Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật hóa học: Nghiên cứu chế tạo cấu trúc lưới có điều khiển trong cấu trúc lỗ xốp của màng lọc nền polyamide bằng ống nano carbon

Màng Polymer

Quy trình tách pha do dung môi không gây ngưng kết (NIPS) hay ngâm kết đông do Loeb-Sourirajan (1969) là bước quan trọng trong sản xuất màng RO bằng phương pháp liên kết ngang Quy trình này cho phép tạo ra màng mỏng cellulose và màng tổng hợp liên kết ngang Các màng polymer (CA, CTA và dẫn xuất của chúng) và màng vô cơ đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp khử muối nhờ có chi phí thấp, dễ xử lý, hiệu suất lọc cao và độ thâm nhập cao Màng CA hoạt động ổn định trong khoảng pH từ 3 đến 7 và có thể hoạt động trong khoảng nhiệt độ phòng Ngoài ra, màng CA còn chịu được áp suất cao trong khoảng 350 ± 450 psi.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Eindhoven (TU/e) do Tiến sĩ Niels van Hulst dẫn đầu đã công bố một loạt cải tiến về hiệu suất và độ bền của màng mỏng Nghiên cứu khám phá nhiều loại vật liệu và cấu trúc khác nhau, nhằm hiểu rõ hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của màng và giảm lượng vật liệu cần thiết Những hiểu biết này rất quan trọng để phát triển các loại màng mỏng hiệu quả hơn cho các ứng dụng trong các thiết bị điện tử và năng lượng mặt trời.

1ăPQKyPFӫD 50 nm) theo IUPAC [54], giúp mӣ rӝQJÿѭӧc khҧ QăQJӭng dөng cӫDPjQJPjNK{QJOjPWăQJJLiWKjQKVҧn phҭm quá nhiӅX1JRjLUDÿӝ bӅQFѫWtQKYjNKҧ QăQJFKӑn lӑc cao cӫa CNT còn giúp cҧi thiӋQÿӝ bӅn, khҧ QăQJFKӕng bám bҭQQăQJVXҩt lӑc và khҧ QăQJNKӱ mһn, tách chiӃt dӏch thӵc phҭm cӫDPjQJWKѭѫQJPҥi

Tӯ FiFSKkQWtFKWUrQÿӅ WjLÿӅ xuҩt mөc tiêu là xây dӵQJÿѭӧc quy trình biӃn tính bӅ mһWPjQJQ\ORQWKѭѫQJPҥi bҵQJSKѭѫQJSKiSWUQJKӧp ghép polymer, cө thӇ là:

- Xây dӵQJÿѭӧc quy trình biӃn tính toàn diӋQPjQJQ\ORQWKѭѫQJPҥi dӵa vào phҧn ӭng nӕi mҥng vӟi diamine là para-phenylenediamine (pPD) và ӕng QDQRFDUERQÿDWKjQK0:&17

&K˱˯QJ7͝ng quan v͉ ÿ͉ tài HVTH: Nguy͍QĈͱc Bình

- ĈiQKJLiFiFÿһc tính bӅ mһt màng bҵQJFiFSKѭѫQJSKiSSKkQWtFKQKѭSKә hӗng ngoҥi (FTIR), Raman, kớnh hiӇQYLÿLӋn tӱ TXpW6(0ô

- ĈiQKJLiNKҧ QăQJӭng dөng cӫa màng nhӡ xác ÿӏnh góc thҩPѭӟt

- ĈiQKJLiNKҧ QăQJOӑc dung dӏch CaCl2 cӫa màng thành phҭm bҵng kiӇu dòng chҧ\ÿӭng

NӜI DUNG NGHIÊN CӬU VÀ THӴC NGHIӊM

ViӋc biӃn tính toàn diӋn màng nylon 66 có thӇ tiӃn hành bҵQJSKѭѫQJSKiS phӫ vұt lý lӟSѭDQѭӟc lên bӅ mһt màng [55, 56] hoһc tҥo liên kӃt hóa hӑc giӳa lӟSѭDQѭӟc vӟi bӅ mһt màng [14, 57] 7URQJÿySKѭѫQJSKiSSKӫ vұWOêWKѭӡng cho kӃt quҧ không әQÿӏnh, do lӟp phӫ dӉ bӏ bong tách theo thӡi gian hoһc bӏ ҧQKKѭӣng bӣLP{LWUѭӡng pH cӫa dung dӏch Lӟp phӫ polymer ѭDQѭӟc có thӇ cҧi thiӋn khҧ QăQJWҳc nghӁn và chӏu ÿѭӧc P{LWUѭӡng chlorine khi hoҥWÿӝng cӫDPjQJQKѭQJWKѭӡQJÿLNqPYӟi sӵ giҧm ÿiQJNӇ ÿӝ thҩPQѭӟFYjQăQJVXҩt lӑc [16], do lӟp phӫ không chӍ bao lҩy bӅ mһt màng, mà còn thâm nhұp vào bên trong, gây bít lӛ màng ViӋc phân tán các hҥWQDQRQKѭCNT, graphene oxide (GO), TiO2, SiO2ôOrQEӅ mһWPjQJ3$ÿmÿѭӧFÿѭDUDÿӇ cҧi thiӋn cho hҥn chӃ cӫa lӟp phӫ màng polymer [58, 59] Theo nhóm cӫa H J Kim công bӕ thì màng PA khi có sӵ phân tán cӫa CNT trên bӅ mһt màng thì có thӇ loҥi bӓ ÿѭӧc > 90% NaCl vӟLQăQJVXҩt lӑc > 45 L m ±1 h ±1 [60] CNT còn ÿѭӧc biӃWÿӃn vӟi khҧ QăQJNKiQJ khuҭn cao và chӕng bám bҭn tӕt làm cho màng lӑc vұn chuyӇn dӉ dàng và nhanh chóng các phân tӱ QѭӟFKѫQ NhiӅu công bӕ ÿmÿӅ cұSÿӃn viӋc biӃn tính và kiӇm soát khoҧng cách giӳa các lӟp màng composite Vұt liӋXÿѭӧFÿӅ xuҩWÿӇ ÿLӅu chӍnh khoҧng cách giӳa cỏc lӟp màng chӫ yӃu là CNT, MoS2 dҥng ӕQJGLDPLQHJUDSKHQHô7URQJÿy CNT có cҩu trúc ӕng hoàn hҧo gӗm mӝt hoһc nhiӅu tҩm graphene cuӝn lҥi CNT có hai dҥQJOj&17ÿѫQWKjQK6:&17Yj&17ÿDWKjQK0:&17 Cҩu trúc thҷQJÿӭng vӟi trұt tӵ FDRYjÿӝ dài có thӇ kiӇPVRiWÿѭӧc cӫa CNT giúp cӕ ÿӏnh khoҧng cách giӳa hai lӟSPjQJ&17FzQFyÿӝ bӅQFѫKӑc cao giúp cҧi thiӋQÿӝ bӅn cho màng PA Ngoài ra, cҩu trúc rӛng, diӋn tích bӅ mһt lӟn cӫa CNT và các khuyӃt tұWÿѭӧc tҥo ra trên bӅ mһt màng và thành cӫa CNT chӍ cho phép các phân tӱ FyNtFKWKѭӟc thích hӧSÿLTXD (hình 2.1) [61] ViӋFÿLӅu chӍQKÿѭӡng kính và kích WKѭӟc khuyӃt tұt trên thành cӫa CNT sӁ cho phép màng lӑc có phҥm vi làm viӋc rӝng và mang lҥi nhiӅu ӭng dөng lӑc khác nhau

&K˱˯QJ1͡i dung nghiên cͱu & th͹c nghi m HVTH: Nguy͍QĈͱc Bình

Hình 2.1: &˯FK͇ l͕c cͯDPjQJQDQRFRPSRVLWHWUrQF˯Vͧ CNT th̻QJÿͱng tr̵t t͹ cao

CNT là vật liệu mới với các tính năng đặc biệt, được sử dụng rộng rãi trong phản ứng hóa học, biến tính màng lipid, giúp gắn thêm các nhóm carboxylic và phù hợp cho phản ứng tạo amide (hình 2.2) Nhóm nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã thành công trong việc sử dụng CNT làm sạch và biến tính các dung môi hữu cơ.

Hình 2.2: C̭u trúc cͯD&17ÿmÿ˱ͫc g̷n thêm nhóm chͱc ±COOH

Tóm lҥi, nghiên cӭXQj\Kѭӟng tӟi sӱ dөQJSKѭѫQJSKiSKyDKӑc tҥo phҧn ӭng nӕi mҥng trên cҩu trúc khung PA nhҵm biӃn tính toàn diӋn màng lӑFQ\ORQWKѭѫQJ mҥi Tuy nhiên, phҧn ӭng nӕi mҥng trӵc tiӃp giӳa MWCNT-COOH và nylon 66 chӍ có thӇ xҧy ra ӣ cuӕi mҥch polymer mang nhóm chӭc ±NH2ĈӇ cҧi thiӋn hiӋu suҩt liên kӃt CNT lên cҩu trúc khung PA, phҧn ӭng thӫy phân mҥch PA tҥi vӏ trí liên kӃt amide, mà không phá hӫy hoàn toàn cҩu trúc khung PA cӫDPjQJÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ tҥo thêm nhiӅu nhóm chӭc -NH2 và -COOH [49, 63-65] Ĉӗng thӡi, mӝt cҫu nӕi trung gian là các GLDPLQHS3'ÿѭӧc gҳn thêm vào các sӧLQ\ORQÿӇ tҥo thêm nhiӅu cҫu nӕi ±NH2,

&K˱˯QJ1͡i dung nghiên cͱu & th͹c nghi m HVTH: Nguy͍QĈͱc Bình giúp cho MWCNT-COOH tҥo liên kӃWÿӅu lên bӅ mһt và bên trong cҩu trúc lӛ xӕp cӫa màng bҵng phҧn ӭng amidation [66-69] Liên kӃt hóa hӑFFǊQJJL~SWăQJÿӝ bӅn và khҧ QăQJEiPGtQKFӫa MWCNT-COOH lên sӧi nylon 6ѫÿӗ phҧn ӭQJÿӅ xuҩt cho nghiên cӭXÿѭӧc thӇ hiӋn qua hình 2.3

+uQK6˯ÿ͛ ph̫n ͱng t͝QJTXiWÿ͋ bi͇n tính toàn di n màng nylon 66

Phҧn ӭng bao gӗPEDEѭӟFFKtQKQKѭVDX

(i) Thӫy phân mӝt phҫn mҥch polyamide cӫDPjQJQ\ORQÿӇ tҥo ra thêm nhiӅu nhóm chӭc amino (-NH2) và carboxylic (-COOH)

(ii) Gҳn para-phenylenediamine (pPD) lên trên bӅ mһt sӧi nylon vӯa thӫy phân bҵng phҧn ӭng amidation giӳa nhóm amino cӫa pPD và nhóm carboxylic trên sӧi nylon

(iii) Thӵc hiӋn phҧn ӭQJ DPLGDWLRQ ÿӇ tҥo liên kӃt giӳa nhóm carboxylic cӫa MWCNT-COOH vӟi nhóm amino cӫDS3'ÿmJҳn lên sӧi nylon hoһc cӫa sӧi polyamide

Hóa chҩt

Danh mөc hóa chҩt sӱ dөng trong luұQYăQÿѭӧc thӇ hiӋn qua bҧng 2.1

Bҧng 2.1: Hóa chҩt sӱ dөQJWURQJÿӅ tài

STT Tên hóa chҩt Nguӗn gӕc

3 MWCNT gҳn COOH (MWCNT-COOH) MTLab

10 Màng nylon 66 (d = 25 mm và d = 47 mm) Membrane solution

ThiӃt bӏ

Danh mөc thiӃt bӏ sӱ dөng trong quá trình thӵc hiӋn luұQYăQÿѭӧc thӇ hiӋn qua bҧng 2.2

ThiӃt bӏ phân tích Raman ViӋn Khoa hӑc vұt liӋu ӭng dөng Horiba XploraOne

ThiӃt bӏ phân tích FTIR ViӋn Khoa hӑc vұt liӋu ӭng dөng PerkinElmer

ThiӃt bӏ phân tích góc thҩPѭӟt

BIӂN TÍNH MÀNG NYLON 66 BҴNG pPD

Quy trình biӃn tính màng nylon 66 bҵQJS3'ÿѭӧc thӵc hiӋQWKHRTX\WUuQKQKѭ hình 2.5

+uQK6˯ÿ͛ quy trình bi͇n tính màng nylon 66 b̹ng pPD

0jQJQ\ORQWKѭѫQJPҥLÿѭӧc rӱa sҥch bҵng cách siêu âm vӟi EtOH ӣ nhiӋWÿӝ

30 q&WURQJSK~W6DXÿyPjQJQ\ORQÿѭӧFÿHPÿLVҩy khô ӣ 85 qC trong 20 phút Quá trình sҩ\Qj\FǊQJJL~SFKRPàng nhұQWKrPQăQJOѭӧng, giúp màng dӉ dàng phҧn ӭQJKѫQ[70]S3'ÿѭӧc hòa tan trong dung môi thӫy phân vӟi nӗQJÿӝ CM = 0,3 M Cө thӇJS3'ÿѭӧc cho vào trong 100 mL dung môi thӫy phân siêu âm ӣ 55 qC WURQJSK~WÿӇ tҥo thành hӛn hӧSÿӗng nhҩt Màng nylon 66 sau khi ӫ nhiӋWÿѭӧc cho vào hӛn hӧp dung dӏch phҧn ӭQJÿһt trong bӇ siêu âm có tҫn sӕ 37 kHz, ӣ 55 qC trong

30 phút [71]ĈӇ có thӇ kiӇm soát quá trình thӫy phân và gҳn pPD lên màng, loҥi dung môi thӫy phân và nӗQJÿӝ cӫa chúng là yӃu tӕ quan trӑng nhҩt cҫn phҧLÿѭӧc khҧo sát NӗQJÿӝ cӫa dung môi thӫy phân quá lӟn sӁ làm phá hӫy cҩu trúc khung cӫa màng nylon

Rӱa màng Sҩy (85qC, 20 mins) Siêu âm

Dung môi pPD thӫy phân

Siêu âm (H2O, 10 mins) (55qC, 10 mins) Sҩy

QJѭӧc lҥi, nӃu nӗQJÿӝ quá thҩp quá trình thӫy phân sӁ mҩt thӡi gian dài Mӝt sӕ nghiên cӭXÿmFKӍ ra rҵng, nӗQJÿӝ cӫa dung môi thӫ\SKkQWKѭӡng nҵm trong khoҧng

