nghiên cứu điều kiện tái chế plastic từ thiết bị điện tử thải bỏ phù hợp với điều kiện việt nam

Trước tình trạng đó, nếu chúng ta không chủ động tìm ra các biện pháp xử lý, tái chế rác thải điện tử phù hợp cho các làng nghề thì trong tương lai không xa, rác thải điện tử sẽ thực sự

******

NGUYỄN THỊ THU NINH

Nghiªn cøu ĐIỀU KIỆN TÁI CHẾ PLASTIC TỪ THIẾT BỊ

ĐIỆN TỬ THẢI BỎ PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN

VIỆT NAM

LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc

đại học quốc gia hà nội tr-ờng đại học khoa học tự nhiên

- 

-NGUYỄN THỊ THU NINH

Nghiên cứu ĐIỀU KIỆN TÁI CHẾ PLASTIC TỪ THIẾT

BỊ ĐIỆN TỬ THẢI BỎ PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

PHẦN I: TỔNG QUAN 3

1 1 Thực trạng quản lý và xử lý nhựa thải từ thiết bị điện tử 3

1.1.1 Tình hình quản lý chất thải điện tử trên thế giới 3

1.1.2 Đặc tính của nhựa trong thiết bị điện tử 5

1.1.3 Thực trạng phát sinh và quản lý nhựa thải từ thiết bị điện tử ở Việt Nam 12

1.1.4 Tình hình xử lý nhựa thải từ thiết bị điện tử ở Việt Nam 15

1.2 Công nghệ xử lý và tái chế nhựa 17

1.2.1 Tính chất hoá - lý của một số loại nhựa 17

1.2.1.1 Nhựa Acrylonitril butadien Styren (ABS) 17

1.2.1.2 Polyetylen (PE) 18

1.2.1.3 Nhựa Polyvinyl clorua (PVC) 20

1.2.1.4 Polypropylen (PP) 21

1.2.2 Giới thiệu một số phương pháp xử lý và tái chế nhựa 23

PHẦN II: THỰC NGHIỆM 31

2.1 Hoá chất, dụng cụ, thiết bị 31

2.1.1 Hoá chất và nguyên liệu 31

2.1.2 Dụng cụ và máy móc……… 31

2.2 Xử lý nhựa ABS tái chế và nhựa bản mạch 31

2.2.1 Xử lý nhựa ABS tái chế 31

2.2.2 Xử lý nhựa bản mạch……….32

2.3 Chế tạo vật liệu compozit 32

2.4 Các phương pháp nghiên cứu 32

2.4.1 Phương pháp lưu biến trạng thái nóng chảy 32

2.4.2 Phương pháp xác định tính chất cơ học 33

2.4.3 Phương pháp đo độ bền uốn của vật liệu 35

2.4.4 Phương pháp đo độ bền va đập 36

2.4.5 Phổ hồng ngoại phân tích chuỗi Fourie (FTIR) 37

2.4.6 Phương pháp kính hiển vi trường điện tử phát xạ (FESEM) 37

2.4.7 Các phương pháp phân tích nhiệt 38

PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40

3.1 Khảo sát tái chế nhựa ở thôn Minh Khai - Như Quỳnh - Hưng Yên ( Làng Khoai) 40

3.1.1 Giới thiệu về làng Khoai 40

3.1.2 Thực trạng thu gom và tái chế nhựa ở Minh Khai - Như Quỳnh - Hưng Yên 41

3.2 Khảo sát khả năng tái chế nhựa ABS 45

3.2.1 Phân tích đánh giá thành phần nhựa ABS nguyên chất và nhựa ABS tái chế bằng phương pháp FTIR 45

3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ pha trộn giữa nhựa ABS nguyên chất và nhựa ABS tái chế 47

3.2.2.1 Tính chất lưu biến trạng thái nóng chảy của tỉ lệ pha trộn nhựa ABS nguyên chất và nhựa ABS tái chế 47

3.2.2.2 Ảnh hưởng tỉ lệ pha trộn giữa nhựa ABS nguyên chất và nhựa ABS

tái chế đến tính chất cơ lý của compozit……… 48

3.2.2.3 Phân tích nhiệt tổ hợp nhựa ABS với hàm lượng nhựa ABS tái chế 20% 51

3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của kích thước bột nhựa bản mạch 52

3.2.3.1 Tính chất lưu biến trạng thái nóng chảy của tổ hợp nhựa khi trộn bột nhựa bản mạch với các kích thước hạt khác nhau 52

3.2.3.2 Ảnh hưởng của kích thước bột nhựa bản mạch đến tính chất cơ lý của compozit 53 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng bột nhựa bản mạch nền tổ hợp nhựa ABS 56 3.2.4.1 Tính chất lưu biến trạng thái nóng chảy của tổ hợp nhựa khi trộn bột nhựa bản mạch với các hàm lượng khác nhau 56 3.2.4.2 Tính chất cơ lý của compozit 57 3.2.5 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng axit stearic/ tổ hợp nhựa ABS /bột nhựa bản mạch 61 3.2.5.1 Tính chất lưu biến trạng thái nóng chảy của tổ hợp nhựa khi trộn nhựa bản mạch được biến tính bằng axit stearic 61 3.2.5.2 Tính chất cơ lý của compozit………62 3.2.6 Khảo sát tính chất nhiệt của vật liệu 64 3.2.7 Khảo sát sự tương hợp pha của vật liệu compozit bằng kính hiển vi điện tử 65 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Lượng nhựa thải ra từ các thiết bị điện, điện tử ở các nước châu Âu 4

Hình 1.2 Các loại nhựa được sử dụng trong các sản phẩm điện tử 6

Hình 1.3 Các phương pháp xử lý, tái chế nhựa phế thải 24

Hình 2.1 Máy trộn kín hai trục và hệ thống đo lưu biến trạng thái nóng chảy Rheomix 610 33

Hình 2.2 Máy xác định tính chất cơ lý Tinius Olsen H100KU - Mỹ 33

Hình 2.3 Mẫu đo tính chất cơ lý 34

Hình 2.4 Máy đo độ bền va đập Radmana ITR 2000 – Australia 36

Hình 2.5 Máy đo phổ hồng ngoại NEXUS 670 (Mỹ) 37

Hình 2.6 Máy hiển vi trường điện tử phát xạ (FESEM) S-4800 38

Hình 2.7 Máy phân tích nhiệt Labsys - Setaram - Pháp 39

Hình 3.1 Vị trí làng Khoai 40

Hình 3.2 Quy trình xay, tạo hạt, sấy và đóng bao nhựa 43

Hình 3.3 Sơ đồ tái chế nhựa ở làng Khoai 43

Hình 3.4 Nguồn nước thải ra sau khi xử lý nhựa 44

Hình 3.5 Rác được chất đống và khói đốt bãi rác……… 44

Hình 3.6 Phổ hồng ngoại của O.ABS 46

46

Hình 3.7 Phổ hồng ngoại của mẫu nhựa R.ABS (máy tính) 46

Hình 3.8 Đồ thị mômen xoắn của tổ hợp nhựa ABS chứa 0%, 5 %, 10%, 15%, 20%, 25% R.ABS 47

Hình 3.9 Đồ thị ứng suất biến dạng của mẫu tổ hợp nhựa ABS với hàm lượng R.ABS là 0%(a), 5%(b), 10%(c), 15%(d), 20%(e), 25%(f) 49

Hình 3.10 Đồ thị sự phụ thuộc độ bền kéo vào hàm lượng R.ABS 50

Hình 3.11 Đồ thị sự phụ thuộc độ dãn dài vào hàm lượng R.ABS 50

Hình 3.12 Giản đồ phân tích nhiệt của tổ hợp nhựa ABS 52

Hình 3.13 Đồ thị momen xoắn phụ thuộc vào kích thước NBM 53

Hình 3.14 Đồ thị ứng suất biến dạng của mẫu compozit trộn 10% NBM với kích thước hạt 0,6 mm(a), 0,4mm(b), 0,2mm(c), 0,1mm(d) 54

Hình 3.15 Đồ thị sự phụ thuộc kích thước hạt tới độ bền kéo compozit 55

Hình 3.16 Đồ thị sự phụ thuộc kích thước hạt tới độ dãn dài của compozit 55

Hình 3.18 Đồ thị ứng suất biến dạng của compozit trộn 5% NBM (a), 10% NBM (b), 15% NBM (c), 20% NBM (d), 25%(e) NBM 57

