Nghiên cứu khả năng hấp phụ và giải hấp phụ nước của vật liệu siêu hấp phụ

MỞ ĐẦU Việt Nam với đặc thù là một nước nông nghiệp nên có nguồn nông sản rất dồi dào và phong phú. Tuy nhiên, việc tận dụng có hiệu quả nguồn nguyên liệu tự nhiên sẵn có còn rất nhiều hạn chế. Biến tính các sản phẩm tự nhiên nhằm nâng cao và mở rộng tính năng sử dụng của nó là một trong những mối quan tâm hàng đầu của các nhà nghiên cứu. Trong lịch sử phát triển nông nghiệp, đã nhiều lần xuất hiện tình trạng hạn hán và thiếu nước ở nhiều nơi trên thế giới và từ lâu đã là mối quan tâm, lo lắng của những người trực tiếp sản xuất, của các nhà quản lý và các nhà khoa học. Để đối phó với tình hình thiếu nước tưới cho cây trồng, trên thế giới có rất nhiều giải pháp. Về mặt hóa học, một trong những giải pháp tỏ ra có hiệu cao là áp dụng hợp chất polyme có khả năng dự trữ nước để cung cấp cho nhu cầu sống và phát triển của cây trồng vật. Polyme siêu hấp thụ nước không chỉ giúp giải quyết vấn đề giữ nước cho đất khô hạn, mà còn giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường nông nghiệp do có thể kết hợp sử dụng lượng phân bón hợp lý tránh thất thoát ra môi trường, nhờ đó tiết kiệm được phân bón, góp phần cải tạo và tăng độ phì cho đất. Ngoài ra, vật liệu polyme siêu hấp thụ nước còn góp phần làm tăng hiệu quả kinh tế cây trồng, cải thiện thu nhập cho người nông dân. Sản phẩm được chú ý nhiều nhất trên thị trường hiện nay là chất giữ ẩm được tổng hợp từ phản ứng đồng trùng hợp ghép lên tinh bột. Sự ra đời của loại vật liệu mới này đã và đang góp phần mở ra một giải pháp rất hữu ích cho những vùng đất thường xuyên khô cạn, đất cát, đất đồi núi, những nơi nước dễ trôi đi của Việt Nam. Với những ý nghĩa thực tiễn trên, chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu khả năng hấp phụ và giải hấp phụ nước của vật liệu siêu hấp phụ” làm khóa luận tốt nghiệp. Kết cấu của khóa luận gồm những phần sau:

[...]... liệu siêu hấp phụ * Tính chất cơ bản của Polyme siêu hấp thụ nƣớc Vật liệu siêu hấp phụ là sản phẩm biến tính của tinh bột với acrylic, nó có khả năng đặc biệt trong việc hấp phụ nước, nước muối sinh lý, nước tiểu, máu và các dung dịch khác Khả năng hấp phụ và tính chất của vật liệu siêu hấp phụ thể hiện trong bảng sau: + Đặc điểm bên ngoài: màu trắng ngà + Khả năng hấp phụ (g g) - Nước cất: 400 - Nước. .. bởi vật liệu và không thể bị tách ra bởi áp lực đến 5 bar Polyme siêu hấp phụ nước là vật liệu có khả năng giữ được trên 100g nước /1g polyme khô Để thực hiện khả năng giữ ẩm, vật liệu phải có khả năng trương nở Khả năng giữ ẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố: + Khả năng trương nở của vật liệu + Môi trường nước (nước cất thì khả năng trương nở là tốt nhất) + Cách thức tiến hành hấp phụ nước: nếu cho hấp phụ. .. pháp tiến hành 2.2.1 Nghiên cứu độ trƣơng của vật liệu siêu hấp phụ trong các môi trƣờng và các điều kiện hấp phụ khác nhau 2.2.1.1 Nghiên cứu ảnh hƣởng của môi trƣờng đến khả năng hấp phụ nƣớc của vật liệu siêu hấp phụ nƣớc * Ảnh hưởng của các môi trường: nước cất, NaOH, HCl, NaCl Lấy 0,5 g mẫu cho vào 6 cốc chứa 