Nghiên cứu công nghệ sản xuất muối kép tiatan nhôm amoni sulfat từ nguyên liệu trong nước sử dụng trong ngành thuộc da

trờng đại học bách khoa hà nội viện đào tạo sau đại học # " NGUYN VIT HNG NGHIấN CU CễNG NGH SN XUT MUI KẫP TIATAN-NHễM-AMONI SULFAT T NGUYấN LIU TRONG NC S DNG TRONG NGNH THUC DA Chuyờn ngnh: K THUT HểA HC Mó ti: KTHH09-03 LUN VN THC S KHOA HC NGI HNG DN KHOA HC GS.TSKH LA VN BèNH H NI 2011 LI CAM OAN Tụi cam oan õy l cụng trỡnh nghiờn cu ca riờng tụi Cỏc s liu lun l trung thc v cỏc kt qu nghiờn cu cha tng c cụng b bt k cụng trỡnh no khỏc H ni, ngy 08 thỏng 09 nm 2011 Tỏc gi Nguyn Vit Hựng LI CM N Tỏc gi xin chõn thnh cm n thy giỏo hng dn - nh giỏo nhõn dõn, GS.TSKH La Vn Bỡnh, ngi ó tn tỡnh ch bo sut quỏ trỡnh thc hin lun Xin cm n cỏc thy cụ B mụn Cụng ngh cỏc cht vụ c, Vin k thut Húa hc, trng i hc Bỏch khoa H Ni v cỏc anh ch em ng nghip ti trung tõm Vụ C Phõn bún, vin Húa hc cụng nghip Vit Nam ó quan tõm giỳp , cung cp ti liu tỏc gi hon thnh lun Do iu kin thi gian v kinh nghim nghiờn cu cũn hn ch, lun khụng trỏnh nhng sai sút, kớnh mong cỏc thy cụ ch dn MC LC TRANG TRANG PH BèA LI CAM OAN LI CM N MC LC DANH MC CC CH VIT TT DANH MC CC BNG DANH MC CC HèNH V, TH M U PHN I TNG QUAN I.1 CC HểA CHT DNG TRONG NGNH THUC DA I.1.1 Cỏc húa cht dựng thuc da8 I.1.2.Tỏc hi ca hp cht crụm I.2 CHNH SCH MễI TRNG TRONG NGNH THUC DA NC NGOI 10 I.3 TNG HP MUI KẫP CHA TITAN-NHễM-AMONI 11 I.3.1 Cỏc phng phỏp iu ch cht thuc da cha titan 11 I.3.2 Phng phỏp iu ch titanyl sulfat 12 I.3.3 hũa tan h TiO2(Al2O3)-H2SO4-(NH4)2SO4-H2O v tng hp mui kộp cha titan, nhụm v amoni 14 I.4 TèNH HèNH NGHIấN CU V SN XUT CC CHT THUC DA TRONG NC 15 I.4.1 Nghiờn cu v sn xut cht thuc crụm 15 I.4.2 Nghiờn cu v sn xut tananh t nguyờn liu thc vt 16 I.4.3.Vn ụ nhim nc thi ca c s thuc da 16 I.4.4 Ngun nguyờn liu sn xut mui kộp cha titan, nhụm v amoni sulfat 17 PHN II PHNG PHP NGHIấN CU V THC NGHIM 18 II.1 LA CHN I TNG NGHIấN CU 18 II.2 NGHIấN CU IU CH TITANYL SULFAT 18 II.2.1 Nguyờn liu v húa cht 18 II.2.2 Thit b nghiờn cu 18 II.2.3 Phng phỏp tin hnh18 II.3.TNG HP MUI KẫP CHA TITAN-NHễM-AMONI 19 II.3.1.Húa cht 19 II.3.2.Thit b phn ng 19 II.3.3.Phng phỏp tin hnh.19 II.4 CC PHNG PHP NH GI CHT LNG SN PHM 19 II.4.1 Phng phỏp phõn tớch húa hc 19 II.4.2 Phng phỏp nhiu x tia X19 II.4.3 Phng phỏp kớnh hin vi in t quột 21 II.4.4 Phng phỏp phõn tớch nhit 23 II.4.5 Phng phỏp ỏnh giỏ hiu qu thuc da 24 II.5 NH GI HIU QU THUC DA 24 II.5.1 C quan ỏnh giỏ 24 II.5.2 Chn cụng on ỏnh giỏ 24 II.5.3 Tiờu ỏnh giỏ.24 PHN III KT QU V THO LUN 25 III.1 PHN TCH NH GI SN PHM NHP NGOI 25 III.2 NGHIấN CU IU CH TITANYL