1 ± 0YjTXiWUuQKQj\WKѭӡng kéo dài khoҧng 1 ± 2 giӡ ÿӇ không phá vӥ cҩu trúc khung cӫa màng nylon 66 [49, 71] KӃt quҧ thӵc nghiӋPFǊQJFKRWhҩy sau khi ngâm màng nylon 66 trong dung dӏch HCl 4M sau 4 giӡ thì màng sӁ bӏ thӫy phân hoàn toàn (hình 2.6) Ngoài ra, nӗQJÿӝ dung dӏch còn ҧQKKѭӣQJÿӃn khҧ QăQJR[LKyDFӫa pPD, tҥo ra dҥng sҧn phҭm khác, không tan trong dung dӏch [72] Tӯ ÿyFiFORҥi dung môi ÿѭӧFGQJÿӇ khҧRViWÿѭӧc thӇ hiӋn qua bҧng 2.3

Hình 2.6: (a) Màng nylon 66 b͓ thͯy phân hoàn toàn trong HCl 4M sau 4 giͥ và

(b) pPD b͓ oxi hóa và k͇t tͯa trong dung d͓ch NaOH 4M

Bҧng 2.3: Khҧo sát lӵa chӑn dung môi cho phҧn ӭng tҥo màng N 1

KH mүu Loҥi dung môi NӗQJÿӝ (M)

Sau khi kết thúc phản ứng, dịch lọc được để nguội trong tủ lạnh ở 85°C trong 60 phút, bổ sung các liên kết amide mới hình thành, giúp PPD gần như hoàn toàn tan trong màng lọc, nhựa sắc bị tách sạch và bột cặn được cắt ở 30°C, trong lò đứng, lọc bã hoàn toàn, PPD không phản ứng tiếp ra khỏi màng.

55 qC trong 10 phút, màng nylon 66/pPD (N1ÿѭӧc bҧo quҧn trong hӝSNtQWUѭӟc khi dùng cho các Eѭӟc tiӃp theo Màng N1 ÿѭӧc tiӃn hành phân tích FTIR, Raman, SEM và ÿһc tính thҩPѭӟWÿӇ lӵa chӑQÿѭӧc mүu phù hӧp nhҩWFKREѭӟc tiӃp theo là biӃn tính gҳn MWCNT-COOH lên màng N1

BIӂN TÍNH MÀNG N 1 BҴNG MWCNT-COOH DӴA TRÊN PHҦN ӬNG AMIDATION

Phҧn ӭng amidation trong pha lӓng

Quy trình biӃn tính gҳn MWCNT-COOH lên màng N1 trong pha lӓQJGѭӟi sӵ hӛ trӧ cӫDVyQJVLrXkPÿѭӧc thӇ hiӋn qua hình 2.7

Hình 2.7: Quy trình bi͇n tính màng N 2L Siêu âm

Siêu âm (H 2 O, 10 mins) (55qC, 10 mins) Sҩy

HӋ phҧn ӭng pha lӓng có hӛ trӧ siêu âm

Phҧn ӭng amidation giӳa MWCNT-COOH và màng N1 ÿѭӧc khҧo sát vӟi chҩt xúc tác SiG trong 3 loҥLGXQJP{LNKiFQKDXOjQѭӟc cҩt, EG và EtOH (bҧng 2.4) [69, 73]

Cө thӇ, 30 mg MWCNT-COOH và 30 PJ6L*ÿѭӧFSKkQWiQÿӅu trong 30 mL dung môi phҧn ӭng bҵng siêu âm ӣ 30 qC trong 30 phút Màng N1 ÿѭӧc ngâm vào trong hӛn hӧp dung dӏch phҧn ӭQJÿѭӧFÿһt trong bӇ siêu âm vӟi tҫn sӕ 37 kHz ӣ 50 qC trong 10 giӡ6DXÿyPjQJÿѭӧc lҩy ra và ӫ nhiӋt ӣ 85 qC WURQJSK~WÿӇ các liên kӃt trӣ nên bӅn chһWKѫQ0jQJ12L ÿѭӧc rӱa sҥFKÿӇ loҥi bӓ các thành phҫn không phҧn ӭng và chҩt xúc tác còn dính lên màng bҵng cách siêu âm vӟLQѭӟc cҩt ӣ 30 qC trong 10 phút CuӕLFQJPjQJÿѭӧc sҩy khô ӣ 55 qC trong 10 phút và bҧo quҧn trong hӝSNtQWUѭӟc khi tiӃQKjQKSKkQWtFK4X\WUuQKQj\ÿmÿѭӧFWUuQKEj\WURQJEjLEiRÿѭӧFÿăQJWUrQ tҥp chí nanocomposites cӫa chính tác giҧ [71]

Bҧng 2.4: Khҧo sát hӛn hӧp dung dӏch cho phҧn ӭng tҥo màng N 2L

Kí hiӋu mүu Hӛn hӧp dung dӏch phҧn ӭng Xúc tác Dung môi

N2L-H2O 30 mg MWCNT-COOH + 30 mL H2O Không H2O

N2L-EG 30 mg MWCNT-COOH + 30 mL EG Không EG

N2L-EtOH 30 mg MWCNT-COOH + 30 mL EtOH Không EtOH

N2L-SiG/H2O 30 mg MWCNT-COOH + 30 mg SiG + 30 mL H2O SiG H2O

N2L-SiG/EG 30 mg MWCNT-COOH + 30 mg SiG + 30 mL EG SiG EG

N2L-SiG/EtOH 30mg MWCNT-COOH + 30mg SiG + 30mL EtOH SiG EtOH

Phҧn ӭQJDPLGDWLRQWURQJSKDKѫL

Thӡi gian thӵc hiӋn quy trình phҧn ӭng amidation trong pha lӓQJWѭѫQJÿӕi dài (10 giӡ) chӫ yӃu là do diӋn tích tiӃp xúc giӳa MWCNT-COOH vӟi màng N1 FKѭDFDRQăQJOѭӧQJNK{QJÿѭӧc tұp trung vào các vӏ trí hình thành liên kӃt amide Phҧn ӭng pha KѫLÿѭӧFÿӅ xuҩt nhҵm khҳc phөFQKѭӧFÿLӇm trên vì dung môi có thӇ tiӃp cұn dӉ dàng ÿӃn các vӏ trí phҧn ӭQJJL~SWăQJWӕFÿӝ và hiӋu suҩt cho phҧn ӭng [74, 75] Ngoài ra, MWCNT-&22+FzQÿLÿѭӧc vào sâu bên trong màng nhӡ lӵc hút cӫa hӋ lӑc chân không JL~SWăQJGLӋn tích tiӃp xúc giӳa MWCNT-COOH vӟi sӧi nylon, giúp biӃn tính toàn diӋQ ÿѭӧc màng nylon 66 Quy trình cho phҧn ӭQJ SKD KѫL ÿѭӧc thӇ hiӋn trong hình 2.8 ViӋc nghiên cӭu phҧn ӭQJSKDKѫLVӁ giúp hiӇXU}KѫQFiFÿLӅu kiӋQÿӇ hình thành liên kӃt amide giӳa MWCNT-COOH và màng N1

Hình 2.8: Quy trình bi͇n tính màng N 2G

MWCNT-&22+ÿѭӧc phân tán trong 50 mL EtOH bҵng siêu âm ӣ 30 qC trong

Dung dịch lắc chứa 30 ng/mL SK-WÿH làm ly giải màng N1, cho chức năng phân hủy tế bào đi qua màng N1, vào trong hệ tiêu hóa Quá trình này sử dụng 3 lần rửa MWCNT-COOH phân bố đều trên bề mặt màng N1 (N1+MWCNT-COOH).

