Nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn kim loại của chitinchitosan tan trong nước được tách từ vỏ tôm và tăm mự

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRẦN THỊ HOÀN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨC CHẾ ĂN MÒN Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ TỰ HẢI Phản biện 1: GS.TS ĐÀO HÙNG CƯỜNG KIM LOẠI CỦA CHITIN/CHITOSAN TAN TRONG NƯỚC ĐƯỢC TÁCH TỪ VỎ TÔM VÀ TĂM MỰC Phản biện 2: PGS.TS LÊ THỊ LIÊN THANH Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ Mã số: 60 44 27 Luận văn ñược bảo vệ Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ khoa học họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 28 tháng 10 năm 2011 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Đà Nẵng - Năm 2011 Footer Page of 126 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Thư viện trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng Header Page of 126 MỞ ĐẦU hết sinh vật sống tự nhiên, ñặc biệt loài giáp xác, LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI thành phần quan trọng vỏ Chất ñược khử acetyl từ chitin ñã Ngày nay, sống ñại người, vật liệu ñược khám phá Roughet vào năm 1859, ñược ñặt tên kim loại ñóng vai trò quan trọng ñời sống, vừa phương tiện chitosan, polime hữu tự nhiên mang ñiện tích dương phục vụ công việc ngày, vừa vật dụng thiết yếu ñời nhóm amino tích ñiện dương, ñó làm cho chitin/chitosan có sống người Ngoài ra, ñiều mà vật liệu kim nhiều ứng dụng mỹ phẩm, dược phẩm công nghiệp loại mang ñến người sử dụng ưu lựa chọn, ñó khả tái Hiện nay, phế liệu thuỷ sản, phế liệu tôm, mực thải sử dụng giá thành nó, ñây thật ñiều quan tâm từ sở chế biến thuỷ sản không xử lý ñúng cách gây hậu giới nay, mà nguồn nguyên liệu tự nhiên ngày cạn dần, lớn ô nhiễm môi trường Vì vậy, ñể hạn chế ô nhiễm giá thành vật liệu ngày tăng lên, … Do ñó mà vật liệu môi trường nguồn phế liệu thuỷ sản gây ra, tìm kim loại ngày ñược sử dụng phổ biến rộng rãi Tuy nhiên, hoạt chất ức chế sạch, thân thiện với môi trường, ñã chọn ñề tài: ưu ñiểm ñó, nhược ñiểm lớn ñối với vật liệu “Nghiên cứu khả ức chế ăn mòn kim loại kim loại, khả bị “ăn” mòn Sự ăn mòn kim loại gây tổn thất to chitin/chitosan tan nước ñược tách từ vỏ tôm tăm mực” lớn cho kinh tế quốc dân, gây mát lượng lớn kim loại, MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU nhiều thiết bị, vật dụng có giá trị, nhiều phương tiện giao thông vận tải ñại cần phải sửa chữa, phải thay bị ăn mòn Chưa kể ñến thiệt hại tính mạng sức khỏe người kim - Các yếu tố ảnh hưởng ñến trình tách chitin/chitosan từ vỏ tôm, tăm mực - Khả ức chế ăn mòn kim loại chitin/chitosan tan loại bị phá hủy gây Chính việc chống ăn mòn kim loại nước ñược tách từ vỏ tôm, tăm mực vấn ñề cấp bách mặt kinh tế công nghệ ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Để ngăn ngừa ăn