Tài liệu Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất chất làm tan băng tuyết từ nước ớt việt nam

BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN HÓA HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Báo cáo tổng kết khoa học, kỹ thuật Đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHẤT LÀM TAN BĂNG TUYẾT TỪ NƯỚC ỚT VIỆT NAM Chủ nhiệm đề tài: TS. NGUYỄN XUÂN LÃNG 7446 15/7/2009 HÀ NỘI 2009 Tài liệu này được chuẩn bị trên cơ sở kết quả thực hiện đề tài cấp Bộ, HĐ số 51.08-RD/HĐ-KHCN BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN HÓA HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Báo cáo tổng kết khoa học, kỹ thuật Đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHẤT LÀM TAN BĂNG TUYẾT TỪ NƯỚC ỚT VIỆT NAM Chủ nhiệm đề tài: TS. NGUYỄN XUÂN LÃNG Các cán bộ tham gia thực hiện đề tài: TS. Bùi Mai Ph ư ơng TS. Phạm Đỗ Thanh Thu ỳ ThS Nguyễn Thu Hiền ThS. Nguyễn Thanh Bình HÀ NỘI -2009 Tài liệu này được chuẩn bị trên cơ sở kết quả thực hiện đề tài cấp Bộ, HĐ số 51.08-RD/HĐ-KHCN Môc lôc Môc §Ò môc Trang Môc lôc 1 B¶ng chó gi¶i c¸c ch÷ viÕt t¾t, ®¬n vÞ ®o 3 Tãm t¾t ®Ò tµi 4 Më ®Çu 6 Ch−¬ng I PhÇn tæng quan 7 1.1 T×nh h×nh nghiªn cøu s¶n xuÊt chÊt tan b¨ng tuyÕt trong 7 vµ ngoµi n−íc 1.2 T×nh h×nh nghiªn cøu sö dông n−íc ãt ë c¸c ®ång muèi 8 ViÖt Nam 1.3 C¬ chÕ tan b¨ng tuyÕt 10 1.4 C¸c ph−¬ng ph¸p thö ®é tan b¨ng tuyÕt 11 1.4.1 Ph−¬ng ph¸p phßng thÝ nghiÖm 12 1.4.2 Ph−¬ng ph¸p Mn/DOT 12 1.5 C¸c ph−¬ng ph¸p thö ®é ¨n mßn kim lo¹i 12 1.5.1 Ph−¬ng ph¸p cña Texas Department of Transportation 12 1.5.2 Ph−¬ng ph¸p thö ®¬n gi¶n 13 Ch−¬ng II Lùa chän ®èi t−îng nghiªn cøu 15 2.1 Lùa chän nguån nguyªn liÖu 15 2.2 Kh¶o s¸t c¸c nguån nguyªn liÖu 16 2.3 C¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch 18 Ch−¬ng III Néi dung nghiªn cøu 20 3.1 Thö nghiÖm s¶n xuÊt quy m« phßng thÝ nghiÖm CTBT 20 tõ n−íc ãt ViÖt Nam 1 3.1.1 Kh¶o s¸t c¸c chÊt chèng ¨n mßn kim lo¹i 20 3.1.2 S¶n xuÊt CTBT t¹i phßng thÝ nghiÖm 21 3.2 Kh¶o s¸t kh¶ n¨ng tan b¨ng tuyÕt vµ kh¶ n¨ng ¨n mßn 23 cña s¶n phÈm trªn kim lo¹i 3.2.1 Kh¶o s¸t kh¶ n¨ng tan b¨ng tuyÕt cña s¶n phÈm 23 3.2.2 Kh¶o s¸t kh¶ n¨ng ¨n mßn kim lo¹i cña s¶n phÈm 23 3.3 X©y dùng quy trinhg s¶n xuÊt CTBT quy m« nhá 24 3.3.1 S¬ ®å c«ng nghÖ c« t¸ch n−íc ãt ®iÒu chÕ MgCl2.6H2O 25 3.3.2 S¬ ®å c«ng nghÖ ®iÒu chÕ CTBT 26 3.4 TÝnh s¬ bé gi¸ chi phÝ cña s¶n phÈm vµ khã kh¨n trong 27 s¶n xuÊt CTBT trong thêi gian qua Ch−¬ng IV §¸nh gi¸ kÕt qu¶ nghiªn cøu 30 KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ 31 Tµi liÖu tham kh¶o 33 2 B¶ng chó gi¶i c¸c ch÷ viÕt t¾t, ®¬n vÞ ®o TT Ch÷ viÕt t¾t-§¬n vÞ ®o Chó gi¶i 1 CTBT ChÊt tan b¨ng tuyÕt 2 KL Khèi l−îng 3 g gam 4 kg kilogam 5 ml mililit 3 Nghiªn cøu quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊtchÊt lµm tan b¨ng tuyÕt tõ n−íc ãt ViÖt Nam ********* tãm t¾t ®Ò tµi L−îng n−íc ãt d− thõa trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt muèi ¨n ngµy cµng ¶nh h−ëng ®Õn m«i tr−êng c¸c tØnh ven biÓn. §· cã nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu tËn dông thu håi muèi magiª trong n−íc ãt ®Ó s¶n xuÊt MgCO3, MgO, phô gia s¶n xuÊt tÊm lîp . . . nh−ng ch−a ®−a ®−îc vµo s¶n xuÊt lín. ë c¸c n−íc cã b¨ng tuyÕt, ®Ó tr¸nh tai n¹n giao th«ng ®−êng bé, ®Æc biÖt trªn c¸c ®−êng cao tèc, ng−êi ta sö dông muèi tan b¨ng tuyÕt ®Ó lµm tan líp b¨ng b¸m ë m¨t ®−êng vµ lµm gi¶m nhiÖt ®é ®ãng b¨ng cña n−íc. §· cã rÊt nhiÒu chÊt ®−îc sö dông lµm chÊt tan b¨ng tuyÕt nh− muèi ¨n, CaCl2, KCl, MgCl2, Ca(CH3COO)2.Mg(CH3COO)2, KCH3COO, NaCH3COO, NH4(SO4)2, NH2CONH2 . . . hoÆc hçn hîp cña chóng víi muèi ¨n. Th−êng c¸c chÊt tan b¨ng tuyÕt lµm gØ xe c¬ giíi. §Ó kh¾c phôc, nhiÒu hîp chÊt v« c¬ còng nh− h÷u c¬ kh¸c nhau ®· ®−îc sö dông ®Ó pha thªm vµo chÊt tan b¨ng tuyÕt nh− hîp chÊt kÏm, hîp chÊt lignin sunfonat, hîp chÊt cña photpho, hîp chÊt cña nit¬ .... L−îng n−íc ãt d− thõa trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt muèi ¨n ë n−íc ta ngµy cµng ¶nh h−ëng ®Õn m«i tr−êng c¸c tØnh ven biÓn. §· cã nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu tËn dông thu håi muèi magiª trong n−íc ãt ®Ó s¶n xuÊt MgCO3, MgO, phô gia s¶n xuÊt tÊm lîp . . . nh−ng ch−a ®−a ®−îc vµo s¶n xuÊt lín. Chóng t«i ®· nghiªn cøu sö dông n−íc ãt ViÖt Nam ®Ó s¶n xuÊt chÊt tan b¨ng tuyÕt. Nguyªn liÖu chÝnh ®Ó s¶n xuÊt chÊt tan b¨ng tuyÕt lµ muèi ¨n, 4 magie clorua vµ chÊt chèng gØ. Magie clorua ®−îc lÊy tõ n−íc ãt vµ cã thÓ s¶n xuÊt muèi tan b¨ng tuyÕt tõ n−íc ãt theo 2 c¸ch: * Ph©n tÝch thµnh phÇn chÝnh cña n−íc ãt vµ muèi ¨n gåm hµm l−îng NaCl, MgCl2. Sau ®ã tÝnh to¸n ®Ó ®−a l−îng n−íc ãt vµo muèi ¨n cïng chÊt chèng gØ cho phï hîp víi thµnh phÇn muèi tan b¨ng tuyÕt ®Þnh s¶n xuÊt vµ gia nhiÖt ®Ó ®−îc chÊt tan b¨ng tuyÕt. Ph−¬ng ph¸p nµy nªn thùc hiÖn t¹i gÇn n¬i cã ®ång muèi ®Ó tr¸nh ph¶i vËn chuyÓn n−íc ãt. * C« t¸ch n−íc ãt t¹i n¬i gÇn ®ång muèi ®Ó t¸ch NaCl, MgCl2 . . . . VËn chuyÓn MgCl2 vÒ n¬i s¶n xuÊt, tÝnh to¸n trén MgCl2 víi muèi ¨n, chÊt chèng gØ vµ gia nhiÖt ®Ó thu ®−îc chÊt tan b¨ng tuyÕt. Chóng t«i ®· s¶n xuÊt hai lo¹i chÊt tan b¨ng tuyÕt tõ n−íc ãt ViÖt Nam cã thµnh phÇn phèi liÖu nh− sau: - Lo¹i I hµm l−îng MgCl2 chiÕm kho¶ng 26 - 27%, NaCl chiÕm kho¶ng 70 - 72%, cßn l¹i lµ phô gia chèng gØ vµ c¸c chÊt kh¸c. - Lo¹i II hµm l−îng MgCl2 chiÕm kho¶ng 15 - 16%, NaCl chiÕm kho¶ng 81 - 83%, cßn l¹i lµ phô gia chèng gØ vµ c¸c chÊt kh¸c. Hai lo¹i s¶n phÈm nµy ®· ®−îc göi ®i NhËt ®Ó thö nghiÖm cho kÕt qu¶ tèt (Cã giÊy chøng nhËn cña C«ng ty NhËt). 