Hình 3.19 Đồ thị sự phụ thuộc độ bền kéo vào hàm lượng NBM 58

Hình 3.20 Đồ thị sự phụ thuộc độ dãn dài vào hàm lượng NBM 58

Hình 3.21 Đồ thị sự phụ thuộc mô đun kéo vào hàm lượng NBM 59

Hình 3.22 Đồ thị đo độ bền uốn vật liệu compozit chứa hàm lượng NBM 0%(a), 5%(b), 10%(c), 15%(d), 20(e), 25%(f) 59

Hình 3.23 Đồ thị phụ thuộc độ bền uốn vào hàm lượng NBM 60

Hình 3.24 Đồ thị phụ thuộc năng lượng va đập vào hàm lượng NBM 60

Hình 3.25 Đồ thị momen xoắn phụ thuộc hàm lượng axit Stearic biến tính NBM 61

Hình 3.26 Đồ thị ứng suất biến dạng của compozit trộn axit stearic 1%(a), 62

3%(b), 5%(c) 62

Hình 3.27 Đồ thị sự phụ thuộc độ bền kéo đứt và dãn dài vào 62

Hình 3.28 Đồ thị sự phụ thuộc mô đun kéo vào hàm lượng axit stearic 63

Hình 3.29 Đồ thị phụ thuộc độ bền uốn, va đập vào hàm lượng axit stearic khi biến tính NBM 64

Hình 3.30 Giản đồ phân tích TGA của mẫu tổ hợp nhựa ABS(xanh), ABS/15%NBM(đen), ABS/NBM/Stearic(đỏ) 65

Hình 3.31 Ảnh SEM của mẫu tổ hợp nhựa ABS (a), ABS/NBM (b), ABS/NBM/stearic (c) 66

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các chất độc hại trong rác thải điện, điện tử 11

Bảng 1.2 Một số tính chất cơ lý của ABS ……… 17

Bảng 1.3 Một số tính chất của HDPE & LDPE ……….19

Bảng 1.4 Một số tính chất cơ lý của PVC……… 20

Bảng 1.5 Một số tính chất cơ lý của PP ……….22

Bảng 1.6 Các loại nhựa được sử dụng trong các sản phẩm điện tử………23

Bảng 3.1 Giá một số sản phẩm nhựa 41

Bảng 3.2 Sự phụ thuộc tính chất cơ lý vào hàm lượng R.ABS 49

Bảng 3.3 Ảnh hướng kích thước hạt NBM tới tính chất cơ lý compozit 54

Bảng 3.4 Sự phụ thuộc tính chất cơ lý của compozit vào hàm lượng NBM 58

Bảng 3.5 Độ bền uốn và năng lượng va đập của compozit vào hàm lượng NBM 60

Bảng 3.6 Sự phụ thuộc tính chất cơ lý của compozit vào hàm lượng axit Stearic 62

Bảng 3.7 Sự phụ thuộc độ bền uốn và năng lượng va đập của compozit vào hàm lượng NBM……… 60

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ABS Polyacrynonitril-Butadien-Styren

O.ABS Nhựa Polyacrynonitril-Butadien-Styren nguyên chất

R.ABS Nhựa Polyacrynonitril-Butadien-Styren tái chế

HDPE Polyetylen tỷ trọng cao

FESEM Kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ

DSC Phân tích nhiệt vi sai

TGA Phân tích nhiệt trọng lượng

XRD Nhiễu xạ tia X

FTIR Phổ hồng ngoại phân tích chuỗi Fourier

Ở Việt Nam, vấn đề rác thải điện tử hầu như chưa được quan tâm trong khi nguy cơ từ loại rác thải này sẽ tăng nhanh trong thời gian tới Hiện nay, việc thu gom, phân loại, xử lý hay tái chế rác thải điện tử ở nước ta chủ yếu là diễn ra một cách tự phát, vì lợi ích kinh tế là chính Các làng nghề tái chế rác thải điện tử ở nước ta đã có dấu hiệu về sự ô nhiễm đối với nguồn đất, nước như khu vực Minh Khai - Văn Lâm - Hưng Yên hay khu Triều Khúc - Thanh Trì - Hà Nội Trong khi đó, chúng ta lại chưa có đầy đủ cơ sở pháp lý, vốn và các điều kiện cần thiết cho xử lý và tái chế rác thải điện tử Trước tình trạng đó, nếu chúng ta không chủ động tìm ra các biện pháp xử lý, tái chế rác thải điện tử phù hợp cho các làng nghề thì trong tương lai không xa, rác thải điện tử sẽ thực sự trở thành một mối

lo ngại lớn đối với nước ta

Rác thải điện tử gồm 3 thành phần chính: kim loại, nhựa và thủy tinh Trong

đó lượng nhựa thải ra tương đối nhiều chiếm khoảng 30% chỉ sau kim loại (40%) Công nghệ xử lý bằng cách đốt, chôn lấp sẽ làm ô nhiễm, thoái hóa đất, phát sinh các khí độc gây ảnh hưởng lớn đến con người và môi trường xung

(dioxin) Vì vậy cần có phương pháp xử lý tái chế hiệu quả và phù hợp với điều kiện thực tế Việt Nam

Cũng chính vì những lý do trên mà trong luận văn này, chúng tôi tiến hành

nghiên cứu điều kiện tái chế plastic từ thiết bị điện tử thải bỏ phù hợp với điều kiện Việt Nam Mục đích của luận văn này là giảm thiểu ô nhiễm môi trường

đồng thời có thể ứng dụng để sản xuất các sản phẩm khác nhau tùy mục đích sử dụng Ngoài ra cũng có thể đem áp dụng cho các làng nghề tái chế nhựa ở Việt Nam, vừa đạt hiệu quả kinh tế cao lại vừa đảm bảo không gây ô nhiễm

PHẦN I: TỔNG QUAN

1 1 Thực trạng quản lý và xử lý nhựa thải từ thiết bị điện tử

1.1.1 Tình hình quản lý chất thải điện tử trên thế giới

Khoa học kỹ thuật phát triển đã kéo theo sự ra đời hàng loạt các thiết bị điện

tử Tuy nhiên, do các thiết bị điện tử lạc hậu quá nhanh và nhu cầu sử dụng chúng ngày càng nhiều mà chi phí tái chế loại rác này lại quá cao Do đó hàng năm, có một khối lượng rác khổng lồ từ 20-50 triệu tấn rác điện tử được thải ra trên toàn thế giới, đe dọa nghiêm trọng đến vấn đề môi trường của con người Các nước phát triển là những nước thải rác điện tử nhiều nhất Riêng tại Mỹ hàng năm có đến 14-20 triệu máy tính cá nhân bị phế bỏ Theo tổ chức bảo vệ môi trường Mỹ, trong năm 2005, người tiêu dùng Mỹ đã thải ra gần 2 triệu tấn rác điện tử Tại nước Anh mỗi năm có khoảng 1,5 triệu chiếc máy tính bị thải ra bãi rác tương đương 125.000 tấn thiết bị tin học Canada năm 2005 thải ra 67.000 tấn máy tính, máy in, điện thoại di động là những thứ rác điện tử chứa nhiều hóa chất độc Tại Liên minh châu Âu (EU), khối lượng rác điện tử dự kiến

sẽ tăng 3 – 5% mỗi năm Tại các nước đang phát triển lượng rác điện tử tăng gấp

3 lần vào năm 2011 [14, 16] Còn số điện thoại di động thì sẽ vượt ngưỡng 2 tỷ chiếc vào năm 2012 trên thế giới, trong khi tuổi đời sử dụng của chúng chỉ khoảng 2 năm, như thế có thể thấy lượng rác thải sắp tới sẽ rất đáng kể Các quốc gia có ngành công nghiệp điện tử phát triển nhất thế giới như EU, Mỹ, Nhật, Hàn Quốc, Australia là các quốc gia thải nhiều rác điện tử nhất

Tại các nước châu Âu hàng năm thải ra một lượng nhựa phế thải khổng lồ Đức thải ra khoảng 127.000 tấn /năm, nhựa phế thải được tạo ra từ lĩnh vực điện

và điện tử, tiếp theo là Pháp và Anh, thải ra khoảng 98.000 và 93.000 tấn/năm, tương ứng Thụy Điển thải ra khoảng 13.000 tấn/năm [13]

