Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme nano composite trên cơ sở một số vinyl monome và nano oxit sắt từ để hấp thu (sorption) dầu, dùng trong xử lý môi trường
Giới thiệu luận án 1. Tính cấp thiết của luận án Sản xuất và chế biến dầu mỏ là một trong những ngành công nghiệp lớn nhất trên thế giới, với sản lợng tiêu thụ lên tới trên 80 triệu thùng dầu mỗi ngày. Những rò rỉ của quá trình vận chuyển và chế biến, những sự cố do các vụ đắm tàu chở dầu đã tạo ra những ô nhiễm khủng khiếp với môi trờng, những ô nhiễm đó đã tác động rất lớn vào hệ sinh thái đặc biệt là các hệ sinh thái biển. Sự ô nhiễm này có thể gây ra những tác động lâu dài và dẫn đến sự diệt vong của một số loài sinh vật biển. Có rất nhiều phơng pháp để xử lý các ô nhiễm sự cố tràn dầu nh: phơng pháp cơ học, phơng pháp hoá học, phơng pháp vật lý, phơng pháp sinh học, phơng pháp hoá lý Vật liệu hấp thu dầu là các polyme là một lựa chọn u tiên, vật liệu này có u điểm: hấp thu dầu cao, tỷ trọng nhỏ hơn so với nớc biển nên có thể nổi trên mặt nớc dễ thu gom sau khi hấp thụ. Với mong muốn góp phần giải quyết những bức xúc do thực tế đặt ra, làm giảm thiểu ô nhiễm môi trờng. Đề tài Nghiờn cu ch to vt liu polyme nano composite trờn c s mt s vinyl monome v nano oxyt st t hp thu (sorption) du, dựng trong x lý mụi trng nhằm nghiên cứu và chế tạo ra vật liệu hấp thụ dầu có nhiều tính chất u việt hơn các vật liệu truyền thống. 2. Mục đích của luận án 2.1. Nghiên cứu quy trình tổng hợp vật liệu nano Fe 3 O 4 , tính chất từ và khả năng hấp thu và giải hấp của vật liệu này. 2.2. Nghiên cứu quy trình tổng hợp vật liệu copolyme hấp thụ dầu từ các vinylmonome, khảo sát các điều kiện ảnh hởng tới quá trình tổng hợp vật liệu và khả năng hấp thu dầu của vật liệu. 2.3. Hoạt hóa bề mặt hạt nano Fe 3 O 4 , phân tán vật liệu nano Fe 3 O 4 vào trong vật liệu copolyme, nghiên cứu các ảnh hởng của tới khả năng hấp thụ dầu của vật liệu. Khảo sát khả năng thu hồi vật liệu sau khi hấp thu dầu bằng từ trờng. 2.4. Nghiên cứu khả năng tái sử dụng vật liệu hấp thụ dầu bằng quá trình hấp thụ và giải hấp thu dầu, khảo sát sự thay đổi các đặc trng lý hóa của vật liệu sau quá trình hấp thu và giải hấp thu dầu. 3. Những đóng góp mới của luận án Đây là công trình đầu tiên nghiên cứu tổng hợp vật liệu hấp thu dầu trên cơ sở các vinyl monome ở Việt Nam. Đã tổng hợp đợc hạt nano Fe 3 O 4 kích cỡ dới 20nm, từ độ bão hòa lớn (90 emu/g). Đã tổng hợp đợc vật liệu hấp thu dầu trên cơ sở các hệ vinyl monome là laurylmetacrylat và styren với hệ butylacrylat và styren có gắn hạt nano Fe 3 O 4 , vật liệu có khả năng hấp thu lợng dầu lớn, có khả năng thu hồi bằng từ trờng sau khi hấp thu dầu. Đã nghiên cứu khả năng giải hấp thu dầu của vật liệu sau khi hấp thu dầu, khả năng tái sử dụng vật liệu cũng đã đợc nghiên cứu. 4. Cấu trúc của luận án Luận án gồm 153 trang đợc chia thành các phần: Mở đầu (2 trang) Chơng 1. Tổng quan (66 trang) Chơng 2. Thực nghiệm (20 trang) Chơng 3. Kết quả và thảo luận (62 trang) Kết luận (3 trang) 146 tài