Khoá luận tốt nghiệp Nghiên cứu tổng hợp PANi - xơ dừa hấp thu thuốc bảo vệ thực vật

Sắc kí đồ phân tích thuốc BVTV của một số mẫu hấp thu Hình 3.4: Nồng độ thuốc BVTV sau khi hấp thu còn lại trong các mẫu Hình 3.5: Nồng độ thuốc BVTV đã hấp thu được bằng các vật liệu Hì

TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC

ĐÕ MINH HÀNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG POLYANILIN - X ơ DỪA HẤP THU THUỐC BẢO VỆ THựC VẬT

K H Ó A L U Ậ N TỐ T N G H IỆ P Đ Ạ I HỌC

C huyên ngành: H óa hữu cơ

HÀ NỘI, 2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC

ĐÕ MINH HÀNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG POLYANILIN - X ơ DỪA HẤP THU THUỐC BẢO VỆ THựC VẬT

K H Ó A L U Ậ N TỐ T N G H IỆ P Đ Ạ I HỌC

C huyên ngành: H óa hữu cơ

ỊNguòi hướng dẫn khoa học ThS N guyễn Q uang Hợp

HÀ NỘI, 2016

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc

đến PGS.TS Lê Xuân Quế và thày giáo ThS Nguyễn Quang Họp đã tận

tình hướng dẫn trong suốt quá trình thực nghiệm

Em chân thành cảm ơn quý Thày, Cô trong khoa Hóa Học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã tận tình truyền đạt kiến thức và hướng dẫn em trong suốt quá trình học tập Với vốn kiến thức được tiếp thu được trong suốt quá trình học tập bốn năm qua không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu khóa luận mà còn là hành trang quí báu để em bước vào đời một cách vững chắc và tự tin

Trân trọng!

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của tôi, có sự hỗ trợ

từ giáo viên hướng dẫn là PGS TS Lê Xuân Quế và thầy giáo ThS Nguyễn Quang Họp Các nội dung nghiên cứu và kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nghiên cứu nào trước đây Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hội đồng, cũng như kết quả khóa luận của mình

Hà Nội, tháng 05 năm 2016

Sinh viên

Đỗ Minh Hằng

MỤC LỤC

LỜI CẢM Ơ N 1

LỜI CAM ĐO AN 2

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tà i 1

2 Mục đích nghiên cứ u 2

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

4 Đối tượng nghiên cứ u 2

5 Phương pháp nghiên c ứ u 2

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễ n 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Định nghĩa thuốc B V T V 3

1.2 Phân loại thuốc BVTV 3

1.3 Thực trạng đất bị ô nhiễm POP ở nước ta 4

1.4 Các biện pháp xử lý đất bị nhiễm POP 6

1.4.1 Các biện pháp xử lý trên thế giới 6

1.4.2 Các biện pháp xử lý tại Việt Nam 7

1.5 Tổng hợp và ứng dụng của polyanilin 8

1.5.1 Nghiên cứu tổng họp PANi 8

1.5.1.1 Phương pháp hóa học 8

1.5.1.2 Phương pháp điện hóa 10

1.5.1.3 ửng dụng của polyanilin trong xử lý ố nhiễm môi trường 12

1.5.2 Xơ dừa và ứng dụng của xơ dừa 12

1.5.2.1 Thành phần hóa học của xơ dừa 12

1.5.2.2 Cẩu trúc và ứng dụng của xơ dừa 13

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u VÀ THựC NGHIỆM 14

2.1 Phương pháp nghiên cứ u 14

2.1.2 Phương pháp hấp phụ các chất ố nhiễm 14

2.1.3 sẳc kí khí ghép khổỉ phổ - GCMS 15

2.1.4 Phần mềm xử lý sổ liệu Origin và Excel 16

2.2.Thực nghiệm 17

2.2.1 Máy móc và thiết b ị 17

2.2.2 Dụng cụ và hóa chất 17

2.2.3 Tiến hành thí nghiệm 17

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 20

3.1 Hiệu suất tổng hợp vật liệu hấp th u 20

3.2 Đặc trưng của xơ dừa và PANi-XD 20

3.3 Khả năng hấp thu thuốc BVTV của vật liệu 24

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU

HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ tổng hợp PANi từ ANi và (NH4)2S208