5 Më ®Çu §Ò tµi: “Nghiªn cøu quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt chÊt lµm tan b¨ng tuyÕt tõ n−íc ãt ViÖt Nam “ ®−îc thùc hiÖn theo Hîp ®ång sè 51-08RD/H§-KHCN ngµy 23 th¸ng 01 n¨m 2008 cña Bé C«ng th−¬ng giao nhiÖm vô nghiªn cøu n¨m 2008 cho ViÖn Hãa häc C«ng nghiÖp ViÖt Nam vµ QuyÕt ®Þnh sè ngµy cña ViÖn Hãa häc C«ng nghiÖp ViÖt Nam giao nhiÖm vô cho Phßng ThÝ nghiÖm träng ®iÓm. Môc tiªu cña ®Ò tµi lµ tËn dông l−îng n−íc ãt d− thõa trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt muèi tõ n−íc biÓn ngµy mét g©y ¶nh h−ëng ®Õn m«i tr−êng ®Ó s¶n xuÊt chÊt lµm tan b¨ng tuyÕt ®¸p øng c¸c yªu cÇu cña ®èi t¸c NhËt B¶n. Néi dung cña ®Ò tµi: - ThÝ nghiÖm s¶n xuÊt quy m« phßng thÝ nghiÖm chÊt tan b¨ng tuyÕt tõ n−íc ãt ViÖt Nam. - Kh¶o s¸t kh¶ n¨ng tan b¨ng tuyÕt vµ kh¶ n¨ng ¨n mßn cña s¶n phÈm b¨ng tuyÕt trªn kim lo¹i. - X©y dùng quy tr×nh s¶n xuÊt chÊt tan b¨ng tuyÕt quy m« nhá. - S¶n xuÊt 50 kg chÊt tan b¨ng tuyÕt vµ göi ®i thö nghiÖm t¹i n−íc ®èi t¸c. - X©y dùng quy tr×nh ph©n tÝch nguyªn liÖu vµ kiÓm tra chÊt l−îng s¶n phÈm cña qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. 6 ch−¬ng i phÇn tæng quan 1.1 T×nh h×nh nghiªn cøu s¶n xuÊt chÊt tan b¨ng tuyÕt ë trong vµ ngoµi n−íc: N−íc ta lµ n−íc hÇu nh− kh«ng cã b¨ng tuyÕt nªn ch−a cã c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu còng nh− c¸c c¬ së s¶n xuÊt chÊt tan b¨ng tuyÕt. ë c¸c n−íc cã b¨ng tuyÕt, ®Ó tr¸nh tai n¹n giao th«ng ®−êng bé, ®Æc biÖt trªn c¸c ®−êng cao tèc, sau khi cµo hÕt tuyÕt ng−êi ta ph¶i r¶i muèi tan b¨ng tuyÕt ®Ó tan nh÷ng phÇn b¨ng cßn l¹i b¸m trªn ®−êng v× líp nµy th−êng rÊt tr¬n lµm xe kh«ng b¸m ®−êng. Ngoµi ra chÊt tan b¨ng tuyÕt cßn cã t¸c dông h¹ nhiÖt ®é ®ãng b¨ng lµm h¹n chÕ tuyÕt ®ãng thµnh b¨ng. L−îng sö dông chÊt tan b¨ng tuyÕt ë c¸c n−íc nµy lµ rÊt lín, vÝ dô ë NhËt B¶n, trong mét n¨m mét Côc ®−êng bé ®· sö dông ®Õn 500.000 tÊn. Tõ nh÷ng n¨m 1940 ng−êi ta ®· sö dông muèi ¨n ®Ó lµm tan b¨ng tuyÕt trªn c¸c con ®−êng vËn t¶i bé, tuy nhiªn ®é tan b¨ng vµ t¸c dông lµm gi¶m nhiÖt ®é ®ãng b¨ng cña n−íc kh«ng cao, h¬n n÷a c¸c xe c¬ giíi bÞ gØ nhiÒu. Sau ®ã ng−êi ta sö dông hçn hîp NaCl + CaCl2, hçn hîp nµy cã ®é tan b¨ng tuyÕt cao vµ lµm gi¶m nhÖt ®é ®ãng b¨ng xuèng kh¸ thÊp nh−ng ®Ó l¹i nhiÒu vÕt tr¾ng trªn xe. Sau nµy ng−êi ta nghiªn cøu sö dông mét sè lo¹i muèi kh¸c nh− KCl, MgCl2, NH4(SO4)2, NH2CONH2, Ca(CH3COO)2.Mg(CH3COO)2, KCH3COO, NaCH3COO . . . ë d¹ng ®¬n chÊt hoÆc ë d¹ng hçn hîp. Mçi lo¹i cho m«t ®Æc ®iÓm −u viÖt riªng nh− MgCl2 cho ®é tan b¨ng tuyÕt cao, nhiÖt ®é ®ãng b¨ng cña n−íc thÊp, kh«ng ®Ó l¹i dÊu vÕt trªn xe . . . . [ 1, 2, 3, 4 ]. Nguyªn liÖu ®Ó s¶n xuÊt chÊt tan b¨ng tuyÕt ë c¸c n−íc cã thÓ ®−îc thèng kª theo b¶ng sau: 7 B¶ng 1: Nguyªn liÖu s¶n xuÊt mét sè chÊt tan b¨ng tuyÕt: TT Tªn chÊt Nguån nguyªn liÖu 1 Amoni sunfat Ph©n bãn 2 Natri clorua Muèi ¨n, muèi má 3 Ure Ph©n bãn 4 Canxi clorua Tõ CaCO3 + HCl 5 Canxi magie axetat Dolomi + CH3COOH 6 Magie clorua Muèi má 7 Kali axetat K2CO3 + CH3COOH 8 Kali clorua Muèi má Th−êng c¸c chÊt tan b¨ng tuyÕt lµm gØ xe c¬ giíi, v× vËy kh¾c phôc hiÖn t−îng gØ trªn xe c¬ giíi khi sö dông chÊt tan b¨ng tuyÕt lµ rÊt quan