SULFAT T QUNG ILMENIT 25 III.2.1 Kt qu phõn tớch qung ilmenit 25 III.2.2 iu ch titanyl sulfat 26 III.2.3 Quỏ trỡnh tỏch st 28 III.3 TNG HP MUI KẫP CHA TIATAN, NHễM, AMONI28 III.3.1 Tng hp mui kộp28 III.3.1.1 Kho sỏt iu kin phn ng tng hp 28 III.3.1.2 Xỏc nh thnh phn pha kt tinh v tớnh cht ca sn phm.29 III.3.2 S cụng ngh iu ch mui kộp v quy trỡnh sn xut 35 III.3.3 Ch tiờu cht lng ca sn phm 37 III.4 NH GI HIU QU THUC DA CA SN PHM NGHIấN CU 38 KT LUN 41 TI LIU THAM KHO 42 PH LC 44 DANH MC CC CH VIT TT TAS : Titano-amoni sulfat AlAS : Alumino-amoni sulfat TAlS : Titano-aluminat sulfat Mui kộp : Titan-nhụm-amoni sulfat DANH MC CC BNG Bng 1: Kt qu nung qung ilmenit vi amoni florua Bng 2: Thnh phn húa hc ca sn phm nghiờn cu Bng 3a: So sỏnh biu nhiu x tia X ca: titano-amoni sulfat (TAS), aluminoamoni sulfat (AlAS) v titano-aluminat sulfat (TAlS) Bng 3b: So sỏnh biu nhiu x tia X ca: titano-amoni sulfat (TAS), aluminoamoni sulfat (AlAS) v titano-aluminat sulfat (TAlS) Bng 4: Kt qu ỏnh giỏ da c thuc bng 50% mui kộp v 50% hp cht crụm Bng 5: Kt qu ỏnh giỏ da c thuc bng 50% mui kộp v 50% cht thuc khỏc DANH MC CC HèNH V, TH Hình 1: Sơ đồ công nghệ điều chế TiO2 Hỡnh 2: Thit b lũ nung ng Hỡnh 3: Gin nhiu x tia X ca qung ilmenit H Tnh Hỡnh 4: Gin nhiu x tia X ca cỏc mu 1, 2, 3, Hỡnh 5: Ph hng ngoi ca cỏc mu Hỡnh 6: Gin phõn tớch nhit vi phõn ca mu nghiờn cu Hỡnh 7: kim ca mui kộp tỏch t h h TiO2(Al2O3)-H2SO4-(NH4)2SO4H2O Hỡnh 8: S iu ch mui kộp t qung ilmenit M U Ngnh thuc da nc ta ó cú t lõu i Tuy nhiờn nhiu húa cht dựng cho thuc da phi nhp t nc ngoi, ú ch yu l hp cht crụm Hin cụng ngh thuc da, c tn da cn khong 80kg hp cht crụm Nh vy, mi nm nc ta phi nhp ti hng chc tn mui crụm dựng cho thuc da vi giỏ tr hng chc triu USD Nh chỳng ta u bit cỏc hp cht crụm rt c hi, nu khụng cú bin phỏp phũng nga chu ỏo cho ngi lao ng thỡ s gõy nguy hi n sc khe v tui th cho cỏc th h cụng nhõn lm vic mụi trng ny Ngoi ra, dựng hp cht crụm thuc da phi x lý nc thi mt cỏch trit , nu khụng s gõy tỏc hi ln cho mụi trng nc Xut phỏt t nhng lý nờu trờn, tụi t nghiờn cu cụng ngh sn xut cht thuc da trờn c s nhng nguyờn liu sn cú nc nhm thay th dn hp cht crụm phi nhp khu v gim thiu ụ nhim mụi trng PHN I TNG QUAN I.1 CC HểA CHT DNG TRONG NGNH THUC DA I.1.1 Cỏc húa cht dựng thuc da Quỏ trỡnh thuc da gm nhiu cụng on chớnh: bo qun, hi ti, ty lụng, ngõm vụi, no x, ty vụi, lm mm, axit húa, thuc, hon thnh t (thuc li) v hon thnh khụ ng vi mi cụng on cn cú cỏc húa cht khỏc x lý da Thớ d, cỏc cụng on tin thuc cn loi húa cht cú th gi da ti n ngy, chỳng c da hp ph nhanh nhm ngn nga vi khun phỏ hng da cụng on hi ti ngi ta dựng