BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TINH LUYỆN SIO
2
TỪ TRO TRẤU
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC ĐỂ SẢN XUẤT
VẬT LIỆU XÂY DỰNG CHẤT LƯỢNG CAO

Ngành: MÔI TRƯỜNG
Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

2
từ tro trấu để sản xuất vật liệu xây
dựng.
4. Các yêu cầu chủ yếu :
− Tổng quan tài liệu.
− Tình hình nghiên cứu các phương pháp tinh luyện SiO
2
trong và ngoài nước.
− Xây dựng và chạy mô hình trên quy mô phòng thí nghiệm.
− Kết quả và thảo luận.
5. Kết quả tối thiểu phải có:
− Xây dựng mô hình thực tế, chạy mô hình trong quá trình ủ và ghi nhận kết
quả theo dõi các chỉ tiêu đến khi kết thúc.
− Tính toán sau khi kết thúc. So sánh các phương pháp nghiên cứu trước.
− Báo cáo thuyết minh đề tài.

Ngày giao đề tài: 01/04/2013 Ngày nộp báo cáo: 17/07/2013
Chủ nhiệm ngành
(Ký và ghi rõ họ tên)

TP. HCM, ngày 01 tháng 04 năm 2013.

Giảng viên hướng dẫn chính
(Ký và ghi rõ họ tên)

đề tài và giành nhiều thời gian hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiệnđề
tài này.
Đồng thời tôi xin chân thành cảm ơn các thầy và các anh chị em
trong phòng thí nghiệm khoa Môi trường và công nghệ sinh học trường
Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện và
giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài.
Xin gửi lòng biết ơn với gia đình tạo điều kiện cho tôi có thể học tập,
luôn động viên tôi trong suốt quá trình học và thực hiện đề tài.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 07 năm 2013
Người thực hiện đề tài

Vương Mỹ Ngọc
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN
i
MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv
DANH MỤC BẢNG v
DANH MỤC HÌNH ẢNH vii
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
2. Mục đích nghiên cứu 2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu 2
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2
5. Phương pháp nghiên cứu 2
6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3
7. Các kết quả đạt được của đề tài 3

CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34
3.1. Mô hình nghiên cứu 34
3.2. Vật liệu nghiên cứu 34
3.2.1. Tro trấu 34
3.2.2. Phân urê 36
3.2.3. Chế phẩm vi sinh 37
3.3. Phương pháp nghiên cứu 38
3.3.1. Phương pháp nhiệt 38
3.3.2. Phương pháp sinh học 38
3.4. Phương pháp phân tích 41
3.5. Xử lí số liệu 42
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 43
4.1. Phương pháp nhiệt 43
4.1.1. Kết quả 43
4.1.2. Nhận xét 44
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN
iii
4.2. Phương pháp sinh học 44
4.2.1. Nhiệt độ 44
4.2.2. pH 46
4.2.3. Độ ẩm 47
4.2.4. Độ sụt giảm thể tích 49
4.2.5. Hàm lượng Nitơ 50
4.2.6. Hàm lượng chất hữu cơ 52
4.2.7. Hàm lượng Cacbon 53
4.2.8. Nhận xét chung 54
4.3. Nhận xét các phương pháp 55
4.3.1. Phương pháp nhiệt 55
4.3.2. Phương pháp hóa học 56
4.3.3. Phương pháp sinh học 56

[11]
5
Bảng 1.2 Thành phần hóa học của vỏ trấu
[12]
6
Bảng 1.3 Các thành phần oxit có trong tro trấu
[12]
9
Bảng 1.4 Hàm lượng các oxit trong clinke Portland
[10]
12
Bảng 1.5 Khoảng nhiệt độ của các nhóm VSV 20
Bảng 1.6 Tóm tắt các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế biến compost 24
Bảng 2.1 Kết quả kiểm tra hoạt tính vật liệu 29
Bảng 2.2 Kết quả đo độ bền nén trung bình của mẫu vữa 29
Bảng 3.1 Các chỉ tiêu tro trấu đầu vào 36
Bảng 3.2 Hàm lượng Nitơ và Cacbon trong mẫu phân urê 37
Bảng 3.3 Các chỉ tiêu chất lượng chủ yếu 37
Bảng 3.4 Tỉ lệ phối trộn 39
Bảng 3.5 Thông số đầu vào quá trình ủ hiếu khí 40
Bảng 3.6 Chỉ tiêu và tần suất theo dõi quá trình ủ 41
Bảng 3.7 Các phương pháp phân tích 41
Bảng 4.1 Hiệu suất xử lí tro trấu bằng phương pháp nhiệt 43
Bảng 4.2 Nhiệt độ trong 31 ngày ủ 44
Bảng 4.3 Giá trị pH trong 31 ngày ủ 46
Bảng 4.4 Độ ẩm trong 31 ngày ủ 48
Bảng 4.5 Độ sụt giảm thể tích trong 31 ngày ủ 49
Bảng 4.6 Hàm lượng Nitơ trong 31 ngày ủ 51
Bảng 4.7 Giá trị hàm lượng chất hữu cơ trong 31 ngày ủ 52
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

được tách triết từ mẫu tro trấu 32
Hình 3.1 Mô hình thí nghiệm 34
Hình 3.2 Mẫu tro trấu ban đầu 35
Hình 3.3 Mẫu tro sau tiền xử lí 35
Hình 3.4 Mẫu phân urê 36
Hình 3.5 Chế phẩm vi sinh 37
Hình 3.6 Tủ sấy và được điều chỉnh nhiệt độ là 950°C 38
Hình 3.7 và 3.8 Mẫu phân ure sử dạng rắn và sau khi hòa tan vào nước để
trộn 40

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN
viii
Hình 3.9 và 3.10 Mẫu chế phẩm vi sinh dạng bột và sau khi hòa tan vào nước
để trộn 40

Hình 3.11 Trộn đều vật liệu 40
Hình 3.12 Mô hình ủ hiếu khí 40
Hình 4.1 Mẫu tro trắng sau xử lí bằng nhiệt 43
Hình 4.2 Biến thiên nhiệt độ trong quá trình ủ 45
Hình 4.3 Biến thiên pH trong quá trình ủ 47
Hình 4.4 Biến thiên độ ẩm trong quá trình ủ 48
Hình 4.5 Biến thiên độ sụt giảm thể tích trong quá trình ủ 50
Hình 4.6 Biến thiên hàm lượng Nitơ 51
Hình 4.7 Biến thiên hàm lượng chất hữu cơ trong quá trình ủ 52
Hình 4.8 Biến thiên hàm lượng Cacbon trong quá trình ủ 53

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN
SVTH: VƯƠNG MỸ NGỌC 1 MSSV: 0951080056
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài

khiết, phương pháp hóa lý cho thấy những hạn chế về mặt kinh tế cũng như tác
động đến môi trường từ việc thải bỏ hóa chất dùng tách chiết; chính vì thế nghiên
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN
SVTH: VƯƠNG MỸ NGỌC 2 MSSV: 0951080056
cứu thực hiện nhằm tìm ra một giải pháp thân thiện môi trường hơn bằng phương
pháp sinh học. Chính vì vậy đề tài “Nghiên cứu tinh luyện SiO
2
từ tro trấu bằng
phương pháp sinh học để sản xuất vật liệu xây dựng chất lượng cao” được thực hiện
với mục tiêu cung cấp một giải pháp an toàn, thân thiện môi trường để tinh luyện
SiO
2
tinh khiết, phục vụ sản xuất vật liệu xây dựng chất lượng cao đồng thời bảo vệ
môi trường và hướng đến phát triển bền vững.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu tinh luyện SiO
2
từ tro trấu bằng phương pháp sinh học để sản
xuất vật liệu xây dựng chất lượng cao.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Tổng quan về tro trấu, tình hình phát sinh tro trấu tại Việt Nam.
- Tìm hiểu về vật liệu xây dựng, phụ gia trong ngành vật liệu xây dựng.
- Tổng quan phương pháp sinh học để xử lý chất thải rắn, các yếu tố ảnh
hưởng đến quá trình xử lý sinh học.
- Tổng hợp tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước.
- Lập mô hình nghiên cứu tinh luyện tro trấu bằng phương pháp nhiệt và
phương pháp sinh học.
- Theo dõi các chỉ tiêu của mô hình.
- So sánh hiệu quả với các phương pháp khác (phương pháp hóa hoc).
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Sau quá trình ủ hiếu khí 31 ngày, hàm lượng Cacbon trong tro trấu giảm còn
7,63%.
- Tính toán chi phí thực hiện.
- So sánh ưu – nhược điểm với các phương pháp khác
8. Kết c ấu đồ án tốt nghiệp
Đồ án ngoài phần Mở Đầu và Kết luận – Kiến nghị, bao gồm 4 chương với
nội dung như sau:
 Chương 1: Tổng quan
 Chương 2: Tình hình nghiên cứu
 Chương 3: Mô hình và phương pháp nghiên cứu
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN
SVTH: VƯƠNG MỸ NGỌC 4 MSSV: 0951080056
 Chương 4: Kết quả - Thảo luận

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN
SVTH: VƯƠNG MỸ NGỌC 5 MSSV: 0951080056
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan tro trấu
1.1.1. Nguồn gốctro trấu
Lúa (Oryza spp.) là một trong năm loại cây lương thực chính của thế giới,
cung cấp hơn 1/5 toàn bộ lượng calo tiêu thụ bởi con người. Nó là các loài thực vật
sống một năm, có thể cao tới 1 – 1,8 m, đôi khi cao hơn, với các lá mỏng, hẹp bản
(2 – 2,5 cm) và dài 50 – 100 cm. Các hoa nhỏ thụ phấn nhờ gió mọc thành các cụm
hoa phân nhánh cong hay rủ xuống, dài 30 – 50 cm. Hạt là loại quả thóc (hạt nhỏ,
cứng của các loại cây ngũ cốc) khi non có màu xanh, chín có màu vàng, dài 5 – 12
mm và dày 2 – 3 mm. Cây lúa non được gọi là mạ. Sau khi ngâm ủ, người ta có thể
gieo thẳng các hạt thóc đã nảy mầm vào ruộng lúa đã được cày, bừa kỹ hoặc qua
giai đoạn gieo mạ trên ruộng riêng để cây lúa non có sức phát triển tốt, sau một
khoảng thời gian thì nhổ mạ để cấy trong ruộng lúa chính. Sản phẩm thu được từ
cây lúa là thóc. Sau khi xát bỏ lớp vỏ ngoài thu được sản phẩm chính là gạo và các

Tỷ lệ theo khối lượng (%)
Carbon
41,44
Hydro
4,94
Oxy
37,32
Nitơ
0,57
Tro
15,73
Hình 1.1 Cây lúa
Hình 1.2 Vỏ trấu
Tro trấu thu được sau quá trình đốt vỏ trấu. Trong vỏ trấu chứa khoảng 75%
chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong quá trình đốt và khoảng 25% còn lại chuyển
thành tro. Khi đốt 1kg trấu sinh ra nhiệt lượng khoảng 3000Kcal và 0,2kg tro.
1.1.2. Tình hình phát sinh tro trấu
Theo Báo cáo kế hoạch thực hiện 12 tháng năm 2012 của Ngành Nông
nghiệp và phát triển nông thôn do Bộ Nông Nghiệp và Phát triển nông thôn thực
hiện, sản lượng lúa năm 2012 đạt 43,7 triệu tấn. Ước tính trung bình sẽ phát sinh ra
8,74 triệu tấn vỏ trấu.
Từ lâu, vỏ trấu đã là một loại chất đốt rất quen thuộc với bà con nông dân,
đặc biệt là ở vùng đồng bằng sông Cửu Long. 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). Do 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.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN

− Tại Cần Thơ, Cty Đình Hải sẽ tiếp tục phối hợp với Công ty J-Power của
Nhật Bản để nghiên cứu phát triển nhà máy điện trấu 20MW đặt tại
huyện Thốt Nốt (Cần Thơ). Hình 1.5 Bãi chứa trấu làm nguyên liệu
đốt cho nhà máy nhiệt điện An
Giang
Hình 1.6 Xây dựng nhà máy điện trấu
Đình Hải (Cần Thơ)
Phát triển nhiệt điện từ nguyên liệu trấu đồng thời tạo ra một nguồn tro trấu
tương đối lớn, ứng dụng thành tựu nghiên cứu tinh luyện tro trấu thành vật liệu xây
dựng trước để sản xuất vật liệu xây dựng chất lượng cao.
1.1.3. Thành phần hóa học của tro trấu
Vỏ trấu sau khi cháy các thành phần hữu cơ sẽ chuyển hóa thành tro chứa
các thành phần oxit kim loại. Silic oxit là chất có tỷ lệ phần trăm về khối lượng cao
nhất trong tro chiếm khoảng 80 – 90%. Các thành phần oxit có trong tro được thể
hiện qua bảng 1.3. Chúng có thể thay đổi tùy thuộc vào giống cây lúa, điều kiện khí
hậu, đất đai của từng vùng miền. Hàm lượng SiO
2
trong tro trấu rất cao. Oxit silic
được sử dụng trong đời sống sản xuất rất phổ biến. Nếu tận thu được nguồn SiO
2
có
ý nghĩa rất lớn đối với nước ta. Làm được điều này ta sẽ không cần nhập khẩu SiO
2

và vấn đề ô nhiễm môi trường do vỏ trấu cũng được cải thiện.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN
SVTH: VƯƠNG MỸ NGỌC 9 MSSV: 0951080056

xây dựng ngày càng tăng, vì vậy việc sử dụng tro trấu mang lại hiệu quả rất lớn cả
về kinh tế, kỹ thuật và bảo vệ môi trường.
Tiế n sĩ Trần Bình đã thành công trong việc chế tạo vật liệu mới Vinasilic và
đăng ký sáng chế tại Cục Sở hữu trí tuệ Việt Nam 2007. Loại vật liệu này sản xuất
từ nguồn trấu. Kết quả thực nghiệm cho thấy: mẫu bê tông đựơc trộn phụ gia
vinasilic có cường độ chịu nén tối thiểu là 1200kG/cm
2
. Chỉ cần pha trộn một lượng
vinasilic bằng khoảng 10% hàm lượng xi măng.
Viện khoa học - công nghệ xây dựng đã nghiên cứu và đưa vào ứng dụng
thành công hai loại vữa chảy và vữa bơm không co cường độ cao là GM – F và GM
– P, có sử dụng phụ gia tro trấu trên cơ sở sử dụng silicafume của Tây úc.
Thạc sĩ Nguyễn Tiến Trung – Viện Thủy công – đã nghiên cứu thành công
bê tông giảm độ thấm ion Clo với phụ gia thay thế xi măng về khối lượng là tro trấu
5% và tro bay (Silicafume) 10%. Không những giảm được độ thấm ion Clo (tác
nhân gây ăn mòn cốt thép bê tông) xuống hai cấp so với mẫu đối chứng mà cường
độ nén cũng cao hơn so với mẫu đối chứng.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN
SVTH: VƯƠNG MỸ NGỌC 10 MSSV: 0951080056
Tiến sĩ Trần Bá Việt, Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng đã nghiên cứu
dùng tro trấu làm phụ gia tăng cường độ cho bê tông chất lượng cao, lượng phụ gia
khoảng 10% được xem là tối ưu. Kết quả nghiên cứu cho thấy tro trấu hoàn toàn có
thể thay thế silicafume (SF) dạng nén, bê tông đạt cường độ nén sau 28 ngày là 600
daN/cm
2
.
Tro trấu không những được ứng dụng trong công trình xây dựng, còn được
sử dụng làm chất phụ gia trong ngành sản xuất thép.
Hiện tại, việc ứng dụng phụ gia tro trấu trong xây dựng ở nước ta chưa được
phổ biến, đa phần chỉ được áp dụng trên qui mô thử nghiệm. Việt Nam vẫn chưa