liệu thao khảo, 22 bảng, 53 hình vẽ. Nội dung chính của luận án Chơng 1: Tổng quan 1.1. Sự cố tràn dầu và các phơng pháp xử lý dầu tràn 1.2. Lý thuyết của phản ứng đồng trùng hợp 1.3. Vật liệu nano ôxit sắt từ chế tạo và ứng dụng 1.4. Vật liệu nanocomposite Chơng 2: Thực nghiệm 2.1 Hoá chất và dụng cụ 2.2 Tổng hợp hạt nano Fe 3 O 4 Hạt nano oxit sắt từ đợc nghiên cứu tổng hợp theo ba phơng pháp: - Phơng pháp thuỷ phân cỡng chế - Phơng pháp đồng kết tủa - Phơng pháp vi nhũ 2.3. Tổng hợp polyme Vật liệu polyme đợc nghiên cứu tổng hợp bằng phơng pháp đồng trùng hợp dung dịch để xác định các yếu tố ảnh hởng, sau đó nghiên cứu đồng trùng hợp huyền phù để phân tích sản phẩm và nghiên cứu các khả năng hấp thụ dầu, các nghiên cứu đã tiến hành: - Đồng trùng hợp BA-St, LMA-St trong dung dịch - Đồng trùng hợp BA-St, LMA-St có mặt chất tạo lới DVB bằng phơng pháp đồng trùng hợp huyền phù 2.4. Các phơng pháp phân tích Sử dụng các phơng pháp phân tích để xác định sự hình thành vật liệu: Xác định độ chuyển hoá bằng phơng pháp chuẩn độ nối đôi, phân tích nguyên tố, phân tích hồng ngoại, phân tích nhiệt (TGA), kính hiển vi điện tử quét (SEM), phổ phân tán năng lợng tia X (EDX), xác định hàm lợng phần gel, xác định mức độ hấp thu dầu, xác định kích thớc trung bình của hạt sản phẩm, xác định tỷ trọng của vật liệu 2.5. Chế tạo vật liệu nano composite hấp thu dầu Vật liệu đợc nghiên cứu chế tạo bằng cách phân tán hạt nano Fe 3 O 4 đã đợc hoạt hóa vào trong monome, tiến hành đồng trùng hợp huyền phù các monome đó thu đợc vật liệu để xác định các ảnh hởng. Chơng 3. Kết quả và thảo luận 3.1 Tổng hợp hạt nano oxit sắt từ Hạt nano oxit sắt từ đợc nghiên cứu tổng hợp theo ba phơng pháp: 3.1.1 Phơng pháp thủy phân cỡng chế Xét ảnh hởng của nhiệt độ thủy phân cỡng chế tới sự hình thành hạt nano Fe 3 O 4 bằng phơng pháp thủy phân cỡng chế: Bảng 3.1: ảnh hởng của nhiệt độ thủy phân cỡng chế tới sự hình thành hạt nano oxit sắt từ Nhiệt độ thủy phân 80 o C 90 o C 120 o C 150 o C 180 o C Hạt hình thành Không Hạt đen Hạt đen Hạt nâu Hạt nâu Hạt nano Fe 3 O 4 không đợc hình thành ở nhiệt độ 80 o C, khi tăng nhiệt độ phản ứng nhận thấy sự thay đổi màu sắc của hệ hạt, hạt chuyển từ dạng màu đen sang dạng hạt màu nâu, điều này theo chúng tôi đó là ở nhiệt độ cao. Với các mẫu hạt chế tạo ở các nhiệt độ 90 o C, 120 o C hạt có dạng màu đen cho nên có thể sơ bộ kết luận hạt có thành phần của mahetit. Cấu trúc của vật liệu nano oxit sắt từ Các mẫu chế tạo bằng phơng pháp thuỷ phân cỡng chế ở nhiệt độ trên 120 o C đều cho dạng hạt màu nâu của Fe 2 O 3 , giản đồ nhiễu xạ tia X cũng cho thấy chỉ có pic của hạt Fe 2 O 3 , đỉnh pic nhọn chứng tỏ cấu trúc tinh thể của hạt tơng đối hoàn chỉnh, đơn pha (Hình 3.1). Hình 3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu hạt chế tạo bằng phơng pháp thuỷ phân cỡng chế ở 120 o C Hình 3.3. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu hạt chế tạo bằng phơng pháp thuỷ phân cỡng chế ở 90 o C, sản phẩm sấy chân không ở 50 o C Mẫu chế tạo ở nhiệt độ 90 o C cho thấy, hạt nano Fe 3 O 4 hình thành, tuy nhiên trong thành phần của hạt có lẫn Fe 2 O 3 , So sánh các mẫu đợc chế tạo bằng phơng pháp thuỷ phân cỡng chế (Hình 3.4) ta nhận thấy khi tăng nhiệt độ thuỷ phân kích thớc trung bình của hạt giảm. Nhiệt độ cao cũng làm cho các hạt đợc hình thành thờng ở dạng hạt Fe 2 O 3 chỉ khi nhiệt độ thấp hơn 120 o C mới hình thành dạng hạt có Fe 3 O 4 . Đờng cong từ hoá của hạt nano ôxit sắt từ chế tạo bằng phơng pháp thuỷ phân cỡng chế: Khi tiến hành thuỷ phân cỡng chế ở nhiệt độ 90 o C, nhiệt nung sấy mẫu thấp hơn thì từ độ bão hoà của vật liệu sẽ tăng lên đáng kể. Điều đó cũng phù hợp với giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu có pha Fe 3 O 4 xuất hiện (do chênh lệch từ độ bão hoà giữa Fe 3 O 4 và .Fe 2 O 3 ). Hình 3.6. Đờng cong từ hoá của hạt nano Fe 3 O 4 chế tạo bằng phơng pháp thuỷ phân cỡng chế ở 90 o C Hình 3.7. ảnh TEM của vật liệu nano Fe 3 O 4 chế tạo bằng phơng pháp thuỷ phân cỡng chế ở 90 o C. Với từ độ bão hoà tăng lên rất nhiều tới hơn 80 emu/g (Hình 3.6) nếu so sánh với từ độ bão hoà chuẩn của vật liệu Fe 3 O 4 là khoảng 95 emu/g đã chứng tỏ vật liệu có thành phần chủ yếu là hạt nano Fe 3 O 4 . ảnh hiển vi điện tử của hạt nano Fe 3 O 4 chế tạo bằng phơng pháp thủy phân cỡng chế: Tiến hành phân tán mẫu trong hệ dung môi axit oleic/n-hexan, chụp ảnh hiển vi điện tử truyền qua với mẫu chế tạo bằng phơng pháp thủy phân cỡng chế ở nhiệt độ 90 o C cho ta thấy kích thớc hạt trung bình của mẫu hạt Fe 3 O 4 chế tạo bằng phơng pháp thuỷ phân cỡng chế ở nhiệt độ 90 o C (Hình 3.7) khoảng dới 20nm khá phù hợp với kết quả tính kích cỡ hạt trung bình theo các phơng pháp khác. 3.1.2 Phơng pháp đồng kết tủa Giản đồ nhiễu xạ tia X: -10000 -5000 0 + 5000 + 10000 + 15000 -100 -50 0 50 100 Moment (emu/g) Magnetic Field (Oe) Fe 3 O 4 MH 300K Giản đồ nhiễu xạ tia X cũng cho thấy các hạt này chủ yếu là Fe 3 O 4 có lẫn hạt Fe 2 O 3 (Hình 3.4), kích thớc hạt trung bình dựa trên độ bán mở rộng vạch nhiễu xạ khoảng trên 24 nm với tác nhân NaOH, với tác nhân là dung dịch NH 3 kích thớc hạt trung bình vào khoảng 15,9nm. Hình 3.8. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu hạt chế tạo bằng phơng pháp đồng kết tủa với tác nhân dung dịch NH 3 Hình 3.9. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu hạt chế tạo bằng phơng pháp đồng kết tủa với tác nhân và nhiệt độ sấy mẫu khác nhau (DUM7: tác nhân NH 3 , DUM5, DUM5 tác nhân NaOH ở 50 o C và 100 o C) Đo đờng cong từ hóa của mẫu hạt chế tạo bằng phơng pháp đồng kết tủa với tác nhân là dung dịch NH 3 , sấy mẫu thu đợc ở 50 o C. Do sự khác nhau không lớn của các mẫu vật liệu chế tạo bằng phơng pháp đồng kết tủa nên chúng tôi chỉ tiến hành đo một mẫu đờng cong từ hóa của vật liệu. Đờng cong từ hóa của vật liệu nano Fe 3 O 4 chế tạo bằng phơng pháp đồng kết tủa cũng cho thấy dạng đờng cong từ hóa của vật liệu siêu thuận từ, từ độ bão hoà của vật liệu chế tạo bằng phơng pháp này khoảng 75 emu/g. ảnh hiển vi điện tử của hạt nano Fe 3 O 4 chế tạo bằng phơng pháp đồng