Nghiên cứu quá trình tách cellulose từ thân tre và ứng dụng tổng hợp cmc tan làm chất ức chế ăn mòn kim loại

1 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HĨA NGHIÊN CỨU Q TRÌNH TÁCH ELLULOSE TỪ THÂN TRE VÀ ỨNG DỤNG TỔNG HỢP CMC TAN LÀM CHẤT ỨC CHẾ ĂN MỊN KIM LOẠI KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN SU PHẠM SV thực Lớp GVHD : Đào Hồng Thắm :08SHH : PGS.TS Lê Tự Hải Đà Nẵng - Năm 2012 MỞ ĐẦU LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Từ lâu, người biết sử dụng tre để làm nhà, làm đũa, làm máng nước, vật dụng nông nghiệp Tre non làm thức ăn, tre khơ làm củi đun, … Ngày nay, tre cịn dùng làm nguyên liệu sản xuất giấy thuốc chữa bệnh hen suyễn, ho thuốc chữa bệnh đường sinh dục Tre có tên khoa học Bambusa arundinacea, có mặt nhiều nơi giới khắp làng quê Việt Nam Trong công nghiệp tre dùng để sản xuất bột giấy (bột cellulose) Từ bột cellulose, sản xuất giấy làm nguyên liệu để tổng hợp nhiều loại sản phẩm khác, có cacboxyl methyl cellulose (CMC) Cacboxyl methyl cellulose chất tổng hợp từ alcalicellulose natri cloaxetat, có nhiều ứng dụng thực tế: làm chất phụ gia công nghiệp tẩy rửa, bảo vệ hệ bùn dùng khoan mỏ dầu khí, làm tăng độ dẻo cho đất sét, làm chất trao đổi ion CMC tinh khiết sử dụng mỹ phẩm, dược phẩm, thực phẩm, … Ăn mòn kim loại tượng phá hủy vật liệu kim loại tác dụng hóa học tác dụng điện hóa kim loại với mơi trường bên ngồi Chống ăn mịn kim loại vấn đề cấp bách mặt cơng nghệ Có nhiều phương pháp để chống ăn mịn kim loại, có việc sử dụng chất ức chế ăn mòn Hiện nay, nhà khoa học quan tâm đến việc sử dụng chất ức chế xanh, sạch, thân thiện với môi trường CMC nghiên cứu ứng dụng nhiều lĩnh vực, nhiên chúng tơi chưa tìm thấy tài liệu khả ức chế ăn mòn kim loại CMC Do vậy, chọn đề tài: “Nghiên cứu trình tách cellulose từ thân tre ứng dụng tổng hợp CMC tan làm chất ức chế ăn mịn kim loại” để nghiên cứu q trình tách cellulose từ thân tre khả tổng hợp CMC để làm chất ức chế ăn mòn kim loại MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Tách cellulose từ thân tre khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tách - Tổng hợp cacboxyl methyl cellulose từ cellulose tách từ thân tre natri cloaxetat, nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp CMC - Nghiên cứu tính chất ức chế ăn mòn kim loại cacboxyl methyl cellulose tổng hợp ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng: Tre xanh 3.2 Phạm vi nghiên cứu: Quy mô phịng thí nghiệm PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.1 Nghiên cứu lý thuyết - Phân tích tổng hợp lý thuyết: nghiên cứu sở khoa học đề tài - Nghiên cứu giáo trình tài liệu tham khảo có liên quan đến đề tài - Trao đổi với giáo viên hướng dẫn - Dùng toán học thống kê để xử lý kết 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm - Tách cellulose từ thân tre - Tổng hợp cacboxyl methyl cellulose (CMC) - Xác định cấu trúc CMC + Xác định mức độ DS + Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (IR) - Khả ức chế ăn mòn kim loại CMC phương pháp điện hóa Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 5.1 Ý nghĩa khoa học - Nghiên cứu tổng hợp cacboxyl methyl cellulose từ thân tre - Nghiên cứu khả ức chế ăn mòn cacboxyl methyl cellulose 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết nghiên cứu đề tài góp phần cung cấp tư liệu cho nghiên cứu khả ức chế ăn mòn kim loại chất ức chế xanh thân thiện với môi trường nước ta CẤU TRÚC LUẬN VĂN Mở đầu Chương 1: Tổng quan lý thuyết Chương 2: Nguyên liệu phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết thảo luận Kết luận CHƯƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA GỖ [2], [7] Trong gỗ có hai thành phần cấu trúc hydratcacbon lignin Trong hydratcacbon có cellulose hemicellulose, chúng khác trọng lượng phân tử, cấu trúc, tính chất hóa học … Tổng quát, gỗ chứa 60 – 80% hydrat cacbon gồm cellulose hemicellulose 20 – 40% hợp chất phenolic – gồm lignin chất nhựa chất mang màu Lignin thành phần chủ yếu gây khó khăn cho sản xuất cellulose 1.1.1 Hydratcacbon 1.1.1.1 Cellulose Cellulose polyme sinh học quan trọng phổ biến Về cấu tạo, cellulose có cấu tạo mạch thẳng, bao gồm đơn vị D-glucopyrano, liên kết với liên kết β-1,4-glucozit H OH H OH H H OH O H O O H O HO H H O HO OH O H O HO OH H H H OH H H H Hình 1.1 Cấu trúc cellulose Số momome đạt từ 2000 đến 10.000 (có thể lên đến 150.000 cotton), độ trùng hợp tương đương với chiều dài phân tử từ 5,2 – 7,7 mm Sau thực trình nấu gỗ với tác chất (phương pháp sản xuất bột hóa học) độ trùng hợp khoảng 600 – 1500 Mạch đại phân tử cellulose có cấu trúc mạch thẳng có cấu dạng hình ghế Các mạch phân tử tập hợp kề liên kết với nhờ liên kết hydro thành cấu trúc vi sợi Có khoảng 65 – 73% cellulose trạng thái kết tinh Phần cellulose vơ định hình phần nhạy với nước số tác chất hóa học Cellulose khơng tan nước, kiềm hay axit lỗng Nhưng bị phân hủy phản ứng thủy phân bị oxy hóa dung dịch kiềm đặc nhiệt độ lớn 150 0C 1.1.1.2 Hemicellulose Hemicellulose hydratcacbon loại polysaccarid dị thể Các đơn vị sở đường hexose (D-glucozose, D-mantozose, D-galactose) đường pentose (D-xylose, L-arabinose, D-arabinose), đề oxyhexose Độ bền hóa học độ bền nhiệt hemixenlulose thấp so với cellulose, chúng có độ kết tinh độ trùng hợp thấp (độ trùng hợp < 90) Đặc trưng tan dung dịch kiềm lỗng (γ-cellulose) So với cellulose dễ bị thủy phân nhiều môi trường kiềm axit Hemicellulose thường tồn mạch nhánh, trạng thái vơ định hình Cịn phân tử hemicellulose mạch thẳng giống cellulose có phần trạng thái kết tinh Có loại hemicellulose: - Đơn giản: tách tác dụng hóa chất dùng q trình nấu gỗ - Phức tạp: loại liên kết chặt chẽ với lignin cần có phản ứng hòa tan lignin mạnh - Cellulosan: hexose pentose liên kết chặt chẽ với cellulose Thành phần hemicellulose loại bột gỗ thương mại khác xa so với hemicellulose gỗ ban đầu hemicellulose bị tách hầu hết phương pháp xử lý bột Trong xử lý sunfit phần hemicellulose bị thủy phân thành đường đơn Trong xử lý sunfat, phần hemicellulose bị chuyển thành axit saccharinic tách rửa bột, hấp phụ lên sợi 1.1.1.3 α, β, γ cellulose Có định nghĩa khác cho thành phần hóa học cacbon hydrat liên quan đến độ bền kiềm, α, β, γ – cellulose α – cellulose phần cellulose không tan dung dịch NaOH nguội 17,5% Đại lượng thông số quan trọng để điều chế dẫn xuất cellulose hòa tan (như CMC, nitrat xenlulose, …) β – cellulose phần hemicellulose mạch ngắn (độ trùng hợp DP = 15 – 90) Có khả tan dung dịch NaOH nguội 17,5%, sau kết tủa chuyển sang mơi trường axit γ – cellulose phần hòa tan sau chuyển sang môi trường axit γ – cellulose thực phần hemicellulose có DP thấp (< 15) cấu tạo từ đơn vị khác với glucose 1.1.2 Lignin Lignin nhựa nhiệt dẻo, mềm tác dụng nhiệt độ bị hòa tan số hợp chất hóa học Trong gỗ, thân lignin có màu trắng Lignin có cấu trúc phức tạp, polyphenol có mạng khơng gian mở Thành phần thay đổi theo loại gỗ, tuổi vị trí gỗ Cấu trúc đơn vị phenyl propan Từ đơn vị phenyl propan cấu trúc điển hình đề nghị cho lignin Guaicyl propan (G), Syringyl propan (S) Parahydroxylphenyl propan (P) CH2OH OCH3 OH trans-Coniferyl alcohol (dạng Guaiacyl – G) CH2OH CH2OH H3CO OCH3 OH OH trans-Sinapyl alcohol (dạng Syringyl – S) trans-p-Coumaryl alcolhol (dạng Parahydroxylphenyl – P) Hình 1.2 Một số cấu trúc lignin Lignin thành phần chủ yếu gỗ, số lượng thay đổi từ 17 – 32% khối lượng gỗ tuyệt đối Tỷ trọng 1,3 số khúc xạ 1,6 Màu lignin thay đổi từ sáng đến nâu thẫm, phụ thuộc vào phương pháp trích ly Lignin nhựa trạng thái vơ định hình, khối lượng phân tử khả hòa tan thay đổi Khối lượng phân tử thay đổi từ 300 đến 14000 Lignin hợp chất có hoạt tính cao, phân tử có nhóm chức đáng ý: nhóm –OH phenol, nhóm –OH ancol bậc bậc 2, nhóm –OCH3 (metoxy), nhóm cacbonyl khả enol hóa cho sản phẩm có liên kết đơi nhóm –OH Nhóm –OH phenol có tính axit yếu làm cho lignin hịa tan kiềm Nhóm –OH lignin acetyl hóa ankyl hóa Trong xử lý kiềm, lignin hòa tan kiềm phản ứng nhóm –OH phenol với kiềm Trong xử lý sunfat, vai trò lignin tạo thành thio-lignin hòa tan kiềm Lignin dễ bị oxi hóa điều kiện trung bình, cho sản phẩm axit thơm axit benzoic, protocacheuic Lignin bị oxi hóa điều kiện mạnh cho sản phẩm axit axetic, oxalic, succinic Trong điều kiện trung hòa xử lý bột giấy, lignin tạo thành sản phẩm hòa tan nước kiềm Trong tẩy NaClO, nhóm –OH phenol phản ứng với tác nhân tẩy tạo thành sản phẩm tan 1.1.3 Các chất trích ly (chất hịa tan) Có nhiều chất thuộc nhóm thành phần này, chủ yếu chất dễ hòa tan Định nghĩa cách khái quát, chất trích ly có khả hịa tan dung môi hữu trơ (như đietyl ete, metyl butyl ete, ete dầu hỏa, điclometan, axeton, etanol, metanol, hexan, toluen, tetrahydrofuran) nước Những chất có tính ưa nước ưa dầu khơng xem cấu trúc gỗ Chất “nhựa” tên chung chất có tính ưa dầu (loại trừ chất