Lu n v n t t nghi p Khoa Hóa tr ng HSP Hà N i, 1999 Summary Study on the conversion of Pha Lai flying ashed into zeolit products Nguyen Duc Chuy, Tran Thi May, Nguyen Thi Thu Pha La
Trang 11
TR NG I H C S PH M HÀ N I T P CHÍ KHOA H C S 4 N M 2002
NGHIÊN C U CHUY N HÓA TRO BAY PH L I THÀNH S N PH M CH A
Nguy n c Chuy, Tr n Th Mây, Nguy n Th Thu
Khoa Hóa tr ng HSP Hà N i
I .M đ u
Hi n nay trên th gi i đã có nhi u công trình nghiên c u thành công vi c t ng h p Zeolit t nhi u ngu n nguyên li u khác nhau, trong đó t ng h p Zeolit t tro bay c a các nhà máy nhi t đi n có giá thành th p
h n r t nhi u so v i quá trình t ng h p t hóa ch t tinh khi t
n c ta, các nhà máy nhi t đi n nh Ph L i 1, Ph L i 2, Ninh Bình, hàng n m đã th i ra hàng tri u
t n tro bay L ng tro bay này m i đ c tái s d ng r t ít, l ng còn l i t ng đ i l n, gây ô nhi m môi
tr ng và c n tr s n xu t Chính vì v y, vi c chuy n hóa tro bay Vi t Nam sang d ng Zeolit có ý ngh a đ c bi t c v m t kinh t l n khoa h c, do v a x lý đ c l ng ch t th i gây ô nhi m, v a t o ra
đ c v t li u có nhi u ng d ng trong công nghi p Trong công trình tr c [1], chúng tôi đã công b k t
qu v nghiên c u chuy n hóa tro bay Ninh Bình, công trình này công b m t s k t qu nghiên c ú chuy n hóa tro bay c a nhà máy nhi t đi n Ph L i và m t s tính ch t đ c tr ng c a chúng
II Th c nghi m
Tro bay đ c l y t h ch a nhà máy đi n Ph L i Các m u tro bay đ c ph i khô ngoài không khí kho ng m t tu n, sau đó đ c b o qu n trong túi nilông Theo [2] thành ph n c a tro bay khô này đ c trình bày b ng 1
B ng 1
trong 53,2 % SiO2 , quartz chi m 31,77% , ngoài ra còn có Mulit và Hematit, t l Si/Al phù h p cho s chuy n hóa thành Zeolit
Vi c chuy n hóa tro bay c a nhà máy nhi t đi n Ph L i đ c th c hi n theo quy trình công ngh trong
lu n v n th c s [3]
Tro bay tr n v i xút r n theo t l 1:1,2 ; 1:1,23; 1:1,56 ( t c là 15/18g, 15/18,5g, 15/23,4g) và nung các nhi t đ 350 oC, 550 oC, 750 oC trong 4h Các s n ph m nung có t l tro bay : xút r n là 1:1,23 và 1:1,56 đ c cho thêm th y tinh l ng vào đ sao cho t l SiO2/Al2O3 trong m u l n l t là 4/1 và 6/1 Sau đó h n h p s n ph m đ c cho thêm n c theo t l r n : l ng là 1:5 Khu y liên t c h n h p trong 6h, đ l ng trong 6h K t tinh th y nhi t trong 28h nhi t đ 90÷95 oC
trong autoclave S n ph m thu
đ c r a nhi u l n b ng n c c t đ n pH = 7 (th b ng qu tím), s y khô 110 oC
trong 2h i u ki n chuy n hóa các m u đ c ghi trong b ng 2
B ng 2 i u ki n chuy n hóa tro bay Ph L i
§k ho¹t hãa §k kÕ t tinh
Ký
hiÖ u
mÉ u
Tû lÖ
Tro/NaOH
(g)
Nung ë 4h
Thuû tinh láng (g)
Thêi gian khuÊ y
Nång ® é NaOH (M)
Lµm giµ gel
Thêi gian kÕ t tinh
NhË n d¹ng s¶n phÈ m
Trang 22
M9 15:23,4 750 o C 6,325 - 2,5 - - NaP1, X,Quartz
Qua b ng 2 và b ng 3 cho th y:
1) Cỏc m u s n ph m chuy n húa t tro bay thụ cú đ h p ph h i n c và h i Benzen cao, v i m u M6
cú đ h p ph Benzen x p x b ng m u Zeolit t ng h p t húa ch t tinh khi t c a Liờn Xụ (M15)
2) cựng nhi t đ ho t húa và n ng đ ki m n u t l SiO2/Al2O3 trong m u càng l n thỡ đ h p ph h i
n c càng l n, ch riờng tr ng h p nung nhi t đ th p (350°C) thỡ đ h p ph l i gi m khi t ng t l SiO2/Al2O3 trong m u i u này cú th đ c gi i thớch do m u M1 ch a hàm l ng tinh th Zeolit l n cũn m u M2, M3 cú hàm l ng tinh th Zeolit th p h n
B ng 3: h p ph h i n c,benzen và dung l ng trao đ i ion Ba 2+
Ký hiệ u
mẫ u
Độ hấ p phụ hơi nước sau 48h;T(g/100g mẫ u)
Độ hấ p phụ benzen sau 48h;T(g/100g mẫ u)
Dung lượng trao đổ i ion
Ba 2+ (mđ lg/100g mẫ u)
M13(Zeolit
M14(Zeolit
M15(Zeolit
3) cựng nhi t đ ho t húa tro bay b ng ki m, n u t l SiO2/Al2O3 trong m u càng l n, đ h p ph Benzen c a s n ph m càng l n Riờng m u M6 (nung 550°C, t l SiO2/Al2O3 = 6/1) cú đ h p ph Benzen x p x b ng m u chu n M15 i u này đ c gi i thớch do t l SiO2/Al2O3 trong cỏc m u t ng
d n đ n kh n ng ph n ng t ng và do đú hàm l ng tinh th t ng
4) T k t qu đo dung l ng trao đ i cation Ba2+
cho th y: Cỏc m u s n ph m chuy n húa t tro bay thụ
cú dung l ng trao đ i cation Ba2+
cao và x p x b ng (th m chớ cũn cú m u cao h n) dung l ng trao
đ i cation Ba2+
c a cỏc m u Zeolit chu n i u này cú th gi i thớch : do cỏc m u s n ph m chuy n húa
t tro bay thụ là m t h n h p cỏc Zeolit khỏc nhau, cũn m u Zeolit chu n ch ch a m t lo i Zeolit tinh khi t
cựng nhi t đ ho t húa tro bay b ng ki m, n u ta t ng t l SiO2/Al2O3 b ng cỏch cho thờm thu tinh
l ng vào thỡ dung l ng trao đ i cation Ba2+
t ng
cựng đi u ki n t ng h p, n u ta ch thay đ i nhi t đ ho t húa tro bay b ng ki m thỡ khi nhi t đ t ng
d n đ n dung l ng trao đ i cation Ba2+
t ng
Cỏc m u s n ph m chuy n húa t tro bay thụ cú dung l ng trao đ i cation Ba2+
cao, ch ng t trong m u
s n ph m chuy n húa ch a hàm l ng tinh th Zeolit l n
* Dung l ng trao đ i ion Pb 2+
, NH 4 + trờn s n ph m chuy n húa
Trang 33
Dung l ng trao đ i ion Pb2+
trong dung d ch n c đ c xác đ nh trong kho ng n ng đ t 2 đ n 28 mg/l N ng đ Pb2+ tr c và sau khi trao đ i đ c xác đ nh trên máy quang ph h p th nguyên t
AAS-3300 c a hãng Perkin Elmer c a M t i Vi n Hóa h c - Trung tâm KHTN & CNQG (xem b ng 4)
B ng 4: K t qu đo dung l ng trao đ i ion c a m u M9 v i ion Pb 2+
CoPb 2+
(mg/l)
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
CxPb 2+
(mg/l)
Nh n xét: B ng 4 cho th y trong kho ng n ng đ t 2 ÷ 22 mg/l thì khi n ng đ t ng, dung l ng trao
