam là cơng trình kiến trúc để thờ chư Phật, Bồ Tát, Thiên Thần, Hộ
Pháp; là nơi thờ các vị tổ sư, các vị trụ trì quá cố; nơi thờ linh cốt của những q Phật
tử. Ngơi chùa cịn là nơi cư ngụ, tu hành, học tập, nghiên cứu giáo lý Phật giáo của
các Tăng ni; là nơi hành lễ của các Tăng ni, Phật tử. Ngồi ra, chùa cịn là nơi tu

dưỡng tinh thần, thắng cảnh du lịch, trung tâm hoạt động lễ hội, bảo tàng nghệ thuật
dân tộc, cơ sở giáo dục,… [4]. Qua gần 2000 năm lịch sử Phật giáo Việt Nam, kiểu
kiến trúc chùa cũng như Phật điện ở bên trong dần thay đổi. Nhưng nhìn chung tổng
thể chùa ở Việt Nam đều có một số đặc điểm chung. Chùa không phải là một ngôi
nhà mà là một quần thể kiến trúc, gồm những ngôi nhà sắp xếp cạnh nhau hoặc nối
vào nhau. Tùy theo cách bố trí những ngôi nhà này mà chùa được chia thành những
kiểu khác nhau. Tên các kiểu chùa truyền thống thường được đặt theo các chữ Trung
Quốc có dạng gần với bình diện kiến trúc chùa, gồm các kiểu chùa sau:
-

Kiểu chùa đơn giản nhất là kiểu chữ Đinh () (Hình 1.1). Chùa có nhà chính
điện hay nhà thượng điện, tức ngơi nhà đặt các bàn thờ Phật, nối thẳng góc với
nhà bái đường hay nhà tiền đường ở phía trước. Nhà bái đường đơi khi cịn
được gọi là chùa hộ vì ở đây thường có các tượng Hộ Pháp [5].

CHÍNH ĐIỆN
NHÀ BÁI ĐƯỜNG
Hình 1.1 Kiểu chùa chữ Đinh
-

Kiểu chùa phổ biến hơn là kiểu chữ Cơng ( ) (Hình 1.2). Chùa có nhà chính
điện và nhà bái đường song song với nhau và được nối với nhau bằng một
ngôi nhà gọi là nhà thiêu hương - nơi nhà sư làm lễ. Có nơi gọi gian nhà nối
nhà bái đường với Phật điện này là ống muống [5].

4


Hình 1.2 Kiểu chùa chữ Cơng
-

Kiểu chùa thứ ba là kiểu chữ Tam ( ) (Hình 1.3). Chùa có ba nếp nhà song
song với nhau, thường được gọi là chùa hạ, chùa trung và chùa thượng, như
kiểu chùa Kim Liên, chùa Tây Phương ở Hà Nội [5].

Hình 1.3 Kiểu chùa chữ Tam

Tên những kiểu chùa này được dựa vào cụm kiến trúc chính. Trong các chùa, ngồi
cụm kiến trúc này, cịn có những ngơi nhà khác như nhà tổ, nơi thờ các vị sư từng trụ trì
ở chùa nay đã tịch, hoặc nhà tăng, nơi ở của các nhà sư, và một số kiến trúc khác như
gác chuông, tháp và tam quan... Kiến trúc chùa truyền thống ở Việt Nam khá đa dạng,
biểu hiện qua không gian, các phong cách kiến trúc địa phương. Chẳng hạn, chùa kiểu
chữ Tam phổ biến ở miền Nam, hơn ở miền Bắc. Ngay cách xây dựng ngôi chùa kiểu
chữ Tam ở miền Nam cũng khác với các chùa cùng kiểu ở miền Bắc. Những nếp nhà ở
các chùa cổ như chùa Giác Lâm, chùa Giác Viên (thành phố Hồ Chí Minh) có

5


đường nóc ngắn, với bốn mái rộng, mà nhân dân địa phương quen gọi là nhà kiểu
bánh ít (một loại bánh làm bằng bột gạo ở miền Nam).
Để tạo ra một thế giới gần thiên nhiên, tĩnh lặng nhưng tươi đẹp, chùa Việt Nam
thường có vườn cây, vườn hoa, nhiều chùa cịn có cả ao và hồ sen. Ngồi người Kinh,
một số dân tộc thiểu số khác ở Việt Nam cũng có chùa. Chùa người Mường làm bằng
tranh tre đơn giản. Chùa người Khơme được xây dựng đẹp, có bộ mái biểu hiện ảnh
hưởng Campuchia và Thái Lan. Chùa người Hoa cũng có sắc thái kiến trúc riêng.
Hình 1.4 minh họa một kiểu chùa ở Việt Nam.

Hình 1.4 Chùa Vĩnh Nghiêm (Quận 3)

1.2 Tổng quan về nhang
Nhang (hương) được chế tạo từ các chất của thực vật có mùi thơm, thông thường
được bổ sung thêm tinh dầu chiết ra từ thực vật hay có nguồn gốc động vật, dùng để
tỏa ra khói có mùi thơm khi cháy. Nhang được sử dụng trong các mục đích tơn giáo,
chữa bệnh theo quan niệm thuở xưa hay đơn thuần mang tính thẩm mĩ. Nhang ở dạng
bột hay hạt nhỏ được bỏ vào than nóng hay trong bình hương, lư hương. Nhang cũng
được làm ở dạng thuận tiện hơn cho việc đốt như que, vịng hình nón hay dạng cái
nêm. Với những dạng này, nhang được đốt cho bắt lửa sau đó dập tắt ngọn lửa để nó
cháy chậm hơn và tỏa ra khói có mùi thơm. Nhang đóng một vai trị quan trọng trong
đời sống tâm linh của người châu Á, thường được sử dụng trong ngày rằm, ngày lễ,
tết.
6


Nghề làm nhang cách thức giản dị, vốn ít, nhân cơng gia đình từ trẻ tới già ai
cũng có thể góp phần vào được. Các nguyên liệu làm nhang thường dễ kím và có sẵn
trong tự nhiên như: [6]
-

-

Bột vỏ cây Ơ đước mọc theo mé sơng, bờ suối trong rừng vùng Tây Ninh, Thủ
Dầu Một, Biên Hoà, Bà Rịa. Ô đước có tên khoa học là Cinnamomun
argenteun thuộc về loại Lauracées, khơng lớn, đường kính thân cây độ 25 - 30
cm, lá lớn như lá xoài voi, tượng và mặt trên láng bóng. Trong vỏ cây ơ đước
có chất nhớt, dính như keo.
Cây tre, nứa đủ loại để chẻ làm chân nhang.
Hương thơm được chiết xuất từ gỗ trầm, bạch đàn, cây quế có nhiều ở các tỉnh
miền Trung như Quảng trị, Thừa Thiên, Quảng Nam.
Phẩm màu để nhuộm chân nhang, giấy bao nhang.

Dụng cụ làm nhang rất giản dị thường chỉ cần: bàn dài, chậu sành và một cái bàn
trịn bằng cây hay bằng tơn, làm nhang thơm hay nhang thẻ thì dùng thêm một miếng
ván cây nhỏ có núm để cầm và dùng để lăn nhang. Nếu làm nhang vịng thì cần một
cái khn bằng cây gỗ phẳng, trên có đục một rãnh hình nhang vịng xốy trôn ốc,
lớn nhỏ tùy theo cỡ nhang dự định làm. Có ba loại nhang là nhang đất, nhang thẻ và
nhang vòng cho nên cách thức làm hơi khác nhau, nhưng trừ cách làm nhang vịng
cịn lại hai loại nhang thì có cơng đoạn chính như mơ tả ở Hình 1.5: [6]
Chẻ
chân
nhang

Làm
bột nhang
Hình 1.5 Sơ đồ các cơng đoạn chính trong q trình làm nhang

Các cơng đoạn làm nhang được mơ tả như sau:
-

Đầu tiên phải chẻ chân nhang. Cây tre dùng làm nhang sau khi mua về được
đem cưa ra từng đoạn ngắn, dùng dao sắc chẻ ra thành thanh nhỏ (đem ngâm
nước rồi phơi khô để nhang cháy đượm). Sau đó lại chẻ các thanh ấy ra vuốt
nhẵn và tròn để làm chân nhang. Nhưng đối với nhang thường nghĩa là nhang
ma, nhang đất thì khơng cần vuốt nhẵn. Chân nhang chẻ xong được nhuộm đỏ
phía dưới trước khi làm thân nhang hoặc về sau mới nhuộm.