kết tủa với tác nhân NH 3 , sấy ở nhiệt độ 50 o Cv 100 o C: Lựa chọn 2 mẫu vật liệu chế tạo bằng phơng pháp đồng kết tủa ở nhiệt độ 70 o C, tác nhân là dung dịch NH 3 (các mẫu cho kết quả tốt nhất sau khi đo giản đồ nhiễu xạ tia X và đờng cong từ hóa vật liệu). Phân tán các mẫu trong hệ dung môi axit oleic/n-hexan, tiến hành chụp ảnh hiển vi điện tử truyền qua của vật liệu. Kết quả thu đợc nh sau: Hình 3.11: ả nh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) của hệ hạt nano Fe 3 O 4 chế tạo bằng p hơn g p há p đồn g kết tủa tác nhân NH 3 , Hình 3.12: ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) của hệ hạt nano Fe 3 O 4 chế tạo bằng p hơn g pháp đồn g kết tủa tác nhân NH 3 , ảnh TEM của các mẫu đồng kết tủa cho thấy hạt Fe 3 O 4 tạo đợc là ở dạng hạt nano (hình 3.11, 3.12), có kích cỡ hạt trung bình khoảng trên 20nm. Với mẫu đồng kết tủa sấy ở nhiệt độ thấp hơn (50 o C) có xuất hiện các hạt hình que, khi sấy ở nhiệt độ cao hơn (100 o C) các hạt hình que gần nh biến mất hết. Sở dĩ có sự hình thành dạng que trong cấu trúc của vật liệu là do phản ứng đợc thực hiện ở nhiệt độ thấp (30 o C). Nhiệt độ <60 o C có sự hình thành -FeOOH dạng hình gậy có màu vàng hoặc - FeOOH dạng hẹp dài màu vàng cam, t o >60 o C kết tủa chủ yếu là Fe 3 O 4 dạng hạt và màu đen. 3.1.3 Phơng pháp vi nhũ Sử dụng giản đồ nhiễu xạ để đánh giá mức độ tạo hạt, sự hình thành các pha và kích thớc trung bình của hạt tuy nhiên do nhiễu của hệ đo giản đồ nhiễu xạ nên kết quả không nh mong muốn, giản đồ nhiễu nên việc tính kích cỡ hạt trung bình gặp khó khăn do không tính đợc độ bán mở rộng vạch trung bình. Giản đồ nhiễu xạ cũng thấy rõ hệ hạt có thành phần Fe 3 O 4 và lẫn Fe 2 O 3 (Hình 3.13). Hình 3.13. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu hạt chế tạo bằng phơng pháp vi nhũ với tác nhân Span 65 Hình 3.14. Đờng cong từ hoá của hạt nano Fe 3 O 4 chế tạo bằng phơng pháp vi nhũ với chất hoạt động bề mặt Span 65 Tiến hành đo đờng cong từ hóa của vật liệu ở nhiệt độ phòng để xác định từ tính của hạt tạo đợc bằng phơng pháp vi nhũ, kết quả thu đợc ở hình 3.14. Đờng cong từ hóa của vật liệu Fe 3 O 4 chế tạo bằng phơng pháp vi nhũ cho thấy vật liệu ở dạng hạt nhỏ do tính siêu thuận từ của hệ hạt, từ độ bão hòa của hạt vào khoảng 65emu/g là tơng đối lớn, tuy nhiên theo tính toán hệ lẫn nhiều hạt Fe 2 O 3 . Dựa vào từ độ bão hòa của hạt, có thể tính toán sơ bộ kích thớc trung bình của hệ hạt là vào khoảng 28,7nm. Phân tán hệ hạt Fe 3 O 4 chế tạo bằng phơng pháp vi nhũ trong hệ dung môi axit oleic/n-hexan, tiến hành chụp ảnh hiển vi điện tử truyền qua của vật liệu. Kết quả thu đợc nh sau: -15000 -10000 -5000 0 5000 10000 15000 -60 -40 -20 0 20 40 60 Moment (emu/g) Magnetic Field (Oe) Fe 3 O 4 - MH (300K) ảnh hiển vi điện tử truyền qua của vật liệu cho thấy (hình 3.15), hệ hạt tạo đợc bằng phơng pháp vi nhũ có kích thớc nano, tồn tại rất nhiều hạt có dạng hình que, kích thớc trung bình của hạt khoảng 20 nm. 3.2. Đồng trùng hợp BA-St và LMA-St trong dung dịch 3.2.1. ảnh hởng