mòn bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn, Hợp chất chitin/chitosan tan nước ñược tách từ vỏ tôm, người ta sử dụng phương pháp khác sử dụng hợp tăm mực kim bền, bảo vệ bề mặt chất phủ, phương pháp ñiện hoá…, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ñó có phương pháp sử dụng chất ức chế ăn mòn cromat, 4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết photphat, nitrit,…Tuy nhiên chất thường gây ô nhiễm môi - Nghiên cứu ăn mòn bảo vệ kim loại trường Vì vậy, hướng sử dụng chất ức chế sạch, thân thiện với - Phân loại, tính chất lý, hóa học ứng dụng chitosan môi trường ñang ñược nhà khoa học quan tâm Chitin, loại chắn sinh học sống, polime sinh học tự nhiên tìm thấy màng tế bào hầu Footer Page of 126 4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm - Xác ñịnh ñộ ẩm, hàm lượng tro, hàm lượng chất không tan Header Page of 126 - Phương pháp phổ hồng ngoại (IR); phương pháp phổ cộng CHƯƠNG 1 hưởng từ hạt nhân ( H-NMR) chiều - Dùng thiết bị ño PGS - HH3 ñể khảo sát khả ức chế ăn mòn kim loại chitin/chitosan tan nước - Phương pháp xử lý số liệu TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CHITIN VÀ CHITOSAN 1.1.1 Nguyên liệu sản xuất chitin – chitosan Tôm ñối tượng quan trọng ngành thủy sản nước ta Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI tôm chiếm tỉ lệ 70 − 80% tổng kim ngạch xuất 5.1 Ý nghĩa khoa học ngành - Khảo sát yếu tố ảnh hưởng ñến trình ñeaxetyl hóa chuyển chitin thành chitosan - Khảo sát ứng dụng chitin/chitosan tan nước làm chất ức chế chống ăn mòn kim loại 5.2 Ý nghĩa thực tiễn - Tìm hiểu ứng dụng quan trọng chitin / chitosan - Nâng cao giá trị sử dụng nguồn phế liệu thủy sản CẤU TRÚC LUẬN VĂN Mở ñầu: (3 trang : từ trang ñến trang 3) Chương 1: Tổng quan (34 trang: từ trang ñến trang 37) Chương 2: Nguyên liệu phương pháp nghiên cứu (15 trang:từ trang 38 ñến trang 52) Chương 3: Kết thảo luận (26 trang: từ trang 53 ñến trang 77) Kết luận : (2 trang : từ trang 78 ñến trang 79) Ở Việt Nam, mực ống ñối tượng khai thác có giá trị kinh tế cao, ñánh bắt ñược nhiều cách lưới kéo, lưới vây, lưới mành, chụp mực, câu tay 1.1.2 Nguồn gốc chitin chitosan Chitin thành phần cấu trúc vỏ (bộ xương ngoài) ñộng vật không xương sống ñó có loài giáp xác (tôm, cua, mực…) Chitosan ñược xem polymer tự nhiên quan trọng có hoạt tính sinh học cao có nhiều ứng dụng ña dạng thực tế Việc sản xuất chitosan ñơn giản, không cần dùng hóa chất ñộc hại ñắt tiền Chitosan thu ñược cách ñề axetyl hoá chitin, ñó nhóm (–NH2) thay nhóm (-NHCOCH3) vị trí C(2) 1.1.3 Cấu tạo phân tử 1.1.3.1 Chitin Chitin có công thức phân tử: (C8H13O5N)n Tên hóa học chitin là: Poly – β –(1,4) - N – acetyl –D - glucozamin Hay gọi poly – β –(1,4)-2-axetamit-2-desoxy-D-glucose 1.1.3.2 Chitosan Công thức phân tử: (C6H11O4N)n Footer Page of 126 Header Page of 126 Tên