250 ml dung dịch 0,01M ứng với từng dung dịch (trừ nước cất), tiến hành khảo sát ở thời gian... tiến hành khảo sát ở thời gian 60 SVTH: ĐOÀN THỊ TRÀ MY 25 LỚP 08SHH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS TRẦN MẠNH LỤC phút Sau đó lọc khô sản phẩm, để ráo ngoài không khí rồi đem cân Tiến hành so sánh độ trương của vật liệu trong các dung dịch 2.2.2 Nghiên cứu khả năng giải hấp phụ của vật liệu siêu hấp phụ 2.2.2.1 Khả năng giải hấp phụ nƣớc trong điều kiện phòng thí nghiệm với vật liệu đã hấp phụ nƣớc trong... cân Tỷ lệ khối lượng mẫu trước và sau khi hấp thụ nước chính là độ trương của vật liệu ứng với các khoảng nồng độ được khảo sát Tiến hành so sánh độ trương của vật liệu trong các môi trường 2.2.1.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng của thời gian đến khả năng hấp phụ nƣớc của vật liệu siêu hấp phụ trong các môi trƣờng khác nhau * Ảnh hưởng của thời gian (thay đổi từ 5-90 phút) đối với nước cất, dung dịch axit, dung... trong các dung dịch có các ion sẽ làm cản trở khả năng hút nước của các trung tâm hút nước của vật liệu siêu hấp phụ nên làm cho độ trương giảm 3.2.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng của thời gian hấp phụ SVTH: ĐOÀN THỊ TRÀ MY 29 LỚP 08SHH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS TRẦN MẠNH LỤC Quá trình hấp phụ được tiến hành ở các điều kiện: vật liệu siêu hấp phụ nước: 0,5g; nước 250ml; nhiệt độ phòng; nồng độ dung dịch:... HCl và nƣớc cất Lấy 20g vật liệu đã hấp phụ nước trong 4 dung dịch cho vào 4 cốc có mặt thoáng như nhau, để vật liệu tại cùng vị trí trong phòng thí nghiệm Tiến hành cân mẫu sau mỗi 24h cho đến khi khối lượng mẫu được xem là không đổi Độ giảm khối lượng chính là lượng nước thoát ra và bay hơi (tốc độ giải hấp phụ của vật liệu) 2.2.2.2 Khả năng giải hấp phụ nƣớc trong điều kiện ngoài trời với vật liệu. .. trở khả năng hút nước của các trung tâm hút nước của vật liệu cũng giảm đi, nên độ trương của vật liệu tăng lên 3.2.8 Ảnh hƣởng của nguồn nƣớc đến độ trƣơng Quá trình hấp phụ được tiến hành ở các điều kiện: vật liệu siêu hấp phụ: 0,5g; dung dịch: 250ml, nhiệt độ phòng; thời gian khảo sát: 60 phút Kết quả được trình bày trong bảng 3.8 và hình 3.12 Bảng 3.8 Ảnh hưởng của nguồn nước đến độ trương Nước. .. trương 150 100 50 0 Nước cất Dung dịch NaOH Dung dịch HCl Dung dịch NaCl Hình 3.5 Ảnh hưởng của môi trường đến độ trương Từ kết quả trên ta thấy rằng khả năng trương của vật liệu siêu hấp phụ nước phụ thuộc rất nhiều vào môi trường Độ trương của vật liệu siêu hấp phụ nước trong nước cất là lớn nhất, tiếp theo là trong môi trường NaOH, NaCl và nhỏ nhất là trong môi trường HCl Điều này được giải thích là do... hưởng của nồng độ môi trường Dựa vào bảng 3.3 và hình 3.7 ta thấy rằng khi nồng độ của môi trường tăng thì độ trương của vật liệu siêu hấp phụ giảm Điều này được giải thích là do khi nồng độ tăng thì SVTH: ĐOÀN THỊ TRÀ MY 31 LỚP 08SHH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS TRẦN MẠNH LỤC hàm lượng ion trong các dung dịch tăng lên ngăn cản khả năng hút nước của các trung tâm hút nước của vật liệu siêu hấp phụ nên