mt s húa cht nhm phc hi lng nc nguyờn thy ca da ng thi thc hin mt s chc nng khỏc nh: ty cỏc vt bn v mỏu, loi b protein, phỏ cỏc cu trỳc biu bỡ, to iu kin ti u ca da cho cỏc quỏ trỡnh tip theo Nh vy cỏc cụng on tin thuc ó phi dựng rt nhiu loi húa cht Cụng ty thuc da RệHM (c) ó sn xut v s dng ti 11 loi húa cht cho cỏc cụng on tin thuc, nh: ARACIT, ERHAZYM, PELLVIT, BORRON, ARAMOL, OROPON, ERHAVIT, ARAZYM, ROHAGIT, DERMASCAL, EROPIC,[1] Húa cht cho cụng on thuc Hp cht crụm cũn c dựng thuc da Ngi ta thng dựng mui sulfat kim crụm hoc phc ca crụm vi nhụm hay dựng kốm mui crụm vi cỏc cht thuc khỏc nh CROMENO A, CROMENO FN, CROMENO BASE MFN (ca hóng RệHM) v LUTAN Cr (ca hóng BASF) Tuy nhiờn, thuc bng hp cht crụm cú nhc im c bn hn l nhng li ớch ca chỳng vỡ lm thoỏt mt phn crụm vo mụi trng qua nc thi Vn t l phi: - Thu hi li lng crụm d tha - X lý mt cỏch trit lng crụm cũn li nc thi Thu hi crụm ũi hi phi u t k thut cao, cn h thng thu nc thi, kh nc v thi b, cn kim tra phõn tớch chớnh xỏc hm lng crụm nc thi Húa cht cho cụng on sau thuc Sau thuc cũn hai cụng on l hon thnh t v hon thnh khụ cụng on hon thnh t ngi ta dựng cỏc húa cht thuc li, tỏc nhõn du v phm mu nh: CROMENO, TELAON, NATOL, ROHAGIT (ca hóng RệHM) giai on hon thnh khụ ngi ta thng dựng RODA nhm to cho b mt da ng u v mu sc v búng I.1.2 Tỏc hi ca hp cht crụm Phn ln cỏc hp cht ca crụm u c hi Crụm cú th xõm nhp vo c th theo ba ng: hụ hp, tiờu húa v tip xỳc trc tip vi da S hp th crụm vo c th ngi tựy thuc vo trng thỏi oxi húa ca nú Cr (VI) hp th qua d dy, rut nhiu hn Cr (III) v cũn cú th thm qua mng t bo Nu Cr (III) b hp th 1% thỡ lng hp th ca Cr (VI) cú th lờn n 50% c tớnh ca Cr (VI) li cao khong 100 ln so vi Cr (III) nc, crụm tn ti di hai dng ch yu l Cr (III) v Cr (VI) Nc thi sinh hot cú th cha lng crụm ti 0,7mg/ml, ch yu dng Cr (VI) Con ng xõm nhp, o thi crụm c th ngi ch yu qua ng thc n Khi Cr (VI) vo c th d gõy bin chng, tỏc ng lờn t bo, lờn mụ lm phỏt trin t bo khụng nhõn, gõy cỏc bnh ung th, gõy c cho h thn kinh v tim Cỏc nghiờn cu cho thy [13] dự xõm np vo c th theo bt k ng no crụm cng c hũa tan vo mỏu nng ti 0,001mg/l, sau ú chỳng chuyn vo hng cu v tan nhanh hng cu T hng cu crụm i vo cỏc t chc ph tng v c gi li phi, xng, thn, gan, phn cũn li c thi qua ng tit niu Mt khỏc, xõm nhp vo c th crụm s liờn kt vi nhúm -SH enzim lm mt hot tớnh ca enzim v cng gõy nhiu bnh nguy him cho ngi Khi da trc tip tip xỳc vi dung dch Cr (VI) ch tip xỳc d b ni phng v loột sõu, cú th b loột n xng Khi Cr (VI) xõm nhp vo c th qua da, hp cht ca axit crụmic phỏ v cu trỳc prụtờin ca t bo gõy ung th Khi crụm xõm nhp theo ng hụ hp: niờm mc mi