Luận án tiến sĩ hóa học: Nghiên cứu quá trình xử lý bã thải thạch cao phốtpho và ứng dụng làm phụ gia xi măng

• Tác giả: Đặng Ngọc Phượng
• Người hướng dẫn: PGS. Ngô Kim Chi
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học
• Đề tài: Nghiên Cứu Xử Lý Bã Thải Thạch Cao Phốtpho Và Ứng Dụng Làm Phụ Gia Xi Măng
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Công nghệ sản xuất axit phốtphoric
• 2. CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp thực nghiệm
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

I. Giới thiệu và mục tiêu nghiên cứu

Luận án tập trung vào nghiên cứu xử lý bã thải thạch cao phốtpho (PG) và ứng dụng làm phụ gia xi măng. Bã thải PG là sản phẩm phụ từ quá trình sản xuất axit phốtphoric, gây ô nhiễm môi trường do lượng tồn đọng lớn. Mục tiêu chính là tối ưu hóa quá trình loại bỏ tạp chất, đặc biệt là phốtpho, để đạt tiêu chuẩn làm phụ gia xi măng theo TCVN 11833:2017. Ngoài ra, nghiên cứu còn hướng đến việc thu nhận nano/micro CaCO3 từ PG đã xử lý, định hướng ứng dụng trong ngành xây dựng.

1.1. Vấn đề chất thải thạch cao phốtpho

Bã thải PG chứa nhiều tạp chất như axit sunphuric, phốtpho, và các hợp chất hữu cơ, gây khó khăn trong việc tái sử dụng. Tại Việt Nam, lượng PG tồn đọng lên đến hàng triệu tấn mỗi năm, đặt ra yêu cầu cấp thiết về xử lý và tái chế.

1.2. Mục tiêu cụ thể

Nghiên cứu nhằm loại bỏ phốtpho và các tạp chất khác trong PG, đáp ứng tiêu chuẩn làm phụ gia xi măng. Đồng thời, tận dụng PG đã xử lý để thu nhận CaCO3 kích thước nano/micromet, ứng dụng trong vật liệu xây dựng.

II. Phương pháp nghiên cứu

Luận án sử dụng các phương pháp phân tích hóa học và vật lý để xác định thành phần và tính chất của bã thải PG. Các phương pháp bao gồm xác định hàm lượng P2O5, SO3, và các tạp chất khác. Quy trình xử lý PG được tối ưu hóa thông qua thực nghiệm, sử dụng các tác nhân như axit sunphuric và quá trình cacbonat hóa.

2.1. Phương pháp xác định thành phần hóa học

Sử dụng các kỹ thuật như ICP-OES, XRD, và SEM để phân tích thành phần hóa học và cấu trúc của bã thải PG. Các phương pháp này giúp xác định hàm lượng phốtpho, canxi sunphat, và các tạp chất khác.

2.2. Quy trình xử lý PG

Quy trình xử lý bao gồm loại bỏ phốtpho bằng axit sunphuric, sau đó trung hòa và cacbonat hóa để thu nhận CaCO3. Quá trình này được tối ưu hóa thông qua thực nghiệm, đảm bảo hiệu quả loại bỏ tạp chất và chất lượng sản phẩm cuối cùng.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy quy trình xử lý bã thải PG đạt hiệu quả cao trong việc loại bỏ phốtpho và các tạp chất khác. CaCO3 thu nhận từ PG đã xử lý có kích thước nano/micromet, phù hợp làm phụ gia xi măng. Thử nghiệm trên vữa xi măng cho thấy cải thiện đáng kể về tính chất cơ lý.

3.1. Hiệu quả loại bỏ phốtpho

Quy trình xử lý bằng axit sunphuric đạt hiệu suất loại bỏ phốtpho lên đến 90%, đáp ứng tiêu chuẩn làm phụ gia xi măng. Các tạp chất khác như SiO2 và kim loại vết cũng được loại bỏ hiệu quả.

3.2. Ứng dụng CaCO3 trong xi măng

CaCO3 thu nhận từ PG đã xử lý có kích thước nano/micromet, cải thiện độ bền và thời gian đông kết của vữa xi măng. Kết quả thử nghiệm cho thấy tiềm năng ứng dụng lớn trong ngành xây dựng.

IV. Kết luận và kiến nghị

Luận án đã chứng minh hiệu quả của quy trình xử lý bã thải PG và tiềm năng ứng dụng làm phụ gia xi măng. Việc tận dụng PG không chỉ giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn mang lại giá trị kinh tế. Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình và mở rộng ứng dụng trong thực tế.

4.1. Đóng góp của nghiên cứu

Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và công nghệ để xử lý và tái chế bã thải PG, góp phần phát triển bền vững trong ngành xây dựng.

4.2. Hướng nghiên cứu tương lai

Cần nghiên cứu sâu hơn về quy trình cacbonat hóa và ứng dụng CaCO3 trong các vật liệu xây dựng khác, đồng thời đánh giá tác động môi trường của quy trình xử lý PG.