Trang 1 B GIÁO DỘỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI H C BÁCH KHOA HÀ N I ỌỘ---o0o---VŨ NINHNGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHUYỂN HÓA VÀ ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT BISPHENOL A TỪ NGUỒN NHỰA POLYCARBONATE THẢI BẰNG PH
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI o0o VŨ NINH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHUYỂN HÓA VÀ ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT BISPHENOL A TỪ NGUỒN NHỰA POLYCARBONATE THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI SÓNG LÀM NGUYÊN LIỆU MỚI CHO QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP NHỰA LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC HÀ NỘI – 2018 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057204812861000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI o0o VŨ NINH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHUYỂN HĨA VÀ ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT BISPHENOL A TỪ NGUỒN NHỰA POLYCARBONATE THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI SÓNG LÀM NGUYÊN LIỆU MỚI CHO QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP NHỰA LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN ANH VŨ HÀ NỘI - 2018 HÀ NỘI - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu độc lập riêng Không chép cơng trình hay luận án tác giả khác Các số liệu, kết luận văn trung thực Các tài liệu trích dẫn có nguồn gốc rõ ràng Hà nội, ngày tháng năm 2018 Học viên Vũ Ninh i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo TS Nguyễn Anh Vũ, người trực tiếp hướng dẫn, bảo em trình làm luận văn giúp em hồn thiện luận văn Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Viện kỹ thuật hóa học tận tình giảng dạy giúp đỡ em suốt thời gian em học tập trường, kiến thức mà thầy truyền đạt cho em với góp ý, giúp đỡ thầy giúp em hồn thành luận văn Trong trình thực nghiên cứu luận văn, em cố gắng nhiều khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy để luận văn em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày tháng năm 2018 Học viên Vũ Ninh ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHŨ VIẾT TẮT PC: Polycarbonate BPA: Bisphenol A DMC: Dimetyl carbonate DMSO: Dimetyl Sunfoxide IPEP: Iso Propenyl Phenol iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN…………………………………………………………………… i LỜI CẢM ƠN……………………………………………………………………… ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHŨ VIẾT TẮT………………………………… iii MỤC LỤC…………………………………………………………………………… iv DANH MỤC BẢNG………………………………………………………………… vii DANH MỤC HÌNH…………………………………………………………… viii MỞ ĐẦU…………………………………………………………………………… CHƯƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT……………………………………… Tổng quan Polycarbonate…………………………………………………… 1.1 Tính chất ứng dụng Polycarbonate…………………………………… 1.2 Tổng hợp Polycarbonate………………………………………………………… Tổng quan Bisphenol A……………………………………………………… 2.1 Tính chất ứng dụng Bisphenol A……………………………………… 2.2 Độc tính Bisphenol A……………………………………………………… 2.3 Phương pháp tổng hợp………………………………………………………… 2.3.1 Công nghệ sử dụng xúc tác HCl ……………………………………………… 10 2.3.2 Công nghệ sử dụng xúc tác nhựa trao đổi ion………………………………… 11 Tình trạng rác thải điện tử……………………………………………………… 13 3.1 Nguồn phát sinh rác thải điện tử……………………………………………… 13 3.2 Thành phần rác thải điện tử………………………………………… 14 Các hướng nghiên cứu xử lý Polycarbonate thải ……………………………… 14 4.1 Các hướng nghiên cứu xử lý Polycarbonate thải giới………………… 15 4.2 Các hướng nghiên cứu xử lý Polycarbonate thải Việt Nam………………… 15 Tổng quan vi sóng úng dụng tổng hợp hữu cơ…………………… 17 5.1 Tổng quan vi sóng…………………………………………………………… 17 5.2 Tính chất vi sóng…………………………………………………………… 17 5.3 Năng lượng vi sóng………………………………………………………… 5.4 Nguồn gốc tác động vi sóng………………………………………………… 18 18 5.5 Cơ chế tác động vi sóng…………………………………………………… 19 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…… 23 Mục tiêu nội dung…………………………………………………………… 23 iv Hóa chất dụng cụ……………………………………………………………… 23 2.1 Hóa chất………………………………………………………………………… 23 2.2 Dụng cụ thí nghiệm…………………………………………………………… 23 Quy trình thực nghiệm…………………………………………………………… 24 Các phương pháp thực nghiệm………………………………………………… 24 4.1 Phương pháp FT-IR…………………………………………………………… 24 4.2 Phương pháp GC……………………………………………………………… 25 4.2.1 Khái niệm……………………………………………………………………… 25 4.2.2 Cấu tạo thiết bị GC…………………………………………………………… 26 4.2.3 Phân tích định