loại phenol) chất không tan nước trích từ gỗ dung môi hữu không phân cực Các chất trích ly thường có mùi, có màu, có vị đặc trưng Đa phần chất nhựa bảo vệ gỗ khỏi tổn thương vi sinh vật côn trùng gây Thành phần hóa học chất trích ly thay đổi nhiều loại gỗ hàm lượng chúng phụ thuộc vào điều kiện tăng trưởng Chất hòa tan hữu chiếm – 3% loại gỗ cứng khoảng 10% loại gỗ mềm 1.1.4 Chất vô Trong loại gỗ xứ ôn đới, nguyên tố khác cacbon, hidro, oxy, nitơ chiếm khoảng 0,1 – 0,5 % (so với lượng rắn khô gỗ) Với gỗ xứ nhiệt đới số 5% Hàm lượng chất vô gỗ đo hàm lượng tro mẫu Hàm lượng phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường tăng trưởng vào vị trí Một số ngun tố vơ cần thiết cho trình phát triển cây, thông thường chúng gây bất lợi nấu gỗ Ví dụ, q trình tẩy trắng bột giấy, ion sắt, đồng, coban thúc đẩy phản ứng cắt mạch hydrat cacbon gây ảnh hưởng xấu đến hiệu suất bột 1.2 TRE XANH 1.2.1 Phân loại khoa học [12] Tre (Bamboo) thuộc giới Plantae, Poales, họ Poaceae, phân họ Bambusoideae, liên tơng Bambusodea, tơng Bambusea Hình 1.3 Thân tre 10 1.2.2 Đặc điểm sinh thái [12] Tre nhóm thực vật thân gỗ lâu năm, coi lớn Hòa thảo (Poales) Thân tre có lóng rỗng, bó mạch nằm rải rác khắp thân tre thay xếp hình trụ gỗ Tre thực vật phát triển nhanh giới Một số lồi có khả phát triển 100 cm (39 in) nhiều ngày hệ thống rễ độc đáo Tuy nhiên, tỷ lệ tăng trưởng phần phụ thuộc vào điều kiện thổ nhưỡng khí hậu Tre có nhiều ý nghĩa kinh tế văn hóa đáng ý khu vực Nam Á, Đông Nam Á Đông Á Tre sử dụng cho vật liệu xây dựng, nguồn thực phẩm nguyên liệu linh hoạt cho nhiều sản phẩm 1.2.3 Thành phần hóa học [16] Thành phần hóa học tre tương tự gỗ [Higuchi, 1957] Các thành phần tre cellulose, hemicellulose lignin, thành phần chiếm 90% khối lượng tre Các thành phần phụ nhựa, tannin, sáp muối vô Tuy nhiên, so với gỗ tre có hàm lượng kiềm, tro silica cao Yusoff [1992] nghiên cứu thành phần hóa học tre một, hai, ba tuổi Kết thành phần holocellulose không khác nhiều lứa tuổi khác tre Hàm lượng alpha-cellulose, lignin, chất trích ly, pentosan, tro silica tăng theo tuổi tre Holocellulose bao gồm alpha-cellulose hemicellulose Alpha-cellulose thành phần tre Khoảng 40 – 50% chất khô tre alpha-cellulose Các phân tử cellulose hồn tồn tuyến tính có xu hướng mạnh tạo liên kết hydro nội phân tử liên phân tử Bó phân tử cellulose tổng hợp lại với tạo thành sợi nhỏ Hemicellulose polysaccarid không đồng Giống cellulose, hầu hết chức hemicellulose hỗ trợ vật liệu thành tế bào Alpha-cellulose nguồn gốc tính chất học tre gỗ 47 Kết xác định mức độ sản phẩm CMC trình bày bảng 3.4 hình 3.7 Bảng 3.4 Ảnh hưởng tỉ lệ mol ClCH2COONa/cellulose đến mức độ CMC Khối lượng ClCH2 COONa (m) (Tỉ lệ mol ClCH2 COONa/cellulose) 3,6 gam (1 : 1) 5,4 gam (1,5 : 1) 7,2 gam (2 : 1) 9,0 gam (2,5 : 1) 10,8 gam (3 : 1) STT D (ml) DS 3,20 2,78 2,70 2,85 2,88 0,519 0,668 0,699 0,643 0,632 DS 0.8 0.6 0.4 DS 0.2 