Nghiên cứu chế tạo một số polyme ưa nước và ứng dụng cố định các kim loại nặng trong bùn thải công nghiệp (TT)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ …… ….***………… PHAN MINH TÂN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MỘT SỐ POLYME ƯA NƯỚC VÀ ỨNG DỤNG CỐ ĐỊNH CÁC KIM LOẠI NẶNG TRONG BÙN THẢI CÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Hoá hữu Mã số: 62.44.01.14 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC HÀ NỘI - 2016 Công trình hoàn thành tại: Học viện Khoa học Công nghệ Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Người hướng dãn khoa học 1: GS.TS Nguyễn Văn Khôi Người hướng dãn khoa học 2: PGS TS Trần Đại Lâm Phản biện 1: GS.TS Thái Hoàng Phản biện 2: GS.TS Bùi Chương Phản biện 3: GS.TS Nguyễn Văn Tuyến Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, họp Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam vào hồi … ’, ngày … tháng … năm 2016 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học Công nghệ - Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học luận án Lĩnh vực polyme ưa nước phát triển nhanh chóng thời gian gần nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày cao Polyme tan nước tổng hợp chiếm thị phần ứng dụng lớn sống như: xử lý nước, sản xuất giấy, chế biến khoáng sản, công nghiệp dệt may, giày da, mỹ phẩm, dược phẩm, thu hồi dầu tăng cường đặc biệt sử dụng cố định kim loại nặng Tuy nhiên, Việt Nam có thông tin việc nghiên cứu chế tạo loại polyme Thực tế nhiều nhà máy khu công nghiệp hàng ngày xả thải trực tiếp nước thải, bùn thải có chứa các thành phần nguy hại với hàm lượng vượt giới hạn cho phép môi trường Hậu môi trường nước kể nước mặt nước ngầm nhiều khu vực bị ô nhiễm kim loại nặng nghiêm trọng Khi thải bỏ tùy tiện bùn thải công nghiệp (BTCN) vào môi trường, kim loại nặng (KLN) dễ dàng phát tán sang môi trường đất, nước mặt nước ngầm Đây mối nguy hiểm tiềm tàng sức khỏe người hệ sinh thái tự nhiên Hiện nay, có nhiều nghiên cứu tổng hợp, sử dụng polyme loại phụ gia cho trình bê tông hóa bùn thải để cải thiện tính chất bê tông khả lưu giữ kim loại nặng nhằm hạn chế đến mức thấp mức độ nhiễm kim loại nặng môi trường Hướng nghiên cứu dựa khả tạo phức polyme với kim loại nặng, giúp cho kim loại nặng có tính ổn định cao bê tông Xuất phát từ tình hình nghiên cứu nước, lựa chọn đề tài luận án: “Nghiên cứu chế tạo số polyme ưa nước ứng dụng cố định kim loại nặng bùn thải công nghiệp” thực với mục tiêu tổng hợp thành công số polyme ưa nước sử dụng chúng để cố định số ion kim loại nặng: Cu2+, Pb2+ Ni2+ xử lý bùn thải công nghiệp Mục tiêu luận án - Nghiên cứu lựa chọn yếu tố phù hợp để tổng hợp copolyme: copolyme Nvinyl pyrrolidon-acrylamit (VP-AM), N-vinyl pyrrolidon-N,N’-dimethylacryamit (VP-DMAm), polyme hydroxamic axit (PHA) - Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng tới khả cố định kim loại nặng polyme như: nhiệt độ, thời gian, pH, hàm lượng polyme - Nghiên cứu trình đóng rắn bùn thải công nghiệp kết hợp xi măng polyme - Nghiên cứu lựa chọn đơn phối liệu cho trình sản xuất gạch không nung từ bùn thải công nghiệp, xi măng, cát polyme Các nội dung nghiên cứu luận án - Nghiên cứu tổng hợp tính chất copolyme (VP-AM) - Nghiên cứu tổng hợp tính chất copolyme (VP-DMAm) - Nghiên cứu tổng hợp tính chất polyme (PHA) - Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng tới khả cố định polyme với ion kim loại - Nghiên cứu trình đóng rắn bùn thải công nghiệp kết hợp xi măng polyme - Nghiên cứu lựa chọn đơn phối liệu cho trình sản xuất gạch không nung từ bùn thải công nghiệp, xi măng, cát copolyme VP-DMAm Cấu trúc luận án Luận án gồm phần sau: - Mở đầu : trang - Phần tổng quan: 50 trang - Phần thực nghiệm: 18 trang - Phần kết thảo luận: 53 trang - Kết luận: trang CHƯƠNG I – TỔNG QUAN 1.1 Polyme ưa nước ứng dụng 1.2 Polyme ưa nước ứng dụng xử lý môi trường 1.3 Cơ sở lý thuyết trùng hợp đồng trùng hợp 1.4 Bùn thải công nghiệp biện pháp xử lý CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Hóa chất thiết bị sử dụng 2.1.1 Hoá chất - Các monome VP, DMAm, AM, PAM - Các chất khơi mào: amoni pesunfat (APS), axit ascorbic (As), Hydroxylamin hidroclorit (NH2OH.HCl) - Một số muối kim loại: CuSO4, CrCl3, Pb(NO3)2, NiCl2, Co(NO3)2 - Xi măng pooc lăng PC40, cát, bùn 2.1.2 Dụng cụ, thiết bị - Dụng cụ: bể điều nhiệt, máy khuấy cơ, cân phân tích, bình sục khí nitơ, nhiệt kế, bình cầu, sinh hàn hồi lưu, cốc thuỷ tinh, ống thuỷ tinh, bình tam giác, pipet dụng cụ thủy tinh khác - Tủ sấy chân không Karl Kolb 101-1A (Đức) - Máy đo pH để bàn, thang đo pH/ORP - Thiết bị phổ IR, phân tích nhiệt