Nghiên cứu biến tính aminopolysaccharide từ nguồn tự nhiên, định hướng ứng dụng cho quá trình xử lý nước thải nhiễm dầu

Nghiên cứu biến tính aminopolysaccharide từ nguồn tự nhiên, định hướng ứng dụng cho quá trình xử lý nước thải nhiễm dầuTách được chitin từ vỏ tôm (cua, mực), chuyển hóa thành aminopolysaccharide và biến tính bằng các phương pháp khác nhau với định hướng ứng dụng cho quá trình xử lý nước thải nhiễm dầu.Nội dung 1: Tách chitin từ nguồn nguyên liệu tự nhiên và nghiên cứu chuyển hóa chitin thành aminopolysaccharide.Nội dung 2: Nghiên cứu quy trình biến tính aminopolysaccharide bằng các phương pháp khác nhau và đánh giá khả năng biến tính aminopolysaccharide.Nội dung 3: Đánh giá các đặc trưng của aminopolysacchride biến tính định hướng sử dụng làm chất phá nhũ, gây đông tụ hệ nhũ tương dầunước.Nội dung 4: Đánh giá sơ bộ khả năng xử lý nước nhiễm dầu của aminopolysaccharide biến tính.

i LỜI CAM KẾT Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu của riêng tơi, sớ liệu kế t quả đươ ̣c đưa luận án trung thực, đươ ̣c đồ ng giả cho phép sử du ̣ng chưa từng đươ ̣c cơng bớ bấ t kỳ cơng trình khác Hà Nội, tháng 07 năm 2017 Học viên DOÃN ANH TUẤN ii MỤC LỤC LỜI CAM KẾT………………………………………………………………… i MỤC LỤC……………………………………………………………………… ii DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT……………………………………… v DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ…………………………………………… vi LỜI NÓI ĐẦU…………………………………………………………… LỜI CẢM ƠN…………………………………………………………………… CHƯƠNG TỔNG QUAN…………………………………………………… Tổng quan polysaccharide…………………………………………… 1.1.1 Cấu trúc phân loại polysaccharide………………………………… 1.1.2 Một số nguồn tự nhiên chứa polysaccharide…………………………… 1.1.3 Phương pháp biến tính polysaccharide………………………………… 1.1.3.1 Phương pháp vật lý……………………………………………………… 1.1.3.2 Phương pháp sinh học………………………………………………… 10 1.1.3.3 Phương pháp hóa học…………………………………………………… 10 Tổng quan aminopolysaccharide…………………………………… 15 1.2.1 Cấu trúc dẫn xuất aminopolysaccharide……………………… 15 1.2.2 Tính chất vật lý hóa học aminopolysaccharide………………… 18 1.2.2.1 Tính chất vật lý………………………………………………… 18 1.2.2.2 Tính chất hóa học……………………………………………………… 21 1.2.3 Chitin phương pháp chuyển hóa thành aminopolysaccharide…… 24 1.2.3.1 Chitin……………………………………………………………………… 24 1.2.3.2 Phương pháp chuyển hóa thành aminopolysaccharide……… 25 1.2.4 Phương pháp biến tính aminopolysaccharide………………………… 26 1.2.5 Ứng dụng aminipolysaccharide…………………………………… 30 Các phương pháp xử lý nước thải nhiễm dầu………………………… 33 1.3.1 Tổng quan xử lý nước thải có dầu…………………………………… 33 1.3.2 Phương pháp loại bỏ dầu nước………………………………… 33 1.3.2.1 Các phương pháp sinh học…………………………………………… 34 1.3.2.2 Các phương pháp hóa lý……………………………………………… 35 1.3.2.3 Các phương pháp hóa học……………………………………………… 46 1.1 1.2 1.3 iii CHƯƠNG THỰC NGHIỆM……………………………………………… 47 Phương pháp thực nghiệm……………………………………………… 47 2.1.1 Dụng cụ hóa chất……………………………………………………… 47 2.1.1.1 Dụng cụ…………………………………………………………………… 47 2.1.1.2 Hoá chất………………………………………………………………… 47 2.1.2 Phương pháp tách chitin từ vỏ tôm…………………………………… 48 2.1.2.1 Phương pháp hóa học…………………………………………………… 48 2.1.2.2 Phương pháp sử dụng vi sóng kết hợp enzym tách chitin từ vỏ 2.1 tôm………… 50 2.1.3 Phương pháp chuyển hóa chitin thành aminopolysaccharide………… 51 2.1.3.1 Các phương pháp tiến hành…………………………………… 51 2.1.3.2 Xây dựng quy trình chung cho q trình tách chuyển hóa aminopolysaccharide từ vỏ tơm………………………………………………………… 54 2.1.4 