1

Belg/Luxemb 25Denmark 12France 98Germany 127Greece 4Ireland 2Italy 75Netherlands 29Portugal 6Spain 52

UK 93Austria 15Finland 9Norway 3Sweden 13Switzerland 14

Hình 1.1 Lượng nhựa thải ra từ các thiết bị điện, điện tử ở các nước châu Âu

Nhưng thay vì tái chế tại chỗ, các nước này lại chọn cách nhanh gọn hơn: xuất khẩu ra nước ngoài Phần lớn loại rác thải điện tử được xuất khẩu sang những quốc gia đang phát triển dưới dạng đồ cũ để bán lại hoặc tái chế Theo Greenpeace, từ 50% – 80% rác thải điện tử ở Mỹ được xuất khẩu sang Trung Quốc, Ấn Độ và các quốc gia đang phát triển khác, trong đó có Việt Nam

Vì lợi ích kinh tế, không ít quốc gia đang phát triển đã tiếp nhận và xử lý loại rác thải này Nhưng đi kèm với nó là hàng nghìn tấn phế liệu ẩn chứa rất nhiều độc hại Theo số liệu thống kê, hiện châu Á đã trở thành núi rác khổng lồ của thế giới phát triển [1, 14, 16]

x 1000 tấn

Chương trình môi trường Liên hợp quốc UNEP nhận định vấn đề then chốt hiện nay là phải tạo ra một khuôn khổ toàn cầu về xử lý rác thải độc hại, kể cả việc quản lý, theo dõi hoạt động vận chuyển rác thải để biết được nguồn gốc và điểm đến của nguồn rác độc hại Các tổ chức, các nhà khoa học đang nghiên cứu

và tìm ra kinh nghiệm xử lí các loại rác thải như máy tính, điện thoại, acquy, xe hơi, tàu thủy, các linh kiện điện tử khác…[1] Những giải pháp giúp giải quyết tận gốc vấn đề rác thải điện tử là gắn trách nhiệm với nhà sản xuất việc làm này

sẽ mang lại hai lợi ích Thứ nhất, các nhà sản xuất sẽ đưa chi phí quản lý rác thải vào giá thành sản phẩm, sẽ thúc đẩy họ thay đổi thiết kế sản phẩm theo hướng thân thiện với môi trường hơn và kéo dài vòng đời của sản phẩm Thứ hai, các nhà sản xuất sẽ buộc phải thiết kế các sản phẩm “sạch” hơn bằng cách loại bớt các chất nguy hiểm, thay thế các chất gây hại bằng cách sử dụng các vật liệu thay thế an toàn hơn

1.1.2 Đặc tính của nhựa trong thiết bị điện tử

Nhựa trong các thiết bị điện và điện tử chiếm một tỷ lệ cao, ví dụ trong nhiều loại điện thoại, ti vi và máy tính cá nhân Tuy nhiên, cũng có nhiều thành phần nhựa, nhựa có thể nằm bên trong thiết bị, là cơ sở để kết nối các linh kiện Tính chất cách điện của nhựa và độ bền kéo, độ bền va đập, độ bền uốn cao làm cho nhựa trở thành vật liệu quan trọng sử dụng trong lĩnh vực điện tử Ở Tây Âu, lượng nhựa dùng cho ngành công nghiệp điện và điện tử là 2,78 triệu tấn trong năm 2002 (Hiệp hội các nhà sản xuất nhựa ở châu Âu, năm 2003) Số lượng nhựa phế thải của ngành công nghiệp điện và điện tử ước tính tăng lên khoảng 1,13 triệu tấn vào năm 2005 ở Tây Âu (Hiệp hội Các nhà sản xuất nhựa ở châu

Âu, năm 2000) Hai loại nhựa chính được sử dụng trong ngành điện tử là nhựa nhiệt rắn và nhựa nhiệt dẻo [11]

Nhựa trong các thiết bị điện tử được phân thành hai loại là: nhựa nhiệt dẻo

và nhựa nhiệt rắn [2]

- Nhựa nhiệt dẻo: có phạm vi ứng dụng rộng lớn hơn, chúng có thể nấu chảy lại được và tạo ra được sản phẩm mới Tính chất đó đã làm cho nhựa nhiệt dẻo có nhiều khả năng tái chế hơn nhựa nhiệt rắn

- Nhựa nhiệt rắn: thường được cắt vụn ra thành những miếng nhỏ khi tái chế, bởi vì các nhựa loại này không thể bị đun nóng chảy lại được Nhựa nhiệt rắn được sử dụng làm các bảng mạch điện, các bộ phận vận hành điện,

Trong chất thải điện tử các thành phần nhựa chiếm tỷ lệ lớn thứ hai về khối lượng (sau kim loại) và có khả năng tái chế thu hồi nguyên liệu cao Tuy nhiên, nhựa từ chất thải điện tử là loại nhựa kỹ thuật có nhiều đặc điểm và tính chất khác biệt như khả năng chịu va đập, mài mòn, chống cháy, độ dẫn điện thấp…

Để xử lý tái chế cần phải có kỹ thuật xử lý đặc biệt

Những loại nhựa được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp điện tử được đưa ra trong hình 1.2

Qua biểu đồ trên ta thấy những loại nhựa được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp điện tử là: HIPS (56%), ABS (20%), PPE (11%) Do đó tiềm năng tái chế các nhựa này là rất lớn Các loại nhựa này có trong vỏ tivi và màn hình máy tính…[11, 19]

Các vỏ tivi và màn hình máy tính thường được chế tạo từ nhựa tổng hợp (cũng có thể một phần bằng kim loại, gỗ như trong các loại máy thế hệ cũ) Cho đến nay chưa có dữ liệu thống nhất về thành phần hoá học của vỏ nhựa tổng hợp Tuy nhiên, có thể dự đoán các loại nhựa chủ yếu là ABS, ABS/PC, PVC, Noryl

và HIPS Các loại nhựa này thường được halogen hoá có khả năng chống cháy và

bổ sung các chất độn, chất ổn định là hợp chất cadimi Bề mặt lớp nhựa có thể được sơn, mạ để làm giảm sự phát xạ điện từ trường Chính các lớp phủ trên nhựa làm cho chúng trở nên vô cùng độc hại Nếu quá trình xử lý, tái chế không tiến hành đúng phương pháp thì các chất độc hại này có thể bị dò rỉ ra ngoài, gây độc hại cho môi trường và con người; điển hình như việc đốt cháy nhựa sẽ sinh ra khí độc dioxin [11, 21] Chất thải điện và điện tử gồm rất nhiều thành phần có kích

cỡ và hình dạng khác nhau, trong đó có một số thành phần có chứa các chất nguy hại cần được xử lý riêng bảng 1.1 [2, 19]

Một số nhựa điển hình là: acrylonitril-butadien-styren đồng trùng hợp (ABS), nhựa polycacbonat (PC), polyamit (PA), polyetilen terephthalate (PET), cũng như một số vật liệu phát triển gần đây, chẳng hạn như polysunphone (PSV), polyeteketon (PEEK) và polyimit Những polyme này được ứng dụng nhiều trong các thiết bị điện và điện tử Dẫn đến, mỗi năm có một khối lượng lớn chất thải từ các thiết bị này Mặt khác, gần đây ủy ban Châu Âu (EC) ra chỉ thị chất thải từ các thiết bị điện và điện tử nhằm thúc đẩy việc tái sử dụng, tái chế, giảm thiểu và cũng yêu cầu các chất thải từ thiết bị điện và điện tử phải được phân

loại Quy định này đưa ra nhằm giải quyết nhanh chóng việc gia tăng nguồn chất thải phù hợp với các biện pháp của liên minh Châu Âu về bãi rác và chôn lấp [16, 20]

