Vật liệu cách âm, cách nhiệt từ phế thải tro bay
Thứ tư, 09/03/2022 - 00:20
Tận dụng nguồn phế thải tro bay, nhóm tác giả Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh chế tạo ra vật liệu cách âm, cách nhiệt aerogel composite, có thể sản xuất ở quy mô công nghiệp.
Tro bay là bụi khí thải dạng hạt mịn thu được từ quá trình đốt cháy than đá trong các lò hơi của nhà máy nhiệt điện, trong lò quay của nhà máy xi măng, trong lò cao của nhà máy luyện kim, trong lò tunel của các xí nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng, trong các lò của hệ thống xử lý rác bằng công nghệ đốt... Hiện nay, chưa có nhiều phương pháp xử lý triệt để, nên tro bay gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe của con người.
Tro bay chưa được xử lý triệt để gây ô nhiễm môi trường Ảnh: Internet
Đã có nhiều nghiên cứu tổng hợp aerogel từ silica được trích ly và thu hồi từ tro bay bằng phương pháp sol-gel truyền thống, nhưng các quy trình này còn phức tạp, sử dụng nhiều hóa chất không thân thiện với môi trường, hoặc sử dụng dung môi và hóa chất đắt tiền. Bên cạnh đó, các thông số kỹ thuật của vật liệu chế tạo từ tro bay vẫn chưa phù hợp với thực tiễn, như độ dẫn nhiệt cao hơn so với các chất cách nhiệt truyền thống. Phần lớn các nghiên cứu chỉ mới dừng ở quy mô phòng thí nghiệm.
Trước thực tế đó, nhóm tác giả Trường Đại học Bách khoa TP.HCM đã thực hiện đề tài “Phát triển công nghệ sản xuất vật liệu aerogel composite từ tro bay định hướng ứng dụng làm vật liệu siêu nhẹ, cách âm, cách nhiệt”.
PGS.TS Lê Thị Kim Phụng - Chủ nhiệm đề tài cho biết: "Nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu tận dụng phế thải tro bay sử dụng công nghệ sấy thăng hoa, dung môi xanh, cùng chất kết dính thân thiện với môi trường tạo ra vật liệu xây dựng aerogel và aerogel composite. Sản phẩm cử đề tài nghiên cứu có thể đáp ứng tốt việc cách nhiệt và cách âm. Chi phí sản xuất tro bay aerogel composite (FA aerogel composite) rất thấp, chỉ khoảng 59.000 đồng/m2."
Nhóm nghiên cứu cũng đã xây dựng quy trình tổng hợp vật liệu cao cấp từ tro bay nhằm tận dụng nguồn phế phẩm công nghiệp dồi dào, giải quyết vấn đề ô nhiễm của tro bay tại các bãi chứa, quy trình này đã hoàn thiện sẵn sàng chuyển giao ngay cho doanh nghiệp trong nước.
Sản phẩm của đề tài nghiên cứu. (Ảnh:: Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh)
Điểm mới của đề tài nghiên cứu là đã tổng hợp vật liệu aerogel composite từ tro bay bằng sợi nhựa PET tái chế (rPET). Sợi rPET có đường kính 30 µm và chiều dài 64 mm được trải trên khuôn, còn hỗn hợp tro bay và dung dịch xanthan gum được đổ vào khuôn và tạo thành hệ gel. Hỗn hợp tro bay/rPET/xanthan gum được gel hóa để hóa rắn toàn bộ chất lỏng (nước) và tiếp tục được sấy thăng hoa để tạo thành aerogel composite có cấu trúc rỗng xốp.
Quy trình tổng hợp hướng dẫn phương pháp chế tạo vật liệu tro bay aerogel composite siêu nhẹ, cách âm và cách nhiệt cũng được nhóm nghiên cứu thực hiện chi tiết, giúp doanh nghiệp khi tiếp nhận dễ dàng ứng dụng trong sản xuất ở quy mô công nghiệp.
Theo nhóm nghiên cứu vật liệu tro bay aerogel composite có nhiều ưu điểm như tính siêu nhẹ (0,026-0,062 g/cm3), độ rỗng (96,59-98,42%), mô-đun nén thấp (3,98-20,61 kPa), cách nhiệt tốt (0,034-0,039 W/mK), hệ số hấp thụ âm thanh từ 0,40 đến 1,0 trong khoảng tần số từ 1.400 đến 6.000Hz. Tấm tro bay aerogel composite có tính chất cách nhiệt đồng đều ở mọi điểm trên tấm với độ dẫn nhiệt trung bình là 0,036W/mK.
Với tình hình chất đống tro bay trong các bãi chứa của nhà máy nhiệt điện, kèm với sự ô nhiễm nghiêm trọng đến nguồn nước và không khí xung quanh, một quy trình chuyển đổi nguồn tro bay dồi dào thành vật liệu cách âm, cách nhiệt sẽ góp phần giải quyết được vấn đề môi trường và mang lại lợi ích kinh tế lớn.
Mai Anh