Nghiên cứu công nghệ các bon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

5






Hình 2.1. Sơ đồ thực nghiệm quá trình cacbon hoá.

Hình 2.2. Sơ đồ cấu tạo của thiết bị thí nghiệm.
Mô tả quá trình thí nghiệm: Chất thải được đưa vào một cốc sứ chịu nhiệt, sau đó đậy
nắp kín và đưa vào lò nung kín bằng điện. Tiến hành quá trình cacbon hoá tại các nhiệt độ
khác nhau theo giá trị nhiệt kế hiển thị, theo dõi quá trình cacbon hoá theo thời gian và nhiệt
độ. Sau khi đủ thời gian cacbon hoá, đưa cốc chứa mẫu ra khỏi lò, giữ nguyên nắp đậy, để
nguội tự nhiên cho vào lọ chứa mẫu.
Trong quá trình cacbon hoá lò nung được đậy nắp kín, khí nóng sinh ra từ hơi nước và
các chất dễ bay hơi trong vật liệu, do áp suất bên trong lò cao hơn bên ngoài, khí nóng trong
lò sẽ thoát ra ngoài, đồng thời ngăn cản sự xâm nhập ôxi vào trong lò, như vậy ôxi sẽ không
tham gia vào quá trình đốt. Trong quá trình này, áp suất của lò không được kiểm soát, áp suất
hoạt động theo hoạt động tự nhiên của lò.
2.3.3. Phƣơng pháp phân tích, tính toán
2.3.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu

Lò đ iệ n
Nhiệ t kế
Nắ p
cố c
Cố c
đựng
chấ t thả i
Chấ t thả i

6
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả của quá trình cacbon hoá tre gỗ
a. Cacbon hoá tre gỗ tại T = 300
0
C
Bảng 3.1. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá tre gỗ tại T = 300
0
C
STT
Thời gian
cacbon hoá
(phút)
Hiệu suất thu hồi
sản phẩm (%)
Tỷ lệ thành phần
cacbon hữu cơ
(%)
Hiệu suất thu hồi
cacbon hữu cơ (%)
1
10
61,97
42,34
26,23
2
20
43,50
45,50
19,79
3
30
40,43
56,12
22,69
4
40
42,29
64,21
27,15
5
50
28,33
46,61
13,21
Trung bình
43,30
50,96
21,82

Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của tre gỗ tại T = 300
0
C thay đổi theo
thời gian
b. Cacbon hoá tre gỗ tại T = 400
0
C
Bảng 3.2. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá tre gỗ tại T = 400
0
C
STT
Thời gian
cacbon hoá
(phút)
Hiệu suất thu hồi
sản phẩm (%)
Tỷ lệ thành phần
cacbon hữu cơ
(%)
Hiệu suất thu hồi
cacbon hữu cơ (%)
1
10
42,20
47,74
20,15
2
20
39,60
55,66
22,04
3
30
36,00
54,44
19,60
4
40
24,40
51,40
12,54
Tỷ lệ thành phần các bon
hữu cơ (%)

7
5
50
19,01
44,25
8,41
Trung bình
32,24
50,70
16,55

Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của tre gỗ tại T = 400
0
C thay đổi theo
thời gian
c. Cacbon hoá tre gỗ tại T = 500
0
C
Bảng 3.3. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá tre gỗ tại T = 500
0
C
STT
Thời gian
cacbon hoá
(phút)
Hiệu suất thu hồi
sản phẩm (%)
Tỷ lệ thành phần
cacbon hữu cơ
(%)
Hiệu suất thu hồi
cacbon hữu cơ (%)
1
10
43,37
51,31
22,25
2
20
30,46
54,53
16,61
3
30
21,82
45,63
9,96
4
40
20,44
42,86
8,76
5
50
21,13
29,33
6,20
Trung bình
27,44
44,73
12,76

Tỷ lệ thành phần các bon
hữu cơ(%)

