1022 nghiên cứu chế tạo một số polyme ưa nước và ứng dụng cố định các kim loại nặng trong bùn thải công nghiệp luận văn tốt nghiệp

BỘGIÁODỤCVÀĐÀOTẠO VIỆNHÀNLÂMKHOAHỌC VÀCÔNGNGHỆVIỆTNAM HỌCVIỆNKHOAHỌCVÀCÔNGNGHỆ - PHANMINHTÂN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MỘT SỐ POLYME ƯA NƯỚC VÀỨNGDỤNGCỐĐỊNHCÁCKIMLOẠINẶNGTRONG BÙNTHẢICƠNGNGHIỆP LUẬNÁNTIẾNSĨHỐ HỌC HÀNỘI-2016 VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAMHỌCVIỆN KHOAHỌCVÀCÔNGNGHỆ …… ….***………… PHANMINHTÂN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MỘT SỐ POLYME ƯANƯỚC VÀ ỨNG DỤNG CỐ ĐỊNH CÁC KIM LOẠINẶNGTRONGBÙNTHẢICƠNGNGHIỆP LUẬNÁNTIẾNSĨHỐHỌC Chunngành: cơMãsố: Hố hữu 62.44.01.14 Ngườihướngdẫnkhoahọc: GS.TS.NguyễnVănKhôi PGS.TS.TrầnĐạiLâm LỜICAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết thực nghiệm trình bày luận ánnày trung thực, cộng thực Các kết nêu luận ándo nhóm nghiên cứu thực chưa cơng bố cơng trình nàocủacácnhómnghiên cứukhác Tác giả NCSPhanMinhTân LỜICẢMƠN Tôi xin chân thành cảm ơn GS.TS Nguyễn Văn Khôi, PGS.TS Trần ĐạiLâm hướng dẫn, giúp đỡ tận tình bảo, động viên thực thànhcôngluận án tiến sỹ Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện Hố học - Viện Hàn lâm Khoa họcvà Cơng nghệ Việt Nam, Phòng Quảnl ý t ổ n g h ợ p đ ã h ế t l ò n g ủ n g h ộ , g i ú p đ ỡ tôitrongsuốt thời gianthựchiệnluậnánnày Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Công Nghiêp Việt Trì,Phịng Vật liệu Polyme - Viện Hố học, Khoa Hố học động viên, chia sẻ cáckhókhăncùngtơi hồnthànhnhữngphầnviệccủacơngtrìnhkhoahọcnày Xin chân thành cảm ơn Chương trình Mơi trường - Bộ Cơng thương tàitrợkinhphítrongqtrìnhthựchiệnbản luận ánnày Cuốicùng, tơi gửi lờic ả m n c h â n t h n h n h ữ n g t ì n h c ả m q u ý g i , đ ộ n g viên khích lệ người thân bạn bè ln mong muốn tơi hồn thành sớm bảnluậnán DANHMỤCCHỮCÁIVIẾTTẮT Kýhiệuviếttắt Khối lượng phân tử trung bình khối(g/mol) Mw AAS TiếngViệt (Atomic AbsorptionSpectroscopy) Phổhấpthụnguyêntử AIBN Azobisisobutyronitrin AM Acrylamit AM-co-MA Poly(acrylamit-co-metacrylicaxit) APS Amonipersulphat AS Ascorbicaxit BTCN Bùnthảicôngnghiệp CMC Cacboxymetylxenlulo COD (Chemical OxygenDemand) Nhucầuoxyhóa học CPEI polyetylenimin(Liênkếtngang) DMF Dimethylformamit DSC (Differential ScanningCalorimetry) Nhiệtvisaiquét DVB Divinylbenzen EDTA (Ethylene diaminetetraaceticacid) Etylendiamintetraceticaxit EDX(Energy-dispersiveXrayspectroscopy) Phổ tánsắcnănglượngtiaX FE-SEM(FieldEmission Kínhhiểnviđiệntửquéttrườngphátxạ ScanningElectron Microscopy) HSOB Phụgiacốđịnhchấtđộchạitrong bêtông Htc Ngưỡnghàmlượngtuyệtđối(%) IR(InfraredSpectroscopy) Phổ hồngngoại KLPT Khốilượngphân tử KCN Khucôngnghiệp KLN Kimloại nặng PAA Polyacrylicaxit PAM Polyacrylamit PDI(Polydispersityindex) Chỉsốđaphântán PE Polyetylen PEI Polyetylenimin PGLY Polyglyxidylmetacylat PHA Polyhydroxamicaxit PP Polypropylen PVA Polyvinylaxetat Ru Cườngchịu độuốn(MPa) TGA (Thermal GravimetricAnalysis) Phân tíchnhiệt trọnglượng VP N-vinylpyrrolidon VP-AM N-vinylpyrrolidon–acrylamit VP-DMAm N-vinylpyrrolidon–dimetylacrylamit X% Độhútnước(%) MỤCLỤC