Hình 2.9: Mô hình h phͯ MWCNT-COOH lên màng N 1

Lӟp MWCNT-COOH quá dày sӁ dүQ ÿӃn viӋc các sӧi MWCNT-COOH ӣ lӟp ngoài bӏ cҧn trӣ, không thӇ liên kӃt vӟi nhóm amine trên bӅ mһWPjQJĈӗng thӡi, lӟp MWCNT-COOH còn cҧn trӣ dung môi phҧn ӭng tiӃp xúc vӟLFiF³Pӕi nӕL´DPLGHGүn ÿӃn giҧm hiӋu suҩt phҧn ӭQJ'RÿyOѭӧng MWCNT-&22+ÿѭӧc khҧRViWÿӇ [iFÿӏnh ҧQKKѭӣng cӫDFK~QJÿӃn viӋc hình thành liên kӃt amide trên bӅ mһt màng (bҧng 2.5)

Bҧng 2.5: Thông sӕ khҧo sát ҧQK KѭӣQJ Oѭӧng MWCNT-&22+ ÿӃn phҧn ӭng DPLGDWLRQWURQJSKDKѫL

Kí hiӋu mүu /ѭӧng MWCNT-COOH NhiӋWÿӝ phҧn ӭng Thӡi gian phҧn ӭng

Màng (N1+MWCNT-&22+ÿѭӧFÿһt vào trong hӋ phҧn ӭQJSKDKѫLQKѭhình 2.3 Dung môi cho phҧn ӭQJSKDKѫLÿѭӧc chӑn là EtOH vì EtOH có nhiӋWÿӝ ED\KѫL thҩSYjFǊQJOjGXQJP{LFKRNӃt quҧ tӕt nhҩt cӫa phҧn ӭng amidation trong pha lӓng Thӡi gian và nhiӋWÿӝ phҧn ӭQJÿѭӧc tiӃn hành khҧo sát vӟi các thông sӕ QKѭEҧng 2.6 và 2.7 NhiӋWÿӝ ÿѭӧc khҧo sát xung quanh nhiӋWÿӝ sôi cӫDGXQJP{L(W2+Yjÿѭӧc ÿLӅu chӍnh sao cho dung môi không bӏ ED\KѫLKӃt trong suӕt quá trình phҧn ӭng [76] Sau phҧn ӭnJPjQJÿѭӧc lҩy ra khӓi hӋ và tiӃp tөc sҩy ӣ 85 q&WURQJSK~WÿӇ các liên kӃWÿѭӧc bӅQKѫQ&iFFKҩWFKѭDSKҧn ӭQJÿѭӧc loҥi bӓ khӓi màng nhӡ siêu âm WURQJQѭӟc cҩt ӣ 30 qC trong 10 phút rӗi sҩy khô ӣ 55 qC trong 10 phút Màng N2G thu ÿѭӧFÿѭӧc bҧo quҧn trong hӝp kín và tiӃQKjQKSKkQWtFKÿӇ [iFÿӏnh các yӃu tӕ ҧnh KѭӣQJÿӃn quá trình phҧn ӭng

Bҧng 2.6: Thông sӕ khҧo sát ҧQKKѭӣng cӫa nhiӋWÿӝ ÿӃn phҧn ӭng amidation trong SKDKѫL

Bҧng 2.7: Thông sӕ khҧo sát ҧQK Kѭӣng cӫa thӡL JLDQ ÿӃn phҧn ӭng amidation WURQJSKDKѫL

Phҧn ӭQJDPLGDWLRQWURQJGzQJOѭXFKҩt

Quy trình phản ứng DPLGDWLRQ WURQJSKDKѫLVӁ làm cho MWCNT-&22+ FKѭD thực sự hình thành liên kết và gắn vào bên trong cấu trúc khung của sợi nylon không chỉ biểu hiện ở bề mặt theo như quan niệm trước đây mà còn do lớp MWCNT-COOH bên ngoài sau khi phản ứng nội mảng FKRGXQJP{LÿLYjRErQWURQJÿӇ phản ứng tiếp tục xảy ra Trong quá trình thực nghiệm, các yếu tố bên ngoài và kinh nghiệm của người làm thí nghiệm ảnh hưởng khá nhiều đến kết quả nghiên cứu, tuy nhiên có thể thấy rằng ứng dụng của phương pháp biến tính này vẫn còn nhiều tiềm năng để tiếp tục thực hiện nghiên cứu bằng kính hiển vi PPWURQJGzQJOѭXFKҩt nhất là hiện nay chúng ta có thiết bị biến tính màng của Phòng thí nghiệm Trắng Công Nghệ Vật Liệu.

HӋ thiӃt bӏ biӃn tính màng N1 WURQJGzQJOѭXFKҩWÿѭӧc thiӃt kӃ dӵa trên nguyên lý cӫa phҧn ӭng amidation trong cҧ pha lӓQJYjSKDKѫL6ѫÿӗ hӋ thӕng thiӃt bӏ ÿѭӧc thӇ hiӋn qua hình 2.11 Dòng tiӅn chҩt chӭa MWCNT-&22+SKkQWiQÿӅu trong EtOH ÿѭӧc cho chҥy liên tөc qua màng N1 ÿѭӧFÿһt trong hӋ phҧn ӭng có hӛ trӧ siêu âm vӟi tҫn sӕ 37 kHz và nhiӋWÿӝ ViӋc cho dòng tiӅn chҩt chҥy liên tөc xuyên qua màng giúp MWCNT-COOH phҧn ӭQJÿӅXKѫQYӟi các sӧi nylon bên trong màng, cҧi thiӋQÿѭӧc mұWÿӝ phân bӕ MWCNT-&22+ErQWURQJPjQJKѫQVRYӟi quá trình phҧn ӭng trong pha lӓng Quá trình này còn giúp các lӛ xӕp trên bӅ mһWPjQJÿyQJOҥi tӯ tӯ FKRÿӃn khi phҧn ӭng kӃt thúc, giúp lӟp MWCNT-&22+KuQKWKjQKVkXErQWURQJPjQJJL~SWăQJ ÿӝ bám dính giӳa lӟp MWCNT-COOH vӟi màng N1 KѫQ VRYӟi quá trình phҧn ӭng WURQJSKDKѫL+Ӌ thiӃt bӏ sӁ bao gӗm 2 phҫn chính:

HӋ phҧn ӭQJOjQѫL[ҧy ra phҧn ӭng biӃn tính màng N1 gӗm các bӝ phұn cung cҩp tiӅn chҩt và các yӃu tӕ cҫn thiӃt cho phҧn ӭng HӋ phҧn ӭng tiӃp nhұn thông tin và làm theo các yêu cҫu cӫa mҥFKÿLӅu khiӇn

HӋ thӕQJÿLӅu khiӇQOjQѫL[ӱ OêWUDRÿәLÿLӅu chӍnh thông tin giӳa các bӝ phұn trong hӋ phҧn ӭQJÿӇ ÿҥWÿѭӧFÿLӅu kiӋn phҧn ӭng phù hӧp nhҩt