träng ®èi víi ngµnh giao th«ng cña nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi. §· cã rÊt nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu ®−a vµo chÊt tan b¨ng tuyÕt mét l−îng nhá chÊt chèng ¨n mßn kim lo¹i. L−îng chÊt chèng ¨n mßn kim lo¹i trong chÊt tan b¨ng tuyÕt th−êng ®−îc sö dông nhá h¬n 5% vµ ®· ®−îc sö dông kh¸ nhiÒu chÊt kh¸c nhau nh− hîp chÊt cña kÏm, hîp chÊt lignin sunfonat, hîp chÊt cña photpho, hîp chÊt cña nit¬ , c¸c muèi cña axit h÷u c¬. . . . [ 1 ]. 1.2 T×nh h×nh nghiªn cøu sö dông n−íc ãt ë c¸c ®ång muèi ViÖt Nam: ViÖc s¶n xuÊt muèi tõ n−íc biÓn ë n−íc ta trong nh÷ng n¨m tr−íc ®©y t−¬ng ®èi thuËn lîi, chØ tÝnh khu vùc B×nh ThuËn trong mét n¨m s¶n xuÊt ®−îc kho¶ng 760.000 tÊn muèi. Vµ cø mét tÊn muèi sÏ cã trung b×nh 0,3 m3 n−íc ãt, l−îng n−íc ãt nµy ngµy cµng ¶nh h−ëng ®Õn m«i tr−êng vïng ven biÓn. Qua kh¶o s¸t t¹i ®ång muèi Cµ N¸, DiÔn Ch©u vµ Thanh Hãa ®Òu cho thÊy gi¶i quyÕt triÖt ®Ó n−íc ãt d− thõa trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt lµ ®iÒu kh¸ cÊp b¸ch. 8 N−íc ãt ®−îc tËn dông chñ yÕu ®Ó s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm chøa magiª. Tïy theo tõng vïng, hµm l−îng MgCl2 trong n−íc ãt kh«ng cè ®Þnh, kÕt qu¶ trung b×nh c¸c mÉu chóng t«i kh¶o s¸t cho thÊy hµm l−îng MgCl2 giao ®éng tõ 220 ®Õn 280 g/l (tÝnh theo MgCl2). §· tõ l©u, nhiÒu ®Ò tµi trong vµ ngoµi n−íc vµ ®Æc biÖt lµ c¸c ®Ò tµi cña ViÖn nghiªn cøu Hãa häc cña c¸c t¸c gi¶ Nghiªm V¨n ChØ, NguyÔn Hïng, §ç Xu©n BÝch, §ç §×nh §Ô, Ph¹m Xu©n L¹ng [ 5 ] ®· nghiªn cøu kh¸ kü n−íc ãt ViÖt Nam còng nh− nghiªn cøu øng dông chóng. Qu¸ tr×nh nghiªn cøu c« t¸ch, chñ yÕu lµ nghiªn cøu qu¸ tr×nh kÕt tinh cña hÖ NaCl - MgCl2 KCl ®Ó s¶n xuÊt mét sè s¶n phÈm tõ n−íc ãt cña c¸c c«ng tr×nh nµy cã thÓ ®−îc tãm t¾t nh− sau: - C« t¸ch NaCl: Do hµm l−îng KCl trong n−íc ãt thÊp h¬n nhiÒu so víi MgCl2 nªn khi c« ®Õn 110oC, nång ®é MgCl2 ®−îc n©ng lªn nh−ng chñ yÕu chØ cã muèi NaCl kÕt tinh, th−êng NaCl kÕt tinh tèt nhÊt khi nång ®é ®¹t 35oBe. - Sau khi c« t¸ch NaCl, tiÕp tôc t¨ng nhiÖt lªn 125oC vµ sau ®ã ñ ë nhiÖt ®é thÝch hîp cã thÓ t¸ch ®−îc mét phÇn MgSO4.7H2O hay Na2SO4 vµ NaCl. Sau khi t¸ch c¸c muèi kÕt tinh, h¹ n−íc c¸i xuèng nhiÖt ®é th−êng, thu ®−îc muèi kÐp KCl.MgCl2.6H2O, röa t¸ch MgCl2 ta thu ®−îc KCl. - N−íc c¸i sau khi c« t¸ch mét phÇn NaCl ®Õn 35oBe tiÕp tôc c« ®Õn nhiÖt ®é 140oC vµ lµm l¹nh ®Õn nhiÖt ®é th−êng sÏ thu ®−îc MgCl2.6H2O. - Tõ MgCl2.6H2O cã thÓ s¶n xuÊt Mg(OH)2 hay MgO. Sau ®ã nhiÒu xÝ nghiÖp kh¸c nh− Hãa chÊt Vinh, C«ng ty muèi Thanh Hãa … còng ®· øng dông vµo thùc tÕ ®Ó s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm. Tuy nhiªn ch−a cã mét c¬ së nµo ®−a ®−îc vµo s¶n xuÊt lín còng nh− æn ®Þnh ®−îc s¶n xuÊt l©u dµi, nh− ë DiÔn Ch©u, C«ng ty Hãa chÊt Vinh kh«ng cßn sö dông n−íc ãt s¶n xuÊt phô gia cho tÊm lîp, v× vËy ë ®©y nh÷ng ng−êi lµm muèi 9 còng thÊy rÊt cÊp b¸ch