DANHMỤC CHỮCÁIVIẾTTẮT .i MỤCLỤC iii DANHMỤC HÌNH viii DANHMỤC BẢNG xi MỞĐẦU CHƯƠNG1:T Ổ N G QUAN 1.1 Polymeưanước vàứngdụng 1.1.1 Mộtsốpolyme ưanước tự nhiên 1.1.1.1 Tinhbộtbiếntính 1.1.1.2 Dẫnxuấtalkylvàhydroxylalkylxenlulo .5 1.1.1.3 Cacboxymetylxenlulo .7 1.1.2 Mộtsốpolyme ưanước tổnghợp 1.1.2.1 Polyvinylancol 1.1.2.2 Polyvinylpyrolidon .10 1.1.2.3 Polyacrylamit(PAM) 11 1.2 Polymeưanước ứngdụngxửlýmôitrường 14 1.2.1 Mộtsốnghiêncứuứngdụngpolymedùngđểcốđịnhkimloạinặng 14 1.2.2 Bảnchấtliênkếtpolyme -kimloạinặng .21 1.2.2.1 LiênkếtHydro 21 1.2.2.2 Cầunốiphântử nước .22 1.2.2.3 Tươngtáctĩnhđiệngiữaprotoncủapolymevàionkimloại 23 1.2.2.4 Liên kếtkỵnước(hấp phụ) 23 1.2.2.5 Liênkếtphối trí hay liênkếtphức 24 1.2.2.6 Cácyếu tốảnhhưởngđến tươngtácgiữapolymevàkimloại nặng .27 1.3 Cơsở lýthuyếttrùnghợpvàđồngtrùnghợp 29 1.3.1 Phảnứngtrùnghợp 29 1.3.2 Phảnứng đồngtrùnghợpgốc .30 1.3.3 Cácyếutốảnhhưởngđếnquátrìnhtrùng hợpvàđồngtrùnghợp 32 1.3.4 Cácphương pháp tiếnhànhphảnứng trùnghợp 33 1.3.5 Mộtsốhệ khơimào .35 1.4 Bùnthảicôngnghiệp vàcácbiệnphápxửlý 39 1.4.1 Bùnthảicông nghiệp 39 1.4.2 Thànhphầncủabùn 40 1.4.3 Táchạicủakim loạinặngtrong bùn thải côngnghiệpđếnmôitrường 41 1.4.4 Cácbiện phápxửlýbùnthảicôngnghiệp 43 1.4.5 Cốđịnh bùnthảibằngximăng 45 1.4.6 Polyme–bêtơnghóarắnbùnthải 52 CHƯƠNG2.THỰCNGHIỆMVÀCÁCPHƯƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU58 2.1 Hóachấtthiếtbị sửdụng 58 2.1.1 Hóachất 58 2.1.2 Dụngcụ, thiếtbị 58 2.2 Phươngphápthựcnghiệmvànộidungnghiêncứu 60 2.2.1 Phươngphápthựcnghiệm 60 2.2.1.1 Tổnghợppolyme 60 2.2.1.2 Xácđịnhhiệusuấtchuyểnhóathànhcopolymebằngphươngphápkế ttủa 61 2.2.1.3 Xácđịnhhiệusuấtchuyểnhóatổngtheophươngphápchuẩnđộnốiđơi .62 2.2.1.4 Xácđịnhthànhphầncopolymebằngphươngphápphântíchnguyêntố .64 2.2.1.5 Phươngp h p x c đ ị n h h ằ n g s ố đ n g t r ù n g h ợ p b ằ n g p h n g p h p Kelen-Tudos 65 2.2.1.6 XácđịnhhàmlượngnhómchứctrongPHA 67 2.2.1.7 Xácđịnhcườngđộnéncủaviêngạch 68 2.2.1.8 Xácđịnhcườngđộu ố n 69 2.2.1.9 Xácđịnhđộhấp thụnướccủaviêngạch .70 2.2.1.10 Xácđịnhhàmlượngkimloạinặngbịthôi nhiễm .70 2.2.2 Phươngphápnghiêncứu 71 2.2.2.1 Nghiêncứutổnghợpvàtínhchấtcopolyme(VP-AM) 71 2.2.2.2 Nghiêncứutổnghợpvàtínhchấtcopolyme(VP-DMAm) 72 2.2.2.3 Nghiêncứu tổnghợpvàtínhchấtcủapolyhydroxamicaxit(PHA) 72 2.2.2.4 Nghiêncứukhảnăngcố địnhmột sốionkimloại nặngbằngpolyme 73 2.2.2.5 Nghiênc ứ u q u t r ì n h đ ó n g r ắ n b ù n t h ả i b ằ n g x i m ă n g k ế t h ợ p v i polyme .74 2.2.2.6 Nghiêncứulựachọnđơnphốiliệuchếtạogạchkhơngnungởquymơphịn gthínghiệm 75 CHƯƠNG3.KẾTQUẢTHẢOLUẬN 76 3.1 Nghiêncứutổnghợpvàtính chấtcopolyme(VP-AM) 76 3.1.1 Nghiêncứuảnhhưởngcủamộtsố yếutốlênquátrìnhđồngtrùnghợpVPvàAMbằng phươngpháptrùng hợp dungdịch 76 3.1.1.1 Ảnhhưởngcủa nhiệtđộvàthờigianphảnứng 76 3.1.1.2 Ảnhhưởngcủanồngđộchất khơimào 77 3.1.1.3 Ảnhhưởngcủanồngđộmonome 78 3.1.2 Xácđịnh sốđồng trùnghợpVP vàAM .80 3.1.3 Đặctrưngtínhchấtsảnphẩmcopolyme(VP-AM) .82 3.1.3.1 PhổhồngngoạiFTIRcopolyme(VP-AM) .82 3.1.3.2 Nhiệtvisaiquét(DSC)củacopolyme (VP-AM) .84 3.1.3.3 PhântíchnhiệttrọnglượngTGAcủacopolyme(VP-AM) 85