hóa học chitosan là: 1.2.3 Một số quy trình công nghệ sản xuất chitin/chitosan Poly – β –(1,4) –D - glucozamin 1.2.3.1 Quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm Hùm Hackman Hay gọi poly – β –(1,4)-2-amino-2-desoxy-D-glucose 1.2.3.2 Quy trình sản xuất chitin - chitosan Pháp 1.1.4 Tính chất vật lý 1.1.4.1 Chitin Chitin chất rắn màu trắng ngà, có cấu trúc lỗ xốp, 1.2.3.3 Quy trình thuỷ nhiệt Yamasaki Nacamichi (Nhật Bản) không mùi vị không tan hầu hết dung môi 1.2.3.4 Quy trình kỹ sư Đỗ Minh Phụng - Đại học Nha Trang 1.2.3.5 Quy trình sản xuất chitosan Trung tâm cao phân tử thuộc Viện khoa học Việt Nam 1.1.4.2 Chitosan Chitosan chất rắn, xốp, nhẹ, hình vảy, tồn hai dạng: 1.2.3.6 Quy trình sản xuất chitin xí nghiệp thuỷ sản Hà Nội dạng tinh thể chiếm tỉ lệ cao (50 – 60%) dạng vô ñịnh hình, 1.2.3.7 Quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm Sú phương xay nhỏ theo kích cỡ khác Nhiệt ñộ nóng chảy 309oC- pháp hoá học với công ñoạn xử lý kiềm - Trần Thị Luyến - Đại 311oC học Nha Trang 1.2.3.8 Quy trình Phân viện Vật lý Hà Nội 1.1.5 Tính chất hóa học 1.1.5.1 Tính chất chung chitin chitosan a Phản ứng Van-wisseleigh [9] 1.2.3.9 Quy trình bán thuỷ nhiệt Đại học Dược Tp-HCM 1.3 LÝ THUYẾT VỀ ĂN MÒN KIM LOẠI VÀ BẢO VỆ KIM b Phản ứng cắt mạch [14] LOẠI c Phản ứng nhóm –OH [13], [14] 1.3.1 Ăn mòn kim loại d Phản ứng este hóa 1.3.2 Cơ chế ăn mòn ñiện hóa 1.3.3 Các phương pháp bảo vệ kim loại 1.1.5.2 Tính chất riêng chitin [3], [9], [17] 1.1.5.3 Tính chất riêng chitosan [3], [9], [17] 1.1.6 Tính chất sinh học chitosan 1.1.7 Ứng dụng 1.1.8 So sánh chitin chitosan 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHITIN/CHITOSAN TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1.2.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất chitin/chitosan giới 1.2.2 Những nghiên cứu nước Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10 Quy trình ñiều chế chitin thành chitosan tan ñược thực theo hình 2.3 sau: 2.1 NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ Chitin 2.1.1 Nguyên liệu 2.1.2 Hóa chất 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1 Xác ñịnh quy trình tách chiết chitosan khảo sát yếu tố ảnh hưởng ñến quy trình tách chiết Quy trình chiết tách chitin từ vỏ tôm, tăm mực ñược thực theo hình 2.2 sau: Đeaxetyl hóa Đun với dd NaOH 30% -60% to ñun 70 - 100oC, thời gian ñun ÷ 10 Sau ñun rửa nước cất ñến dung dịch có pH=7, sấy khô Chitosan thô Hòa tan CH3COOH 1% khuấy 30 phút Vỏ tôm, tăm mực dd NaOH 5% ( 3giờ 90-1000C) rửa nước ñến pH= 7, sấy khô (Loại protein) Keo ñặc vàng nhạt Thêm NaOH 10%, khuấy 10 phút Sản phẩm (Loại khoáng) dd HCl 12%, ngâm nhiệt ñộ phòng 12 giờ, rửa nước cất ñến pH=7 Chitin Keo ñặc trắng ñục Ngâm C2H5OH, ñun 50o- 60oC thời gian Kết tủa Lọc rửa CH3COCH3, sấy 40oC Hình 2.2 Quy trình sản xuất chitin Chitosan tan