Trong suốt những năm gần đây đã tiến hành nghiên cứu phát triển một số phương pháp khác nhau để cho thấy được giá trị của WEEE Trong hầu hết các trường hợp, hàm lượng nhựa trong các thiết bị điện tử đã qua sử dụng vẫn có những đặc tính hữu ích Nhiều nhựa polyme trong các thiết bị điện đã sử dụng nhưng có hai thành phần quan trọng nhất những sản phẩm đó là PC và ABS, PC

và hỗn hợp của chúng với ABS thể hiện khả năng chống cháy được bổ sung những chất halogen hóa ngọn lửa hay không halogen hóa ngọn lửa, và đây cũng chính là lý do của việc sử dụng rộng rãi các thiết bị điện ABS bao gồm styren-acrylonitril (SAN) là pha liên tục và pha elastomer của cao su butadien là pha phân tán Acrylonitril có khả năng kháng hóa chất, khả năng chịu nhiệt, tính dai, bền va đập của của butadiene và khả năng dễ gia công, độ cứng của styren [16, 20] Tương tự, PC là một trong những loại nhựa kỹ thuật quan trọng nhất, có tính chất cơ lý tốt, ổn định không gian, chống cháy ổn định cao đối với những điều kiện môi trường khác nhau Mặt khác, những polyme trên còn cho thấy độ chảy nhớt cao Nhiều công nghệ đã được phát triển để giảm độ nhạy và để nâng cao gia công mà không giảm độ dẻo cao của nó Tổ hợp PC với những thành phần nhiệt dẻo là một trong những loại nhựa phổ biến nhất [9] ABS luôn được chọn là tác nhân cải biến Giá của hai loại polyme này rẻ do đó chúng được chú ý một cách đặc biệt để sản xuất các vật liệu tổ hợp với những loại nhựa kỹ thuật giá thành cao Cả hai vật liệu đều có thể tìm thấy riêng rẽ hay hỗn hợp trong nhiều tổ hợp thương mại được sử dụng trong các thiết bị điện tử [19]

Một cách tiếp cận khác để biến tính PC và khắc phục các yếu điểm đã được

đề cập ở trên bởi Elmaghor Người đã nghiên cứu ảnh hưởng của maleic anhydrit trộn với ABS ( ABS-g-MA) làm chất phụ gia Các nhà nghiên cứu đã cải thiện được sự phân tán của ABS-g-MA trong PC, kết quả là hỗn hợp có độ dài tốt Tuy nhiên, điều đó cũng cho thấy ảnh hưởng của maleic anhydrit vào ABS không phải thúc đẩy sự tương hợp, nhưng biết được sự kích thích của các hình thái đặc biệt phân tán trong hỗn hợp của PC ở một tỉ lệ khối lượng nhất định PC/ABS-g-

MA, các vùng ABS kết nối với nhau để tạo thành mạng lưới không gian và độ bền chặt được tăng lên tối đa [22]

Một số kết quả thú vị đã được công bố bởi Paul Người đã đề xuất ABS tinh khiết có thể phân tán trong PC mà không cần sự trợ giúp của chất trợ tương hợp Mặt khác Lee et al đã mở rộng nghiên cứu hình thái của tổ hợp PC/ABS với toàn

bộ phạm vi thành phần Tổ hợp giàu PC chỉ ra rằng phân tán ABS thu được một một cấu trúc chuỗi – hạt Khi mật độ ABS tăng lên các cấu trúc chuỗi và hạt trở nên dày đặc hơn và được kết nối với nhau nhiều hơn Quá trình chuyển đổi đã được khảo sát thành phần giữa 70/30 và 60/40 từ cấu trúc chuỗi và hạt thu được cấu hình kết tụ lại Đối với thành phần 40/60 PC tạo thành một pha phân tán với thế SAN Những tổ hợp giàu ABS cho thấy vùng PC phân tán trong pha ABS liên tục [23]

Một vật liệu khác rất quan trọng cũng được tìm thấy trong chất thải điện, điện tử là polystyren độ va đập cao (HIPS) Đó là polyme được sử dụng rộng rãi, đặc biệt trong các sản phẩm có polystyren giòn (PS) không thể đáp ứng các tiêu chuẩn của độ bền va đập [10, 21, 25] HIPS có cấu trúc xác định như một hệ nhiều pha, đó là pha rắn liên tục với nhau có sự phân tán cao, với đường kính khác nhau từ 0.5 đến 10µm

Tái chế HIPS không chỉ có tầm quan trọng trong công tác quản lý chất thải điện, điện tử mà còn để tận dụng nhiệt Ở những lớp HIPS có thể thu được 25 – 30% phế liệu, nó có thể tái chế Lưu ý rằng, hiện nay chỉ có 1% được thu hồi từ tổng số 19% chất thải của HIPS Sự cố gắng để khắc phục một số vướng mắc làm hạn chế quá trình tái chế như việc tháo dỡ, loại bỏ tạp chất và phân loại tái chế hỗn hợp của HIPS đã được thực hiện Thực tế, hầu hết các nhựa nhiệt dẻo đều có thể tái chế với một lượng nhỏ polyme đáng kể [9, 21] Cụ thể hơn, nghiên cứu trước đó đã cho thấy quá trình tái chế không ảnh hưởng nhiều đến tính chất căng của các polyme trên Mặc dù đã quan sát rõ ràng ảnh hưởng ở tính chất giãn dài và va đập [12, 16, 25]

Do đó đã nghiên cứu song song ABS/HIPS phát sinh từ sự trộn hòa tan của các polyme trên Nghiên cứu về các đặc tính lưu biến cùng với các thông số cấu trúc và tính chất cuối cùng của hỗn hợp là nguồn dữ liệu cho quá trình tái chế Ngoài ra, thay vì ABS một mình, hỗn hợp ABS/HIPS có thể phù hợp để sử dụng làm chất phụ gia trong việc tái chế PC, góp phần làm giảm giá thành của các sản phẩm cuối Điều này phù hợp khi tính đến pha cao su trong HIPS có thể tác động trong cùng một chế độ như pha butadien trong ABS, tức là độ giảm xóc ứng dụng nhiều đến độ bền va đập của các hỗn hợp nhựa tái chế [12,21]

Theo trên, hiện nay mục tiêu chính là chuẩn bị hỗn hợp ABS với PC và HIPS kiểm tra các tính chất lưu biến của chúng thông qua các phép đo MEI, như một phép đo gia công của chúng trong suốt quá trình trộn tan chảy Hơn nữa, sự cảm ứng nhiệt và cơ học của hỗn hợp thu được đã giải thích được về sự tương tác, về sự ảnh hưởng của mỗi thành phần vào đặc tính của hỗn hợp cuối, xem xét

sự phức tạp cấu trúc của polyme ban đầu chẳng hạn như ABS và HIPS Đây sẽ là

một đóng góp quan trọng cho việc tái chế nhựa kỹ thuật phát sinh từ chất thải điện, điện tử [8, 20, 26]

Bảng 1.1 Các chất độc hại trong rác thải điện, điện tử

Chất độc hại Nguồn gốc trong rác thải

Gây ung thư, ảnh hưởng đến hệ thần kinh, hệ miễn dịch, tuyến nội tiết

TBBA được dùng rộng rãi trong chất chống bắt lửa của bản mạch máy in và phủ lên các bộ phận khác

Gây tổn thương lâu dài đến sức khỏe, gây ngộ độc sâu khi cháy

Polycloflocacbon

(CFC)

Trong bộ phận làm lạnh, bọt cách điện

Khi cháy gây nhiễm độc, chất phá hủy tầng ozon

Polyvinyclorua (PVC) Cáp cách điện Cháy ở nhiệt độ cao

sinh ra dioxin, furan

1.1.3 Thực trạng phát sinh và quản lý nhựa thải từ thiết bị điện tử ở Việt Nam

Vấn đề chất thải điện tử (e-waste) đang ngày càng gia tăng ở Việt Nam trong điều kiện hội nhập kinh tế khu vực và thế giới Vấn đề trở nên nghiêm trọng không chỉ do sự gia tăng khối lượng chất thải mà hơn nữa, đó là các nguy

cơ đe dọa đối với môi trường và sức khỏe con người do các thành phần độc hại trong chất thải gây nên Các giải pháp đồng bộ cả về kỹ thuật, kinh tế và quản lý

là hết sức cấp bách nhằm bảo vệ môi trường và thu hồi tái sử dụng các tài nguyên có trong chất thải điện tử [1]

Chất thải điện tử được phân loại thành chất thải công nghiệp và chất thải dân dụng (TV, tủ lạnh, máy giặt, máy điều hòa nhiệt độ, máy tính cũ không còn khả năng sử dụng) Chất thải điện tử được xếp vào loại các chất thải nguy hại do

có chứa khối lượng khá lớn các chất độc hại như chì, thủy ngân, cadimi Trong những năm gần đây, cùng với sự gia tăng thu nhập của người dân Việt Nam và

sự phát triển của cộng đồng thông tin, nhu cầu về các thiết bị điện tử và viễn thông tăng đáng kể, tạo ra thị trường sản xuất và xuất nhập khẩu phát triển sôi động nhưng cũng đồng thời gia tăng khối lượng chất thải điện tử vào trong môi trường

