Nghiên cứu phản ứng đông trùng hợp ghép acrylamit lên tinh bột sắn

1 Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN THỊ PHONG NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG ĐỒNG TRÙNG HỢP GHÉP ACRYLAMIT LÊN TINH BỘT SẮN Chuyên ngành: Hóa Hữu Cơ Mã số: 60 44 27 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Đà Nẵng, Năm 2011 Footer Page of 126 Header Page of 126 Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS.TRẦN MẠNH LỤC Phản biện 1: TS.Trịnh Đình Chính Phản biện 2: PGS.TS.Lê Tự Hải Luận văn ñược bảo vệ Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ khoa học họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 30,31 tháng 12 năm 2011 * 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 Footer Page of 126 Header Page of 126 MỞ ĐẦU Lý chọn ñề tài Từ lâu, tinh bột ñược xem nguồn nguyên liệu quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp tính chất ñặc trưng như: tạo hình, tạo dáng, tạo khung, tạo ñộ dẻo, ñộ dai, ñộ ñàn hồi, ñộ xốp có khả tạo gel, tạo màng cho sản phẩm Tuy nhiên, tinh bột tự nhiên hạn chế nhiều tính chất Đã có nhiều công trình nghiên cứu góp phần nâng cao tính sử dụng tinh bột biến tính theo ñường ñồng trùng hợp ghép Bằng phương pháp này, ta cải thiện tính chất ñược chọn lựa mà không làm thay ñổi ñáng kể tính chất khác Chính lý trên, chọn ñề tài: “Nghiên cứu phản ứng ñồng trùng hợp ghép acrylamit lên tinh bột sắn” Mục ñích nghiên cứu Tìm ñiều kiện tối ưu cho trình ñồng trùng hợp ghép acrylamit lên tinh bột sắn sử dụng chất khơi mào (NH4)2S2O8 Fe2+/H2O2 Từ ñó thăm dò tổng hợp vật liệu hấp thụ nước Đối tượng nghiên cứu: Tinh bột sắn Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học ñề tài Những sản phẩm có khả ứng dụng cho việc hấp thụ nước hấp phụ trao ñổi Cấu trúc luận văn gồm phần Ngoài phần mở ñầu, kết luận, tài liệu tham khảo phụ lục báo cáo luận văn ñược tổ chức thành chương sau: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Thực nghiệm Chương 3: Kết thảo luận Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ SẮN 1.2 TỔNG QUAN VỀ TINH BỘT SẮN 1.3 ĐỒNG TRÙNG HỢP GHÉP 1.4 KHẢ NĂNG PHẢN ỨNG CỦA MONOME VÀ CHẤT KHƠI MÀO CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 2.1 NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ 2.2 PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH 2.2.1 Quá trình ñồng trùng hợp ghép 2.2.2 Xác ñịnh lượng acrylamit dư phương pháp chuẩn ñộ nối ñôi theo phương pháp Hip (Hubl) 2.2.3 Xác ñịnh thông số trình ñồng trùng hợp ghép CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 KHẢO SÁT NGUYÊN LIỆU TINH BỘT SẮN 3.1.1 Sản xuất tinh bột sắn Sắn giống KM94 ñược lấy từ vùng Quế Sơn – Quảng Nam có thành phần sau: + Nước: 68,15% + Tinh bột: 22,25% + Protit: 1,11% + Chất béo: 0,43% + Xenlulozơ: 1,09% + Đường: 5,23% + Tro: 0,64% Dựa theo tính chất tinh bột không hòa tan nước, kích thước hạt nhỏ, tỉ trọng lớn dùng phương pháp nghiền ñể phá vỡ tế bào, giải phóng tinh bột, lắng lọc khỏi hợp chất hòa tan