Hình 2.3 Quy trình sản xuất chitosan tan nước Footer Page of 126 Header Page of 126 11 12 2.2.2 Xác ñịnh số tiêu lý hóa chitin/chitosan CHƯƠNG 2.2.2.1 Xác ñịnh ñộ ẩm chitin/chitosan 2.2.2.2 Xác ñịnh hàm lượng tro chitin/chitosan KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 TÁCH CHITIN TỪ VỎ TÔM, TĂM MỰC 2.2.2.3 Phương pháp xác ñịnh hàm lượng chất không tan Bảng 3.1 Các tính chất vật lý chitin tách ñược từ vỏ 2.2.3 Phân tích ñịnh tính chitin/chitosan tôm, tăm mực 2.2.4 Nghiên cứu tính chất ức chế ăn mòn kim loại chitosan 2.2.4.1 Thiết bị ño 2.2.4.2 Điện cực hóa chất 2.2.4.3 Phương pháp chuẩn bị bề mặt 2.2.4.4 Phương pháp nghiên cứu ăn mòn ñiện hóa Chitin tách từ Độ ẩm Độ tro Hiệu suất Vỏ tôm 6,41% 1,53% 23,83% Tăm mực 5,24% 1,25% 47,89% 3.2 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH ĐEAXETYL HÓA CHUYỂN CHITIN THÀNH CHITOSAN 3.2.1 Ảnh hưởng thời gian ñun Ảnh hưởng thời gian ñun ñược khảo sát ñiều kiện: Tỉ lệ nguyên liệu/dung dịch NaOH 1/10 (g/ml) Nhiệt ñộ ñun 90oC Nồng ñộ dung dịch NaOH 40% Thời gian ñun thay ñổi từ – 10 Kết thu ñược trình bày hình 3.3 bảng 3.2 Bảng 3.2 Ảnh hưởng thời gian ñun ñến hiệu suất trình ñeaxetyl hóa chuyển chitin thành chitosan t (giờ) 10 Vỏ tôm 34.87 38.06 41.71 43.75 Tăm mực 52.46 60.59 65.04 62.30 Hiệu suất (%) Footer Page of 126 Header Page of 126 13 14 Dựa vào bảng 3.2 thấy thời gian ñun tăng hiệu Dựa vào bảng 3.3 ta thấy nhiệt ñộ tăng hiệu suất suất trình deaxetyl hóa tăng theo Tuy nhiên thời trình deaxetyl hóa tăng Tuy nhiên bên cạnh ñó tăng gian tăng ñến 10 lúc ñó tốc ñộ cắt mạch chitin/ chitosan nhiệt ñộ trình cắt mạch chitin/ chitosan tạo glucosamin tạo thành glucosamin mạnh nên làm cho hiệu suất trình ñồng thời xảy Khi nhiệt ñộ tăng lên 100oC trình cắt mạch giảm xuống Hiệu suất trình ñeaxetyl hóa chuyển chitin thành diễn mạnh nên làm giảm hiệu suất trình deaxetyl hóa chitosan chiết tách từ tăm mực lớn từ vỏ tôm Vậy, nhiệt ñộ thích hợp cho trình chiết tách chitosan từ vỏ tôm Vậy, thời gian thích hợp cho trình chiết chitosan từ vỏ tôm 10 giờ, ñạt hiệu suất 43.75% từ tăm mực ñạt hiệu tăm mực 90oC, ñạt hiệu suất tương ứng 43.75 % 65.04 % 3.2.3 Ảnh hưởng nồng ñộ dung dịch NaOH Ảnh hưởng nồng ñộ dung dịch NaOH ñược khảo sát suất 65.04 % ñiều kiện: 3.2.2 Ảnh hưởng nhiệt ñộ ñun Ảnh hưởng nhiệt ñộ ñược khảo sát ñiều kiện: Tỉ lệ nguyên liệu/dung dịch NaOH 1/10 (g/ml) Tỉ lệ nguyên liệu/dung dịch NaOH 1/10 (g/ml) Thời gian ñun 10 Thời gian ñun 10 Nhiệt ñộ ñun 90oC Nồng ñộ dung dịch NaOH 40% Nồng ñộ dung dịch NaOH thay ñổi từ 30 – 60% o Nhiệt ñộ ñun thay ñổi từ 70 – 100 C Kết thu ñược trình bày bảng 3.4 Kết thu ñược trình bày bảng 3.3 Bảng 3.4 Ảnh hưởng nồng ñộ dung dịch NaOH ñến Bảng 3.3 Ảnh hưởng nhiệt ñộ ñun ñến hiệu suất hiệu suất trình ñeaxetyl hóa chuyển chitin thành chitosan trình ñeaxetyl hóa chuyển chitin thành