Theo kết quả điều tra của Viện khoa học và Công nghệ môi trường, tổng lượng các chất thải công nghiệp điện tử tại 52 công ty ở các Vùng kinh tế trọng điểm của Việt Nam được ước tính khoảng 1.630 tấn/năm, trong đó: Tổng lượng chất thải công nghiệp điện tử phát sinh từ Vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ là 1.370 tấn/năm (chiếm 84% tổng lượng thải) Khối lượng này được dự báo sẽ tăng đáng kể trong thời gian tới do sự phát triển của công nghiệp điện tử tại Bắc Ninh Tại vùng Kinh tế Trọng điểm miền Trung, tổng lượng chất thải công nghiệp điện tử chỉ khoảng 6-7 tấn/năm (bằng 0,4% so với tổng lượng thải)

Lượng chất thải này chủ yếu phát sinh từ các cơ sở sửa chữa và cung cấp sản phẩm điện tử

Vùng Kinh tế trọng điểm phía Nam tạo ra lượng chất thải công nghiệp điện tử khoảng 254 tấn/năm (bằng 15,6% tổng lượng chất thải trên toàn quốc) Các chuyên gia dự báo khối lượng chất thải công nghiệp điện tử trong vùng này

sẽ tăng 10-15%/năm do chính sách thu hút đầu tư đã làm gia tăng sản xuất của các ngành hàng tiêu dùng và thiết bị điện tử gia đình

Theo ước tính, tổng lượng chất thải điện và điện tử dân dụng ở Việt Nam khoảng 120.000 chiếc tivi, đầu máy video, radio cassette, máy giặt và tủ lạnh thải bỏ hàng năm Bên cạnh đó, có khoảng 300.000 bộ máy tính cũng bị thải bỏ hàng năm Điều tra tại một số cửa hàng Internet cho thấy, có khoảng 50% đang

sử dụng là máy mới và khoảng 50% là máy cũ cần thay thế gần như toàn bộ phụ tùng đó có thể được sử dụng lại ngay tại cửa hàng, 90% còn lại sẽ được vứt bỏ cùng với rác thải sinh hoạt hoặc bán lại cho các cơ sở thu gom phế liệu

Sau khi thu gom chất thải được tháo rời và phân loại để xử lý theo các cách khác nhau Các chất thải có thể tái sử dụng hoặc tái chế sẽ được bán cho các

cơ sở tái chế; các phần không tái chế được sẽ được thu gom, vận chuyển và xử lý theo cách chôn lấp hoặc chứa trong kho theo hợp đồng được ký với các công ty môi trường đô thị

Khác với các chất thải thông thường, chất thải điện tử thường được thu gom và tái sử dụng, tái chế với tỷ lệ khá cao do có chứa các kim loại quý hiếm Tuy vậy, nhìn chung việc tái sử dụng chất thải ở Việt Nam còn rất hạn chế; chúng ta mới chủ yếu sử dụng lại các phụ tùng để phục vụ cho thay thế, sửa chữa Công nghiệp tái chế chỉ mới hình thành tại các làng nghề, trong các doanh nghiệp gia đình nhỏ hoặc các công ty tư nhân Các cơ sở này chủ yếu tái chế

giấy, nhựa, sắt, nhôm, chì Do sử dụng các công nghệ lạc hậu và thiết bị thô sơ nên hiệu quả kinh tế rất thấp đồng thời đang gây ra rất nhiều vấn đề môi trường như ô nhiễm không khí, nước, đất, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người lao động

và cộng đồng dân cư xung quanh

Đối với các chất thải không thể tái chế, cách thức xử lý phổ biến nhất được sử dụng ở Việt Nam hiện nay là chôn lấp Tuy nhiên, có tới 74% các bãi chôn lấp chẩt rắn ở Việt Nam hiện nay không đạt tiêu chuẩn trong vận hành Việc

xử lý chôn lấp không đạt yêu cầu kỹ thuật đã dẫn đến tình trạng rò rỉ các chất độc hại vào môi trường, tiềm ẩn những nguy cơ gây hại rất lớn cho môi trường, con người và hệ sinh thái

Trong bối cảnh hội nhập kinh tế như vậy, đặc biệt sự gia tăng của thương mại quốc tế, các vấn đề liên quan đến chất thải điện tử ở Việt Nam có thể trở nên nghiêm trọng hơn Hội nhập kinh tế sâu rộng hơn có thể làm gia tăng chất thải điện tử dân dụng do việc tiêu dùng nhiều hơn các thiết bị điện tử đã qua sử dụng

ở Việt Nam Khoảng 20.000 bộ máy tính đã qua sử dụng được nhập vào Việt Nam mỗi tháng Tiêu dùng càng nhiều đồ điện tử cũng đồng nghĩa với việc càng nhiều chất thải điện tử thải vào môi trường Mặc dù chưa có những số liệu thống

kê đầy đủ nhưng một số ước tính sơ bộ cho thấy lượng chất thải điện tử ở Việt Nam hàng năm bao gồm khoảng 120.000.000 chiếc TV, đầu máy video, radio cassette, máy giặt, tủ lạnh và khoảng 300.000 bộ máy tính

Với thực tế năng lực quản lý chất thải và chất thải điện tử như hiện nay, xu hướng gia tăng sản xuất và tiêu dùng thiết bị điện tử, sẽ tạo ra nhiều tác động tiêu cực hơn nữa đối với chất lượng môi trường

1.1.4 Tình hình xử lý nhựa thải từ thiết bị điện tử ở Việt Nam

Rác thải điện tử ở các nước phát triển đã và đang được đẩy sang cho các nước đang và kém phát triển Ở những nơi này chúng được tái chế và xử lý rất thủ công, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng tới sức khỏe người dân Rác thải điện tử nhập vào Việt Nam chủ yếu bằng đường biển Ở miền Bắc chủ yếu ở cảng Hải Phòng, miền Nam là ở thành phố Hồ Chí Minh Ở Hải Phòng có rất nhiều công ty, tổ chức nhập khẩu tàu cũ, các thiết bị điện tử đã qua sử dụng, rác thải điện tử sau khi nhập về được đưa về các cơ sở tái chế (là hộ gia đình hoặc một tổ chức kinh tế nhỏ) Riêng đối với rác là máy tính, tuy chưa có thống kê chính thức nhưng theo các chuyên gia ước tính, mỗi tháng có khoảng từ 10.000 đến 20.000 bộ máy tính cũ được nhập khẩu vào nước ta mà chưa có cơ quan nào theo dõi xử lý

Ngoài rác thải điện tử được nhập về còn có cả rác thải điện tử trong nước (số này cũng không nhỏ) được người dân thu gom Chúng được chất thành các đống lớn ở ngoài trời, sau khi tái chế thủ công được bán làm nguyên liệu cho các

cơ sở sản xuất Ở các cơ sở tái chế, rác thải được nhập về từ nhiều nơi thông qua nhiều con đường và dưới nhiều hình thức [2]

Việc tái chế bao gồm các bước sau:

Đối với ti vi và màn hình máy tính cũ được tháo dỡ thủ công và tách thành

ba bộ phận riêng biệt: nhựa, kim loại, thuỷ tinh

- Phần nhựa: đối với nhựa vi tính thì để nguyên và bán lại cho các cơ sở thu gom lớn, sau đó xuất sang Trung Quốc Còn nhựa ti vi thì được phân ra thành các loại khác nhau dựa trên sự khác nhau về màu sắc hoặc độ cứng Tiếp theo, nhựa ti vi được nghiền nhỏ kích thước khoảng 2cm, rửa bằng muối, hoặc xút

hoặc sô đa; sau đó đem phơi và bán sang Trung Quốc, chỉ có một phần rất nhỏ là bán lại cho các cơ sở sản xuất nhựa trong nước

- Phần kim loại được bán lại cho cơ sở thu gom và xuất sang Trung Quốc

- Đối với thuỷ tinh, chủ yếu là bỏ đi Một phần rất nhỏ thuỷ tinh không chì (mặt đèn - panel) được trộn với thuỷ tinh thường và cung cấp cho các cơ sở nấu thuỷ tinh nhỏ