DSC, TGA, FE-SEM, GPC, EDX, AAS - Thiết bị đo độ bền nén độ bền uốn C071A Matest (Ý) 2.2 Phương pháp thực nghiệm nội dung nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp thực nghiệm - Tổng hợp polyme + Tổng hợp copolyme (VP-AM) (VP-DMAm) phương pháp trùng hợp dung dịch: + Tổng hợp polyhydroxamic axit (PHA) từ poly acryamit - Xác định hiệu suất chuyển hóa thành copolyme phương pháp kết tủa - Xác định hiệu suất chuyển hóa tổng theo phương pháp chuẩn độ nối đôi - Xác định thành phần copolyme phương pháp phân tích nguyên tố - Phương pháp xác định số đồng trùng hợp phương pháp Kelen- Tudos - Xác định hàm lượng nhóm chức PHA - Xác định cường độ nén viên gạch - Xác định cường độ uốn - Xác định độ hút nước viên gạch - Xác định hàm lượng kim loại nặng bị nhiễm 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu tổng hợp tính chất copolymer (VP-AM) - Nghiên cứu tổng hợp tính chất copolymer (VP-DMAm) - Nghiên cứu tổng hợp tính chất poly hydroxamic axit (PHA) - Nghiên cứu khả cố định số ion kim loại nặng polyme - Nghiên cứu trình đóng rắn bùn thải xi măng kết hợp với polyme - Nghiên cứu lựa chọn đơn phối liệu chế tạo gạch không nung quy mô phòng thí nghiệm CHƯƠNG KẾT QUẢ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên cứu tổng hợp tính chất copolyme (VP-AM) 3.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố lên trình đồng trùng hợp VP AM phương pháp trùng hợp dung dịch 3.1.1.1 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian phản ứng Kết khảo sát hiệu suất chuyển hóa theo thời gian nhiệt độ khác biểu diễn hình 3.1 Hình 3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian tới hiệu suất chuyển hóa phản ứng VP với AM Kết cho thấy tăng nhiệt độ hiệu suất chuyển hóa tăng mạnh giai đoạn đầu (90 phút đầu) sau tăng chậm không đổi sau 240 phút tất điều kiện thí nghiệm sản phẩm thu chủ yếu copolyme, tượng ban đầu gốc tự linh động dễ phản ứng, mạch phân tử phát triển dài độ nhớt dung dịch tăng làm hiệu suất chuyển hóa chậm lại Ngoài ra, việc tăng nhiệt độ từ 30-40oC làm tăng hiệu suất phản ứng tổng phản ứng hình thành copolyme Tuy nhiên tiếp tục tăng nhiệt độ (từ 40 45oC) hiệu suất phản ứng giảm tốc độ phản ứng thứ cấp tăng (chuyển mạch, ngắt mạch), trình làm rõ qua độ suy giảm M w PDI (bảng 3.1) Bảng 3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ đến M w PDI copolyme (VP-AM) Nhiệt độ (oC) 30 35 40 45 57300 55400 53300 50500 M w (g/mol) PDI 1,63 1,65 1,66 1,71 3.1.1.2 Ảnh hưởng nồng độ chất khơi mào Kết khảo sát trình bày hình 3.2 bảng 3.2 (Hiệu suất chuyển hóa tổng - T%, Hiệu suất chuyển hóa thành copolyme - R%) Hình 3.2 Ảnh hưởng nồng độ chất khơi mào tới hiệu suất chuyển hóa phản ứng VP với AM Kết cho thấy: Khi tăng nồng độ chất khơi mào hiệu suất chuyển hóa tăng tăng nồng độ chất khơi mào tốc độ phản ứng tăng, làm tăng hiệu suất chuyển hóa Tuy nhiên, tăng nồng độ chất khơi mào tốc độ phản ứng ngắt mạch tăng theo dẫn tới làm giảm M w copolyme độ phân tán khối lượng phân tử tăng, điều bảng 3.2 Bảng 3.2 Ảnh hưởng nồng độ chất khơi mào tới M w PDI copolyme (VP-AM) Nồng độ chất khơi mào PDI Mw (%) (g/mol) 0,50 53300 1,66 0,75 49800 1,68 1,00 48600 1,69 1,25 47500 1,71 1,50 46100 1,72 1,75 43900 1,77 Hiệu suất chuyển hóa tăng nồng độ chất khơi mào tăng đến giá trị định, cụ thể ta thấy tăng nồng độ chất khơi mào lên 1,75% hiệu suất chuyển hóa đạt thấp so với nồng độ chất khơi mào 1,5%, điều lý giải tốc độ phản ứng ban đầu lớn, phản ứng xảy tượng cục làm ảnh hưởng khả phản ứng monome Với nồng độ chất khơi mào 1,50% cho giá trị hiệu suất M w phù hợp Lựa chọn nồng độ chất khơi mào cho 1,50% cho nghiên cứu 3.1.1.3 Ảnh hưởng nồng độ monome Kết trình bày hình 3.3 bảng 3.3 (Hiệu suất chuyển hóa tổng - T%, Hiệu suất chuyển hóa thành copolyme - R%) Hình 3.3 Ảnh hưởng nồng độ monome tới hiệu suất chuyển hóa phản ứng VP với AM Kết cho thấy tăng nồng độ monome từ 30-40% hiệu suất chuyển hóa tổng hiệu suất chuyển hóa thành copolyme tăng, điều giải thích tăng nồng độ monome làm tăng va chạm phân tử monome gốc tự làm tăng tốc độ phản ứng Tuy nhiên, nồng độ monome tăng lên 45% hiệu suất chuyển hóa giảm nồng độ monome cao làm tăng phản ứng thứ cấp, độ nhớt dung dịch tăng nhanh cản trở di chuyển gốc tự cản trở trình phát triển mạch ưu tiên trình ngắt mạch xảy ra, phản ứng xảy cục bộ, khó khống chế nhiệt Điều thể rõ qua ảnh hưởng nồng độ monome tới M w PDI copolyme Bảng 3.3 Ảnh hưởng nồng độ monome tới M w PDI (VP-AM) Nồng độ monome PDI Mw (%) (g/mol) 30 49000 1,70 35 51200 1,72 40 53400 1,75 45 51200 1,78 Từ kết thu được, lựa chọn nồng độ monome 40% phù hợp cho nghiên cứu 3.1.2 Xác định số đồng trùng hợp VP AM Trên sở kết thành phần copolyme thu theo phân tích nguyên tố, hệ số phương trình Kelen-Tudos tính toán xây dựng phương trình tuyến tính ξ η: Hình 3.4 Đường thẳng Kelen-Tudos thực nghiệm hệ VP/AM Từ phương trình K-T thực nghiệm ngoại suy được: ξ = => r1 (VP) = 0,107 < ξ = => r2 (AM) = 1,890 > Kết cho thấy: rVP = 0,107 < nên VP có xu hướng phản ứng với AM nhiều tự phản ứng, rAM = 1,890 > nên AM lại có xu hướng tự phản ứng cao phản ứng với VP 3.1.3 Đặc trưng tính chất sản phẩm copolyme (VP-AM) 3.1.3.1 Phổ hồng ngoại FTIR copolyme (VP-AM) Phổ hồng ngoại copolyme (VP-AM) trình bày hình 3.7 Hình 3.7 Phổ hồng ngoại copolyme (VP-AM) Kết cho thấy, phổ IR copolymer VP-AM xuất tất pic đặc trưng đơn vị mắt xích VP AM, không thấy xuất vị trí pic nối đôi C=C cho thấy đồng trùng hợp VP AM xảy Do tương tác nhóm chức liền kề đại phân tử polyme nên vị trí pic có dịch chuyển nhỏ không đáng kể Như xuất hai pic dao động liền kề 1660 (ʋC=O AM) 1621 (ʋC=O VP), bên cạnh dao động hóa trị liên kết N-H cho xuất pic dao động đặc trưng 3481 cm-1 dao động liên kết C-N cho xuất pic hấp thụ 1281 cm-1 3.1.3.2 Nhiệt vi sai quét (DSC) copolyme (VP-AM) Giản đồ nhiệt vi sai quét DSC PVP, PAM sản phẩm copolyme (VPAM) trình bày hình 3.8 Hình 3.8 Giản đồ DSC homopolyme VP (a); homopolyme AM (b) copolymer (VP-AM) với tỷ lệ VP/AM 1:1 (c) Từ giản đồ phân tích nhiệt DSC copolymer (VP-AM) (hình 3.8.c) thấy giản đồ xuất điểm Tg = 153,36oC giá trị nhiệt độ thủy tinh copolymer nằm giá trị nhiệt độ thủy tinh hóa homopolyme VP, Tg =109,12 oC (hình 3.8.a) homopolyme AM, Tg = 188,15oC (hình 3.8.b) 3.1.3.3 Phân tích nhiệt trọng lượng TGA copolyme (VP-AM) Giản đồ phân tích nhiệt trọng lượng copolyme (VP-AM) (1:1) trình bày hình 3.9 Hình 3.9 Giản đồ TGA copolyme (VP-AM) Trên giản đồ TGA copolyme cho thấy xuất giai đoạn khối lượng: - Vùng 9,458% khối lượng (nhiệt độ 30,18 kết thúc 150,03oC): điều trình tách nước bề mặt (các đơn vị VP AM có tính hút ẩm cao) - Vùng 72,269% (nhiệt độ 159,03oC nhiệt độ kết thúc 475,00oC) chủ yếu trình phân hủy nhiệt nhóm chức lại có chứa poly(AM-co-VP) CO, NH2 tạo thành NH3 CO2 - Vùng Quá trình nhiệt phân, phân hủy poly(AM-co-VP) đạt gần hoàn toàn đạt 99,168% khoảng nhiệt độ từ 475,00oC 3.1.3.4 Nghiên cứu hình thái học bề mặt sản phẩm (VP-AM) Hình thái học bề mặt PVP, PAM copolyme (VP-AM) nghiên cứu phương pháp hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FE-SEM) Kết trình bày hình 3.10 a) PVP b) (VP-AM) c) PAM Hình 3.10 Ảnh FE-SEM bề mặt cắt mẫu PVP-a, (VP-AM)-b PAM-c Từ ảnh FE-SEM thấy, bề mặt cắt copolyme cứng nhắc, cồng kềnh nhiều so với PAM, điều cho thấy có mặt đơn vị VP làm tăng liên kết H đơn vị AM làm bề mặt copolyme cứng nhắc Như thân đơn vị VP đóng vai trò làm tăng cồng kềnh phân tử copolyme VP-AM 80 80 70 70 Hiệu suất chuyển hóa thành copolyme (%) Hiệu suất chuyển hóa tổng (%) 3.2 Nghiên cứu tổng hợp tính chất copolyme (VP-DMAm) 3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố lên trình đồng trùng hợp VP DMAm phương pháp trùng hợp dung dịch 3.2.1.1 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian phản ứng Kết khảo sát hiệu suất chuyển hóa theo thời gian nhiệt độ khác biểu diễn hình 3.11 60 50 40 35oC 30 40oC 20 45oC 10 50oC 0 50 100 150 200 250 300 350 60 50 40 30 35oC 40oC 20 45oC 50oC 10 0 Thời gian phản ứng (phút) 50 100 150 200 250 300 350 Thời gian phản ứng (phút) Hình 3.11 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian tới hiệu suất chuyển hóa phản ứng VP với DMAm Kết cho thấy tăng nhiệt độ hiệu suất chuyển hóa tăng mạnh giai đoạn đầu (90 phút đầu) sau tăng chậm không đổi sau 320 phút tất điều kiện thí nghiệm sản phẩm thu chủ yếu copolyme, tượng ban đầu gốc tự linh động dễ phản ứng, mạch phân tử phát triển dài độ nhớt dung dịch tăng làm giảm hiệu suất chuyển hóa Ngoài ra, việc tăng nhiệt độ từ 35-45oC làm tăng hiệu suất phản ứng tổng phản ứng hình thành copolyme Tuy nhiên tiếp tục tăng nhiệt độ (từ 45 - 50oC) hiệu suất phản ứng giảm tốc độ phản ứng thứ cấp tăng (chuyển mạch, ngắt mạch), trình làm rõ qua độ suy giảm M w PDI (bảng 3.6) Bảng 3.6 Ảnh hưởng nhiệt độ đến M w PDI copolyme (VP-DMAm) Nhiệt độ (oC) 35 40 45 50 82500 81300 80400 76000 M w (g/mol) PDI 1,63 1,64 1,65 1,71 o Từ kết thu được, lựa chọn nhiệt độ phản ứng 45 C thời gian phản ứng 320 phút để thực cho nghiên cứu 3.2.1.2 Ảnh hưởng nồng độ chất khơi mào Kết khảo sát trình bày hình 3.12 bảng 3.7 (Hiệu suất chuyển hóa tổng - T%, Hiệu suất chuyển hóa thành copolyme - R%) Trên giản đồ TGA copolyme cho thấy xuất giai đoạn khối lượng: - Vùng 11,34% khối lượng (nhiệt độ 32,98 kết thúc 150,03oC): điều trình tách nước bề mặt (các đơn vị VP DMAm có tính hút ẩm cao) - Vùng 73,516% khối lượng (nhiệt độ 150,03oC nhiệt độ kết thúc 475,01oC) chủ yếu trình phân hủy nhiệt nhóm chức lại có chứa poly(VP-DMAm) CO, NH2 tạo thành NH3 CO2 - Vùng Quá trình nhiệt phân, phân hủy poly(VP-DMAm) đạt gần hoàn toàn đạt khoảng nhiệt độ từ 475,010C 3.2.3.4 Nghiên cứu hình thái học bề mặt sản phẩm (VP-DMAm) Hình thái học bề mặt PVP, PDMAm copolyme (VP-DMAm) nghiên cứu phương pháp hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FE-SEM) Kết trình bày hình 3.20 a) PVP b) (VP-DMAm) c) PDMAm Hình 3.20 Ảnh FE-SEM bề mặt cắt mẫu PVP-a, (VP-DMA)-b PDMA-c Từ ảnh FE-SEM bề mặt cắt copolyme thô cứng cồng kềnh nhiều so với DMAm, điều cho thấy có mặt đơn vị VP làm tăng liên kết H đơn vị DMAm giúp bề mặt copolyme cải thiện Bên cạnh thân đơn vị VP đóng vai trò chất làm tăng tính chất thô cứng cồng kềnh hóa copolyme 3.3 Nghiên cứu tổng hợp tính chất polyme (PHA) 3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố lên trình tổng hợp PHA từ phản ứng PAM với hydroxylamin 3.3.1.1 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian phản ứng Kết khảo sát hàm lượng nhóm chức hydroxamic axit theo thời gian nhiệt độ khác biểu diễn hình 3.21 Hình 3.21 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian đến hàm lượng nhóm chức Từ hình 3.21, ta thấy tăng thời gian nhiệt độ phản ứng thủy phân tốc độ phản ứng tăng Khi nhiệt độ tăng từ 25oC đến 30oC, hàm lượng nhóm chức 12 CONHOH tăng dần đạt cao 18 nhiệt độ 30oC Khi nhệt độ tăng từ 35oC đến 40oC ban đầu hàm lượng nhóm chức tăng nhanh đạt trạng thái cân bằng, sau tiếp tục kéo dài thời gian phản ứng hàm lượng nhóm chức – CONHOH giảm dần, nhiệt độ tăng phần nhóm –CONHOH bị thủy phân thành nhóm –COOH Vì để tổng hợp PHA chọn nhiệt độ 30oC thời gian 18(h) 3.3.1.2 Ảnh hưởng pH đến hàm lượng nhóm chức Kết ảnh hưởng pH đến hàm lượng nhóm chức poly(hydroxamic axit) trình bày hình 3.22 Hình 3.22 Ảnh hưởng pH thời gian đến hàm lượng nhóm chức Từ hình cho thấy độ pH có ảnh hưởng lớn đến hàm lượng nhóm chức PHA Nếu độ pH cao hàm lượng nhóm chức lớn Tại pH khoảng 1011 trình biến tính không xảy (hàm lượng nhóm –CONHOH thấp) Trong khoảng pH = 12-14 hàm lượng nhóm chức -CONHOH tăng dần đạt lớn pH = 14 Điều giải thích pH lớn H+ nhóm +NH2OH đễ dàng tách tạo nhóm –NHOH Do trình biến tính tạo hydroxamic axtit nên thực pH = 14 3.3.1.3 Ảnh hưởng nồng độ NH2OH.HCl đến hàm lượng nhóm chức Kết ảnh hưởng của nồng độ hydroxyamin tới đến hàm lượng nhóm chức poly(hydroxamic axit) trình bày hình 3.23 Hình 3.23 Ảnh hưởng nồng độ hydroxylamin tới hàm lượng nhóm chức PHA Qua hình 3.23, ta thấy nồng độ NH2OH.HCl có ảnh hưởng lớn đến hàm lượng nhóm chức PHA Khi tăng nồng độ NH2OH.HCl tốc độ phản ứng tăng, hàm lượng nhóm chức –CONHOH tăng đạt cao 10,1 (mmol/g) nồng độ NH2OH.HCl 3,5M Nếu tiếp tục tăng nồng độ NH2OH.HCl hàm lượng nhóm chức không tăng phản ứng đạt trạng thái cân 3.3.2 Đặc trưng tính chất sản phẩm PHA 3.3.2.1 Phổ hồng ngoại FTIR polyme PHA Phổ hồng ngoại polyme PHA trình bày hình 3.25 13 Hình 3.25 Phổ hồng ngoại PHA Trên phổ hồng ngoại PHA (hình 3.25) quan sát thấy hấp phụ nhóm C=O thể bước sóng 1616 cm-1, pic 1546 cm-1 đặc trưng dao động biến dạng nhóm NH “liên kết” pic 1449 cm-1 dao động đặc trưng nhóm CN dạng enol hydroxamic axit, pic 3438 cm-1 dao động hóa trị NH, pic 3215 cm-1 đặc trưng cho dao động nhóm –OH 3.3.2.2 Nhiệt vi sai quét (DSC) polyme PHA Giản đồ nhiệt vi sai quét DSC sản phẩm copolyme PHA trình bày hình 3.26 Hình 3.26: Giản đồ DSC PHA Từ giản đồ phân tích nhiệt vi sai quét (DSC) PHA (hình 3.6) cho thấy nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh (Tg) PHA 133,27oC nhỏ nhiệt độ thủy tinh hóa (Tg = 188,15oC) PAM 3.3.2.3 Phân tích nhiệt trọng lượng TGA copolyme Giản đồ phân tích nhiệt trọng lượng polyme PHA trình bày hình 3.27 Hình 3.27 Giản đồ TGA polyme PHA Trên giản đồ TGA copolyme cho thấy xuất giai đoạn khối lượng: Giai đoạn đầu nhiệt độ bắt đầu phân hủy PHA khoảng 148,3oC điều trình tách nước bề mặt 14 Ngoài quan sát giai đoạn phân hủy Hai giai đoạn trình bay nước với trình ete hóa, este hóa nội phân tử, trình tạo anhydrit, trình imit hóa nội phân tử liên phân tử Giai đoạn diễn mạnh, H2O, NH3 CO2 giải phóng dạng sản phẩm phụ trình tạo imit phân hủy với trình đứt mạch Tại nhiệt độ 600oC, lượng mẫu lại khoảng 9,77% 3.3.2.4 Nghiên cứu hình thái học bề mặt sản phẩm PHA Hình thái học bề mặt PAM PHA nghiên cứu phương pháp hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FE-SEM) Kết trình bày hình 3.28 a) PAM b) PHA Hình 3.28 Ảnh FE-SEM bề mặt cắt mẫu PAm-a PHA-b Từ ảnh FE-SEM bề mặt cắt polyme PAM phẳng nhiều so với PHA, điều cho thấy sau tổng hợp PHA từ PAM liên kết H đơn vị monome tăng lên giúp bề mặt polyme cứng nhắc công kềnh 3.4 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng tới khả cố định polyme với ion kim loại 3.4.1 Khảo sát ảnh hưởng thời gian Kết ảnh hưởng thời gian tới khả cố định thể hình 3.29 – 3.32 Hình 3.29 Ảnh hưởng thời gian tới khả cố định PAM với ion kim loại 15 Hình 3.30 Ảnh hưởng thời gian tới khả cố định VP-AM với ion kim loại Hình 3.31 Ảnh hưởng thời gian tới khả cố định VP-DMAm với ion kim loại Hình 3.32 Ảnh hưởng thời gian tới khả cố định PHA với ion kim loại Kết cho thấy tăng thời gian khả cố định với ion kim loại tăng Trong khoảng thời gia từ 20-60 phút quan sát thấy mức độ cố định hầu hết polyme với kim loại nặng tăng mạnh, nhiên sau thời gian mức độ cố định không thay đổi Điều quan sát thấy hầu hết polyme giải thích phản ứng đạt tới trạng thái cân Vì lựa chọn thời gian tương tác polyme ion kim loại 60 phút cho nghiên cứu 3.4.2 Khảo sát ảnh hưởng pH Kết ảnh hưởng độ pH tới khả cố định thể hình từ 3.33 – 3.36 16 Hình 3.33 Ảnh hưởng pH tới khả cố định PAM với ion kim loại Hình 3.34 Ảnh hưởng pH tới khả cố định VP-AM với ion kim loại Hình 3.35 Ảnh hưởng pH tới khả cố định VP-DMAm với ion kim loại 17 Hình 3.36 Ảnh hưởng pH tới khả cố định PHA với ion kim loại Khi nghiên cứu ảnh hưởng pH đến khả cố định polyme với ion kim loại nặng thấy ban đầu pH môi trường tăng khả cố định polyme với ion kim loại tăng tăng đến pH = 6, tiếp tục tăng pH khả cố định giảm ion kim loại dễ bị kết tủa pH cao Vậy pH tối ưu cho trình cố định PAM, VP-AM, VP-DMAm, PHA, với ion Cu2+, Co2+, Ni2+, Cr3+ pH = Ngoài ra, khả tương tác polyme với ion kim loại giảm dần theo thứ tự VP-DMAm > VP-AM > PHA lớn với Cu2+, Ni2+, Co2+ sau đến Cr2+, Pb2+ điều độ âm điện ion kim loại tăng dần bán kính ion giảm dần theo thứ tự Vì lựa chọn môi trường pH = cho nghiên cứu 3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ polyme Kết ảnh hưởng nồng độ tới khả cố định thể hình từ 3.37 – 3.40 Hình 3.37 Ảnh hưởng nồng độ PAM tới khả cố định với ion kim loại Hình 3.38 Ảnh hưởng nồng độ VP-AM tới khả cố định với ion kim loại 18 Hình 3.39 Ảnh hưởng nồng độ VP-DMAm tới khả cố định với ion kim loại Hình 3.40 Ảnh hưởng nồng độ PHA tới khả cố định với ion kim loại Kết cho thấy, khả cố định polyme với ion kim loại khác Khi nồng độ polyme tăng khả cố định tăng, nhiên nồng độ polyme tăng đến mức mức độ cố định đạt cực đại tiếp tục tăng nồng độ polyme khả cố định với ion kim loại giảm Điều giải thích nồng độ polyme lớn độ nhớt tăng, sức căng bề mặt lớn làm cho khuếch tán ion kim loại vào polyme khó khăn Kết từ hình 3.37 tới 3.40 cho thấy khả cố định cực đại polyme PAM, PHA đạt nồng độ 0,04 (%) cao so với copolyme VP-AM, VP-DMAm đạt khả cố định cực đại nồng copolyme 0,03 (%) 3.5 Nghiên cứu trình đóng rắn bùn thải công nghiệp kết hợp xi măng polyme 3.5.1 Nghiên cứu tính chất lý độ hấp hút nước từ tổ hợp bùn thải – xi măng – polyme Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian đóng rắn loại polyme đến cường độ uốn cường độ nén mẫu trình bày bảng 3.13 – 3.14 Bảng 3.13 Ảnh hưởng thời gian đóng rắn polyme đến cường độ nén tổ hợp đóng rắn Cường độ nén (MPa) Thời gian đóng rắn X20B80-PVPX20B80-PVPX20B80X 20B80 (ngày) PPHA AM DMAm 10 6,42 6,97 7,06 6,92 28 7,84 7,9 7,95 7,97 90 7,96 8,03 8,02 8,04 19 Bảng 3.14 Ảnh hưởng thời gian đóng rắn polyme đến cường độ uốn tổ hợp đóng rắn Cường độ uốn (MPa) Thời gian đóng rắn X20B80-PVPX20B80-PVPX20B80X20B80 (ngày) PPHA AM DMAm 10 1,6 1,7 1,7 1,7 28 1,9 2,0 2,3 2,0 90 2,0 2,1 2,3 2,2 Cường độ uốn cường độ nén hai tiêu học quan trọng định đến tính chất phạm vi ứng dụng bê tông Qua kết nghiên cứu thấy có mặt polyme tổ hợp đóng rắn xi măng-bùn thải cường độ uốn cường độ nén tăng nhẹ Điều giải thích bê tông đóng rắn có cấu trúc dạng đông kết hydrat canxi silicat canxi hydroxit liên kết với lực Var Der Wal, lực có khả bị phá vỡ có tác dụng ngoại lực, hình thành lên vết nứt tế vi làm giảm tính chất học hỗn hợp bê tông Khi có mặt polyme, vết nứt tế vi lấp đầy phần tử polyme, tính chất lý hợp phần bê tông cải thiện Ngoài ra, độ bền tổ hợp đóng rắn tăng hình thành màng polyme tương tác pha hydrat hóa phân tử polyme, từ làm tăng khả kết dính cốt liệu chất kết dính Cơ chế phân tử polyme đưa vào bê tông đóng rắn môi trường kiềm trình thủy hóa xi măng sinh để tạo thành mạch polyme bền vững hấp thu lên bề mặt sản phẩm hình thành đá, xi măng xuyên vào vùng tiếp xúc tinh thể Ngoài phần polyme có cường độ kéo cao có mặt polyme