Nghiên cứu biến tính một số phế phụ phẩm (rơm, mùn cưa) ứng dụng làm vật liệu hấp thu dầu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH NGƠ THỊ THUẬN NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH MỘT SỐ PHẾ PHỤ PHẨM ( RƠM, MÙN CƢA) ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU HẤP THU DẦU LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Nghệ An, 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH NGƠ THỊ THUẬN NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH MỘT SỐ PHẾ PHỤ PHẨM ( RƠM, MÙN CƢA) ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU HẤP THU DẦU LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC Chun ngành : Hóa hữu Mã số: 8.44.01.14 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Đức Giang TS Nguyễn Thanh Tùng Nghệ An, 2019 LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành Viện Hoá học - Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam, Trung tâm Thực hành thí nghiệm – Trường Đại học Vinh Trong trình nghiên cứu tơi nhận nhiều giúp đỡ q báu thầy cô, nhà khoa học, đồng nghiệp, bạn bè gia đình Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc nhất, xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Lê Đức Giang TS Nguyễn Thanh Tùng – người thầy tận tâm hướng dẫn khoa học, truyền cho tri thức bảo, giúp đỡ, động viên, khích lệ tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận văn Xin trân trọng cảm ơn anh chị bạn đồng nghiệp Phòng Vật liệu Polyme, Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học & Cơng nghệ Việt Nam đóng góp ý kiến quý báu nội dung luận án tạo điều kiện thuận lợi để thực luận văn Nhân dịp này, xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Ban Lãnh đạo Viện Sư phạm Tự nhiên, Phòng Đào tạo Sau đại học - Trường Đại học Vinh tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành luận văn Cuối xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân bạn bè tin tưởng, động viên, chia sẻ tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình học tập nghiên cứu Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận văn Ngơ Thị Thuận MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH i DANH MỤC BẢNG ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung sợi thực vật cellulose 1.1.1 Thành phần hoá học sợi thực vật 1.1.2 Cấu tạo phân tử cellulose tính chất lý sợi thực vật 1.1.2.1 Cấu tạo phân tử cellulose 1.1.2.2 Tính chất lý sợi thực vật 1.1.2.3 Khả tiếp cận khả phản ứng cellulose 1.2 Phản ứng trùng hợp ghép lên cellulose 11 1.2.1 Cơ sở lý thuyết trình trùng hợp ghép 11 1.2.2 Trùng hợp ghép theo chế gốc 15 1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới trình trùng hợp ghép 16 1.2.3.1 Ảnh hưởng cấu trúc monome 16 1.2.3.2 Ảnh hưởng nồng độ monome 16 1.2.3.3 Ảnh hưởng nồng độ chất khơi mào 17 1.2.3.4 Ảnh hưởng phụ gia vô 18 1.2.3.5 Ảnh hưởng chất 20 1.2.3.6 Ảnh hưởng dung môi 21 1.2.3.7 Ảnh hưởng nhiệt độ 23 1.2.3.8 Ảnh hưởng pH 24 1.2.4 Trùng hợp ghép vinyl monome mạch dài lên cellulose 25 1.3 Ứng dụng copolyme ghép cellulose làm vật liệu hấp thu dầu 26 1.3.1 Các phương pháp xử lý cố tràn dầu 26 1.3.2 Giới thiệu vật liệu hấp thu dầu 30 1.3.3 Tình hình nghiên cứu xử lý cố tràn dầu Việt Nam 33 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 35 2.1 NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ, THIẾT BỊ 35 2.1.1 Nguyên liệu hóa chất 35 2.1.2 Dụng cụ, thiết bị, phương pháp nghiên cứu 36 2.2 Phƣơng pháp tiến hành thí nghiệm 36 2.2.1 Trùng hợp ghép vinyl monome lên sợi cellulose 36 2.2.2 Tổng hợp polyme hấp thu dầu sở trùng hợp ghép có mặt chất tạo lưới 39 2.2.3 Nghiên cứu tính chất hấp phụ dầu copolyme ghép liệu hấp thu dầu 40 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42 