không hòa tan ñể tách lấy tinh bột theo sơ ñồ sau: Footer Page of 126 Header Page of 126 Nguyên liệu ñầu Tách dịch bào Tách vỏ, cắt lát Tinh chế sữa tinh bột Ngâm Rửa tinh bột Rửa Tinh bột ướt, Nghiền No1 Phơi khô Tách sữa bột Nghiền No2 Tách sữa bột Tách bã Sơ ñồ 3.1 Sơ ñồ sản xuất tinh bột sắn từ củ sắn 3.1.2 Các ñặc tính hóa lí nguyên liệu tinh bột sắn Mẫu tinh bột sắn thu ñược có ñặc tính sau: + Độ ẩm: 11,5% + Hàm lượng tinh bột: 98% + pH: 6,9 + Hàm lượng SO2: 130ppm + Tạp chất – xơ: 0,05% + Hàm lượng kim loại nặng: + Tro: 0,12% + Protein: 0,05% Hình 3.3 Phổ hồng ngoại tinh bột sắn Footer Page of 126 Header Page of 126 Hình 3.4 Ảnh SEM tinh bột sắn 3.2 QUÁ TRÌNH ĐỒNG TRÙNG HỢP GHÉP SỬ DỤNG CHẤT KHƠI MÀO AMONIPESUNFAT 3.2.1 Ảnh hưởng trạng thái ban ñầu tinh bột ñến trình ghép Điều kiện tiến hành: tinh bột: 3g; H2O: 50ml; (NH4)2S2O8 0,1%: 2,5ml; AM: 1,5g; pH = 3; thời gian: 60 phút; nhiệt ñộ: 500C; thực phản ứng với tinh bột hồ hóa tinh bột không hồ hóa Kết ñược trình bày hình 3.9 100 90 80 70 60 Hồ hóa 50 Không hồ hóa 40 30 20 10 TC (%) GY (%) GE (%) Hình 3.9 Ảnh hưởng trạng thái ban ñầu tinh bột ñến trình ghép Tinh bột hồ hóa bị biến ñổi tính chất lí, hóa như: hạt tinh bột trương lên tính lưỡng chiết, tăng ñộ ñộ nhớt, liên kết hydro phân tử amiloza amilopectin bị phá vỡ tạo ñiều kiện tốt cho phân tử monome tiếp xúc tốt với Footer Page of 126 Header Page of 126 phân tử Còn trường hợp không hồ hóa phân tử monome tiếp xúc bề mặt hạt tinh bột, diện tích tiếp xúc nhỏ nhiều Hơn nữa, lúc hệ trở thành hệ dị thể nên tiếp xúc pha không tốt hệ ñồng thể trường hợp nên hiệu suất ghép giảm 3.2.2 Ảnh hưởng nhiệt ñộ ñến trình ghép Điều kiện tiến hành: tinh bột: 3g; H2O: 50ml; (NH4)2S2O8 0,1%: 2,5ml; AM: 1,5g; pH = 3; thời gian: 60 phút; nhiệt ñộ thay ñổi: 300C – 800C Kết ñược trình bày hình 3.10 Hiệu polyme (%) 100 90 80 70 60 TC (%) GY (%) 50 40 30 20 10 GE (%) 30 40 50 60 Nhiệt ñộ (0C) 70 80 Hình 3.10 Ảnh hưởng nhiệt ñộ ñến trình ghép Khi nhiệt ñộ tăng gốc tự ñược tạo thành nhiều thúc ñẩy trình phản ứng làm tăng hiệu suất ghép Tuy nhiên, nhiệt ñộ tăng cao 500C tốc ñộ phản ứng ngắt mạch lớn tốc ñộ phản ứng phát triển mạch làm cho hiệu suất ghép tăng không ñáng kể Do với thí nghiệm sau tiến hành với nhiệt ñộ phản ứng 500C 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian ñến trình ghép Điều kiện tiến hành: tinh bột: 3g; H2O: 50ml; (NH4)2S2O8 0,1%: 2,5ml; AM: 1,5g; pH = 3; nhiệt ñộ: 500C; thời gian thay ñổi: 30 – 180 phút Kết ñược trình bày hình 3.11 Footer Page of 126 Header Page of 126 Hiệu polyme (%) 100 90 80 70 TC (%) 60 GY (%) 50 40 GE (%) 30 20 10 30 60 90 120 Thời gian (phút) 150 180 Hình 3.11 Ảnh hưởng thời gian ñến trình ghép Hiệu suất tăng thời gian ghép kéo dài, thời gian tăng ảnh hưởng nhiều tới phân hủy chất xúc tác tạo nhiều gốc tự thúc ñẩy trình phản ứng Thời gian ghép thích hợp 60 phút 3.2.4 Ảnh hưởng nồng ñộ chất khơi mào (NH4)2S2O8 ñến trình ghép Điều kiện tiến hành: tinh bột: 3g; H2O: 50ml; AM: 