Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Nghiên cứu sự hình thành Polymer từ quá trình lưu hoá mỡ cá

Đặc biệt, polymer sinh học được tạo thành từ dầu thực vật vả lưu huỳnh đã được các nhà khoa học nghiên cứu dé ứng dụng vào cuộc sống như: sản phẩm y tế sinh học, bao bì, nông nghiệp, mỹ

TRUONG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH

KHOA HOÁ HỌC - BỘ MÔN HOÁ VÔ CƠ

ĐẠI HỌC x.ớễ

KHOÁ LUẬN TÓT NGHIỆP

TỪ QUÁ TRÌNH LƯU HOÁ MỠ CÁ

THÀNH PHO HO CHÍ MINH - 2024

TRUONG ĐẠI HỌC SU PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH

KHOA HOÁ HỌC - BO MÔN HOA VÔ CƠ

XÁC NHAN CHÍNH SỬA SAU BẢO VE

ĐÔ LH A690 0094000440440440040044044003400040044034040040059400449003400040 0440044904 4040004004404340403400440094440444940904 404400 0090890524

SERRE RRR EERE ERR EEE EEE REE RHEE EER EER EERE E EERE RHEE EEE EEE RHEE REE RHEE EERE

CREE EERE EERE EERE EERE REET EEE EEE EEE OEE EEE EOE EEE

eee 69A 094000404004404409040004490440034000040044034049000340009040044900390490040 0440 004490440400004090044049404040904 4004 44944049449 044904400 90098990524

XÁC NHẠN CUA GVHD XÁC NHAN CUA CHỦ TỊCH HOI DONG

(Ki và ghi rõ họ tên) (Ki và ghỉ rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin được phép gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến với PGS.TS

Nguyễn Thị Trúc Linh Trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp, em đã được

Cô tận tình chi bao, hỗ trợ, động viên em Với những lời khuyên, sự kiên nhan và tâm

huyết của mình, Cô đã giúp em vượt qua những khó khăn, hoàn thiện khóa luận và trưởngthành hơn Em biết ơn Cô sâu sắc và rất tự hảo khi được Cô hướng dan thực hiện khóaluận Nhờ sự tận tâm và tình thân trách nhiệm trong việc hướng dẫn của Cô, em đã hoản

thành được khóa luận tốt nghiệp này

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn Cô đã quan tâm, giúp đỡ, đồng hành hướngdan em hoàn thành tốt bài báo cáo nay trong suốt quãng thời gian vừa qua

Em xin chân thành cảm ơn trường Đại học Sư phạm Thành phố H6 Chí Minh và

tat cả các thay, cô thuộc Khoa Hóa học của trường đã truyền đạt những tri thức, kinh

nghiệm trong suốt những năm học Đại học đề giúp em tự tin và vững bước hơn trên con

đường trở thành một giáo viên Hóa học tương lai.

Lời cuối, em xin được bảy tỏ lòng biết ơn đến ba mẹ, chị hai, gia đình cùng

Thay/C6 và bạn bè đã hỗ trợ, động viên em thực hiện khóa luận tốt nghiệp Gia đình đãluôn yêu thương, quan tâm, thấu hiểu cho em Anh Thư, Thanh Chánh, Kim Hoàng,Thanh Trúc, Yến Mi, Minh Hiện, Bao Phương và những người ban đã hỗ trợ tinh than

cho em rất nhiều, em rat biết ơn vì điều đó Những dòng cuối này không đủ dé bày tỏ hết

lòng biết ơn và tinh cảm của em đối với mọi người

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2024

Tác giả

Võ Hồ Minh Dức

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong Khóa luận tốt nghiệp này là

đo em thực hiện Các kết quả nghiên cứu là trung thực, không sao chép từ bất kì nguồn

nao và dưới bat kì hình thức nào Các thông tin tham khảo sử dụng trong khóa luận đã

được trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đây đủ và theo đúng quy định

MỤC LỤC

D9) 009,00)ýadiẳaả ĂĂ iLOT CAM DOAN oooccccocccscesseesseesseesseesseesseeessessseesseesseesseesseesssessessssesseessesssessseessesseeeesees iiDANH MỤC HINH ANH ooo ccccccccccccsscsssesssesssessesssesseesesscessessesseearessessneneennensven iiiDANH 000987 0 i°ớnadiiŸaẳ iii

de Uy CCC 15,1) 0.1 ee v

DANH MỤC SƠ ĐÒ H201 TỰ 1n 1n 020002 y0 viDANH MỤC CÁC TỪ VIET TẮTT 22 2S 32 11211211 1122212112 11 11g ru viiRH-DAU c0 00000000 0n |

CHƯƠNG 1 TONG QUAN 12221 TỰ 2221121 1202 112 2 1u 3

1.1 CAC QUÁ TRÌNH LƯU HÓA 22 eccecseecessessvessvessesseeseeeseeseeeseee 3

1.2.2 Ung dụng của các polymer bằng phương pháp lưu hóa nghịch đảo 12

1.2.3 Tong hợp polymer từ mỡ cá bằng quá trình lưu hóa nghịch đảo 16

2.1 NGUYEN LIỆU VÀ THIET BỊ, S22 2S 2221522512211 211221012082 2152 15 yc 23

pA Corer eee eer reece errr eer 23

2.2 QUY TRINH XÁC ĐỊNH THÀNH PHAN CUA MO CÁ 24

2.2.1 Quy trình ester hóa mỡ cá - HH 1 24

2.2.2 Phân tích thành phần mỡ cá bằng phương pháp sắc kí khí khối pho (GC

2.3.2 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhớt của vật liệu

DUÏYHIEF::::::iitpoigpgipggipg000000010101103130031G6/G13335815135353835555335355353535558355353355555585555515555:237

2.3.3 Phương pháp đo quang phổ hồng ngoại biến đối fourier (FT — IR) 34

2.3.4 Phương pháp do nhiệt lượng quét vi sai (DSC) ce 34

2.4 QUY TRÌNH LOẠI BO DAU TRONG XU NƯỚC BAN MÔ PHONG

BANG POLYMER TONG HỢP 22 SE SỰ 122112 112111 11 11 10122 1e 34CHƯƠNG3.KÉT QUÁ s.- c G -cocooocsoocsEeccescnsecssoce 40

3.1 ĐẶC TRUNG CUA NGUYEN LIỆU 2.52 2S 222215211 21121 122cc 40

3.1.1 Đặc trưng cña MG C8 isisiscssissssssissssssssisssassisssasassasasassasasasaisasasaasasasavsasasavavsaseseaes 40 SUZ 0E Creme c04IBRIRRYR Ggooaoagoaoogoooggoootutoggoo-on-ggogtttttqtno 42

3.2 PHAN TÍCH THÀNH PHAN CUA MO CA BANG PHƯƠNG PHAP GC

3.3 BAC TRUNG CUA SAN PHAM POLYMER 5-5 St is 45

3.4 KHẢ LOẠI BO DAU TRONG XỬ NƯỚC BAN CUA POLYMER TONG

HP co (ca jẴÏẼẴẼẰŸẴŸẽỶẽ cnỶỶŸỶŸỶ nano 51

3.4.1 Cơ chế hấp phụ dầu của vật liệu polymer ccccccccsccssseeseeessseeseesssseeseeneees 52

3.4.2 Kết quả khảo sát khả năng loại bỏ dau trong xử nước ban mô phỏng bằng

B0IYRISF RE HUNNnrnarrainiinitiriinrinnnniittiitiittititttitittirttitiitttittiiititintiittirirotnnrninn 53

