ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐẶNG TRUNG QUÝ
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG THỦY TINH TỪ
CHẤT THẢI ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỂ SẢN XUẤT VẬT LIỆU NHẸ KHÔNG
NUNG ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2013
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
ĐẶNG TRUNG QUÝ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG THỦY TINH TỪ
Hà nội, ngày 11 tháng 12 năm 2013
Tác giả:
Đặng Trung Quý Luận văn thạc sĩ khoa học
Đặng Trung Quý – K22 Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện - điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng
dụng trong xây dựng
i
MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cảm ơn
Mục lục
i
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
v
DANH MỤC CÁC BẢNG
13
1.2.4. Hiện trạng phát sinh chất thải điện tử ở Việt Nam
15
1.2.5. Tình hình thu gom và xử lý rác thải điện tử ở Việt Nam
17
1.3. Bóng đèn huỳnh quang và nguồn phát thải
18
1.3.1. Cấu tạo của bóng đèn huỳnh quang
18
Luận văn thạc sĩ khoa học
Đặng Trung Quý – K22 Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện - điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng
dụng trong xây dựng
ii
1.3.2. Nguồn phát sinh rác
19
1.3.3. Tính chất của thủy tinh bóng đèn huỳnh quang
20
1.4. Giới thiệu công nghệ sản xuất gạch bê tông xốp siêu nhẹ
20
Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
23
2.1. Các phƣơng pháp nghiên cứu
23
2.1.1. Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
23
2.1.2. Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM – Scanning Electron
Microscope)
29
a. Đổ khuôn
29
b. Tháo khuôn
29
2.2.2.2. Thực nghiệm chi tiết
29
a. Khảo sát sự ảnh hƣởng của thời gian nghiền đến kích thƣớc hạt thủy
29
Luận văn thạc sĩ khoa học
Đặng Trung Quý – K22 Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện - điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng
dụng trong xây dựng
iii
tinh
b. Khảo sát sự ảnh hƣởng của tỷ lệ lỏng/rắn (L/R)
30
c. Khảo sát sự ảnh hƣởng của Natri claurinsulfat tới các tính chất của vật
liệu
31
d. Khảo sát sự ảnh hƣởng của tỷ lệ xi măng/bột thủy tinh đối tính chất vật
liệu
31
e. Khảo sát sự ảnh hƣởng của tốc độ khuấy tới sự hình thành mẫu vật liệu
32
f. Khảo sát sự ảnh hƣởng của thời gian khuấy tới các tính chất của vật liệu
33
g. Khảo sát sự ảnh của cấp hạt thủy tinh đến các tính chất của vật liệu
3.10.1. Nghiên cứu tính chất của mẫu vật liệu bằng phƣơng pháp XRD
45
3.10.2. Nghiên cứu tính chất của mẫu vật liệu bằng phƣơng pháp SEM
48
Luận văn thạc sĩ khoa học
Đặng Trung Quý – K22 Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện - điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng
dụng trong xây dựng
iv
3.10.3. Xác định các thông số vật lý
52
a. Cƣờng độ kháng nén R
n
(Kg/cm
2
)
52
b. Tỷ trọng d (g/cm
3
)
52
c. Hệ số dẫn nhiệt λ Kcal/m.
0
C.h
53
KẾT LUẬN
54
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Dung dịch Polyvinyl alcol 1,7%
3
TCXDVN
Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam
Luận văn thạc sĩ khoa học
Đặng Trung Quý – K22 Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện - điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng
dụng trong xây dựng
vi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Phân loại thiết bị điện và điện tử thải theo chỉ thị của Liên minh
Châu Âu về thiết bị điện và điện tử thải (EU, 2002)
vật liệu
33
Bảng 2.9. Khảo sát sự ảnh hƣởng của tro bay đến các tính chất của vật liệu
34
Bảng 2.10. Khảo sát sự ảnh hƣởng của Natri silicat đến các tính chất của vật
liệu
35
Bảng 3.1. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian nghiền đến kích thƣớc của
bột thủy tinh
36
Bảng 3.2. Kết quả Khảo sát sự ảnh hƣởng của tỷ lệ lỏng/rắn (L/R)
37
Luận văn thạc sĩ khoa học
Đặng Trung Quý – K22 Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện - điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng
dụng trong xây dựng
vii
Bảng 3.3. Khảo sát sự ảnh hƣởng của Natri claurinsulfat tới các tính chất của
vật liệu
38
Bảng 3.4. Kết quả khảo sát sự ảnh hƣởng của tỷ lệ XM / TT đối với tính chất
mẫu
39
Bảng 3.5. Kết quả Khảo sát sự ảnh hƣởng của tốc độ khuấy tới sự hình thành
mẫu
40
Bảng 3.6. Khảo sát sự ảnh hƣởng của thời gian khuấy tới các tính chất của vật
liệu
4
Hình 1.3. LƣợngchấtthảithiếtbịđiệnvàđiệntửởViệtNamtừ
2002-2006
vàƣớctínhđếnnăm2020.