1,5g; pH = 3; thời gian: 60 phút; nhiệt ñộ: 500C; nồng ñộ (NH4)2S2O8 thay ñổi: 0,05% - 0,15% Kết ñược trình bày hình 3.12 Hiệu q uả polyme (%) 100 90 80 70 60 TC (%) GY (%) GE (%) 50 40 30 20 10 0.05 0.07 0.10 0.12 0.15 Nồng ñộ APS (C%) Hình 3.12 Ảnh hưởng nồng ñộ APS ñến trình ghép Khi tăng nồng ñộ APS làm tăng trình tạo gốc tự ñại phân tử tinh bột, tăng cường trình ghép Sự giảm hiệu suất ghép tiếp tục tăng nồng ñộ APS sau: ngắt mạch gốc ñại phân tử tinh bột chuyển electron tới ion APS ñược tăng cường, tăng hình thành homopolyme lượng monome sẵn có trình ghép Vậy nồng ñộ APS thích hợp 0,1% Footer Page of 126 Header Page of 126 3.2.5 Ảnh hưởng thể tích nước ñến trình ghép Điều kiện tiến hành: tinh bột: 3g; (NH4)2S2O8 0,1%: 2,5ml; AM: 1,5g; pH = 3; thời gian: 60 phút; nhiệt ñộ: 500C; thể tích H2O thay Hiệu polyme (%) ñổi: 30 - 70ml Kết ñược trình bày hình 3.13 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 TC (%) GY (%) GE (%) 30 40 50 Thể tích nước 60 70 Hình 3.13 Ảnh hưởng thể tích H2O ñến trình ghép Khi tăng lượng nước tạo ñược môi trường thuận lợi cho phản ứng, làm tăng khả linh ñộng, khả va chạm với tinh bột, gốc tự tinh bột chất tham gia phản ứng monome, chất khơi mào tăng hiệu suất ghép Còn tăng lượng nước lên 50ml làm loãng hỗn hợp phản ứng, giảm khả va chạm dẫn ñến giảm hiệu suất ghép Vậy lượng nước thích hợp 50ml 3.2.6 Ảnh hưởng hàm lượng monome ñến trình ghép Điều kiện tiến hành: tinh bột: 3g; H2O: 50ml; (NH4)2S2O8 0,1%: 2,5ml; pH = 3; thời gian: 60 phút; nhiệt ñộ: 500C; khối lượng AM thay ñổi: 0,5 - 2,5g Kết ñược trình bày hình 3.14 100 Hiệu polyme (%) 90 80 70 60 TC (%) 50 GY (%) 40 GE (%) 30 20 10 0.5 1.5 Khối lượng AM 2.5 Hình 3.14 Ảnh hưởng khối lượng AM ñến trình ghép Footer Page of 126 10 Header Page 10 of 126 Khi nồng ñộ monome tăng hiệu suất ghép tăng khả kết hợp cao phân tử monome vùng lân cận với gốc ñại phân tử tinh bột Nhưng ñến giới hạn ta tăng nồng ñộ monome hiệu suất ghép giảm, sản phẩm tạo homopolyme nhiều Vậy khối lượng AM thích hợp 1,5g 3.2.7 Ảnh hưởng pH ñến trình ghép Điều kiện tiến hành: tinh bột: 3g; H2O: 50ml; (NH4)2S2O8 0,1%: 2,5ml; AM: 1,5g; thời gian: 60 phút; nhiệt ñộ: 500C; pH thay ñổi: Kết ñược trình bày hình 3.15 Hiệu polyme (%) 100 90 80 70 60 50 40 TC (%) GY (%) GE (%) 30 20 10 pH Hình 3.15 Ảnh hưởng pH ñến trình ghép Hiệu suất ghép tăng tăng pH ñạt cực ñại pH = sau ñó giảm tiếp tục tăng pH Điều pH thấp, trình tạo gốc ñại phân tử tinh bột tăng ñó làm tăng hiệu suất ghép Khi pH cao làm giảm số lượng gốc tự hydroxyl nên phản ứng ñồng trùng ghép diễn khó khăn Khi pH thấp ion bền nên phản ứng tạo gốc tự hydroxyl khó xảy ñó hiệu suất ghép giảm Do vậy, phản ứng sau chọn pH = Nhận xét: Các ñiều kiện tối ưu cho trình ghép là: + Thời gian: 60 phút + Nhiệt ñộ: 500C + pH: + Nồng ñộ (NH4)2S2O8: 0,1% + Tỉ lệ tinh bột/AM: + Thể tích H2O: 50ml Footer Page 10 of 126 12 Header Page 12 of 126 nhiệt ñộ: 500C; thực phản ứng với tinh bột hồ hóa tinh bột không hồ hóa Kết ñược trình bày hình 3.16 Hiệu polyme (%) 120 100 80 Hồ hóa 60 Không hồ hóa 40 20 TC (%) GY (%) GE (%) Hình 3.16 Ảnh hưởng trạng thái tinh bột ñến trình ghép Khi hồ hóa liên kết hydro phân tử amiloza amilopectin bị phá vỡ tạo ñiều kiện tốt cho phân tử monome tiếp xúc tốt với phân tử Trường hợp không hồ hóa phân tử monome tiếp xúc bề mặt hạt tinh bột, diện tích tiếp xúc nhỏ nhiều Hơn nữa, lúc hệ trở thành hệ dị thể nên tiếp xúc pha không tốt hệ ñồng thể nên hiệu suất ghép giảm 3.3.2 Ảnh hưởng nhiệt ñộ ñến trình ghép Điều kiện tiến hành: tinh bột: 3g; H2O + Fe2+ 0,004M: 50ml; H2O2 0,05M: 2ml; AM: 1,5g; pH=3, thời gian: 90 phút; nhiệt ñộ thay ñổi: 300C - 700C Kết ñược trình bày hình 3.17 120 100 80 TC ( %) 60 GY( %) 40 GE ( %) 20 20 30 40 50 60 70 80 N h i ệt ñộ ( o C ) Hình 3.17 Ảnh hưởng nhiệt ñộ ñến trình ghép Footer Page 12 of 126 13 Header Page 13 of 126 Khi nhiệt ñộ tăng gốc tự ñược tạo thành nhiều thúc ñẩy trình phản ứng làm tăng hiệu suất ghép Tuy nhiên, nhiệt ñộ tăng cao 500C tốc ñộ phản ứng ngắt mạch lớn tốc ñộ phản ứng phát triển mạch, không bền muối Fe2+ trình homopolyme hóa chiếm ưu làm cho hiệu suất ghép giảm Nhiệt ñộ ghép thích hợp 500C 3.3.3 Ảnh hưởng thời gian ñến trình ghép Điều kiện tiến hành: tinh bột: 3g; H2O + Fe2+ 0,004M: 50ml; H2O2 0,05M: 2ml; AM: 1,5g; pH = 3; nhiệt ñộ: 500C; thời gian thay ñổi: 30 – 150 phút Kết ñược trình bày hình 3.18 12 10 80 TC (%) 60 GY (%) 40 GE (%) 20 0 30 60 90 12 150 18 Thời g i an ( p hút ) Hình 3.18 Ảnh hưởng thời gian ñến trình ghép Khi thời gian tăng ảnh hưởng nhiều tới phân hủy chất xúc tác tạo nhiều gốc tự thúc ñẩy trình phản ứng Vượt qua 90 phút hiệu suất ghép tăng lại nên chọn thời gian ghép thích hợp 90 phút 3.3.4 Ảnh hưởng nồng ñộ Fe2+ ñến trình ghép Điều kiện tiến hành: tinh bột: 3g; H2O2 0,05M: 2ml; AM: 1,5g; pH = 3; thời gian: 90 phút; nhiệt ñộ: 500C; H2O + Fe2+; nồng ñộ Fe2+ thay ñổi: 0,002 – 0,006M Kết ñược trình bày hình 3.19 Footer Page 13 of 126 14 Header Page 14 of 126 120 100 80 TC (%) GY (%) 60 40 20 0.001 GE (%) 0.003 0.005 0.007 N ồng ñộ Fe + ( M ) Hình 3.19 Ảnh hưởng nồng ñộ Fe2+ ñến trình ghép Hiệu suất ghép tăng nồng ñộ Fe2+ tăng tới 0,004M Khi tăng nồng ñộ Fe2+ làm tăng trình tạo gốc tự ñại phân tử tinh bột, làm tăng hiệu suất ghép Tuy nhiên, tăng nồng ñộ Fe2+ lên cao (> 0,004M) hiệu suất ghép lại giảm giảm tạo thành gốc hydroxyl theo phương trình: ●OH + Fe2+ → OH- + Fe3+ Vậy nồng ñộ Fe2+ thích hợp 0,004M 3.3.5 Ảnh hưởng nồng ñộ H2O2 ñến trình ghép Điều kiện tiến hành: tinh bột: 3g; H2O + Fe2+ 0,004M: 50ml; AM: 1,5g; pH = 3; thời gian: 90 phút; nhiệt ñộ: 500C; nồng ñộ H2O2 thay ñổi: 0,02 – 0,06M Kết ñược trình bày hình 3.20 120 100 80 TC (%) 60 GY(%) 40 GE (%) 20 0.01 0.03 0.05 0.07 N ồn g ñộ H O2 ( M ) Hình 3.20 Ảnh hưởng nồng ñộ H2O2 ñến trình ghép Có thể thấy hiệu suất ghép tăng dần tăng nồng ñộ H2O2 tới 0,05M sau ñó giảm tiếp tục tăng nồng ñộ H2O2 Nguyên nhân tăng nồng ñộ H2O2 số gốc hydroxyl tạo thành tăng, khơi mào phản ứng ghép làm cho hiệu