CHUONG 4 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 00c suời 58

4.1 KET LUẬN 2 n2 Hs, " 584.2 KIEN NGHỊ, 2 12H TH TỰ 12011 11 T1 TỰ n2 01 1 uy 58TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 222222112211 211 2122122221111 11211 1e ye 59

DANH MỤC PHU LỤC -2222222222222112211121112111211112122 2 2 2 TH re 65

DANH MỤC HÌNH ẢNH

iA ey des |) SE ŸiŸirreeareễễễễeễẽ 6

Hình 1.2 Cơ chế lưu hóa nghịch đảo S212 2202121112222 ru 7Hình 1.3 (a) Dung dịch nhũ tương dầu - nước: (b) polysulfide thêm vào; (c)polysulfide hap thụ dau ling xuống day và dung dịch trở nên trong sudt 13Hình 1.4 Sơ đồ điều chế vật liệu polymer từ lưu huỳnh va molybdenum disulfide

Hình 1.5 Khả năng hấp phụ kim loại của polymer cSẶ S2 15

Hình 1.6 Quy trình thử nghiệm khả năng xử lý thủy ngân của polysulfide 16

Hình 1.7 So dé tóm tắt quá trình biến đi lý học của lưu huỳnh theo nhiệt độ 18

Hình Ba, 19

Hình 1.9 Sản lượng dầu cá được sản xuất theo các năm tại EU 20

Hình 2.1 Hỗn hợp tại bước 5, lớp ester mỡ cá nằm DNÍS'WỂH Go 25

Hình 2.2 Dung dich methyl ester của mỡ cá sau khi học qua NaaSO: 26

Hình 2.3 Các ống nghiệm từ trái qua phải chứa lưu huỳnh theo tỉ lệ lần lượt: 5:5,

60:4, 7:3, 8:2, sc 29

Hình 2.4 Mỡ cá và lưu huỳnh được đun nóng trên bếp từ gia nhiệt 29

Hình 2.5 Hỗn hợp phản ứng chia thành hai pha long: lưu huỳnh ở lớp dưới và mỡ

CO NBER sais TT 00000 0000000Ô0Ô0ÔỐÔ0Ô 0Ô Ô 0Ô Ô 000000 00000 30

Hình 2:6 Hồn lợp Saw PAN HE on c0 000 nnnnnn on cooooiiooooioaoaioo 31 Hình 2.7 Các mẫu vật liệu polymer sau khi dé khô 48 tiếng - 2 31

Hình 2.8 Hình anh dung cụ đo độ nhớt - óc | SS nh ye 32

Hình 2.9 Bố trí thí nghiệm đo độ nhớt - 2222 ©©2£EEE£E7E7Zc£2EZEEZ2EEZzrrrzrrrev 33

Hình 2.10 Hon hợp dầu và nước tỉ lệ 1:l 2- 26212 2122222212251 1522112215 sec 35

Hình 2.11 Khối lượng các lọ thủy tỉnh được cân trên cân điện tử 35

Hình 2.12 Bồ trí thí nghiệm loại bỏ dau ra khỏi nước nhiễm bần 36

Hình 2.13 Pipette thực hiện thí nghiệm Q Q QQnHnHHHeieeeree 37

Hình 2.14 Khối lượng của các lọ thủy tỉnh được cân lại sau khi thực hiện thí nghiệm

Bi 1223022125225222 07222152: 122535225222052521252.122152521232122525352125132022271253522158EEE0225301232122:2221223012230525-522:1251152 37

Hình 3.1 Phố FT — IR của mỡ cá 22-2222 2222212295511272111222221122 211221 cty 40Hình 3.2 Kết qua do DSC của mỡ cá 2 2 2 2E 912215112111111111211170122 12 c2 2 41

Hình 3.3 Pho FT — ER của lưu Buyin occ ees cecc csc cees esse esse ssseessesseesveneeenveesresven 42

Hình 3.4 Kết qua do DSC của lưu huỳnh 222: SE S2EE12E11 11221121232, e2 43

Hình 3.5 Quá trình mở vòng của lưu huỳnh phân tử - << s5 44

Hình 3.6 Kết qua do DSC của lưu huỳnh, mỡ cá và hỗn hợp lưu huỳnh và mỡ cá

HH ĐỂ: e:s¿is:isiii1eosetieitiiiiiiiiitiii441141022106301246302442833246388308931885650853345)58308g31882985349542855835 46

Hình 3.7 Cơ chế hình thành polymer từ lưu huỳnh và mỡ cá theo phương pháp

InNiHDNINDBIERIEAD 2 2 2 2 5Ÿ 47

Hình 3.8 Kết qua đo FT — IR của các mẫu vật liệu polymer với tỉ lệ khối lượng

S:M@ cá tương ứng (a) 5:5; (b) 6:4: (c) 7:3; (d) 8:2; (e) 9:1 48

Hình 3.9 Sự biến thiên độ nhớt theo nhiệt độ của Poly(S - Mỡ cá) tỉ lệ 5:5, 6:4, 7:3,

BE, QĂÍL;::2i:2gi3:0056152231251022012610559)585055819848468582684053886819848:8339868508188495893588856839538868188385631885 49

Hình 3.10 Cơ chế hấp phụ dau lên vật liệu polymer 22222 5sz22z£22z£2z2 52 Hình 3.11 Hai mẫu Poly(S — Mỡ cá) tỉ lệ 9:1 và 8:2 sau khi nghién 53

Hình 3.12 Mau Poly(S - M@ cá) tỉ lệ 5:5 sau khi nghiền 22 eens 54

Hình 3.13 Mẫu Poly(S — M@ cá) tỉ lệ 6:4 sau khi nghién 0 cece eee ee 54

Hình 3.14 Mẫu Poly(S — M@ cá) tỉ lệ 7:3 sau khi nghiền V9§4§985385538633684236483565383833488388 s4

Hình 3.15 Dung dịch nước thu được sau khi thí nghiệm - 5 =- 55

DANH MUC BANG

Bang 1.1 Một số công trình tổng hợp polymer từ qua trình lưu hóa nghịch đảo 8

Bảng 1.2 Thành phan acid béo chính có trong mỡ cá c2 2c 20

Bảng 2.1 Danh sách nguyên liệu được sử dụng - -Ă S5 se ssessecs 23

Bảng 2.2 Danh sách thiết bị được sử dụng ở phòng thí nghiệm 23

Bảng 2.3 Khối lượng của lưu huỳnh và mỡ cá sử dụng điều chế các vật liệu polymer

Bang 3.1 Thanh phần các acid béo có trong mỡ cá 5: 22 22 222222222322 44Bang 3.2 Một số công thức cau tao của một số acid béo không bão hòa chiếm thànhphần cao trong mỡ cá - 5 2t 20 0021021101111 1111 1n 02 1 1g 45