góp phần cải thiện mối liên kết phân tử vữa bê tông Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian đóng rắn loại polyme đến độ hấp thụ nước mẫu trình bày bảng 3.15 Bảng 3.15 Ảnh hưởng thời gian đóng rắn polyme đến độ hấp thụ nước tổ hợp đóng rắn Thời gian Độ hấp thụ nước (%) đóng rắn X20B80 X20B80-PVP-AM X20B80-PVP-DMAm X20B80-PPHA (ngày) 10 15,2 14,8 14,6 14,3 28 13,6 13,2 13,0 13,1 90 13,8 13,0 12,9 13,0 Kết nghiên cứu độ hấp thụ nước mẫu cho thấy độ hút nước mẫu giảm tăng thời gian đóng rắn Với mẫu đóng rắn có polyme độ hấp thụ nước thấp so với mẫu đóng rắn polyme Sự giảm tái tổ hợp tạo thành màng polyme vữa đóng rắn phần lấp đầy lỗ rỗng mao quản làm cho cấu trúc mao quản vữa đóng rắn bị thay đổi so với ban đầu Diện tích lỗ mao quản giảm dẫn đến trình thẩm thấu phần tử nước vào mao quản giảm Cụ thể, polyme tương tác với sản phẩm thủy hóa xi măng vữa bê tông để tạo màng polyme làm thay đổi cấu trúc rỗng bê tông Trong bê tông thể tích phần rỗng chủ yếu tạo lỗ rỗng có bán kính trung bình khoảng 750÷1400Å Sự có mặt polyme có tác dụng giảm thể tích rỗng mao quản có bán kính lớn 0,2 µm làm giảm đáng kể 20 lỗ rỗng bán kính 750 Å nhỏ Trong trường hợp lượng polyme không đủ để lấp đầy hoàn toàn lỗ rỗng Lúc polyme bao bọc bề mặt lỗ rỗng chèn đầy phận lỗ rỗng làm cho ống mao quản dường tẩm lớp màng polyme 3.5.2 Nghiên cứu khả nhiễm kim loại nặng từ tổ hợp bùn thải – xi măng – polyme Kết trình bày bảng 3.16 Bảng 3.16 Độ nhiễm kim loại nặng từ mẫu bùn - xi măng - polyme Kết QCVN 07:2009/ Chỉ TT đơn vị X20B80X20B80X20B80- BTNMT tiêu X20B80 Ctb PVP-AM PVP-DMAm PPHA (mg/l) As mg/l 0,92 0,65 0,28 0,45 2 Sb mg/l 0,78 0,21 0,24 0,18 Cd mg/l 2,54 0,08 0,04 0,06 0,5 Se mg/l 0,97 0,21 0,22 0,25 Cr mg/l 17,2 1,92 2,01 1,84 Hg mg/l 0,12 0,06 0,04 0,02 0,2 Ni mg/l 56,2 6,24 5,87 5,32 70 Pb mg/l 43,1 2,82 3,01 2,56 15 Va mg/l 23,2 25 10 Al mg/l 270,6 67,2 58,6 72,8 11 Fe mg/l 264,7 48,2 40,6 45,7 Kết cho thấy, với mẫu bùn-polyme-xi măng mức độ nhiễm kim loại giảm đáng kể so với mẫu bùn-xi măng, đáp ứng tiêu chuẩn QCVN 07:2009/ BTNMT Từ bảng 3.17 cho thấy mẫu X20B80-PVP-DMAm kim loại nặng bị nhiễm Như nguy nhiễm kim loại nặng từ bùn thải nguy hại giải triệt để nhờ trình hóa rắn bùn thải xi măng kết hợp với polyme cố định kim loại nặng 3.6 Nghiên cứu lựa chọn đơn phối liệu cho trình sản xuất gạch không nung từ bùn thải công nghiệp, xi măng, cát copolyme VP-DMAm 3.6.1 Thay đổi tỉ lệ phối trộn bùn thải, cát (cố định hàm lượng xi măng) Kết khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn thời gian đóng rắn đến độ hấp thụ nước Hp (%), độ bền nén Rn (MPa) độ bền uốn Ru (Mpa) mẫu thể bảng 3.17 – 3.18 Bảng 3.17 Ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn thời gian đóng rắn đến cường độ nén độ hấp thụ nước Thời gian (ngày) 10 28 90 Thông số B20PX20C60 B30PX20C50 B40PX20C40 B50PX20C30 B60PX20C20 Hp,% R(Mpa) Hp,% R(Mpa) Hp,% R(Mpa) 14,0 7,61 12,2 9,02 12,1 9,08 14,2 7,48 12,6 8,86 12,4 8,89 14,6 7,36 12,9 8,46 12,7 8,50 14,8 7,16 13,0 8,25 12,8 8,38 15,1 7,02 13,2 8,14 13,1 8,27 21 Bảng 3.18 Ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn thời gian đóng rắn đến cường độ uốn Thời gian (ngày) 10 28 90 Thông số B20PX20C60 B30PX20C50 B40PX20C40 B50PX20C30 B60PX20C20 Ru, (Mpa) Ru, (Mpa) Ru, (Mpa) 1,9 2,26 2,27 1,87 2,22 2,23 1,84 2,12 2,13 1,79 2,07 2,09 1,76 2,04 2,07 Kết cho thấy độ bền nén, độ bền uốn tăng nhanh tăng thời gian đóng rắn từ 10-28 ngày, nhiên, tiếp tục tăng thời gian đóng rắn lên 90 ngày cường độ nén, uốn không tăng nhiều, điều giải thích trình hidrat hóa xi măng diễn hoàn toàn Mặt khác, độ hấp thụ nước mẫu đóng rắn tăng tăng hàm lượng bùn mẫu Điều giải thích bùn có chứa phần chất hữu cơ, đóng rắn chất hữu bị co ngót, chuyển hóa tạo cho vật liệu có cấu trúc xốp nên tăng hàm lượng bùn mẫu làm cho phần từ nước dễ dàng bị khuếch tán vào cấu trúc vật liệu, bên cạnh độ hấp thụ nước có xu hướng giảm khoảng thời gian đóng rắn (10, 28 90 ngày) Ngoài ra, quan sát thay đổi độ bền nén, uốn tất mẫu thấy rằng, tăng hàm lượng bùn mẫu độ bền nén có xu hướng giảm dần tỷ lệ bùn/cát 40/40 cường độ nén mẫu gạch 8,46 MPa, độ hút nước 12,9% độ bền uốn 2,12 MPa so với mác gạch M7.5 (cường độ nén tiêu chuẩn ≥7,5 MPa, độ hút nước ≤14%) theo TCVN 6477:2011 gạch bê tông xây dựng 3.6.2 Thay đổi tỉ lệ phối trộn copolyme (cố định tỷ lệ bùn/cát 1/1) Cố định tỷ lệ bùn/ cát 1/1, thay đổi hàm lượng copolyme từ 0,03 –0,1 (%), khảo sát ảnh hưởng chúng đến chất lượng sản phẩm Quy trình tạo mẫu dưỡng ẩm Sau dưỡng ẩm mẫu, tiến hành khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ hàm lượng phối liệu đến