ph¶i gi¶i quyÕt l−îng d− thõa n−íc ãt nÕu kh«ng m«i tr−êng xung quanh c¸c ruéng muèi ngµy cµng xuèng cÊp. Cßn ë Thanh Hãa, C«ng ty muèi Thanh Hãa còng ®· s¶n xuÊt MgCl2, tuy nhiªn viÖc s¶n xuÊt còng kh«ng æn ®Þnh do gi¸ thµnh s¶n xuÊt. 1.3 C¬ chÕ tan b¨ng tuyÕt [ 6, 7, 8 ]: Thùc chÊt trong c¸c “chÊt tan b¨ng tuyÕt” ®−îc sö dông cã thÓ ph©n ra hai lo¹i “chÊt tan b¨ng tuyÕt” víi hai môc ®Ých kh¸c nhau. Mét lo¹i khi hßa tan trong n−íc táa nhiÖt nh− CaCl2, MgCl2 . . . nhÊt lµ khi chóng ë d¹ng khan lµ nh÷ng chÊt cã hai t¸c dông võa hßa tan b¨ng tuyÕt võa lµm gi¶m nhiÖt ®é ®ãng b¨ng cña tuyÕt. Lo¹i nµy th−êng ®−îc sö dông khi ®−êng bÞ phñ bëi mét líp tuyÕt dµy ph¶i dïng xe cµo tuyÕt vµ “chÊt tan b¨ng tuyÕt” sÏ cã t¸c dông lµm tan líp b¨ng cøng cßn l¹i b¸m vµo mÆt ®−êng, nÕu kh«ng líp nµy sÏ lµm xe khã b¸m ®−êng rÊt dÔ g©y tai n¹n. Cßn c¸c chÊt kh¸c nh− NaCl, KCl, Ca(CH3COO)2.Mg(CH3COO)2 . . . hÇu nh− kh«ng cã t¸c dông lµm tan b¨ng tuyÕt, mµ c¬ b¶n chØ lµm gi¶m nhiÖt ®é ®ãng b¨ng cña tuyÕt. Sù gi¶m nhiÖt ®é ®ãng b¨ng ®−îc gi¶i thÝch theo hiÖu øng “ Frezing point depression” vµ nhiÖt ®é chØ dõng l¹i khi muèi ngõng tan. Ngoµi t¸c dông h¹ nhiÖt ®é ®ãng b¨ng, trong thùc tÕ c¸c chÊt nµy sÏ t¹o ra ë bÒ mÆt ®−êng mét líp tuyÕt nh·o khã bÞ ®ãng b¨ng cøng b¸m vµo mÆt ®−êng dï tuyÕt cã phñ nhiÒu ë phÝa trªn. C¸c thÝ nghiÖm ®· cho thÊy sù gi¶m nhiÖt ®é ®ãng b¨ng cña tuyÕt phô thuéc vµo hai yÕu tè: nång ®é muèi vµ b¶n chÊt c¸c lo¹i muèi. VÝ dô, khi cho mét hçn hîp muèi vµo dung dÞch n−íc ë 00C, ë nång ®é muèi 10%, nhiÖt ®é ®ãng b¨ng lµ -60C vµ ë nång ®é muèi 20%, nhiÖt ®é ®ãng b¨ng xuèng ®Õn -160C. Trong b¶ng 2 lµ mét sè vÝ dô cho thÊy nhiÖt ®é ®ãng b¨ng thÊp nhÊt cña dung dÞch 10% mét sè muèi ®−îc sö dông lµm chÊt tan b¨ng tuyÕt: 10 B¶ng 2: NhiÖt ®é ®ãng b¨ng thÊp nhÊt cña mét sè muèi: TT Tªn chÊt C«ng thøc NhiÖt ®é ®ãng b¨ng 1 Amoni sunfat (NH4)2SO4 -70C 2 Canxi clorua CaCl2 -190C 3 Canxi magie axetat CaMg(CH3COO)2 -90C 4 Magie clorua MgCl2 -150C 5 Kali axetat KCH3COO -90C 6 Kali clorua KCl -70C 7 Natri clorua NaCl -90C 8 Ure NH2CONH2 -70C ¶nh h−ëng cña c¸c chÊt tan b¨ng tuyÕt ®Õn m«i tr−êng còng nh− c¸c t¸c dông kh¸c còng ®· ®−îc ®Ò cËp, vÝ dô: - Muèi NaCl khi hßa tan chØ ph©n ly ra 1 ion Cl- nªn Ýt ¶nh h−ëng ®Õn n«ng nghiÖp h¬n so víi CaCl2 vµ MgCl2 ph©n ly ra 2 ion Cl-. - Muèi Amoni sunfat kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn n«ng nghiÖp nh−ng ¶nh h−ëng nhiÒu ®Õn hå v÷a h¬n c¸c chÊt kh¸c ®èi víi ®−êng ®−îc lµm tõ bª t«ng, h¬n n÷a hiÖu qu¶ kh«ng cao khi nhiÖt ®é kh«ng khÝ thÊp. - Kali axetat ®−îc sö dông ë d¹ng láng trªn c¸c ®−êng b¨ng s©n bay ®Ó chèng ®ãng b¨ng, tuy nhiªn gi¸ thµnh ®¾t. - Canxi magie axetat lµ chÊt ng¨n chÆn kh¸ hiÖu qu¶ sù t¹o thµnh bÒ mÆt ®ãng b¨ng vµ duy nhÊt trong c¸c chÊt tan b¨ng kh«ng g©y ¨n mßn, tuy nhiªn gi¸ thµnh kh¸ cao, th−êng ®¾t h¬n c¸c hçn hîp kh¸c ®Õn 20 lÇn. - Ure kh«ng g©y t¸c dông ¨n mßn nªn còng ®−îc sö dông trªn c¸c ®−êng b¨ng s©n bay ®Ó chèng ®ãng b¨ng, tuy nhiªn hiÖu qu¶ kh«ng cao khi nhiÖt ®é kh«ng khÝ thÊp. . . . 