BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GEN
Trình độ đào tạo: 2010-2014 Sinh viên thực hiện:
MSSV: 1052010146 Lớp: DH10H1

Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2014
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA HÓA HỌC & CNTP Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: MSSV: 1052010146
Ngày, tháng, năm sinh: 20/06/1992 Nơi sinh: Quảng Nam
Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học
I. TÊN ĐỀ TÀI:
.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Tổng quan về ni lông phế thải và phƣơng pháp nhiệt phân xử lý ni lông phế
thải.
Định hƣớng nghiên cứu và tiến hành thực nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của
xúc tác đến quá trình nhiệt phân dùng xúc tác.
Kiểm tra tính chất sản phẩm sau nhiệt phân, đánh giá ảnh hƣởng của xúc tác
và đƣa ra kết quả.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: 17/02/2014
IV. NGÀY HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN: 07/07/2014
V. HỌ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: ThS. Diệp Khanh Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày 01 tháng 07 năm 2014
CÁN BÔ HƢỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

tình hƣớng dẫn, thảo luận và dẫn dắt tôi hoàn thành luận văn này. Chính
những chỉ dẫn quý báu của thầy Diệp Khanh và các thầy cô trong khoa đã
giúp tôi từng bƣớc giải quyết các vấn đề trong quá trình thực hiện đề tài, giúp
tôi có thể kết quả nhƣ hôm nay.
Tôi muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, những ngƣời luôn luôn ở
bên và động viên tinh thần cho tôi, tiếp thêm cho tôi động lực để tôi vƣợt
qua những khó khăn trong học tập và trong cuộc sống.
Do kiến thức, kinh nghiệm có hạn đồng gian thực hiện còn hạn
chế, nên đồ án này không thể tránh khỏi những thiếu sót. Do vậy, tôi rất
mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô để luận văn này đƣợc
hoàn chỉnh hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Tp. Vũng tàu, tháng 7 năm 2013
Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Nhân

Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa 2010 – 2014 Trƣờng ĐH BRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học i Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm i
iv
v
vi
MỞ ĐẦU 1
1
1

1.4.1. Giới thiệu về nhôm ôxít 33
1.4.2. Phân loại nhôm ôxít 34
1.4.3. Giới thiệu về γ- Al
2
O
3
xúc tác nhiệt phân 39
1.5. Tổng quan về xúc tác nhiệt phân Bentonite 47
1.5.1. Khái niệm và thành phần của Bentonite 47
ủa Bentonite 47
1.5.3. Tính chất lý, hóa của Bentonite 49
1.5.4. Hoạt hóa Bentonite 54
1.5.5. Bentonite biến tính bằng kim loại 55
1.5.6. Ứng dụng của Bentonite 56
CHƢƠNG 2 THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU NHIỆT PHÂN NI LÔNG PHẾ
THẢI 61
ụng Cụ Và Thiết Bị 61
2.1.1. Hóa chất và nguyên liệu 61
2.1.2. Thiết bị sử dụng 62
2.2. Phƣơng pháp tiến hành. 65
65
67
2.3. Các phƣơng pháp tiến hành xác định tính chấ ủa sản phẩm 70
2.3.1. Sắ – khối phổ (GC – MS) 70
2.3.2. Phƣơng pháp đo độ nhớt 71
2.3.3. Phƣơng pháp đo nhiệt độ chớp cháy 72
2.3.4. Phƣơng pháp đo nhiệt trị 73
2.3.5. Phƣơng pháp chƣng cất 74
2.3.6. Phƣơng pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) 75
77
ABS
: Acrylonitil Butadien-Styren
CTR
: Chất thải rắn
Bentonite H
+Bentonite/H
+Bentonite - H
+
3+

BTX
: Benzen-Toluen-Xylen
DMC/H
+

DMC – H
+
:



Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa 2010 – 2014 Trƣờng ĐH BRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học v Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Bảng 1.1. Tính chất của LDPE và HDPE [7] 12
Bảng 1.2. Hiệu suất chuyển hóa
hydrocacbon
thơm từ n-hecxane với các xúc
tác
HZSM-5 tẩm kim lo
ạ
i
30
Bảng 1.3. Bảng tóm tắt các đặc tính của nhôm ôxít 33
Bảng 1.4. Một số ứng dụng của γ- Al
2
O
3
46
Bảng 2.1. Điều kiện thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng loại xúc tác 69
77
85
89
4 90
5. Di
3+
[9] 91
92

O
3
39
Hình 1.15. Cấu trúc khối của γ- Al
2
O
3
. 40
Hình 1.16. Sự phân bố của Al
3+
trong mạng không gian. 40
Hình 1.17. Vị trí ion Al
3+
trong cấu trúc bó chặt anion. 41
Hình 1.18. Hai lớp đầu tiên của tinh thể γ- Al
2
O 41
Hình 1.19. Ba dạng cấu trúc hình thành khi tổng hợp trong môi trƣờng bazơ 42
Hình 1.20. Dạng cấu trúc hình thành khi tổng hợp trong môi trƣờng axit 42
Hình 1.21. Cấu trúc tinh thể của Montmorillionite [4] 48
Montmorillionite 48
4
49
62
Hình 2.2. Hệ thống nhiệt phân ni lông phế thải thành dầu 63
65
Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa 2010 – 2014 Trƣờng ĐH BRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học vii Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


mỗi năm nhân loại sử dụng khoảng 500 tỉ đến 1.000 tỉ túi nhựa[11].
Chúng ta có thể xử lý chúng theo một số phƣơng pháp nhƣ chôn lấp, đốt,…Tuy
nhiên với phƣơng pháp đốt sẽ sinh ra nhiều khí độc hại cho môi trƣờng, trong đó
có cả chất dioxin. Bên cạnh đó nếu sử dụng phƣơng pháp chôn lấp rác thải, chúng
ta vô tình bỏ đi một nguồn nhựa đáng quý. Do vậy phƣơng pháp nhiệt phân nhựa
thành dầu nhiên liệu là một hƣớng đi mang lại giá trị kinh tế cao, đồng thời giải
quyết đƣợc vấn đề về môi trƣờng. Phƣơng pháp này đã đƣợc nghiên cứu tại một số
nƣớc nhƣ Mỹ, Nhật Bản,…
2.
Hiện nay, ở Việt Nam, các công trình nghiên cứu xử lý rác thải có nguồn gốc
chất dẻo và đặc biệt là túi ni lông bằng phƣơng pháp nhiệt phân xúc tác để sản
xuất nhiên liệu góp phần xử lý môi trƣờng hầu nhƣ chƣa đƣợc quan tâm và phát
triển đúng mức về lĩnh vực này, khiến cho rác thải có nguồn gốc chất dẻo ngày
càng nhiều, gây ô nhiễm một cách trầm trọng và tại Việt Nam.

Thực hiện quá trình nhiệt phân rác thải ni lông để thu sản phẩm lỏng và khí làm
nhiên liệu, cùng với việc nghiên cứu sử dụng loại xúc tác DMC, Betonite
Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa 2010 – 2014 Trƣờng ĐH BRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học Trang 2 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm chống polycation Al
3+
…có bề mặt riêng cao, kích thƣớc mao quản phù hợp để làm
xúc tác dị thể nhằm tăng độ chọn lọc, tăng hiệu suất thu sản phẩm mong muốn, và
góp phần “xanh hóa” ngành công nghiệp sản xuất hóa chất, giảm thiểu chi phí và
bảo vệ môi trƣờng môi sinh.
4.