suất ghép tăng Nếu tăng nồng ñộ H2O2 cao dẫn tới lượng Fe2+ bị cạn kiệt hiệu suất ghép giảm Vậy nồng ñộ H2O2 thích hợp 0,05M Footer Page 14 of 126 15 Header Page 15 of 126 3.3.6 Ảnh hưởng thể tích nước ñến trình ghép Điều kiện tiến hành: tinh bột: 3g; H2O2 0,05M: 2ml; AM: 1,5g; pH = 3; thời gian: 90 phút; nhiệt ñộ: 500C; thể tích H2O + Fe2+ 0,004M thay ñổi: 30 - 70ml Kết ñược trình bày hình 3.21 150 TC ( %) 100 GY( %) 50 GE ( %) 20 30 40 50 60 70 80 Th ể t í c h n ước ( m l ) Hình 3.21 Ảnh hưởng thể tích nước ñến trình ghép Khi lượng nước tăng tạo ñược môi trường thuận lợi cho phản ứng, làm tăng khả linh ñộng, khả va chạm với tinh bột, gốc tự tinh bột, chất tham gia phản ứng monome, chât khơi mào tăng hiệu suất ghép Còn lượng nước lên 50ml làm loãng hỗn hợp phản ứng, giảm khả va chạm hiệu suất ghép giảm Vậy lượng nước thích hợp 50ml 3.3.7 Ảnh hưởng hàm lượng monome ñến trình ghép Điều kiện tiến hành: tinh bột: 3g; H2O + Fe2+ 0,004M: 50ml; H2O2 0,05M: 2ml; pH = 3; thời gian: 90 phút; nhiệt ñộ: 500C; khối lượng AM thay ñổi: 0,5 - 2,5g Kết ñược trình bày hình 3.22 100 80 60 TC ( %) 40 20 GE ( %) GY( %) 0 Kh ối l ượng A M ( g) Hình 3.22 Ảnh hưởng khối lượng AM ñến trình ghép Khi khối lượng monome tăng hiệu suất ghép tăng khả kết hợp cao phân tử monome vùng lân cận với gốc Footer Page 15 of 126 16 Header Page 16 of 126 ñại phân tử tinh bột Tuy nhiên, ñến giới hạn ta tăng khối lượng monome hiệu suất ghép giảm, khối lượng monome cao làm tăng vận tốc phản ứng chuyển mạch sang monome tạo homopolyme làm cản trở khuyếch tán monome lên bề mặt hạt Vậy khối lượng AM thích hợp 1,5g 3.3.8 Ảnh hưởng pH ñến trình ghép Điều kiện tiến hành: tinh bột: 3g; H2O + Fe2+ 0,004M: 50ml; H2O2 0,05M: 2ml; AM: 1,5g; thời gian: 90 phút; nhiệt ñộ: 500C; pH thay ñổi: - Kết ñược trình bày hình 3.23 100 80 TC ( %) 60 GY( %) 40 GE ( %) 20 0 pH Hình 3.23 Ảnh hưởng pH ñến trình ghép Khi pH thấp trình tạo gốc ñại phân tử tinh bột tăng ñó làm tăng hiệu suất ghép Khi pH cao làm giảm số lượng gốc tự hydroxyl cạn kiệt Fe2+ nên phản ứng ñồng trùng hợp ghép diễn khó khăn Bên cạnh ñó pH thấp ion bền nên phản ứng tạo gốc tự hydroxyl khó xảy ñó hiệu suất ghép giảm Vậy ta chọn pH = Nhận xét: Qua thu ñược ñiều kiện tối ưu sau: + Thời gian: 90 phút + Nhiệt ñộ: 500C + pH: + Nồng ñộ H2O2: 0,05M 2+ + Nồng ñộ Fe : 0,004M + Tỉ lệ tinh bột/AM: Footer Page 16 of 126 + Thể tích nước: 50ml 17 Header Page 17 of 126 3.3.9 Sơ ñồ thực phản ứng ñồng trùng hợp ghép acrylamit lên tinh bột sắn khơi mào Fe2+/H2O2 Tinh bột sắn, H2O, Fe2+ t0 = 700C Tinh bột ñã hồ hóa R/L = 3/50 H2O2 0,05M + AM - Giảm t0 ñến 500 - Sục khí N2 Hỗn hợp TB/AM =2 - Khuấy, t0 = 500C - Sục khí N2 - Phản ứng 90’ Hỗn hợp sản phẩm Etanol - Kết tủa etanol 960 - Lọc Kết tủa - Chiết soxhlet 24h - Sấy 1000C 24h Copolyme ghép (TC% = 93,34; GY% = 11,56; GE% = 23,47) Sơ ñồ 3.3 Sơ ñồ trình ñồng trùng hợp ghép acrylamit lên tinh bột sắn khơi mào Fe2+/H2O2 Footer Page 17 of 126 18 Header Page 18 of 126 3.4 SỰ TỒN TẠI CỦA SẢN PHẨM GHÉP 3.4.1 Phổ hồng ngoại tinh bột sắn ghép với acrylamit Hình 3.24 Phổ hồng ngoại tinh bột sắn ghép với acrylamit Về bản, phổ hồng ngoại tinh bột sắn trước sau ghép không khác nhiều, nhiên phổ hồng ngoại tinh bột sắn sau ghép xuất pic nhỏ có tần số khoảng 1685 cm-1 ñặc trưng cho dao ñộng hóa trị nhóm C=O acrylamit, ñiều ñó chứng tỏ có tồn sản phẩm ghép 3.4.2 Ảnh SEM tinh bột sắn ghép với acrylamit Hình 3.25 Ảnh SEM tinh bột sắn ghép với acrylamit Footer Page 18 of 126 19 Header Page 19 of 126 So sánh ảnh SEM tinh bột sắn trước sau ghép acrylamit ta thấy ảnh tinh bột sau ghép khối vững khác hẳn với tinh bột ban ñầu phân tử riêng lẻ, rời rạc, chứng tỏ có sản phẩm ghép 3.4.3 Giản ñồ phân tích nhiệt Hình 3.26 Giản ñồ phân tích nhiệt tinh bột sắn ghép với acrylamit Từ giản ñồ phân tích nhiệt tinh bột sắn trước sau ghép ta thấy sản phẩm ghép có ñộ bền nhiệt thấp tinh bột sắn trước ghép Tinh bột sắn trước ghép có ñiểm phân hủy 309,960C; tinh bột sắn ghép acrylamit có ñiểm phân hủy 306,220C Footer Page 19 of 126 20 Header Page 20 of 126 3.5 SO SÁNH ẢNH HƯỞNG CỦA MONOME, TÁC NHÂN KHỎI MÀO VÀ CỦA LOẠI TINH BỘT ĐẾN QUÁ TRÌNH ĐỒNG TRÙNG HỢP GHÉP 3.5.1 So sánh ảnh hưởng tác nhân monome ñến trình ñồng trùng hợp ghép lên tinh bột sắn khơi mào APS Điều kiện tiến hành: monome ñược sử dụng acrylic acrylamit tỉ lệ khối lượng tinh bột/monome = 2; H2O: 50ml; (NH4)2S2O8 0,1%: 2,5ml; nhiệt ñộ: 500C; pH = 3; thời gian: 60 phút Kết ñược trình bày hình 3.27 100 90 80 70 60 Acr ylamit (AM) 50 Axit acr ylic (AA) 40 30 20 10 TC% GY% GE% Hình 3.27 So sánh khả ñồng trùng hợp ghép acrylic acrylamit Trùng hợp ghép axit acrylic cho kết cao Nguyên nhân axit acrylic có cấu tạo chứa nhóm –COOH có khả phản ứng cao hơn, ñồng thời cấu tạo không gian cồng kềnh nên khả thâm nhập vào tinh bột tốt dẫn ñến hiệu cao so với acrylamit 3.5.2 So sánh ảnh hưởng tác nhân khơi mào ñến trình ñồng trùng hợp ghép acrylamit lên tinh bột sắn Điều kiện tiến hành: + Khơi mào amonipesunfat: tỉ lệ khối lượng tinh bột/acrylamit = 2; H2O: 50ml; (NH4)2S2O8 0,1%: 2,5ml; nhiệt ñộ: 500C; pH = 3; thời gian: 60 phút Footer Page 20 of 126 21 Header Page 21 of 126 + Khơi mào Fe2+/H2O2: tỉ lệ khối lượng tinh bột/acrylamit = 2; H2O + Fe2+ 0,004M: 50ml; H2O2 0,05M: 2ml; nhiệt ñộ: 500C; pH = 3; thời gian: 90 phút Kết ñược trình bày hình 3.28 100 90 80 70 60 Amo n i p e s u n f a t 50 Fe 2+/ H2O2 40 30 20 10 T C% GY% GE % Hình 3.28 Ảnh hưởng tác nhân khơi mào ñến trình ghép Hệ khơi mào Fe2+/H2O2 cho kết ñồng trùng hợp ghép cao so với hệ khơi mào (NH4)2S2O8 Nguyên nhân Fe2+/H2O2 tạo nhiều gốc HO● công nhiều vào tinh bột dẫn ñến hiệu cao 3.5.3 So sánh ảnh hưởng loại tinh bột ñến trình ñồng trùng hợp ghép acrylamit khơi mào APS Điều kiện tiến hành: tỉ lệ khối lượng tinh bột/acrylamit = 2; H2O: 50ml; (NH4)2S2O8 0,1%: 2,5ml; nhiệt ñộ: 500C; pH = 3; thời gian: 60 phút Kết ñược trình bày hình 3.29 100 T C% GY% GE% 90 80 70 60 50 40 30 20 10 T i nh b ột s ắn T i nh b ột T i n h b ột