3.1 Nghiên cứu trùng hợp ghép vinyl monome lên sợi cellulose 42 3.1.1 Nghiên cứu trùng hợp ghép LMA lên cellulose sợi rơm 42 3.1.1.1 Ảnh hưởng thời gian 42 3.1.1.2 Ảnh hưởng nhiệt độ 43 3.1.1.3 Ảnh hưởng nồng độ chất khơi mào 43 3.1.1.4 Ảnh hưởng nồng độ monome 44 3.1.1.5 Một số đặc trưng lý hóa copolyme ghép LMA-sợi rơm 45 3.1.2 Nghiên cứu trùng hợp ghép LMA lên cellulose mùn cưa 48 3.1.4.1 Ảnh hưởng thời gian phản ứng 48 3.1.4.2 Ảnh hưởng nhiệt độ 49 3.1.4.3 Ảnh hưởng nồng độ monome 50 3.1.4.4 Ảnh hưởng nồng độ chất khơi mào 51 3.1.4.5 Một số đặc trưng lý hóa copolyme ghép LMA-mùn cưa 52 3.2 Tổng hợp vật liệu hấp thu dầu sở phản ứng trùng hợp ghép có mặt chất tạo lƣới 55 3.2.1 Tổng hợp vật liệu hấp thu dầu sở trùng hợp ghép LMA lên cellulose sợi rơm có mặt chất tạo lưới 56 3.2.2 Tổng hợp vật liệu hấp thu dầu sở trùng hợp ghép LMA lên cellulose mùn cưa có mặt chất tạo lưới 57 3.2.3 Hình thái học bề mặt sản phẩm 58 3.3 Nghiên cứu tính chất hấp thu dầu vật liệu hấp thu dầu 59 3.3.1 Tính chất hấp thu dầu vật liệu hấp thu dầu 59 3.3.2 Thu hồi tái sử dụng vật liệu hấp thu dầu 61 KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 i DANH MỤC HÌNH Số hiệu hình 1.1 Cấu trúc lignin Tên hình Trang 1.2 Cấu tạo phân tử pectin 1.3 Cấu trúc phân tử cellulose 1.4 Liên kết hydro mạch cellulose 1.5 Liên kết lớp cellulose 1.6 28 2.1 Cơ chế phân tán tách pha dầu khỏi nước nhờ chất phân tán Sơ đồ phản ứng trùng hợp ghép LMA lên cellulose 2.2 Sơ đồ phản ứng trùng hợp ghép LMA lên sợi thực vật 39 37 có mặt chất tạo lưới 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 Ảnh hưởng thời gian đến trình trùng hợp ghép LMA lên cellulose sợi tre Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình đồng trùng hợp ghép LMA lên sợi rơm Anh hưởng nồng độ AIBN đến trình trùng hợp ghép LMA lên cellulose sợi rơm Ảnh hưởng nồng độ monome đến trình trùng hợp ghép LMA lên cellulose sợi rơm Phổ hổng ngoại RS (a) copolyme (RS-g-LMA) (b) Giản đồ TGA sợi rơm Giản đồ TGA sợi rơm – LMA Ảnh SEM sợi rơm (a) copolyme ghép (b) Giản đồ nhiễu xạ tia X sợi rơm (a) sợi rơm -LMA (b) Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến trình trùng hợp ghép LMA lên cellulose mùn cưa Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến trình trùng hợp ghép LMA lên cellulose mùn cưa Ảnh hưởng nồng độ monome đến trình trùng hợp ghép LMA lên cellulose mùn cưa 42 43 44 45 46 46 46 47 48 49 50 51 ii DANH MỤC HÌNH Số hiệu hình 3.13 Tên hình Hình 3.13 Ảnh hưởng nồng độ chất khơi mào đến Trang 52 trình trùng hợp ghép LMA lên cellulose mùn cưa 3.14 Phổ hổng ngoại mùn cưa (a) copolyme ghép (b) 53 3.15 Giản đồ TGA mùn cưa 53 3.16 Giản đồ TGA mùn cưa –LMA 53 3.17 Ảnh SEM mùn cưa copolyme ghép 54 3.18 3.19 Giản đồ tia X mùn cưa copolyme ghép Quá trình phản ứng trùng hợp ghép vinyl monome lên 55 56 sợi thực vật có mặt chất tạo lưới 3.20 Ảnh SEM copolyme ghép LMA lên sợi rơm, mùn 58 cưa có mặt chất tạo lưới DVB 3.21 3.22 3.23 Hình ảnh trình làm dầu thương phẩm khỏi nước: (a) Dầu mặt nước; (b) dầu hấp thu vật liệu; (c) Vật liệu sau hấp thu dầu vớt Hình ảnh q trình làm dầu thơ từ mặt nước: (a) vật liệu hâp thu dầu, (b) dầu thô hấp thu vật liệu, (c) vật liệu sau hấp thu dầu vớt Khả tái sử dụng vật liệu hấp thu dầu sở rợi rơm, mùn cưa ghép LMA có mặt chất tạo lưới sau chu kỳ hấp thu/giải hấp 61 61 62 iii DANH MỤC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng 1.2 Thành phần số loại sợi thực vật 1.3 Tính chất lý số sợi thực vật 1.9 Ảnh hưởng nồng độ chất khơi mào tới trình trùng hợp ghép 1.10 Ảnh hưởng số muối vơ tới q trình trùng hợp ghép 1.11 Ảnh hưởng dung môi tới số trình trùng Trang 18 19 22 hợp ghép 3.1 3.2 Ảnh hưởng chất tạo lưới tới hàm lượng phần gel độ hấp thu dầu Ảnh hưởng chất tạo lưới tới hàm lượng phần gel 57 58 độ hấp thụ dầu 3.3 Bảng 3.3 Độ hấp thu dầu thô vật liệu sợi rơm, 59 mùn cưa biến tính điều kiện thực nghiệm khác 3.4 Độ hấp thu dầu thương phẩm sợi rơm, mùn cưa biến tính điều kiện thực nghiệm khác 60 iv BẢNG GIẢI THÍCH CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT AA AASO3H AIBN ATRP BA BF BPO CA CAN CTAB DAC DMA DMF DMSO DSC DVB FAS IR KPS KPS LMA MA MAA MBA MMA NBS PAN PMDETA SEM TGA THF TUD XRD TDS : Acid acrylic : 2-acrylamido-2-metylpropansunfonic acid : 2,2'-azobis(isobutyronitrile) : Phương pháp trùng hợp gốc chuyển nguyên tử : Butyl acrylat : Sợi tre : Benzoxyl peoxit : Cellulose acetat : Ceriamoni nitrat : Hexadecyltrimetylamoni bromua : 2,3- diandehit cellulose : N,N'- dimetyl acetamit : N,N- dimethyl formamide : Dimetyl sunfoxit : Nhiệt vi sai quét (Differential Scanning Calorimetry) : N,N'- metylenbisacrylamit : Sắt amoni sunphat : Phổ hồng ngoại : Kali persunfat : Kalipesunphat : Lauryl metacrylat : Metyl acrylat : Acid metacrylic : N,N'- metylenbisacrylamit : Metyl metacrylat : N- brom succinimit : Polyacrylonitrin : Pentamethyl-diethylentriamin : Hiển vi điện tử quét (Scanning Electronic Microscopy) : Phân tích nhiệt trọng lượng : Tetrahydrofuran : Thiuredioxit : Nhiễu xạ tia X : Tổng chất rắn hòa tan(Total Dissolved Solids) MỞ ĐẦU Cellulose - thành phần chủ yếu loại sợi thực vật - polyme tự nhiên phong phú có vai trị quan trọng phát triển lĩnh vực công nghiệp nhờ tính chất đa dạng với khả phân huỷ sinh học tái sinh chúng Tuy nhiên chúng có số nhược điểm như: tính chất lý thấp, khả chống chịu vi sinh vật đặc biệt khả hấp thu dầu dung mơi hữu thấp Chính có nhiều phương pháp tập trung nghiên cứu nhằm biến đổi cấu trúc vật lý hoá học cellulose, tăng cường tính chất mong muốn tạo mạng liên kết phân tử cellulose với ete este, phân huỷ mạch cellulose đặc biệt tạo nhánh sợi cellulose nhờ trình trùng hợp ghép Điều cho phép phát triển sản phẩm sở cellulose với tính chất ưu việt so với cellulose thơng thường Ơ nhiễm dầu biển nói riêng (sự cố tràn dầu) nhiễm dầu nói chung mối đe doạ đến môi trường biển, hệ sinh thái ven biển mối quan tâm khơng ngành dầu khí mà nhân loại Song song với công tác phòng tránh tai nạn tràn dầu, chống rò rỉ giàn khoan, cần có biện pháp xử lý dầu tràn mặt nước Các nhà khoa học cố gắng để tìm loại vật liệu làm nguồn nước bị ô nhiễm dầu Một xu hướng sử dụng chất hấp thu dầu có nguồn gốc tự nhiên chúng có ưu điểm sẵn có, giá rẻ thân thiện môi trường Tuy nhiên, vật liệu từ nguồn gốc tự nhiên có tính ưa nước để sử dụng làm vật liệu hấp thu dầu cần phải biến tính để chúng trở nên kị nước ưa dầu Từ thực tế tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu biến tính số phế phụ phẩm (rơm, mùn cưa) ứng dụng làm vật liệu hấp thu dầu” nhằm góp phần nâng cao giá trị sử dụng loại sợi cellulose, tạo tiền đề cho giải pháp thân thiện môi trường việc xử lý cố tràn dầu bề mặt nước 56 Hình 3.19 Quá trình phản ứng trùng hợp ghép vinyl monome lên sợi thực vật có mặt chất tạo lưới Kết nghiên cứu trình trùng hợp ghép vinyl monome LMA lên sợi rơm mùn cưa rút điều kiện tối ưu cho trình trùng hợp ghép Phản ứng tổng hợp polyme hấp thu dầu dựa trình trùng hợp ghép vinyl monome LMA lên sợi rơm mùn cưa (trong điều kiện tối ưu) có mặt chất tạo lưới divinyl benzene (DVB) nhằm tạo gel toàn copolyme ghép homopolyme 3.2.1 Tổng hợp vật liệu hấp thu dầu sở trùng hợp ghép LMA lên cellulose sợi rơm có mặt chất tạo lưới Chất khâu mạch (chất tạo lưới) đóng vai trị quan trọng việc tạo cấu trúc mạng lưới không gian cho polyme hấp thu dầu q trình trùng hợp Nó yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ hấp thu dầu sản phẩm Phản ứng thực với điều kiện khác giữ không đổi: nhiệt độ 75 oC, nồng độ chất khơi mào 0,03 mol/l, nồng độ monome 4,0 mol/l Hàm lượng chất tạo lưới thay đổi từ 1,00×10-3 đến 2,00×10-3 mol Kết tổng hợp bảng 3.1 Bảng 3.1: Ảnh hưởng chất tạo lưới tới hàm lượng phần gel độ hấp thu dầu 57 Hàm lượng DVB (mol) Hàm lượng phần gel (%) Độ hấp thu dầu (g/g) 1,00×10-3 1,25×10-3 1,50×10-3 2,75×10-3 2,00×10-3 67,3 75,1 96,2 87,4 96,5 13,8 15,2 19,7 17,5 14,3 Có thể thấy độ hấp thu dầu tăng đến mức độ định hàm lượng chất khâu mạch tăng từ 1,00×10-3 mol đến 2,00×10-3 mol sau giảm mạnh tiếp tục tăng nồng độ DVB Có thể giải thích tượng dựa vào hàm lượng phần gel sản phẩm Ở nồng độ tạo lưới thấp, số đoạn mạch homopolyme poly(lauryl metacrylat) tách rời hồn tồn chúng khơng khâu mạch hồn chỉnh Kết copolyme bị hoà tan phần dẫn tới độ hấp thu giảm Ở nồng độ chất tạo lưới cao, độ hấp thụ dầu giảm mật độ tạo lưới tăng làm giảm khơng gian mạch copolyme Chính vậy, hàm lượng chất tạo lưới 1,5×10 -3 mol coi giá trị tối ưu 3.2.2 Tổng hợp vật liệu hấp thu dầu sở trùng hợp ghép LMA lên cellulose mùn cưa có mặt chất tạo lưới Phản ứng thực với điều kiện khác giữ không đổi: nhiệt độ 750C, tỷ lệ mùn cưa/DMF (w/v) 1/15, nồng độ monome 1,5M, nồng độ AIBN 0,04M, thời gian phản ứng 180 phút Nồng độ chất tạo lưới DVB khoảng 1,0 x10-3 đến 2,7x10-3M Kết tổng hợp bảng 3.2 Bảng 3.2: Ảnh hưởng chất tạo lưới tới hàm lượng phần gel độ hấp thụ dầu 58 Hàm lượng chất tạo lưới (mol) Hàm lượng phần gel (%) Độ hấp thụ dầu (g/g) x 10-3 1,6 x 10-3 2,1 x 10-3 2,4 x 10-3 2,7×10-3 95,3 98 98,5 99 99 19,8 21,3 18,8 16,4 14,5 Kết cho thấy rằng, nồng độ chất tạo lưới 1,6x10-3M độ hấp thu hàm lượng phần gel đạt giá trị cực đại Điều nồng độ chất tạo lưới thấp khả hấp thu dầu nhỏ chất tạo lưới không đủ để liên kết nhánh ghép homopolyme tạo nên mạng lưới không gian chiều bền vững, phần bị hịa tan q trình hấp thu Nếu nồng độ chất tạo lưới cao làm cho khoảng hở bên cấu trúc khơng gian ba chiều giảm, khả hấp thu dầu giảm Tăng hàm lượng chất tạo lưới làm tăng hàm lượng phần gel độ chuyển hóa Tại giá trị nồng độ chất tạo lưới tối ưu, hàm lượng phần gel hệ đạt >98% 3.2.3 Hình thái học bề mặt sản phẩm Ảnh SEM copolyme ghép có mặt chất tạo lưới ( Hình 3.20) Sợi rơm – LMA-DVB Mùn cưa – LMA-BVB 59 Hình 3.20: Ảnh SEM copolyme ghép LMA lên sợi rơm, mùn cưa có mặt chất tạo lưới DVB Kết cho thấy sau phản ứng trùng hợp ghép có mặt chất tạo lưới DVB, copolyme ghép phân bố đồng thể bề mặt sợi rơm mùn cưa, vật liệu chuyển thành polyme mạng khơng gian đồng thể có cấu trúc xốp Điều mở cho vật liệu khả giữ số dung môi cấu trúc mạng lưới 3.3 Nghiên cứu tính chất hấp thu dầu vật liệu hấp thu dầu 3.3.1 Tính chất hấp thu dầu vật liệu hấp thu dầu Bảng 3.3 Độ hấp thu dầu thô vật liệu sợi rơm, mùn cưa biến tính điều kiện thực nghiệm khác Vật liệu LMA-Sợi rơm LMA-Mùn cưa Thời gian hấp Hệ khô Hệ tĩnh Hệ động Nước Nước Nước Nước (g/g) biển (g/g) (g/g) biển (g/g) 10,3 10,8 11,4 12,1 12,6 20 18,3 19,3 20,3 21,3 22,5 40 20,1 21,2 22,3 23,4 24,6 60 20,2 21,3 22,4 23,5 24,7 1440 20,2 21,3 22,4 23,5 24,7 9,4 10,1 10,9 11,4 12,0 20 17,9 18,6 19,8 20,6 21,9 40 19,7 20,5 21,8 22,7 24,0 60 19,8 20,8 21,9 22,8 24,1 1440 19,8 20,8 21,9 22,8 24,1 thụ (phút) (g/g) Kết cho thấy rằng, hệ tĩnh hệ động, tất giá trị độ hấp thụ hấp thu dầu nước xâm nhập mạng lưới copolyme 60 với mức độ định So sánh kết hấp thu hệ tĩnh hệ khô thấy lượng nước bị hấp thu nằm khoảng 0,5-1,1g/g Tuy nhiên, kết thực xác động học q trình hấp thu dầu hệ tương đương yếu tố khác gây ảnh hưởng phải bất biến Các kết bảng 3.3 3.4 cho thấy để so sánh trực tiếp kết độ hấp thu hệ khác dẫn tới nhận định khơng xác Giá