Nghiên cứu quá trình trùng hợp poly(hydroxamic axit) từ acrylamit và vinylsunfonic axit ñể tách kim loại đất hiếm neodym, xeri

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ðẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Khoa Công Nghệ Hoá - - - - -o0o- - - - - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ðề tài: Nghiên cứu trình trùng hợp poly(hydroxamic axit) từ acrylamit vinylsunfonic axit ñể tách kim loại ñất Neodym, Xeri Giáo viên hướng dẫn : TS Nguyễn Thị Thanh Mai TS Trịnh ðức Công Hà Nội – 2015 Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp ñược thực Phòng vật liệu polyme Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học công nghệ Việt Nam Em xin trân thành cảm ơn TS Trịnh ðức Công ñã hướng dẫn tận tình tạo ñiều kiện thuận lợi cho em suốt trình thực hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn tới cô Nguyễn Thị Thanh Mai toàn thể thầy cô Khoa Công Nghệ Hóa học-Trường ðại học Công Nghiệp Hà Nội ñã truyền ñạt cho em kiến thức bổ ích tạo ñiều kiện ñể em có khả hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Em xin cảm ơn thầy, cô anh chị thuộc phòng vật liệu polyme - Viện hoá học - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam ñã dạy bảo, giúp ñỡ, ñộng viên tạo ñiều kiện cho em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 08 tháng 05 năm 2015 i Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT VSA: Vinylsulfonic axit APS: Amoni pesunfat PVSA: Poly(vinylsulfonic axit) IR: Phổ hồng ngoại KLPT: Khối lượng phân tử trung bình PHA-VSA: Poly(vinylsulfonic axit-acrylamit) MBA: N,N’- metylenebisacrylamit APS: Amoni pesunfat NTðH: Nguyên tố ñất KLðH: Kim loại ñất PHA: Poly(hydroxamic axit) EDTA: ethylen – triamintetra – axetic axit ii Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Hợp chất acrylamit Hình 1.2: Vinylsunfonic axit 10 Hình 1.3: Poly (Hydroxamic axit) 11 Hình 1.4: Nhóm chức hyroxamic dạng tautome hóa xeton enol 11 Hình 1.5: Cơ chế phản ứng PHA ion KLðH 12 Hình 2.1: Phản ứng ñồng trùng hợp p(AM-co-VSA) 22 Hình 2.2: Sơ ñồ biến tính tổng hợp PHA 23 Hình 3.1: Phổ hồng ngoại VSA 34 Hình 3.2: Phổ hồng ngoại acrylamit 34 Hình 3.6: Một số hình ảnh SEM p(AM-co-VSA) 36 Hình 3.7: Ảnh hưởng nồng ñộ ñến trình hấp phụ Nd3+, Ce4+ 37 Hình 3.8: Ảnh hưởng pH ñến khả hấp phụ nhựa 38 Hình 3.9: Ảnh hưởng thời gian ñến khả hấp phụ nhựa 38 iii Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Tính chất vật lý Nd Ce 14 Bảng 3.1: Ảnh hưởng nhiệt ñộ thời gian phản ứng ñến trình ñồng trùng hợp VSA AM 29 Bảng 3.2: Ảnh hưởng nồng ñộ chất khơi mào thời gian phản ứng ñến trình ñồng trùng hợp p(AM- co-VSA) 31 Bảng 3.3: Ảnh hưởng hàm lượng chất tạo lưới 32 Bảng 3.4: Ảnh hưởng chất hoạt ñộng bề mặt ñến trình ñồng trùng hợp 33 iv Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ii MỤC LỤC v MỞ ðẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHẢN ỨNG ðỒNG TRÙNG HỢP 1.1.1 Trùng hợp huyền phù 