cường độ nén vật liệu sau 28 ngày đóng rắn Kết trình bày hình 3.41 Hình 3.41 Ảnh hưởng hàm lượng copolyme đến độ bền nén mẫu Kết khảo sát hình cho thấy tăng hàm copolyme cường độ nén tăng không nhiều Khi có mặt polyme, lỗ xốp hình thành trình hydrat hóa xi măng lấp đầy phần tử polyme, tính chất lý hợp phần bê tông cải thiện Ngoài ra, độ bền tổ hợp đóng rắn tăng hình thành màng copolyme tương tác pha hydrat hóa phân tử copolyme từ làm tăng khả kết dính cốt liệu chất kết dính Tuy nhiên không nên tăng hàm lượng copolyme cao gây tốn 22 3.6.3 Khả nhiễm kim loại nặng từ gạch không nung chế tạo từ bùn thải, cát, xi măng copolyme VP-DMAm Kết trình bày bảng 3.19 Bảng 3.19 Kết phân tích hàm lượng kim loại nặng bị nhiễm khỏi mẫu gạch chứa polyme không chứa polyme Kết TT Chỉ tiêu đơn vị 10 11 As Sb Cd Se Cr Hg Ni Pb Va Al Fe mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l B40X20C40 B40PX20C40 0,41 0,37 1,21 0,48 8,21 0,06 27,2 21,2 11,6 123,6 117,2 0,21 0,06 0,11 0,84 2,67 1,21 36,7 21,8 QCVN 07:2009/BTNMT Ctb (mg/l) 0,5 70 15 25 - Kết bảng cho thấy hàm lượng kim loại nặng nhiễm từ mẫu gạch có chứa kết hợp polyme xi măng giảm đáng kể so với mẫu gạch không chứa polyme Khi so sách với QCVN 07:2009/ BTNMT hầu hết tiêu kim loại nặng mẫu gạch chứa polyme thấp ngưỡng cho phép xả thải vào môi trường nhiều lần 23 KẾT LUẬN CHUNG Kết nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp copolyme (VP-AM, VP-DMAm), polyme ( PHA ) thu kết sau: - Copolyme (VP-AM) tổng hợp phương pháp trùng hợp dung dịch môi trường nước với điều kiện: nhiệt độ 40oC, thời gian phản ứng 240 phút, nồng độ monome (VP/Am = 1/1) 40%, nồng độ chất khơi mào (NH4)2S2O8/Ascobic axit (1/1) 1,5% - Copolyme (VP-DMAm) tổng hợp phương pháp trùng hợp môi trường nước với điều kiện: nhiệt độ phản ứng 45oC, thời gian phản ứng 320 phút, nồng độ monome (VP/AM = 1/1) 45%, nồng độ chất khơi mào (NH4)2S2O8/Ascobic axit (1/1) 2,0% - Polyme PHA tổng hợp từ PAM hydroxylamin môi trường pH = 14 với điều kiện: nhiệt độ 30oC, thời gian 18 giờ, nồng độ hydroxylamin 3,5M, pH = 14 Các copolyme (VP-AM, VP-DMAm, PHA) đánh giá tính chất thông qua FTIR, DSC, TGA, ảnh FE-SEM kết cho thấy có mặt monome VP làm làm tăng tính cứng nhắc, cồng kềnh copolyme, PHA có cấu trúc cồng kềnh, cứng nhắc PAM Bằng phương pháp Kelen-Tudos tính toán số đồng trùng hợp monome (rVP = 0,107 rAM = 1,890), (rDMAm=2,622 rVP = 0,195) copolyme Điều cho thấy khả hoạt động monome AM, DMAm cao VP trình thực phản ứng Khả tương tác polyme (PAM, PHA), copolyme (VP-AM, VPDMAm) với ion kim loại nặng tốt thời gian 60 phút, pH = 6, nồng độ polyme 0,04%, copolyme 0,03% Lựa chọn đơn phối liệu bùn : xi măng : cát polyme ( 40:20:40 0,03% copolyme VP-DMAm) để sản xuất thử nghiệm gạch block xây dựng có khả cố định kim loại nặng đảm bảo cường độ nén, cường độ uốn, độ hút nước đạt tiêu chuẩn TCVN 6477-2011 24 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN Nghiên cứu cách hệ thống trình tổng hợp copolyme, polyme để đưa điều kiện tối ưu cho trình tổng hợp xác định số đồng trùng hợp đơn vị monome tính chất sản phẩm thu từ điều kiện Nghiên cứu lựa chọn điều kiện tối ưu như: thời gian, nhiệt độ, pH, KLPT, hàm lượng polyme tới khả cố định kim loại nặng Khảo sát lựa chọn tỉ lệ phối trộn tối ưu bùn : xi măng : polyme tới tính chất lý, độ hút nước khả nhiễm kim loại nặng Thử nghiệm lựa chọn đơn phối liệu chế tạo gạch không nung quy mô phòng thí nghiệm từ bùn thải công nghiệp, xi măng, cát polyme 25 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ Nguyễn Văn Khôi, Trần Vũ Thắng, Trịnh Đức Công, Phan Minh Tân, Nghiên cứu ảnh hưởng polyme ưa nước đến khả tương tác với kim loại nặng có chứa bùn thải công nghiệp, Kỷ yếu hội nghị phát triển ngành công nghiệp môi trường – Bộ Công Thương, 2013, 221-225 Nguyễn Văn Khôi, Trần Vũ Thắng, Hoàng Thị Phương, Nguyễn Văn Mạnh, Phan Minh Tân, Tái sử dụng bùn thải chứa kim loại nặng để sản xuất gạch không nung sở ổn định hóa rắn xi măng polyacryamit, Tạp chí Lý luận, khoa học nghiệp vụ tài nguyên môi trường, 2015, Số 16 – (222), 13-17 Phan Minh Tân, Nguyễn Văn Khôi, Trần Vũ Thắng, Hoàng Thị Phương, Nguyễn Văn Mạnh, Khả tương tác polyacryamit với số kim loại nặng, Tạp chí Hóa học ứng dụng, 2015, Số 4, 46-49 Phan Minh Tân, Nguyễn Văn Khôi, Trần Vũ Thắng, Nguyễn Văn Mạnh, Hoàng Thị Phương, Tổng hợp tính chất poly(N-vinyl-pyrrolidone –acrylamide), Tạp chí Khoa học công nghệ, 2016, 54 ( có xác nhận đăng) Phan Minh Tan, Nguyen Van Khoi, Tran Vu Thang, Nguyen Van Manh, Hoang Thi Phuong, Studying reactivity ratios and physical properties of N-vinyl pyrrolidone – N,N’- dimethylacryamide copolymer, Journal of chemistry, 2016, 54 (4), 213-217 Nguyễn Văn Khôi, Trần Vũ Thắng, Hoàng Thị Phương, Nguyễn Văn Mạnh, Phan Minh Tân, Đánh giá kết nghiên cứu ứng dụng số polyme cố định kim loại nặng bùn thải công nghiệp, Kỷ yếu hội nghị tổng kết giai đoạn 2010-2015 đề án phát triển ngành công nghiệp môi trường Việt Nam đến 2015, tầm nhìn đến 2025, 2016, 50-54 26 [...]