-

Làm bột nhang: Bột để se thân nhang lấy từ vỏ cây Ô đước. Người làm nhang
thường mua hay vào rừng vạt đẽo sau đó đem về phơi khơ, rồi dùng cối đá giã

(đâm) nát ra bột. Đem bột rây nhỏ, mịn, bột nào cịn to thì bỏ vào cối giã lần thứ

7


hai. Bột mịn nhuyễn gọi là bột áo để bao phía ngồi nén nhang, cịn bột to gọi
là bột hồ để se phía trong. Khi làm loại nhang thơm hay nhang thẻ thì phải
dùng gỗ trầm, gỗ bạch đàn, quế chi, chẻ nhỏ ra và tán nhỏ rồi rây kỹ .
-

Làm thân nhang: Lúc se thân nhang cần ba loại bột. Loại thứ nhất là bột hồ Ô
đước, tiếp theo là bột nửa hồ nửa áo và loại cuối cùng là một phần bột hồ và
hai phần bột áo. Lấy chân tre chia ra từng nắm (chét) nhỏ, dùng một cây cơ
cặp vào để trừ phía dưới chân nhang, đoạn nhúng phần thân nhang sẽ bọc bột
vào thùng nước lạnh cho ngập tới đầu thân nhang. Sau khi nhúng nước, kéo tre
ra vẩy cho thật ráo nước. Đem vùi đầu tre đã nhúng nước lạnh vào loại bột hồ
thứ nhất, nhúng vào bột xong bỏ ra ngay và giũ cho rơi bớt bột đồng thời phải
cầm tách các cây nhang ra cho khỏi dính chùm vào nhau. Lặp lại các bước như
thế đến khi nào không thấy nước ngấm ra ngồi cây nhang nữa là được. Đem
để nắm nhang đó lên giá gác cho khô rồi lấy nắm khác nhúng bột. Thường
nhúng luôn một muôn chân nhang, lúc này lấy nắm đã nhúng nước, nhúng bột
đầu nhúng lại vào nước lạnh, đem vùi vào loại bột thứ hai. Lần này ở cây tre
nhang đã có bột Ơ đước, gặp nước sẽ có thể rời ra, nên phải cầm đầu cây
nhang tách ra một chút và nhúng xuống nước cũng nên lấy ra ngay. Lần này
nên cầm xòe chân nhang ra như cái quạt, để nằm xuống bàn rắc loại bột thứ ba
lên, xong nắm chụm tre lại giũ bột thừa đã bám vào nhang, nhúng xong đem
gác lên giá phơi cho khô. Thân nhang nhúng được ba lần nước, ba lần bột thì
lớn bằng chiếc đũa, nhưng bột thoa chưa được chặt, phải lăn để thân nhang se
lại. Khi làm nhang ma, nhang đất rẻ tiền phải lấy một thùng đựng đinh cũ,
hoặc kiếm thùng bằng tôn, kẽm, sắt tây có đáy cao độ 40 phân. Đem xếp đầu

nhang xuống đáy thùng, để thùng nằm ngang xuống, rồi lấy tay lăn đi lăn lại
để cho nhang mới làm xong được chắc lại. Lăn độ 15 - 20 phút sau đó mang
để lên giàn phơi nắng cho khô. Nhang này được xếp thành bó 200 cây để bán.