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 Tỉ lệ mol ClCH2COONa/cellulose Hình 3.7 Ảnh hưởng tỉ lệ mol ClCH2COONa/cellulose đến mức độ CMC Từ kết thu bảng 3.4 hình 3.7, ta thấy tổng hợp CMC với tỉ lệ mol ClCH2COONa/cellulose 2:1 mức độ CMC cao Như vậy, tỉ lệ ClCH2 COONa/cellulose có ảnh hưởng đến mức độ CMC Tỉ lệ tăng khả nhóm cacboxyl methyl lớn Tuy nhiên, tỉ lệ lớn (2:1) khả cellulose bị thủy phân môi trường tăng hạn chế q trình cacboxyl methyl hóa 48 3.2.4 Ảnh hưởng thời gian cacboxyl hóa đến mức độ CMC Giai đoạn 1(Kiềm hóa cellululose): g cellulose cho vào bình cầu dung tích 250 ml Thêm vào 100 ml isopropanol Thêm tiếp 20 ml dung dịch NaOH 17,5% vào khấy hỗn hợp 30 0C Giai đoạn (Cacboxyl methyl hóa): Cho tiếp 7,2g natri cloaxetat vào hỗn hợp Bình cầu chứa hỗn hợp phản ứng đặt bếp cách thủy, làm nóng đến 50 0C lắc t2 Bùn sau ngâm metanol qua đêm Ngày hơm sau, bùn axit hóa axit axetic 90% đạt độ pH từ – 8, sau lọc CMC rửa với etanol 70% lần để loại bỏ sản phẩm phụ khơng mong muốn Sau CMC lọc sấy khô 600C Kết xác định mức độ sản phẩm CMC trình bày bảng 3.5 hình 3.8 Bảng 3.5 Ảnh hưởng thời gian cacboxyl hóa đến mức độ CMC Thời gian cacboxyl hóa (t ) D (ml) DS 2,88 0,632 2 2,70 0,699 3 2,80 0,661 4 2,80 0,661 STT DS 0.72 0.7 0.68 0.66 0.64 0.62 DS Thời gian cacboxyl hóa (giờ) Hình 3.8 Ảnh hưởng thời gian cacboxyl hóa đến mức độ CMC 49 Từ kết thu bảng 3.5 hình 3.8, ta thấy thời gian cacboxyl methyl hóa mức độ CMC cao Như vậy, thời gian cacboxyl methyl hóa lâu khả lớn Nhưng, tiến hành tổng hợp lâu có khả cellulose CMC bị thủy phân phân hủy thành chất khác, dẫn đến giảm mức độ CMC Tóm lại: Điều kiện tối ưu cho trình tổng hợp CMC từ cellulose thân tre là: kiềm hóa với dung dịch NaOH 17,5% cacboxyl methyl hóa với tỉ lệ mol ClCH2 COONa/cellulose = : thời gian Với điều kiện thu CMC với DS = 0,699 Chúng sử dụng điều kiện tối ưu cho trình tổng hợp CMC từ cellulose thân tre để tổng hợp CMC Hình 3.9 Cacboxyl methyl cellulose tổng hợp từ cellulose thân tre 3.3 PHÂN TÍCH SẢN PHẨM CACBOXYL METHYL CELLULOSE Chúng tơi tiến hành phân tích sản phẩm cacboxyl methyl cellulose tổng hợp có mức độ cao 0,699 phương pháp đo phổ hồng ngoại (IR) phịng thí nghiệm phân tích Khoa Hóa, Đại học Sư phạm Đà Nẵng Kết phân tích trình bày hình 3.10 bảng 3.6 50 Hình 3.10 Phổ hồng ngoại CMC tổng hợp từ cellulose thân tre Bảng 3.6 Tần số loại dao động phổ hồng ngoại CMC tổng hợp từ cellulose thân tre Tần số (cm-1) Loại dao động Tần số (cm-1 ) Loại dao động 3435,68 O-H (ht) 1268,05 C-H metyl (bd) 2926,64 -CH2- (ht) 1065,13 C-O-C (ht) 898,26 dao động vòng 2138,04 1609,81 C=O (ht) 871,31 C-H (bd) 1415,01 C-H metyl (ht) 823,79 C-H (bd) 1327,00 C-OH 582,27 C-H (bd) Từ hình 3.10 bảng 3.6 cho thấy, nhóm chức cacboxyl metyl tìm thấy tần số 1609,81 và1415,01 Điều chứng tỏ ghép nhóm cacboxyl methyl vào cellulose thân tre 3.4 KHẢO SÁT KHẢ NĂNG ỨC CHẾ ĂN MÒN KIM LOẠI CỦA CACBOXYL METHYL CELULOSE 3.4.1 