b loột, phn sn ca vỏch mi d b thng, gõy viờm nhim yt hu, viờm ph qun, viờm qun; nht l CrO3 dng hi s gõy bng nghiờm trng cho h thng hụ hp T chc y t th gii (WHO) khuyn cỏo hm lng cho phộp ti a ca Cr (VI) nc ung l 0,05mg/l Do hp cht crụm gõy c hi cho mụi trng nờn ó cú nhiu ti liu c cụng b v s dng cỏc hp cht ca titan vi nhụm v zircon dựng thuc da [2, 3,6] I.2 CHNH SCH MễI TRNG TRONG NGNH THUC DA NC NGOI Sn xut húa cht cho thuc da v dch v k thut l mt lnh vc rt quan trng Cú ti nhõn t nh hng n quỏ trỡnh thuc da: - Nguyờn liu thụ - Húa cht - Mỏy múc thit b - Lao ng - Quy trỡnh ch bin Mi nhõn t nh hng n tng giai on khỏc t nhng khớa cnh khỏc v cú tỏc ng ln n kt qu ca quỏ trỡnh thuc da Kt qu ca quỏ trỡnh thuc da cú th quy t nh sau: - Cht lng ca da - Sn lng da thu c - Hiu sut ca quỏ trỡnh - nh hng ti mụi trng 10 BN NHN XẫT S dng mui kộp Nhụm-Tiatan-Amoni sulfat cụng ngh thuc da 1.Nhn xột chung Mui kộp Nhụm-Titan-Amoni sulfat (sn phm ca ti) dng tinh th, mu trng, d hũa tan nc, khụng mựi Thớ nghim v vic s dng mui kộp Al s c thc hin: + Thuc: Trong thnh phn thuc s s dng theo hai phng phỏp, ú l thuc 100% mui kộp Al v thuc kt hp + Thuc li: S dng thuc li da ó thuc vi 100% cht thuc crụm nhm tng cht mt ct ca da thuc vỡ mui kộp ca cỏc hóng húa cht thuc da trờn th trng hin u cú hai ng dng (ng dng thuc da v ng dng thuc li) Do vy, phũng thớ nghim s dng mui kộp Al cng s thc hin theo hai ng dng nh hai ng dng ca cỏc ca cỏc hóng sn xut húa cht t ú cú th so sỏnh xem cht lng thuc t c mc no S dng cụng ngh thuc Cụng ngh thuc s thc hin theo hai phng phỏp: thuc vi 100% mui kộp Al, thuc kt hp mui kộp Al-Sulfat kim crụm v kt hp vi quỏ trỡnh hon thnh t v hon thnh khụ 2.1 Thuc vi 100% mui Al + Lng dựng: 8-10% (d tớnh trờn c s ca phng phỏp thuc crụm) + Thc hin: Da sau kt thỳc axit húa v t pH=2,8/3,0, s c cho vo dung dch thuc cha lng mui kộp Al ó tớnh sn theo trng lng da (9%) v c quay liờn tc thi gian 4h + Kt qu: Sau 4h quay mui kộp Al khụng xuyờn ht c dy ca tm da m ch xuyờn c ẵ dy Khi cht thuc khụng xuyờn ht dy ca tm da khụng th kt thỳc giai on thuc + Nhn xột kt qu: Khụng th thuc da vi 100% mui kộp Al, cn thc hin theo gii phỏp thuc kt hp 2.2 Phng phỏp thuc kt hp mui Al-Cr Trờn c s ti liu v cụng ngh thuc v húa cht thuc da ca cỏc hóng húa cht Vic ng dng mui kộp Al d nh tin hnh nh sau: + T l cht thuc: Lng mui kộp Al s s dng l 4% tin thuc, sau ú s tip tc quỏ trỡnh thuc vi 4% sulfat kim crụm loi 33% Tt c húa cht u c tớnh theo % so vi trng lng da sau ty lụng, ngõm vụi Trờn thc t, mui kộp ca cỏc hóng húa cht ch dựng 2-3%, vớ d nh LutanB ch dựng 2% v 8% mui crụm + Quy trỡnh cụng ngh tin hnh nh sau: TT Cụng