8

Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của tre gỗ tại T = 500
0
C thay đổi theo
thời gian.
Từ những kết quả của quá trình cacbon hoá tre gỗ ở nhiệt độ 300
0
C, 400
0
C và 500
0
C
với thời gian lưu là 10 phút, 20 phút, 30 phút, 40 phút và 50 phút ở trên ta rút ra kết luận sau:
- Điểm tối ưu để hiệu suất thu hồi sản phẩm lớn nhất là: T = 300
0
C và t = 40 phút
- Điểm tối ưu để tỷ lệ thành phần cacbon hữu cơ lớn nhất là: T = 400
0
và t = 20 phút.
- Điểm tối ưu để hiệu suất thu hồi cacbon hữu cơ lớn nhất là: T = 500
0
C và t = 10 phút.
3.2. Kết quả của quá trình cacbon hoá nhựa
a. Cacbon hoá nhựa tại T = 300
0
C
Bảng 3.4. Kết quả cacbon hoá nhựa tại T = 300
0
C
STT
Thời gian
cacbon hoá
(phút)
Hiệu suất thu hồi
sản phẩm (%)
Tỷ lệ thành phần
cacbon hữu cơ
(%)
Hiệu suất thu hồi
cacbon hữu cơ (%)
1
10
98,64
51,34
50,65
2
20
83,70
60,90
50,97
3
30
68,19
68,42
46,65
4
40
66,01
73,93
48,80
5
50
66,75
71,51
47,73
Trung bình
76,66
65,22
48,96
Tỷ lệ thành phần các bon
hữu cơ (%)

9

Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của nhựa tại T = 300
0
C thay đổi theo
thời gian
b. Cacbon hoá nhựa tại T = 400
0
C
Bảng 3.5. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá nhựa tại T = 400
0
C
STT
Thời gian
cacbon hoá
(phút)
Hiệu suất thu hồi
sản phẩm (%)
Tỷ lệ thành phần
cacbon hữu cơ
(%)
Hiệu suất thu hồi
cacbon hữu cơ (%)
1
10
85,35
61,59
52,57
2
20
77,78
65,22
50,73
3
30
57,19
79,75
45,61
4
40
48,12
75,30
36,23
5
50
27,93
72,16
20,15
Trung bình
59,27
70,80
41,06

Tỷ lệ thành phần các bon
hữu cơ (%)

10

Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của nhựa tại T = 400
0
C thay đổi theo
thời gian
c. Cacbon hoá nhựa tại T = 500
0
C
Bảng 3.6. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá nhựa tại T = 500
0
C
STT
Thời gian
cacbon hoá
(phút)
Hiệu suất thu hồi
sản phẩm (%)
Tỷ lệ thành phần
cacbon hữu cơ
(%)
Hiệu suất thu hồi
cacbon hữu cơ (%)
1
10
76,77
76,26
58,55
2
20
49,75
78,34
38,97
3
30
26,81
74,02
19,85
4
40
26,65
71,33
19,01
5
50
13,73
64,15
8,80
Trung bình
38,74
72,82
29,04

Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của nhựa tại T = 500
0
C thay đổi theo
thời gian.
Tỷ lệ thành phần các bon
hữu cơ (%)
Tỷ lệ thành phần các bon
hữu cơ (%)

11
Từ những kết quả của quá trình cacbon hoá nhựa ở nhiệt độ 300
0
C, 400
0
C và 500
0
C
với thời gian lưu là 10 phút, 20 phút, 30 phút, 40 phút và 50 phút ở trên ta rút ra kết luận sau:
- Điểm tối ưu để hiệu suất thu hồi sản phẩm lớn nhất là: T = 300
0
C và t = 20 phút
- Điểm tối ưu để tỷ lệ thành phần cacbon hữu cơ lớn nhất là: T = 400
0
C và t = 10 phút.
- Điểm tối ưu để hiệu suất thu hồi cacbon hữu cơ lớn nhất là: T = 500
0
C và t = 10 phút.
3.3. Kết quả của quá trình cacbon hoá giấy
a. Cacbon hoá giấy tại T = 300
0
C
Bảng 3.7. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá giấy tại T = 300
0
C
STT
Thời gian
cacbon hoá
(phút)
Hiệu suất thu hồi
sản phẩm (%)
Tỷ lệ thành phần
cacbon hữu cơ
(%)
Hiệu suất thu hồi
cacbon hữu cơ (%)
1
10
65,60
32,44
21,28
2
20
45,20
42,50
19,21
3
30
42,19
45,12
19,03
4
40
42,34
52,29
22,14
5
50
38,79
46,67
18,10
Trung bình
46,82
43,80
19,95

Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của giấy tại T = 300
0
C thay đổi theo
thời gian

b. Cacbon hoá giấy tại T = 400
0
C
Bảng 3.8. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá giấy tại T = 400
0
C
Tỷ lệ thành phần các bon
hữu cơ (%)

12
STT
Thời gian
cacbon hoá
(phút)
Hiệu suất thu hồi
sản phẩm (%)
Tỷ lệ thành phần
cacbon hữu cơ
(%)
Hiệu suất thu hồi
cacbon hữu cơ (%)
1
10
41,91
37,74
15,82
2
20
25,02
41,24
10,32
3
30
25,08
44,45
11,15
4
40
14,24
41,40
5,89
5
50
19,06
34,17
6,51
Trung bình
25,06
39,80
9,94

Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của giấy tại T = 400
0
C thay đổi theo
thời gian
c. Cacbon hoá giấy tại T = 500
0
C
Bảng 3.9. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá giấy tại T = 500
0
C
STT
Thời gian
cacbon hoá
(phút)
Hiệu suất thu
hồi sản phẩm
(%)
Tỷ lệ thành phần
cacbon hữu cơ
(%)
Hiệu suất thu hồi
cacbon hữu cơ
(%)
1
10
13,94
52,05
7,26
2
20
27,25
44,70
12,18
3
30
21,2
38,16
8,09
4
40
18,24
27,46
5,01
5
50
5,86
12,05
0,71
Trung bình
17,30
34,88
6,65
Tỷ lệ thành phần các bon
hữu cơ (%)

13

Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của giấy tại T = 500
0
C thay đổi theo
thời gian.
Từ những kết quả của quá trình cacbon hoá giấy ở nhiệt độ 300
0
C, 400
0
C và 500
0
C
với thời gian lưu là 10 phút, 20 phút, 30 phút, 40 phút và 50 phút ở trên ta rút ra kết luận sau:
- Điểm tối ưu để hiệu suất thu hồi sản phẩm lớn nhất là: T = 300
0
C và t = 40 phút
- Điểm tối ưu để tỷ lệ thành phần cacbon hữu cơ lớn nhất là: T = 400
0
C và t = 10 phút.
- Điểm tối ưu để hiệu suất thu hồi cacbon hữu cơ lớn nhất là: T = 500
0
C và t = 20 phút.
3.4. Kết quả của quá trình cacbon hoá cao su
a. Cacbon hoá cao su tại T = 300
0
C
Bảng 3.10. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá cao su tại T = 300
0
C
STT
Thời gian
cacbon hoá
(phút)
Hiệu suất thu hồi
sản phẩm (%)
Tỷ lệ thành phần
cacbon hữu cơ
(%)
Hiệu suất thu hồi
cacbon hữu cơ (%)
1
10
94,73
42,44
40,20
2
20
93,87
47,50
44,59
3
30
80,87
46,12
37,30
4
40
78,80
54,29
42,78
5
50
69,40
46,61
32,35
Trung bình
83,53
47,39
39,44
Tỷ lệ thành phần các bon
hữu cơ (%)

14

Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của cao su tại T = 300
0
C thay đổi
theo thời gian.
b. Cacbon hoá cao su tại T = 400
0
C
Bảng 3.11. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá cao su tại T = 400
0
C
STT
Thời gian
cacbon hoá
(phút)
Hiệu suất thu hồi
sản phẩm (%)
Tỷ lệ thành phần
cacbon hữu cơ
(%)
Hiệu suất thu hồi
cacbon hữu cơ (%)
1
10
41,91
37,74
15,82
2
20
25,02
41,24
10,32
3
30
25,08
44,45
11,15
4
40
14,24
41,40
5,89
5
50
13,56
34,17
4,63
Trung bình
23,96
39,80
9,56

Tỷ lệ thành phần các bon
hữu cơ (%)
Tỷ lệ thành phần các bon
hữu cơ (%)

Xem chi tiết: Nghiên cứu công nghệ các bon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu