Ammonium persulfate được biết đến là một trong ba dạng muối thương mại của gốc peroxydisulfate bên cạnh potassium persulfate và sodium persulfate. Bản thân các muối
24
persulfate không có khả năng hút ẩm và đặc biệt nhất các muối này được xem như một tác nhân oxy hóa mạnh. Chính vì thế, các muối này là nguồn cung cấp gốc tự do cho nhiều phản ứng polymer hóa. Hơn 65% các muối của persulfate dùng làm chất xúc tác trong quá trình polymer hóa. Phần còn lại, các muối này được sử dụng như chất tẩy tóc, chất tẩy trong quá trình xử lí nước thải,… [35].
Cũng như các muối persulfate khác, ammonium persulfare không hút ẩm, tan tốt trong nước, và có khả năng bảo quản rất lâu. Về giá thành thương mại, muối persulfate được xem là rẻ hơn so với các chất oxy hóa khác, nhưng so với hydrogen peroxide (H2O2) lại mắc hơn. Vì thế trong quy mô lớn, người ta thường sử dụng hydrogen peroxide như một tác nhân oxy hóa. Nhưng không phải trong trường hợp nào cũng có thể dùng được tác nhân này. Điển hình như việc xử lí nước ngầm, các muối persulfate được sử dụng nhiều hơn nhờ khả năng gia nhiệt để tạo ra gốc tự do. Các gốc tự do có khả năng xảy ra phản ứng với nhiều loại chất bẩn có trong nước. Trong công nghiệp sản xuất, APS được sử dụng nhiều nhất là trong quá trình sản xuất cao su nhân tạo (styrene-butadiene: SBR) và polytetrafluoroethylene (PTFE). [35]
Quá trình sản xuất muối persulfate chủ yếu dựa trên các phản ứng vô cơ đơn giản. Đồng thời, để làm tinh khiết các muối này, người ta thường sử dụng phương pháp điện phân. Điện cực thường được dùng là chì hoặc graphite [36].
25
1.3.2.1. Công thức hóa học [37]
Hình 1. 15 Công thức cấu tạo APS
o Danh pháp IUPAC : Ammonium persulfate
o Tên gọi khác: Ammonium peroxydisulfate, APS
o Công thức phân tử: (NH4)2S2O8
o Cas no: 7727-54-0
1.3.2.2. Tính chất vật lí [37]
• Trạng thái tự nhiên : Tinh thể trắng • Khối lượng riêng : 1.98 g/cm3 • Khối lượng phân tử : 228.18 g/mol • Nhiệt độ nóng chảy : 120 ˚C • Mùi đặc trưng : Không mùi
1.3.2.3. Cơ chế xúc tác
Các muối của persulfate nói chung và APS nói riêng đều tan rất tốt trong nước. Khi được hòa tan trong nước, sản phẩm tạo ra có thể bảo quản ở nhiệt độ phòng lên tới 80 ngày mà không bị phân hủy [35].
Anion persulfate được sử dụng làm tác nhân tạo gốc tự do trong nhiều các phản ứng polymer hóa khác nhau. Trong một báo cáo về tổng hợp poly aniline, khi tỷ lệ mol (mol ratio,r) nhỏ hơn 1.15 thì các tính chất của polymer không đổi. Nhưng trái lại, khi r lớn, các tính chất sẽ bị thay đổi rất đáng kể. Điều này được giải thích do khi tồn tại quá nhiều
26
gốc tự do có trong dung dịch tổng hợp sẽ làm mạch phân tử polymer giảm, ảnh hưởng đến một số tính chất [35].
Cơ chế phân hủy tạo gốc tự do của ammonium persulfate được trình bày như sau:
Trong môi trường nước và nhiệt độ, các muối của persulfate tan tốt và tạo ra các gốc tự do. Các gốc tự do này chính là nơi bắt đầu xảy ra quá trình polymer hóa. Hiện nay, bên cạnh các tác nhân oxy hóa khác, muối của persulfate được ưu tiên sử dụng nhất, nhờ vào tính thân thiện với môi trường, không độc hại của nó [36].