của nhiệt độ và thời gian phản ứng Nghiên cứu ảnh hởng của nhiệt độ và thời gian đến quá trình đồng trùng hợp BA-St và LMA-St, phản ứng đợc tiến hành ở điều kiện nhiệt độ 70 0 C, 80 0 C, 90 o C và 100 0 C. Khi nhiệt độ tăng lên từ dới 90C thì tốc độ chuyển hoá tăng nhanh, khoảng 4 giờ thì monome chuyển hoá gần nh hoàn toàn. Tuy nhiên khi nhiệt độ lớn hơn 90C thì tốc độ chuyển hoá ban đầu tăng đột ngột, quá trình kiểm soát động học khó khăn hơn. Chọn nhiệt độ 90 o C và thời gian phản ứng 240 phút. 3.2.2. ảnh hởng của nồng độ chất khơi mào và thời gian phản ứng Nghiên cứu ảnh hởng của nồng độ chất khơi mào đến quá trình đồng trùng hợp BA-St và LMA-St, phản ứng đợc tiến hành ở điều kiện: nhiệt độ 90 0 C; thời gian phản ứng 240 phút; tỷ lệ khối lợng BA:St hoặc LMA:St là 60:40; nồng độ monome trong toluen 0,5M, nồng độ chất khơi mào BPO: 0,5; 1,0; 1,3; 1,5; 1,7 và 2,0% (theo khối lợng monome). Kết quả đợc thể hiện ở hình 3.19 và hình 3.20. Hình 3.19. ảnh hởng của nồng độ chất khơi mào và thời gian phản ứng đến mức Hình 3.20. ảnh hởng của nồng độ chất khơi mào và thời gian phản ứng đến mức Hình 3.15: ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) của hệ hạt nano Fe 3 O 4 chế tạo bằng phơng pháp vi nhũ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Thi gian phn ng (phỳt) M c chuyn hoỏ (%) 0.50% 1.00% 1.30% 1.50% 1.70% 2.00% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Thi gian phn ng (phỳt) Mc chuyn hoỏ (%) 0.50% 1.00% 1.30% 1.50% 1.70% 2.00% độ chuyển hoá của BA và St độ chuyển hoá của LMA và St Trên hình 3.19 và hình 3.20 biểu diễn mối quan hệ ảnh hởng của nồng độ chất khơi mào và thời gian phản ứng đến mức độ chuyển hoá. Khi hàm lợng chất khơi mào tăng dẫn đến số mạch đang phát triển tăng, tốc độ chuyển mạch tăng dẫn đến độ chuyển hoá tăng, bên cạnh đó kéo theo chiều dài mạch giảm, khối lợng phân tử của copolyme giảm. Do vậy khi có mặt chất tạo lới có thể ảnh hởng nhiều đến khoảng cách giữa hai liên kết ngang, nên cần phải xem xét thêm khi nghiên cứu phản ứng đồng trùng hợp có mặt chất tạo lới để chế tạo vật liệu hấp thu dầu. Nồng độ chất khơi mào chiếm 1,5% khối lợng so với monome cho mức độ chuyển hoá cao khi thời gian phản ứng 240 phút. Bên cạnh đó cũng thấy khi nồng độ chất khơi mào không đủ thì thời gian phản ứng cần kéo dài thêm, nh vậy sẽ mất nhiều thời gian. Chọn nồng độ chất khởi đầu là 1,5% (theo khối lợng monome) và thời gian 240 phút là điều kiện cho các nghiên cứu tiếp theo. 3.2.3. Phân tích hồng ngoại Bảng 3.3: Thống kê các pic đặc trng của monome và copolyme Mẫu C-H thơm (cm -1 ) C=C thơm (cm -1 ) C-H no (cm -1 ) CH3 (cm -1 ) C=O este (cm -1 ) C-O este (cm -1 ) C=C vinyl (cm -1 ) St 3060 1498 - - - - 1628 LMA - - 2859 2931 1719 1166 1636 BA - - 2882 2976 1728 1192 1632 LMA/St 3031 1460 2852 2924 1728 1180 - BA/St 3069 1495 2869 2926 1726 1161 - Bảng 3.3 và các hình 3.21, 3.22 cho thấy, các pic đặc trng của các dao động biến dạng của các nhóm C=C của gốc vinyl, C-H, C=C trong vòng benzen, C-H trong mạch C, nhóm C=O, C-O-C đặc trng