Bang 3.3 So sánh đặc trưng của vat liệu polymer từ qua trình lưu hóa nghịch dao

mỡ cá và lưu huỳnh với các vật liệu polymer khác - s5 {225cc 50

DANH MỤC BIEU DO

Biểu đồ 3.1 Kết quả khảo sát loại bỏ dau của mẫu Poly(S - M@ cá) tỉ lệ 9:1 55

Biểu đồ 3.2 Kết quả khảo sát loại bỏ dau của mẫu Poly(S — M@ cá) tỉ lệ 8:2 56

DANH MỤC SƠ ĐỎ

Sơ đồ 2.1 Quy trình ester hóa mỡ cá - 2 2222222222 2222722222222 crre 24

Sơ đồ 2.2 Quy trình tổng hợp Poly(S — MG cá) SH nu se 28

Sơ đồ 2.3 Quy trình thực hiện thí nghiệm loại bỏ dầu khỏi nước nhiễm bần của vật

DANH MUC CAC TU VIET TAT

CTPT: Công thức phân tử

DHA: Docosahexaenoic acid (một loại acid béo omega — 3)

DSC: Differential Scanning Calorimetry (phương pháp đo nhiệt lượng quét vi sai)

EPA: Eicosapentaenoic acid (một loại acid béo omega — 3)

EU: European Union (Liên minh Châu Âu)

FT — IR: Fourier-transform Infrared Spectroscopy (Quang pho hồng ngoại biến đôi

Fouricr)

ICP — MS: Inductively coupled plasma mass spectrometry (Quang phô nguồn plasma

cám ứng cao tan kết nối khói pho)

GC - MS: Gas Chromatography — Mass Spectroscopy (sắc kí khí - quang phô khối)

STT: Số thứ tự

MỞ ĐÀU

Với sự phát triển của các loại vật liệu polymer hiện nay, polymer sinh học nồi lên

như một loại vật liệu mới được tạo thành dựa trên các nguyên liệu tải tạo được với khả

năng làm giảm tác động đến môi trường cũng như tính bền vững của nó Đặc biệt,

polymer sinh học được tạo thành từ dầu thực vật vả lưu huỳnh đã được các nhà khoa học

nghiên cứu dé ứng dụng vào cuộc sống như: sản phẩm y tế sinh học, bao bì, nông nghiệp,

mỹ pham, [1] nhờ vào thành phan của dau thực vật có chứa các acid béo chưa bão hòa

có một hoặc nhiều các liên kết đôi có khả năng tạo thành polymer

Điện hình như nhóm tác giả Sunil Kumar Bajpai và Deepika Dubey đã tiền hành

tông hop polymer bang cách đồng trùng hợp dau đậu nành va lưu huỳnh ở nhiệt độ 180°C

[2]; nhóm tác giả Amin Abbasi và cộng sự đã đồng trùng hợp dau ngô và lưu huỳnh ở

trạng thái nóng chảy [3] hay nhóm tác giả Adarsha Gupta và các cộng sự đã thực hiện

trùng hợp dầu tảo và lưu huỳnh [4] Các nghiên cứu trên đều đạt được kết qua khả quan

Theo nhóm tác giá Võ Thị Việt Dung và cộng sự đã phân tích được trong mỡ cá

basa, ham lượng acid béo không bão hòa có một nỗi đôi chiếm tỉ lệ 38%, hàm lượng acid

béo không bão hòa có nhiều noi đôi là 18%, tổng hai thành phan là 56% so với ham

lượng acid béo bão hòa là 43% [5] Hay theo nhóm tác giả Nguyễn Thị Mộng Nhi, Pham

Thị Hồng Điệp, mỡ cá basa chiếm 25% khối lượng cá, có thành phan chủ yếu là phan

dau (83,51%), phần mỡ rắn chiếm 14,83% trong đó có 70,60% acid béo bão hòa chủ yếu

là các acid béo có 16C trở lên còn lại là phần acid béo chưa bão hòa chiếm khoảng29,40% |6] Với đặc điểm có thành phan acid béo chưa bão hòa cao dan đến khả năng cóthé tao polymer, dé tải nghiên cứu tông hop polymer từ mỡ ca và lưu huỳnh là một hướng

đi mới, có tiềm năng dé thúc day sự phát triển của việc nghiên cứu tông hợp polymer

sinh học bền vững, thân thiện với môi trường

Với nguồn mỡ cá doi dao, giá thành tốt cùng với thành phần mỡ cá chứa một lượng

lớn acid béo chưa bão hòa có một hoặc nhiêu các liên kết đôi, những điều trên rất phù

hợp dé có thé tạo hình thành vật liệu polymer sinh học mới Tuy nhiên, theo các tải liệu

mà hiện nay chúng tôi tiếp cận được thì hiện nay chưa có công trình nào công bố sử dụng

mỡ cá basa tiễn hành để lưu hóa nghịch đảo tông hợp thành polymer đẻ khảo sát khả

năng loại bỏ dau trong xử nước ban mô phỏng bằng polymer tông hợp, va polymer đượchình thành từ quá trình lưu hóa mỡ cá với các tỉ lệ về khối lượng khác nhau sau khi đượctổng hợp đã ra kết quả khả quan

Ở nghiên cứu này, chúng tôi sẽ khảo sát tiềm năng tông hợp polymer từ mỡ cá và

lưu huỳnh bang phương pháp lưu hóa nghịch đảo, sau đó khảo sát khả năng loại bỏ đầu

trong xử nước bân mô phóng bằng polymer tông hợp có tiềm năng trong việc ứng dụng

xử lý sự cô tràn đầu ngày nay,

CHƯƠNG 1 TONG QUAN

1.1 CAC QUA TRINH LUU HOA

1.1.1 Lưu hóa cổ dién

Vào những năm 1830, ngành công nghiệp đang ở trong giai đoạn khủng hoàng

tram trong Cao su được con người tao ra lại trở nên dính va mềm vào mùa hè và bị cứnglai, không còn đàn hồi vào mùa đông Ngoài việc thay đôi tính chất vật lý, cao su lại dé

hỏng Qua nhiều năm với rất nhiều khó khăn, Charles Goodyear vẫn kiên trì tìm ý tưởng

cho việc tìm ra phương pháp dé bảo quản được đặc tính của cao su thô ở các điều kiện

khác nhau Những nỗ lực đã được đèn đáp bang việc không những ông đã tim ra phương

pháp mà con tim ra được cách giúp cho chúng hoan thiện hơn Và lưu huỳnh và nhiệt độ

chính là câu trả lời cho van dé trên Phương pháp này là thành quả của rất nhiều sự nỗ

lực đến từ Charles Goodyear, mặc cho có nhiều định kiến khi ông sử dụng phương pháp

nay Với việc dùng lưu huỳnh và nhiệt độ, cái tên "lưu hóa” đã được hình thành dựa trên

cơ sở đó Đến ngày nay nó là vẫn là nền tang của công nghiệp cao su [7] Quá trình lưu

hóa vô cùng quan trọng trong việc san xuất nhiều loại cao su và sản phẩm cao su khác

nhau Kê từ khi ông đưa ra phương pháp này, cách mạng hóa việc sử dụng và ứng dụng

cao su cũng như thay đỗi toàn bộ mặt của thế giới công nghiệp [8]

Lưu hóa là quá trình hóa học liên kết các phân tử cao su dé thay đổi tính chat ban

đầu có tính nhựa/độ nhớt sang tính chất dan hồi Hệ thong lưu hóa chủ yếu là một tậphợp các phụ gia can thiết dé biến đôi các phân tử polymer tuyến tính thành một mang

lưới ba chiêu bằng cách chèn các liên kết chéo Quá trình này thường được thực hiện

bằng cách sứ dụng các chất xúc tác Các chất này thường được sử dung trong các tỷ lệ

và kết hợp khác nhau tùy thuộc vào loại cao su và yêu cau cụ thé của ứng dụng [8] Các

nguyên liệu được sử đụng bao gồm:

+ Lưu huỳnh: Lưu huỳnh là chất phô biến nhất được sử dụng trong quá trình lưu

hóa Nó tạo ra các liên kết mạng giữa các chuỗi polymer, tạo ra tính đàn hồi và

bên vững cho cao su.

s* Các chất xúc tác: Các chất xúc tác như dithiuram và thiuram đều có thé được sử

dụng dé tăng tốc độ quá trình lưu hóa và kiểm soát các yếu tổ khác nhau của quá

trình.

s* Phụ gia: zinc oxide, stearic acid, và các chat phụ gia khác thường được thêm vào

trong quá trình lưu hóa để tăng cường hiệu suất và tính chất của cao su

Quy trinh lưu hóa cô điên bằng lưu huỳnh như sau: Trộn từ 5 đến § phần khốilượng lưu huỳnh với 100 phan cao su và lam nóng hỗn hợp trong khoảng 3 đến 4 giờ ở

nhiệt độ khoảng 141°C Tuy nhiên, quá trình nay cần giữ én định nhiệt độ và thời gian

thực hiện phản ứng quá lâu Các phương pháp hiện đại hơn sau này đã giảm đáng kẻ thời

gian thực hiện lưu hóa giúp cho thời gian thực hiện được rút ngắn vả nhiệt độ hệ phanứng thấp hơn so với phương pháp lưu hóa cô điên (sử dụng các máy gia tốc có thé giúp

cao su được lưu hóa ngay tại nhiệt độ phòng).

Sản phẩm sau quá trình lưu hóa do sử dụng một lượng lưu huỳnh nhỏ giúp sản

phẩm mang đặc tính như người sử dụng mong muốn Tuy nhiên khi tăng tỉ lệ lưu huỳnhchủ yếu từ 30 — 50 phan, các sản phẩm trở nên cứng hon, độ bên tăng lên đáng kê

Một số các phương pháp lưu hóa với lưu huỳnh hiện đại hơn có thé kẻ đến như:

Lưu hóa tăng tốc (Accelerated vulcanization): Quá trình lưu hóa với lưu huỳnh

thực hiện với thời gian quá dài và nhiệt độ cao Với việc sử dụng các chất tăng tốc, việc

lưu hóa có thé được thực hiện trong khoáng thời gian ngắn khoảng 2 — 5 phút Quá trình

lưu hóa tăng tốc thích hợp không chỉ cho cao su tự nhiên (NR) mà còn cho các loại cao

su tông hợp khác như cao su polybutadiene (BR), cao su styrene-butadiene (SBR), cao

su nitrile (NBR), cao su butyl (HR) và cao su ethylene-propylene-diene (EPDM) Quy

trình bao gồm sử dung lưu huỳnh, máy gia tốc, cao su và các chat xúc tac (điển hình nhất

là ZnO và Ci7H3sCOOH).

Luu hoá động (Dynamic vulcanization): Quá trình lưu hóa động là quá trình thé

hiện sự tiến bộ hấp dẫn trong lĩnh vực khoa học và kỹ thuật polymer, đặc biệt là trong

việc phát triển các loại nhựa nhiệt động moi (TPE — Thermal Plastic Elastomer) Qua

trình đôi mới này liên quan đến việc lưu hóa các loại cao su trong môi trường pha trộn

nóng chảy cùng với nhựa nhiệt động không thê lưu hóa được Bằng cách tích hợp quá

trình lưu hóa lưu huỳnh tăng tốc vào quá trình động này, các nhà nghiên cứu đã mở ra

nhiều khả năng đề tạo ra các loại nhựa nhiệt động mới với các tính chất vả hiệu suất được

cải thiện Trong quá trình này, các giọt cao su nhỏ được lưu hoá dé tạo ra các hạt cao su

lưu hoá có hình thái miền ôn định, sau đó được phân tán trong polymer nhiệt déo nóng

chảy dé tạo thành sản phâm hoàn chỉnh Quá trình này tạo ra các sản phẩm cải thiện được

đặc tính và tinh chat cơ học của cao su Tông thé, việc sử dụng lưu huỳnh tăng tốc trong

các quá trình lưu hóa động đại diện cho một tiền bộ đáng kê trong kỹ thuật kỳ thuật

polymer, cung cấp cho các nhà nghiên cứu và các chuyên gia công nghiệp một công cụmạnh mẽ dé thiết kế và tông hợp các loại nhựa nhiệt động tiên tiền với các tính chất và

ứng dung đa dạng [9).

1.1.2 Lưu hóa nghịch đảo

Theo Phan Thanh Bình [10] ,“7rùng hợp là phản ứng kết hợp các monomer dé tao

thành polymer, trong đó thành phân hóa học của mắt xích cơ sở không khác thành phanmonomer ban dau.” Những chất có khả năng trùng hợp là những chất có liên kết bội(liên kết đôi), các hợp chất có chứa trong phân tử hai hay nhiều hơn liên kết đôi hoặc

chứa đồng thời liên kết đôi và liên kết ba, một số hợp chất vòng Hay “Đồng trùng hợp

là là quá trình trùng hợp đồng thời hai hay nhiều monomer với nhau." Các chất được sửdụng đề thực hiện đồng trùng hợp cũng phải có đặc điểm giống với các chất có khả năng

trùng hợp Trong nghiên cứu nay, phan ứng đông trùng hợp được thực hiện với cả hai

nguyên liệu mà lưu huỳnh và mỡ cá.

Từ lâu, các nhà khoa học đã chú ý đến việc tông hợp các polymer giàu lưu huỳnh

do tính chất của chúng với chi phí thấp và ứng dung đa dạng Trên thé giới có khoảng

hơn 60 triệu tấn lưu huỳnh dư thừa từ việc khử lưu huỳnh bằng hydrogen

(hydrodesulfurization) dầu thô và khí đốt Với việc có trữ lượng lưu huỳnh déi dao, rẻ

tiền, sử dụng lưu huỳnh dé điều chế polymer là một điều nên làm Tuy nhiên, việc tổng

hợp polymer từ lưu huỳnh tinh khiết thành polysulfide không được én định và

polysulfide sẽ bị khứ trở lại thành lưu huỳnh nguyên tố [11] Do đó cần có giải pháp dé

tạo thành polymer có chứa lưu huỳnh một cách bền vững Và Lim, Pyun và Char [12]vao năm 2013 đã thảnh công trong việc đưa ra phương pháp mới đề ngăn chặn polymerquay trở lại trạng thái ban đầu khi hạ nhiệt độ xuống Đó là quá trình lưu hóa nghịch đảo

polymer bằng phản ứng trùng hợp mở vòng, sau đó liên kết ngang với một phân tử hữu

cơ không bão hòa như diene, dé tạo thành polymer [14] Trong quá trình này, lưuhuỳnh sẽ được đun nóng nóng đến 160°C dé tạo ra phản ứng trùng hợp mở vòng (ROP

—ring-opening polymerization) tạo thành các radical Sau đó các radical nay sẽ tác động

mở vòng của các phân tử Ss khác và quá trình được lặp di lặp lại cho đến khi tạo thành

chuỗi polysulfide [14], [15] Tuy nhiên, polysulfide nay lại kém ben, sẽ quay trở lại trangthái ban đầu đo tính thuận nghịch của liên kết S — S [15] Khi thêm một phân tử hữu cơ

không bão hoa như diene thì các radical trong polysulfide sẽ tac động vao liên kết x trong

liên kết phân tử hữu cơ không bão hòa tạo thành liên kết ngang từ đó tạo thành vật liệu

