Nghiên cứu chế tạo màng nanocomposite từ nanocellulose và pvachitosan ứng dụng hấp phụ ion kim loại nặng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG NANOCOMPOSITE TỪ NANOCELLULOSE VÀ PVA/CHITOSAN ỨNG DỤNG HẤP PHỤ ION KIM LOẠI NẶNG GVHD: ThS NGUYỄN VŨ LINH SVTH: HỒ QUANG PHỤC HOÀNG MẠNH HÙNG SKL009109 TP Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 08 năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG BỘ MƠN CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG NANOCOMPOSITE TỪ NANOCELLULOSE VÀ PVA/CHITOSAN ỨNG DỤNG HẤP PHỤ ION KIM LOẠI NẶNG GVHD : TS.NGUYỄN VŨ VIỆT LINH SVTH : HỒ QUANG PHỤC HỒNG MẠNH HÙNG MSSV : 17130034 17130018 Khóa : 2017 TP Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 08 năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG BỘ MƠN CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG NANOCOMPOSITE TỪ NANOCELLULOSE VÀ PVA/CHITOSAN ỨNG DỤNG HẤP PHỤ ION KIM LOẠI NẶNG GVHD : TS.NGUYỄN VŨ VIỆT LINH SVTH : HỒ QUANG PHỤC HỒNG MẠNH HÙNG MSSV : 17130034 17130018 Khóa : 2017 TP Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 08 năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG BM CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng năm 2022 NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN VŨ VIỆT LINH Cơ quan công tác giảng viên hướng dẫn: Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM Sinh viên thực hiện: Hồ Quang Phục Hoàng Mạnh Hùng MSSV: 17130034 MSSV: 17130018 Tên đề tài: “Nghiên cứu chế tạo màng Nanocomposite từ nanocellulose PVA/Chitosan ứng dụng hấp phụ kim loại nặng” Nội dung khóa luận: • Chế tạo naocellulose và đánh giá tính chất NC: hình thái, cấu trúc, độ kết tinh • Chế tạo màng nanocellulose từ NC hỗn hợp PVA-chitosan và đánh giá tính chất màng (cơ lý, FT-IR, SEM, XRD,…) • Khảo sát tỷ lệ NC: PVA-chitosan ảnh hưởng đến tính chất màng composite • 2+ Nghiên cứu khả hấp thụ ion kim loại nặng (Cu , Cr …) Sản phẩm tạo thành: màng nanocomposite từ nanocellulose PVA/chitosan ứng dụng hấp thụ ion kim loại nặng Ngày giao đồ án: 25.02.2022 Ngày nộp đồ án: 25.8.2022 Ngơn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh ☐ Tiếng Việt ☒ Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh ☐ Tiếng Việt ☒ TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc BM CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU Tp Hồ Chí Minh, ngày …tháng …năm 2022 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Sinh viên thực hiện: Hồ Quang Phục MSSV: 17130034 Hoàng Mạnh Hùng MSSV: 17130018 Ngành: Công Nghệ Vật Liệu Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo màng Nanocomposite từ nanocellulose PVA/Chitosan ứng dụng hấp phụ kim loại nặng Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Vũ Việt Linh Cơ quan công tác giảng viên hướng dẫn: Đại Học Sư phạm Kỹ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Địa chỉ: số Võ Văn Ngân, phường Linh Chiểu, Thành phố Thủ Đức NHẬN XÉT Về nội dung đề tài khối lượng thực hiện: ………….…………………………………………………………………………… …… ……………………………………………………………………………… … ………… ……………………………………………………………………………………………… Tinh thần học tập, nghiên cứu sinh viên: ……………………………………………………………………………………….…… …… ….…………………………………………………………………………………… Ưu điểm: ……………………………………………………………………………………….…… …… ….…………………………………………………………………………………… Khuyết điểm: ……………………………………………………………………………………….…… …… ….…………………………………………………………………………………… Đề nghị cho bảo vệ hay không? ………… ….……………………………………………………………………………… Điểm: ……………………… (Bằng chữ:………………… ……………………) Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2022 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Sinh viên thực hiện: Hồ Quang Phục Hoàng Mạnh Hùng MSSV: 17130034 MSSV: 17130018 Ngành: Công nghệ vật liệu Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo màng Nanocomposite từ nanocellulose PVA/Chitosan ứng dụng hấp phụ kim loại nặng Họ tên Giáo viên phản biện: …………………………………………………………… Cơ quan công tác GV phản biện: …………………………………………………… Địa chỉ:.…………………………………………………………………………………… NHẬN XÉT Về nội dung đề tài khối lượng thực hiện: ……………………………………………………………………………………… …… … ….……………………………………………………………………… ….………… ………………………………………………………………………….… ……………… Ưu điểm: ……………………………………………………………………………………….…… …… ….…………………………………………………………………………………… Khuyết điểm: ……………………………………………………………………………………….