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% khơng có chất ức chế 51 Corr Potential : -0.8213 vol, Pol resistance : 16.1826 Ohm Corr density : 4.0306E-0001 mA/cm2 Hình 3.11 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% khơng có chất ức chế 3.4.2 Ảnh hưởng thời gian ngâm thép dung dịch CMC đến tính chất ức chế ăn mòn kim loại Điện cực thép CT3 ngâm dung dịch CMC 30 mg/l với thời gian phút, 10 phút, 20 phút, 30 phút Sau tiến hành đo đường cong phân cực thép CT3 dung dịch NaCl 3,5% Kết trình bày hình 3.12, 3.13, 3.14, 3.15, 3.16 bảng 3.7 Corr Potential : -0.8080 vol, Pol resistance : 18.4135 Ohm Corr density : 3.5422E-0001 mA/cm2 Hình 3.12 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% với thời gian ngâm thép dung dịch CMC 30 mg/l phút 52 Corr Potential : -0.8064 vol, Pol resistance : 18.9704 Ohm Corr density : 3.4382E-0001 mA/cm2 Hình 3.13 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% với thời gian ngâm thép dung dịch CMC 30 mg/l 10 phút Corr Potential : -0.8095 vol, Pol resistance : 25.4297 Ohm Corr density : 2.5649E-0001 mA/cm2 Hình 3.14 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% với thời gian ngâm thép dung dịch CMC 30 mg/l 20 phút 53 Corr Potential : -0.8481 vol, Pol resistance : 21.8095 Ohm Corr density : 2.9907E-0001 mA/cm2 Hình 3.15 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% với thời gian ngâm thép dung dịch CMC 30 mg/l 30 phút Kết xử lý đường cong phân cực trình bày bảng 3.7 hình 3.16 Bảng 3.7 Giá trị điện trở phân cực (Rp ), dòng ăn mòn (i corr) hiệu ức chế Z (%) theo thời gian ngâm thép dung dịch CMC 30 mg/l Thời gian ngâm (phút) Rp (Ohm) icorr (mA/cm2) Z (%) 16.1826 4.03E-01 0.00 18.4135 3.54E-01 12.12 10 18.9704 3.44E-01 14.70 20 25.4297 2.56E-01 36.36 30 21.8095 2.99E-01 25.80 54 Z (%) Z (%) 40.00 30.00 20.00 10.00 Z (%) 0.00 10 20 30 40 Thời gian ngâm (phút) Hình 3.16 Hiệu ức chế Z (%) theo thời gian ngâm thép dung dịch CMC 30 mg/l Từ kết bảng 3.7 hình 3.16 , ta thấy ngâm thép dung dịch CMC tốc độ ăn mịn thép có giảm Vậy, CMC có tính chất ức chế ăn mịn Theo số tác giả giải thích khả ức chế ăn mịn kim loại hợp chất hữu cơ, giải thích khả ức chế ăn mịn kim loại tanin sau: CMC bị hấp phụ lên bề mặt electron chưa liên kết nhóm -OH, =C=O liên kết với obitan d trống sắt tạo thành lớp màng, tạo phức bề mặt ngăn cách kim loại với mơi trường nên ức chế q trình ăn mịn kim loại Từ bảng 3.7 hình 3.16 thấy thời gian ngâm thép dung dịch CMC lâu hiệu ức chế cao thời gian ngâm thép tối ưu 20 phút Nguyên nhân thời điểm CMC tạo lớp màng bền vững bề mặt thép nên hiệu ức chế cao Tóm lại: CMC có tính chất ức chế ăn mịn thép CT3 dung dịch NaCl 3,5% thời gian ngâm thép tối ưu dung dịch CMC 20 phút 3.4.3 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch CMC đến tính chất ức chế ăn mòn kim loại Tiến hành ngâm thép dung dịch CMC với nồng độ 20mg/l, 30mg/l, 40mg/l, 50mg/l, 60mg/l, 70mg/l với thời gian 20 phút đo