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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

X L CHT THI RN: NHIỆT PHÂN RÁC THI NI LÔNG
BNG XC TÁC TRONG ĐIU KIỆN KHÔNG C OXYEN
Trình độ đào tạo: 2010-2014
Ngành: Công ngh và k thut ha hc
Chuyên ngành: Ha du Giảng viên hướng dẫn: Thạc s Dip Khanh
Sinh viên thực hin: Nguyn Văn Nhân
MSSV: 1052010146 Lớp: DH10H1
Sinh viên thực hin: Nguyn Văn Nhân
MSSV: 1052010146 Lớp: DH10H1
Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2014
TRƯỜNG 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
H và tên sinh viên: Nguyn Văn Nhân MSSV: 1052010146
Ngày, tháng, năm sinh: 20/06/1992 Nơi sinh: Quảng Nam
Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học
I. TÊN ĐỀ TÀI: X l cht thải rn: Nhit phân rác thải ni lông bng xc tác trong
điu kin không c oxyen.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
 Tổng quan v ni lông phế thải và phương pháp nhit phân x lý ni lông phế
thải.
 Định hướng nghiên cứu và tiến hành thực nghim khảo sát ảnh hưởng của
xúc tác đến quá trình nhit phân rác thải ni lông dùng xúc tác.
 Kiểm tra tính cht sản phẩm sau nhit phân, đánh giá ảnh hưởng của xúc tác
và đưa 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 HƯỚNG DẪN: ThS. Dip Khanh
phẩm trường đại hc Bà Rịa – Vũng Tàu đã tn tình dạy d. Tôi xin gi lời
cảm ơn sâu sc đến thy Dip Khanh, đã không tiếc thời gian và công sức tn
tình hướng dẫn, thảo lun và dẫn dt tôi hoàn thành lun văn này. Chính những
chỉ dẫn quý báu của thy Dip Khanh và các thy cô trong khoa đã giúp tôi
từng bước giải quyết các vn đ trong quá trình thực hin đ tài, giúp tôi có thể
kết quả như hôm nay.
Tôi muốn gi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, những người luôn luôn ở bên
và động viên tinh thn cho tôi, tiếp thêm cho tôi động lực để tôi vượt qua
những khó khăn trong hc tp và trong cuộc sống.
Do kiến thức, kinh nghim có hạn đồng hơn nữa gian thực hin còn hạn chế,
nên đồ án này không thể tránh khỏi những thiếu sót. Do vy, tôi rt mong
nhn được sự đóng góp ý kiến của quý thy cô để lun văn này được hoàn chỉnh
hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Tp. Vũng tàu, tháng 7 năm 2013
Sinh viên thực hin Nguyn Văn Nhân

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

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

MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC CÁC T VIT TT iv
DANH MỤC CÁC BNG v
DANH MỤC CÁC ĐỒ TH, HNH NH vi
MỞ ĐẦU 1

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

1.4.1. Giới thiu v nhôm ôxít 32
1.4.2. Phân loại nhôm ôxít 33
1.4.3. Giới thiu v γ- Al
2
O
3
xúc tác nhit phân 38
1.5. Tổng quan v xúc tác nhit phân Bentonite 46
1.5.1. Khái nim và thành phn của Bentonite 46
1.5.2. Các loại cu trc của Bentonite 46
1.5.3. Tính cht lý, hóa của Bentonite 48
1.5.4. Hoạt hóa Bentonite 52
1.5.5. Bentonite biến tính bng kim loại 54
1.5.6. Ứng dng của Bentonite 55
CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU NHIỆT PHÂN NI LÔNG PH
THI 60
2.1. Nguyên Liu, Dng C Và Thiết Bị 60
2.1.1. Hóa cht và nguyên liu 60
2.1.2. Thiết bị s dng 61
2.2. Phương pháp tiến hành. 64
2.2.1. Tạo hình xc tác 64
2.2.2. Quy trình nhit phân ni lông 66
2.3. Các phương pháp tiến hành xác định tính cht thành phn của sản phẩm 69
2.3.1. Sc k kh – khối phổ (GC – MS) 69
2.3.2. Phương pháp đo độ nhớt 70
2.3.3. Phương pháp đo nhit độ chớp cháy 71
2.3.4. Phương pháp đo nhit trị 72
2.3.5. Phương pháp chưng ct 73