của nhóm este có xuất hiện trong phổ đồ của mỗi monome đặc trng. Các pic đặc trng cho dao động hóa trị của nhóm vinyl C=C đã không xuất hiện trong phổ đồ của copolyme điều đó chứng tỏ quá trình copolyme hóa đã xảy ra. Trong phổ đồ của các copolyme các pic đặc trng C-H, C=C trong vòng benzen, C-H trong mạch C, nhóm C=O, C-O-C đặc trng của nhóm este vẫn xuất hiện điều đó chứng tỏ trong vật liệu copolyme có sự tham gia của các monome liên kết với nhau sau quá trình đồng trùng hợp. 3.2.4. Xác định hằng số đồng trùng hợp r 1 và r 2 Để xác định các hằng số đồng trùng hợp r 1 và r 2 trong các phản ứng đồng trùng hợp BA-St và LMA-St, phản ứng đợc tiến hành ở nhiệt độ 90 0 C; tỷ lệ khối lợng BA:St hoặc LMA:St là 70/30; 60/40; 50/50; 40/60 và 30/70; nồng độ monome trong toluen 0,5M, nồng độ chất khơi mào BPO: 1,5% (theo khối lợng monome); thời gian phản ứng 240 phút. Bảng 3.3. Thnh phần copolyme thu đợc từ quá trình đồng trùng hợp LMA-St ở các tỷ lệ nạp liệu khác nhau Bảng 3.4. Thnh phần copolyme thu đợc từ quá trình đồng trùng hợp BA-St ở các tỷ lệ nạp liệu khác nhau Tỷ lệ KL (St/BA ) O, % Kl (copolyme) St/BA , phần mol (monome), F St/BA , phần mol (copolyme), f 30/70 40/60 50/50 14,54 13,04 11,62 0,5274 0,8204 1,2206 0,882 1,125 1,414 Xác định hằng số đồng trùng hợp bằng phơng pháp tơng giao các đờng thẳng Bảng 3.5. Các hệ số trong phơng trình đờng thẳng tơng giao Thành phần Tỷ lệ KL f F P 2 = f fF G )1( = Phơng trình đờng thẳng St/LMA 30/70 40/60 50/50 0,949 1,701 2,865 0,140 0,584 1,270 r 2 = 0,949.r 1 - 0,140 r 2 = 1,701.r 1 - 0,584 r 2 = 2,865.r 1 - 1,270 St/BA 30/70 40/60 50/50 0,315 0,598 1,071 - 0,070 0,091 0,360 r 2 = 0,315.r 1 + 0,070 r 2 = 0,598.r 1 - 0,091 r 2 = 1,071.r 1 - 0,360 Từ kết quả thu trên bảng 3.5, xác định đợc hằng số đồng trùng hợp của hai monome tham gia trong phản ứng đồng trùng hợp bằng phơng pháp tơng giao các đờng thẳng vừa tìm đợc. Kết quả thu đợc r 1 0,59 (St), r 2 0,42 (LMA) và r 1 = 0,57 (St), r 2 = 0,25 (BA). Xác định hằng số đồng trùng hợp bằng phơng pháp Kelen - Tudos Theo phơng pháp Kelen Tudos, các hằng số r 1 và r 2 đợc xác định theo hệ thức sau: = r 1 . - r 2 (1 - ) Các hệ số , và đợc tính và thể hiện trong bảng 3.6 Tỷ lệ KL (St/LMA ) O, % Kl (copolyme) St/LMA , phần mol (monomer), F St/LMA , phần mol (copolyme), f 30/70 40/60 50/50 8,54 7,68 6,79 1,0469 1,6285 2,4428 1,155 1,559 2,083 Bảng 3.6. Các hệ số tính theo phơng pháp Kelen - Tudos Thành phần Tỷ lệ KL maxmin .PP= P P + = P G + = LMA/St 70/30 60/40 50/50 1,65 0,365 0,508 0,635 0,054 0,174 0,281 BA/St 70/30 60/40 50/50 0,58 0,352 0,508 0,649 - 0,078 0,077 0,218 Từ các hệ số đợc tính trong bảng 3.6 và giải bài toán mối quan hệ trong hệ thức Kelen Tudos ta tính đợc đối với cặp LMA-St có r 1 0,586 (St); r 2 0,415 (LMA) và đối với cặp BA-St là r 1 0,57, (St); r 2 0,25 (BA). So sánh kết quả tính giữa hai phơng pháp tơng giao đờng thẳng và Kelen - Tudos, ta thấy các giá trị tơng đối trùng lặp giá trị và phù hợp. Nh vậy, đối với cặp monome St và LMA, ta có: Với r 1 = 0,59 < 1 