Phương pháp biến tính aminopolysaccharide………………………… 54 2.1.4.1 Biến tính ghép mạch aniline…………………………………… 54 2.1.4.2 Biến tính khâu mạch amonium persulfate……………………… 58 2.1.5 Phương pháp đánh giá khả xử lý nước nhiễm dầu vật liệu aminopolysaccharide biến tính………………………………………………… 60 Các phương pháp phân tích đánh giá……………………………… 61 2.2.1 Phổ hồng ngoại FT-IR…………………………………………………… 61 2.2.2 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua……………………………… 65 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN………………………………… 66 Phân tích đặc trưng vật liệu…………………………………………… 66 3.1.1 Kết phân tích đặc trưng tách chitin từ vỏ tơm…………………… 66 3.1.2 Kết chuyển hóa chitin thành aminopolysaccharide……………… 67 3.1.3 Kết biến tính ghép mạch aminopolysaccharide polyaniline 70 3.1.3.1 Kết khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu………………… 70 3.1.3.2 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng……………… 74 3.1.3.3 Kết khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng………… 76 3.1.4 Kết biến tính khâu mạch aminopolysaccharide………………… 79 Kết khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu………………… 79 2.2 3.1 3.1.4.1 iv 3.1.4.2 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng……………… 81 3.1.4.3 Kết khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng……………… 84 3.2 Kết đánh giá khả tách dầu nước vật liệu APS-PA APS-AMS……………………………………………………………………… 87 3.2.1 Ảnh hưởng hàm lượng vật liệu…………………………………… 87 3.2.2 Ảnh hưởng pH……………………………………………………… 90 KẾT LUẬN………………………………………………………………… 95 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN……………………………………………………………………………… 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………… 98 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT APS Aminopolysaccharide PA Polyaniline PAA Poly axitacrylic AMS Ammonium persulfate SEM Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua FT-IR Phương pháp phổ hồng ngoại DD APS-PAA APS-PA APS-AMS DAF Độ deacetyl hóa Dẫn xuất khâu mạch aminopolysaccharide polyaxitacrylic Dẫn xuất ghép mạch aminopolysaccharide polyaniline Dẫn xuất khâu mạch aminopolysaccharide amonipersunfate Lắng đọng khí hòa tan vi DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Tên hình vẽ bảng Trang Hình 1.1 Cấu trúc chung polysacharide Hình 1.2 Cấu trúc tinh bột Hình 1.3 Cấu trúc glycogen Hình 1.4 Cấu trúc cellulose Hình 1.5 Phương pháp biến đổi sunfat hố 11 Hình 1.6 Phương pháp biến đổi carboxymethyl hóa 12 Hình 1.7 Phương pháp biến đổi photpho hố 13 Hình 1.8 Phương pháp biến đổi acetyl hố 14 Hình 1.9 Phương pháp biến đổi alkyl hố 14 Hình 1.10 Cấu trúc aminopolysaccharide 16 Hình 1.11 Cấu trúc aminopolysaccharide cellulose 16 Hình 1.12 N, O – Cacboxymetylchitin 17 Hình 1.13 Dẫn xuất N, O – Cacbonxymetylaminopolysaccharide 17 Hình 1.14 Dẫn xuất N, O - Axylaminopolysaccharide 18 Hình 1.15 Dẫn xuất N – Metylaminopolysaccharide 18 Hình1.16 Q trình deacetyl hố 21 Hình 1.17 Phức aminopolysaccharide với kim loại 23 Hình 1.18 Phản ứng N-acyl hóa 23 Hình 1.19 Phản ứng alkyl hóa 23 Hình 1.20 Cấu trúc chitin 25 Hình 1.21 Quá trình chuyển hóa chung chitin thành aminopolysaccharide 25 Hình 1.22 Cấu trúc hóa học APS-AMS 26 Hình 1.23 Cấu trúc hóa học APS-PAA 27 Hình 1.24 Cấu trúc hiển vi APS-PAA 28 Hình 1.25 Cấu trúc hóa học APS-PA 29 vii Hình 1.26 Sự hấp phụ dầu ăn vào dẫn xuất APS-PA 30 Hình 2.1 Sản phẩm vỏ tơm sau khử khống 49 Hình 2.2 Sản phẩm vỏ tôm sau loại bỏ protein 50 Hình 2.3 Sản phẩm vỏ tơm khử khống phương pháp vi sóng 50 Hình 2.4 Sản phẩm chitin tách phương pháp vi sóng 51 Hình 2.5 Q trình chuyển hóa chitin thành aminopolysaccharide 52 Hình 2.6 Sản phẩm aminopolysaccharide sau xử lý chitin vi sóng 53 Hình 2.7 Quy trình chuyển hóa vỏ tơm thành aminopolysaccharide 54 Hình 2.8 Sơ đồ biến tính ghép mạch aniline 55 Hình 2.9 Sơ đồ biến tính ghép mạch amoniumpersulfate 58 Hình 2.10 Sơ đồ kỹ thuật đo FT-IR 62 Hình 2.11 Hê ̣ máy đo FT-IR 63 Hình 2.12 Giá trị peak nhóm OH NH2 64 Hình 2.13 Máy hiển vi điện tử quét JSM – 5300 65 Hình 3.1 Phổ FT-IR mẫu chitin tách từ vỏ tôm phương pháp 66 Hình 3.2 Phổ FT-IR aminopolysaccharide chuyển hóa phương pháp 68 Hình 3.3 Ảnh SEM mẫu aminopolysaccharide chuyển hóa phương pháp 69 Hình 3.4 Phổ FT-IR APS-PA với tỉ lệ APS:PA khác 71 Hình 3.5 Ảnh SEM mẫu APS-PA với tỷ lệ khác 73 Hình 3.6 Phổ FT-IR mẫu APS-PA tổng hợp thời gian 75 Hình 3.7 Ảnh SEM mẫu APS-PA hình thành thời gian khác 76 Hình 3.8 Phổ FT-IR mẫu APS-PA phản ứng nhiệt độ 78 Hình 3.9 Hình ảnh SEM mẫu APS-PA hình thành phản 78 viii ứng nhiệt độ khác Hình 3.10 Phổ FT-IR mẫu APS-AMS với tỷ lệ APS/AMS khác 80 Hình 3.11 Ảnh SEM mẫu APS-AMS với tỷ lệ nguyên liệu khác 81 Hình 3.12 Phổ FT-IR mẫu APS-AMS thời gian phản ứng khác 82 Hình 3.13 Ảnh SEM mẫu APS-AMS biến tính thời gian khác 84 Hình 3.14 Phổ FT-IR mẫu APS-AMS phản ứng nhiệt độ khác 85 Hình 3.15 Ảnh SEM mẫu APS-AMS biến tính nhiệt độ khác 86 Hình 3.16 Đồ thị ảnh hưởng hàm lượng vật liệu tới khả phân tách dầu nước 89 Hình 3.17 Đồ thị ảnh hưởng pH tới khả phân tách dầu/nước chứa chất nhũ hóa 91 Hình 3.18 Đồ thị ảnh hưởng pH tới khả phân tách dầu nước khơng chứa chất nhũ hóa 92 Hình 3.19 Đồ thị ảnh hưởng chất nhũ hóa tới khả tách dầu nước APS-PA theo pH 93 Hình 3.20 Đồ thị ảnh hưởng chất nhũ hóa tới khả tách dầu nước APS-AMS theo pH 94 Bảng 2.1 Danh sách hoá chất sử dụng 47 Bảng 2.2 Điều kiện khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu 56 Bảng 2.3 Điều kiện khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng 57 Bảng 2.4 Điều kiện khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng 57 Bảng 2.5 Điều kiện khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu 59 Bảng 2.6 Điều kiện khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng 59 ix Bảng 2.7 Điều kiện khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng 59 Bảng 3.1 So sánh phương pháp 67 Bảng 3.2 Kết ghép mạch APS-PA tỷ lệ nguyên liệu khác 73 Bảng 3.3 Kết ghép mạch APS-PA thời gian phản ứng khác 76 Bảng 3.4 Kết ghép mạch APS-PA nhiệt độ khác 79 Bảng 3.5 Kết khâu mạch APS-AMS tỷ lệ nguyên liệu khác 79 Bảng 3.6 Kết khâu mạch APS-AMS thời gian phản ứng khác 83 Bảng 3.7 Kết ghép mạch APS-AMS nhiệt độ phản ứng khác 84 Bảng 3.8 Kết phân tích thành phần mẫu nước nhiễm dầu sau xử lý 88 Bảng 3.9 Ảnh hưởng hàm lượng vật liệu đến hiệu suất loại bỏ dầu 88 Bảng 3.10 Kết phân tích thành phần mẫu nước nhiễm dầu sau xử lý 90 Bảng 3.11 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất tách dầu mẫu dầu/nước chứa chất nhũ hóa 91 Bảng 3.12 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất tách dầu mẫu dầu/nước không chứa chất nhũ hóa 92 LỜI NĨI ĐẦU Lý chọn đề tài Nước thải nhiễm dầu nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường, phá hủy hệ sinh thái nước nồng độ hợp chất hữu cao Nước thải nhiễm dầu vấn đề khơng ngành cơng nghiệp dầu mỏ, hóa dầu mà có mặt lĩnh vực khác công nghiệp sản xuất thực phẩm, dược, mỹ phẩm Mặc