Hình 2.1: Thí nghiệm hấp phụ thuốc BVTV

Hình 3.1 Phổ hồng ngoại của xơ dừa, PANi và PANi-xơ dừa

Hình 3.2: Ảnh SEM của xơ dừa (a), PANi (b) và PANi-XD (c)

Hình 3.3 Sắc kí đồ phân tích thuốc BVTV của một số mẫu hấp thu

Hình 3.4: Nồng độ thuốc BVTV sau khi hấp thu còn lại trong các mẫu Hình 3.5: Nồng độ thuốc BVTV đã hấp thu được bằng các vật liệu

Hình 3.6: Tổng nồng độ thuốc BVTV đã hấp thu được bằng các vật liệu Hình 3.7: Hiệu suất hấp thu

Hình 3.8: Dung lượng các chất thuốc BVTV hấp thu được bằng các vật liệu Hình 3.9: Tổng dung lượng các chất thuốc BVTV hấp thu được bằng các vật liệu

BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Quy kết các nhóm chức của xơ dừa

Bảng 3.2 Quy kết các nhóm chức của PANi

Bảng 3.3 Quy kết các nhóm chức của PANi-xơ dừa

Bảng 3.4: Nồng độ thuốc BVTV sau khi hấp thu còn lại trong các mẫuBảng 3.5: Nồng độ thuốc BVTV đã hấp thu được bằng các vật liệu

Bảng 3.5: Nồng độ thuốc BVTV đã hấp thu được bằng các vật liệu

Bảng 3.6: Dung lượng thuốc BVTV được hấp thu cho từng chất

Polychlorinated BiphenylsPersistent organic pollutansScanning Electron MicroscopeVật liệu hấp thu

Điện cực làm việc

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Đã có rất nhiều các nhà khoa học đã nghiên cứu xử lý đất bị ô nhiễm hợp chất hữu cơ khó phân hủy POP có trong thuốc BVTV mà chúng ta đã sử dụng bằng các hợp chất như than hoạt tính, sắt nano, mùn cưa, hay một số vật liệu compozit bằng các phương pháp khác nhau như: phương pháp điện hóa, phương pháp hóa lý, phương pháp trắc quang Nhưng hàu hết các phương pháp này được tiến hành đều rất tốn kém, hiệu quả thấp và càn những trang thiết bị hiện đại tính khả thi không cao, khó có khả năng áp dụng vào thực tế đời sống sinh hoạt cũng như sản xuất

Các phụ phẩm nông nghiệp cũng được nghiên cứu để sử dụng trong việc xử lý thuốc BVTV ừong đất vì chúng có ưu điểm là giá thành rể là vật liệu có thể tái tạo được và thành phần chính của chúng chứa các polymer dễ biến tính và có tính chất hấp phụ hoặc trao đổi ion cao

Các vật liệu lignocelluloses như mùn cưa, xơ dừa, trấu, đã được nghiên cứu cho thấy khả năng tách các kim loại nặng, các họp chất hữu cơ khó phân hủy nhờ vào thành phàn cấu trúc nhiều lỗ xốp và thành phần gồm các polymer như cellulose, pectin, lignin các polymer này có thể hấp phụ được nhiều ion kim loại

Với mục tiêu tìm kiếm một loại phụ phẩm nông nghiệp có khả năng xử

lý hiệu quả POP trong nghiên cứu ban đàu này tôi chọn sản phẩm là xơ dừa

để khảo sát khả năng tách POP của chúng trong môi trường đất Quá trình biến tính xơ dừa bằng axit clohidric cũng được áp dụng để xem xét hiệu quả của nó đối với việc tách POP trong đất

Từ những lý do khách quan đó tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp

PANi - xơ dừa hấp thu thuốc bảo vệ thực vật”.