chitosan Nhiệt ñộ ñun(0C) 70 80 90 Nồng ñộ ddNaOH(%) 30 40 50 60 Vỏ tôm 41.16 43.75 48.62 45.71 Tăm mực 51.12 65.50 68.74 63.32 100 Hiệu suất (%) Hiệu suất (%) Vỏ tôm 32.43 39.15 43.75 43.12 Tăm mực 56.07 59.58 65.04 60.75 Footer Page of 126 Header Page of 126 15 16 Từ kết bảng 3.4, thấy: Môi trường kiềm có tác dụng Bảng 3.6 Hàm lượng tro chitosan làm trương nở tế bào, tách bớt lượng nhỏ chất màu, chất khoáng hòa tan làm yếu liên kết glucozit chitosan Tuy nhiên, xử Mẫu chitosan lí dung dịch kiềm mạnh (60%) phần chitosan bị cắt Khối lượng tách từ cốc (mo) Khối lượng cốc + mẫu (m1) mạch tan kiềm Vậy, nồng ñộ dung dịch NaOH tương ứng thích hợp cho trình chiết chitosan từ vỏ tôm tăm mực 50% Kết xác ñịnh ñộ ẩm chitosan ñược trình bày bảng 3.5 Bảng 3.5 Độ ẩm chitosan chitosan tách từ Khối lượng chén (mo) lượng cốc+ tro tro(%) (m2) 29.8353 32.5203 29.8356 0.011 Vỏ tôm 29.1035 31.7435 29.1043 0.030 3.3.3 Xác ñịnh hàm lượng chất không tan 3.3.1 Xác ñịnh ñộ ẩm Mẫu Hàm lượng Tăm mực 3.3 XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHỈ TIÊU LÝ HÓA CỦA CHITOSAN Khối Kết xác ñịnh hàm lượng chất không tan mẫu chitosan ñược trình bày bảng 3.7 Bảng 3.7 Hàm lượng chất không tan chitosan Khối Khối lượng lượng Độ chén + chén + ẩm mẫu mẫu sau (%) (m1) nung (m2) Tăm mực 29.8353 32.8353 32.5203 10.5 Vỏ tôm 29.1035 32.1035 31.7435 12 Kết bảng 3.5 cho thấy ñộ ẩm chitosan chiết tách từ vỏ Chitosan từ tăm Chitosan từ vỏ mực tôm 0,04 1,62 Hàm lượng chất không tan 3.4 PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA CHITOSAN 3.4.1 Phổ hồng ngoại Bảng 3.8 So sánh phổ hồng ngoại chitosan sản phẩm chitosan mẫu chuẩn tôm, tăm mực lớn Do sau phơi khô, trình bảo quản bao ni lông, nước không khí ảnh hưởng ñến ñộ ẩm mẫu Nhóm 3.3.2 Xác ñịnh hàm lượng tro Kiểu Kết xác ñịnh hàm lượng tro mẫu chitosan ñược trình bày bảng 3.6 dao -CH - NH2 -CH2 -C-O- -C-N -CH ht ht bd bd ht ht bd 2960- ≈ 1650 1460- 1300- 1200- 900- 1370 1030 ñộng Tần -1 (cm ) Footer Page of 126 -OH số 36003000 2850 1100 700 Header Page of 126 Chitosan nghiên ≈ 3448 cứu 17 18 2925- ≈ 1662- 1391- 2861 1583 1348- ≈ 1263 10971054 991711 ht: dao ñộng hóa trị; bd: dao ñộng biến dạng 3.5 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨC CHẾ ĂN MÒN KIM LOẠI CỦA CHITOSAN 3.5.1 Khả ức chế ăn mòn kim loại chitosan chiết tách từ vỏ tôm Các ñỉnh hấp thụ phổ IR ñặc trưng mẫu nghiên cứu mẫu 3.5.1.1 Khả ức chế ăn mòn kim loại chitosan chiết tách chuẩn tương tự không xuất ñỉnh lạ Qua phổ hồng từ vỏ tôm môi trường NaCl 3.5% ngoại xác ñịnh số nhóm chức ñặc trưng mẫu chitosan a Ảnh hưởng thời gian nghiên cứu –OH, NH2, C-O, C-N, CH 3.4.