Trong các quá trình tháo dỡ, xay, vận chuyển, các chất thải, nước thải độc hại không được xử lý phát tán vào môi trường xung quanh Nhận thức của người lao động về mức độ độc hại đối với công việc này là không có Do đó có thể thấy nguy cơ ô nhiễm môi trường và sức khoẻ cộng đồng đối với loại chất thải này ở nước ta là rất cao

Như vậy, rác thải điện tử đang tăng lên một cách nhanh chóng ở hầu hết mọi quốc gia trên thế giới Rác thải điện tử không chỉ ảnh hưởng lớn tới các nước nghèo, các nước đang phát triển mà còn ảnh hưởng tới cả các nước phát triển Do

đó, một yêu cầu đặt ra là phải xây dựng và phát triển các biện pháp công nghệ thích hợp để xử lý, tái chế và tái sử dụng rác thải điện tử, vừa đảm bảo môi trường vừa tận dụng được tiềm năng tái chế của rác thải điện tử, chú trọng đến các thành phần có giá trị tái chế cao như kim loại và nhựa - hai thành phần chiếm phần lớn khối lượng trong rác thải điện tử và cũng có tiềm năng tái chế cao

1.2 Công nghệ xử lý và tái chế nhựa

1.2.1 Tính chất hoá - lý của một số loại nhựa

1.2.1.1 Nhựa Acrylonitril butadien Styren (ABS)

Nhựa ABS được sử dụng nhiều trong các ngành điện, điện tử (như làm vỏ máy tivi, điều hoà nhiệt độ, máy tính), các thiết bị vệ sinh do khả năng chống

va đập cao

ABS có công thức cấu tạo:

(CH2CH CHCH2)(C6H5CH CH2)(CH2 CHCN)n

Nhựa ABS có màu trắng đục, bán trong suốt, độ nhớt cao, bền va đập

Nhiệt độ biến dạng do nhiệt vào khoảng 60 -120oC, có thể cháy được

Nhựa ABS có thể bị ăn mòn bởi axit sunfuric đặc và axit nitric đặc

Có khả năng đồng trùng hợp, độ kết tinh thấp Độ bền nhiệt, độ bền va đập

tốt hơn PS [16, 24]

Tính chất của ABS phụ thuộc vào các thành phần đồng trùng hợp [8] Khi hàm lượng acronitrile tăng thì: Giảm độ bền kéo, modun đàn hồi, độ cứng và độ cách điện tần số cao; tăng độ bền va đập, kháng dung môi, kháng nhiệt Trong khi đó khi hàm lượng butadien tăng thì: Giảm độ bền kéo, modun đàn hồi, độ cứng; tăng độ bền va đập, kháng mài mòn, độ dãn dài Khi hàm lượng Styren tăng: độ chảy khi gia nhiệt tăng, cứng hơn nhưng giòn Bảng 1.2 trình bày một

số tính chất cơ lý đặc trưng của nhựa ABS [24]

Trong kĩ thuật gia công thường sử dụng phương pháp ép phun, độ co ngót thấp nên sản phẩm rất chính xác Phun nhanh có thể dẫn đến sự định hướng của polyme nóng chảy và ứng suất đáng kể mà trong trường hợp đó cần tăng nhiệt độ

khuôn Nhựa ABS có thể làm dạng tấm, profile đùn, màng ABS có gia cường sợi thủy tinh thích hợp cho đùn thổi

Bảng 1.2 Một số tính chất cơ lý của ABS [5]

PE là polyme bán tinh thể nên có cả cấu trúc kết tinh và cấu trúc vô định hình Tùy thuộc vào các điều kiện của phương pháp polyme hóa (chất xúc tác, áp suất

và nhiệt độ) mà nhựa PE có các loại thông dụng trên thị trường như sau: nhựa HDPE được gọi là PE có tỉ trọng cao, LDPE là PE có tỉ trọng thấp, LLDPE được gọi là PE có tỉ trọng thấp mạch thẳng, VLDPE được gọi là PE tỉ trọng rất thấp…

Tính chất của polyetylen

Nhựa PE mờ và màu trắng, tỉ trọng nhỏ hơn 1 Là polyme kết tinh, mức độ kết tinh phụ thuộc vào mật độ mạch nhánh, mạch nhánh nhiều thì độ kết tinh thấp Độ hòa tan của PE phụ thuộc vào nhiệt độ như sau:

+ Ở nhiệt độ thường, PE không tan trong bất cứ dung môi nào, nhưng

để tiếp xúc lâu với khí hidrocacbon thơm đã clo hóa thì bị trương

+ Ở nhiệt độ trên 70oC, PE tan yếu trong toluene, xilen, amin axetat, dầu thông, parafin…

+ Ở nhiệt độ cao, PE cũng không tan trong nước, rượu béo, acid axetic, acetone, ete etylic, glyxerin, dầu lanh và một số dầu thảo mộc khác

Ngoài ra nhựa PE còn có một số các tính chất khác: khi đốt nhựa với ngọn lửa có thể cháy và có mùi parafin Cách điện tốt, kháng hóa chất tốt và độ bám dính kém Độ kháng nước cao, không hút ẩm PE không phân cực nên có độ thấm cao đối với hơi của những chất lỏng phân cực Kháng thời tiết kém, bị lão hóa dưới tác dụng của oxi không khí, tia cực tím, nhiệt Trong quá trình lão hóa

độ dãn dài tương đối và độ chịu lạnh của polyme giảm, xuất hiện tính giòn và nứt

Ứng dụng của nhựa polyetylen

Từ PE có thể sản xuất ra các sản phẩm như dây cáp điện, ống dẫn, màng mỏng, sợi, túi đựng hóa chất, các loại thùng chứa chai lọ, sản xuất các sản phẩm gia dụng, sản xuất các dạng tấm cho nhu cầu đặc biệt

- HDPE được dùng nhiều trong sản xuất các đường ống, các dụng cụ điện gia dụng, các tấm cứng

- LLDPE và VLDPE dùng để sản xuất các màng mỏng, bao bì, đóng gói công nghiệp

- PE còn được dùng với các chất dẻo khác nhằm để cải thiện một số tính chất cơ lý hóa của nó [6]

Ở bảng 1.3 trình bày tóm tắt một số tính chất cơ lý quan trọng của nhựa HDPE và LDPE

Bảng 1.3 Một số tính chất của HDPE & LDPE [6]

1.2.1.3 Nhựa Polyvinyl clorua (PVC)

PVC là sản phẩm bột màu trắng có tính chất nhiệt dẻo Trọng lượng phân

tử tương đối của PVC kĩ thuật dao động trong khoảng 30000 - 100000 PVC có

độ kết tinh rất thấp so với poly - olefin

PVC bền với các loại axit không oxy hóa, kiềm, các dung môi hữu cơ không phân cực như benzen, toluen Ngược lại các dung môi không phân cực như aceton, tetrahydropuran, dioxan, cyclonexahon có tác dụng trương phồng và hoà tan PVC

Ở bảng 1.4 trình bày tóm tắt một số tính chất cơ lý quan trọng của nhựa PVC

PVC cứng được sử dụng để sản xuất các ống dẫn trong công nghiệp hóa chất, làm ống dẫn nước, trong các ngành chế tạo tàu thuỷ, trong kĩ thuật điện

PVC mềm (có chất dẻo hóa) được sử dụng để chế tạo các sản phẩm dân dụng và bán thành phẩm như chế tạo giày dép, túi sách

1.2.1.4 Polypropylen (PP)

Được trùng hợp từ các monome propylen có công thức hóa học như sau:

PP là một trong những hydrocarbua không no được nghiên cứu nhiều nhất

PP được tổng hợp từ propylen Nguồn nguyên liệu chính để sản xuất propylen là dầu hỏa

PP không màu không mùi, không vị, không độc Chịu được nhiệt độ cao hơn 100oC, tính bền cơ học cao, khá cứng vững, không mềm dẻo như PE, không

bị kéo giãn dài do đó được chế tạo thành sợi Trong suốt, độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn cao, nét in rõ Có tính chất chống thấm O2, hơi nước, dầu mỡ

và các khí khác

PP là loại vật liệu dẻo được dùng nhiều trong các lĩnh vực công nghiệp và dân dụng PP có trọng lượng phân tử cao được sử dụng để sản xuất ra các loại sản phẩm ống, màng, dây cách điện, kéo sợi và các sản phẩm khác Việc ứng dụng PP phụ thuộc vào bản chất của chúng Loại thông thường để sản xuất các vật dụng thông thường Loại tính năng cơ lý cao dùng để sản xuất vật dụng chất lượng cao, chi tiết công nghiệp, điện da dụng Loại đặc biệt chuyên dùng cho chi tiết sản phẩm công nghiệp, chi tiết nhựa trong xe máy, ô tô, điện tử, hộp thực phẩm, bàn ghế và các sản phẩm có kích thước lớn khác… Loại trong dùng cho bao bì y tế, bao bì thực phẩm, xilanh tiêm, kệ video, sản phẩm loại đặc biệt cho thực phẩm không mùi vị có độ bóng bề mặt cao [15]