Phc lc 3: Phổ đồ GM-MS mẫu du nhit phân không dng xc tác 108

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

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

DANH MỤC CÁC T VIT TT
ABS
: Acrylonitil Butadien-Styren
CTR
: Cht thải rn
Bentonite H
+

: Benntonite hoạt ha axit
Bentonite/H
+

: Bentonite tẩm Benntonite hoạt ha axit
Bentonite - H
+

: Bentonite trộn Benntonite hoạt ha axit
Bentonite chống
: Bentonite chống polycation Al
3+

BTX
: Benzen-Toluen-Xylen
DMC/H

: PolyStyren
PVC
: Polyvinyl clorua
TCVN
: Tiêu chuẩn Vit Nam
XRD
: X-ray Diffraction

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

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

DANH MỤC CÁC BNG
Bảng 1.1. Tính cht của LDPE và HDPE [7] 12
Bảng 1.2. Hiu sut chuyển hóa
hydrocacbon
thơm từ n-hecxane với các xúc
tác
HZSM-5 tẩm kim lo
ạ
i
29
Bảng 1.3. Bảng tóm tt các đặc tính của nhôm ôxít 33
Bảng 1.4. Một số ứng dng của γ- Al
2
O
3
45
Bảng 2.1. Điu kin thí nghim khảo sát ảnh hưởng loại xúc tác 68
Bảng 3.1. Hiu sut sản phẩm lỏng, kh và rn ly trung bình sau 3 ln nhit phân 76

Hình 1.11. Nhit độ chuyển pha của các dạng hợp cht hydrôxít thành Bemít 34
Hình 1.12. Cu trúc tinh thể gamma nhôm ôxít 36
Hình 1.13. Giản đồ cu trúc tinh thể hai lớp đu tiên của κ- Al
2
O
3
37
Hình 1.14. Giản đồ cu trúc tinh thể lớp đu tiên của tinh thể α- Al
2
O
3
38
Hình 1.15. Cu trúc khối của γ- Al
2
O
3
. 39
Hình 1.16. Sự phân bố của Al
3+

trong mạng không gian. 39
Hình 1.17. Vị trí ion Al
3+

trong cu trúc bó chặt anion. 40
Hình 1.18. Hai lớp đu tiên của tinh thể γ- Al
2
O 40
Hình 1.19. Ba dạng cu trúc hình thành khi tổng hợp trong môi trường bazơ 41
Hình 1.20. Dạng cu trúc hình thành khi tổng hợp trong môi trường axit 41
MỞ ĐẦU
1. Tnh cp thit ca đ ti
Với sự tin dng trong vic s dng các ti ni lông, hàng ngày một lượng lớn rác
thải này được thải ra môi trường mà vẫn chưa c phương pháp nào x l thực sự c
hiu quả.
Sự tồn tại của chng trong môi trường gây ảnh hưởng nghiêm trng tới nguồn
nước và đt, khi bị tc nghẽn trong các cống rãnh, gây ứ đng nước, trở thành nơi chứa
các mối nguy hại tim tàng cho sức khỏe con người, bên cạnh đ chng cn làm mt
mỹ quan môi trường.Theo các nhà khoa hc, ti ni lông phân hủy c thể mt từ 500
đến 1000 năm nếu không bị tác động của ánh sáng mặt trời. Và điu đáng lo là số
lượng ti ni lông được sản xut và s dng mi năm lại tăng lên. Ước tnh, mi
năm nhân loại s dng khoảng 500 tỉ đến 1.000 tỉ ti nhựa[11].
Chúng ta có thể x lý chúng theo một số phương pháp như chôn lp, đốt,…Tuy
nhiên với phương pháp đốt sẽ sinh ra nhiu khí độc hại cho môi trường, trong đó có
cả cht dioxin. Bên cạnh đó nếu s dng phương pháp chôn lp rác thải, chúng ta
vô tình bỏ đi một nguồn nhựa đáng quý. Do vy phương pháp nhit phân nhựa
thành du nhiên liu là một hướng đi mang lại giá trị kinh tế cao, đồng thời giải
quyết được vn đ v môi trường. Phương pháp này đã được nghiên cứu tại một số
nước như Mỹ, Nht Bản,…
2. Tnh hnh nghiên cu
Hin nay, ở Vit Nam, các công trình nghiên cứu x lý rác thải có nguồn gốc cht
dẻo và đặc bit là túi ni lông bng phương pháp nhit phân xc tác để sản xut nhiên
liu góp phn x lý môi trường hu như chưa được quan tâm và phát triển đúng
mức v lnh vực này, khiến cho rác thải có nguồn gốc cht dẻo ngày càng nhiu,
gây ô nhim một cách trm trng và tại Vit Nam.
3. Mc đch nghiên cu
Thực hin quá trình nhit phân rác thải ni lông để thu sản phẩm lỏng và khí làm
nhiên liu, cùng với vic nghiên cứu khảo sát s dng loại xúc tác DMC, Betonite