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân Bảng 3.9 Giá trị dòng ăn mòn (Icorr) hệ số tác dụng bảo vệ Z (%) theo thời gian ngâm thép dung dịch chitosan 80mg/l ñiều chế từ chitin vỏ tôm So sánh phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR mẫu nghiên cứu mẫu chuẩn (phần phụ lục) cho thấy mẫu nghiên cứu có tương ñồng với mẫu chuẩn So sánh phổ hồng ngoại phổ cộng hưởng từ hạt nhân STT Thời gian (phút) Icorr (mA/cm2) Z% mẫu nghiên cứu mẫu chuẩn, dựa vào tài liệu tham khảo 1.2951E-0001 ñưa công thức cấu tạo chitosan là: 10 6.1122E-0002 52.81 15 5.7512E-0002 55.59 20 5.1013E-0002 60.61 25 4.7268E-0002 63.50 30 5.6037E-0002 56.73 40 6.4430E-0002 50.25 60 7.2404E-0002 44.09 Kết từ bảng 3.9 cho thấy thời gian tối ưu ngâm thép CT3 dung dịch chitosan 25 phút ñạt hiệu ức chế 63.50% Điều ñược giải thích sau: chitosan bị hấp phụ lên bề mặt thép electron chưa liên kết nhóm –OH, –NH2 liên kết với obitan d trống sắt tạo thành lớp Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 19 20 màng tạo phức với ion kim loại sắt làm ngăn cách bề mặt thép chitosan lên hiệu ức chế lại giảm với môi trường nên ức chế trình ăn mòn Thời gian ngâm thép 3.5.1.2 Khả ức chế ăn mòn kim loại chitosan tan trong dung dịch chitosan lâu lớp màng tạo thành bền môi trường HCl vững ngâm thời gian lâu làm cho lớp màng có Bảng 3.11 Giá trị dòng ăn mòn (icorr) hiệu ức chế Z (%) thể bị bong Do ñó thời gian cho hiệu ức chế cao 25 theo nồng ñộ axit HCl dung dịch chitosan ñiều chế từ chitin vỏ phút, tăng thời gian ngâm hiệu ức chế giảm tôm (ñiện cực thép CT3) b Ảnh hưởng nồng ñộ Bảng 3.10 Giá trị dòng ăn mòn (icorr) hiệu ức chế Z (%) theo nồng ñộ dung dịch chitosan ñiều chế từ chitin vỏ tôm (ñiện cực thép CT3) Nồng ñộ STT chitosan Icorr (mA/cm2) Z% (mg/l) ST Nồng ñộ Icorr (nền) Icorr (chitosan) Z% T HCl(M) (mA/cm ) (mA/cm2) 0.1 5.4832E-0001 5.4133E-0001 1.27 0.2 6.5467E-0001 5.9401E-0001 9.27 0.3 7.9875E-0001 6.1820E-0001 22.51 0.4 8.0478E-0001 6.5955E-0001 18.05 0.5 8.7738E-0001 7.1475E-0001 18.55 1.2951E-0001 60 5.2248E-0002 59.66 70 4.8340E-0002 62.67 Như vậy, kết từ bảng 3.11 cho thấy nồng ñộ axit tăng 80 4.7268E-0002 63.50 cường ñộ dòng ăn mòn tăng; ăn mòn thép CT3 môi trường 90 4.2370E-0002 67.28 axit diễn mạnh môi trường muối NaCl 3.5% 100 4.7110E-0002 63.62 Khả ức chế ăn mòn chitosan môi trường axit yếu so với môi trường muối Điều ñược hiểu axit phá Kết từ bảng 3.10 cho thấy nồng ñộ dung dịch chitosan tăng hệ số tác dụng bảo vệ lớn lớp màng tạo huỷ lớp màng tạo thành chitosan bám bề mặt kim loại mạnh Hiệu ức chế tối ưu 22.51% môi trường HCl 0.3M bề mặt thép dày, cách ly kim loại với môi trường ăn mòn tốt nồng ñộ dung dịch chitosan cao làm cho 3.5.2 Khả ức chế ăn mòn kim loại chitosan ñiều chế từ trình tạo màng diễn nhanh nên cấu trúc màng bị xốp Điều ñó chitin tăm mực giải thích với nồng ñộ dung dịch chitosan 90mg/l 3.5.2.1 Khả ức chế ăn mòn kim loại chitosan ñiều chế từ hiệu ức chế ăn mòn cao ñạt 67.28% tăng nồng ñộ chitin tăm mực môi trường NaCl 3.5% Footer Page 10 of 126 Header Page 11 