đ i ion c a m u M9 c ng t ng B t đ u t Co(Pb2+) = 24 mg/l dung l ng trao đ i ion không ti p t c
t ng theo n ng đ Nó đ t tr ng thái bão hòa v i giá tr 11,2 mg/l hay108 mđlg/g(Pb2+
), l n g n g p 2,5
l n m u Zeolit Philipsite t nhiên (t [3])
Dung l ng trao đ i ion NH 4 +
Theo tiêu chu n n c s ch (theo TCVN-5942-1995) ion NH+4 trong n c sinh ho t là 0,05 mg/l và trên
c s n ng đ c a ion +
4
NH có trong m u n c ng m l y t Nam nh và Hà N i vào ngày 7-5-1999
c a Vi n Hóa h c-Trung tâm KHTN và CNQG, bi n đ i t 1,26mg/l đ n 4,2 mg/l, chúng tôi ti n hành nghiên c u dung l ng trao đ i ion c a m u M9 v i ion +
4
NH , các n ng đ ion +
4
NH t 1÷4 mg/l, v i
ý mu n có th x lý đ c ion +
4
NH có trong n c sinh ho t và lo i b ion NH+4 trong ph th i gia súc, gia c m nông tr i
Dung l ng trao đ i ion +
4
NH trong dung d ch n c đ c xác đ nh trong kho ng n ng đ t 1 đ n 4 mg/l N ng đ +
4
NH tr c và sau khi trao đ i đ c xác đ nh trên máy đo quang PIEUNICAM-SP80 c a Anh t i Vi n Hóa h c - Trung tâm KHTN & CNQG( xem b ng 5)
B ng 5: K t qu đo dung l ng trao đ i ion c a m u M9 v i ion +
4
NH
T k t qu trên cho th y sau m t l n x lý n ng đ ion +
4
NH m t đi cao nh t là 81,20% Nh v y, dùng 1g s n ph m có ch a Zeolit (m u M9) có th x lý đ c 50 ml n c ng m Nam nh [4] t n ng đ ion NH+4 1,26 mg/l xu ng còn 0,047 mg/l, ngh a là đ t tiêu chu n cho phép (theo tiêu chu n Vi t Nam-5942-1995)
III K t lu n
1 Chúng tôi đã thành công trong vi c chuy n hóa tro bay thô thành s n ph m có ch a Zeolit các nhi t
đ ho t hóa 350 °C, 550 °C, 750 °C trong autoclave v i các t l SiO2/Al2O3 khác nhau, k t qu cho th y
ho t hóa tro bay 350 °C là đ đ th c hi n quá trình k t tinh thu nhi t thành Zeolit
2 Các m u s n ph m chuy n hóa t tro bay thô có đ h p ph h i n c và h i Benzen cao ,ch ng t hàm l ng tinh th Zeolit trong các m u s n ph m t ng đ i l n
3 Dung l ng trao đ i ion Ba2+
, Pb2+, NH+4 cao, có tr ng h p cao h n m u Zeolit X t ng h p c a Liên
Xô
Trang 44
Tài li u tham kh o
[1] Nguy n Th Thu, Nguy n c Chuy, Hoàng V n Hùng.Nghiên c u chuy n hóa tro bay nhi t đi n thành s n ph m ch a zeolit T p chí khoa h c s 4 n m 2001(tr.62-66)Tr ng HSP Hà N i.ISSN
0868-3719
[2] Nguy n Th Hoa Chi Lu n v n th c s hóa h c tr ng HSP Hà N i, 11/2000
[3] Tr n Th Mây Lu n v n th c s hóa h c tr ng HSP Hà N i 11/2001
[4] ng Th Thanh Lê Lu n v n t t nghi p Khoa Hóa tr ng HSP Hà N i, 1999
Summary
Study on the conversion of Pha Lai flying ashed
into zeolit products
Nguyen Duc Chuy, Tran Thi May, Nguyen Thi Thu
Pha Lai electric thermal power flying ashes has been converted into products containing zeolit The paper reports the results of investigation on the obtained products