15
Hình 1.4. Bóng đèn huỳnh quang và sơ đồ cấu tạo
19
Hình 2.1. Nhiễu xạ tia X theo mô hình Bragg
23
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý kính hiển vi quét điện tử
24
Hình 3.1. Giản đồ XRD của mẫu A
45
Hình 3.2. Giản đồ XRD của mẫu B
46
Hình 3.3. Giản đồ XRD của mẫu C
46
Hình 3.4. Giản đồ XRD của mẫu D
47
Hình3.5. Giản đồ XRD của mẫu E
47
Hình 3.6. Kết quả hình ảnh SEM của các mẫu ở cỡ 10µm
49
Hình 3.7. Kết quả hình ảnh SEM của các mẫu ở cỡ 20µm.
50
Hình 3.7. Kết quả hình ảnh SEM của các mẫu C.
51
Hình 3.8. Cƣờng độ kháng nén của các mẫu nghiên cứu
52
Hình 3.9. Khối lƣợng riêng của các mẫu nghiên cứu
và tăng sản phẩm cho xã hội. Thủy tinh đƣợc thu gom từ nguồn thải điện - điện tửcó
thể tận dụng để tái sản xuấtcũng nhƣ sử dụng làm nguyên liệu đầu cho sản xuất vật
liệu: gốm xốp, bê tông xốp, thủy tinh xốp, men gốm, phục vụ cho ngành xây dựng.
Với thực tế trên chúng tôi chọn đề tài cho luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu sử dụng thủy
tinh từ chất thải điện – điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng dụng
trong xây dựng”.
Luận văn thạc sĩ khoa học
Đặng Trung Quý – K22
Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện - điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng
dụng trong xây dựng
2 Chƣơng 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về vật liệu
1.1.1. Vật liệu xây dựng truyền thống
Xây dựng là một ngành công nghiệp sử dụng khối lƣợng vật liệu nhiều
nhất,khối lƣợng các vật liệu sử dụng cho ngành xây dựng là khổng lồ. Vật liệu sử
dụng chủ yếu và phổ biến trong xây dựng hiện nay là gạch sét nung, bê tông xi măng.
Để sản xuất ra những vật liệu xây dựng này cần một khối lƣợng nguyên liệu khổng lồ
và sản sinh ra một lƣợng lớn khí thải độc hại. Để sản xuất gạch sét nung thì chủ yếu
sản xuất bằng lò thủ côngtruyền thống và lò nung Tuynel.
- Nung gián đoạn, không có hệ thống thiết bị kiểm soát nhiệt độ lò, ngƣời thợ kiểm
soát nhiệt độ lò đốt bằng kinh nghiệm.
- Tổn thất nhiệt năng lớn, phát thải khí CO và CO
2
nhiều, gây ô nhiễm môi trƣờng cao.
- Chất lƣợng gạch thấp, không đồng đều, mẫu mã đơn điệu, phụ thuộc vào kinh nghiệm
của ngƣời đốt lò, tỉ lệ gạch phế phẩm cao (trên 10%).
- Năng suất lao động thấp, điều kiện lao động nặng nhọc.
Hình 1.1. Sản xuất gạch sét nung truyền thống
b. Lò nung Tuynel
Gần đây Lò nung Tuynel đƣợc sử dụng phổ biến và có xu hƣớng dần dần thay
thế hoàn toàn cho lò nung truyền thống. Lò nung Tuynel đã khắc phục đƣợc một số
nhƣợc điểm của lò nung truyền thống [7]:
Luận văn thạc sĩ khoa học
Đặng Trung Quý – K22
Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện - điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng
dụng trong xây dựng
4 - Có hệ thống thiết bị kiểm soát nhiệt độ lò nên chất lƣợng gạch sau nung tốt và độ ổn
định giữa các lô sản xuất là rất lớn.
- Giảm thiểu đƣợc phế phẩm nên giảm thiểu nguồn phát sinh rác thải và nâng cao hiệu
quả kinh tế.