dù thành phần nước thải nhiễm dầu ngành cơng nghiệp nói khác chúng có đặc điểm chung trạng thái tồn dầu nước dạng nhũ tương Chính vậy, việc xử lý nước thải công nghiệp điều cấp bách hầu hết quốc gia giới quan tâm nghiên cứu Đã có nhiều phương pháp khác ứng dụng để xử lý nước nhiễm dầu phương pháp học, phương pháp tách màng, hấp phụ, lọc Các phương pháp chủ yếu ứng dụng phạm vi nước nhiễm dầu với diện tích hẹp [10] Một phương pháp chủ yếu sử dụng kỹ thuật xử lý nước thải nhiễm dầu phương pháp phá nhũ tương dầu nước q trình đơng tụ khử nhũ Đây phương pháp dùng hóa chất để gây kết tụ giọt dầu lơ lửng nước dạng nhũ tương tách thành hai pha dầu nước riêng biệt Một số hóa chất truyền thống thường sử dụng dùng axit sunfuric kết hợp với muối sắt muối nhôm làm chất gây đông tụ phá nhũ tương dầu nước [11] Tuy nhiên, với hóa chất gây ăn mòn thiết bị làm pH môi trường bị thay đổi Chất phá nhũ tương sau làm nhiệm vụ xử lý dầu khỏi nước nằm lại nước, vậy, để tránh nhiễm thứ cấp, chất phá nhũ cần phải tách Sự tách hoạt chất tiêu tốn thêm vào công nghệ xử lý nước nhiễm dầu làm phức tạp công nghệ Hướng nghiên cứu gần tập trung vào nguồn tiền chất tự nhiên xenlulo, tinh bột, chitin Đây polyme sinh học chiết từ thực vật 88 Bảng 3.8 Kết phân tích thành phần mẫu nước nhiễm dầu sau xử lý APS-PA Hàm Giá trị lượng vật Dầu tổng COD liệu (g) số (mg/l) (mg/l) APS-AMS APS khơng biến tính Dầu tổng số (mg/l) Giá trị COD (mg/l) Dầu tổng số (mg/l) Giá trị COD (mg/l) 250 670 250 670 250 670 0.15 170 523 198 554 210 587 0.2 110 472 132 482 178 506 0.25 50 108 115 231 154 486 0.3 35 45 95 105 125 469 0.35 45 56 70 76 112 461 0.4 52 70 72 84 110 458 Bảng 3.9 Ảnh hưởng hàm lượng vật liệu đến hiệu suất loại bỏ dầu APS-PA Hàm Lượng lượng dầu Lượng TN vật ban dầu liệu đầu lại (g) (mg/l) (mg/l) APS-AMS Hiệu suất loại bỏ dầu H(%) Lượng dầu lại (mg/l) APS Hiệu Hiệu suất suất Lượng loại loại dầu bỏ bỏ lại (mg/l) dầu dầu H H(%) (%) 0.15 170 32% 198 20.8% 210 16% 0.2 110 56% 132 47.2% 178 28.8% 0.25 50 80% 115 54% 154 38.4% 250 0.3 35 86% 95 62% 125 50% 0.35 45 82% 70 72% 112 55.2% 0.4 52 79% 72 71.2% 110 56% 89 100% 90% 86% 80% 82% 80% 70% 71.2% 55.2% 56% 62% 60% H% 79.2% 72% 56% 50% 54% 47.2% 40% APS-PA 50% APS-AMS 38.4% 30% 32.0% 20% 20.8% 16% APS 28.8% 10% 0% 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 Hàm lượng (g) Hình 3.16 Đồ thị ảnh hưởng hàm lượng vật liệu tới khả phân tách dầu nước Hình 3.16 cho thấy hiệu tách dầu nước loại vật liệu theo hàm lượng khác Mẫu vật liệu aminopolysaccharide biến tính cho hiệu rõ rệt so với mẫu vật liệu aminopolysaccharide không biến tính Đối với hai mẫu aminopolysaccharide biến tính, APS-PA cho hiệu suất cao so với APSAMS khối lượng tham gia phản ứng Tuy nhiên khối lượng định hiệu tách dầu nước đạt hiệu tối ưu Cụ thể, vật liệu APS-PA khối lượng 0,3g cho hiệu suất loại bỏ dầu cao đạt 86%, vật liệu APS-AMS khối lượng 0,35g cho hiệu suất cao 72% Đối với vật liệu APS-PA mang điện tích dương chứa N nhánh polyaniline nên chúng tác động lên giọt dầu bền hóa chất nhũ hóa anion SDS theo chế trung hòa điện tử Vì vậy, nhũ tương dầu/nước bị phá vỡ dẫn đến tập hợp giọt dầu bề mặt vật liệu Với vật liệu APS-AMS, thu hút giọt dầu nhờ hệ thống ô mạng mạch không gian 90 3.2.2 Ảnh hưởng pH Khảo sát ảnh hưởng pH khảo sát với hai loại vật liệu aminopolysaccharide biến tính Bằng cách điều chỉnh độ pH nhũ tương dầu nước theo mức độ khác cho hiệu suất tách dầu riêng biệt Ngoài ra, so sánh hiệu phá nhũ gây đông tụ với hai mẫu nhũ dầu/nước có khơng có chứa chất nhũ hóa Phân tích hàm lượng dầu tổng số giá trị COD mẫu nước sau xử lý kháo sát ảnh hưởng pH cho kết bảng 3.10 Bảng 3.10 Kết phân tích thành phần mẫu nước nhiễm dầu sau xử lý Nhũ tương chứa chất nhũ hóa APS-PA APS-AMS Nhũ tương khơng chứa chất nhũ hóa APS-PA Dầu Giá trị Dầu Giá trị Dầu tổng số COD tổng số COD tổng số (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) 231 542 42 68 235 108 186 64 72 35 45 70 28 37 22 35 pH Giá APS-AMS Dầu Giá trị tổng số COD (mg/l) (mg/l) 568 112 201 224 502 178 396 76 115 214 194 462 120 203 42 74 203 483 145 378 28 39 210 512 trị COD (mg/l) Từ kết phân tích cho thấy mẫu nước sau xử lý vật liệu APS-PA đạt giá trị COD cho xả thải theo tiêu chuẩn QCVN 29-2010 pH cao (từ - 9) Các mẫu vật liệu APS-AMS có xu hướng thích hợp với điều kiện xử lý mơi trường pH thấp (từ - 6) Các vật liệu APS biến tính xử lý mẫu nhũ tương khơng chứa chất nhũ hóa phụ thuộc nhiều vào pH mơi trường 91  Mẫu dầu/nước chứa chất nhũ hóa Bảng 3.11 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất tách dầu mẫu dầu/nước chứa chất nhũ hóa APS-PA Lượng dầu ban Lượng dầu đầu lại (mg/l) (mg/l) APS-AMS Hiệu suất loại bỏ dầu H(%) Lượng dầu lại (mg/l) Hiệu suất loại bỏ dầu H(%) TN pH 231 7.6% 42 83.2% 108 56.8% 64 74.4% 35 86% 70 72% 28 88.8% 120 52% 22 91.2% 145 42% 250 100.0% 90.0% 83.2% 80.0% 74.4% 70.0% H% 60.0% 91.2% 88.8% 86% 72% 56.8% 52% 50.0% APS-PA 42% 40.0% APS-AMS 30.0% 20.0% 10.0% 7.6% 0.0% pH Hình 3.17 Đồ thị ảnh hưởng pH tới khả phân tách dầu/nước chứa chất nhũ hóa 92  Mẫu dầu/nước khơng chứa chất nhũ hóa Bảng 3.12 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất tách dầu mẫu dầu/nước khơng chứa chất nhũ hóa APS-PA Lượng dầu ban đầu (mg/l) APS-AMS Lượng dầu lại (mg/l) Hiệu suất loại bỏ dầu H(%) 235 6% 112 55.2% 224 10.4% 178 28.8% 115 54% 194 22.4% 42 83.2% 203 18.8% 28 88.8% 210 16% TN pH 250 Hiệu Lượng dầu suất loại lại (mg/l) bỏ dầu H(%) 100% 90% 88.8% 83.2% 80% 70% H% 60% 55.2% 54% 50% APS-PA 40% APS-AMS 30% 28.8% 22.4% 20% 18.8% 16% 10.4% 10% 6% 0% pH Hình 3.18 Đồ thị ảnh hưởng pH tới khả phân tách dầu nước khơng chứa chất nhũ hóa 93 Hình 3.17 3.18 cho thấy hiệu tách dầu nước loại vật liệu theo độ pH khác Cả hai loại vật liệu cho hiệu tách dầu rõ rệt mức độ pH khác Tuy nhiên, chất, vật liệu APS-PA tăng khả tách dầu nước mơi trường pH cao, mang tính kiềm, tối ưu pH = với hiệu tách dầu H = 91.2% có chất nhũ hóa H = 88.8% khơng có chất nhũ hóa Điều môi trường kiềm làm tăng mật độ điện tích âm giọt dầu dẫn đến tăng cường thu hút phá vỡ nhũ tương nhờ vật liệu APS-PA mang điện dương Ngược lại, vật liệu APS-AMS tăng khả tách dầu nước mơi trường pH thấp, mang tính axit, tối ưu pH = với hiệu tách dầu H = 83.2% có chất nhũ hóa H = 55.2% khơng có chất nhũ hóa Ngun nhân môi trường axit cầu sulfat proton hóa trở nên mang điện tích dương, lúc thuận lợi để thu hút giọt dầu mang điện tích âm dẫn đến tăng khả phá vỡ nhũ tương dầu/nước 100% 90% 91.2% 88.8% 88.8% 83.2% 86% 80% 70% H% 60% 56.8% 54% 50% APS-PA NH 40% APS-PA 30% 20% 10% 10.4% 7.6% 6% 0% pH Hình 3.19 Đồ thị ảnh hưởng chất nhũ hóa tới khả tách dầu nước APS-PA theo pH 94 90% 83.2% 80% 74.4% 72% 70% 60% 55.2% 52% H% 50% 42% 40% APS-AMS NH APS-AMS 30% 28.8% 22.4% 20% 18.8% 16% 10% 0% pH Hình 3.20 Đồ thị ảnh hưởng chất nhũ hóa tới khả tách dầu nước APS-AMS theo pH So sánh khả tách dầu vật liệu aminopolysaccharide biến tính mẫu nhũ tương dầu/nước có chứa chất nhũ hóa khơng chứa chất nhũ hóa cho thấy nhũ tương dầu/nước khơng chứa chất nhũ hóa nhạy với mơi trường pH Đối nhũ tương dầu/nước chứa chất nhũ hóa, khả loại bỏ dầu cao nhờ tương tác tĩnh điện giọt dầu bề mặt vật liệu bên cạnh khả ưa dầu, kị nước vật liệu aminopolysaccharide biến tính Như vậy, Vật liệu aminopolysaccharide biến tính ghép mạch (APS-PA) biến tính khâu mạch (APSAMS) có khả lại bỏ dầu nước chế phá nhũ gậy đông tụ môi trường pH khác phổ biến nguồn nước nhiễm dầu (pH = 5-9) Tùy thuộc vào môi trường lựa chọn vật liệu aminopolysaccharide biến tính nghiên cứu luận văn cách phù hợp 95 KẾT LUẬN Đã tách thành công chitin từ vỏ tơm hai phương pháp hóa học vi sóng Kết cho thấy sử dụng phương pháp vi sóng rút ngắn thời gian xử lý từ xuống phút Điều có ý nghĩa việc đơn giản hóa quy trình tiết kiệm chi phí lượng Đã thực chuyển hóa aminopolysaccharide từ chitin hai phương pháp sử dụng enzym kết hợp vi sóng phương pháp hóa học Kết cho thấy phương pháp enzym kết hợp vi sóng rút ngắn thời gian phản ứng xuống 48 phút có độ deacetyl hóa cao đạt 83% Đã tìm điều kiện thực phản ứng biến tính ghép mạch aminopolysaccharide với polyaniline Dựa vào khảo sát điều kiện ta rút được:  Tỷ lệ nguyên liệu APS:PA = 1:3 cho hiệu cao  Thời gian phản ứng 60 phút cho hiệu cao  Nhiệt độ phản ứng 5oC cho hiệu cao Đã khảo sát tìm điều kiện thực hiên biến tính khâu mạch aminopolysaccharide amino persulfat Dựa vào khảo sát điều điện ta rút được:  Tỷ lệ nguyên liệu APS:AMS = 1:1 cho hiệu cao  Thời gian phản ứng cho hiệu cao  Nhiệt độ phản ứng 60oC cho hiệu cao Đã khảo sát khả phá nhũ, loại bỏ dầu hai mẫu nhũ tương dầu/nước có khơng có chứa chất bền nhũ Kết cho thấy:  Hàm lượng: Đối với hai mẫu aminopolysaccharide biến tính, APS-PA cho hiệu suất cao so với APS-AMS khối lượng tham gia phản ứng Tuy nhiên khối lượng định hiệu tách dầu nước đạt hiệu tối ưu  pH: Cả hai loại vật liệu cho hiệu tách dầu rõ rệt mức độ pH khác Tuy nhiên, chất, vật liệu APS-PA tăng khả tách dầu 96 nước mơi trường pH cao, mang tính kiềm, tối ưu pH = Ngược lại, vật liệu APS-AMS tăng khả tách dầu nước mơi trường pH thấp, mang tính axit, tối ưu pH =  Như vậy, Vật liệu aminopolysaccharide biến tính ghép mạch (APS-PA) biến tính khâu mạch (APS-AMS) có khả lại bỏ dầu nước chế phá nhũ gậy đông tụ môi trường pH khác phổ biến nguồn nước nhiễm dầu (pH = - 9) 97 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN Nguyễn Thị Linh, Doãn Anh Tuấn, Nghiên cứu khả biến tính aminopolysacchride tự nhiên, định hướng xử lý nước nhiễm dầu, Tạp chí Xúc tác Hấp phụ Việt Nam, T.6, No.4, 2017, tr 159-168 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO Vũ Ngọc Ban (2007), Giáo trình thực hành hóa lý, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội, trang 89 – 91 Phạm Lê Dũng, Trịnh Bình, Lại Thị Hiền (1997), Vật liệu sinh học từ chitin, Viện Hóa học – Viện Công nghệ Sinh học, Trung tâm Khoa học Tự nhiên Công nghệ Quốc gia, Hà Nội Nguyễn Thảo Hiền, Nguyễn Thị Mộng Huyền (2008), Tách chitin từ vỏ tôm, Đồ án chuyên ngành, Trường Đại học Công ngiệp Thành phố Hồ Chí Minh, Trung tâm cơng nghệ Hóa học Trần Thị Luyến (2004), Sản xuất chitin - chitosan từ phế liệu chế biến thủy sản, Báo cáo tổng kết dự án sản suất thử nghiệm cấp Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga (2005), Giáo trình cơng nghệ xử lí nước thải, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Alaa Jabbar Al-Manhel, Asaad Rehman Saeed Al-Hilphy, Alaa Kareem Niamah, Extraction of chitosan, characterisation and its use for water purification, Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences Alishahi, A., Mirvaghefi, A., Tehrani, M.R., Farahmand, H., Shojaosadati, S.A., Dorkoosh, F.A., Elsabee, M.Z., 2011, Enhancement and characterization of chitosan extraction from the wastes of shrimp packaging plants, J Polym Environ, 19, 776–783 Amit Bhatnagar, Mika Sillanpaa (2009), Applications of chitin and chitosan derivatives for the detoxification of water and waste water, Advances in Colloid and Interface Science 152, 2009, 26 – 38 Arcadio, P.S., Gregoria, A.S., 2003 Physical–Chemical Treatment of Water and Wastewater, IWA Publishing, CRC Press, Washington, DC 10 Asa Rindlav - Westling, Mats Stading, Anna - Marie Hermansson, Paul Gatenholm; Structure (1998), Mechanical and barrier properties of amyloze - and amylopectin films, Carbonhydrate polymes, vol 36, pp 217 - 224 99 11 Chao-Ming Shiha, Yeong-Tarng Shiehb, Yawo-Kuo Twua*, (2009), Preparation and characterization of cellulose/chitosan blend films, Carbohydrate Polymers, 78, pp 169 - 174 12 Chen S, Chen H, Tian J, Wang Y, Xing L, Wang J (2013) Chemical modification, antioxidant and α-amylase inhibitory activities of corn silk polysaccharide 13 Du X, Zhang J, Lv Z, Ye L, Yang Y, Tang Q (2014) Chemical modification of an acidic polysaccharide (TAPA1) from Tremella aurantialba and potential biological activities 14 Eric Guibal, Laurent Dambies, CelineMilot and Jean Roussy (1999), Influence of polymer structural parameters and experimental conditions on metals anion sorption by chitosan, Journal of Polymer, Vol.29, No.99, pp 670 - 680 15 Farn, R.J (2006), Chemistry and Technology of Surfactants, 1st ed., Blackwell, Oxford, UK 16 Gregorio Crini, Pierre-Marie Badot, (April – 2008), Application of chitosan, a natural aminopolysaccharide, for dye removal from aqueous solutions by adsorption processes using batch studies: A review of recent literature, Progress in Polymer Science, Volume 33, Issue 4, April 2008, Pages 399 – 447 doi:10.1016/j.progpolymsci.2007.11.00 17 Honglue Tan, Rui Ma, Chucheng Lin, Ziwei Liu and Tingting Tang (2013), Quaternized Chitosan as an Antimicrobial Agent: Antimicrobial Activity, Mechanism of Action and Biomedical Applications in Orthopedics, Int J Mol Sci, 14: 1854-1869 18 Izabel Cristina da Silva Grem, Bianca Natividade Barreto Lima, Wiliam Ferreira Carneiro, Yure Gomes de Carvalho Queirós, Claudia Regina Elias Mansur (2014), Chitosan Microspheres Applied for Removal of Oil from Produced Water in the http://dx.doi.org/10.4322/polimeros.2014.008 Oil Industry, 100 19 Li Yu, Mei Han, Fang He (2013), A review of treating oily wastewater, Arabian Journal of Chemistry 20 Liu X, Wan Z, Shi L, Lu X (2011) Preparation and antherpetic activies of chemically modified polysaccharides 21 Majeti N.V Ravi Kumar (2000), A review of chitin and chitosan applications, Reactive & Functional Polymers 46, 2000, - 27 22 Majeti, N.V.R.K., (2010) A review of chitin and chitosan applications, Reactive Funct Polym 22, 2010, 23 Marguerite Rinaudo (2006), Chitin and chitosan: Properties and applications 24 Michael, S., Heike, K., Helmar, S., 1994 Adsorption kinetics of emulsifiers at oil–water interfaces and their effect on mechanical emulsification, Chemi Eng Process 33, 307–311 25 Ming Kong, Xi Guang Chen, Ke Xing, Hyun Jin Park (2010), Antimicrobial properties of chitosan and mode of action: A state of the art review, Int J Food Bio, 144: 51–63 26 Mohammed Aider (2010), Chitosan application for active bio-based films production and potential in the food industry, Food Science and Technology, 43(6): 837–842 27 N.M Kocherginsky, Chin Lee Tan, Wen Feng Lu (2003), Demulsification of water-in-oil emulsions via filtration through a hydrophilic polymer membrane, Journal of Membrane Science 220 (2003) 117 – 128 28 No, H.K., Meyers, S.P., 1995, Preparation and characterization of chitin and chitosan – A review, J Aquat Food Prod Technol (2), 27 – 52 29 Osman, Z., Arof, A.K., 2003 FT-IR studies of chitosan acetate based polymer electrolytes, Electrochim Acta 48 (8), 939–999 30 Pradip Kumar Dutta, Joydeep Dutta, V S Tripathi (2004), Chitin and chitosan: Chemistry, properties and applications, Journal of Scientific & Industrial Research, Vol 63, 2004, 20 – 31 101 31 Qin, C., Li, H., Xiao, Q., Liu, Y., Zhu, J., Du, Y., 2006, Watersolubility of chitosan and its antimicrobial activity, Carbohydr Polym 63, 367 – 374 32 Rvanitoyannis, (1999) and Prakash et al., (2007), A Prakash, S Solanki and P.T.S.R.K Prasad Rao, Treatment of textile effluent by cationic starches: Reclamation of waste water, Pollution Research, 26, pp 19 – 25 33 S.R Khairkar, A.R Raut (2002), Synthesis of Chitosan-graft-PolyanilineBased Composites, Science Direct, http://pubs.sciepub.com/ajmse/2/4/3/ 34 Teli and Sheikh (2012), Exploratory Investigation of Chitosan as Mordant for Eco-Friendly Antibacterial Printing of Cotton with Natural Dyes 35 Zhao D, Zhang J, Yao J, Song S, Yin Z, Gao Q (2013) Selenylation modification can enhance antioxidant activity of Potentilla ansenrial polysaccharide 36 Yu, Y., He, B., 1997 The preparation of crosslinked n, ocarboxymethyl chitosan resins and their adsorption properties for triglyceride in serum, J Reactive Polym (1), 83 – 88 37 Wu Y, Ye M, Du Z, Jing L, Surahip M, Yang L (2014) Carboxymethylation of an exopolysaccharide and Effect of its derivatives on experimental chronic renal failure, Lachnum 38 A review of treating oily wastewater, Science Direct, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1878535213002207 39 An infrared investigation in relation with chitin and chitosan characterization, Science Direct, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386100007138 40 APHA, AWWA, WPCF, 1992 Standard Methods for Examination of Water and Wastewater, 18th ed APHA, AWWA, WPCF Publishing, Washington, DC 41 Malaysian Department of Environment (DOE), 1999 Industrial Processes and the Environment, Handbook No.3 Department of Environmental Malaysia 102 42 Removal of Oily Wastewater Using Chitosan-filled Filter Media, University of Technology, Malaysia ... giúp cho q trình xử lý dầu nước dễ dàng Trên sở đó, đề tài thực hiện: "Nghiên cứu biến tính aminopolysaccharide từ nguồn tự nhiên, định hướng ứng dụng cho trình xử lý nước thải nhiễm dầu" Hy vọng... thành aminopolysaccharide biến tính phương pháp khác với định hướng ứng dụng cho trình xử lý nước thải nhiễm dầu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Vật liệu từ vỏ tôm, nguồn nguyên... aminopolysacchride biến tính định hướng sử dụng làm chất phá nhũ, gây đông tụ hệ nhũ tương dầu /nước  Nội dung 4: Đánh giá sơ khả xử lý nước nhiễm dầu aminopolysaccharide biến tính Phương pháp nghiên cứu Sử dụng