... năng cố định của VP-AM với các ion kim loại Hình 3.35 Ảnh hưởng của pH tới khả năng cố định của VP-DMAm với các ion kim loại 17 Hình 3.36 Ảnh hưởng của pH tới khả năng cố định của PHA với các ion kim loại Khi nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến khả năng cố định của các polyme với các ion kim loại nặng thấy rằng ban đầu khi pH môi trường tăng thì khả năng cố định giữa polyme với các ion kim loại tăng và chỉ... của các ion kim loại vào polyme khó khăn Kết quả từ các hình 3.37 tới 3.40 cho thấy khả năng cố định cực đại của polyme PAM, PHA đạt được ở nồng độ 0,04 (%) cao hơn so với copolyme VP-AM, VP-DMAm đạt khả năng cố định cực đại ở nồng copolyme 0,03 (%) 3.5 Nghiên cứu quá trình đóng rắn bùn thải công nghiệp kết hợp xi măng và polyme 3.5.1 Nghiên cứu tính chất cơ lý và độ hấp hút nước từ tổ hợp bùn thải. .. liệu chế tạo gạch không nung ở quy mô phòng thí nghiệm từ bùn thải công nghiệp, xi măng, cát và polyme 25 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ 1 Nguyễn Văn Khôi, Trần Vũ Thắng, Trịnh Đức Công, Phan Minh Tân, Nghiên cứu ảnh hưởng của polyme ưa nước đến khả năng tương tác với kim loại nặng có chứa trong bùn thải công nghiệp, Kỷ yếu hội nghị phát triển ngành công nghiệp. .. gian tới khả năng cố định của VP-DMAm với các ion kim loại Hình 3.32 Ảnh hưởng của thời gian tới khả năng cố định của PHA với các ion kim loại Kết quả cho thấy khi tăng thời gian thì khả năng cố định với các ion kim loại tăng Trong khoảng thời gia từ 20-60 phút quan sát thấy mức độ cố định của hầu hết các polyme với kim loại nặng đều tăng mạnh, tuy nhiên sau thời gian đó mức độ cố định không thay đổi... PHA tới khả năng cố định với các ion kim loại Kết quả cho thấy, khả năng cố định của các polyme với mỗi ion kim loại là khác nhau Khi nồng độ polyme tăng thì khả năng cố định tăng, tuy nhiên khi nồng độ polyme tăng đến một mức nào đó thì mức độ cố định đạt cực đại và nếu tiếp tục tăng nồng độ polyme thì khả năng cố định với ion kim loại giảm Điều này được giải thích là do khi nồng độ polyme lớn độ nhớt... với các mẫu bùn -polyme- xi măng thì mức độ thôi nhiễm kim loại giảm đáng kể so với mẫu bùn- xi măng, đáp ứng được tiêu chuẩn QCVN 07:2009/ BTNMT Từ bảng 3.17 cho thấy mẫu X20B80-PVP-DMAm kim loại nặng bị thôi nhiễm là ít nhất Như vậy nguy cơ thôi nhiễm kim loại nặng từ bùn thải nguy hại đã được giải quyết triệt để nhờ quá trình hóa rắn bùn thải bằng xi măng kết hợp với polyme cố định kim loại nặng 3.6 Nghiên. .. liệu bùn : xi măng : cát và polyme ( 40:20:40 và 0,03% copolyme VP-DMAm) để sản xuất thử nghiệm gạch block xây dựng có khả năng cố định kim loại nặng và đảm bảo cường độ nén, cường độ uốn, độ hút nước đạt tiêu chuẩn TCVN 6477-2011 24 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 1 Nghiên cứu một cách hệ thống quá trình tổng hợp các copolyme, polyme để ưa ra các điều kiện tối ưu cho quá trình tổng hợp cũng như xác định. .. hóa và các phân tử copolyme từ đó làm tăng khả năng kết dính giữa cốt liệu và chất kết dính Tuy nhiên không nên tăng hàm lượng copolyme quá cao gây tốn kém 22 3.6.3 Khả năng thôi nhiễm kim loại nặng từ gạch không nung chế tạo từ bùn thải, cát, xi măng và copolyme VP-DMAm Kết quả được trình bày trong bảng 3.19 Bảng 3.19 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng bị thôi nhiễm khỏi mẫu gạch chứa polyme và. .. cho nghiên cứu tiếp theo 3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ polyme Kết quả ảnh hưởng của nồng độ tới khả năng cố định thể hiện trên các hình từ 3.37 – 3.40 Hình 3.37 Ảnh hưởng của nồng độ PAM tới khả năng cố định với các ion kim loại Hình 3.38 Ảnh hưởng của nồng độ VP-AM tới khả năng cố định với các ion kim loại 18 Hình 3.39 Ảnh hưởng của nồng độ VP-DMAm tới khả năng cố định với các ion kim loại. .. kềnh hơn 3.4 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng cố định của polyme với ion kim loại 3.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian Kết quả ảnh hưởng của thời gian tới khả năng cố định được thể hiện trên các hình 3.29 – 3.32 Hình 3.29 Ảnh hưởng của thời gian tới khả năng cố định của PAM với các ion kim loại 15 Hình 3.30 Ảnh hưởng của thời gian tới khả năng cố định của VP-AM với các ion kim loại Hình