-

Nhang thơm là loại nhang trong có trộn gỗ thơm như trầm, bạch đàn, quế chi,
thường nhang này đựng trong bao hay thẻ, mỗi bao có 60 cây, nên được gọi là
nhang thẻ. Nguyên liệu làm nhang thẻ cũng như làm nhang đất, nhưng khác ở giai
đoạn làm thân nhang. Ba phần bột làm thân nhang gồm: một phần là bột hồ trộn
với bột thơm, hòa với nước lạnh; một phần nữa là bột thơm trộn với ít bột hồ, rây
thật mịn rồi để khô dùng làm bột áo. Bột thơm làm bằng gỗ cây trầm, bạch đàn,
quế chi được tán nhỏ và rây kỹ. Sau khi trộn, nhồi bột rồi thì lấy tay se bột thành
một cục nhỏ. Lấy que nhang đặt vào phần bột đó rồi lăn bột bọc kín lấy chân
nhang. Muốn se đều và nhang được trịn thì lấy một miếng cây dẹp,

8


ngang 10 phần, dọc 20 phân, dày 1 phân, phía lưng có núm cầm, cầm núm ấy
lăn lên mình cây nhang, lăn đi lăn lại vài lần cho tròn và nhẵn. Khi nhang đã
nhẵn rồi thì vùi vào đống bột áo khô se lại lần nữa để cho bột ăn vào cây
nhang, như vậy cây nhang sẽ đẹp và có mùi thơm ngát. Cuối cùng mang nhang
phơi nắng cho khô và cho vào bao. Hình 1.6 thể hiện các loại nhang được bán
trên thị trường hiện nay.

a. Nhang vòng

b. Nhang nụ

c. Nhang thanh

Hình 1.6 Các loại nhang đang được bán trên thị trường hiện nay.

1.3 Tổng quan về phương pháp quang xúc tác
1.3.1 Giới thiệu vật liệu TiO2
Titanium dioxide (TiO2) là chất rắn màu trắng, khi nung nóng có màu vàng, khi làm
nguội trở lại màu trắng, độ cứng cao, khó nóng chảy (1870 °C). Ưu điểm lớn của TiO2 là
khơng độc hại, giá thành thấp, hoạt tính xúc tác cao và có khả năng sử dụng ánh sáng
mặt trời để khống hóa hồn tồn nhiều hợp chất hữu cơ [7]. TiO2 là một loại vật liệu rất
phổ biến trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Chúng được sử dụng nhiều trong việc
pha chế tạo màu sơn màu men mỹ phẩm và cả trong thực phẩm.

Tinh thể TiO2 có nhiều dạng thù hình trong đó có 3 dạng thù hình chính là:
Rutile, Anatase, Brookite [8]. Trong đó Rutile là dạng bền phổ biến nhất của TiO 2, có
+

-

mạng lưới tứ phương trong đó mỗi ion Ti 4 được 2 ion O2 bao quanh kiểu bát diện,
đây là kiến trúc điển hình của hợp chất có cơng thức MX 2. Anatase và Brookite là các
dạng giả bền và chuyển thành rutile khi nung nóng. Tất cả các dạng tinh thể đó của
TiO2 tồn tại trong tự nhiên như là các khống, nhưng chỉ có Rutile và Anatase ở dạng
đơn tinh thể là được tổng hợp ở nhiệt độ thấp. Hai pha này cũng được sử dụng trong
thực tế làm chất màu, chất độn, chất xúc tác... [8] [9]. Hình 1.7 thể hiện ba cấu trúc
tinh thể dạng thù hình của TiO2
9


a. Dạng Anatase

b. Dạng Rutile

c. Dạng Brookite

Hình 1.7 Cấu trúc tinh thể dạng thù hình của TiO2 [10]

1.3.1.1 Tính chất vật lý của TiO2 [10]
TiO2 có những tính chất vật lý sau đây:
Tính dẫn điện: TiO2 pha anatase là chất bán dẫn loại n có độ linh động lớn có
độ truyền qua tốt trong vùng ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại, hệ số khúc xạ
lớn. Vật liệu TiO2 theo lí thuyết sẽ là vật liệu dẫn điện kém do có độ rộng vùng
cấm Eg > 3 eV. Tuy nhiên sai hỏng mạng ở dạng nút mạng khuyết oxy đóng
vai trò như các tạp chất donor, mức năng lượng tạp chất nằm ngay sát vùng
dẫn khoảng 0,01 eV. Vì vậy, TiO 2 dẫn điện bằng điện tử ở nhiệt độ phịng.
Màng TiO2 pha Anatase và Rutile đều có điện trở biến thiên theo quy luật hàm
số mũ theo phương trình (2.1):
R = exp(Ea/KT)
Trong đó: A: là hệ số