- Ít tổn thất nhiệt năng hơn, nên giảm thiểu phát thải khí CO, CO
bản: Xi măng, tro bay nhiệt điện, cát mịn, phụ gia tạo bọt hoặc khí, vôi,
Gạch bê tông nhẹ có hai loại cơ bản là gạch bê tông nhẹ bọt và gạch bê tông nhẹ
khí chƣng áp[12]. Thành phần cơ bản: Xi măng, tro bay nhiệt điện, cát mịn, phụ gia tạo
bọt hoặc khí, vôi,
Các ƣu điểm vật liệu nhẹ không nung [10]:
- Trọng lượng nhẹ
Với hàng triệu bọt khí li ti có trong kết cấu, tỷ trọng của bê tông khí ở trong
khoảng từ 400kg/m
3
đến 1.000kg/m
3
, và thông thƣờng ngƣời ta sản xuất loại sản phẩm
có tỷ trọng từ 500 đến 700kg/m
3
. Tỷ trọng này chỉ bằng 1/3 so với gạch đặc và bằng
2/3 so với gạch rỗng đất sét nung. Do vậy, khi thay thế gạch xây thông thƣờng bằng
gạch bê tông khí cho phép giảm tải trọng, tiết kiệm chi phí kết cấu của công trình từ 10
Luận văn thạc sĩ khoa học
Đặng Trung Quý – K22
Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện - điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng
dụng trong xây dựng
6 đến 12%, hoặc vẫn kết cấu của công trình nhƣ vậy nhƣng cho phép tăng chiều cao của
rất phù hợp trong việc tạo vách ngăn, sàn, mái và tƣờng cách âm trong nhà hát, rạp
chiếu phim, nhà cao tầng.
- Khả năng chống thấm cực tốt
Gạch bê tông bọt siêu nhẹ có kết cấu bê tông với hàng triệu bọt khí li ti tạo nên
một hệ thống lỗ tổ ong kín với kích thƣớc siêu nhỏ, ngăn sự thẩm thấu của nƣớc. Do
đó, gạch bê tông bọt siêu nhẹ có đặc tính chống thấm rất cao, thƣờng đƣợc sử dụng
trong thi công bể bơi, bể chứa, sàn và mái chống thấm.
- Khả năng giảm thiểu ảnh hưởng của động đất
Với trọng lƣợng nhẹ hơn gạch đỏ truyền thống và bê tông thông thƣờng, gạch
bê tông bọt siêu nhẹ có khả năng kháng lại sức tàn phá của động đất và giảm tối đa tỉ
lệ thƣơng vong cho con ngƣời và thiệt hại về tài sản.
- Khả năng cách nhiệt và chống cháy
So với gạch đỏ truyền thống và bê tông thông thƣờng, gạch bê tông bọt siêu nhẹ
có khả năng cách nhiệt và chống cháy rất hiệu quả. Do đó, sử dụng sản phẩm gạch bê
tông bọt siêu nhẹ sẽ giảm đáng kể chi phí điều hoà nhiệt độ trong các công trình xây
dựng.
- Chất lượng vững bền theo thời gian
Gạch bê tông bọt siêu nhẹ vững bền theo thời gian trong mọi điều kiện thời
tiết, không bị mối mọt và chống cháy cao.
Luận văn thạc sĩ khoa học
Đặng Trung Quý – K22
Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện - điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng
dụng trong xây dựng
9 - Thân thiện môi trường
Gạch bê tông bọt siêu nhẹ đƣợc sản xuất với nguyên liệu là tro bay hoặc bột
đá, là các loại chất thải trong các công trình khai khoáng mà hiện nay cần rất nhiều
chi phí để xử lý. Với mục tiêu thay thế gạch đỏ truyền thống trong lĩnh vực xây dựng,
gạch bê tông bọt siêu nhẹ góp phần giảm thiểu tình trạng mất đất nông nghiệp nói
riêng và ảnh hƣởng hiệu ứng nhà kính nói chung ở Việt Nam.
- Ứng dụng
+ Chung cƣ, nhà cao tầng cho ngƣời có thu nhập thấp.
+ Nhà đơn, nhà phố, biệt thự.
+ Nhà nghỉ dƣỡng, resort, hotel.
+ Trƣờng học, bệnh viện.
+ Nâng cấp, thêm tầng.
+ Phòng cách âm cách nhiệt
1.1.3. Tình hình sản xuất gạch siêu nhẹ không nung ở Việt Nam
Tại Việt Nam, các loại vật liệu xây dựng công nghệcao này còn tƣơng đối mới mẻ,
nhƣng với tốc độphát triển của ngành xây dựng khá nhanh nhƣhiện nay thì các loại vật
liệu xây dựng xanh thân thiện môi trƣờng chắc chắn sẽcó cơhội rất lớn để phát triển.