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu hiệu suất hấp thu thuốc BVTV bằng VLHT PANi - xơ dừa POP là các họp chất hữu cơ khó phân hủy tồn dư trong môi trường đất thông qua quá trình sử dụng thuốc bảo vệ thực vật trong sản xuất nông nghiệp Khi nghiên cứu được quá trình phân hủy của POP bằng VLHP PANi -

xơ dừa ta có thể áp dụng phân hủy các hợp chất kém bền hơn như: Phenol, clobenzen (dẫn xuất halogen), ancol, các loại amin, các họp chất dị vòng

Từ đó có thể tìm ra phương pháp đơn giản hơn để xử lí chất ô nhiễm bảo vệ môi trường

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu tài liệu về vấn đề ô nhiễm thuốc BVTV và các phương pháp xử lý thuốc BVTV tồn dư trong đất và các môi trường khác

Dự tính, lập kế hoạch tiến hành thí nghiệm

Tiến hành lấy mẫu, làm thí nghiêm Ghi kết quả thu được

Phân tích, đánh giá kết quả mẫu sau khi làm thí nghiệm bằng máy phântích

4 Đổi tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Thuốc bảo vệ thực vật, polyanilin, xơ dừa

5 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài hình thành dựa ừên phương pháp thu thập tài liệu, phân tích, tiến hành thực nghiệm so sánh

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Kết quả nghiên cứu của báo cáo góp phần làm cơ sở khoa học để mở ra một phương pháp mới xử lí chất ô nhiễm một cách đơn giản và hiệu quả hơn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Định nghĩa thuốc BVTV [14]

Thuốc BVTV là những hợp chất hoá học (vô cơ, hữu cơ), những chế phẩm sinh học (chất kháng sinh, vi khuẩn, nấm, siêu vi trùng, tuyến trùng, .), những chất có nguồn gốc thực vật, động vật, đuợc sử dụng để bảo vệ cây trồng và nông sản, chống lại sự phá hại của những sinh vật gây hại (côn trùng, nhện, tuyến trùng, chuột, chim, thú rừng, nấm, vi khuẩn, rong rêu, cỏ dại, .) Ngoài tác dụng phòng trừ sinh vật gây hại tài nguyên thực vật, thuốc BVTV còn bao gồm cả những chế phẩm có tác dụng điều hoà sinh trưởng thực vật, các chất làm rụng lá, làm khô cây, giúp cho việc thu hoạch mùa màng bằng cơ giới được thuận tiện (thu hoạch bông vải, khoai tây bằng máy móc, .) Những chế phẩm có tác dụng xua đuổi hoặc thu hút các loài sinh vật gây hại tài nguyên thực vật đến để tiêu diệt

1.2 Phân loại thuốc BVTV [14]

Thuốc BVTV được chia thành từng nhóm tuỳ theo công dụng của chúng:

8 Thuốc trừ động vật hoang dã hại mùa màng

9 Thuốc trừ cỏ hại mùa màng

10 Thuốc xông trừ sâu bệnh hại nông sản trong kho

11 Thuốc trừ thân cây mộc

12 Thuốc làm rụng lá cây

13 Thuốc làm khô cây

14 Thuốc điều hoà sinh trưởng cây

15 Thuốc trừ chim hại mùa màng

1.3 Thực trạng đất bị ô nhiễm POP ở nước ta [15]

Thuốc BVTV bắt đầu sử dụng ở miền Bắc vào những năm 1955 và cho đến nay việc sử dung thuốc BVTV ở nước ta tăng nhanh Theo cục BVTV, trong giai đoạn 1981-1986, số lượng thuốc sử dụng là 6,5-9 nghìn tấn thương phẩm, tăng lên 20-30 nghìn tấn trong giai đoạn 1991-2000 và từ 36- 75,8 nghìn tấn trong giai đoạn 2001-2010 Lượng hoạt chất tính theo đầu diện tích canh tác (kg/ha) cũng tăng từ 0,3 kg (1981-1986) và lên 1,24-2,54 (2001- 2010) Chính việc sử dụng thuốc BVTV tăng nhanh là nguyên nhân gây lên ô nhiễm môi trường đặc biệt là môi trường đất ở nước ta Theo thống kê, hiện nay nước ta có khoảng trên 1153 khu vực ô nhiễm nặng thuốc bảo vệ thực vật dạng POP

Theo khảo sát cho thấy tại tỉnh Nghệ An có hàng trăm điểm bị nhiễm, điển hình là Hòn Trơ, Diễn Châu, Kim Liên, Nam Đàn Đặc biệt là kho thuốc bảo vệ thực vật tại xã Diễn Yên, huyện Diễn Châu và địa điểm Hòn Trơ là một ừong 913 điểm tồn lưu thuốc bảo vệ thực vật trên địa bàn tỉnh tồn tại hàng chục năm nay, kho thuốc đã gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đời sống dân sinh của người dân

Qua nghiên cứu được tiến hành vào năm 2006 (Vũ Đức Toàn thuộc Khoa Môi trường - Trường Đại học Thủy Lợi), với 60 mẫu tại các xã thị trấn, thuộc 5 huyện ngoại thảnh Sóc Sơn, Đông Anh, Gia Lâm, Từ Liêm, Thanh Trì và nội thành Hà Nội Các mẫu được lấy ở những khu vực nông nghiệp đồng thời được lấy ngẫu nhiên tại các khu vực có hoạt động đô thị và hoạt

động công nghiệp Kết quả phân tích cho thấy DDT tổng nằm trong khoảng từ

ND đến 171,83 ng/g (trung bình 56,68 ng/g) Tuy nhiên, vẫn còn một số mẫu

có DDT tổng vượt quá ngưỡng trên Kết quả phân tích cho thấy trong 8 mẫu thuộc khu vực có hoạt động nông nghiệp của huyện Sóc Sơn, Từ Liêm và Thanh Trì, hàm lượng DDT tổng lần lượt là 161,84; 163,75; 102,25; 106,76; 164,27, 164,38 và 171,83 ng/g Tại các khu vực khác như khu công nghiệp, trung tâm Hà Nội và các khu trung tâm của năm huyện ngoại thành, DDT tổng cũng được tìm thấy và nằm trong khoảng từ ND đến 67,82 ng/g (trung bình 21,22 ng/g) Như vậy, tồn dư của DDT trong đất vẫn ở mức độ đáng kể, ngoài ra DDT còn được phát hiện thấy tại mặt nước một số hồ, kênh và tại bệnh viện hoặc khu vực dân cư trong nội thành Hà Nội là khá cao cụ thể là theo kết quả phân tích năm 1997 của Đặng Đức Nhận và các cộng sự, hàm lượng DDT tổng trong trầm tích tại các kênh ừong khu vực trung tâm và ngoại thành Hà Nội vào mùa khô, nằm trong khoảng từ 7- 80 ng/g Đốn năm

2000, tiếp tục xác định được tổng hàm lượng POP trung bình trong các mẫu bùn ở Hà Nội vào mùa mưa là 583 ng/g và giảm đi một nửa vào mùa khô Đặc biệt hàm lượng trung bình của DDT tổng của các mẫy bùn lấy từ kênh rạch gần khu bệnh viện Bạch Mai và Đại La có giá trị 1.300 ng/g

Tại Vmh Phúc, theo kết quả nghiên cứu thống kê đã công bố, tình trạng ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật xảy ra khá phức tạp ở nhiều vùng trong tỉnh Kết quả phân tích cho thấy: trong đất trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc nói chung đều dư lượng thuốc BVTV vượt quá mức cho phép từ 10-15%; trong đó huyện Mê Linh vượt trên 18%, Yên Lạc, Vĩnh Tường vượt trên 20% đặc biệt là thuốc BVTV họ clo là loại thuốc khó phân hủy, tồn tại rất lâu trong môi trường đất nhưng đã phát hiện có trong 10 mẫu, chiếm 23,03%