Hình 2.10: Quy trình bi͇n tính màng N 2F

BӇ tiӅn chҩt Buӗng phҧn ӭng

Buӗng phҧn ӭng Màng N 1

+uQK6˯ÿ͛ h th͙ng thi͇t b͓ cͯa h ph̫n ͱng

/ѭӧng MWCNT-COOH trong hӋ dung dӏch ҧQK KѭӣQJ ÿӃn mұW ÿӝ MWCNT-

&22+ÿLTXDPjQJ1ӃXOѭӧng MWCNT-COOH quá nhiӅu sӁ nhanh chóng lҩSÿҫy lӛ xӕp bên trong màng N1 dүQÿӃQWăQJiSOӵFOrQPjQJJk\KѭKӓng màng Sau khi khҧo ViWOѭӧng MWCNT-COOH phù hӧp, 50 mg MWCNT-&22+YjP/(W2+ÿѭӧc cho vào bӇ chӭa tiӅn chҩt rӗi siêu âm trӵc tiӃp trong bӇ siêu âm ӣ 30 qC trong 30 phút ÿӇ SKkQWiQÿӅu MWCNT-&22+6DXÿyPjQJ11 ÿѭӧFÿһt vào trong buӗng phҧn ӭng rӗi cho dòng tiӅn chҩt chҥy tuҫn hoàn liên tөc qua màng (hình 2.12) MӝWÿҫu siêu âm gҳn ӣ thân trên cӫa buӗng phҧn ӭng liên tөFSKkQWiQÿӅu MWCNT-COOH trong dung dӏFKÿӗng thӡi cung cҩSWKrPQăQJOѭӧng siêu âm BӇ siêu âm hoҥWÿӝng liên tөc trong suӕt thӡi gian phҧn ӭQJÿӇ cung cҩSÿҫ\ÿӫ QăQJOѭӧng siêu âm và nhiӋt cho phҧn ӭng

Hình 2.12: C̭u t̩o chi ti͇t bu͛ng ph̫n ͱng Ĉҫu khuӃFKÿҥi siêu âm

Dòng tiӅn chҩWÿLUD Dòng tiӅn chҩt qua màng Dòng tiӅn chҩWÿLYjR Thân trên

Nhiệt độ sôi của EtOH là 78,3 độ C và áp suất hơi của EtOH luôn tồn tại trong không khí, tuy nhiên áp suất hơi của nước thì thấp hơn, chỉ ở mức 55, 60 độ C nên khi quá trình lên men bắt đầu, EtOH sẽ bay hơi nhanh hơn nước, do đó chỉ cần đun hỗn hợp lên đến 70 độ C là có thể thu được gần như toàn bộ lượng EtOH sản sinh trong quá trình lên men.

65 q&7K{QJTXDFiFEѭӟc hiӋu chӍnh hӋ phҧn ӭng, thӡLJLDQÿѭӧc chӑQÿӇ khҧo sát ҧQKKѭӣng cӫa nhiӋWÿӝ OjKYjÿѭӧc thӇ hiӋn qua bҧng 2.8

Bҧng 2.8: Thông sӕ khҧo sát ҧQKKѭӣng cӫa nhiӋWÿӝ ÿӃn phҧn ӭng amidation trong GzQJOѭXFKҩt

Kí hiӋu mүu NhiӋWÿӝ phҧn ӭng Thӡi gian phҧn ӭng

KӃt quҧ quá trình khҧRViWÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ khҧo sát ҧQKKѭӣng cӫa thӡi gian phҧn ӭQJYjÿѭӧc trình bày trong bҧng 2.9 Sau khi kӃt thúc quá trình phҧn ӭng trong dòng OѭXFKҩWPjQJÿѭӧc lҩy ra khӓi hӋ và tiӃp tөc sҩy ӣ 85 q&WURQJSK~WÿӇ các liên kӃt ÿѭӧc bӅQKѫQ&iFFKҩWFKѭDSKҧn ӭQJÿѭӧc loҥi bӓ khӓi màng nhӡ siêXkPWURQJQѭӟc cҩt ӣ 30 qC trong 10 phút rӗi sҩy khô ӣ 55 qC trong 10 phút Màng N2F WKXÿѭӧFÿѭӧc bҧo quҧn trong hӝp kín và tiӃQKjQKSKkQWtFKÿӇ [iFÿӏnh các yӃu tӕ ҧQKKѭӣQJÿӃn quá trình phҧn ӭng

Bҧng 2.9: Thông sӕ khҧo sát ҧQK Kѭӣng cӫa thӡL JLDQ ÿӃn phҧn ӭng amidation WURQJGzQJOѭXFKҩt

Quang phә hӗng ngoҥi FT±IR

FT±,5OjSKѭѫQJSKiSSKә biӃQÿӇ [iFÿӏnh các nhóm chӭc có trên bӅ mһt màng dӵa vào sӵ GDRÿӝng cӫa các liên kӃt ӣ các tҫn sӕ khác nhau FT±IR giúp chӭng minh ÿѭӧc sӵ hình thành nhóm chӭc amide và mұWÿӝ cӫDFK~QJWUrQPjQJ3KpSÿRSKә hӗng

&K˱˯QJ1͡i dung nghiên cͱu & th͹c nghi m HVTH: Nguy͍QĈͱc Bình ngoҥi phҧn xҥ bӅ mһWPjQJÿѭӧc thӵc hiӋn trên thiӃt bӏ FTIR (PerkinElmer MIR/NIR )URQWLHUÿRWҥi ViӋn Khoa hӑc Vұt liӋu Ӭng dөng, ViӋn Hàn lâm Khoa hӑc và Công nghӋ ViӋt Nam Các mүXPjQJÿѭӧc cҳt nhӓ, trӝn vӟi muӕi KBr rӗLpSYLrQWUѭӟc khi tiӃn hành phân tích FTIR trong khoҧQJEѭӟc sóng tӯ 500 ± 4000 cm -1

Phә Raman

Phә Raman có khҧ QăQJSKkQWtFKVӵ ÿӏQKKѭӟng cӫa chuӛi polymer và mӭFÿӝ kӃt tinh cӫa polymer trong màng và cho phép theo dõi sӵ WKD\ÿәi hình thái trong quá trình hình thành màng Ngoài ra, phә Raman còn giúp chӭQJPLQKÿѭӧc sӵ có mһt và mұWÿӝ cӫa CNT trên bӅ mһt màng Nghiên cӭu vӅ cҩu trúc tinh thӇ cӫa các polymer sӁ bә sung kӃt quҧ vӅ lӵc nӝi phân tӱ trong tinh thӇ và ҧQKKѭӣng cӫDFK~QJÿӃn cҩu trúc màng polymer Phә 5DPDQJL~SÿiQKJLiÿѭӧc mӕi quan hӋ giӳa cҩu trúc và tính chҩt vұn chuyӇQQѭӟFTXDPjQJFyWiFÿӝng quan trӑQJÿӃn viӋc thiӃt kӃ, biӃn tính màng

RO Phә Raman còn giúp nghiên cӭu phân bӕ không gian cӫa các ӕng nano carbon (CNT) trong màng PA [60] Phә 5DPDQÿѭӧc thӵc hiӋn trên máy PerkinElmer MIR/NIR Frontier tҥi ViӋn Khoa hӑc Vұt liӋu Ӭng dөng, ViӋn Hàn lâm Khoa hӑc và Công nghӋ ViӋt Nam vӟLEѭӟc sóng tӯ 0 ± 4000 cm -1

Kính hiӇQYLÿLӋn tӱ quét (SEM)

6(0ÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ nghiên cӭu sӵ WKD\ÿәi hình thái bӅ mһt cӫa màng sau các quá trình biӃn tính so vӟLPjQJEDQÿҫX+uQK6(0JL~SÿiQKJLiÿѭӧc sӵ phân bӕ cӫa CNT lên bӅ mһt màng hay cө thӇ KѫQOjWUrQFiFVӧi polyamide KӃt quҧ SEM còn giúp ÿiQKJLiÿѭӧFFѫFKӃ lӑc ion cӫa màng bҵng cách so sánh sӵ khác nhau hình thái bӅ mһt PjQJWUѭӟc và sau khi lӑF&iFPjQJÿѭӧc rӱa và sҩ\NK{WUѭӟc khi chөp KӃt quҧ phân WtFK6(0ÿѭӧc thӵc hiӋn trên hӋ thiӃt bӏ HITACHI S-4800 ӣ ÿLӋn áp 5 và 10 kV.