đường cong phân cực thép CT3 dung dịch NaCl 3,5% Kết thu trình bày hình 3.17, 3.18, 3.19, 3.20, 3.21, 3.22 bảng 3.8 55 Corr Potential : -0.8039 vol, Pol resistance : 20.3202 Ohm Corr density : 3.2099E-0001 mA/cm2 Hình 3.17 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% với thời gian ngâm thép dung dịch CMC 20 mg/l 20 phút Corr Potential : -0.8003 vol, Pol resistance : 23.6265 Ohm Corr density : 2.7607E-0001 mA/cm2 Hình 3.18 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% với thời gian ngâm thép dung dịch CMC 40 mg/l 20 phút 56 Corr Potential : -0.7954 vol, Pol resistance : 29.6823 Ohm Corr density : 2.1974E-0001 mA/cm2 Hình 3.19 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% với thời gian ngâm thép dung dịch CMC 50 mg/l 20 phút Corr Potential : -0.8204 vol, Pol resistance : 33.1918 Ohm Corr density : 1.9651E-0001 mA/cm2 Hình 3.20 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% với thời gian ngâm thép dung dịch CMC 60 mg/l 20 phút 57 Corr Potential : -0.8164 vol, Pol resistance : 32.7663 Ohm Corr density : 1.9906E-0001 mA/cm2 Hình 3.21 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% với thời gian ngâm thép dung dịch CMC 70 mg/l 20 phút Kết xử lý đường cong phân cực trình bày bảng 3.8 hình 3.22 Bảng 3.8 Giá trị điện trở phân cực (Rp ), dòng ăn mòn (i corr) hiệu ức chế Z (%) theo nồng độ dung dịch CMC với thời gian ngâm 20 phút Nồng độ CMC (mg/l) Rp (Ohm) icorr (mA/cm2) Z (%) 16.1826 4.03E-01 0.00 20 20.3202 3.21E-01 20.36 30 25.4297 2.56E-01 36.36 40 27.9392 2.33E-01 42.08 50 29.6823 2.20E-01 45.48 60 33.1918 1.97E-01 51.25 70 32.7663 1.99E-01 50.61 58 Z (%) Z (%) 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 Z (%) 20 40 60 80 Nồng độ CMC (mg/l) Hình 3.22 Hiệu ức chế Z (%) theo nồng độ dung dịch CMC với thời gian ngâm thép 20 phút Từ kết thu bảng 3.8 hình 3.22, ta thấy nồng độ dung dịch CMC tăng hiệu ức chế cao ứng với nồng độ dung dịch CMC 60 mg/l hiệu ức chế ăn mịn cao đạt 51,25% Có thể giải thích nồng độ dung dịch CMC lớn khả tạo màng ngăn cách kim loại với môi trường tốt nên khả ức chế cao KẾT LUẬN Qua q trình nghiên cứu, cho phép chúng tơi đưa số kết luận sau: Đã tìm điều kiện tối ưu cho trình nấu tre phương pháp sunfat là: - Kích thước nguyên liệu: 1cm - Tỉ lệ tác chất nấu NaOH/Na2 S = - Nhiệt độ: 155 0C (nhiệt độ sôi hỗn hợp) - Thời gian nấu: Với điều kiện lượng lignin cịn lại tre sau nấu thấp với số Kappa 24,2 59 Kết phân tích phổ hồng ngoại cellulose thân tre chứng tỏ cellulose, phù hợp với số liệu công bố Đã tìm điều kiện tối ưu cho trình tổng hợp cacboxyl methyl cellulose hịa tan từ cellulose thân tre là: - Nồng độ dung dịch NaOH dùng để kiềm hóa 17,5% - Thời gian kiềm hóa: - Tỉ lệ mol ClCH2COONa/cellulose = 2:1 - Thời gian cacboxyl metyl hóa: Với điều kiện thu CMC hịa tan với mức độ 0,699 Kết phân tích phổ hồng ngoại CMC bán tổng hợp từ cellulose thân tre cho thấy xuất pic đặc trưng nhóm chức cacboxyl