trị độ hấp thu hệ động cao so với giá trị hệ khô khoảng thời gian trước 40 phút Điều hấp thu dầu vật liệu hấp thu nước thành phần vật liệu cịn có nhóm hydroxyl ưa nước Bảng 3.4 Độ hấp thu dầu thương phẩm sợi rơm, mùn cưa biến tính điều kiện thực nghiệm khác Vật liệu LMA-sợi rơm LMA-Mùn cưa Thời gian hấp Hệ khô thụ (phút) (g/g) Hệ tĩnh Hệ động Nước Nước biển Nước Nước (g/g) (g/g) (g/g) biển (g/g) 12,0 12,6 13,3 14,0 14,8 20 21,3 22,4 23,6 24,8 26,1 40 23,4 24,6 25,9 27,2 28,6 60 23,5 24,7 26,0 27,3 28,7 1440 23,5 24,7 26,0 27,3 28,7 11,4 12,1 12,8 13,5 14,2 20 20,7 21,9 23,0 24,3 25,6 40 22,8 24,0 25,3 26,7 28,0 60 23,0 24,1 25,4 26,8 28,1 1440 23,0 24,1 25,4 26,8 28,1 Về mặt động học, hệ tĩnh hệ động, copolyme hấp thụ 80% dung lượng hấp thụ (24 giờ) 20 phút Tuy nhiên, để so sánh định lượng độ hấp thu dầu hệ cần phải xem xét nhiều yếu tố tiếp xúc sợi với 61 dầu, sợi với nước, khả nổi, tính kị nước, khả tiếp cận sợi khơ với dầu, động học q trình hấp thu nước dầu, dung lượng hấp thu thời gian cần thiết để đạt cân Kết tổng hợp yếu tố phụ thuộc vào loại sợi polyme nhánh ghép khó dự đốn, cần phải nghiên cứu chi tiết 3.3.2 Thu hồi tái sử dụng vật liệu hấp thu dầu * Thu hồi vật liệu hấp thu dầu Vật liệu vớt sau hấp thu dầu đến trạng thái cân Quá trình thu vớt biểu diễn hình 3.21 3.22 Hình 3.21 Hình ảnh trình làm dầu thương phẩm khỏi nước: (a) Dầu mặt nước; (b) dầu hấp thu vật liệu; (c) Vật liệu sau hấp thu dầu vớt Hình 3.22 Hình ảnh q trình làm dầu thơ từ mặt nước: (a) vật liệu hâp thu dầu, (b) dầu thô hấp thu vật liệu, (c) vật liệu sau hấp thu dầu vớt * Tái sử dụng vật liệu hấp thu dầu Vật liệu hấp thu dầu sau thu gom phương pháp vớt tiến hành nghiên cứu khả tái sử dụng sau chu kỳ hấp thu/tái sinh Kết trình bày hình 3.23 62 Hình 3.23 Khả tái sử dụng vật liệu hấp thu dầu sở rợi rơm, mùn cưa ghép LMA có mặt chất tạo lưới sau chu kỳ hấp thu/giải hấp Có thể thấy khả hấp thụ dầu giảm nhẹ toàn chu kỳ độ hấp thụ dầu giảm không 20% sau chu kỳ hấp thu/giải hấp Sự giảm độ hấp thu chủ yếu dầu dư mạng lưới sợi ghép Quan trọng khoảng 90% thể tích dầu hấp thu thu hồi lọc chân không Khi chân không thiết lập hệ thống thu hồi dầu, dầu hấp thu nhả chuyển vào bên bình chứa từ phễu lọc Việc thu hồi dầu từ sợi ghép thông qua lực ép học mạnh dẫn tới suy giảm khả hấp thụ vốn có chất hấp thu mao quản biến dạng co bất thuận nghịch Kết vật liệu hấp thu sử dụng với số lần hạn chế 63 KẾT LUẬN Nghiên cứu trùng hợp ghép vinyl monome (LMA) lên cellulose sợi rơm, mùn cưa nghiên cứu đặc trưng lý hóa copolyme ghép: - Đã tìm điều kiện thích hợp cho q trình trùng hợp ghép LMA lên xenluozơ sợi rơm: thời gian 180 phút, nhiệt độ 750C, nồng độ AIBN 0,04M, nồng độ monome 1,0M, tỷ lệ sợi/DMF (w/v) = 1/15 Tại điều kiện này, hiệu suất ghép thu 30,5% - Đã tìm điều kiện thích hợp cho q trình trùng hợp ghép LMA lên xenluozơ mùn cưa: thời gian 180 phút, nhiệt độ 750C, nồng độ AIBN 0,03M, nồng độ monome 1,5 M, tỷ lệ sợi/DMF (w/v) = 1/15 Tại điều kiện này, hiệu suất ghép thu 31,2% - Đặc trưng lý hóa copolyme ghép nghiên cứu phương pháp: IR, SEM, TGA XRD Copolyme ghép có khoảng nhiệt độ phân huỷ nhiệt rộng độ bền nhiệt cao so với sợi ban đầu Tổng hợp vật liệu hấp thu dầu sở trùng hợp ghép có mặt chất tạo lưới: - Hai loại vật liệu hấp thu dầu tổng hợp thành công sở trùng hợp ghép LMA lên cellulose sợi rơm mùn cưa sử dụng chất khơi mào AIBN có mặt chất tạo lưới DVB - Tìm điều kiện tối ưu để tổng hợp loại vật liệu hấp thu dầu LMA-sợi rơm-DVB LMA-mùn cưa-DVB với độ hấp thu dầu cực đại tương ứng - Vật liệu hấp thu dầu có mạng khơng gian đồng thể có cấu trúc xốp Nghiên cứu tính chất hấp thu dầu vật liệu hấp thu dầu: - Độ hấp thu dầu LMA-sợi rơm dầu thô dầu thương