Như vậy tình trạng đất ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật nói chung và thuốc BVTV khó phân hủy nói riêng ngày càng là một vấn đề cấp bách ở

nước ta Nó ảnh hưởng và tác động nghiêm trọng đến việc sản xuất nông nghiệp cũng như môi trường và sức khỏe con người

1.4 Các biện pháp xử lý đất bị nhiễm POP[15]

1.4.1 Các biện pháp xử lý trên thế giới

1) Phá hủy bằng tia cực tím (hoặc bằng ánh sáng mặt trời)

2) Phá hủy bằng vi sóng Plasma

3) Oxy hóa bằng không khí ướt

4) Oxy hóa bằng nhiệt độ cao (thiêu đốt, nung chảy, lò nung chảy)

5) Phân hủy bằng công nghệ sinh học

Quá trình này dựa trên sự hoạt động của các sinh vật sống (vi khuẩn và nấm) để phân hủy những chất ô nhiễm tới nồng độ thấp hon ngưỡng cho phép Phưong pháp này thể hiện những ưu điểm so với các phương pháp trên là chi phí cho quá trình xử lý thấp hơn và có khả năng phân hủy hoàn toàn chất gây ô nhiễm mà không làm thay đổi kết cấu của môi trường xung quanh Tuy nhiên điểm hạn chế tương đối lớn của phương pháp này

là ngưỡng nồng độ xử lý được tương đối thấp so với các phương pháp khác và thòi gian xử lý tương đối dài

6) Khử bằng hóa chất pha hơi

Bản chất của phản ứng này là tiến hành khử DDT bằng hidro ở nhiệt độ 850° choặc cao hơn Nguồn sản sinh hidro ở đây là nước Sản phẩm cuối

cùng của quá tỉnh xử lý là metan sau đó sẽ chuyển thành C02 và HC1 Khí

thải sau quá trình xử lí xẽ được tách bụi và axit

7) Khử bằng chất xúc tác, kiềm, oxi hóa điện hóa trung gian

8) Oxy hóa muối nóng chảy

9) Oxy hóa siêu tói hạn và plasma

Quá trình oxy hóa được tiến hành ở áp xuất 250 atm Nhiệt độ dao động

từ 400 - 500°c sản phẩm chính là C02, nước, axit hữu cơ và muối

Phương pháp này đã được cấp phép tại Nhật và Mỹ

10) Sử dụng lò đốt đặc chủng

11) Lò đốt xi măng

1.4.2 Các biện pháp xử lý tại Việt Nam

Hiện nay ở nước ta chưa có công nghệ xử lý triệt để đất có tồn dư thuốc bảo vệ thực vật thuộc nhóm khó phân hủy trên

Cho đến nay vẫn sử dụng các công nghệ

- Sử dụng lò thiêu đốt nhiệt độ thấp (Trung tâm công nghệ xử lý môi trường -

Bộ tư lênh Hoá học)

- Sử dụng lò đốt xi măng nhiệt độ cao (Công ty Holchim thí điểm tại Hòn Chông)

- Sử dụng lò đốt 2 cấp có can thiệp làm lạnh cưỡng bức (Công ty Môi trường Xanh thực hiện tại các khu công nghiệp)

- Công nghệ phân huỷ sinh học (Viện Công nghệ Sinh học phối hợp một số đơn vị khác thực hiện) Tuy nhiên các phương pháp trên có nhiều hạn chế:

• Phải đào xúc vận chuyển khối lượng lớn đất tồn dư

• Việc bao gói đóng thùng, chuyên chở có nhiều nguy cơ tiềm ẩn

• Việc nung đốt trong lò xi măng chưa khẳng định đã phân hủy hoàn toàn chất độc hại, mà không phát sinh dioxin thải ra môi trường

furan hay các chất độc hại khác ra môi trường Tuy nhiên, cho đến nay chưa

có phương pháp xử lý công nghệ nào đáp ứng được yêu cầu thực tế

1.5 Tồng họp và ứng dụng của polyanilin

1.5.1 Nghiên cứu tằng hợp PANi [16]

Trải qua ba thập niên kể từ lúc phát hiện vào năm 1977, đã có hàng ngàn báo cáo khoa học và bằng phát minh mô tả về những các phương pháp tổng họp của các loại polyme dẫn điện Phương cách tổng họp có thể phân ra làm hai loại:

- Phương pháp điện hóa

- Phương pháp hóa học

Phương pháp điện hóa cho polyme ở dạng màng và phương pháp hóa học cho polyme ở dạng bột Những polyme dẫn điện thông dụng như polypyrol (PPy), polyanilin (PANi) và polythiophen (PT) có thể được tổng họp bằng cả hai phương pháp

1.5.1.1 Phương pháp hóa học

Phương pháp polyme hóa anilin theo con đường hóa học đã được biết đến từ lâu Tuy nhiên, sau khi phát hiện ra tính chất dẫn điện của PANi thì việc nghiên cứu các phương pháp tổng hợp được quan tâm nhiều hơn Có thể polyme hóa anilin trong môi trường axit tạo thành polyanilin có cấu tạo cơ bản như sau:

H

polyanilin (PANi)

Nguyên tắc của việc tổng hợp PANi theo phương pháp hoá học là sử

dụng các chất oxi hoá như (NH4)2S20 8, Na2s 20 8, K2Cr20 7, KMn04, FeCl3,

H20 2 trong môi trường axit Thế oxi hoá ANi khoảng 0,7V Vì vậy, chỉ càn dùng các chất oxi hoá có thế oxi hoá ữong khoảng này là có thể oxi hoá được ANi Các chất này vừa oxi hoá ANi, PANi, vừa đóng vai trò là chất doping PANi Trong các chất nói trên thì (NH4)2S20 8 được quan tâm nhiều hơn vì thế oxi hoá - khử của nó cao, khoảng 2,0 IV và PANi tổng hợp bằng chất này có khả năng dẫn điện cao PANi được tổng hợp bằng (NH4)2S20 8 có thể thực hiện trong môi trường axit như HC1, H2S 0 4.

PANi được tổng họp theo phương pháp hóa học từ anilin bằng cách sử dụng amoni persuníat và axit dodecylbenzensunfonic như một chất oxi hóa và dopant Quá trình hóa học xảy ra như sau (hình 1):

NH2[ f ^ + (NH4)2s 2o 8, h a, h20

Hình 1.1 Sơ đồ tổng hợp PANi từANi và (NH4)2S208

PANi hình thành theo phương pháp hóa học nêu trên có độ dẫn điện là 3 s/cm, có độ ổn định và giữ nhiệt tốt, có thể tan tốt trong các dung môi hữu cơ như chloroíòrm, m-cresol, dimetylíbrmamit

PANi còn được tổng hợp bằng phương pháp trùng hợp nhũ tương đảo từ anilin, amonipersunfat, axitdecylphosphonic hoặc axit dodecylbenzensunfonic Theo đó, hệ nhũ tương đảo được chuẩn bị từ axit decylphosphonic hoặc axit dodecylbenzensunfonic, n-heptan, amoni persunfat Sau đó nhỏ từ từ dung dịch anilin trong n-heptan vào hệ nhũ tương đảo Kết quả là hỗn họp chuyển

từ màu trắng của hệ nhũ tương sang màu vàng và cuối cùng là màu xanh lá cây Sản phẩm thu được là PANi đã được doping bởi axit và có cấu trúc hình ống