…… …… ….…………………………………………………………………………………… Kiến nghị câu hỏi: ……………………………………………………………………………………… …… …… ….……………………………………………………………………… ….……… ….………………………………………………………………………….… ………… …………………………………………………………………………………………… Đề nghị cho bảo vệ hay không? ………… ….……………………………………………………………………………… Điểm:……………………….(Bằng chữ:………………… ……………………) Tp Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 2022 Giáo viên phản biện LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh là môi trường giúp em học tập năm học vừa qua, trường hỗ trợ sở vật chất, giảng dạy kiến thức tạo môi trường thuận lợi để em hoàn thành luận văn Chúng em chân thành cảm ơn đến quý thầy cô môn Công Nghệ Vật Liệu tạo điều kiện, hỗ trợ sở vật chất và kiến thức bổ ích cho chúng em Chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành và sâu sắc đến TS Nguyễn Vũ Việt Linh, giảng viên hướng dẫn trực tiếp luận văn cho chúng em Cô ln dành tâm huyết, thời gian tận tình cho chúng em, cô hướng dẫn chúng em chi tiết nhỏ để chúng em hồn thiện nội dung hình thức Cảm ơn tận tình truyền đạt kiến thức kinh nghiệm, bên cạnh ln động viên em lúc khó khăn và cịn hỗ trợ thiết bị, hóa chất cho chúng em làm thực nghiệm Chúng em cảm ơn cô Em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến anh chị, bạn em Khoa Khoa Học Ứng Dụng bên cạnh hỗ trợ, động viên, chia sẻ suốt trình làm đồ án Trong q trình hoàn thiện đồ án có thiếu sót khơng thể tránh khỏi Chúng em mong quý thầy cô cảm thông đưa lời góp ý để nhóm chúng em hồn thiện đồ án tốt nghiệp Chúng em xin chân thành cám ơn quý thầy tất bạn Nhóm sinh viên Hồ Quang Phục Hoàng Mạnh Hùng i LỜI CAM KẾT Chúng em xin cam kết luận văn đề tài “Nghiên cứu chế tạo màng Nanocomposite từ nanocellulose PVA/Chitosan ứng dụng hấp thụ kim loại nặng” là cơng trình nghiên cứu chúng em thời gian qua Mọi số liệu sử dụng phân tích luận văn và kết nghiên cứu chúng em tự tìm hiểu, phân tích cách khách quan, trung thực, có nguồn gốc rõ ràng và chưa công bố hình thức Chúng em xin chịu hồn tồn trách nhiệm có khơng trung thực thơng tin sử dụng cơng trình nghiên cứu số liệu, thông tin viết này TS.Nguyễn Vũ Việt Linh tồn quyền sử dụng ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM KẾT ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH ẢNH .vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix PHẦN MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu polyme phân hủy sinh học 1.1.1 Khái niệm trình polyme phân hủy sinh học .3 1.1.2 Ứng dụng polyme phân hủy sinh học .3 1.1.3 Những thách thức triển vọng 1.2 Giới thiệu chitosan 1.2.1 Khái quát chung .5 1.2.2 Tính chất vật liệu 1.2.3 Ưu nhược điểm 1.2.4 Tổng hợp chitosan từ chitin 1.2.5 Ứng dụng chitosan 1.3 Giới thiệu poly(vinyl ancohol) 1.3.1 Khái quát chung .8 1.3.2 Tính chất vật liệu 1.3.3 Ứng dụng .9 1.4 Giới thiệu tinh thể nano cellulose (CNC) .9 1.4.1 Khái quát chung 1.4.2 Tính chất vật liệu 10 1.4.3 Ứng dụng 12 1.5 Giới thiệu màng nanocomposite 13 iii 1.5.1 Khái niệm vật liệu composite 13 1.5.2 Khái niệm vật liệu nanocomposite từ nanocelleulose 13 1.5.3 Các phương pháp chế tạo màng nanocomposite 13 1.5.4 Ứng dụng vật liệu nanocomposite 14 1.6 Tình hình nghiên cứu màng PVA/CS có CNC để hấp thụ ion kim loại nặng 14 CHƯƠNG : THỰC NGHIỆM 17 2.1 Nguyên vật liệu, hóa chất thiết bị 17 2.1.1 Nguyên liệu hóa chất 17 2.1.2 Dụng cụ thiết bị sử dụng 18 2.2 Quy trình thực nghiệm 20 2.2.1 Quy trình chế tạo dung dịch PVA, dung dịch Chitosan CNCs bã mía 20 2.2.2 Tổng hợp màng PVA/Chitosan + CNCs bã mía 23 2.3 Các phương pháp đánh giá và phân tích vật liệu 24 2.3.1 Phân tích đánh giá bề dày màng 24 2.3.2 Đánh giá khả hấp thụ nước 25 2.3.3 Đánh giá tính 25 2.3.4 Quan sát kính hiển vi điện tử quét SEM 27 2.3.5 Đánh giá phân bố kích thước Nanocellulose DLS 27 2.3.6 Quang phổ hồng ngoại biến đổi FT-IR 28 2.3.7 Đánh giá hấp thụ ion kim loại UV-Vis 29 2.3.8 Phương pháp phân tích quang phổ hồng ngoại XRD 30 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 Chế tạo màng PVA 31 3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng thời gian sấy 31 3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ sấy 32 3.2 Chế tạo màng CS-PVA 33 3.2.1 Đánh giá bề dày màng 33 3.2.2 Đánh giá khả hấp thụ nước 34 3.2.3 Đánh giá thành phần hóa học FTIR 35 iv