-

K: hằng số Boltzmann

Ea: năng lượng hoạt hóa
T: nhiệt độ tuyệt đối

Pha tạp chất điện trở của màng TiO 2 giảm đáng kể vì khi đó tạp chất đóng vai
trị là tâm donor và aceptor làm số hạt tải điện tăng mạnh và năng lượng kích
hoạt Ea giảm rõ rệt ở nhiệt độ phịng.

-

Tính chất từ của TiO2: TiO2 tinh khiết khơng có từ tính. Khi pha tạp Co, Fe, V
thì TiO2 thể hiện tính sắt từ ở nhiệt độ phịng. Tính chất từ của TiO 2 pha tạp
phụ thuộc vào loại tạp chất, nồng độ pha tạp và điều kiện hình thành tinh thể.

-

Tính nhạy khí của TiO2: Vật liệu TiO2 có khả năng thay đổi độ dẫn điện khi
hấp thụ một số khí như CO, CH 4, NH3, hơi ẩm… Vì vậy, dựa trên sự thay đổi
điện trở của màng sẽ xác định được loại khí và nồng độ khí. Do đó TiO 2 đang
được nghiên cứu để làm cảm biến khí.

10


1.3.1.2 Tính chất hóa học của TiO2 [10]
Ở điều kiện bình thường TiO2 là chất trơ về mặt hóa học, khơng phản ứng với

nước axit vơ cơ lỗng, kiềm, và các axit hữu cơ khác.
TiO2 tan không đáng kể trong các dung dịch kiềm.
TiO2 + 2 NaOH → Na2TiO3 + H2O
TiO2 tác dụng với HF
TiO2 + HF → H2TiF3 + H2O
TiO2 bị khử về các oxit thấp hơn
2 TiO2

+ H2 → Ti2O3 + H

2 TiO2

+ CO → Ti2O3 + C

TiO2 phản ứng với muối cacbonat
TiO2 + MCO3 → MTiO3 + CO2 (nhiệt độ 800 - 1000 °C)
Với M: Ca, Mg, Ba, Sr
TiO2 phản ứng với oxit kim loại
TiO2 + MO → MTiO3 (nhiệt độ 1200 - 1300 °C)
Với M: Pb, Mn, Fe, Co
1.3.2 Cơ chế quang xúc tác TiO2 [8]
TiO2 tồn tại ở ba dạng thù hình như trình bày ở phần 2.3.1 nhưng khi ở dạng
tinh thể Anatase TiO2 có hoạt tính quang xúc tác cao nhất so với hai dạng cịn lại. Khi
đó xúc tác hoạt hóa bởi ánh sáng thích hợp sẽ xảy ra sự chuyển điện tử từ vùng hóa
+

-

trị (h ) lên vùng dẫn (e ).
- Vùng dẫn khử các phân tử nhận e

-

- Vùng hóa trị oxi hóa các phân tử cho e

-

Q trình chuyển điện tử có hiệu quả hơn nếu các phân tử từ chất hữu cơ và vô
cơ bị hấp phụ trước bề mặt chất xúc tác bán dẫn
hυ + TiO2
-

-

A+ e →A

11


Hình 1.8 Cơ chế quang xúc tác của TiO2 [8]
*

+

Tại vùng hóa trị có sự hình thành các gốc OH và RX :
TiO

(2.10)
(2.11)

TiO

(2.12)

TiO
(2.13)
Tại vùng dẫn có sự hình thành các gốc
TiO
O

TiO 2 (e − ) + H 2 O 2 → HO* + HO − + TiO2

H

(2.14)
(2.15)
(2.16)
(2.17)
Điề
u