Tương tự như các loại nhựa trên một số tính chất cơ lý quan trọng của nhựa PP được trình bày tóm tắt ở bảng 1.5

1.2.2 Giới thiệu một số phương pháp xử lý và tái chế nhựa

Hiện nay, việc xử lý và tái chế nhựa chủ yếu là ở các nước phát triển như

Mỹ, Nhật và các nước Châu Âu Nhưng việc tái chế nhựa có những khó khăn là

do không rõ thành phần các loại nhựa, giá trị thương mại của nhựa hỗn hợp (không phân loại) là rất thấp Để tái chế nhựa phế thải từ thiết bị điện tử, bước đầu tiên là quá trình phân loại Nhựa bị lẫn tạp chất có nhiều lớp nhựa khác nhau hoặc lớp sơn phủ phải được loại bỏ Bởi vì các loại nhựa khác nhau chủ yếu được sử dụng trong các sản phẩm điện tử khác nhau, việc tách nhựa dựa vào từng loại sản phẩm được chỉ trong bảng 1.6, có tỷ lệ tái chế tốt hơn Tầm quan trọng của quá trình phân loại và tách được mô tả trong Báo cáo Minnesota (Minnesota Office of Environmental Assistance, 2001) Báo cáo này cho thấy rằng việc phân loại tốt và tách là rất quan trọng cho công việc tái chế nhựa, bởi

vì nhựa sạch và các loại nhựa giống nhau sẽ làm tăng độ tinh khiết và chất lượng đầu ra của sản phẩm Điều này có thể giải quyết vấn đề của OEM không muốn chấp nhận các sản phẩm nhựa tái chế, vì những khó khăn trong việc xác định thành phần các loại nhựa tái chế

Bảng 1.6 Các loại nhựa được sử dụng trong các sản phẩm điện tử

PC/ABS Các loại thành phần và thiết bị

Hình 1.3 Các phương pháp xử lý, tái chế nhựa phế thải

Hỗn hợp nhựa

Tái chế hoá học Tái chế cơ học Tái chế nhiệt

Chia cắt, phân loại và tách

Tái chế hoá học: quá trình này sử dụng nhựa phế thải điện tử như một nguyên liệu cho quá trình Hoá dầu hoặc được dùng như một chất khử trong nấu chảy kim loại

Tái chế cơ học: phương pháp này sử dụng quá trình chia cắt và phân loại, tách để cuối cùng tạo ra các sản phẩm nhựa mới

Tái chế bằng nhiệt: phương pháp này có sử dụng nhiệt và nhựa được dùng như một nhiên liệu tự nhiên

1.2.2.1 Tái chế nhựa bằng phương pháp hoá học

Tái chế hóa học là phân giải chất thải polyme thành những monome hoặc những chất hóa học hữu dụng bằng các phản ứng hóa học Phương pháp tái chế hóa học bao gồm quá trình nhiệt phân, khí hóa, đề polyme hóa bằng việc sử dụng dung dịch tuyệt đối, khử hidro

Công ty Elldex, New Zealand đã sản xuất một loại bao bì tự huỷ từ phế thải Polyetylen Bao bì phân dã sinh học qua hai quá trình căn bản nhờ vào một chất phụ gia là TDPA Kết quả là các túi sản xuất ra có tuổi thọ từ 18 - 24 tháng

và khi phân huỷ thì không gây độc hại cho môi trường [3]

Hoá chất tái chế: Phế thải chất dẻo còn dùng nguyên liệu hoá dầu sau khi phân huỷ thành monome, hoá lỏng hoặc hoá khí chúng Đối với PC và Polymetyl metacrylat (PMMA), người ta đã phân huỷ sản phẩm phụ được sinh ra trong quá trình sản xuất thành monome Nhiều nghiên cứu đang được tiến hành để tái chế monome từ sản phẩm dệt, ví dụ như Polyeste và nylon, dầu đốt từ polyolefin [10]

Sử dụng nhựa PET phế thải để sản xuất vật liệu composite và bê tông polyme: nhựa PET phế thải được cắt nhỏ, làm sạch, sấy khô, sau đó được phân

huỷ bằng phản ứng glycolysis với một Glycol tạo thành hỗn hợp các chất diacol

có trọng lượng phân tử thấp Hỗn hợp này được ngưng tụ với một diacid hữu cơ không no (UPE) Nhựa UPE được pha trong dung môi không no như Styren monome và được sử dụng làm chất kết dính cho vật liệu composit Từ nhựa PET phế thải, người ta chế tạo được vật liệu compozit và bê tông Polyme với giá thành

hạ và có thể sử dụng rộng rãi [2]

1.2.2.2 Tái chế nhựa bằng phương pháp cơ học

So với số lượng hạn chế các kim loại khác nhau được sử dụng trong ngành điện tử, thì một lượng lớn các loại nhựa được sử dụng Ngoài ra, các loại nhựa có thể được phủ, trộn với phụ gia, và làm tăng khả năng chống cháy Việc này như một rào cản đối với nhựa tái chế Như trường hợp trong các quá trình tái chế, những yếu tố quan trọng cho sự thành công là một nguồn cung cấp ổn định nguyên liệu chất lượng cao và sự tồn tại của một thị trường cho nhựa tái chế Tái chế cần một nguồn cung cấp liên tục của cùng một loại nhựa, nhưng tình hình thực tế là rất khó khăn vì mỗi sản phẩm sử dụng các loại nhựa khác nhau Ngay

cả khi cùng một loại nhựa được sử dụng, có thể có màu sắc và chất phụ gia khác nhau Ví dụ, công ty Hewlett Packard đã cố gắng sử dụng nhựa tái chế tại nhà máy in của mình, nhưng họ không thể tìm đủ nguyên liệu và gặp phải vấn đề phù hợp với màu sắc của các loại nhựa tái chế và nhựa tinh khiết Vì vậy, họ tập trung, và thay vào đó sử dụng nhựa tái chế với thành phần phù hợp và màu sắc không phải là vấn đề quan trọng (Toloken, 1998) [11]

Để tái chế nhựa tốt hơn, vấn đề cần thiết là các nhà sản xuất giảm số lượng các hạt nhựa được sử dụng trong ngành điện tử Ví dụ, ngành công nghiệp ô tô đang giảm, lớp nhựa sử dụng từ 100 đến 7 hoặc 8 loại, 3 hoặc 4 trong số đó sẽ được sử dụng với khối lượng lớn hơn (Biddle, 1998) Tính chất vật lý và cơ học

cũng là một rào cản trong việc tái chế nhựa Nhựa có đặc tính khác nhau tùy theo mục đích sử dụng trong các thiết bị điện tử Ví dụ, nhựa được sử dụng trong hộ gia đình và ở trong các bản mạch in (PWBs) có đặc tính khác nhau Để tái chế nhựa đạt hiệu quả hơn nữa, phân loại và các kỹ thuật tách là cần thiết [11]

Công ty MBA Polymers Inc 14 đã phát triển hoàn thiện quy trình cơ học tái chế nhựa phế thải Công ty này đã sử dụng nguyên liệu từ nhiều nguồn khác nhau và tái chế những loại nhựa này thành nhựa kỹ thuật có giá trị cao để tái sử dụng trong các ứng dụng tương tự

Các công nghệ để phân loại và xác định các loại nhựa: loại bỏ các lớp sơn

và chất phủ, giảm kích thước, kỹ thuật tách các vật liệu khác, xác định và phân loại nhựa

Dùng trong sản xuất nhựa mới: các vỏ nhựa ti vi và màn hình máy vi tinh sau khi được làm sạch, nghiền nhỏ đến cỡ hạt 1-3 mm thì được rửa tẩy các hợp chất bảo vệ và các chất bẩn khác, sấy và chuyển đến các cơ sở sản xuất nhựa chất lượng thấp [2]