và r 2 = 0,42 < 1, gốc M 1 dề phản ứng với M 2 còn gốc M 2 dễ phản ứng với M 1 , copolyme trớc điểm uốn giàu M 2 hơn, còn sau điểm uốn nghèo M 2 hơn hỗn hợp ban đầu. ở đây M 1 : C 6 H 5 -CH=CH 2 M 2 : CH 2 =C(CH 3 )C(O)O-CH 2 -(CH 2 ) 10 -CH 3 Đối với cặp monome St và LMA, ta có: Với r 1 = 0,57 và r 2 = 0,25 gốc M 1 dễ phản ứng với M 2 còn gốc M 2 dễ phản ứng với M 1 , copolyme trớc điểm uốn giàu M 2 hơn, còn sau điểm uốn nghèo M 2 hơn hỗn hợp ban đầu. ở đây M 1 : C 6 H 5 -CH=CH 2 M 2 : CH 2 =CHC(O)O-CH 2 CH 2 CH 2 -CH 3 Từ kết quả hằng số đồng trùng hợp xác định đợc có thể khẳng định sự sắp xếp luân phiên tơng đối đều đặn trong đại phân tử copolyme thu đợc. 3.2.5. Đồng trùng hợp BA-St và LMA-St có mặt chất tạo lới DVB bằng phơng pháp đồng trùng hợp huyền phù ảnh hởng của nhiệt độ và thời gian phản ứng Nghiên cứu ảnh hởng của nhiệt độ và thời gian đến quá trình đồng trùng hợp BA-St và LMA-St, phản ứng đợc tiến hành ở điều kiện: nhiệt độ 70 0 C, 80 0 C và 90 0 C; thời gian ở 60, 90, 120, 150, 180, 240 phút; nồng độ chất khởi mào BPO 1,5%; nồng độ chất tạo lới DVB 0,27%, tốc độ khuấy 240 vòng/phút, tỷ lệ monome/H 2 O: 1/7, nồng độ chất ổn định huyền phù 0,33%. Kết quả thu đợc thể hiện ở bảng 3.7 và bảng 3.8. Bảng 3.7. ảnh hởng của nhiệt độ và thời gian phản ứng đến quá trình đồng trùng hợp BA và St [...]... Kết luận Từ những kết quả: Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano Fe3O4, tính chất và ứng dụng của vật liệu; Nghiên cứu đồng trùng hợp vinyl monome chế tạo vật liệu copolyme hấp thu dầu; Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thu dầu dạng nanocomposite giữa hạt nano Fe3O4 với copolyme của LMA-St và BA-St Cho thấy rằng: 1 Vật liệu nano Fe3O4 đợc chế tạo theo 3 phơng pháp: thu phân cỡng chế, đồng kết tủa và phơng... cốt trong vật liệu hấp thu xử lý và thu hồi dầu tràn 2 Vật liệu polyme hấp thu dầu đợc chế tạo từ hệ các monome LMA-St, BA-St bằng phơng pháp trùng hợp dung dịch để xác định các yếu tố ảnh hởng đến đến quá trình đồng trùng hợp nh thời gian, nhiệt độ phản ứng, nồng độ chất khơi mào đã đợc nghiên cứu phục vụ cho mục đích chế tạo vật liệu nano composite hấp thu xử lý dầu 3 Vật liệu hấp thu dầu đợc chế tạo. .. sóng và gió trên môi trờng biển 3.3.2 Nghiên cứu khả năng thu gom vật liệu sau khi hấp thu dầu Khả năng thu gom vật liệu đã hấp thu dầu đợc nghiên cứu bằng đờng cong từ hoá của vật liệu Vật liệu có từ tính thì đều có thể thu hồi bằng từ trờng, với từ độ bão hoà càng lớn thì khả năng thu hồi vật liệu bằng từ trờng đợc thu n lợi và dễ dàng Trên hình 3.28 thể hiện đờng cong từ hoá của các mẫu vật liệu nền... với vật liệu oxit sắt từ ban đầu (chế tạo bằng phơng pháp đồng kết tủa với từ độ bão hoà là 75 emu/g) Điều đó chứng tỏ hạt nano oxit sắt từ đợc phân tán khá đều trong vật liệu hấp thu dầu Hình dáng của đờng cong t hoá vật liệu thu đợc cũng có dạng của vật liệu siêu thu n từ chứng tỏ hạt oxit sắt từ trong vật liệu vẫn tồn tại ở dạng hạt nano Với vật liệu nền là BA-St đợc phân tán các hàm lợng hạt nano. .. cửu để thu