PANi thu được bằng phương pháp tổng họp hoá học khó tạo màng trên

bề mặt mẫu bảo vệ, hơn nữa lóp màng này không thể có tính bảo vệ cao như các màng sơn phủ hữu cơ khác có cấu tạo sợi không gian với độ bền cơ lý cao hơn Mặt khác, phản ứng oxi hóa - khử polyanilin bằng phương pháp hóa học khó điều khiển hơn so với phương pháp điện hóa vì ngoài phản ứng polyme hoá thì anilin còn tham gia vào một số phản ứng phụ khác Đây cũng là một điểm yếu của phương pháp polyme hóa anilin bằng phương pháp hóa học

Đổ tạo màng sơn phủ bảo vệ chống ăn mòn, có thể sử dụng phương pháp polyme hóa điện hóa, tạo lóp phủ bảo vệ trực tiếp trên bề mặt điện cực Đây cũng là phương pháp chế tạo polyanilin có hiệu quả cao

1.5.1.2 Phương pháp điện hóa

Ngoài phương pháp tổng họp hóa học thông thường, do có tính chất dẫn điện nên các polyme dẫn điện còn được tổng họp bằng phương pháp điện hóa Nguyên tắc của phương pháp điện hóa là dùng dòng điện để tạo nên sự phân cực với điện thế thích họp, sao cho đủ năng lượng để oxi hóa monome trên bề mặt điện cực, khơi mào cho polyme hóa điện hóa tạo màng dẫn điện phủ trên

bề mặt điện cực làm việc (WE) Điện cực làm việc có thể là Au, Pt, thép CT3, thép 316L, Đối với anilin, trước khi polyme hóa điện hóa, anilin được hòa tan trong dung dịch axit như H2SO4, H C1, (COOH)2 Như vậy, có thể tạo trực tiếp PANi lên mẫu kim loại càn bảo vệ; do đó việc chống ăn mòn và bảo

vệ kim loại bằng phương pháp điện hóa có ưu việt hơn cả Do thế oxi hoá của ANi khoảng 0,7V nên có thể sử dụng phương pháp phân cực thế động trong khoảng thế từ -0,2 đến 1,2V bằng thiết bị điện hoá potentiostat - là thiết bị tạo được điện thế hay dòng điện theo yêu càu để áp lên hệ điện cực, đồng thời cho phép ghi lại các tín hiệu phản hồi (áp dòng ghi lại điện thế hoặc ngược lại) Từ các số liệu về thế hoặc dòng phân cực tạo ra từ máy potentiostat và các số liệu phản hồi ghi được đồ thị thế - dòng hay ngược lại là dòng - thế gọi

là đường cong phân cực Qua các đặc trưng của đường cong phân cực có thể xác định được đặc điểm, tính chất điện hóa của hệ đó

Nhờ các thiết bị điện phân này, người ta có thể kiểm soát và điều chỉnh được tốc độ phản ứng Không những thế, phương pháp điện hóa còn cho phép chế tạo được màng mỏng đồng thể, bám dính tốt tiên bề mặt mẫu

Màng PANi được chế tạo bằng phương pháp quét điện thế vòng tuần hoàn đa chu kỳ (CV) bám dính tốt trên bề mặt điện cực Phương pháp này cho phép theo dõi được tính oxi hóa - khử của PANi trong suốt quá trình phân cực Tuy nhiên, phương pháp này có một điểm bất lọi về mặt thòi gian Thòi gian tạo màng ứng với thòi gian tồn tại điện thế mà tại đó xảy ra phản ứng oxi hóa điện hóa monome, thời gian này tương đối ngắn, do đó dẫn đến hiệu suất phản ứng không cao

Việc tiến hành tổng hợp PANi bằng phương pháp điện hoá được tiến hành trong môi trường axit thu được PANi dẫn điện tốt, hơn nữa anilin tạo muối tan trong axit Trong môi trường kiềm PANi không dẫn điện, sản phẩm

có khối lượng phân tử thấp