1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng ñến trình trùng hợp huyền phù 1.2 ACRYLAMIT (AM) 1.3 VINYLSUNFONIC AXIT (VSA) 10 1.4 POLY(HYDROXAMIC AXIT) (PHA) 10 1.5 NGUYÊN TỐ ðẤT HIẾM NEODYM, XERI 14 1.6 HẤP PHỤ 17 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 21 2.1 HÓA CHẤT, DỤNG CỤ, THIẾT BỊ 21 2.1.1 Hóa chất 21 2.1.2 Dụng cụ, thiết bị 21 2.2 PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH 22 2.1.1 ðồng trùng hợp 22 2.2.3 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng ñến trình trùng hợp p(AMco-VSA) phương pháp huyền phù 23 2.2.4 Quá trình hấp phụ Nd3+, Ce4+ PHA 24 2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ðÁNH GIÁ 25 2.3.1 Hàm lượng phần gel theo khối lượng 25 2.3.2 Phổ hồng ngoại 25 2.3.3 Phương pháp hiển vi ñiện tử SEM 26 2.3.4 ðộ hấp phụ 26 v Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON 2.3.5 Phương pháp ICP-MS 27 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 3.1 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ðỘ VÀ THỜI GIAN PHẢN ỨNG 29 3.2 ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ðỘ CHẤT KHƠI MÀO VÀ THỜI GIAN PHẢN ỨNG 30 3.3 ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG CHẤT TẠO LƯỚI 32 3.4 ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT ỔN ðỊNH HUYỀN PHÙ ðẾN QUÁ TRÌNH PHẢN ỨNG 32 3.6 ðẶC TÍNH HÓA LÝ CỦA SẢN PHẨM 33 3.6.1 Phổ hồng ngoại 33 3.6.2 SEM 36 3.7 KHẢO SÁT NỒNG ðỘ ðẦU ẢNH HƯỞNG ðẾN ðỘ HẤP PHỤ CỦA NHỰA 36 3.8 ẢNH HƯỞNG CỦA pH ðẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA NHỰA ………………………………………………………………………….37 3.9 ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN ðẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA NHỰA 38 KẾT LUẬN 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 vi Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON MỞ ðẦU Trong năm gần ñây, với phát triển khoa học công nghệ, vật liệu polyme ñược nghiên cứu ứng dụng vào ñời sống nhiều lĩnh vực khác Trong số ñó, nhựa có chứa nhóm chức hydroxamic axit có nhiều ứng dụng quan trọng thiết thực thực tế Nhựa poly(hydroxamic axit) ñược sử dụng nhựa trao ñổi ion xử lí nước, dùng ñể thu hồi ion kim loại, dùng ñể tách ion kim loại nặng kim loại ñất hiệu Hiện nay, có nhiều phương pháp khác ñể chế tạo nhựa thành phần có chứa nhóm chức hydroxamic axit như: ñi từ polyacrylamit, polyacrylic axit, polymetylacrylat…hoặc ñi từ acrylcacbohydroxamic với hydroxylamin ñiều kiện thích hợp Trong ñó, có phương pháp ñi từ poly(acrylamit-co-vinylsulfonic axit) ñang ñược nghiên cứu sử dụng nhiều Và theo nhiều phương pháp tiến hành khác như: trùng hợp dung dịch, trùng hợp huyền phù, trùng hợp nhũ tương, trùng hợp khối theo chế gốc tự Trong ñó có phương pháp trùng hợp huyền phù thường ñược sử dụng phòng thí nghiệm sản phẩm có khả hấp phụ, giải hấp hiệu nguyên tố ñất hiếm, không kể ñến hai nguyên tố ñất quan trọng Neodym, Xeri Vì vậy, ñề tài khóa luận tốt nghiệp em là: “nghiên cứu trình trùng hợp poly(hydroxamic