on/Húa T l (%) Nhit Thi gian cht (oC) Ghi chỳ (phỳt) Ra: + Nc 200 +Bemanol D 0,2 Ty vụi/lm mm: 35 30 Cht b + Nc 60 35 +Sulfat amon 45 Kim tra pH +Bemanol 5BN 0,5 45 Kim tra lm mm Ra: +Nc 200 Thng 30 Ra ln + Nc 100 Thng 20 Kt: bụmờ + Mui n 11 + Axit formic 0,7 30 + Axit sulfuric 120 Kt: pH=2,8-3 + Mui kộp Al 90 Kt: xuyờn +Sulfat kim crụm 240 Kt: xuyờn + Formiat Na 0,5 30 + Bemanol CR 0,5 300 Axit húa/Thuc: cn t 7-7,5 Kt: nhit co, pH=3,8-4,0 Ra/vt m: + Nc 200 Thng 20 2.3 Hon thnh t v hon thnh khụ Da ó thuc cha phi l sn phm cho vic sn xut mt hng t da thuc m cn phi thc hin quỏ trỡnh hon thnh t v hon thnh khụ Hon thnh t l quỏ trỡnh a cỏc húa cht thuc li, tỏc nhõn du v phm vo cu trỳc si da, to y, mm, do, bai gión, sc mu v cỏc ch tiờu c-lý Hon thnh khụ nhm to b mt da t ng u v mu sc v búng C hai quỏ trỡnh hon thnh ny u c thc hin ỳng nh thc hin cho da ó thuc vi 100% cht thuc crụm, lm nh vy nhm thu c kt qu mang tớnh khỏch quan hn Nhn xột kt qu: Qua cỏc thớ nghim ó tin hnh rỳt nhng nhn xột sau: - Tin thuc vi 4% mui kộp Al, sau 90 phỳt quay dung dch, mc xuyờn ca mui Al l chm v khụng xuyờn sõu ch t c 1/3 dy (kim tra mt ct ca tm da) - B sung 4% mui crụm v quay tip 90 phỳt, kim tra thỡ cht thuc ó xuyờn ht dy tm da - Sau cht thuc xuyờn ht dy, pH ca dung dch thu c s nõng lờn 3,8/4,0 thi gian 5h, nhit co ca da t t 85-89% (xem bng phõn tớch) Nh vy, da ó c thuc l t yờu cu ca quỏ trỡnh thuc, da thu c sau thuc c phộp chuyn sang cỏc cụng on tip theo, to da thnh phm phc v cho cụng nghip sn xut sn phm bng da thuc - Ch tiờu c-húa-lý ca sn phm: + Trong s cỏc ch tiờu c-húa-lý, cú ch tiờu vt mc yờu cu nh ch tiờu bn kộo t, bn xộ rỏch v bn mt ct bn kộo t, xộ rỏch v bn mt ct vt l mui kộp Al ó lm mt ct ca da thuc ó t chc v cht + Hm lng oxit crụm thp l lng mui crụm s dng thp vỡ hm lng ny c ch yu to nờn cht crụm + Hm lng cht bộo chit ly thp l tỏc nhõn du dựng ớt quỏ trỡnh thuc li, hm lng ny l thp hay cao ph thuc vo lng v loi tỏc nhõn c s dng cụng on n du + bn un gp khụng t i vi da trõu v t yờu cu vi da bũ ... DA CA SN PHM NGHIấN CU 38 KT LUN 41 TI LIU THAM KHO 42 PH LC 44 DANH MC CC CH VIT TT TAS : Titano -amoni sulfat AlAS : Alumino -amoni sulfat TAlS : Titano-aluminat sulfat Mui kộp : Titan-nhụm -amoni. .. Cl- T cỏc phng phỏp nờu trờn thy rng mun tng hp c mui kộp cha titan, nhụm v amoni u phi cú cỏc mui gc sulfat nh: titanyl sulfat, nhụm sulfat v amoni sulfat Trong ú mui nhụm sulfat v amoni sulfat. .. (AlAS) v titano-aluminat sulfat (TAlS) Bng 3b: So sỏnh biu nhiu x tia X ca: titano -amoni sulfat (TAS), aluminoamoni sulfat (AlAS) v titano-aluminat sulfat (TAlS) Bng 4: Kt qu ỏnh giỏ da c thuc bng