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

Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học Trang 3 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan v ni lông ph thải
1.1.1. Hiện trạng cht thải ni lông
a. Tác hại ca bao ni lông
Túi ni lông được sản xut từ nhựa polyethylene khi được thải ra ngoài môi
trường quá trình tự phân hủy của nó din ra rt chm. Thực tế, dưới tác động của ánh
sáng, túi xốp vỡ ra thành nhiu phân t nhựa nhỏ hơn gây nên ô nhim cho đt và
nguồn nước. Rác thải ti ni lông c thể hin din ở mi nơi trên trái đt từ Nam Cực
đến Bc Cực, trong thức ăn của động vt đến môi trường cống rảnh, ao hồ. Theo Cơ
quan Khảo sát Nam cực của Vương quốc Anh, túi ni lông được thy trôi nổi ở vùng
biển phía Bc Bc cực trong khi Trung tâm bảo tồn môi trường biển của Hoa Kỳ
gn đây cho biết túi ni lông chiếm hơn 10% số rác thải dạt vào bờ biển nước này
[11]. Túi ni lông có thể là thảm ha cho đời sống của nhiu sinh vt. Theo Quỹ Bảo
tồn động vt hoang dã thế giới (WCS), nhiu cá thể thuộc khoảng 200 loài sinh
vt biển (như cá voi, cá heo, hải cẩu, rùa ) đã chết sau khi nuốt phải túi ni lông do
nhm là thức ăn; nhiu loài thủy sản cũng bị chết ngạt khi chui vào túi ni lông [11].
Không kể những tác hại môi trường mà các thế h sau phải gánh chịu, túi ni
lông còn gây ra nhiu tác hại trước mt, trực tiếp vào người s dng. Rác thải ni
lông làm tc các đường dẫn nước thải gây ngp lt cho đô thị, dẫn đến ruồi mui
phát sinh, lây truyn dịch bnh… Bao bì ni lông cũng đe doạ trực tiếp tới sức khoẻ
con người vì nó chứa chì, cadimi…(có trong mực in tạo mu trên các bao bì) có
thể gây tác hại cho não và là nguyên nhân chính gây ra bnh ung thư phổi [11].
Vn đ đối với rác thải ni lông là, chúng c thời gian phân hủy rt chm trong

lông, khoảng 6,9 triu túi được s dng mi năm.[7]

Nht Bản là nước tiêu th túi ni lông với khối lượng lớn, khoảng 30 tỷ
chiếc/năm - tương đương 300 chiếc/người lớn. Con số này chưa kể hàng tn túi ni
lông bc ngoài các áo sơ mi ở các ca hàng giặt tẩy qun áo và các bao gói bánh
quy rt nhỏ. Nht Bản là nước s dng túi ni lông nhiu hơn tt cả các nước trên thế
giới.[7]

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

Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học Trang 5 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Hin nay, Nht Bản đang cố gng giảm s dng túi ni lông bng vic sa đổi
lut, giúp chính phủ đưa ra những cảnh báo cho người bán lẻ chưa thực hin đy đủ
vic giảm, tái s dng và tái chế cht thải. Lut sa đổi đã được Quốc hội Nht Bản
phê chuẩn. Nhưng đối với một quốc gia nổi tiếng v bao bì phức tạp thì vic
giảm s dng túi ni lông sẽ là một công vic khó khăn. Theo Công ty Franchise, đại
din cho hơn 125 cơ sở bán hàng ở Nht Bản, ti ni lông là một trong các sản
phẩm được bán ra với lượng nhiu. Tt nhiên, vic ct giảm s dng túi ni lông là có
lợi, nhưng công ty không thể đưa cho những khách hàng hộp đồ ăn nóng hay kem
lạnh mà không có túi. Điu đ không đảm bảo v sinh và rt khiếm nhã.