Hình 1.2 Cơ chế lưu hóa nghịch đảo theo [13]

Quá trình lưu huỳnh hóa nghịch đảo cho phép giữ ồn định chuỗi lưu huỳnh và phântir hữu cơ không bão hòa trong polymer ngay cả khi hạ nhiệt độ xuống bang cách làm

cho lưu huỳnh đóng vai trò là mạch polymer chính thay vì các monomer khác, thực hiện

phan ứng đồng trùng hợp với một lượng các diene khác dé tạo thành polymer bên vững

Do môi trường phản ứng của quá trình lưu hóa nghịch đảo là lưu huỳnh nóng chảy mà

nhiệt độ của lưu huỳnh nóng chảy thực hiện phản ứng trùng hợp mở vòng là 159°C nên nhiệt độ được sử dụng cho quá trình lưu hóa nghịch đảo là 165°C — 185°C Tuy nhiên

nên kiêm soát nhiệt độ của quá trình lưu hóa nghịch đảo do đây là phan ứng tỏa nhiệt vàkhi thực hiện có thê tạo ra các loại khí độc hại như H2S, SO: [14] [16] Ưu điểm của

quá trình lưu hóa nghịch đảo là thực hiện phản ứng đồng trùng hợp tao polymer mà

không cần dùng chất xúc tác nào [17], [18]

Quá trình lưu hóa và quá trình lưu hóa nghịch đảo có sự khác biệt trong đặc điểm

cầu trúc khung và khối lượng lưu huỳnh sử dụng Đối với quá trình lưu hóa, bộ khung

polymer của quá trình lưu hóa là các liên kết C - C, còn đối với quá trình lưu hóa nghịch

dao thì bộ khung chính của polymer là các liên kết S — S Khối lượng lưu huỳnh được sử

dụng trong quá trình lưu hóa chỉ chiếm khoảng 1% — 3% khối lượng của vật liệu tạo

thành Còn đối với quá trình lưu hóa nghịch dao, polymer tạo thành sẽ chứa từ 50% —

90% khối lượng lưu huỳnh [14].

1.2 QUÁ TRÌNH LƯU HÓA NGHỊCH DAO TRONG TONG HỢP POLYMER

1.2.1 Một số công trình tổng hop polymer bằng phương pháp lưu hóa

nghịch đảo

Các công trình tông hợp polymer bằng phương pháp lưu hóa nghịch đảo đượccông bố sau năm 2013 khi Lim, Pyun và Char đã tìm ra phương pháp này Dưới đây làbang thống kê một số công trình đã được công bố sử dụng phương pháp lưu hóa nghịchdao đề tông hợp polymer và ứng dụng của chúng

STT Nam công bố Tên bài báo

Preparation of dynamic covalent polymers via inverse

vulcanization of elemental sulfur

Sulfur fertilizer

based on inverse vulcanization

process with soybean oil

Preparation and

characterization of green polymer by

Nội dung công trình

Tông hợp polymer tử

lưu huỳnh va DIB —

Diisopropenylbenzene với lưu huỳnh ở dang

phan bón lưu huỳnh

bằng quá trình lưu hóa

nghịch đảo

Nghiên cứu điều chế

vật liệu polymer mới dựa trên phản ứng

copolymerization of

corn oil and sulphur

at molten state

Carbonisation of a

polymer made from

sulfur and canola oil

Carbon hóa polymer

được điều chế tử lưu

huỳnh và đầu cải đượcđiều chế bằng phương

pháp lưu hóa nghịch

năng hấp phụ thủy

ngân

Nghiên cứu sản xuât

polymer từ dau tao va

lưu huỳnh dựa trên

Năm 2014, Jared J Griebel và các cộng sự [19] đã tong hợp polymer từ lưu huỳnh

và DIB — Diisopropenylbenzene với lưu huỳnh ở dang Ss bằng phương pháp lưu hóa

nghịch đảo Lưu huỳnh được sử dụng ở hàm lượng cao (35%, 50%, 70%, 80% vẻ khôi

lượng trong sản phẩm polymer thu được Khi tông hợp vật liệu, các tác giả thấy rằng cókhả năng kiểm soát số lượng và tính chất động cúa các liên kết S — § có mặt trongpolymer Ngoài ra các liên kết S - S trong sản phẩm thu được còn được phát hiện là cókhả năng hoạt động mạnh khi tiếp xúc với nhiệt hoặc các tác động cơ học

Vào nam 2019, Stella F Valle và các cộng sự [20] đã thực hiện tông hợp polymer

từ lưu huỳnh và đầu đậu nành ứng dụng làm phân bón lưu huỳnh bằng quá trình lưu hóanghịch đáo Với nguyên liệu là lưu huỳnh và dầu đậu nành, nghiên cứu sử dụng tỉ lệ khỗilượng của lưu huỳnh và dầu đậu nành là trải dài từ: 3:7; 4:6; 5:5; 6:4; 7:3; 8:2 và 9:1 dé

thực hiện phản ứng Quy trình thực hiện ồn định ở nhiệt độ 165°C trong 40 phút đẻ đạt được ngưỡng tạo keo của vật liệu Kết thúc phản ứng thu được vật liệu polymer dùng

làm phân bón đề cung cấp nguyên tổ lưu huỳnh cho đất Với việc thiểu lưu huỳnh trongđất trong hàng thập kỷ và lưu huỳnh đã được sử dụng rộng rãi để làm phân bón thương

mại, lưu huỳnh vẫn bị hạn chế oxy hóa sinh học từ đó hạn chế hiệu quả của nó khi cung

cấp lưu huỳnh cho cây trồng Cây trồng chỉ có thé hap thụ lưu huỳnh khi có quá trình

oxy hóa bởi vi sinh vật trong đất Vật liệu có tiềm năng trở thành nguồn cung cấp lưuhuỳnh mới cho cây trong do cau trúc vật liệu giúp cho lưu huỳnh dé tiếp cận hơn với các

vi sinh vật oxy hóa trong dat, từ đó giúp phát trién phân bón lưu huỳnh hiệu quả hon.

Năm 2021, Amin Abbasi và các cộng sự [3] đã tiền hành thực hiện nghiên cứuđiều chế vật liệu polymer mới dựa trên phản ứng đồng trùng hợp lưu huỳnh và dầu ngô

với các tỉ lệ khôi lượng khác nhau Nguyên liệu được sử dụng là lưu huỳnh được sử dụng

ở dang tỉnh khiết 99,9% từ Malaysia và dau ngô Thực hiện tong hop polymer với các ti

lệ khác nhau giữa lưu huỳnh và dầu ngô: Š:5, 6:4, 7:3, §:2, 9:1 Quy trình diễn ra như

sau: Cho lưu huỳnh vào lọ thủy tinh và đun nóng dan dan cho đến khi tan chảy va đạtnhiệt độ 170°C bằng cách sử dụng bẻ dau ôn định nhiệt Sau khi đạt đến nhiệt độ 170°C,

đầu ngô được thêm vào dan dan khi lưu huỳnh nóng chảy và được khuấy liên tục Sau

đó thực hiện phản ứng trong vào | giờ ở nhiệt độ ôn định 170°C Kết thúc phản ứng, lọ

thủy tỉnh ra và giữ nguội đến nhiệt độ phòng, thu được polymer.