methyl, chứng tỏ ghép thành cơng nhóm cacboxyl methyl vào cellulose thân tre Đã khảo sát tính chất ức chế ăn mịn kim loại CMC: CMC có tính chất ức chế ăn mòn kim loại Với thời gian ngâm thép 20 phút dung dịch CMC 60 mg/l hiệu ức chế ăn mòn thép CT3 dung dịch NaCl 3,5% cao đạt 51,25% 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Duy Ái, Nguyễn Tinh Dung, Trần Thành Huế, Trần Quốc Sơn, Nguyễn Văn Tòng (2009), Một số vấn đề chọn lọc Hóa học (tập 1), NXB Giáo dục [2] Nguyễn Thị Ngọc Bích (2003), Kỹ thuật xenlulơ giấy, NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh [3] Phan Lương Cầm (1985), Ăn mòn bảo vệ kim loại, Đại học Kỹ thuật Delf, Hà Lan [4] Nguyễn Hữu Đỉnh, Đỗ Đình Rãng (2007), Hóa học hữu (tập 1), NXB Giáo dục [5] Lê Tự Hải (2003), Giáo trình điện hóa học, ĐH Sư phạm Huế [6] Nguyễn Đình Phổ (1980), Ăn mòn bảo vệ kim loại, NXB Tp Hồ Chí Minh [7] Hồ Sĩ Tráng (2006), Cơ sở hóa học gỗ xenluloza (tập 1,2), NXB Khoa học Kỹ thuật [8] Nguyễn Đình Triệu (2001), Các phương pháp phân tích vật lý hóa lý (tập 1), NXB Khoa học Kỹ thuật [9] Nguyễn Văn Tuế (2001), Ăn mòn bảo vệ kim loại, NXB Gíao Dục [10] Nguyễn Minh Tuyển, Quy hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [11] Alain Galeire – Nguyễn Văn Tư (2002), Ăn mòn bảo vệ vật liệu, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh [12] Bamboo, http://en.wikipedia.org/wiki/Bamboo [13] CMC knowledge, http://www.lihong.net/en/RD/PACCMCknowledge/ CMCknowledge/tabid/138/Default.aspx 61 [14] Bono, A., Ying, P H., Yan, F Y., Muei, C L., Sarbatly, R., Krisnaiah, D (2009), Synthesis and Characterization of Cacboxylmethyl Cellulose from Palm Kernel cake, Advances in Natural and Applied Sciences, 3(1): 5-11 [15] Heydarzadeh, H.D., Najafpour, G.D and Nazari-Moghaddam, A.A (2009), Catalyst-Free Conversion of Alkali Cellulose to Fine Carboxymethyl Cellulose at Mild Conditions, World Applied Sciences Journal (4): 564569 [16] Xihao Li (2004), Physical, chemical, and mechanical properties of bamboo and its utilization potential for fireboard manufactuaring , A thesis Submitted to the Graduate Faulty of the Louisiana State University and Agriculture and Mechanical College In Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Science In The School of Renewable Natural Resources ... cứu trình tách cellulose từ thân tre ứng dụng tổng hợp CMC tan làm chất ức chế ăn mòn kim loại? ?? để nghiên cứu trình tách cellulose từ thân tre khả tổng hợp CMC để làm chất ức chế ăn mòn kim loại. .. hưởng đến trình tổng hợp CMC - Nghiên cứu tính chất ức chế ăn mịn kim loại cacboxyl methyl cellulose tổng hợp ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng: Tre xanh 3.2 Phạm vi nghiên cứu: Quy... Khả ức chế ăn mòn kim loại CMC phương pháp điện hóa Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 5.1 Ý nghĩa khoa học - Nghiên cứu tổng hợp cacboxyl methyl cellulose từ thân tre - Nghiên cứu khả ức chế ăn mòn