phẩm tương ứng 20,2 23,5g/g 64 - Độ hấp thu dầu LMA-mùn cưa dầu thô dầu thương phẩm tương ứng 19,8 23,0g/g - Các vật liệu hấp thu chế tạo tái sử dụng đến chu kỳ Sau chu kì sử dụng, dung lượng hấp thu dầu 55% so với dung lượng hấp thu ban đầu 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hồ Sĩ Tráng (2003), “Cơ sở hoá học gỗ xenluloza”, Tập I- II, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà nội Kirk- Othmer (2001), Encyclopedia of Chemistry and Technology th edition, OnDisc Dialog, John Wiley & Sons Đồn Thị Thanh Nhàn (1996), “Giáo trình cơng nghiệp”, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà nội Đặng Thị Cẩm Hà (2004), Báo cáo tổng kết đề tài nhánh “Nghiên cứu làm ô nhiễm dầu mỏ vùng đất đá ven biển cặn dầu phương pháp phân hủy sinh học quy mô pilot”, Viện Công nghệ Sinh học Eromosele I C., Egunsola E O (2000), “Studies on the physical properties of some cellulosic fibers”, J Appl Polym Sci., Vol 75, pp 175-177 Michael M., Ibbett R N., Howarth O W (2000), “Interactions of cellulose with amine oxide solvents”, Cellulose, Vol 7, pp 21-33 Ray D and Sarkar K (2001), “Characterization of alkali- treated jute fibers for physical and mechanical properties”, J Appl Polym Sci., Vol 80, pp 10131020 Ouajai S., Hodzic A., Shanks R A (2004), “Morphological and graftingmodification of natural cellulose fibers”, J Appl Polym Sci., Vol 94, pp 2456-2465 Abdel- Hafiz S A (1995), “Potassium permanganate/ thioureadioxide redox system- induced grafting of methacrylic acid onto loomstate cotton fabric”, J Appl Polym Sci., Vol 53, pp 2005-2011 10 Isogai A., Atalla R H (1995), “Alkaline method for dissolving cellulose”, US Patent 5.410.034 11 Wassila Dahou, Djamila Ghemati, Atika Oudia, Djamel Aliouche (2010), “Preparation and biological characterization of cellulose graft copolymers”, Biochemical Engineering Journal , Volume 48, Issue 2, 15, Pages 187–194 66 12 Gupta B S., McDowall D J and Stannett V T (1994), “A morphological examination of ceric ion and prerradiation acrylic acid- grafted rayon fibers”, J Appl Polym Sci., Vol 53, pp 1221-1236 13 Gurdag G., Guclu G, Ozgumus S (2001), “Graft copolymerization of acrylic acid onto cellulose: Effects of pretreatments and crosslinking agent”, J Appl Polym Sci., Vol 80, pp 2267-2272 14 Chavan V B., Sarwade B D., Varma A J (2002), “Morphology of cellulose and oxidised cellulose in powder form”, Carbohydrate Polymers, Vol 50, pp 41-45 15 Ghosh P., Dev D and Samanta A K (1995), “Graft copolymerization of acrylamide on cotton cellulose in a limited aqueous system following pretreatment technique”, J Appl Polym Sci., Vol 58(10), pp 1727-1734 16 Ghosh P and Dev D (1996), “Graft copolymerization of mixtures of acrylamide and methyl methacrylate on dialdehyde cellulose (DAC) from cotton in a limited aqueous system”, Eur Polym J., Vol 32, No 2, pp 165171 17 Berlin A A and Kislenko V N (1992), “Kinetics mechanisme radical graft polymerization monomers onto polysaccharides”, Prog Polym Sci., Vol 17, pp 765-825 18 Bhattacharya A., Misra B N (2004), “Grafting: a versatile means to modify polymers Techniques, factors and applications”, Prog Polym Sci., Vol 29, pp 767-814 19 Bhattacharyya S N and Maldas D (1984), “Graft copolymerization onto cellulosics”, Prog Polym Sci., Vol 10, pp 171-270 20 Matyjaszewski K and Davis T.P (2002), “Handbook of radical polymerization”, John Wiley & Sons, Printed in United States of America 21 Odian G (2004), “Principles of polymerization” 4th edition, John Wiley & Sons, Printed in United States of America 67 22 Chen W., Su Y., Zheng L., Wang L., Jiang Z (2009), "The improved oil/water separation performance of cellulose acetate-graft-polyacrylonitrile membranes", Journal of Membrane Science, 337, 98-105 23 Zahran M K (1996), “Graft copolymerization of methyl methacrylate and other vinyl monomers onto cotton fabric using ferrous cellulose thiocarbonateNbromosuccinimide redox initiation system”, J Appl Polym Sci., Vol 62, pp 49-57 24 Zahran M K., Mahmoud R I (2003), “Peroxydiphosphate- metal ioncellulose thiocarbonate redox system- induced graft copolymerization of vinyl monomers onto cotton fabric”, J Appl Polym Sci., Vol 87, pp 18791889 25 Ibrahim H Mondal, PhD (2013), “Grafting of Methyl Acrylate and Methyl Methacrylate onto Jute fiber: Physico-Chemical Characteristics of the Grafted Jute” Journal of Engineered Fibers and Fabrics, Volume 8, Issue 3, 42-50 26 Mohanty A K., Tripathy P C., Misra M., Parija S., Sahoo S (2000), “Chemical modification of pineapple leaf fiber: graft copolymerization of acrylonitrile onto defatted pineapple leaf fibers”, J Appl Polym Sci., Vol 77, pp 3035-3043 27 Rout J., Misra M., Tripathy S S., Nayak S K., Mohanty A K (2002), “Surface modification of coir fibers II Cu (II)- IO4- initiated graft copolymerization of acrylonitrile onto chemically modified coir fibers”, J Appl Polym Sci., Vol 84, pp 75-82 28 Guo-Rong Shan, Ping-Ying Xu, Zhi-Xue Weng, Zhi-Ming Huang (2003), "Oil-Absorption Function of Physical Crosslinking in the High-Oil-Absorption Resins", Journal of Applied Polymer Science, Vol 90, 3945–3950, 29 Mohanty E., Singh B C (1998), “Graft copolymerization of methyl methacrylate onto jute fiber initiated by cerium (IV)- DMSO redox initiator system”, J Appl Polym Sci., Vol 69, pp 2569-2576 68 30 Eromosele I C (1994), “Graft copolymerization of acrylic acid onto caesarweed fibers by cerric ion- toluene redox pair”, J Appl Polym Sci., Vol 53, No 13, pp 1709-1715 31 Sikdar B., Basak R K and Mitra B C (1995), “Studies on graft copolymerization of acrylonitrile onto jute fiber with permanganate ion initiation system in presence of air”, J Appl Polym Sci., Vol 55, pp 16731682 32 Bianchi E., Marsano E., Ricco L and Russo S (1998), “Free radical grafting onto cellulose in homogeneous conditions Modified cellulose- acrylonitrile system”, Carbohydrate Polymers, Vol 36, No 4, pp 313-318 33 Rout J., Tripathy S S., Nayak S K., Mohanty A K (2001), “Scanning electron microscopy study of chemically modified coir fibers”, J Appl Polym Sci., Vol 79, pp 1169-1177 34 Saikia C N and Ali F (1999), “Graft copolymerization of methylmethacrylate onto high α- cellulose pulp extracted from Hibicus sabdariffa and Gmelina arborea”, Bioresource Technology, Vol 68, No 2, pp 165-171 35 Iiaiwi F A A., Ahmad M B., Ibrahim N A., Rahman M Z A., Dahlan K Z M., Yunus W M Z (2004), “Optimized conditions for the grafting reaction of poly(methyl acrylate) onto rubber wood fiber”, Polym Int., Vol 53, No 4, pp 386-391 36 Sreedhar M K and Anirudhan T S (2000), “ Preparation of an adsorbent by graft polymerization of acrylamide onto coconut husk for mercury (II) removal from aqueous solution and chloralkali industry wastewater”, J Appl Polym Sci., Vol 75, pp 1261-1269 37 B S KAITH, ASHISH CHAUHAN, “Synthesis, characterization and evaluation of the transformation in Hibiscus sabdarrffa –graft – poly(butyl acrylate)”, E-Journal of Chemistry, 5(S1), 980-986, 2008 38 Thakur V K., Thakur M K., Gupta R K., "Graft copolymers from cellulose: Synthesis, characterization and evaluation", Carbohydrate Polymers, Vol 97, p 18-25, 2013 69 39 Vijay Kumar Thakur, Manju kumari Thakur, Raju Kumar Gupta (2013) “ Graft copolymers from cellulose: Synthesis, characterization and evaluation” Carbohydrate polymers 97, 18-23 40 Yuan Gao, Yitong Zhou, Xiaoli