of 126 21 22 a Ảnh hưởng thời gian b Ảnh hưởng nồng ñộ Bảng 3.12 Giá trị dòng ăn mòn (Icorr) hệ số tác dụng bảo vệ Z Bảng 3.13 Giá trị dòng ăn mòn (icorr) hiệu ức chế Z (%) (%) theo thời gian ngâm thép dung dịch chitosan ñiều chế từ theo nồng ñộ dung dịch chitosan ñiều chế từ chitin tăm mực (ñiện chitin tăm mực 80mg/l cực thép CT3) STT Thời gian Icorr (mA/cm2) Nồng ñộ Z% (phút) STT Chitosan Icorr (mA/cm2) Z% (mg/l) 1.2779 E-0001 10 7.8271 E-0002 38.75 1.2779 E-0001 20 6.1122 E-0002 52.17 40 5.1013 E-0002 60.09 30 3.5377 E-0002 72.31 50 4.7268 E-0002 63.01 40 2.5254 E-0002 80.24 60 3.5375 E-0002 72.32 50 3.1159 E-0002 75.62 70 2.3157 E-0002 81.88 60 4.7268 E-0002 63.01 80 2.5254 E-0002 80.24 90 4.0132 E-0002 68.60 Kết từ bảng 3.12 cho thấy thời gian tối ưu ngâm thép Kết từ bảng 3.13 cho thấy ứng với nồng ñộ dung dịch CT3 dung dịch chitosan 40 phút hiệu suất ức chế ăn mòn chitosan ñiều chế từ chitin tăm mực 70mg/l hiệu ức chế ăn cao ñạt 80.24% Điều ñược giải thích sau: ñầu mòn cao ñạt 81.88% Khi nồng ñộ dung dịch chitosan mực tiên chitosan bị hấp phụ lên bề mặt thép TC3 lực hút Vander tăng hệ số tác dụng bảo vệ lớn tăng nồng ñộ Waals, sau ñó nguyên tử nitơ nhóm –NH2 có electron chưa dung dịch lên 80mg/l hiệu ức chế lại giảm ñi ñiều liên kết liên kết với obitan d trống sắt tạo thành lớp giải thích sau: lớp màng tạo bề mặt thép dày, màng tạo phức với ion kim loại sắt làm ngăn cách bề mặt thép cách ly kim loại với môi trường ăn mòn tốt hơn, nồng ñộ dung với môi trường nên ức chế trình ăn mòn Thời gian ngâm thép dịch tăng ñến nồng ñộ ñịnh xuất hiện tượng dung dịch chitosan lâu lớp màng tạo thành bền cộng kết làm cho lớp màng tạo thành không ñều nồng ñộ dung vững Tuy nhiên thời gian ngâm lâu lớp màng có dịch cao tốc ñộ tạo màng nhanh nên lớp màng tạo thành có xu hướng bị bong nên làm giảm khả ức chế ăn mòn thể bị xốp làm hạn chế khả ngăn cản bảo vệ lớp màng Vậy thời gian ngâm thép tối ưu 40 phút, thời gian ñược sử dụng cho nghiên cứu Footer Page 11 of 126 Vậy ứng với nồng ñộ dung dịch 70mg/l hiệu ức chế ăn mòn cao nên nồng ñộ ñược dùng ñể khảo sát Header Page 12 of 126 23 24 khả ức chế ăn mòn kim loại chitosan ñiều chế từ chitn tăm mực môi trường axit 3.5.2.2 Khả ức chế ăn mòn kim loại chitosan mực môi trường HCl KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Bảng 3.14 Giá trị dòng ăn mòn (icorr) hiệu ức chế Z (%) theo nồng ñộ axit HCl dung dịch chitosan chiết tách từ tăm mực(ñiện cực thép CT3) * Kết luận Sau thời gian nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng ñến trình ñeaxetyl hóa chuyển chitin thành chitosan Kết cho thấy: Điều kiện thích hợp ñể trình ñeaxetyl hóa chuyển chitin thành chitosan ñạt hiệu cao cụ thể sau : - Quá trình chiết tách chitin/chitosan từ vỏ tôm : Thời gian ñun : 10 Nồng ñộ STT Tỉ lệ chitin/NaOH: 1/10 Icorr (nền) Icorr (tanin) Z% Nhiệt