ĈRJyFWKҩPѭӟt

3KpSÿRJyFWKҩPѭӟWÿѭӧc thӵc hiӋQÿӇ [iFÿӏQKÿӝ ѭDQѭӟc bӅ mһt cӫa màng

Khi góc tới là 60 độ, góc phản xạ là 30 độ, và khoảng cách giữa gương và tường cách nhau 20 cm Chiếu một tia sáng tới gương, sau 5 giây, tia sáng đó trở về vị trí ban đầu.

&K˱˯QJ1͡i dung nghiên cͱu & th͹c nghi m HVTH: Nguy͍QĈͱc Bình ܸ ௚௜ዌ௧௡ዛዔ௖ ൌ గ௛ ଺ ൈ ሺ͵ܽ ଶ ൅ ݄ ଶ ሻሺߤܮሻ (2-1) 7URQJÿyKOjFKLӅu cao giӑWQѭӟc (mm); a là bán NtQKÿi\Fӫa giӑWQѭӟc (mm)

KӃt quҧ tӕFÿӝ thҩPQѭӟFÿѭӧc tính theo công thӭc 2-2: ܶዎܿ¯ዒݐ݄ኸ݉݊ዛዔܿ ൌ ௏ బ ି௏ భ ହ ሺߤܮݏ ିଵ ሻ (2-2)

Trong ÿy, V 0 là thӇ tích giӑWQѭӟc ngay khi vӯa chҥPÿӃn bӅ mһt màng (PL);

V 1 là thӇ tích giӑWQѭӟc trên bӅ mһt màng sau 5 giây (PL)

2.5.5 ĈRNKҧ QăQJOӑc ion Ca 2+ cӫa màng

Màng thành phҭPÿѭӧFÿһt vào hӋ thӱ lӑc theo kiӇu dòng chҧy thҷQJÿӭQJQKѭ hình 2.13 Dung dӏch CaCl2 có nӗQJÿӝ SSPÿѭӧc lӑc tuҫQKRjQTXDPjQJYjÿR nӗQJÿӝ chҩt rҳn hòa tan trong dung dӏch (TDS) sau mӛi 5, 10, 15 và 20 chu kì bҵng bút ÿR7'6+DQQD+,.Kҧ QăQJORҥi bӓ ion Ca 2+ cӫDPjQJÿѭӧc tính theo công thӭc 2-3 sau: ܴ݆݁݁ܿݐ݅݋݊ሺΨሻ ൌ ஼ బ ି஼ ೔ ஼ బ ൈ ͳͲͲ (2-3)

7URQJÿy C 0 là nӗQJÿӝ dung dӏch CaCl2 EDQÿҫu (ppm);

C i là nӗQJÿӝ dung dӏch sau khi lӑc i chu kì (ppm)

Hình 2.13: H ÿiQKJLiNK̫ QăQJO͕c ion Ca 2+ cͯa màng thành pẖm và thi͇t b͓ ÿR t͝QJO˱ͫng ch̭t r̷n hòa tan trong dung d͓ch

3.1.1 ĈiQKJLiQJRҥi quan cӫa màng N 1 pPD là mӝt chҩWWѭѫQJÿӕi nhҥy cҧm và dӉ bӏ oxi hóa thành các dҥng sҧn phҭm khác nhau Tùy thuӝFYjRÿӝ pH cӫDP{LWUѭӡng mà sҧn phҭm cӫa quá trình oxi hóa FǊQJNKiFQKDXGүQÿӃn sӵ khác nhau vӅ màu sҳc cӫa chúng trong dung môi hòa tan pPD khi hòa tan vào các dung môi khác nhau sӁ tҥo thành các dung dӏch có màu sҳc NKiFQKDXQKѭKuQK

Hình 3.1: Màu s̷c cͯDS3'WURQJP{LWU˱ͥng dung môi thͯy phân khác nhau

&K˱˯QJ.͇t qu̫ và bàn lu̵n HVTH: Nguy͍n Ĉͱc Bình

Sӵ khác nhau vӅ màu sҳc này chӫ yӃu là do sӵ oxi hóa cӫDS3'WURQJP{LWUѭӡng S+NKiFQKDX.KLKzDWDQS3'WURQJP{LWUѭӡQJDFLG+&OS3'Fy[XKѭӟng bӏ oxi hóa thành semibenzoquinone diimine radical cation (sBQDIRC) rӗi chuyӇn dҫn sang dҥng para-EHQ]RTXLQRQHGLLPLQHS%4',NKLS+WăQJGҫn [78-81]ĈLӅu này thӇ hiӋn qua viӋc màu sҳc cӫa dung dӏch HCl chuyӇn dҫn tӯ trong suӕt sang vàng nâu theo chiӅu nӗQJÿӝ HCl giҧm dҫn Ӣ dung dӏch có pH thҩSQKѭ+&O0S3'KҫXQKѭFKӍ tӗn tҥi ӣ dҥng sBQDIRC, có rҩt ít pBQDI hình thành nên dung dӏFKWѭѫQJÿӕi trong suӕt Khi S+WăQJOrQS%4',KuQKWKjQKQKLӅXKѫQOjPFKRPjXVҳc cӫa dung dӏch chuyӇn dҫn tӯ vàng nhҥt sang vàng nâu [80] Khi pH tiӃp tөFWăQJTXiWUuQKR[LKyDVӁ tiӃp tөc diӉn ra dүQ ÿӃn hình thành 1 sӕ sҧn phҭP GLPHU QKѭ 2-ƍƍ-benzoquinone diimine)-4- aminoaniline [82], 2-(1,4-benzoquinone diimine)-1,4-benzoquinone diimine [82], 2-ƍ- aminoaniline)-5-hydroxy-1,4-benzoquinone diimine [83] và trimer là %DQGURZVNLảV Base Nả Nả -bis- (4-aminophenyl) -2,5- diamino -1,4- benzoquinone diimine [80, 83,

84] Sӵ xuҩt hiӋn cӫa pPD trimer sӁ làm cho dung dӏFKFyPjXQkXÿӓ, dung dӏch càng ÿұm màu chӭng tӓ càng nhiӅu pPD trimer hình thành Khi tiӃn hành phҧn ӭng gҳn pPD lên màng nylon 66, màu sҳc cӫDPjQJFǊQJSKҫn nào thӇ hiӋQÿѭӧc sҧn phҭm gҳn lên trên màng KӃt quҧ ngoҥi quan màng N1 ÿѭӧc thӇ hiӋn qua hình 3.2