Zhang, Liping Zhang, Ping Qu (2013) “ Synthesis and characteristics of graft copolymers of poly (butyl acrylate) and cellulose with ultrasonic processing as a material for oil absorption” BioResources 7(1), 135-147 41 T Lim, X Huang (2007), "Evaluation of kapok (Ceiba pentandra (L.) Gaertn.) as a natural hollow hydrophobic-oleophilic fibrous sorbent for oil spill cheanup", Chemosphere, 66, 955-963 42 Park Jin-Koo, Jong-Kil Kim and Ho-Kun Kim (2007), “TiO2–SiO2 composite filler for thin paper”, Journal of Processing Technology, 186(1-3), 367-369 43 M Saito, N Ishii, S Ogura, S Maemura, and H Suzuki, "Development and water tank tests of Sugi Bark sorbent (SBS)", Spill Science & Technology Bullentin, 8(5-6), 475-482 44 Jintao Wang, Yian Zheng, Aiqin Wang (2012), “Effect of kapok fiber treated with various solvents on oil absorbency”, Industrial Crops and Products, 40, 178 – 184 45 Shashwat S Banerjee, Milind V Joshi, Radha V Jayaram (2006), “Treatment of oil spill by sorption technique using fatty acid grafted sawdust”, Chemosphere, 64(6), 1026-1031 46 Jintao Wang, Yian Zheng, Aiqin Wang (2013), “Investigation of acetylated kapok fibers on the sorption of oil in water”, Journal of Environmental Sciences, 25(2), 246-253 47 M D Teli, Sanket P Valia (2013), “Acetylation of banana fibre to improve oil absorbency”, Carbohydrate Polymers, 92(1), 328-333 48 Fanta G F., Burr R C and Doane W M (1986), "Oil absorbency of graft copolymers from softwood pulp", Renewable Resource Materials, Edited by 70 Charles E., Carraher Jr and L H Sperling, Plenum Publishing Corporation, 107-114 49 Xin Jiang University (2012), "Method for preparing cellulose/butyl methacrylate (BMA) graft copolymer oil absorbent fibers", Patent Family Members CN102766917A 50 Cao Mạnh Tường (2001), Báo cáo tổng kết đề tài “Nghiên cứu công nghệ chế tạo vật liệu xử lý ô nhiễm dầu” mã số 01-99-CB/VCN, Viện Nghiên cứu ứng dụng công nghệ 51 Phạm Tùng Sơn, Đỗ Bích Thanh (2008), “Tổng hợp nghiên cứu vật liệu hấp thu dầu từ bã mía Phần Nghiên cứu số điều kiện phản ứng axetyl hố cellulose từ bã mía”, Tạp chí Khoa học Công nghệ, Tập 46, số 4, tr 99-105 52 Vũ Thị Thu Hà (2011), Báo cáo tổng kết đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ chọn lọc dầu hệ dầu nước có khả ứng dụng trình tách chất xử lý cố tràn dầu”, Viện Hố học Cơng nghiệp Việt Nam 53 T R Annunciado, T H D Sydenstricker, S C Amico (2005) “Experimental investigation of various vegetable fibers as sorbent materials for oil spills”, Marine Pollution Bulletin, 50, 1340-1346 54 Yuan Gao, Yitong Zhou, Xiaoli Zhang, Liping Zhang, Ping Qu (2013) “ Synthesis and characteristics of graft copolymers of poly (butyl acrylate) and cellulose with ultrasonic processing as a material for oil absorption” BioResources 7(1), 135-147 55 Zhen Lili, Guangzhi Zhang, Kai Huang, Xuehong Ren, Rong Li and DanHuan, “Modification of Rice Straw for Good Thermoplasticity via Graft Copolymerization ofε‑Caprolactone onto Acetylated Rice Straw Using Ultrasonic-Microwave Coassisted Technology” (2016) ACS Sustainable Chem Eng, 4, 957−964 ... làm vật liệu hấp thu dầu cần phải biến tính để chúng trở nên kị nước ưa dầu Từ thực tế tiến hành nghiên cứu đề tài: ? ?Nghiên cứu biến tính số phế phụ phẩm (rơm, mùn cưa) ứng dụng làm vật liệu hấp. .. thương phẩm khỏi nước: (a) Dầu mặt nước; (b) dầu hấp thu vật liệu; (c) Vật liệu sau hấp thu dầu vớt Hình ảnh trình làm dầu thô từ mặt nước: (a) vật liệu hâp thu dầu, (b) dầu thô hấp thu vật liệu, ... ứng tiêu chuẩn khả hấp thu dầu 1kg vật liệu hấp thu dầu Theo World Catalogue of Oil Spill Response Products, 1997/1998 [42], 1kg vật liệu hấp thu dầu hấp thu khoảng 5kg dầu vật liệu hấp thu dầu