Nghiên cứu điều chế, tính chất và ứng dụng của than phân cực làm nguyên liệu bột màu cho mực hệ nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ––––––––––––––––––––––––––––– Lê Hồng Thanh NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ, TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA THAN PHÂN CỰC LÀM NGUYÊN LIỆU BỘT MÀU CHO MỰC HỆ NƯỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ––––––––––––––––––––––––––––– Lê Hồng Thanh NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ, TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA THAN PHÂN CỰC LÀM NGUYÊN LIỆU BỘT MÀU CHO MỰC HỆ NƯỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Hóa Hữu Cơ Mã số: 8440114 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Hữu Thiện TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2022 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn PGS TS Phạm Hữu Thiện Các số liệu, kết trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Lê Hồng Thanh LỜI CẢM ƠN Trên thực tế khơng có thành cơng mà khơng gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập trường đại học đến nay, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ quý Thầy Cơ, gia đình bạn bè Để luận văn tốt nghiệp hồn thành tơi xin gửi lời cảm ơn đến Học viện Khoa học Công Nghệ tạo điều kiện thuận lợi cho thực luận văn tốt nghiệp Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn đến thầy PGS TS Phạm Hữu Thiện, người trực tiếp hướng dẫn có góp ý tận tình suốt q trình làm luận văn tơi Sự tận tâm thầy với kiến thức chun mơn yếu tố lớn giúp tơi hồn thành luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè người thân động viên tơi vượt qua khó khăn suốt q trình thực luận văn Mặc dù nổ lực khả năng, kiến thức thời gian có hạn nên tơi khơng thể tránh khỏi sai sót Kính mong q thầy tận tình dẫn để rút kinh nghiệm tự tin trường Tôi xin chân thành cảm ơn! Tác giả luận văn Lê Hồng Thanh i TÓM TẮT Trong nghiên cứu này, than đen phân cực điều chế thành công phương pháp plasma nguội từ nguồn than tre (TT) than Hi-Black (HB) Các đặc tính than phân cực xác định phương pháp lý hóa đại như: Quang phổ hồng ngoại (FT-IR), phổ nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét (SEM) Các mẫu than phân cực gắn thành cơng nhóm -OH cơng nghệ plasma lạnh với thời gian hoạt hóa lưu lượng dịng khí khác phân tán tốt nước ứng dụng làm nguyên vật liệu bột màu đen cho loại mực văn phòng phẩm Kết cho thấy việc sử dụng phương pháp Plasma nguội kết hợp nguồn khí oxy tinh khiết cho sản phẩm than phân cực điều kiện tối ưu là: xử lý giờ, lưu lượng dòng Plasma 4L/h đạt hiệu cao TT (TT_8H-4F); than HB (HB-4H-4F) xử lý, lưu lượng dòng Plasma 4L/h ii ABSTRACT In this study, polarized black coal was successfully prepared by cold plasma method from sources of bamboo charcoal (TT) and Hi-Black coal (HB) The properties of polarized coal were determined by modern physicochemical methods such as: X-ray diffraction (XRD), Fourrier Transformation infrared (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM) Polarized coal samples that have successfully attached the -OH group by cold plasma technology with different activation