Cùng năm 2021, Maximilian Mann và các cộng sự [21], carbon hóa polymer được

điều chế từ lưu huỳnh và dầu cải được điều chế bằng phương pháp lưu hóa nghịch đảo

dé tăng cường kha năng hap phụ thủy ngân Lưu huỳnh nguyên tố Ss được lưu hóa trực

tiếp với dau cải với tỉ lệ khối lượng 1:1 ở 180°C trong 30 phút và thu được chất rắn màunâu Sau đó chat rắn thu được được carbon hóa ở 600°C và 30 phút thu được vật liệu

polymer mới Và kết quả vật liệu này có khả năng tốt cải thiện đáng kê sự hap thụ thủy

ngân trong nước hơn so với vật liệu polymer chưa được carbon hóa, mở ra tiềm năng cải

thiện khả năng xử lý thủy ngân trong nước của các vật liệu polymer.

Năm 2022, Adarsha Gupta và các cộng sự [22] đã nghiên cứu sản xuất polymer

từ đầu tảo và lưu huỳnh dựa trên phản ứng lưu hóa nghịch đảo để làm giàu chất béo bão

hòa, từ đó chuyên đôi thành nhiều sản phẩm hữu cơ có ích Ngày nay, người ta quan tâmđến việc sản xuất chất béo từ táo Những chất béo này có công đụng bỗ sung định đưỡng

va tiên chat cho dau diesel sinh học Trong tảo có thanh phan Thraustochytrids có thésản xuất hơn 50% chất béo trung tính do đó nghiên cứu này nhằm nghiên cứu chiến lược

làm giàu chất béo trung tính bão hòa được tạo ra từ thraustochytrids để dùng bô sungcho dau diesel Phan ứng lưu hóa nghịch đảo của lưu huỳnh với dầu tảo được thực hiện

Nguyên liệu được sử dụng là lưu huỳnh và dau tảo Lưu huỳnh nguyên tố được cho trực

tiếp vào dau tảo ở nhiệt độ 170°C Phần lưu huỳnh đính lên thành bình khi phản ứng xảy

ra được súng bắn nhiệt hóa lỏng để hòa tan xuống hỗn hợp Lưu huỳnh sẽ đồng trùng

hợp với hơn 90% chất béo không bão hòa trong dau từ đó tạo ra vật liệu polymer đề bé

sung có thêm vật liệu polymer đẻ ứng dụng vào cuộc sống như: làm vật liệu cathode của

pin Li - S, hap phụ kim loại Còn chất béo bão hòa được chiết xuất dé bỏ sung vào dau

diesel sinh hoc Sản pham thu được được kỳ vọng trở thành một loại vật liệu mới có the

làm giàu chất béo bão hòa trong việc sản xuất dau diesel sinh học, giúp có thêm nhiều

ứng dụng thực tiễn trước đây của polymer từ phản ứng lưu hóa nghịch đảo.

Theo nghiên cứu [16], năm 2022, Claudia V Lopez cùng các cộng sự đã tông hợp

các vật liệu polymer từ lưu huỳnh, dầu thực vật (đầu hạt cải, hướng đương) và mỡ nâu(mỡ nâu lả sản phâm phụ từ mỡ động vật có giá trị kinh tế thấp) Nghiên cứu đã thựchiện tạo bốn mẫu vật liệu với các tỉ lệ khác nhau vẻ khối lượng lưu huỳnh, mỡ nâu và

dau hat cải hoặc dau hướng đương Quy trình thực hiện như sau: Lưu huỳnh được nau

chảy ở 160°C và khuấy nhanh thu được lưu huỳnh nóng chảy Sau đó gia nhiệt và giữ ônđịnh hỗn hợp ở 180°C Tiếp theo vừa khuấy va vừa cho từ từ mở nâu vào hỗn hợp Kẻ

tiếp, thêm từng giọt dau hat cải hoặc dầu hướng dương vào dé thu được hỗn hợp gồm

lưu huỳnh, mỡ nâu và đầu Sau đó thực hiện khuấy trong 24 giờ và giỡ nhiệt độ ôn định

ở 180°C Kết thúc phản ứng, đồ hỗn hợp ra ngoài và làm nguội tự nhiên đến nhiệt độ

phòng, thu được vật liệu polymer Vật liệu polymer tạo thành được ủ 4 ngày trước khi thực hiện thí nghiệm cơ học Do khi đun lưu huỳnh có khả năng tạo các khí độc (H2S,

SO¿, ) nên phải khuấy nhanh thí nghiệm và thêm nguyên liệu chậm dé cải thiện tinh

trạng trên.

1.2.2 Ứng dụng của các polymer bằng phương pháp lưu hóa nghịch đảo

Polymer được điều chế bằng phương pháp lưu hóa nghịch dao có rat nhiều ứng

dụng trong cuộc sóng

1.2.2.1 Hap phụ dau

Luu huỳnh trong tự nhiên ky nước nên có thê hy vọng rang các polymer được

điều chế bằng phương pháp lưu hóa nghịch đảo sẽ có ái lực với các dung môi hữu cơnhư hydrocarbon hay dầu thô Và nếu chất liên kết được sử dụng trong quá trình lưu hóa

nghịch đảo cũng không phân cực thì sẽ tăng ái lực của vật liệu đối với hydrocarbon hay

dau thô [14]

Sunil Kumar Bajpai và cộng sự đã ứng dụng polysulfide từ dầu đậu nành làm vật

liệu xử lý dau trong nước [2] Trước tiên, nhũ tương đầu nước (oil/water emulsion) được

chuân bị bằng cách cho 5 gam dầu đậu nành vào 45 gam nước cất và dung dịch trên được

đánh sóng âm (sonication) trong vòng 5 phút Mẫu nhũ tương được chuẩn bị với các

nông độ khác nhau từ 50 đến 400 mg/L Tiếp theo 50 mL dung dịch nhũ tương được cho

vào bình tam giác cùng với 200 mg polymer dang bột mịn Sau đó, các bình tam giác

chứa các mẫu được đưa lên máy lắc nhằm tăng cường tương tác giữa dầu và vật liệupolymer Sau khi quá trình hap phụ kết thúc, mẫu polymer được thu hồi bằng cách cho

phóng điện kém do độ hòa tan khác nhau của các sản phẩm oxi hóa khử polysulfide — Li

khác nhau Việc điều chế và sử dụng vật liệu tông hợp có giàu lưu huỳnh và các thê vùi

hạt molybdenum disulfide (MoS2) làm vật liệu cực âm (cathode) Li — $ với khả năng

giảm thiêu sự hòa tan của các sản phẩm oxi hóa khử polysulfide — Li Polymer được tng

hợp tử lưu huỳnh va Molybdenum Disulfide (MoSa) được chứng mình có khả nang nâng

1.2.2.3 Hấp phụ kim loại

Nghiên cứu của luan Cubero-Cardoso và các cộng sự đã ứng dụng vật liệu

polysulfide từ dầu cải làm vật liệu hap phụ các kim loại nặng như Cd, Pb, Zn, Mn [24]

Hình 1.5 Khả năng hap phụ kim loại nặng của polymer [24]

