TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC BÁO CÁO ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CLO TRONG PVC BẰNG VỎ SÒ Giảng viên hướng dẫn: T.S NGUYỄN MẠNH HUẤN Sinh viên thực hiện: NGUYỄN MINH QUYỀN Mã số sinh viên: 09079691 Lớp: DHHD5 Khoá: 2009-2013 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2013 i TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Họ và tên sinh viên: NGUYỄN MINH QUYỀN MSSV: 09079691 Lớp: DHHD5 Chuyên ngành: Công nghệ Hóa dầu Tên đề tài đồ án: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CLO TRONG PVC BẰNG VỎ SÒ Nhiệm vụ của khóa luận: Tổng quan về nhựa PVC Tổng quan về các phƣơng pháp xử lý nhựa PVC Tổng quan về vỏ sò Nghiên cứu xử lý hàm lƣợng clor trong nhƣa PVC bằng vỏ sò qua các thông số: nhiệt độ phản ứng, thời gian, hàm lƣợng vỏ sò. Ngày giao khóa luận: 10/01/2013 Ngày hoàn thành khóa luận: 15/06/2013 Họ tên giáo viên hƣớng dẫn: T.S Nguyễn Mạnh Huấn Chủ nhiệm bộ môn Tp. Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 6 năm 2013 Giáo viên hƣớng dẫn T.S Nguyễn Mạnh Huấn ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành công trình đồ án chuyên ngành này, bên cạnh sự cố gắng của cá nhân em là của thầy hƣớng dẫn Nguyễn Mạnh Huấn, thầy hỗ trợ hết sức nhiệt tình cho em để có thể tiếp cận đề tài và thực nghiệm. Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn : - Ban giám hiệu trƣờng đại học Công Nghiệp đã - Cô Bạch Thị Mỹ Hiền đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ chúng em hoàn thành tốt đợt thực tập này. - Các thầy cô trƣờng đại Học Công Nghiệp, đặc biệt là các thầy cô khoa công nghệ hóa học đã trang bị cho chúng em kiến thức nền tảng về hóa học và nhiều lĩnh vực khác và hỗ trợ tối đa cho quá trình thực nghiệm của em - Các bạn trong lớp DHHD5 cũng đã hỗ trợ và giúp đỡ về mặt kiến thức cũng nhƣ trong quá trình thí nghiệm, Em xin chân thành cảm ơn và gửi đến thầy cô và các bạn những lời chúc tốt đẹp cả trong cuộc sống và trong học tập giảng dạy! TP. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2013 Sinh viên Nguyễn Minh Quyền iii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Phần đánh giá:  Ý thức thực hiện:  Nội dung thực hiện:  Hình thức trình bày:  Tổng hợp kết quả: Điểm bằng số: Điểm bằng chữ: Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013 Giáo viên hƣớng dẫn iv NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Phần đánh giá:  Ý thức thực hiện:  Nội dung thực hiện:  Hình thức trình bày:  Tổng hợp kết quả: Điểm bằng số: Điểm bằng chữ: Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013 Giáo viên phản biện v MỤC LỤC CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1.1 TỔNG QUAN VỀ NHỰA PVC 2 1.1.1 Giới thiệu PVC 2 1.1.2 Lịch sử phát triển của nhựa PVC 5 1.1.3 Tổng hợp polyvinylclorua (PVC) 8 1.1.4 Tính chất của PVC 9 1.1.5 Các phƣơng pháp gia công PVC 12 1.1.6 Ứng dụng của PVC 13 1.1.7 Hƣớng tới tƣơng lai của PVC 17 1.2 CLO TRONG CHẤT THẢI PVC VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA NÓ 17 1.2.1 Hợp chất clo hữu cơ 17 1.2.2 Ảnh hƣởng của hợp chất clo hữu cơ đến môi trƣờng và con ngƣời 19 1.2.3 Một số phƣơng pháp xử lý hợp chất clo hữu cơ 19 1.2.4 Giải quyết vấn đề về môi trƣờng của rác thải PVC 22 1.3 - TỔNG QUAN VỀ VỎ SÒ 25 1.3.1 Giới thiệu vỏ sò 25 1.3.2 Sự hình thành vỏ sò 26 1.3.3 Cấu tạo