Ở Hoa Kỳ - Năm 2007, Hội đồng thành phố San Francisco đã trở thành thành
phố đu tiên của Hoa Kỳ cm s dng túi ni lông tại các siêu thị lớn nhm thúc đẩy
hoạt động tái chế. San Francisco s dng 181 triu túi ni lông đựng hàng/năm và
lnh cm này sẽ tiết kim được 450.000 galông du mỏ mi năm và loại bỏ 1400
tn cht thải khỏi các bãi chôn lp. Theo lut được thông qua, các siêu thị lớn và
hiu thuốc sẽ không được phép cung cp túi nhựa sản xut từ các sản phẩm du la.
Đến năm 2010, bang New Jersey sẽ loại bỏ s dng túi ni lông.[11]

hàng có hay không dùng túi ni lông, tt cả ca hàng ở Đức đu tính phí tái chế với
người mua hàng.[11]

Trung Quốc, mi năm Trung Quốc s dng 5 triu tn du thô để sản xut 1,6
triu tn túi ni lông, trong đó lượng túi ni lông siêu mỏng chiếm gn 30%. Như vy
quyết định cm s dng túi ni lông là cn thiết và cũng là một cách tốt để tiết kim
năng lượng. Trung Quốc đã có lnh cm phát túi ni lông min phí bt đu có hiu
lực vào tháng 6/2008. Nước này cũng cm sản xut túi ni lông siêu mỏng. Đây là
bin pháp mà Trung Quốc tin rng cn thiết để giảm bớt ô nhim và tiết kim
nguồn tài nguyên. Theo quy định mới, từ tháng 6/2008, tt cả các ca hiu, siêu thị
và đại lý tiêu th không được phát túi ni lông min phí và mi người mua hàng đu
phải trả tin mua ti đựng. Thêm vào đ, vic sản xut, phân phối và s dng
loại túi có độ dày dưới 0,25mm cũng bị cm từ tháng 6/2008. Quy định phạt và
tịch thu hàng hóa nếu vi phạm cũng được ban hành kèm theo.[11]

Chiến lược phát triển quản lý môi trường ở các nước (Anh, Mỹ, Pháp, Hà
Lan, Thủy Đin, Nht, Đài Loan,…) đu hướng v mc tiêu 3R (Reduce, reuse,
recycle ) là giảm thải, tái s dng và tái chế. Trong đ mc tiêu hàng đu là giảm
thải lượng cht thải. Đồng thời x lý cht rn củng hạn chế chôn lp do quỹ ngày
càng đt hẹp và thay bng công ngh mới đối với các cht rn không thể tái chế
Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa 2010 – 2014 Trường ĐH BRVT

Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học Trang 7 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm được.[11]
c. Trong nưc
Hin nay, Vit Nam hàng năm s dng khoảng na triu tn cht dẻo để làm
bao bì nhựa, tiêu dùng bình quân khoảng 25 – 35kg nhựa/người, và dự báo trong
những năm tới, khi đời sống kinh tế ngày càng phát triển thì mức tiêu dùng sẽ đạt

nhân tiến hành một cách tự phát, chưa có sự trợ giúp tích cực của Nhà nước. Tuy
toàn bộ khâu thu gom, vn chuyển và chôn lp hoặc x lý do các Công ty Môi
trường Đô thị thuộc chính quyn địa phương đảm nhn, nhưng công vic tái chế phế
thải hin đang còn bỏ ngỏ. Các hoạt động thu gom, mua bán các thành phẩm có thể
tái chế, được những người nhặt rác và thu gom phế liu tư nhân tiến hành.Vic thu
gom phế liu nhựa và ni lông, hu hết din ra theo hình thức thủ công với các
phương tin và công c lao động thô sơ, không có những phương tin đảm bảo v
sinh an toàn lao động. Lực lượng thu gom nhựa phế thải chủ yếu là nữ và trẻ em
từ các vùng nông thôn.
Nhìn chung các công ngh tái chế ni lông và nhựa phế thải ở Vit Nam còn ở
trình độ thp, mang tính thủ công, tự phát thiếu sự đu tư và quản lý của Nhà nước.
V quy mô chủ yếu là sản xut nhỏ của tư nhân với trình độ kỹ thut thp, đu tư
chưa nhiu cả v chiu rộng lẫn chiu sâu. V phương pháp chủ yếu là tái chế cơ
hc ở trình độ thp chưa có tái chế hóa hc. V mặt thu gom chưa được đu tư đng
mức, chủ yếu là lao động thủ công, năng sut và hiu quả thp.
1.1.2. Định nghĩa, phân loại ti ni lông
a. Định nghĩa
Cht thải ni lông là các bao bì bng nhựa polyethylene (PE) sau khi s dng thì
trở thành rác thải. Trong rác thải sinh hoạt cn c các loại nhựa khác cũng c chứa
các loại nhựa phế thải. Rác thải ni lông thực cht là một hn hợp nhựa, trong đ chiếm
phn lớn là nhựa PE.
Polyethylene (PE) là một cht dẻo thông dng trong cuộc sống, chng c một
số tnh cht sau:
- Trong suốt, hơi c ánh mờ, có bế mặt bóng láng, mm dẻo;
- Chống thm nước và hơi nước tốt;
- Chống thm khí O
2
, CO
2
, N