1.4 C¸c ph−¬ng ph¸p thö ®é tan b¨ng tuyÕt 11 Cã mét sè ph−¬ng ph¸p thö ®é tan b¨ng, sau ®©y lµ 2 ph−¬ng ph¸p hiÖn ®ang ®−îc sö dông nhÊt: 1.4.1 Ph−¬ng ph¸p phßng thÝ nghiÖm [ 9, 10 ]: Ph−¬ng ph¸p nµy th−êng ®−îc sö dông ®Ó thö nghiÖm t¹i c¸c phßng thö nghiÖm giao th«ng. Phßng thö nghiÖm ph¶i cã thiÕt bÞ ®Ó æn ®Þnh nhiÖt, th−êng lµ æn ®Þnh ®−îc ë 3 lo¹i nhiÖt ®é: -150C, -90C vµ -50C. §Çu tiªn t¹o mét líp b¨ng trªn c¸c ®Üa trßn, sau khi ®¹t ®−îc sù æn ®Þnh t¹i nhiÖt ®é cÇn thiÕt, ®é tan b¨ng tuyÕt ®−îc thö nghiÖm nh− sau: C©n c¸c khèi l−îng chÊt tan b¨ng tuyÕt vµ r¶i c¸c h¹t lªn ®Üa b¨ng. Cø c¸ch 10 phót ®Üa ®−îc nghiªng 1 gãc 100 so víi chiÒu th¾ng ®øng vµ dïng si lanh hót líp muèi tan ra. Qu¸ tr×nh nµy ®−îc tiÕn hµnh trong 60 phót. Tõ khèi l−îng muèi tan ë 3 nhiÖt ®é trªn cã thÓ ®¸nh gi¸ ®−îc hiÖu qu¶ cña c¸c chÊt tan b¨ng tuyÕt. 1.4.2 Ph−¬ng ph¸p Mn/DOT [ 11 ] Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc sö dông xe chuyªn dông ®−îc thö nghiÖm víi mét l−îng lín chÊt tan b¨ng (trªn 20 kg), kÕt qu¶ thu ®−îc sÏ s¸t víi thùc tÕ so víi ph−¬ng ph¸p phßng thÝ nghiÖm. 1.5 C¸c ph−¬ng ph¸p thö ®é ¨n mßn kim lo¹i: Cã kh¸ nhiÒu ph−¬ng ph¸p thö ®é ¨n mßn kim lo¹i, sau ®©y chóng t«i giíi thiÖu 2 ph−¬ng ph¸p thö th«ng dông. 1.5.1 Ph−¬ng ph¸p cña Texas Department of Transportation [ 12, 13 ] Nguyªn t¾c cña ph−¬ng ph¸p lµ x¸c ®Þnh ®é hao hôt cña vßng thÐp khi cã chÊt tan b¨ng tuyÕt so víi ®é hao hôt khi sö dông chØ NaCl. 1.5.1.1 Dông cô vµ hãa chÊt: * Vßng thÐp, tèt nhÊt lµ phï hîp víi ASTMF 436, * HCl ®Æc, * NaCl, lo¹i ®¹t tiªu chuÈn thuèc thö, 12 * SnCl2, * Sb2O3, * Tricloetan, * C©n ph©n tÝch, * Dung dÞch 3% chÊt tan b¨ng tuyÕt, * Dung dÞch NaCl 3%, * Dung dÞch röa: Hßa tan 50 g SnCl2 vµ 20 g Sb2O3 trong 4 lit axit clohydric ®Æc (Dung dÞch nµy dïng ®Ó ngõng ph¶n øng cña axit lªn vßng thÐp khi ®· röa lo¹i c¸c chÊt rØ). 1.5.1.2 ChuÈn bÞ thö - §Ó ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c cña phÐp thö, c¸c vßng thÐp dïng thö nghiÖm cÇn ph¶i cïng mét l« s¶n xuÊt. Mçi phÐp thö cÇn sö dông 3 vßng thÐp (cho chÊt tan b¨ng, cho riªng muèi NaCl vµ cho n−íc cÊt). - Vßng thÐp ®−îc röa b»ng HCl, sau ®ã tr¸ng b»ng n−íc cÊt. 1.5.1.3 TiÕn hµnh thö Cho 300 ml dung dÞch thö vµo c¸c b×nh nãn dung tÝch 500 ml. Sau ®ã cho vµo mçi b×nh mét vßng thÐp thö nghiÖm, cø chu kú 10 phót lÊy vßng thÐp ra khái b×nh vµ ®Ó ngoµi kh«ng khÝ 50 phót, chu kú ®−îc lÆp l¹i trong vßng 72 giê. Cho c¸c vßng thÐp vµo c¸c b×nh chøa dung dÞch röa. Sau 15 phót lÊy vßng thÐp ra khái b×nh vµ rö b»ng n−íc cÊt. LÆp l¹i qu¸ tr×nh trªn mét lÇn n÷a. Sau ®ã röa c¸c vßng thÐp b»ng tricloetylen, ®Ó kh« ngoµi kh«ng khÝ vµ c©n. TÝnh khèi l−îng hao hôt. 1.5.2 Ph−¬ng ph¸p thö ®¬n gi¶n Cho vµo 3 b×nh tam gi¸c 3 lo¹i dung