Sử dụng xốp polystyren phế thải trong xây dựng: phế thải xốp PS ở dạng

hạt được đưa vào hỗn hợp vữa xi măng và sẽ thu được một loại bê tông mới có khối lượng riêng nhỏ hơn so với bê tông thông thường và có nhiều đặc tính mới khác [2, 10]

Sản xuất thành công ván ép từ rác thải nilon: phế thải nilon, sau các bước

sơ chế như phân loại, làm sạch, cắt nhỏ, sấy khô và pha trộn tỷ lệ thích hợp với các phụ gia bột đá và sơ dừa, sẽ được đưa vào máy ép để tạo thành tấm vật liệu Loại cốp pha mới từ nilon có ưu điểm hơn hẳn các loại cốp pha truyền thống ở tính chịu ẩm, mặt nhẵn và sức bền Tất cả các nguyên liệu sản xuất đều là các sản phẩm giá rẻ, rất sẵn có trong nước [2]

1.2.2.3 Tái chế nhựa bằng phương pháp nhiệt

Tái chế nhiệt có nghĩa là sử dụng nhựa làm nhiên liệu mục đích chính của tái chế nhiệt là phục hồi năng lượng Nhựa có một giá trị nhiệt độ cao Bới vì nhựa có nguồn gốc từ dầu, nhựa có giá trị năng lượng tương đương hoặc lớn hơn

so với than Vật liệu nhựa có thể được đốt và cung cấp năng lượng dưới dạng nhiệt Ví dụ, 1 tấn nhựa có thể thay thế 1,3 tấn than trong lò nung xi măng (USGS, 2001) [11]

Phương pháp tái chế nhựa được xem xét bới APME là lựa môi trường cho quản lý nhựa từ thiết bị điện tử ở châu Âu Trong năm 2002, Thụy Sĩ và Đan Mạch hồi phục khoảng 70% tổng số nhựa phế thải thông qua tái chế nhiệt (Hiệp hội Nhựa các nhà sản xuất ở Châu Âu, năm 2003) Trong năm 2003, khoảng 23% tổng khối lượng nhựa phế thải ở Tây Âu là tái chế nhiệt, chiếm phần lớn so với phương pháp tái chế khác (Hiệp Hội Nhựa Mỹ, năm 2003) Thí điểm quy mô thành phố về chất thải rắn, các cơ sở đốt cháy được trang bị với hệ thống chà ẩm ướt phù hợp đã chứng minh rằng phục hồi năng lượng từ chất thải nhựa có chứa chất chống cháy brôm là kỹ thuật khả thi (Hiệp hội các nhà sản xuất nhựa ở Châu Âu, năm 2002)

Tái chế chất dẻo thu hồi nhiệt: tái chế để thu hồi nhiệt là sử dụng hơi nước sinh ra khi đốt chất thải để sưởi ấm hoặc chạy các máy phát điện Những thành phố lớn có thể tự tạo ra điện như lò đốt chất dẻo kết hợp với các chất thải cháy được Một trong các giải pháp đang được nghiên cứu ứng dụng là xây dung cơ sở chế biến trung gian để cung cấp nhiên liệu cho nhà máy điện Nhờ chế biến trung gian, chất dẻo thải bỏ có thể trở thành nhiên liệu chuyển hoá hoặc dầu tái sinh Loại nhiên liệu chuyển hoá này (RDF) có thể sử dụng rộng rãi, không cần có hệ

thống thu gom phân loại phức tạp, vì giấy thải, chất thải sinh hoạt và chất thải khác không phải chất dẻo có thể trộn lẫn cùng RDF [2, 11]

Sản xuất sáp từ nhựa Polyetilen phế thải, quá trình phân huỷ nhựa phế thải thường được thực hiện bằng thiết bị phân huỷ nhiệt và gồm các bước sau: đưa chất thải Polyetilen vào máy ép, cho nóng chảy và đưa vào máy phân huỷ nhiệt, phân huỷ chất thải, làm nguội sản phẩm trong thiết bị trao đổi nhiệt, tách sản phẩm phụ dễ bay hơi ra, lọc và trộn đều sản phẩm đã nóng chảy rồi lấy ra để làm thành sáp Thay đổi nhiệt độ theo các vùng của máy ép và tần số quay của guồng xoáy sẽ cho phép điều chỉnh được khối lượng phân tử của sản phẩm

Chất dẻo tái sinh làm nguyên liệu phục vụ ngành khác: phương pháp này

sử dụng chất thải dẻo làm nguyên liệu thay thế than trong lò luyện thép Phương pháp này được áp dụng thành công ở Đức Ở Nhật bản, một nhà máy sản xuất

thép đã bắt đầu thử nghiệm phương pháp này

Có khả năng phương pháp này không chỉ áp dụng cho chất thải dẻo công nghiệp mà cả chất thải rắn sinh hoạt Các nghiên cứu hiện đang được tiến hành nhằm giảm thành phần Vinyl Clorua trong chất thải hoặc giảm lượng Clo sinh ra trong quá trình tái chế [2]

Nhiên liệu cho lò xi măng: chất thải dẻo và lốp xe bỏ đi được sử dụng làm nguồn nhiệt trong các lò xi măng thay thế than, giảm bớt sử dụng nguyên liệu thứ hai Kỹ thuật này có thể sử dụng cả hỗn hợp chất dẻo Đây là phương pháp tái chế hiệu quả, không cần phải cải tiến cơ sở công nghiệp sẵn có

1.2.2.4 Biện pháp chôn lấp

Phương pháp này chi phí thấp và được áp dụng phổ biến ở các nước đang phát triển

Nếu trước kia chôn lấp thường bằng các hố chôn lấp bình thường thì ngày nay những chất thải công nghiệp không tận dụng được thì phải chôn lấp ở những

hố chôn lấp đặc biệt, theo thời gian tính toán không dưới 25 năm Do sự nguy hiểm của việc chôn lấp mà ở hàng loạt các nước phát triển đã cấm chôn lấp chất thải, trong đó bao gồm cả nhựa phế thải, ngay cả khi có thêm những chất đặc biệt vào chất thải chôn lấp để làm thoáng đất [11]

Phương pháp này có các ưu điểm như: công nghệ đơn giản; chi phí thấp, song nó cũng có một số nhược điểm như: chiếm diện tích đất tương đối lớn; việc tìm kiếm xây dựng bãi chôn lấp mới là khó khăn và có nguy cơ dẫn đến ô nhiễm môi trường nước, không khí, gây cháy nổ

Trên đây là một số phương pháp tái chế nhựa nói chung Tuy nhiên, chúng

ta hoàn toàn có thể dựa vào các phương pháp này để tìm ra phương pháp xử lý, tái chế nhựa phế thải điện tử ở Việt Nam trong tương lai

PHẦN II: THỰC NGHIỆM

2.1 Hoá chất, dụng cụ, thiết bị

2.1.1 Hoá chất và nguyên liệu

- Dung dịch NaCl 10%: được pha từ muối tinh thể NaCl tinh khiết

- Axit steatic

- Nhựa ABS tinh khiết, tái chế

- Nhựa bản mạch

2.1.2 Dụng cụ và máy móc

- Máy khuấy, tủ sấy, cân phân tích, cấn kỹ thuật, sàng lọc

- Máy xác định tính chất cơ lý Tinius Olsen H100KU - Mỹ, máy đo độ bền

va đập Radmana ITR 2000 – Australia, máy phân tích nhiệt Labsys - Setaram – Pháp tại phòng thí nghiệm vật liệu chuyên dụng – Viện H57 – BCA

- Máy hồng ngoại biến đổi Fourier NEXUS 670 (Mỹ) tại Viện Kỹ thuật Nhiệt đới

- Máy hiển vi trường điện tử phát xạ (FESEM) S-4800 tại phòng thí nghiệm trọng điểm, Viện Vệ sinh Dịch tễ

2.2 Xử lý nhựa ABS tái chế và nhựa bản mạch

2.2.1 Xử lý nhựa ABS tái chế

Sau khi nhựa được nghiền nhỏ cân 150 gam nhựa máy vi tính chưa qua xử

lý cho vào bình nhựa dung tích 2 lít Tiếp theo cho 300 ml dung dịch NaCl 10% vào bình Sau đó tiến hành khuấy trong 6 giờ Sau quá trình rửa, hạt nhựa được lấy ra và phơi khô