s ắn dây b ìn h t i n h Hình 3.29 Ảnh hưởng loại tinh bột ñến trình ñồng trùng hợp ghép Footer Page 21 of 126 22 Header Page 22 of 126 Ta thấy nguồn gốc tinh bột có ảnh hưởng ñến thông số trình ghép, nhiên khác không nhiều Trong loại tinh bột hàm lượng amilozơ amilopectin, cấu tạo kích thước hạt không Chính mà nhiệt ñộ hồ hoá khả phản ứng không giống 3.6 THĂM DÒ TỔNG HỢP VẬT LIỆU HẤP THỤ NƯỚC TRÊN CƠ SƠ PHẢN ỨNG ĐỒNG TRÙNG HỢP GHÉP ACRYLAMIT LÊN TINH BỘT SẮN 3.6.1 Khảo sát ảnh hưởng lượng epi- ñến hiệu suất ghép ñộ hấp thụ nước vật liệu hấp thụ nước Qua hình 3.28 ta thấy Fe2+/H2O2 cho hiệu suất ghép cao so với dùng chất khơi mào amonipesunfat Tuy nhiên, việc sử dụng tác nhân khơi mào Fe2+/H2O2 làm cho sản phẩm chứa Fe ảnh hưởng ñến khả sử dụng sau chất giữ ẩm nên chọn amonipesunfat làm chất khơi mào cho trình tổng hợp vật liệu hấp thụ nước Điều kiện tiến hành: 5g; AM: 3g; NaOH: 1g; (NH4)2S2O8: 0,125g; H2O: 20ml; thời gian: 120 phút; nhiệt ñộ: 800C; khối lượng epi- thay ñổi: 20 – 70mg Các kết ñược trình bày hình 3.30 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 GY (%) Độ hấp thụ nước 20 30 40 50 60 70 Hà m l ượng e pi - ( mg) Hình 3.30 Ảnh hưởng hàm lượng epi- ñến hiệu suất ghép ñộ hấp thụ nước Footer Page 22 of 126 23 Header Page 23 of 126 Nếu lượng epi- nhỏ mạch polyme tạo lưới không ñầy ñủ dẫn tới số ñoạn mạch bị tan nước nên ñộ hấp thụ nước thấp, hàm lượng epi- cao tăng số liên kết ngang dẫn ñến làm giảm ñộ linh ñộng chuỗi ñại phân tử nên ñộ hấp thụ nước giảm Vậy hàm lượng epi- thích hợp 50mg/5g tinh bột Sản phẩm ñược ñem xác ñịnh khả hấp thụ nước môi trường ñiều kiện khác Hình 3.33 Ảnh SEM vật liệu hấp thụ nước 3.6.2 Tốc ñộ hấp thụ nước vật liệu hấp thụ nước Cho túi ñựng mẫu vào cốc chứa 60ml nước cất bắt ñầu theo dõi ñộ hấp thụ nước ứng với thời gian thay ñổi: – 120 phút Kết ñược trình bày hình 3.34 10 80 60 40 20 10 15 30 60 90 12 T h ời g ia n ( p h ú t ) Hình 3.34 Sự phụ thuộc ñộ hấp thụ nước theo thời gian Lúc ñầu ñộ hấp thụ nước tăng nhanh sau ñó tăng chậm dần, thời gian 60 phút ñược xem thời gian tối ưu, ñây ñộ hấp thụ nước gần bão hòa Footer Page 23 of 126 24 Header Page 24 of 126 3.6.2.1 Ảnh hưởng pH ñến ñộ hấp thụ nước Cho túi ñựng mẫu vào cốc chứa 60ml nước cất có pH thay ñổi: – 12 Tiến hành ño ñộ hấp thụ nước Các kết ñược trình bày hình 3.35 120 100 80 60 40 20 10 12 pH Hình 3.35 Ảnh hưởng pH ñến ñộ hấp thụ nước Khi pH nhỏ, môi trường axit làm trung hòa phần trung tâm hút nước chất giữ ẩm (có tính kiềm yếu) Còn pH lớn, ion bazơ môi trường trung tâm hút nước chất giữ ẩm có cạnh tranh ñó ñộ hấp thụ nước tăng chậm 3.6.2.2 Ảnh hưởng nguồn nước ñến ñộ hấp thụ nước Cho túi ñựng mẫu vào 60ml cốc chứa: nước cất, nước máy, nước biển Tiến hành ño ñộ hấp thụ nước Kết ñược trình bày hình 3.36 120 100 80 60 40 20 Nước cất Nước máy Nước bi ển Hình 3.36 Ảnh hưởng nguồn nước ñến ñộ hấp thụ nước Footer Page 24 of 126 25 Header Page 25 of 126 Ta thấy nước cất ñộ hấp thụ nước cao Nguyên nhân nước máy có