trôi nổi ở vùng biển phía Bắc Bắc cực trong khi Trung tâm bảo tồn môi trƣờng
biển của Hoa Kỳ gần đây cho biết túi ni lông chiếm hơn 10% số rác thải dạt vào
bờ biển nƣớc này [11]. Túi ni lông có thể là thảm họa cho đời sống của nhiều sinh
vật. Theo Quỹ Bảo tồn động vật hoang dã thế giới (WCS), nhiều cá thể thuộc
khoảng 200 loài sinh vật biển (nhƣ cá voi, cá heo, hải cẩu, rùa ) đã chết sau khi
nuốt phải túi ni lông do nhầm là thức ăn; nhiều loài thủy sản cũng bị chết ngạt khi
chui vào túi ni lông [11].
Không kể những tác hại môi trƣờng mà các thế hệ sau phải gánh chịu, túi
ni lông còn gây ra nhiều tác hại trƣớc mắt, trực tiếp vào ngƣời sử dụng. Rác thải
ni lông làm tắc các đƣờng dẫn nƣớc thải gây ngập lụt cho đô thị, dẫn đến ruồi
muỗi phát sinh, lây truyền dịch bệnh… Bao bì ni lông cũng đe doạ trực tiếp tới sức
khoẻ con ngƣời vì nó chứa chì, cadimi…(có trong mực in tạo mầu trên các bao
bì) có thể gây tác hại cho não và là nguyên nhân chính gây ra bệnh ung thƣ phổi
[11].
Vấn đề đối với rác thải ni lông là, chúng trong
môi trƣờng tự nhiên mất khoảng 500 đến 1000 năm, phân
Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa 2010 – 2014 Trƣờng ĐH BRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học Trang 4 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm huỷ các chất vô hại…. sẽ
làm đất bị trơ, không giữ đƣợc nƣớc và chất dinh dƣỡng
cần thiết cho cây trồng .
b.
Sản lƣợng nhựa phục vụ cho việc sản xuất túi ni lông trên thế giới tăng bình
quân hàng năm khoảng 3,5%. Năm 1997, tổng sản lƣợng nhựa nói chung của thế
giới là 127 triệu tấn, riêng Tây Âu là 27,978 triệu tấn, trong đó LDPE(Polyetylen tỉ
trọ chiếm 20,5%, HDPE(Polyetylen tỉ trọng cao) : 14%.[7]


đủ việc giảm, tái sử dụng và tái chế chất thải. Luật sửa đổi đã đƣợc Quốc hội Nhật
Bản phê chuẩn. Nhƣng đối với một quốc gia nổi tiếng về bao phức tạp thì
việc giảm sử dụng túi ni lông sẽ là một công việc khó khăn. Theo Công ty
Franchise, đại diện cho hơn 125 cơ sở bán hàng ở Nhật Bản, một
sản phẩm . Tất nhiên, việc cắt giảm sử
dụng túi ni lông là có lợi, nhƣng công ty không thể đƣa cho những khách hàng hộp
đồ ăn nóng hay kem lạnh mà không có túi. Điều đó không đảm bảo vệ sinh và rất
khiếm nhã.

Ở Hoa Kỳ - Năm 2007, Hội đồng thành phố San Francisco đã trở thành
thành phố đầu tiên của Hoa Kỳ cấm sử dụng túi ni lông tại các siêu thị lớn nhằm
thúc đẩy hoạt động tái chế. San Francisco sử dụng 181 triệu túi ni lông đựng
hàng/năm và lệnh cấm này sẽ tiết kiệm đƣợc 450.000 galông dầu mỏ mỗi năm và
loại bỏ 1400 tấn chất thải khỏi các bãi chôn lấp. Theo luật đƣợc thông qua, các
siêu thị lớn và hiệu thuốc sẽ không đƣợc phép cung cấp túi nhựa sản xuất từ các
sản phẩm dầu lửa. Đến năm 2010, bang New Jersey sẽ loại bỏ sử dụng túi ni
lông.[11]

Vào tháng 1/2008, thị trƣởng Michael Bloomberg của thành phố New York
đã ký dự luật buộc ngƣời bán hàng quy mô lớn phải xây dựng các chƣơng trình tái
chế túi ni lông và sử dụng túi tái chế.