Hình 3.2: K͇t qu̫ ngo̩i quan màng N 1

&K˱˯QJ.͇t qu̫ và bàn lu̵n HVTH: Nguy͍QĈͱc Bình

Các mүu màng N1 ÿѭӧc biӃn tính lҫQOѭӧt trong 2 dung dӏch NaOH và HCl có màu sҳFNKiFQKDXÿLӅu này chӭng tӓ rҵng sҧn phҭm gҳn lên màng nylon 66 là hoàn toàn khác nhau Các mүu màng biӃn tính trong dung dӏch NaOH có màu cam nâu chӭng tӓ có sӵ xuҩt hiӋn cӫa pPD dimer và trimer Các mүu màng biӃn tính trong dung dӏch HCl ÿӅu có màu trҳng Tuy nhiên, so vӟi bӅ mһWPjQJQ\ORQEDQÿҫu thì bӅ mһt màng N1- +&OÿmWKD\ÿәi, trӣ nên mӏQKѫQYjQKұn thҩy sӵ hình thành 1 lӟp mӟi rõ ràng trên nӅn lӟSPjQJFǊ0jQJ11-0M có màu nhҥWKѫQVRYӟi màng N1-NaOH vì pPD dimer và trimer gҳQOrQPjQJWѭѫQJÿӕLtWYjNK{QJÿӗQJÿӅXĈLӅu này chӭng tӓ màng N1-0M WURQJP{LWUѭӡQJQѭӟc cҩt ít bӏ thӫy phân nên không có nhiӅu nhóm chӭFFDUER[\OLFÿӇ tҥo liên kӃt amide vӟi pPD Ngoài ra, màng N1 biӃn tính trong dung dӏch NaOH 2M và +&O0ÿӅu mӓQJÿLQKLӅXÿһc biӋt màng N1-HCl-2,0M có thӇ quan sát rõ lӛ xӕp cӫa màng ÿmEӏ mӣ rӝng ra nhiӅu bҵng mҳWWKѭӡQJĈLӅu này là do màng nylon 66 bӏ thӫy phân mҥnh, dүQÿӃn phá vӥ cҩu trúc khung cӫa màng, làm màng mӓQJÿLQKLӅu Ngoài ra, viӋc màng N1 có gҳQWKrPQKyPS3'FǊQJÿѭӧF[iFÿӏQKTXDÿӝ WăQJNKӕLOѭӧng cӫDPjQJWUѭӟc và sau quá trình biӃn tính (hình 3.3)

+uQKĈ͡ bi͇n thiên kh͙LO˱ͫng cͯa màng N 1

Màng N1-+&OFyÿӝ WăQJNKӕLOѭӧng thҩSKѫQPjQJ11-NaOH lý do là vì màng NP-HCl chӍ liên kӃt vӟi monomer cӫa pPD còn N1-NaOH sӁ tҥo liên kӃt vӟi dimer và trimer có trӑng Oѭӧng phân tӱ lӟQKѫQ0jQJ11-HCl-0Fyÿӝ WăQJNKӕLOѭӧng thҩp nhҩt còn là do màng nylon 66 bӏ thӫy phân nhiӅu nhҩt trong sӕ 9 mүXPjQJÿѭӧc khҧo

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Ĉӝ ELӃQWKLr QN Kӕ LO ѭӧQ JPJ

&K˱˯QJ.͇t qu̫ và bàn lu̵n HVTH: Nguy͍n Ĉͱc Bình sát Trong dung dӏch NaOH có nӗQJÿӝ 0ÿӃn 2M, màng N1 có sӵ JLDWăQJÿiQJNӇ vӅ khӕLOѭӧng chӭng tӓ rҵnJ PjQJQ\ORQÿmEӏ thӫ\ SKkQ ÿӫ nhiӅX ÿӇ gҳn thêm các monomer, dimer và trimer cӫa pPD pPD gҳn càng nhiӅu lên màng sӁ tҥo thêm càng nhiӅu nhóm chӭFDPLQHJL~SWăQJPұWÿӝ và khҧ QăQJOLrQNӃt vӟi MWCNT-COOH

KӃt quҧ ngoҥLTXDQYjÿRÿӝ biӃn thiên khӕi Oѭӧng màng cho thҩy dung môi NaOH có nӗQJÿӝ 00Yj0ÿӅu có triӇn vӑQJÿӇ biӃQWtQKPjQJQ\ORQWUѭӟc khi gҳn MWCNT-COOH lên màng Tuy nhiên, liên kӃt hóa hӑc trong màng và góc thҩm ѭӟt cӫa màng cҫQSKkQWtFKWKrPÿӇ có thӇ chӑQÿѭӧc màng N1 phù hӧp nhҩWFKREѭӟc tiӃp theo

3.1.2 Khҧo sát khҧ QăQJOLrQNӃt cӫa pPD vӟi màng nylon 66 a K͇t qu̫ FT-IR

KӃt quҧ FT-IR cӫa các mүu biӃn tính màng nylon 66 bҵQJS3'ÿѭӧc trình bày trong hình 3.4 Phә FT-IR cӫa màng nylon 66 có sӵ xuҩt hiӋn cӫDFiFPǊLGDRÿӝQJÿһc WUѭQJQKѭOLrQNӃt N-H, N-H in-plane, N-H out of plane lҫQOѭӧt tҥi vӏ trí 3300, 1542,

Phổ FT-IR của mẫu N1 cho thấy các nhóm chức đặc trưng của màng nylon 66 sau quá trình thủy phân, nhưng không phá hủy hoàn toàn cấu trúc mạng của màng Các dải hấp thụ ở 3300 cm-1 cho thấy sự tồn tại của liên kết N-H trong nhóm amit thứ cấp và rất ít nhóm NH2 ở đầu mạch polyamit Trong khi đó, mẫu N1 lại có nhiều nhóm NH2 hình thành trên mạch polyamit do thủy phân liên kết -CO-NH- Dải hấp thụ của liên kết N-H trong mẫu N1 nằm trong khoảng rộng hơn (từ 3400 cm-1), ngoài ra còn xuất hiện dải hấp thụ ở 1210 ± 1290 cm-1 cho thấy liên kết C-N trong hợp chất hữu cơ đa vòng Những kết quả này khẳng định sự tồn tại của liên kết amit giữa các nhóm cacboxylic bị giải phóng do thủy phân mạch polyamit của màng nylon 66.

Hình 3.4: Ph͝ FT-IR cͯa các m̳u bi͇n tính màng nylon 66 b̹ng pPD

0ǊLphә tҥi vӏ trí ~3081 cm -1 ÿһFWUѭQJFKRGDRÿӝng cӝQJKѭӣng cӫa liên kӃt N-

H trong amide II [86]&ѭӡQJÿӝ PǊLSKә tҥi vӏ trí 3081 cm -1 ӣ các mүu N1-NaOH-1,0M; 1,5M; 2,0M và N1-HCl-1,5M lӟQKѫQFiFPүu còn lҥi chӭng tӓ các mүu này cyÿӝ tӵ do cӫa mҥch polyamide lӟQKѫQPҥch polyamide ngҳQKѫQYjFyÿӝ thӫ\SKkQFDRKѫQ các màng còn lҥi Màng N1-HCl-0FǊQJFyÿӝ thӫy phân lӟQWX\QKLrQFѭӡQJÿӝ PǊLSKә tҥi vӏ trí 3081 cm -1 lҥi thҩSKѫQOjGRPjQJ11-HCl-0ÿmEӏ thӫy phân quá mӭc, làm phá vӥ cҩu trúc khung cӫa màng nylon 66, dүQÿӃn làm giҧm khҧ QăQJFӝng KѭӣQJGDRÿӝng TӍ lӋ FѭӡQJÿӝ giӳDPǊLÿһFWUѭQJFKRVӵ xuҩt hiӋn cӫa pPD trên màng (1210 ± 1290 cm -1 ) vӟLPǊLÿһFWUѭQJFKRPӭFÿӝ thӫy phân cӫa màng (3081 cm -1 ) ӣ mүu N1-NaOH-1,0M là lӟn nhҩt, chӭng tӓ mүu N1-NaOH-1,0M tҥRÿѭӧc nhiӅu cҫu nӕi amine nhҩt, phù hӧp nhҩt cho quá trình gҳn MWCNT-COOH lên màng b K͇t qu̫ Raman

KӃt quҧ Raman cӫa các mүu màng N1 ÿѭӧc thӇ hiӋn qua hình 3.5

Tҩt cҧ các màng N1 ÿӅXFyFiFPǊLÿһFWUѭQJFӫDPjQJQ\ORQQKѭGDRÿӝng C-

H tҥi vӏ trí ~1300, 1380, 1440 và 2900 cm -1 GDRÿӝng C-C tҥi vӏ trí ~1061, 1112 và 1134 cm -1 GDR ÿӝng N-H tҥi vӏ trí ~1213 cm -1 và 3298 cm -1 GDR ÿӝng C-CO tҥi vӏ trí

~953 cm -1 YjGDRÿӝng ÿһFWUѭQJFӫa liên kӃt amide I tҥi vӏ trí ~1634 cm -1 [89, 90]ĈLӅu này chӭng tӓ quá trình thӫ\ SKkQ FKѭD SKi Kӫy hoàn toàn cҩu trúc khung cӫa màng nylon 66 Quá trình thӫy phân làm các mҥch polyamide trӣ nên ngҳQÿLYjGDRÿӝng dӉ

GjQJKѫQOjPFKRKuQKGҥQJFiFPǊLWUӣ QrQWKѫQYjYӏ trӏ PǊLFǊQJEӏ lӋch so vӟi PjQJQ\ORQ'RÿyPӝt sӕ PǊLÿһFWUѭQJFӫa màng nylon 66 rҩt khó quan sát thҩy trên màng N1&iFPǊL[Xҩt hiӋn trong các mүu màng N1-HCl xuҩt hiӋn không tuân theo

1 quy luұt cө thӇ nào chӭng tӓ quá trình thӫy phân mҥnh cӫD+&OÿmOjPÿӭt các mҥch polyamide trên màng 1 cách ngүu nhiên Ngoài ra, HCl còn dӉ dàng tҥo phӭc vӟi pPD ÿӇ hình thành nhóm NH3 +Cl - gây cҧn trӣ khҧ QăQJKuQKWKjQKOLrQNӃWDPLGH0{LWUѭӡng acid HCl bӏ loҥi vì nhӳQJ NKy NKăQ WURQJ YLӋc kiӇm soát phҧn ӭng biӃn tính màng nylon 66 bҵng pPD

ĈiQKJLiQJRҥi quan cӫa màng N 1

pPD là mӝt chҩWWѭѫQJÿӕi nhҥy cҧm và dӉ bӏ oxi hóa thành các dҥng sҧn phҭm khác nhau Tùy thuӝFYjRÿӝ pH cӫDP{LWUѭӡng mà sҧn phҭm cӫa quá trình oxi hóa FǊQJNKiFQKDXGүQÿӃn sӵ khác nhau vӅ màu sҳc cӫa chúng trong dung môi hòa tan pPD khi hòa tan vào các dung môi khác nhau sӁ tҥo thành các dung dӏch có màu sҳc NKiFQKDXQKѭKuQK

Sử dụng pPD trimer làm chất đóng rắn làm tăng độ nhớt của dung dịch, dung dịch nhớt hơn thì càng có nhiều pPD trimer hình thành Khi tiến hành phản ứng ghép pPD lên màng nylon 66, màu sắc nào thì chứng tỏ sản phẩm ghép lên trên màng Kết quả quan sát màng N1 được thể hiện qua hình 3.2.

&K˱˯QJ.͇t qu̫ và bàn lu̵n HVTH: Nguy͍n Ĉͱc Bình sát Trong dung dӏch NaOH có nӗQJÿӝ 0ÿӃn 2M, màng N1 có sӵ JLDWăQJÿiQJNӇ vӅ khӕLOѭӧng chӭng tӓ rҵnJ PjQJQ\ORQÿmEӏ thӫ\ SKkQ ÿӫ nhiӅX ÿӇ gҳn thêm các monomer, dimer và trimer cӫa pPD pPD gҳn càng nhiӅu lên màng sӁ tҥo thêm càng nhiӅu nhóm chӭFDPLQHJL~SWăQJPұWÿӝ và khҧ QăQJOLrQNӃt vӟi MWCNT-COOH

KӃt quҧ ngoҥLTXDQYjÿRÿӝ biӃn thiên khӕi Oѭӧng màng cho thҩy dung môi NaOH có nӗQJÿӝ 00Yj0ÿӅu có triӇn vӑQJÿӇ biӃQWtQKPjQJQ\ORQWUѭӟc khi gҳn MWCNT-COOH lên màng Tuy nhiên, liên kӃt hóa hӑc trong màng và góc thҩm ѭӟt cӫa màng cҫQSKkQWtFKWKrPÿӇ có thӇ chӑQÿѭӧc màng N1 phù hӧp nhҩWFKREѭӟc tiӃp theo.

Khҧo sát khҧ QăQJOLrQNӃt cӫa pPD vӟi màng nylon 66

691 cm -1 , liên kӃt C=O tҥi vӏ trí 1641 cm -1 , liên kӃt C-N tҥi vӏ trí 1274 cm -1 YjPǊLFӝng KѭӣQJGDRÿӝng cӫa liên kӃt N-H tҥi vӏ trí 3081 cm -1 [85] Phә FT-IR cӫa các mүu N1 ÿӅu xuҩt hiӋn các SHDNÿһFWUѭQJFӫa màng nylon 66 chӭng tӓ quá trình thӫy phân chӍ OjPÿӭt 1 phҫn mҥch polyamide mà không làm phá vӥ hoàn toàn cҩu trúc khung cӫa màng Hình dҥQJPǊLSKә tҥi vӏ trí 3300 cm -1 cӫDPjQJQ\ORQWѭѫQJÿӕi hҽSKѫQVR vӟi các mүu màng N1 PǊLW) DҧLPǊLWWURQJNKRҧng 3200 ± 3500 cm -1 FzQÿһFWUѭQJFKRGDRÿӝng N-H cӫa nhóm amine bұF,WURQJYzQJWKѫPFӫa pPD [86, 87]ĈLӅu này chӍ ra rҵng liên kӃt N-H trong màng nylon 66 hҫu hӃt nҵm trong nhóm secondary amide, chӍ có rҩt ít nhóm NH2 tҥi cuӕi các mҥch polyamide, còn trong các mүu màng N1 có rҩt nhiӅu nhóm NH2 ÿѭӧc hình thành trên các mҥch polyamide ngҳQKѫQGүQÿӃn liên kӃt N-+GDRÿӝng tӵ GRKѫQOjPFKRPǊLSKә cӫDGDRÿӝng N-H trong các mүu N1 có dҥng PǊLWGDRÿӝng trong khoҧng rӝng tӯ ÿӃn 3400 cm -1 Ngoài ra, phә FT-IR các mүu N1 FzQFyPǊLWWURQJNKRҧQJEѭӟc sóng 1210 ± 1290 cm -1 ÿһFWUѭQJFKRGDRÿӝng cӫa liên kӃt C-N tronJYzQJWKѫPDURPDWLFFӫa pPD [88] Nhӳng kӃt quҧ trên xác nhұn rҵQJS3'ÿmWҥRÿѭӧc liên kӃt amide vӟi các nhóm carboxylic bӏ thӫy phân ra tӯ mҥch polyamide cӫa màng nylon 66