Các muỗi của kim loại như Cadmium(H) [Cd(NO3)2-4H20], lead(II) [Pb(NO›)›]

zinc(II) [Zn(NOs)2°6H20], và Mn(H) [Mn(SO¿)-HzO] được sử dụng đẻ tiến hành thí

nghiệm Dung dịch thí nghiệm được chuẩn bị với nông độ 100 mg/L Vật liệu polymer

sẽ được cho vào ngâm trong dung dich trong 2 mốc thời gian là 1 và 24 tiếng Bên cạnh

đó, 20 mL được cho vào cốc thí nghiệm kèm 1 gam polymer và được khuấy từ trong

vòng | và 24 tiếng

Nhóm nghiên cứu của Max J H Worthington [25] đã tông hợp vật liệu polymer

từ quá trình lưu hoá các loại thực vật nhằm ứng dụng làm vật liệu xử lý thuỷ ngân trong

nước Trước tiên, mẫu vật liệu polymer được rửa qua với NaOH 0,1M nhằm loại bỏ đi

những phân tử thiol nhỏ có thê ảnh hướng đến quá trình thử nghiệm hoạt tính như H:S

a ^ # a ` ’ ` L$ a - -f ` *

Vật liệu sau đó được rửa qua thêm băng nước và được sây khô nhăm tiên hành thử

nghiệm kha nang xử ly thuỷ ngân 2 gam polysulfide được ngâm trong 5 mL dung dich

HgCle Sau 24 tiếng, vật liệu được lọc ra khỏi dung dich, nồng độ dung dich thuỷ ngân

sau thử nghiệm được đo bang ICP — MS Bên cạnh đó, vật liệu con được thir nghiệm kha

năng xử lý kim loại Hg trong nước Cụ thê, 1 gam polymer được thêm vào trong lọ thuỷ

tinh nước chứa 100 mg Hg Hon hợp sau đó được đem khuấy ở nhiệt độ phòng Sau 4

gid, vật liệu chuyên sang màu đen và không còn thay dau hiệu thuỷ ngân nữa Sau 24

giờ, polymer được lọc ra khỏi hỗn hợp, rửa sạch bằng nước và được đem đi cân Kết quả

cho thấy khối lượng vật liệu sau phản ứng đạt 1.099 gam, từ đó cho thay 99% thuỷ ngân

Hình 1.6 Quy trình thử nghiệm khả năng xử lý thuỷ ngân của polysulfide [25]

1.2.3 Tông hợp polymer từ mỡ cá bằng quá trình lưu hóa nghịch đảo

1.2.3.1 Polymer từ mỡ ca

Có thé nói, polymer hiện nay được tạo thành chủ yếu có nguồn gốc từ dau mỏ

-là nhiên liệu không thẻ tái tạo được Việc sản xuất và tông hợp ra các polymer từ dầu mỏ

đã thải ra một lượng lớn phé phầm không thé phân hủy sinh học gây 6 nhiễm môi trường.[22] Do đó, việc tìm một nguồn nguyên liệu khác thay thé dau mỏ dé tông hợp polymer

là một van đẻ cấp thiết Với sự phát triển của các loại vật liệu polymer hiện nay, polymer

sinh học nồi lên như một loại vật liệu mới được tạo thành dựa trên các nguyên liệu tái

tạo được với khả năng làm giám tác động đến môi trường, giảm phụ thuộc vào nguồnnguyên liệu từ dau mỏ va sinh ra các phế phẩm có thé phân hủy sinh học [1] [3] Vàpolymer từ mỡ cá là một trong các polymer sinh học cùng với polymer từ dầu thực vậtđược nhiều nhà khoa học lựa chọn đề tông hợp polymer ứng dụng vảo cuộc sông Đây

là một hướng đi mới đo trong mỡ cá chứa nhiều thành phan, trong đó chứa một lượnglớn các chuỗi acid béo và nối đôi không bão hòa, chúng tôi hy vọng mỡ cá có thê thực

Nghiên cứu của lakub Wreczycki và các cộng sự [26] đã chỉ ra răng: Lưu huỳnh

nguyên tố xuất hiện trong tự nhiên tồn tại ở đạng tính khiết, hiện điện ở dạng vòng 8

cạnh (Ss) đơn tả hoặc ta phương Nung nóng Ss dẫn đến sự nóng chảy của lưu huỳnh ở

trang thái rắn từ đó thu được chất long màu vàng (S;) ở nhiệt độ điểm nóng chảy khoảng

119°C Ở nhiệt độ trên 159°C các vòng monome Ss có mau đỏ đậm.

Theo Hoàng Nhâm [27], lưu huỳnh ton tại ở nhiều dang khác nhau, trong đó chủyếu là lưu huỳnh đơn tả và lưu huỳnh tả phương Lưu huỳnh đơn tà và lưu huỳnh tà

phương đều gồm những phân tử có 8 nguyên tử Sg, chúng khác nhau về cách sắp xếp cácphân tử Ss trong tinh thẻ Lưu huỳnh don ta (Sp) có mau vàng nhạt, nóng chảy ở 119,2°C

và bên trên 95,5°C, đưới nhiệt độ đó chuyên sang dang tà phương Lưu huỳnh tà phương

(Sa) có mau vàng, nóng chảy ở 112,8°C, bền ở nhiệt độ thường, trên 95,5°C chuyển sangdang đơn tả Khi đun nóng lưu huỳnh từ 25°C — 200°C, trạng thái của lưu huỳnh biến đôi

cụ thé như sau: Dun lưu huỳnh đến điểm nóng chảy (112,8°C hoặc 119,2°C), lưu huỳnhbiến thành một chất lỏng trong suốt, linh động và có mau vang Khi đến trên 160°C, lưu

huỳnh nhanh chóng có màu nâu đỏ và nhớt dần Đến 200°C, lưu huỳnh lỏng, đặc quánh

lại giống như nhựa vả cỏ mảu nâu đen Tính chất bất thường này của lưu huỳnh khác với

bất kỳ chất lỏng nào khác (khi đun nóng độ nhớt luôn luôn giảm xuống) được giải thích

là những phân tử vòng Sx khi đun nóng đến trên 160°C bị đứt thành các phân tử mạch

hở, rồi những phân tử này noi lại với nhau thành những mạch dài hơn dẫn đến việc độ

nhớt tăng lên và màu thay đôi theo

Cũng theo Nguyễn Đức Vận [28], khi đun nóng đến 119,3°C, lưu huỳnh chảy long,

trong suốt, linh động, gần như không màu; làm lạnh nhanh tạo ra tinh thé lưu huỳnh đơn

ta dé một thời gian tinh thé S hình kim chuyền sang dang thù hình lưu huỳnh tả phương

Dun nóng đến 160°C, độ nhớt tăng dan, mau sắc chuyên sang nâu; đến 190°C độ nhớt

cao nhất, màu chuyền sang nâu đen

Có thé tom tat qua trình biến đôi lý học của lưu huỳnh qua bảng tóm tắt sau:

Hình 1.7 Sơ đồ tóm tắt quá trình biến d6i lý học của lưu huỳnh theo nhiệt độ [28]

Lưu huỳnh có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sông Lưu huỳnh được dùng đề sản

xuất pin Li— S (Lithium — Sulfur), một trong những thiết bị lưu trữ day tiêm năng cho

tương lai [29] Lưu huỳnh còn được biết là có đặc tính diệt côn trùng và được sử dụng

làm chất kiểm soát sâu bệnh không độc hại trong ngành nông nghiệp [30] Các tinh thé

Sa, dạng lưu huỳnh phô biến nhất trong tự nhiên, cũng được biết là có hoạt tính quang

xúc tác [31].