ñộ nấu : 90oC HCl(M) (mA/cm ) (mA/cm ) 0.1 5.3773 E-0001 4.4805 E-0001 16.67 0.2 5.9068 E-0001 4.6306 E-0001 21.60 0.3 6.4701 E-0001 5.3589 E-0001 17.17 0.4 7.6948 E-0001 6.5340 E-0001 15.09 Nồng ñộ dung dịch NaOH : 50% 0.5 8.2895 E-0001 7.6893 E-0001 7.24 Kiểm tra ñịnh tính ñược sản phẩm thu ñược Nồng ñộ dung dịch NaOH : 50% Như vậy, kết từ bảng 3.14 cho thấy nồng ñộ axit tăng cường ñộ dòng ăn mòn tăng axit có nồng ñộ cao hiệu ức chế ăn mòn lại giảm xuống rõ rệt Điều giải thích nồng ñộ axit tăng lên ăn mòn thép diễn nhanh - Quá trình chiết tách chitin/chitosan từ tăm mực : Thời gian ñun : Tỉ lệ chitin/NaOH : 1/10 Nhiệt ñộ nấu : 90oC Qua kết ño phổ IR, H – NMR ñi ñến khẳng ñịnh sản phẩm chiết tách ñược từ vỏ tôm tăm mực chitosan Chitosan ñiều chế từ chitin vỏ tôm có khả ức chế ăn mòn thép CT3 môi trường NaCl 3,5%; axit HCl Cụ thể: hơn, ñồng thời nồng ñộ H+ ñạt ñến giá trị ñó lớp - Với nồng ñộ chitosan 90mg/l, thời gian ngâm thép 25 phút màng bảo vệ bị phá hủy làm giảm rõ rệt hiệu ức chế ăn mòn hiệu ức chế ăn mòn thép CT3 môi trường NaCl 3,5% Vậy nồng ñộ axit 0.2M hiệu ức chế ñạt tối ưu chitosan 67,28 % 21.60% - Ở nồng ñộ chitosan 90mg/l, thời gian ngâm thép 25 phút hiệu ức chế ăn mòn thép CT3 môi trường axit HCl 0,3M chitosan 22,51% Footer Page 12 of 126 Header Page 13 of 126 25 Chitosan ñiều chế từ chitin tăm mực có khả ức chế ăn mòn thép CT3 môi trường NaCl 3,5% , axit HCl Cụ thể : - Với nồng ñộ chitosan 70mg/l, thời gian ngâm thép 40 phút hiệu ức chế ăn mòn thép CT3 môi trường NaCl 3,5% chitosan chiết tách từ tăm mực 81,88 % - Ở nồng ñộ chitosan 70mg/l, thời gian ngâm thép 20 phút hiệu ức chế ăn mòn thép CT3 môi trường axit HCl 0,2M chitosan 21,60% * Kiến nghị - Tiếp tục nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng khác ñến trình chiết tách chitosan từ vỏ tôm, tăm mực ñể hoàn thiện quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm, tăm mực phế thải ñạt hiệu suất cao chất lượng tốt - Tiếp tục khảo sát khả ức chế ăn mòn kim loại chitosan tan nước ñược chiết tách từ vỏ tôm, tăm mực kim loại khác môi trường khác - Khảo sát ứng dụng khác chitin/chitosan tan nước số lĩnh vực mỹ phẩm, dược phẩm, Footer Page 13 of 126  ... ñiểm lớn ñối với vật liệu Nghiên cứu khả ức chế ăn mòn kim loại kim loại, khả bị ăn mòn Sự ăn mòn kim loại gây tổn thất to chitin/chitosan tan nước ñược tách từ vỏ tôm tăm mực” lớn cho kinh tế... vỏ tôm, tăm mực vấn ñề cấp bách mặt kinh tế công nghệ ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Để ngăn ngừa ăn mòn bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn, Hợp chất chitin/chitosan tan nước ñược tách từ vỏ tôm, ... khỏe người kim - Các yếu tố ảnh hưởng ñến trình tách chitin/chitosan từ vỏ tôm, tăm mực - Khả ức chế ăn mòn kim loại chitin/chitosan tan loại bị phá hủy gây Chính việc chống ăn mòn kim loại nước