Trong Quyết định 567/QĐ-TTg ngày 28/04/2010 của Thủtƣớng Chính phủ vềphê
duyệt tổng thểquy hoạch ngành vật liệu xây dựng ởViệt Nam, gạch bê tông bọt siêu
nhẹ đƣợc Chính phủViệt Nam chọn làm giải pháp từng bƣớc thay thếvật liệu xây dựng
bằng đất sét nung truyền thống nhằm mục đích bảo vệmôi trƣờng sống [7].Từ năm
2011, các công trình nhà từ 9 tầng trở lên sẽ sử dụng tối thiểu 30% vật liệu xây dựng
không nung loại nhẹ có khối lƣợng thể tích không lớn hơn 1.000kg/m
3
trong tổng số
vật liệu xây. Ba chủng loại vật liệu xây dựng không nung đƣợc dùng là gạch xi
măngcốt liệu, gạch nhẹ và các loại gạch khác. Bên cạnh đó, nhiều chính sách khuyến
1.2.1. Định nghĩa về chất thải điện tử (E- Waste)
Cho đến nay chƣa có một định nghĩa chính xác nào về chất thải điện tử do tính
đa dạng và phức tạp của sản phẩm điện tử. Mỗi quốc gia có một định nghĩa và giải
thích riêng về chất thải điện tử [18]. Theo OECD (tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế)
thì tất cả các thiết bị sử dụng năng lƣợng điện để vận hành, khi đã hết khả năng sử
dụng đều đƣợc coi là chất thải điện tử (E- Waste).
Một cách tổng quan: chất thải điện tử bao gồm toàn bộ các thiết bị, dụng cụ,
máy móc điện,điện tử cũ hỏng lỗi thời không sử dụng nữa cũng nhƣ các phế liệu, phế
phẩm thải ra trong quá trình sản xuất, lắp ráp và tiêu thụ.
Luận văn thạc sĩ khoa học
Đặng Trung Quý – K22
Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện - điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng
dụng trong xây dựng
11 1.2.2. Phân loại
Có thể phân loại chất thải điện - điện tử theo các thiết bị điện - điện tử theo
bảng 1.1 [13]:
Bảng 1.1: Phân loại thiết bị điện và điện tử thải theo chỉ thị của Liên minh Châu
Âu về thiết bị điện và điện tử thải (EU, 2002)
STT
LOẠI
VÍ DỤ
1
Dụng cụ điện và điện tử(ngoại trừ
các dụng cụ cố định quy mô lớn)
Máy khoan, máy cƣa, máy khâu, dụng cụ
hàn
7
Đồ chơi, thiết bị giải trí và thể thao
Tàu điện, ôtô đồ chơi, máy chơi điện tử cầm
tay
Luận văn thạc sĩ khoa học
Đặng Trung Quý – K22
Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện - điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng
dụng trong xây dựng
12
8
Thiết bị y tế (ngoại trừ các sản
phẩm cấy ghép và truyền nhiễm)
Thiết bị phóng xạ, máy lọc máu, thiết bị tim
mạch, máy hô hấp
9
Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện - điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng
dụng trong xây dựng
13 b. Thành phần vật chất gây nguy hại
Rác thải điện tử chứa rất nhiều các kim loại nặng hoặc những hợp chất độc hại
với con ngƣời và môi trƣờng sống. Rác thải điện tử làm ô nhiễm không khí, ô nhiễm
đất, ô nhiễm nguồn nƣớc, gây ra các căn bệnh nguy hiểm. Chất đô
̣
c sa
̉
n sinh ra nhƣ
nhƣ
̃
ng chất liê
̣
u không cha
́
y đƣơ
̣
c va
̀
các kim loa
̣
i nă
̣
ng co
điện, điện tử
Tác hại với môi trƣờng sống và cơ
thể sống
1
Polyclo biphenyl (PCB)Tụđiện,
máy biến thế
Gây ung thƣ, ảnh hƣởng đến hệ thần
kinh, hệ miễn dịch, tuyến nội tiết
2
Tetrabrombisphenol-
A (TBBA)Polybrombipchất chống
cháy cho nhựa (nhựa chịu nhiệt, cáp
cách điện)
Gây tổn thƣơng lâu dài đến sức khỏe,
gâyngộ độc sâukhi cháy
3
Flocacbontrong bộ phận làm lạnh,
bộtcách điện
Khi cháy gây nhiễm độc
Polyvinyl clorua (PVC)
4
Cáp cách điện
Cháy ở nhiệt độ cao sinh ra
dioxin và furan
Luận văn thạc sĩ khoa học
Đặng Trung Quý – K22
Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện - điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng
11
Hg - trong đèn hình màn hình
LCD, pin kiềm và công tắc
Gây ngộ độc cấp tính vàmãn tính
12
Pin Ni-Cd sạc lại hoặc trongmàn hình
CRT
Gây dị ứng
13
Lớp huỳnh quang màn hình CRT
Gây độc với da và mắt
14
Kẽmsunfuacác bộ phận bêntrong
màn hình CRT, trộn vớinguyên tốđất
hiếm
độc nếu nuốt phải
Copyright: Tài liệu đại học ©