ion kim loại cản trở ñến việc hút nước trung tâm hút nước, nước biển có lượng NaCl tăng số ñiện môi nước ñộ hấp thụ nước giảm Về chế trình giữ ẩm ta hình dung sau: phân tử chất giữ ẩm gồm hàng song song nhóm α -1,6 glucozit với nhiều cầu nối mạch nhánh acrylic (acrylamit) Khi có tiếp xúc với phân tử nước với hàng ngàn phân tử nước chui vào khoảng trống hàng chất giữ ẩm làm xuất lực tĩnh ñiện yếu hàng Lực tĩnh ñiện ñẩy hai cực từ tích ñiện dấu tách rời kéo hàng xa dẫn ñến trương phồng lớn chất giữ ẩm KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ * KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu luận văn ñã ñạt ñược kết sau: Từ củ sắn giống KM94 lấy từ vùng Quế Sơn – Quảng Nam có thành phần: nước: 68,15%; tinh bột: 22,25% ; protit: 1,11%; chất béo: 0,43% ; xenlulozơ: 1,09% ; ñường: 5,23% ; tro: 0,64% Đã tách ñược tinh bột sắn có thành phần chất lượng là: + Độ ẩm: 11,5% + Hàm lượng tinh bột: 98% + pH: 6,9 + Hàm lượng SO2: 130ppm + Tạp chất – xơ: 0,05% + Hàm lượng kim loại nặng: + Tro: 0,12% + Protein: 0,05% Các ñặc tính hoá lí ñược xác ñịnh qua phổ IR, ảnh SEM, giản ñồ phân tích nhiệt (TG TGA) Đã tìm ñiều kiện thích hợp cho trình ñồng trùng hợp ghép acrylamit lên tinh bột sắn: Footer Page 25 of 126 26 Header Page 26 of 126 Sử dụng chất khơi mào (NH4)2S2O8 thu ñược ñiều kiện tối ưu cho trình ghép (TC% = 91,79; GY% = 8,75; GE% = 19,10%) là: + Thời gian: 60 phút + Nhiệt ñộ: 500C + pH: + Nồng ñộ (NH4)2S2O8: 0,1% + Tỉ lệ tinh bột/AM: + Thể tích H2O: 50ml Sử dụng chất khơi mào Fe2+/H2O2 thu ñược ñiều kiện tối ưu cho trình ghép (TC% = 93,34; GY% = 11,56; GE% = 23,47%) là: + Thời gian: 90 phút + Nhiệt ñộ: 500C + pH: + Nồng ñộ H2O2: 0,05M 2+ + Nồng ñộ Fe : 0,004M + Thể tích nước: 50ml + Tỉ lệ tinh bột/AM: Sự tồn sản phẩm ghép ñược xác nhận qua phổ hồng ngoại (IR), ảnh kính hiển vi ñiện tử quét (SEM), giản ñồ phân tích nhiệt (TG TGA) Đã so sánh ảnh hưởng monome (axit acrylic acrylamit), tác nhân khơi mào (APS Fe2+/H2O2), loại tinh bột (sắn, sắn dây, bình tinh) ñến trình ñồng trùng hợp ghép Bước ñầu thăm dò tổng hợp chất giữ ẩm từ tinh bột sắn biến tính ghép với acrylamit * KIẾN NGHỊ Tiếp tục nghiên cứu trình ñồng trùng hợp ghép monome khác lên loại tinh bột khác sử dụng tác nhân khơi mào khác nhằm sử dụng có hiệu nguồn nguyên liệu sẵn có nước ta Sử dụng có hiệu vật liệu giữ nước ñối với trồng vùng khô hạn Footer Page 26 of 126 ... trên, chọn ñề tài: Nghiên cứu phản ứng ñồng trùng hợp ghép acrylamit lên tinh bột sắn” Mục ñích nghiên cứu Tìm ñiều kiện tối ưu cho trình ñồng trùng hợp ghép acrylamit lên tinh bột sắn sử dụng... lệ tinh bột/AM: + Thể tích H2O: 50ml Footer Page 10 of 126 11 Header Page 11 of 126 3.2.8 Sơ ñồ trình ñồng trùng hợp ghép acrylamit lên tinh bột sắn khơi mào APS t0 = 700 Tinh bột ban ñầu Tinh. .. với acrylamit 3.5.2 So sánh ảnh hưởng tác nhân khơi mào ñến trình ñồng trùng hợp ghép acrylamit lên tinh bột sắn Điều kiện tiến hành: + Khơi mào amonipesunfat: tỉ lệ khối lượng tinh bột/acrylamit