− Alit: 3CaO.SiO
3
chiếm 60 – 65%
− Belit CaO.SiO
3
chiếm 20 – 25 %
− Celit 3CaO.Al
2
O
3
chiếm 4 – 12%
− Alumino – Ferit: 4CaO.Al
2
O
3
.Fe
2
O
3
chiếm 1 – 5% (7 – 14%)
Thành phần hóa học của clinke Portland còn biểu thị bằng hàm lượng các
oxit.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VŨ HẢI YẾN
SVTH: VƯƠNG MỸ NGỌC 12 MSSV: 0951080056
Bảng 1.4Hàm lượng các oxit trong clinke Portland
[10]
STT
Oxit
Hàm lượng (%)

07
K
2
O
0,6
08
Na
2
O
0,2
1.2.1.4. Ứng dụng
Vật liệu xi măng được ứng dụng rất rộng rãi do ưu điểm thi công đơn giản,
nguyên liệu ban đầu sẵn có, có tính chất cơ học tốt và t uổi thọ cao. Trong lĩnh vực
xây dựng dân dụng (lĩnh vực áp dụng chủ yếu), đây là vật liệu chính để xây cầu,
nhà, kênh, cống,v.v Trong xử lý rác thải hạt nhân, việc xi măng hóa cho phép cố
định các chất phóng xạ một cách sâu sắc trong vi cấu trúc của vật liệu xi măng.
1.2.2. Phụ gia trong ngành vật liệu xây dựng
1.2.1.1. Định nghĩa
Trong công nghệ sản xuất xi măng, việc sử dụng nguyên liệu hay hoá chất để
pha vào phối liệu hay cho vào nghiền chung với clinker là rất cần thiết, nhằm mục
đích cải thiện công nghệ nghiền, nung hay tính chất của sản phẩm. Ngoài ra còn góp
phần hạ giá thành sản phẩm và tăng sản lượng.
1.2.1.2. Tình hình sử dụng
Ngày nay trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì nhu cầu
về chỉnh trang xây dựng cơ sở hạ tầng tạo ra một diện mạo mới cho đất nước, thu
hút vốn đầu tư nước ngoài đang diễn ra mạnh mẽ như các khu công nghiêp, khu vui
chơi giải trí, trung tâm thương mại, các cao ốc…đang được xây dựng khắp nơi.
Tr ước tình hình này thì nhu cầu về vật liệu xây dựng cũng tăng theo trong đó xi
măng là không thể thiếu. Sử dụng xi măng portland thông thường là phương thức
sản xuất quen thuộc trong ngành xây dựng không chỉ có ở Việt Nam mà còn ở hầu

+ PGKHT Puzolan: Là những vật liệu chứa SiO
2
vô định hình (VĐH)
hoặc Al
2
O
3
hoạt tính (HT) khi có mặt ẩm. Bản thân phụ gia puzolan không có khả
năng rắn chắc trong nước nhưng trong môi trường có nồng độ vôi nhất định thì nó
sẽ tương tác với vôi tạo thành hợp chất mới có khả năng rắn chắc được trong nước.
Ca(OH)
2
+ SiO
2
(VĐH) (0,8 ÷ 1,5) CaO.SiO
2
.nH
2
O
Ca(OH)
2
+ Al
2
O
3
(HT) CaO.Al
2
O
3
.nH