Từ Ailen đến Uganda và Nam Phi, chính phủ các nƣớc đều đã thí nghiệm áp
dụng đánh thuế, cấm hoàn toàn hoặc cấm một phần sử dụng, sản xuất túi siêu
mỏng. Uganda đã cấm sử dụng túi ni lông dày chƣa đến 100 micron và ủng hộ
lệnh cấm này thông qua các chiến dịch nâng cao nhận thức cộng đồng. Hiện nay, ở
Tanzania các hoạt động sản xuất, nhập khẩu, mua bán và sử dụng túi ni lông dày từ
Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa 2010 – 2014 Trƣờng ĐH BRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học Trang 6 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

dụng loại túi có độ dày dƣới 0,25mm cũng bị cấm từ tháng 6/2008. Quy định
phạt và tịch thu hàng hóa nếu vi phạm cũng đƣợc ban hành kèm theo.[11]

Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa 2010 – 2014 Trƣờng ĐH BRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học Trang 7 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Chiến lƣợc phát triển quản lý môi trƣờng ở các nƣớc (Anh, Mỹ, Pháp, Hà
Lan, Thủy Điện, Nhật, Đài Loan,…) đều hƣớng về mục tiêu 3R (Reduce, reuse,
recycle ) là giảm thải, tái sử dụng và tái chế. Trong đó mục tiêu hàng đầu là giảm
thải lƣợng chất thải. Đồng thời xử lý chất rắn củng hạn chế chôn lấp do quỹ ngày
càng đất hẹp và thay bằng công nghệ mới đối với các chất rắn không thể tái chế
đƣợc.[11]
c. Trong
Hiện nay, Việt Nam hàng năm sử dụng khoảng nửa triệu tấn chất dẻo để
làm bao bì nhựa, tiêu dùng bình quân khoảng 25 – 35kg nhựa/ngƣời, và dự báo
trong những năm tới, khi đời sống kinh tế ngày càng phát triển thì mức tiêu
dùng sẽ đạt hơn 40kg, đồng thời sản lƣợng ngành bao bì nhựa lúc đó sẽ đạt
khoảng 1,4 triệu tấn.[7]
Ở các khu vực đô thị, tuy chỉ chiếm 24% dân số cả nƣớc, nhƣng lại phát sinh
đến gần 50% chất thải mỗi năm. Theo thống kê từ các tỉnh, thành phố, năm 2002
cho thấy lƣợng chất thải rắn bình quân khoảng từ 0,8kg đến 1,2kg/ngƣời.ngày ở các
đô thị lớn và từ 0,5kg đến 0,7kg/ngƣời.ngày ở các đô thị nhỏ.Trong lƣợng rác thải
PP
1%
LDPE (Tói ni l«ng)
78%
PVC,6%


đầu tƣ chƣa nhiều cả về chiều rộng lẫn chiều sâu. Về phƣơng pháp chủ yếu là tái
chế cơ học ở trình độ thấp chƣa có tái chế hóa học. Về mặt thu gom chƣa đƣợc đầu
tƣ đúng mức, chủ yếu là lao động thủ công, năng suất và hiệu quả thấp.
1.1.2. Định nghĩa, phân loại
a. Định nghĩa
Chất thải ni lông là các bao bì bằng nhựa polyethylene (PE) sau khi sử dụng thì
trở thành rác thải. Trong rác thải sinh hoạt còn có các loại nhựa khác cũng có chứa
các loại nhựa phế thải. Rác thải ni lông thực chất là một hỗn hợp nhựa, trong đó
chiếm phần lớn là nhựa PE.
Polyethylene (PE) là một chất dẻo thông dụng trong cuộc sống, chúng có một
Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa 2010 – 2014 Trƣờng ĐH BRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học Trang 9 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm n
số tính chất sau:
- Trong suốt, hơi có ánh mờ, có bế mặt bóng láng, mềm dẻo;
- Chống thấm nƣớc và hơi nƣớc tốt;
- Chống thấm khí O
2
, CO
2
, N
2
và dầu mỡ đều kém;
- Chịu đƣợc nhiệt độ cao (dƣới 230
o
C) trong thời gian ngắn;
- Bị căng phồng và hƣ hỏng khi tiếp xúc với tinh dầu thơm hoặc các chất tẩy