times and gas flow rates are well dispersed in water and can be applied as black powder materials for stationery ink The results show that the use of cold plasma method combined with pure oxygen source produces polarized coal products under optimal conditions: treatment for hours, plasma flow rate of L/h with high efficiency for with TT (TT-8H-4F); for HB (HB-4H-4F) is hours of processing, plasma flow rate L/h iii MỤC LỤC BẢNG CHỮ CÁI VIẾT TẮT vii DANH MỤC HÌNH viii DANH MỤC BẢNG x LỜI MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan than hoạt tính 1.2 Tổng quan than phân cực 1.3 Than phân cực ứng dụng làm nguyên liệu cho ngành sơn phủ mực in 10 1.4 Phương pháp plasma nguội ứng dụng 14 1.5 Mục tiêu nội dung nghiên cứu đề tài 16 1.6 Một số nghiên cứu liên quan đến đề tài 17 Chương THỰC NGHIỆM 19 2.1 Dụng cụ, hóa chất thiết bị thí nghiệm 19 2.1.1 Hóa chất 19 2.1.2 Dụng cụ thiết bị 20 2.2 Chế tạo than hoạt tính từ nguyên liệu tre Việt Nam 21 2.3 Điều chế than phân cực phương pháp plasma nguội 22 2.3.1 Ảnh hưởng thời gian xử lý plasma: 23 2.3.2 Ảnh hưởng lưu lượng dòng khí: 25 2.4 Các phương pháp phân tích đặc trưng lý hóa vật liệu 26 2.4.1 Phương pháp phổ hồng ngoại (FT-IR) 26 2.4.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 26 2.4.3 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM 26 2.5 Đánh giá tính chất than phân cực ứng dụng làm bột màu cho mực hệ nước: 27 iv 2.5.1 Tiêu chuẩn đánh giá cho bột than phân cực 27 2.5.2 Tiêu chuẩn đánh giá cho sản phẩm mực bút lông kim 27 2.5.3 Tiêu chuẩn đánh giá cho sản phẩm mực bút lông bi 27 2.5.4 Tiêu chuẩn đánh giá cho sản phẩm mực bút gel 28 2.5.5 Các phương pháp đánh giá tiêu chuẩn cho mực hệ nước: 28 Chương KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 30 3.1 Đặc trưng lý hóa than phân cực 30 3.1.3 So sánh dặc trưng lý hóa nguyên liệu khác 38 3.3 Ứng dụng than phân cực điều chế số mực hệ nước 41 3.3.1 Tính chất than phân cực ứng dụng làm nguyên liệu cho mực hệ nước 41 3.2.1 Ngoại quan 42 3.2.2 Khả phân tán nước 42 3.2.3 Giá trị pH tỷ trọng 43 3.3.1 Mực bút lông kim 45 3.3.1.1 Ngoại quan 45 3.3.1.2 Màu sắc 45 3.3.1.3 Giá trị pH 46 3.3.1.4 Độ nhớt 46 3.3.1.5 Sức căng bề mặt 47 o o 3.3.1.6 Độ ổn định bút nhiệt độ 10 C, 50 C 47 3.3.1.7 Độ lắng mực: 48 3.3.1.8 Nhận xét chung 49 3.3.2 Mực bút lông bi 49 3.3.2.1 Ngoại quan 49 3.3.2.2 Màu sắc 50 v 3.3.2.3 Giá trị pH 50 3.3.2.4 Giá trị Độ nhớt 51 3.3.2.5 Giá trị sức căng bề mặt 51 o o 3.3.2.6 Độ ổn định bút nhiệt độ 10 C, 50 C 52 3.3.2.7 Độ lắng mực 53 3.3.2.8 Nhận xét chung 53 3.3.3 Mực bút Gel 54 3.3.3.1 Ngoại quan 54 3.3.3.2 Màu sắc 54 3.3.3.3 Giá trị pH 54 3.3.3.4 Độ nhớt 55 o o 3.3.3.5 Độ ổn định bút nhiệt độ 10 C, 50 C 55 3.3.3.6 Độ lắng mực 56 3.3.3.7 Nhận xét chung 57 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58 4.1 Kết luận 58 4.2 Kiến nghị 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 62 vi BẢNG CHỮ CÁI VIẾT TẮT Kí hiệu Định nghĩa XRD Nhiễu xạ tia X SEM Kính hiển vi điện tử quét FT-IR Quang phổ hồng ngoại HB Hi-Black AC Cacbon hoạt tính HB-4H-4F Mẫu than phân cực tổng hợp TT-8H-4F Mẫu than phân cực từ than tre TGA Phân tích nhiệt khối lượng vii