tính…………………………………………………………… 28 4.2.4 Phân tích định lượng…………………………………………………………… 29 4.3 Phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân ( NMR )……………………………… 32 4.3.1 Phương pháp phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H……………………… 32 4.3.2 Phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C…………………………………… 33 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……………………………………… 34 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình chuyển hóa…………………… 34 1.1 Ảnh hưởng thời gian phản ứng…………………………………………… 34 1.2 Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác loại xúc tác khác đến trình thủy phân……………………………………………………………………… 36 1.3 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến trình phản ứng thủy phân……… 37 Phổ hồng ngoại FT-IR…………………………………………………………… 38 Phương pháp sắc kí khí………………………………………………………… 39 Phương pháp cộng hưởng từ NMR……………………………………………… 41 4.1 Phổ cộng hường từ 1H Bisphenol A……………………………………… 41 4.2 Phổ cộng hưởng từ 13C………………………………………………………… 43 Thu hồi tinh chế sản phẩm BPA……………………………………………… 45 5.1 Kết tinh hỗn hợp sản phẩm tách thu BPA……………………………………… 45 5.2 Ảnh hưởng loại dung mơi đến q trình kết tinh…………………… KẾT LUẬN………………………………………………………………………… 46 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………… 48 v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Một số thông số Polycarbonate……………………………………… Bảng 1.2: Một số thông số vật lý Bisphenol A………………………………… Bảng 1.3: Bảng so sánh hai công nghệ sử dụng xúc tác HCL nhựa trao đổi ion 12 Bảng 1.4: So sánh hiệu suất phản ứng thơng thường có sử dụng vi sóng……… 21 Bảng 2.1 : Bảng điều kiện phân tích GC…………………………………………… 27 Bảng 2.2: Các lọ dung dịch chuẩn…………………………………………………… 28 Bảng 2.3: Bảng mẫu phân tích định tính…………………………………………… 28 Bảng 2.4: Bảng tỷ lệ mẫu chuẩn xây dựng đường chuẩn……………………… 29 Bảng 2.5: Thành phần dung dịch mẫu xây dựng đường chuẩn BPA……… 29 Bảng 2.6: Kết phân tích mẫu chuẩn…………………………………………… 30 Bảng 2.7: Kết phân tích mẫu chuẩn…………………………………………… 31 Bảng 2.8 : Bảng điều kiện phân tích phổ cộng hưởng từ 1H 33 Bảng 2.9 : Bảng điều kiện phân tích phổ cộng hưởng từ 13C 33 Bảng 3.1 Hiệu suất thu hồi BPA từ PC phương pháp tiến hành phản ứng khác nhau…………………………………………………………………………… vi 35 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Một đoạn mạch polycarbonate…………………………………………… Hình 1.2: Cơng thức cấu tạo phân tử mặt phẳng không gian Bisphenol A… Sơ đồ 1.1: Phản ứng tổng hợp bisphenol A………………………………………… Hình 1.3: Sơ đồ Cơng nghệ hãng mitsui chemical……………………………… 10 Hình 1.4: Sơ đồ công nghệ sử dụng xúc tác nhựa trao đổi ion sản xuất Bisphenol A 11 Hình 1.5 Sơ đồ chuyển hóa PC BPA q trình thủy phân…………… 16 Hình 1.6: Năng lượng vi sóng………………………………………………… 18 Hình 1.7: Cơ chế quay cực phân tử………………………………………………… 19 Hình 2.1: Thiết bị phá mẫu vi sóng MARS hãng CEM………………… 23 Hình 2.2: Sơ đồ khối thiết bị sắc ký khí…………………………………………… 26 Hình 2.3: Sơ đồ thực nghiệm hệ phân tích GC……………………………………… 27 Hình 2.4: Đường chuẩn BPA………………………………………………………… 30 Hình 2.5: Đường chuẩn Phenol……………………………………………………… 32 Hình 3.1 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến độ chuyển hóa hiệu suất q trình thủy phân………………………………………………………………… 34 Hình 3.2 Kết phân tích GC sản phẩm trình phản ứng………………… 35 Hình 3.3 Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác NaOH đến độ chuyển hóa PC hiệu suất thu hồi BPA…………………………………………………………………… 36 Hình 3.4 Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác KOH đến độ chuyển hóa PC hiệu suất thu hồi BPA…………………………………………………………………… 37 Hình 3.5 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến trình thủy phân……………… 38 Hình 3.6: Phổ FT-IR sản phẩm Bisphenol A…………………………………… 38 Hì h S h hổ FT IR ủ ả hẩ ới ẫ Bi h l A h ẩ Hình 3.8: Sắc ký đồ dung dịch chuẩn…………………………………………… 39 40 Hình 3.9: Sắc ký đồ dung dịch thu sau phản ứng………………………… 40 Hình 3.10: Hình ảnh máy đo phổ NMR BRUKER…………………………………… 41 Hình 3.11: Phổ cộng hưởng từ 1H sản phẩm Bisphenol A……………………… 42 Hình 3.12: Phổ cộng hưởng từ 1H Bisphenol A chuẩn………………………… 43 vii Hình 3.13: Phổ cộng hưởng từ 13 C sản phẩm Bisphenol A……………………… 44 Hình 3.14: Phổ cộng hưởng từ 13C Bisphenol A chuẩn………………………… 44 Hình 3.15 Ảnh hưởng tỷ lệ nước đến khả thu hổi BPA phương pháp kết tinh……………………………………………………………………………… 45 Hình 3.16 Ảnh hưởng tỷ lệ dung môi đến khả thu hổi BPA phương pháp kết tinh………………………………………………………………………… viii 46