1.2.3.3 Mỡ cá

Cá basa (tên khoa học là Pangasius bocourti) là một loại cá da trơn thuộc họ

Pangasius [32] Đây là loài cá nước ngọt đang được sản xuất và tiêu thụ ngày càng nhiều

nhờ vào hương vị thơm ngon và các chất dinh dưỡng hữu ích có trong cá [33] Với lợi

thẻ có vùng lãnh thé trai đài trên ba nghìn km với đường bờ biên trải dài , Việt Nam vô

cùng có lợi thé trong việc nuôi trồng vả khai thác thủy hải sản Vùng Đồng bằng sông

"» ` a: ` Lyk > : £ a ^ eae s ‘

Cửu Long là khu vực chăn nuôi và chê biên thủy sản xuất khâu thuộc loại lớn nhat nước,

trong đó điển hình là nguồn thủy sản cá tra, cá basa Khoảng 120 ngàn tan mỡ cá phế

liệu hàng năm được các nhà máy thai ra Ngoài ra đầu cá còn được sản xuất nhiều trong

những năm gân đây

Trên thé giới, dau cá rất được ưa chuộng do chứa nhiều dưỡng chat tốt cho sức

khỏe Tại EU, từ năm 2005 — 2020, sản lượng dầu cá dao động thấp nhất vào năm 2015

là 127000 tan và cao nhất là 192000 tan vào năm 2010, Năm 2020, sản lượng dau cá ước

tinh là 140000 tan, tăng 2% so với cùng kỳ năm 2019 Dan Mach và Tây Ban Nha là hai

nước có sản lượng dau cá lớn nhất chiếm khoảng 43% và 19% tông sản lượng dau cá ở

EU năm 2020 Bên dưới là sản lượng đầu cá qua từng năm được sản xuất tại EU [34]

nmnak e@Spain m@Germany @Sweden Poland ®&Other

Hình 1.9 San lượng dầu cá được sản xuất theo các năm tai EU [34]

Dựa trên các kết quả phân tích đã có dựa trên mỡ cá basa, mỡ cá có các thành phầnchính bao gồm các acid béo bão hòa (Myristic acid, Palmitic acid, Stearic acid và

Arachidic acid), acid béo không bão hòa chứa một liên kết đôi như (Palmitoleic acid,Oleic acid) và các acid béo không bão hòa chứa nhiều liên kết đôi như Linoleic acid,

Linolenic acid [1], [Š] [6] [35]

Bang 1.2 Thành phan acid béo chính có trong mỡ cá

Acid béo bão hòa

Công thức cầu tạo

Ngoài ra, con phát hiện ham lượng các acid béo w — 3 vả w — 6 trong mỡ ca basa

là 155 mg/g chat béo trong đó có 15 mg/g acid béo œ — 3 và 140 mg/g acid béo œ — 6,

đặc biệt có thành phần DHA và EPA tốt cho sức khỏe [5]

Dựa trên cơ sở nền quá trình lưu hóa đã được đưa ra hơn 150 năm trước, các quy

trình nhằm cải thiện khả năng lưu hóa cô điền ngày cảng được các nhà nghiên cứu tìm

tòi và phát triển như lưu hóa tăng tốc, lưu hóa động, Và mới nhất là lưu hóa nghịch

dao, polymer được tạo thành với việc sử dụng lưu huỳnh lam "xương sông" tao radical

từ quá trình trùng hợp mở vòng dé hình thành liên kết ngang với liên kết x của các phân

tử hữu cơ không bão hòa đã đạt được nhiều ứng dụng thực tiễn như dùng đẻ hap phụ kim

loại, xử lý sự cỗ tràn dau, lam vật liệu cathode cho pin Li - S, Với việc mỡ cá đượcchứng minh có các nỗi đôi không bão hòa giống với các loại đầu thực vật, chúng tôi kỳvọng có thê tông hợp được polymer từ mỡ cá với lưu huỳnh bằng phản ứng lưu hóanghịch đảo ở nhiệt độ 180°C trong thời gian 1 giờ và có thé sử dung polymer cho địnhhướng ứng dụng thực hiện loại bỏ dau khỏi nước nhiễm ban, với khao sat ban dau là lọctách nước nhiễm ban khỏi dau

Côc 50 mL

Ong pipette 2 mLMáy đo độ nhớt Brookfield

2.2 QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH THÀNH PHAN CỦA MỠ CÁ

2.2.1 Quy trình ester hóa mỡ cá

Đề xác định được thành phan acid béo trong mỡ cá, chúng dé xuất thực hiện theo

quy trình của nghiên cứu [36] như sau:

1.55 gam NaOH + 50 mL methanol thu được dung dịch

Thêm tiếp | mL CH,ONa vào ống nghiệm

% Bước 1 Diều chế dung dịch CH3OH bang cách cân chính xác 1,55 gam sodium

hydroxide (NaOH) dạng ran cho vào 50 mL dung dich methanol từ đó thu được

dung dịch CH:OH.

Nw ti

% Bước 2 Dun chảy lỏng 0.1 gam mỡ cá cho vào ống phan ứng thêm | mL hexane

vào ông nghiệm.

% Bước 3 Thêm tiếp 1 mL dung địch CH3ONa vao ống nghiệm, khuấy đều hỗn hợp

bằng máy khuấy từ trong 1 phút

* Bước 4 Lay ống phan ứng ra khỏi máy khuấy từ, thêm tiếp 1 mL và dé yên dung

địch trong 10 phút ở nhiệt độ phòng.

Bước 5 Sau khoảng 10 phút, hỗn hợp sẽ tách thành hai lớp riêng biệt,

Hình 2.1 Hỗn hợp tại bước 5, lớp ester mỡ cá nằm phía trên

“ Bước 6 Gan lớp ester trong suốt phía trên bằng ống nhỏ giọt, sau đó lọc dung

dich vừa gan bang sodium sulfate (Na2SO4) khan thu được dung dich methyl ester

của mỡ cả.

eee

2.2.2 Phân tích thành phần mỡ cá bằng phương pháp sắc kí khí khối pho

(GC - MS)

Phương pháp sắc kí khí khối phô (GC — MS) la phương pháp đo được dùng dé

xác định thành phần của các chất có trong mẫu đo Trong bài nghiên cứu này, dựa vàokết quả đo GC — MS của dung địch methyl ester của mỡ cá, chúng tôi có thé xác định

` a Lộ - + x ~

duoc thanh phan cac acid béo co trong mau mé ca.

Các acid béo sau khi được được methyl hóa sẽ được phân tích thành phần bằng

phương pháp đo GC — MS Các mẫu đo được phân tích trên máy sắc ký ghép khối phố

GC — MS hiệu Shimadzu 2010, sử dụng cột SLP — Šms (30 mm, 0.25 yum, 0.25 mm).

Nhiệt độ inlet và nhiệt độ giao diện (transfer line) được cai đặt ở 250°C Hệ thông sử

dụng khí mang là Helium.

2.3 QUY TRÌNH LƯU HOA MO CÁ VA PHAN TÍCH DAC TRƯNG CUA SAN

PHÁM

2.3.1 Quy trình tổng hợp polymer

Các mẫu vật liệu polymer được tông hợp được chuẩn bị ứng với tỉ lệ khối lượng

giữa lưu huỳnh : mỡ cá lần lượt: 5:5, 6:4, 7:3, 8:2 9:1 Khối lượng cô định của hỗn hợp