dÞch: n−íc m¸y, dung dÞch NaCl 13%, dung dÞch chÊt tan b¨ng tuyÕt 13%. Cho vµo mçi b×nh mét vßng thÐp 13 cïng chñng lo¹i vµ ®−îc mµi nh½n bÒ mÆt. Quan s¸t mµu s¾c cña dung dÞch. 14 ch−¬ng iI lùa chän ®èi t−îng nghiªn cøu 2.1 Lùa chän nguån nguyªn liÖu: Qua c¸c tµi liÖu vÒ chÊt tan b¨ng tuyÕt còng nh− c¸c thùc nghiÖm nghiªn cøu tËn dông n−íc ãt ViÖt Nam chóng t«i nhËn thÊy: 1/ HiÖn nay ë ViÖt Nam, MgCl2 cã thÓ cã tõ c¸c nguån cung cÊp sau: - Mua hµng c«ng nghiÖp nhËp tõ n−íc ngoµi kho¶ng 8.000 ®/kg. - Cã thÓ s¶n xuÊt tõ n−íc ãt hay Dolomi. Tuy nhiªn qua kh¶o s¸t cho thÊy gi¸ thµnh s¶n xuÊt MgCl2 tõ Dolomi vµ axit clohydric kh«ng ph¶i lµ thÊp (kháang 6.000 ®/kg), h¬n n÷a chÊt l−îng s¶n phÈm th−êng kh«ng cao, nhÊt lµ mµu s¾c. V× vËy tËn dông n−íc ãt ViÖt Nam, mµ c¬ b¶n lµ tËn dông MgCl2 ®Ó s¶n xuÊt chÊt tan b¨ng tuyÕt lµ thÝch hîp nhÊt. S¶n phÈm kh«ng nªn chØ thuÇn MgCl2 mµ nªn lµ hçn hîp cña MgCl2 víi NaCl. ViÖc s¶n xuÊt hçn hîp sÏ cã nhiÒu −u ®iÓm: gi¸ thµnh h¹, cïng mét l−îng s¶n phÈm sÏ th¶i Ýt ion clo ra m«i tr−êng, s¶n phÈm qua thö nghiÖm cho thÊy d¹ng hçn hîp dÔ b¶o qu¶n h¬n khi chØ cã MgCl2. 2/ S¶n xuÊt chÊt tan b¨ng tuyÕt tõ n−íc ãt cã thÓ tiÕn hµnh theo 2 c¸ch: * Do thµnh phÇn chÝnh trong n−íc ãt lµ MgCl2, NaCl. Ngoµi ra cßn cã mét l−îng kh«ng lín muèi KCl, Na2SO4 . . . lµ nh÷ng thµnh phÇn kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn chÊt l−îng muèi tan b¨ng. V× vËy sau khi ph©n tÝch, tÝnh to¸n c¸c thµnh phÇn trong muèi ¨n, trong n−íc ãt, cã thÓ trén trùc tiÕp n−íc ãt vµo muèi ¨n vµ lµm kh« s¶n phÈm. Do vËn chuyÓn n−íc ãt gÆp nhiÒu khã kh¨n nh− ®é ¨n mßn cña n−íc ãt ®èi víi thïng chøa vµ gi¸ thµnh vËn chuyÓn cao nªn ph−¬ng ph¸p nµy chØ thÝch hîp khi s¶n xuÊt t¹i gÇn c¸c ®ång muèi. Vµ nh− vËy nÕu tËn thu n−íc ãt trªn nhiÒu ®ång muèi cã ®Þa d− kh¸c nhau sÏ ph¶i cã nhiÒu ®iÓm s¶n xuÊt. 15 * C« t¸ch n−íc ãt ®Ó thu ®−îc MgCl2, gi¸ thµnh hiÖn nay cho 1 kg MgCl2.6H2O 94% s¶n xuÊt tõ n−íc ãt kho¶ng 3.500 ®ång (®· tÝnh c¶ c«ng vËn chuyÓn vÒ Hµ Néi). Sau ®ã vËn chuyÓn MgCl2 vÒ ®Þa ®iÓm thÝch hîp. Ph©n tÝch thµnh phÇn muèi ¨n, MgCl2, trén vµ ®iÒu chÕ s¶n phÈm. 3/ CÇn lùa chän c¸c chÊt chèng gØ thÝch hîp cho chÊt tan b¨ng tuyÕt ®¶m b¶o an toµn vÒ m«i tr−êng vµ gi¸ thµnh kh«ng cao. 2.2 Kh¶o s¸t c¸c nguån nguyªn liÖu: Chóng t«i ®· tiÕn hµnh kh¶o s¸t c¸c nguån nguyªn liÖu bao gåm muèi ¨n, n−íc ãt vµ t×nh h×nh tËn dông n−íc ãt t¹i C«ng ty muèi Thanh Hãa, Hîp t¸c x· s¶n xuÊt muèi DiÔn Ch©u (NghÖ An), C«ng ty muèi Cµ N¸ vµ hîp t¸c víi C«ng ty Cæ phÇn C«ng nghÖ Th−¬ng m¹i HuÖ Quang (Hoµng X¸, Liªn M¹c, Tõ Liªm, Hµ Néi) hiÖn ®ang tËn thu n−íc ãt t¹i c¸c ®ång muèi Nam §Þnh. C«ng ty nµy ®· céng t¸c víi c¸c hîp t¸c x· s¶n xuÊt muèi, thu gom n−íc ãt vµ sau ®ã ®· tiÕn hµnh c« n−íc ãt ngay t¹i ®ång muèi, ®Çu tiªn c« ®Õn 1100C ®Ó t¸ch phÇn lín NaCl, sau ®ã c« ®Õn 140-1450C vµ ®Ó nguéi ®Ó t¸ch MgCl2.6H2O. 2.2.1 Ph©n tÝch thµnh