gom dầu trong nớc muối loãng 3% Kết quả thu đợc thể hiện trên các ảnh chụp tại hình 3.30 Vật liệu hấp thu dầu LMA-St + 4% Fe3O4 Dầu DO khi cho vật liệu hấp thu xử lý dầu Sau khi cho vật liệu hấp thụ dầu 15 phút Dùng thanh nam châm Vật liệu sau khi bám Cốc nớc dầu sau khi để gom vật liệu trên thanh nam châm xử lý hấp thụ dầu Hình 3.30 Một số hình ảnh chụp thử nghiệm thu gom dầu với vật liệu. .. tỷ lệ styren thấp nhận thấy khả năng tạo tạo khó khăn hơn, các hạt bị dính kết vào các khối copolyme 3.3 Chế tạo vật liệu hấp thu dầu cốt hạt nano Fe3O4 nền polyme Để chế tạo vật liệu hấp thụ dầu trên cơ sở nền polyme với hạt nano Fe3O4, chúng tôi chọn tỷ lệ giữa các monome LMA/St và BA/St là 60/40 và phân tán trong vật liệu các hàm lợng hạt nano Fe3O4 khác nhau Các điều kiện ảnh hởng và các kết quả... nghiên cứu khả năng hấp thụ dầu và khả năng thu gom vật liệu Các nghiên cứu này nhằm mục đích xử lý triệt để ô nhiễm các sự cố tràn dầu và khả năng tái sử dụng lại vật liệu hấp thu, tuy nhiên nếu dùng vật liệu để xử lý các sự cố tràn dầu nặng thì sẽ rất khó để tách chúng ra khỏi vật liệu sau khi thu hồi Chúng tôi sử dụng dầu DO và xăng A92 để nghiên cứu là những loại xăng, dầu có thể tách ra khỏi vật. .. hạt, thay vào đó là vật liệu chuyển sang dạng keo xốp Khi có mặt hạt nano Fe3O4 vật liệu sẽ tăng tỷ trọng, dẫn đến vật liệu sẽ chìm trong dầu, điều này cũng lý giải cho việc khi tăng hàm lợng hạt nano Fe3O4 trong vật liệu sẽ làm giảm thời gian hấp thụ dầu cân bằng của vật liệu 3.4 Nghiên cứu khả năng tái sử dụng vật liệu nano composite hấp thu dầu Vật liệu hấp thụ dầu sau khi thu gom bằng từ trờng đợc... vật liệu Cấu trúc hình thái của vật liệu đợc thể hiện qua ảnh hiển vi điện tử quét, khi thay đổi hàm lợng hạt nano Fe3O4 trong vật liệu sẽ từ từ làm biến dạng mẫu vật liệu (hình 3.35) Vật liệu LMA-St 2% nano Fe3O4 Vật liệu LMA-St 4% nano Fe3O4 Vật liệu LMA-St 6% nano Fe3O4 Vật liệu BA-St 4% Vật liệu BA-St 6% Vật liệu BA-St 2% nano Fe3O4 nano Fe3O4 nano Fe3O4 Hình 3.35 ảnh hiển vi điện tử quét của vật. .. liệu hấp thu dầu so với từ độ bão hoà của hạt nano Fe3O4 đợc chế tạo bằng phơng pháp đồng kết tủa điều đó đã khẳng định hạt nano Fe3O4 đợc phân tán đều trong vật liệu hấp thu dầu Vật liệu hấp thu dầu đợc chúng tôi nghiên cứu đã đợc thử nghiệm khả năng hấp thu dầu và khả năng thu gom sau khi hấp thu dầu trong phòng thí nghiệm Với vật liệu nền là LMA-St có phân tán 4% hạt nano Fe3O4, dầu đợc đem xử lý là . năng tạo tạo khó khăn hơn, các hạt bị dính kết vào các khối copolyme. 3.3. Chế tạo vật liệu hấp thu dầu cốt hạt nano Fe 3 O 4 nền polyme Để chế tạo vật liệu hấp thụ dầu trên cơ sở nền polyme. định mức độ hấp thu dầu, xác định kích thớc trung bình của hạt sản phẩm, xác định tỷ trọng của vật liệu 2.5. Chế tạo vật liệu nano composite hấp thu dầu Vật liệu đợc nghiên cứu chế tạo bằng cách. dầu trong điều kiện sóng và gió trên môi trờng biển. 3.3.2. Nghiên cứu khả năng thu gom vật liệu sau khi hấp thu dầu Khả năng thu gom vật liệu đã hấp thu dầu đợc nghiên cứu bằng đờng cong từ