axit) từ acrylamit vinylsulfonic axit ñể tách kim loại ñất Neodym, Xeri” với vấn ñề chủ yếu : • Tổng hợp poly(hydroxamic axit) nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng ñến trình tổng hợp (nhiệt ñộ, nồng ñộ chất khơi mào, nồng ñộ monome, thời gian phản ứng) • Bước ñầu nghiên cứu sử dụng copolyme thu ñược ñể ñể hấp phụ số ion kim loại Nd(III), Ce(IV) làm tiền ñề cho việc sử dụng PHA việc tách nguyên tố ñất nhóm nhẹ Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHẢN ỨNG ðỒNG TRÙNG HỢP Quá trình ñồng trùng hợp trình trùng hợp hai hay nhiều monome mà sản phẩm polyme sinh có mắt xích monome xếp ngẫu nhiên (copolyme ngẫu nhiên), xếp luân phiên ñều ñặn, mắt xích monome khác tạo thành ñoạn mạch khác polyme [6] ðại phân tử nhận ñược từ trình ñồng trùng hợp ñược gọi copolyme Thành phần cấu tạo copolyme chứa mắt xích tạo nên từ monome ban ñầu liên kết với tuân theo trật tự ñịnh Phản ứng ñồng trùng hợp thường ñược sử dụng ñể chế tạo vật liệu polyme có tính chất lý hoá cần thiết mà phản ứng trùng hợp có ñược [10] ðể ñạt ñược sản phẩm theo yêu cầu, cẩn phải nghiên cứu, lựa chọn nguyên liệu ban ñầu, phương pháp trùng hợp thích hợp Tỷ lệ cấu tử ban ñầu có mặt sản phẩm nhận ñược từ trình ñồng trùng hợp thay ñổi giới hạn rộng tuỳ thuộc vào khả hoạt hoá monome ban ñầu tham gia phản ứng [11,12] Việc xác ñịnh khả phản ứng monome trình ñồng trùng hợp có ý nghĩa thực tế hàng ñầu Khi biết ñược ñiều xác ñịnh tính toán ñược diễn biến toàn trình ñồng trùng hợp Trước hết, xét số ñồng trùng hợp phương pháp xác ñịnh giá trị số học chúng Khả phản ứng monome số ñồng trùng hợp Phản ứng phát triển Tốc ñộ phản ứng • R1 • (1.1) K11 [R1 ] [M1] • R2 • (1.2) K12 [R1 ] [M2] R1 + M1 R1 + M2 • • Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON • R1 • (1.3) K21 [R2 ] [M1] • R2 • (1.4) K22 [R2 ] [M2] • gốc phát triển R2 + M1 R2 + M2 • R1 R2 ñây: M1 M2 • • phân tử monome K11, K12, K21, K22 số tốc ñộ phản ứng Tốc ñộ tiêu thụ monome M1 M2 trình ñồng trùng hợp ñược xác ñịnh: − d [M ] = dt K 11 [ R1• ][ M ] + K 21 [ R2• ][ M ] (1.5) − d [M ] = dt K12 [ R1• ][ M ] + K 22 [ R2• ][ M ] (1.6) Từ phương trình (1) (2) ta nhận ñược: d [M ] d [M ] = K 11 [R 1• ][M ] + K 21 [R •2 ][M ] K 12 [R 1• ][M ] + K 22 [R •2 ][M ] • (1.7) • Ở trạng thái dừng, nồng ñộ gốc R1 R2 xem gần không ñổi • • K12 [R1 ] [M2] = K21 [R2 ] [M1] (1.8) Từ (7) (8) ta có: [M ] +1 K 12 [ M ] K 22 [ M ] 1+ x K 21 [ M ] K 11 d [M ] d [M ] = x (1.9) Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ðỘ VÀ THỜI GIAN PHẢN ỨNG Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt ñộ thời gian phản ứng ñến trình trùng hợp cố ñịnh tỷ lệ AM/VSA 60/40, tỷ lệ chất tạo lưới MBA 10%, chất khơi mào 1,5%, chất hoạt ñộng bề mặt Span 80 0,2% Kết nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt ñộ thời gian phản ứng ñến trình ñồng trùng hợp ñược thể bảng 3.1 Bảng 3.1: Ảnh hưởng nhiệt ñộ thời gian phản ứng ñến trình ñồng trùng hợp VSA AM Nhiệt ñộ (oC) 65 C 700C 750C Thời gian (phút) T ỷ lệ AM/VSA ðặc ñiểm sản phẩm 30 60/40 60 Gel1 D2TB (%) (µm) Chảy lỏng - - 60/40 Chảy lỏng - - 90 60/40 Không tạo hạt - - 120 60/40 Không tạo hạt - - 180 60/40 Không tạo hạt - - 240 60/40 Chảy lỏng - - 30 60/40 Chảy lỏng - - 60 60/40 Khối - - 90 60/40 Tạo hạt 87 - 120 60/40 Tạo hạt 91 - 180 60/40 Tạo hạt 93 - 240 60/40 Tạo hạt 95 - 30 60/40 Chảy lỏng - - Hàm lượng phần gel sản phẩm ðường kính hạt trung bình sản phẩm 29 Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON 60 60/40 Khối - - 90 60/40 Tạo hạt 87 ∼ 400450 120 60/40 Tạo hạt 91 ∼ 400450 180 60/40 Tạo hạt 94 ∼ 400450 240 60/40 Tạo hạt 99 ∼ 400450 Trên bảng 3.1 thể mối quan hệ ảnh hưởng nhiệt ñộ thời gian phản ứng ñến trình ñồng trùng hợp AM-co-VSA Kết cho thấy nhiệt ñộ 65oC sản phẩm tạo thành dạng chảy lỏng không tạo hạt, dạng sản phẩm không ñáp ứng ñược yêu cầu sản phẩm tạo thành hạt riêng biệt Ở nhiệt ñộ 700C sản phẩm phản ứng ñã tạo hạt hạt không tròn hàm lượng phần gel thu ñược từ 87 ñến 95% Mặt khác ñộ chuyển hoá thấp, sản phẩm thu ñược phần chưa phản ứng ñó hạt sản phẩm không tạo ñược hạt hạt dính kết với nhau, không tách rời rõ ràng Ở nhiệt ñộ 750C sản phẩm tạo thành có dạng hạt tròn tách rời có hàm lượng phần gel cao Chọn nhiệt ñộ 75oC thời gian phản ứng 240 phút ñiều kiện phản ứng cho nghiên cứu 3.2 ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ðỘ CHẤT KHƠI MÀO VÀ THỜI GIAN PHẢN ỨNG Kết nghiên cứu ảnh hưởng chất khơi mào thời gian phản ứng ñến trình ñồng trùng hợp ñược thể bảng 3.2 hàm lượng chất tạo lưới MBA 10%, chất khơi mào APS 1,5%, chất hoạt ñộng bề mặt Span 80 0,2%, nhiệt ñộ 80oC 30 Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON Bảng 3.2: Ảnh hưởng nồng ñộ chất khơi mào thời gian phản ứng ñến trình ñồng trùng hợp p(AM- co-VSA) Tỷ lệ monome thời gian AM:VSA = 60:40 τ =180 phút AM:VSA = 60:40 τ = 240 phút APS (%) ðặc ñiểm sản phẩm Gel (%) DTB (µm) 0,5 Khối - - 1,0 Khối - - 1,3 Tạo hạt 98,0 ∼400-450 1,5 Tạo hạt 99,7 ∼ 400-450 1,7 Tạo hạt 100 ∼ 400-450 2,0 Tạo hạt 100 ∼ 400-450 0,5 Khối - - 1,0 Khối 97,2 - 1,3 Tạo hạt 98,8 ∼400-450 1,5 Tạo hạt 100 ∼ 400-450 1,7 Tạo hạt 100 ∼ 400-450 2,0 Tạo hạt 100 ∼ 400-450 Từ kết cho thấy, hàm lượng phần gel copolyme không bị ảnh hưởng nhiều nồng ñộ chất khơi mào Với phản ứng polyme hoá theo chế gốc tự do, chất khơi mào ảnh hưởng trực tiếp trình diễn phản ứng Khi hàm lượng chất khơi mào tăng dẫn ñến số mạch ñang phát triển tăng, tốc ñộ chuyển mạch tăng, chiều dài mạch giảm, khoảng cách hai liên kết ngang giảm Tại nồng ñộ chất khơi mào 1,3% ñã bắt ñầu hình thành hạt hạt polyme ñộ ñồng ñều thấp, ñộ trơn, tròn hạt nhựa thấp 31 Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON Chọn nồng ñộ chất khơi mào 1,5% (theo khối lượng monome) thời gian 240 phút ñiều kiện cho nghiên cứu 3.3 ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG CHẤT TẠO LƯỚI Kết nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng chất tạo lưới ñến trình phản ứng ñược trình bày bảng 3.3 hàm lượng chất khơi mào APS 1,5%, chất hoạt ñộng bề mặt Span 80 0,2%, nhiệt ñộ 80oC, thời gian 240 phút, tỷ lệ monome AM/VSA 60/40 Bảng 3.3: Ảnh hưởng hàm lượng chất tạo lưới Hàm lượng MBA (%) ðặc ñiểm sản phẩm Gel (%) DTB (µm) Tạo hạt 96 700-800 Tạo hạt 96 700-800 Tạo hạt 98,0 ∼500-600 Tạo hạt 99,7 ∼ 400-450 10 Tạo hạt 100 ∼ 400-450 12 Tạo hạt 100 ∼ 400-450 Từ bảng 3.3 cho thấy tăng hàm lượng chất tạo lưới MBA ñường kính sản phẩm giảm tăng hàm lượng chất tạo lưới thời gian phản ứng hình thành hạt nhanh hơn, khả phân tách sản phẩm nhanh làm cho ñường kính sản phẩm giảm Chọn hàm lượng chất tạo lưới 10% cho trình nghiên cứu 3.4 ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT ỔN ðỊNH HUYỀN PHÙ ðẾN QUÁ TRÌNH PHẢN ỨNG Kết ảnh hưởng chất hoạt ñộng bề mặt ñến trình ñồng trùng hợp p(AM-co-VSA) ñược trình bày bảng 3.4 hàm lượng chất khơi 32 Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON mào APS 1,5%, chất tạo lưới MBA 10%, tỷ lệ monome AM/VSA 60/40, nhiệt ñộ 80oC, thời gian 240 phút Bảng 3.4: Ảnh hưởng chất hoạt ñộng bề mặt ñến trình ñồng trùng hợp Phần trăm Span 80 (%) ðặc ñiểm Khả phân tách hạt Sản phẩm 0.05 Tạo hạt Hạt không tròn, kết dính lại 0.1 Tạo hạt Hạt không tròn, bị kết dính 0.15 Tạo hạt Hạt không tròn 0.2 Tạo hạt Các hạt tách rời nhau, tròn ñều 0.25 Nhũ Không hình thành hạt Từ bảng 3.5 cho thấy, chất ổn ñịnh huyền phù có ảnh hưởng lớn ñến khả hình thành hạt sản phẩm Với hàm lượng Span 0.2% so với lượng dung môi sản phẩm thu ñược hạt tròn tách rời có ñộ ñồng ñều hạt phẩm Với hàm lượng Span 80 khác phản ứng không hình thành hạt sản phẩm tạo thành dạng nhũ khối Chọn hàm lượng chất hoạt ñộng bề mặt Span 80 0.2% cho trình nghiên cứu 3.6 ðẶC TÍNH HÓA LÝ CỦA SẢN PHẨM 3.6.1 Phổ hồng ngoại Phổ hồng ngoại VSA, AM, p(A,M -co-VSA) PHA ñược thể hình 3.1, 3.2, 3.3 3.4 ñây: 33 Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON Hình 3.1: Phổ hồng ngoại VSA Phổ hồng ngoại vinyl sunfonic axit (VSA) (hình 3.1) pic ñặc trưng VSA: pic 1227 cm-1 ñặc trưng cho dao ñộng háo trị bất ñối xứng SO2, pic 1049cm-1 ñặc trưng cho dao ñộng hóa trị ñối xứng liên kết ñôi S=O Pic 1650 cm-1 ñặc trưng cho liên kết C=C Hình 3.2: Phổ hồng ngoại acrylamit Phổ hồng ngoại acrylamit (AM) (hình 3.2) pic ñặc trưng AM: dải phổ hẹp có cường ñộ mạnh vị trí 3376 cm-1 ñặc trưng cho liên kết NH2, pic 1675 cm-1 ñặc trưng liên kết C=O amit, pic 1613cm-1 ñặc trưng cho dao ñộng hóa trị liên kết ñôi C=C 34 Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON Hình 3.3: Phổ hồng ngoại copolyme p(AM-co-VSA) Phổ hồng ngoại copolyme p(AM-co-VSA) pic ñặc trưng AM- VSA: dải phổ hẹp có cường ñộ mạnh vị trí 3433 cm-1 ñặc trưng cho nhóm amin - NH, pic 1654 cm-1 ñặc trưng cho dao ñộng biến ñổi N-H mặt phẳng, pic 1612cm-1 ñặc trưng cho dao ñộng hóa trị liên kết ñôi C=C Hình 3.4: Phổ hồng ngoại PHA- VSA 35 Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON Phổ hồng ngoại copolyme AM- VSA (hình 3.4) pic ñặc trưng AM- VSA: dải phổ hẹp có cường ñộ mạnh vị trí 3433 cm-1 ñặc trưng cho liên kết -NH, Pic 2930 ñặc trưng cho nhóm – CH2 mạch thẳng, pic 1754 cm-1 ñặc trưng liên kết C=O amit 3.6.2 Hình thái học sản phẩm Hình thái học sản phẩm ñược quan sát ảnh SEM ñược trình bày hình 3.6 Từ ảnh xác ñịnh kích thước trung bình hạt cách tương ñối quan sát bề mặt hạt ñể nghiên cứu khả phân tách hạt sản phẩm Hình 3.6: Một số hình ảnh SEM p(AM-co-VSA) (Chưa sửa năm 2014 thành 2015 hình) Trên hình 3.6 thể hình ảnh bề mặt hạt sản phẩm ñiều kiện ñã nghiên cứu , từ kết quan sát nhận thấy mẫu sản phẩm tương ñối ñồng ñều, hạt phân tách rõ ràng 3.7 KHẢO SÁT NỒNG ðỘ ðẦU ẢNH HƯỞNG ðẾN ðỘ HẤP PHỤ CỦA NHỰA Kết nghiên cứu ảnh hưởng nồng ñộ ñến trình hấp phụ Nd3+, Ce4+ pH=6, thời gian 180 phút ñược thể hình 3.7 36 Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON Hình 3.7: Ảnh hưởng nồng ñộ ñến trình hấp phụ Nd3+, Ce4+ Qua hình 3.7 cho thấy, ñộ hấp phụ tăng nhanh khoảng nồng ñộ ñầu ñến 400mg/l, sau ñó tăng chậm dần tới 500mg/l ñộ hấp phụ ñạt cực ñại Vì vậy, em ñã lựa chọn nồng ñộ tối ưu cho trình hấp phụ Nd3+, Ce4+ 500mg/l 3.8 ẢNH HƯỞNG CỦA pH ðẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA NHỰA Tiến hành hấp phụ 50ml dung dịch Nd3+ 0,3g PHA pH khác thời gian 180 phút Sau hấp phụ hoàn toàn ñem dung dịch ñi lọc ño quang xác ñịnh nồng ñộ lại sau hấp phụ từ ñó tính ñộ hấp phụ Tiến hành phản ứng sau: hấp phụ 50ml dung dịch Ce4+ 500mg/l pH khác nhau: 3,4,5,6,7, dung môi axetat, sử dụng 0,15g nhựa PHA-VSA khuấy thời gian 4giờ nhiệt ñộ phòng Khi kết thúc phản ứng lọc nhựa lấy dung dịch lại ñem ño quang ñể xác ñịnh nồng ñộ cân tính ñộ hấp phụ Kết nghiên cứu ảnh hưởng pH ñến trình hấp phụ ñược thể hình 3.8 37 Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON Hình 3.8: Ảnh hưởng pH ñến khả hấp phụ nhựa Từ hình 3.8 pH = dung dịch Nd3+ Ce4+ cho ñộ hấp phụ cao Lấy pH = ñể tiếp tục tiến khảo sát yếu tố lại ảnh hưởng ñến khả hấp phụ nhựa 3.9 ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN ðẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA NHỰA ðể khảo sát ảnh hưởng thời gian tới ñộ hấp phụ, ta sử dụng 0,3 g nhựa ñể hấp phụ 50ml chứa ion KLðH nồng ñộ 500mg/l ñiều chỉnh pH pH tối ưu ñệm axetat khuấy thời gian ñịnh Kết thu ñược ñược trình bày hình 3.9 Hình 3.9: Ảnh hưởng thời gian ñến khả hấp phụ nhựa 38 Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON Từ hình 3.9 ta nhận thấy thời gian hấp phụ Nd3+, Ce4+ tối ưu nhựa PHA 180 phút 39 Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON KẾT LUẬN Qua thời gian nghiên cứu thực khóa luận, em tìm hiểu ñược số vấn ñề sau: - ðể thu ñược PHA từ VSA AM phương pháp huyền phù ñiều kiện tối ưu là: + Nhiệt ñộ trình tổng hợp 750C + Thời gian phản ứng 240 phút, tốc ñộ khuấy 300 vòng/phút + Nồng ñộ chất khơi mào APS 1.5% (theo khối lượng monome) + Nồng ñộ chất tạo lưới MBA 10% (theo khối