hạt nhựa tái chế đƣợc sử dụng với tỉ lệ nhỏ (khoảng 20%) và chủ yếu dùng để pha
trộn với hạt nhựa chính phẩm.
Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa 2010 – 2014 Trƣờng ĐH BRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học Trang 10 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Hạt nhựa
(trộn với chất thải nhựa công nghiệp)
Cấp vào máy đùn thổi
(nhiệt độ t
o
= 350
o
C, áp suất 5 lb/m
2
)
Cuộn nhựa
Chọn chất lượng
Cuộn nhựa bị loại
Chuyển qua
khâu tạo hạt
Chọn chất lượng
Loại bỏ
Cuộn nhựa thành phẩm
Máy cắt
(hàn đáy)
Sản phẩm
Túi nhựa thành phẩm
Đóng gói
Hình 1.2. Quy trình sản xuất túi ni lông [7]

b. Phân loại nhựa
Polyethylene đƣợc chia làm nhiều loại dựa vào tỷ trọng, khối lƣợng phân tử,
độ kết tinh và độ khâu mạch.
- Khối lƣợng phân tử cực cao (UHMWPE);
- Khối lƣợng phân tử cao (HMWPE);
- Tỷ trọng cao (HDPE);
- Khâu mạch tỷ trọng cao (HDXLPE);
- PE khâu mạch (PEX);
- Tỷ trọng trung bình (MDPE);
- Tỷ trọng thấp (LDPE);
- Tỷ trọng thấp mạch thẳng (LLDPE);
- PE tỷ trọng cực thấp (VLDPE).
Polyethylene tỷ trọng cao (HDPE) thƣờng dùng chế tạo túi lạnh, túi xốp, túi
xách, túi xốp mỏng sử dụng một lần ở các siêu thị và cửa ăn nhanh.

Polyethylene tỷ trọng thấp (LDPE) thƣờng dùng chế tạo túi ni lông dày hơn,
loại dày thƣờng có dán nhãn, đƣợc dùng trong các cửa hàng cao cấp và rộng rãi
trong đời sống hàng ngày.
Cao (90%), mạch chính
thẳng dài và ít mặt bên, dẫn
đến sự sắp xếp đều đặn và có
độ kết tinh cao.
Tính dẻo
Dẻo hơn HDPE do có độ kết
tinh thấp
Ít dẻo hơn LDPE do có độ
kết tinh cao
Độ bền
Không bền bằng HDPE do sự
sắp xếp không đồng đều
Bền hơn LDPE do có sự sắp
xếp đều đặn
Tính chịu
nhiệt
Duy trì tính dẻo trong phạm vi
nhiệt trị rộng
Dùng đƣợc trên 100
o
C
Tính trong
suốt
Trong suốt do nó vô định hình
hơn HDPE
Đục hơn do có độ kết tinh
cao
Tỷ trọng
0,91 – 0,94 g/cm
3

1.2.1. ái chế
a. Định nghĩa
Nhựa nhiệt dẻo nhƣ: PE, PP, PS,… sau khi sử dụng có thể đƣợc thu gom và tái
chế thành các sản phẩm khác.
Sau khi đƣợc thu gom từ các nguồn khác nhau, nhựa phế thải đƣợc phân loại rồi
qua các bƣớc xử lý cần thiết để loại bỏ các thành phần kim loại, tạp chất. Tiếp theo,
nhựa phế thải sẽ đƣợc chế biến để tạo hạt rồi gia công tạo thành sản phẩm tái chế.
Vì tái chế nhựa có thể gây ra các rủi ro về sức khoẻ, vì vậy khi bổ sung các chất
phụ gia cần phải đƣợc kiểm soát cẩn thận. Đây là vấn đề đặc biệt quan trọng có liên
quan tới việc xuất khẩu chất thải nhựa từ các nƣớc phát triển sang các nƣớc đang
phát triển. Việc phân tích các thông tin hiện tại về các tác động bất lợi đối với sức
khoẻ nghề nghiệp của con ngƣời tiếp xúc trong môi trƣờng tái chế nhựa còn chƣa
đầy đủ, dữ liệu về tác động của các chất phụ gia trong nhựa đối với môi trƣờng còn
hạn chế.
b. Sơ đồ tái chế túi ni lông
Quy trình tái chế chất thải ni lông tại các làng nghề thƣờng theo các bƣớc
sau: Hình 1.3. Sơ đồ tái chế ni lông phế thải [11]