và thành phần vỏ sò 26 CHƢƠNG 2 – THỰC NGHIỆM 28 2.1 Tóm tắt nội dung nghiên cứu 28 2.2 Mẫu, dụng cụ, thiết bị thực nghiệm 28 2.2.1 Dụng cụ 28 vi 2.2.2 Thiết bị 29 2.2.3 Hóa chất & vật liệu thí nghiệm 29 2.2.4 Chuẩn bị mẫu 29 2.3 Phƣơng pháp đánh giá 30 2.3.1 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 30 2.3.2 Phƣơng pháp huỳnh quang tia X (XRF) 32 2.3 Quy trình thực nghiệm 34 2.3.1 Thử nghiệm xử lý PVC bằng Canxi hidroxit Ca(OH) 2 34 2.3.2 Xử lý Clo trong PVC bằng vỏ sò 36 CHƢƠNG 3 – KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM, THẢO LUẬN 38 3.1 Kết quả thí nghiệm và tính toán 38 3.1.1 kết quả chuẩn độ 38 3.1.2 Kết quả phân tích XRD, XRF 39 2.2 Bàn luận 40 2.2.1 Ảnh hƣởng của tỷ lệ hỗn hợp 40 2.2.2 Ảnh hƣởng của nhiệt độ phản ứng 41 2.2.3 Ảnh hƣởng của thời gian phản ứng 42 CHƢƠNG 4 – KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43 4.1 KẾT LUẬN 43 4.2 KIẾN NGHỊ 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH & BẢNG BIỂU Hình 1.1 - Một số sản phẩm đƣợc làm từ PVC Error! Bookmark not defined. Hình 1.1 - Một số sản phẩm đƣợc làm từ PVC 3 Hình 1.2 – Biểu đồ nhu cầu chất dẻo năm 2012 của thế giới 3 Hình 1.3 - Tỷ lệ các phân đoạn của quá trình lọc dầu của Nhật Bản năm 2001 4 Hình 1.4 - Sơ đồ phát triển ngành hóa dầu ở Việt Nam 7 Bảng 1.1 – một số thông số vật lý của PVC cứng và PVC dẻo 10 Hình 1.5 - Biểu đồ tiêu thụ hợp chất clo trên thế giới năm 2005 18 Hình 1.6 – Sò lông 25 Hình 2.1 - Tƣơng tác giữa tia Rơnghen và mạng tinh thể 31 Hình 2.2 – Quy trình xử lý Clo trong PVC bằng Ca(OH) 2 36 Hình 2.3 – Quy trình xử lý Clo trong PVC bằng vỏ sò 37 Bảng 2.2 – Kết quả xử lý mẫu 38 1 CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN ĐẶT VẤN ĐỀ Poly-vinyl clorua (PVC [-CH2-CHCl-] n ) có những tính chất tuyệt vời nhƣ chống ăn mòn và hóa chất, độ cứng linh hoạt, hiệu quả tiết kiệm chi phí tốt hơn so với các loại nhựa khác, dẫn đến việc sản xuất rộng rải các mặt hàng và các ứng dụng công nghiệp lĩnh vực xây dựng, nông nghiệp và y tế đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Tuy nhiên, sau khi sử dụng các sản phẩm PVC nhƣ vậy, phần lớn sẽ kết thúc nhƣ là chất thải. Đốt chất thải nhựa bao gồm PVC cho năng lƣợng phục hồi là một phƣơng pháp thông thƣờng đối với chất thải rắn thông thƣờng, tuy nhiên, quá trình đốt cháy chất thải PVC sản xuất axít clohiđric, khí clo và các chất dioxin gây ra các vấn đề môi trƣờng nghiêm trọng. Một số phƣơng pháp đã đƣợc đề xuất nhƣ xử lý trong lò cao, lò quay và hóa lỏng đã ủng hộ đặt ra để xử lý chất thải nhựa PVC Một số lƣợng lớn các nghiên cứu đƣợc tiến hành trên toàn thế giới để phát triển các phƣơng pháp tái chế chất thải nhựa, và mỗi là có liên quan về kiểm soát thích hợp trong clo trong PVC, để ngăn chặn phát hành các chất độc hại nhƣ khí HCl, dioxin và các hydrocacbon Đề tài này nghiên cứu về một quá trình trong đó phân hủy do nhiệt và hóa đƣợc kết hợp trong một lò phản ứng để chuyển đổi HCl trong PVC thành canxi clorua bởi sự hiện diện của CaCO 3 và Ca(OH) 2 . Họ đã tìm thấy rằng clo trong PVC hòa tan trong nƣớc là axit HCl, và không có các hợp chất clo hữu cơ độc hại đã đƣợc quan sát thấy. Quá trình hai giai đoạn mà clo đƣợc loại bỏ trong giai đoạn nhiệt phân và clo nguyên liệu đƣợc tiếp tục đun nóng hợp chất CaCO3 đến kết quả phát triển của cấu trúc xốp. Thí nhiệm có thể áp dụng tất cả các chất có liên quan đến chất thải nhựa chứa PVC hoặc có liên quan về sự kiểm soát của Clo trong cấu trúc của nó. một con đƣờng khác có thể xảy ra trong việc xử lý bằng plastic clo hóa nhƣ PVC là để loại bỏ clo trong PVC trong một quá trình riêng biệt và thân thiện với môi trƣờng, các chất hữu cơ còn lại có thể đƣợc phục hồi năng lƣợng. Zhang et al. (1999) đã đề xuất một quy trình mới 2 lạ cho quá trình đề clo hóa trong PVC bằng một quá trình chuyển hóa cơ – hóa. Xử lý chất thải vỏ sò chủ yếu bao gồm CaCO3 (canxi cacbonat) tích cực đƣợc áp dụng trong các ngành công nghiệp nhƣ đất xử lý, cát đầm và tổng hợp xi măng và xây dựng đƣờng bộ, và loại bỏ phosphate từ nƣớc thải. Số tiền rất lớn đƣợc tiết kiệm từ vỏ sò và vỏ của các loại động vật tƣơng tự đƣợc tích lũy từ các cơ sở nuôi trồng, đánh bắt thủy hải sản dọc theo bờ biển và từ các cửa hàng thực phẩm có thể đƣợc sử dụng thay vì các phƣơng pháp xử lý khác trong việc xử lý Clo trong các chất thải nói chung cũng nhƣ PVC nói riêng. Theo các báo cáo từ bộ Nông nghiệp thì ƣớc tính tổng sản lƣợng vỏ sò của nƣớc ta là khoảng 250.000 tấn mỗi năm. Trong bài báo cáo này, tôi đã xem xét khả năng kết hợp xử lý của cả hai chất thải vỏ sò và vật liệu PVC nhƣ là bắt đầu có hiệu lực khử clo bằng biến đổi hóa – cơ (mechanochemical) PVC đồng mài với chất thải sò vỏ. 1.1 TỔNG QUAN VỀ NHỰA PVC 1.1.1 Giới thiệu PVC Cùng với việc phát triển công nghiệp dầu mỏ và khí thiên nhiên, các sản phẩm hóa chất hữu cơ cũng đạt đƣợc sự phát triển nhảy vọt nhờ sự kết hợp (danh từ thông dụng hiện nay là sự tích hợp – intergration) nhanh chóng với công nghệ lọc dầu. Sản phẩm hóa học từ dầu mỏ mở ra một ngành mới: ngành hóa dầu. Trong đó, Nhựa tổng hợp là sản phẩm có sản lƣợng lớn và giá trị nhất. Polyvinylclorua (PVC) là một loại nhƣạ tổng hợp đƣợc bằng cách trùng hợp vinylclorua monomer (MVC): n CH 2 = CHCl → -(- CH 2 – CHCl -)- n Hiện nay PVC là loại nhựa nhiệt dẻo đƣợc sản xuất và tiêu thụ nhiều thứ 3 trên thế giới (sau polyethylen – PE và Polypropylene - PP). Hình 1cho ta bức tranh tổng thể về nhu cầu các loại chất dẻo của thế giới năm 2012. [...]... nghêu, sò, ốc, hến, trai… đánh bắt ở nƣớc ta hằng năm lên tới hàng chục triệu tấn, nên lƣợng vỏ bỏ đi là rất lớn, đó quả là một nguồn nguyên liệu vô cùng dồi dào và không tốn phí cho công tác xử lý clo trong chất thải PVC cũng nhƣ trong các hợp chất hữu cơ khác nếu nhƣ đƣợc nghiên cứu thành công và áp dụng rộng rãi trong thực tiễn 28 CHƢƠNG 2 – THỰC NGHIỆM 2.1 Tóm tắt nội dung nghiên cứu Công trình nghiên. .. tắt nội dung nghiên cứu Công trình nghiên cứu này trình bày một tiến trình mới cho quá trình đề clo hóa (dechlorinating) poly-vinyl clorua (PVC) bằng cách sử dụng chất thải là vỏ sò Quá trình này gồm các công đoạn: nghiền vỏ sò và nung chúng ở nhiệt độ cao, nghiền chất thải PVC rồi trộn chung với vỏ sò đã nung, sau đó khuấy trộn cùng với nƣớc Trộn lẫn PVC và vỏ sò đã xay xát thành một hỗn hợp nhằm giảm... nên lƣợng vỏ bỏ đi là rất lớn, đó quả là một nguồn nguyên liệu vô cùng dồi dào và không tốn phí cho công tác xử lý clo trong chất thải PVC cũng nhƣ trong các hợp chất hữu cơ khác nếu nhƣ đƣợc nghiên cứu thành công và áp dụng rộng rãi trong thực tiễnThành phần nguyên tố trong vỏ sò (cụ thể là sò huyết - ở bờ biển phía tây của bán đảo Malaysia) gồm có canxi, cacbon, magiê, natri, phốt pho, kali, sắt,... chất của PVC PVC có dạng bột màu trắng hoặc màu vàng nhạt PVC tồn tại ở hai dạng là huyền phù (PVC. S - PVC Suspension) và nhũ tƣơng (PVC. E - PVC Emulsion) PVC. S có kích thƣớc hạt lớn từ 20 - 150 micromet PVC. E nhũ tƣơng có độ mịn cao PVC không độc, nó chỉ độc bởi phụ gia, monome VC còn dƣ, và khi gia công chế tạo sản phẩm do sự tách thoát HCl PVC chịu va đập kém Để tăng cƣờng tính va đập cho PVC thƣờng... dụng của PVC 1.1.6.1 PVC trong ngành xây dựng Lĩnh vực xây dựng là nơi m PVC đƣợc sử dụng nhiều và rộng rãi nhất Trong đó, các loại ống dẫn và phụkiện chiếm đến hơn một phần 3 tổng sản lƣợng PVC trên toàn thế giới.Năm2007, con số này là 39% trong tổng số 33,5 triệu tấn nhu cầu PVC trên thếgiới Ở Việt Nam,các số liệu tƣơng ứng là 47% của 240.000 tấn (xem Hình 14 và 15) Ống PVC đƣợc sử dụng trong những... CaCl2 và hydrocarbon với liên kết C=C Rửa hỗn hợp đã nghiền nát với nƣớc ở nhiệt độ phòng cho phép loại bỏ hoàn toàn clo từ mẫu xay Hơn 40% clo trong PVC đã đƣợc gỡ bỏ sau 2 giờ khuấy trộn hỗn hợp Quá trình này có thể đƣa một con đƣờng tiềm năng để xử lý và xử lý sò vỏ và chất thải PVC (-CH2-CHCl-)n + 0.5nCa(OH)2  (-CH=CH-)n + 0.5nCaCl2 + nH2O (-CH2-CHCl-)n + 0.5nCa(OH)2  (-CH2-CHOH-)n + 0.5nCaCl2... khi con vật lớn lên, độ dày và kích thƣớc vỏ cũng tăng lên Chúng ta có thể thấy tuyến sinh trƣởng trên vỏ của động vật thân mềm, đó là những đƣờng gân song song với đƣờng viền của vỏ Ở tuyến sinh trƣởng của vỏ con hàu, một số đƣờng gân khác là do cơ bắp của chân động vật làm nên 1.3.3 Cấu tạo và thành phần vỏ sò Thành phần nguyên tố trong vỏ sò (cụ thể là sò huyết - ở bờ biển phía tây của bán đảo Malaysia)... nếu nhƣ thiếu vắng PVC Sản phẩm từ PVC vẫn còn cần cho cuộc sống hiện đại Bởi vì chúng ngày càng trở nên: An toàn hơn, nhỏ gọn hơn, nhanh chóng hơn, trong suốt hơn, sạch hơn, mềm mại hơn, bền hơn, rẻ hơn và tóm lại là TỐT HƠN 1.2 CLO TRONG CHẤT THẢI PVC VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA NÓ 1.2.1 Hợp chất clo hữu cơ Hợp chất clo hữu cơ là hợp chất hữu cơ trong phân tử có chứa một hoặc nhiều nguyên tử clo gắn với gốc hydrocacbon... các hợp chất chứa clo dễ bay hơi có thể gây buồn nôn, ngất xỉu, thậm chí tử vong Đối với môi trƣờng, hợp chất clo hữu cơ ảnh hƣởng rất lớn đến hệ sinh thái: góp phần phá hủy tầng ôzôn, gây mƣa axit, và độc hại với các sinh vật sống Vì những lí do đó, chúng ta cần phải nghiên cứu xử lý triệt để các hợp chất clo hữu cơ trƣớc khi thải vào môi trƣờng 1.2.3 Một số phƣơng pháp xử lý hợp chất clo hữu cơ Trên... ABS, CPE, EVA với tỉ lệ từ 5 - 15% PVC là loại vật liệu cách điện tốt, các vật liệu cách điện từ PVC thƣờng sử dụng thêm các chất hóa dẻo tạo cho PVC này có tính mềm dẻo cao hơn, dai và dễ gia công hơn 10 Tỉ trọng của PVC vào khoảng từ 1,25 đến 1,46 g/cm3 (nhựa chìm trong nƣớc), cao hơn so với một số loại nhựa khác nhƣ PE, PP, EVA (nhựa nổi trong nƣớc) Yếu tố PVC cứng PVC dẻo Khối lƣợng riêng [g / cm . Hình 2.2 – Quy trình xử lý Clo trong PVC bằng Ca(OH) 2 36 Hình 2.3 – Quy trình xử lý Clo trong PVC bằng vỏ sò 37 Bảng 2.2 – Kết quả xử lý mẫu 38 1 . Tên đề tài đồ án: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CLO TRONG PVC BẰNG VỎ SÒ Nhiệm vụ của khóa luận: Tổng quan về nhựa PVC Tổng quan về các phƣơng pháp xử lý nhựa PVC Tổng