lượng monome) + Tỷ lệ monome 60/40 (acrylamit: vinylsunfonic axit) + Hàm lượng chất hoạt ñộng bề mặt 0.2% - ðể nhựa PHA-VSA hấp phụ Nd3+ tốt ñiều kiện tối ưu là: + Nồng ñộ ñầu Nd3+ = 1000 mg/l + pH = + Thời gian hấp phụ 180 phút - ðể nhựa PHA-VSA hấp phụ Ce4+ tốt ñiều kiện tối ưu là: + Nồng ñộ ñầu Ce3+ = 500 mg/l + pH = + Thời gian hấp phụ 180 phút Từ kết nghiên cứu cho thấy poly(acrylamit) poly(hydroxamic axit) có khả hấp thụ ion kim loại ñất ðiều làm sở cho việc ứng dụng ñể tách nguyên tố kim loại ñất khỏi quặng ñất 40 Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON TÀI LIỆU THAM KHẢO Hoàng Nhuận (2005), Nghiên cứu ñiều kiện tách riêng rẽ Xeri, Lantan, Praseodim, Neodim từ tinh quặng ñất ðông Pao, Luận án Tiến Sĩ Hóa học, Trường ðại học Khoa học Tự nhiên, ðại học Quốc gia Hà Nội Lê Hùng (2005), Giáo trình hóa học phức chất nguyên tố ñất hiếm, Khoa Hóa học, Trường ðại học Khoa học Tự nhiên, ðại học Quốc gia Hà Nội Lưu Minh ðại, ðặng Vũ Minh (2003), Phân chia ứng dụng ñất hiếm, Tuyển tập 10 năm thành lập Viện Khoa học Vật liệu, Hà Nội Ngô Duy Cường Hóa học hợp chất cao phân tử Nguyễn ðình Huề (2000), Hóa lí, Tập II, Nhà xuất Giáo dục Nguyễn Tuấn Anh, Hóa học cao phân tử, ðại Học Công Nghiệp Hà Nội Phan Thị Minh Ngọc, Bùi Chương – Cơ sở hóa học polyme (Tập 1), Nhà xuất Bách khoa – Hà Nội, 2011 Trần Văn Trị (1998), Tài nguyên khoáng sản Việt Nam, tập IV, Viện Nghiên cứu ðịa chất Khoáng sản, Bộ Công nghiệp Trần Vĩnh Diệu, Trần Quang Hân (1976), Các phản ứng ñiều chế polyme tổng hợp, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 10 Trường ðại Học Bách Khoa Hà Nội (1982), Hoá học Polyme 11 Alfrey, T ; Bohrer, J J ; Mark, H (1952), Copolymerization: High polymer Vol.8, Interscience 12 A.S Sarac (1999), “Redox polymerization”, Prog Polym Sci 24, p 1149–1204 13 Buback M , Hippler H (1986), Macromol Chem Rapid Commun, pp 7261, John Wiley and Sons, Inc., New York 14 Buback M., Kowollik Chr, M Busch CH (2000),“Chain-length dependence of free-radical termination rate deduced from laser singlepulse experiments”, Wahl A Macromol Chem Phys, Vol 9, pp.442 41 Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON 15 Chang Heon Lee,“A chelating resin containing 4-(2-thiazolylazo) resorcinol as the functional group.Chromatographic application to the preconcentration and separation of some trace metal ions including uranium”, Analytica Chimica ActaVolume 351, Issues 1-3, 30 September 1997, Pages 57-63 16 Dietrich B, Harald Cherdron, and Werner Kern (1971), Techniques of Polymer Synthesis and Characterization, Wiley - Interscience, New York 17 Jie Cao & Yebang Tan, Synthesis of copolymer of acrylamide with sodium 18 Kolhoff I M., I K Miller (1951), J Am Chem Soc Vol 73, p.30553059 19 Liu Z., Brooks B W (1999), “Kinetics of redox polymerization of acrylic acid in inverse dispersion and in aqueous solution”, J Polym Sci Part A: Polymer Chemistry, 37(3), p.313-324 20 Mohammad Barari, Mahdi Abdollahi, and Mahmood Hemmati (2011), “Synthesis and Characterization of High Molecular Weight Polyacrylamide Nanoparticles by Inverse-emulsion Polymerization”, Iranian Polymer Journal, 20 (1), p.65-76 21 Neira-Carrillo, P Mercadé-Jaque, M Diaz-Dosque, C Tapia-Villanueva and M Yazdani-Pedram (2011), “Influence of Chitosan Grafted Poly(vinyl Sulfonic Acid) as Template on the Calcium Carbonate Crystallization” J Iran Chem Soc., Vol 8, No 3, September 2011, pp 811-824 22 Odian G (1991), Priciples of polymerization, 3rd Ed Wiley, New York, p 239, p.277 23 Peter K Robinson Immobilized Algal Technology for Wastewater Treatment Purposes From "Wastewater Treatment With Algae" By YukShan Wong & Nora F.Y Tam (Eds.) Springer Georgetown 1998 42 Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM 24 S Durmaza, WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON O Okay, Acrylamide/2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid sodium salt-based hydrogels: synthesis and characterization, Polymer 41 (2000) 3693–3704 25 Suresh Kuarm, Peter A Crooks and B Rajitha (2012), “Polyvinylsulfonic acid: An Efficient and Recyclable Bronsted Acid Catalyst for Pechmann Condensation” 26 Taek Seung Lee, “Formation of Metal Complex in a Poly(hydroxamic acid) Resin Bead”, Fibers and Polymers 2001, Vol.2, No.1, 13-17 27 Talib Hussain, Mahvash Ansari, Chemically Cross-Linked Poly(acrylicco vinylsulfonic) Acid Hydrogel for the Delivery of Isosorbide Mononitrate, he ScientiicWorld Journal Volume 2013, Article ID 340737, pages 28 Teruyuki Okayasu, Kei Saito, Hiroyuki Nishide and Milton T W Hearn (2009) “Preparation of a Novel Poly(vinylsulfonic acid)-grafted Solid Phase Acid Catalyst and its Use in Esterification Reactions” 29 Teruyuki Okayasu, Toshiyasu Hibino, Hiroyuki Nishide (2011) “Free Radical polymerization Kinetics of Vinylsulfonic Acid and Highly Acidic Properties of its Polymer” Macromol Chem Phys 2011, 212, p1072– p1079 30 Vinylsulfonate and its thermal stability in solution, J Polym Res (2011) 18:171–178 31 Zbigniew Hubick, “Studies on selective separation of Sc(III) from rare earth elements on selective ion-exchangers”, Hydrometallurgy Volume 23, Issues 2-3, January 1990, Pages 319-331 43 Đóng góp PDF GV Nguyễn Thanh Tú WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON ... ñất hiếm, không kể ñến hai nguyên tố ñất quan trọng Neodym, Xeri Vì vậy, ñề tài khóa luận tốt nghiệp em là: nghiên cứu trình trùng hợp poly(hydroxamic axit) từ acrylamit vinylsulfonic axit ñể tách. .. dùng ñể thu hồi ion kim loại, dùng ñể tách ion kim loại nặng kim loại ñất hiệu Hiện nay, có nhiều phương pháp khác ñể chế tạo nhựa thành phần có chứa nhóm chức hydroxamic axit như: ñi từ polyacrylamit,... huyền phù trình trùng hợp hạt biến thể trình trùng hợp khối, trùng hợp dung dịch Trong trình trùng hợp huyền phù có sử dụng chất hoạt ñộng bề mặt chất ổn ñịnh huyền phù Nhiều nghiên cứu cho thấy,