phÇn c¸c nguån nguyªn liÖu: Tõ c¸c mÉu muèi vµ n−íc ãt thu ®−îc qua kh¶o s¸t còng nh− c¸c nguån muèi t¹i mét sè ®Þa ph−¬ng chóng t«i ®· tiÕn hµnh ph©n tÝch cho c¸c kÕt qu¶ ë c¸c b¶ng sau: B¶ng 3. KÕt qu¶ ph©n tÝch thµnh phÇn chÝnh trong mét sè mÉu muèi: TT Tªn mÉu %MgCl2.6H2O %NaCl %CaCl2.6H2O 1 MÉu 1 Thanh Hãa 5.34 89.0 0.25 2 MÉu 2 Thanh Hãa 7.23 87.2 0.30 3 MÉu 1 DiÔn Ch©u 6.86 88.3 0.28 4 MÉu 2 DiÔn Ch©u 8.79 86.5 0.35 16 TT Tªn mÉu %MgCl2.6H2O %NaCl %CaCl2.6H2O 5 MÉu 3 DiÔn Ch©u 6.36 89.0 0.27 6 MÉu 4 DiÔn Ch©u 8.03 87.9 0.33 7 MÉu 5 DiÔn Ch©u 15.20 78.8 0.52 8 MÉu 1 Hµ Néi 7.50 87.0 0.31 (Muèi NghÖ An) 9 MÉu 2 Hµ Néi 2.23 92.8 0.12 10 MÉu 1 Cµ N¸ 2.30 92.6 0.14 11 MÉu 2 Cµ N¸ 2.80 92.0 0.15 12 MÉu 1 Nga S¬n 0.79 94.6 0.10 13 MÉu 2 Nga S¬n 3.97 91.0 0.15 14 MÉu HuÖ Quang 14.8 79.2 0.50 B¶ng 4. KÕt qu¶ ph©n tÝch thµnh phÇn chÝnh trong mét sè mÉu n−íc ãt: TT Tªn mÉu MgCl2.6H2O NaCl CaCl2.6H2O (g/l) (g/l) (g/l 1 MÉu 1 Thanh Hãa 250 220 14 2 MÉu 2 Thanh Hãa 220 210 10 3 MÉu DiÔn Ch©u 280 240 15 4 MÉu Cµ N¸ 220 200 9 B¶ng 5. KÕt qu¶ p/t thµnh phÇn chÝnh trong mét sè mÉu MgCl2.6H2O: TT Tªn mÉu %MgCl2.6H2O %NaCl %CaCl2.6H2O 1 MÉu 1 Thanh Hãa 93.0 (thÉm) 3.0 0.68 2 MÉu 2 Thanh Hãa 72.7 (tr¾ng) 20.2 0.60 3 MÉu HuÖ Quang 1 79.8 (tr¾ng) 15.3 0.62 17 TT Tªn mÉu %MgCl2.6H2O %NaCl %CaCl2.6H2O 4 MÉu HuÖ Quang 2 91.8 (x¸m) 5.0 0.64 5 MÉu HuÖ Quang 3 96.3 (thÉm) 1.8 0.68 6 MÉu HuÖ Quang 4 96.5 (thÉm) 1.5 0.70 2.2.2 §¸nh gi¸ kÕt qu¶ ph©n tÝch vµ lùa chän nguån nguyªn liÖu: Qua kÕt qu¶ ph©n tÝch chóng t«i cã mét sè nhËn xÐt sau: * C¸c mÉu muèi ¨n cã hµm l−îng MgCl2 rÊt kh¸c nhau, trong ®ã c¸c mÉu cña DiÔn Ch©u (NghÖ An) cã hµm l−îng cao h¬n c¶. Riªng mÉu 5 DiÔn Ch©u vµ mÉu HuÖ Quang lµ nh÷ng mÉu chóng t«i ®Æt ph¬i thªm 1 ngµy míi t¸ch muèi nªn hµm l−îng MgCl2.6H2O lªn ®Õn 15%. Do gi¸ thµnh cña MgCl2 ®¾t h¬n NaCl (th−êng tõ 2,5 ®Õn 3 lÇn), v× vËy tèt nhÊt nªn nÕu sö dông muèi DiÔn Ch©u vµ nÕu cã ®iÒu kiÖn cã thÓ ®Æt riªng muèi ph¬i qu¸ n¾ng sÏ ®¹t ®−îc hiÖu qu¶ kinh tÕ h¬n. * N−íc ãt cña DiÔn Ch©u vµ Thanh Hãa cã hµm l−îng MgCl2 cao h¬n n−íc ãt cña Cµ N¸. * C¸c mÉu MgCl2 cã mµu thÉm (®· ®−îc c« ®Õn ph©n ®o¹n sau) cã hµm l−îng MgCl2 cao h¬n mÉu cã mµu tr¾ng (cßn lÉn nhiÒu NaCl). 2.3 C¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch [ 14 ]: S¶n phÈm chÊt tan b¨ng tuyÕt còng nh− nguyªn liÖu s¶n xuÊt chóng kh«ng ph¶i thuéc lo¹i s¶n phÈm ®ßi hái thµnh phÇn c¸c hîp chÊt ph¶i ®−îc ®¸nh gi¸ qu¸ chÆt chÏ. Trong khi ®ã nguyªn liÖu muèi ¨n, n−íc ãt còng nh− MgCl2.6H2O cã hµm l−îng c¸c thµnh phÇn trong ®ã rÊt kh¸c nhau. Trong thµnh phÈm nÕu cã lÉn mét l−îng nhá KCl mµ coi lµ NaCl còng cã thÓ chÊp nhËn do ®Òu cã t¸c dông gÇn nh− nhau trong s¶n phÈm. V× vËy cÇn chän ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch nhanh, ®¬n gi¶n cã thÓ ph©n tÝch ngoµi hiÖn tr−êng. ViÖc x¸c ®Þnh hµm l−îng CaCl2.6H2O vµ MgCl2.6H2O trong muèi 18