Polyethylene được tổng hợp từ phản ứng trùng hợp ethene (C
2
H
4
), là khí nhẹ
được ly chủ yếu từ du mỏ và là nguồn tài nguyên không thể phc hồi.
Polyethylene được tạo ra chủ yếu từ phản ứng trùng hợp gốc ở áp sut cao hoặc
phương pháp trùng hợp ion ở áp sut thường hay áp sut vừa.
Nguyên liu làm túi ni lông hin nay thường xut phát từ hai nguồn: hạt
nhựa tái chế và hạt nhựa chính phẩm nhp khẩu. Phn lớn cơ sở sản xut túi ni lông
hay sản phẩm nhựa nói chung đu dùng hạt nhựa chính phẩm nhp khẩu, còn hạt
nhựa tái chế được s dng với tỉ l nhỏ (khoảng 20%) và chủ yếu dùng để pha trộn
với hạt nhựa chính phẩm.

Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa 2010 – 2014 Trường 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

Hình 1.2. Quy trình sản xut ti ni lông [7]

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

Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học Trang 11 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm b. Phân loại nhựa
Polyethylene được chia làm nhiu loại dựa vào tỷ trng, khối lượng phân t,
độ kết tinh và độ khâu mạch.
- Khối lượng phân t cực cao (UHMWPE);
- Khối lượng phân t cao (HMWPE);
- Tỷ trng cao (HDPE);
- Khâu mạch tỷ trng cao (HDXLPE);
- PE khâu mạch (PEX);
- Tỷ trng trung bình (MDPE);
- Tỷ trng thp (LDPE);
- Tỷ trng thp mạch thẳng (LLDPE);

chảy
115
o
C
135
o
C
Độ kết tinh
Thp (50 – 60%), mạch chính
gồm nhiu mạch bên 2-4
carbon, sự sp xếp không
đồng đu, tính kết tinh thp.
Cao (90%), mạch chính
thẳng dài và ít mặt bên, dẫn
đến sự sp xếp đu đặn và có
độ kết tinh cao.
Tính dẻo
Dẻo hơn HDPE do c độ kết
tinh thp
Ít dẻo hơn LDPE do c độ
kết tinh cao
Độ bn
Không bn bng HDPE do sự
sp xếp không đồng đu
Bn hơn LDPE do c sự sp
xếp đu đặn
Tính chịu
nhit
Duy trì tính dẻo trong phạm vi
nhit trị rộng

Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học Trang 13 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Ni lông phế
thải
Phân loại
Ngin, ra
Phơi khô
Bán nguyên liu
nhựa
Tạo hạt và dây nhựa
Gia công sản
phẩm
Lưu, bán sản
phẩm tái chế
Sau khi được thu gom từ các nguồn khác nhau, nhựa phế thải được phân loại rồi
qua các bước x l cn thiết để loại bỏ các thành phn kim loại, tạp cht. Tiếp theo,
nhựa phế thải sẽ được chế biến để tạo hạt rồi gia công tạo thành sản phẩm tái chế.
Vì tái chế nhựa c thể gây ra các rủi ro v sức khoẻ, vì vy khi bổ sung các cht
ph gia cn phải được kiểm soát cẩn thn. Đây là vn đ đặc bit quan trng c liên
quan tới vic xut khẩu cht thải nhựa từ các nước phát triển sang các nước đang phát
triển. Vic phân tch các thông tin hin tại v các tác động bt lợi đối với sức khoẻ
ngh nghip của con người tiếp xc trong môi trường tái chế nhựa cn chưa đy đủ,
dữ liu v tác động của các cht ph gia trong nhựa đối với môi trường cn hạn chế.
b. Sơ đồ tái ch túi ni lông
Quy trình tái chế cht thải ni lông tại các làng ngh thường theo các bước sau: