NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP POLY(HIDROXAMIC AXIT) TRÊN CƠ SỞ ACRYLONITRIL VÀ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
KHOA HÓA HỌC
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP POLY(HIDROXAMIC AXIT) TRÊN
CƠ SỞ ACRYLONITRIL VÀ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN THỊ MỸ HÒA
Hướng dẫn khoa học : TS. Trịnh Đức Công
TS. Nguyễn Tiến Dũng

2. NỘI DUNG TRÌNH BÀY
1
• Mở đầu
2
• Tổng hợp PAN, PHA- AN
3
• Ứng dụng polyme PHA- AN trong
phân tách NTĐH Nd( III)
4
• Kết luận

3. (-) Hiện thực khai
thác, sử dụng
khiêm tốn
Đặt vấn đề
(+) “Vitamin” của ngành
công nghiệp hiện đại
Đất hiếm
(+) Ứng dụng trong nhiều
ngành công nghiệp
(+) Trữ lượng đất hiếm lớn
→ Tiềm năng phát triển
Mở
đầu

4. Công nghệ
chế biến,
tinh chế đất
hiếm chưa
được nghiên
cứu đầy đủ
Đề tài“ Nghiên cứu tổng hợp
poly(hydroxamic axit) trên cơ sở
acrylonitril và định hướng ứng dụng ”
Tính cấp thiết của đề tài
Nhu cầu
sử dụng
đất hiếm
ngày càng
tăng
Mở
đầu

5. 1. Tổng hợp vật liệu có nhóm chức đặc biệt trên cơ
sở acrylonitril
2. Ứng dụng để thăm dò tách NTĐH Neodym
Mục tiêu của đề tài
Mở
đầu

6. Tổng hợp polyme PAN và PHA - AN Thực nghiệm
Monome
acrylonitril
Thiết bị
phản ứng
Khuấy
300 v/p
240 phút Dừng
phản ứng
Lọc, rửa
Sấy chân
không ở
70oC
Bể điều nhiệt
Nước +
gelatin
Sản phẩm polyme
PAN
Chất khơi mào
+ chất tạo lưới
(AIBN + DVB)
Nhỏ giọt
10 g/pSản phẩm polyme
PHA – AN mang
nhóm chức đặc biêt
1.thủy
phân
2.biến
tính

7. Xác định độ hấp phụ của ion
kim loại đất hiếm trong nhựa
Thực nghiệm
Dung dịch muối
của KLĐH Nd3+
Khuấy
180 phút Dừng phản
ứng
Dung dịch
Lọc
Bể điều nhiệt
Polyme
PHA-AN
Xác định nồng độ ion
KL bằng pp chuẩn độ
và pp UV-Vis

8. ➢ Các phương pháp phân tích đánh giá và nghiên cứu
✓Xác định TP nhóm chức trong PAN sau thủy phân
✓Xác định kích thước trung bình của hạt sản phẩm
✓Xác định hàm lượng nhóm chức trong PHA-AN
Thực nghiệm
✓ Phân tích phổ hồng ngoại
➢Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
trùng hợp thủy phân, biến tính PAN tạo PHA- AN
➢Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng tới quá trình
hấp phụ
✓ Phương pháp hiển vi điện tử SEM

9. Ảnh hưởng của nhiệt độ
và thời gian
Điều kiện PƯ:
[monome]: 30%
(kl)
[AIBN]: 1.5% (kl)
[DVB]: 5% (kl)
[gelatin]: 0,1%
(kl)
Chọn:
Nhiệt độ: 700C.
Thời gian PƯ:
240 phút
Nhiệt độ
(oC)
Thời gian
(phút)
Hàm lượng
AN(%)
Sản phẩm
DTB
(m)
65 0C
90 30 Chảy lỏng -
120 30 Chảy lỏng -
180 30 Chảy lỏng -
240 30 Chảy lỏng -
70 0C
90 30 Khối -
120 30 Tạo hạt 300-500
180 30 Tạo hạt 300-500
240 30 Tạo hạt 300-500
80 0C
90 30 Khối -
120 30 Tạo hạt 300-500
180 30 Tạo hạt 300-500
240 30 Tạo hạt 300-500
QUÁ TRÌNH
TRÙNG HỢP

10. Ảnh hưởng của nồng độ
chất khơi mào
Điều kiện PƯ:
[AN]: 30% (kl)
[DVB]: 5% (kl)
[Gelatin]: 0.1% (kl)
Thời gian: 240 phút
Chọn [AIBN]= 1.5%
(kl)
Thời
gian
AIBN(%) Đặc điểm sản
phẩm
Hàm lượng
gel
DTB (m)
240
phút
0.5 Khối - -
1.0 Tạo hạt 97.2 300-500
1.3 Tạo hạt 98.8 300-500
1.5 Tạo hạt 100 300-500
1.7 Tạo hạt 100 300-500
2.0 Tạo hạt 100 300-500
QUÁ TRÌNH
TRÙNG HỢP

11. Ảnh hưởng của nồng độ
chất tạo lưới
Điều kiện PƯ:
[AN]: 30% (kl)
[AIBN]: 1,5% (kl)
[Gelatin]: 0,1% (kl)
Thời gian: 240 phút
Chọn [DVB]= 8% (kl)
Mẫu DVB (%)
Đặc điểm sản
phẩm
Hàm lượng gel
(%)
DTB (m)
AN
(30%)
5 Tạo hạt 80 300-500
6 Tạo hạt
85
300-500
7 Tạo hạt
95.5
300-500
8 Tạo hạt
100
300-500
9 Tạo hạt
100
300-500
QUÁ TRÌNH
TRÙNG HỢP

12. Ảnh hưởng của nồng độ
monome
Điều kiện PƯ:
Nhiệt độ: 700C
Thời gian : 240 phút
[AIBN]: 1.5%(kl)
[DVB]: 8% (kl)
[gelatin ]: 0,1% (kl)
Chọn :
[AN] : 30% (kl)
7
Mẫu Nồng độ AN (%) Đặc điểm sản phẩm
Khả năng phân tách
hạt
PAN
15 Khối, lỏng -
20 Tạo hạt, khối
Các hạt không tách rời
nhau
25 Tạo hạt, khối
Các hạt không tách rời
nhau
30 Tạo hạt Các hạt tách rời nhau
35 Hạt, dễ bị rã Các hạt tách rời nhau
QUÁ TRÌNH
TRÙNG HỢP

13. Ảnh hưởng của nồng độ
chất ổn định huyền phù
Điều kiện PƯ:
[AN]: 30% (kl)
[AIBN]: 1.5% (kl)
[DVB]: 8% (kl)
Thời gian: 240 phút
Chọn [gelatin]= 0.1%
(kl)
Mẫu
Nồng độ galetin
(%)
Đặc điểm sản phẩm
Khả năng phân tách
hạt
PAN
0.05 khối, lỏng -
0.1 Tạo hạt đều Các hạt không tách rời
0.15 Tạo hạt, khối Các hạt không tách rời
0.2 Tạo khối -
0.25 Tạo khối -
QUÁ TRÌNH
BIẾN TÍNH

14. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Điều kiện PƯ:
Thời gian: 16h
Chọn :
Nhiệt độ : 80-850C
Nhiệt độ(0C) -COOH (mmol/g) -CONH2 (mmol/g)
60 0.9 6.12
65 1.3 7.8
75 1.62 10.4
80 1.64 12.38
85 1.68 12.38
QUÁ TRÌNH
THỦY PHÂN

15. Ảnh hưởng của nồng độ
H2SO4
Điều kiện pứ:
Thời gian 16h
Nhiệt độ : 80-850C
Chọn :
[H2SO4] : 50%
QUÁ TRÌNH
THỦY PHÂN
Nồng độ H2SO4(%) -COOH(mmol/g) -CONH2(mmol/g)
30 0.9 5.23
40 1.13 6.4
50 1.21 11.34
60 1.36 11.42

16. Ảnh hưởng của thời gian
Điều kiện pứ :
Nhiệt độ : 80-850C
[H2SO4] : 50%
Chọn :
Thời gian : 16h
QUÁ TRÌNH
THỦY PHÂN
Thời gian (h) -COOH (mmol/g) -CONH2(mmol/g)
5 0.75 4.23
8 1.2 6.54
12 1.37 8.43
16 1.41 12.35
18 1.52 12.35

17. Ảnh hưởng của pH
QUÁ TRÌNH
BIẾN TÍNH
Điều kiện pứ:
Thời gian: 48h
Nhiệt độ: 300C
Chọn: pH = 14
pH -CONHOH (mmol/g) -COOH(mmol/g)
10 2.2 0.8
11 3.53 1.21
12 5.24 1.41
13 7.15 1.47
14 8.135 1.60

18. Phổ hồng ngoại của polyme PHA-AN

19. Hình thái học
Hình ảnh SEM của polyme PHA-AN sau khi biến tính
PAN

20. Ảnh hưởng của pH
QUÁ TRÌNH
HẤP PHỤ Nd(III)
0
20
40
60
80
100
120
140
4 5 6 7
Độhấpphụq(mg/g)
pH
pH tối ưu : 6

21. Ảnh hưởng của thời gian
QUÁ TRÌNH
HẤP PHỤ Nd(III)
Thời gian tối ưu :180 phút.
0
20
40
60
80
100
120
140
0 60 120 180 240
Độhấpphụq(mg/g)
Thời gian (phút)

22. Ảnh hưởng của dung môi
QUÁ TRÌNH
HẤP PHỤ Nd(III)
Dung môi tối ưu: Đệm axetat 0.5 M
0
30
60
90
120
150
0 0.2 0.4 0.6 0.8
Độhấpphụq(mg/g)
Nồng độ dung môi (M)
Đệm Axetat
Axit Oxalic

23. Ảnh hưởng của nồng độ
ion kim loại
QUÁ TRÌNH
HẤP PHỤ Nd(III)
0
30
60
90
120
150
0 50 100 150 200 250
Độhấpphụq(mg/g)
Ccb(mg/l)
Độ hấp phụ tăng khi tăng nồng độ Nd3+
Nồng độ Nd3+ thấp độ hấp phụ tăng nhanh hơn
Tăng nồng độ đến 600mg/l thì hấp phụ đạt cân bằng

24. Đường đẳng nhiệt Freundlich dạng
tuyến tính của ion Nd3+
Đường đẳng nhiệt Langmuir dạng
tuyến tính của ion Nd3+
Xây dựng phương trình
đẳng nhiệt hấp phụ
qmax = 178,15 mg/g.
b= 1,45.10-2
QUÁ TRÌNH
HẤP PHỤ Nd(III)
y = 0.625x + 0.7827
R² = 0.9369
1
1.5
2
2.5
1 1.5 2 2.5
lgq
lg Ccb
y = 0.00525x + 0.38643
R² = 0.95627
0
0.5
1
1.5
2
0 50 100 150 200 250
Ccb/q(g/l)
Ccb(mg/l)

25. QUÁ TRÌNH
GIẢI HẤP
0
20
40
60
80
100
0 15 30 45 60 75 90
Lượngkimloạiđãgiảihấp
(%)
Thời gian (phút)
Hiệu suất quá trình giải hấp : 99,3%
Trong điều kiện:
Dung dịch HCl: 0.1N
Thời gian: 90phút.

26. 1. Tổng hợp thành công polyme PAN từ acrylonitril bằng
phương pháp đồng trùng hợp huyền phù. Từ đó , thủy
phân + biến tính tạo PHA-AN.
▪ Nhiệt độ : 700C, thời gian phản ứng 240 phút
▪ Tốc độ khuấy : 300 vòng/phút
▪ Nồng độ AIBN 1.5%(theo khối lượng monome)
▪ Nồng độ DVB :8% , Nồng độ gelatin: 0.1%
▪ Nồng độ monome :30%
2. Điều kiện để chế tạo polyme PAN :
Kết luận
3. Điều kiện thủy phân + biến tính PAN tạo PHA-AN:
▪ Nhiệt độ: 80-850C,
▪ Nồng độ:H2SO4 : 50% ,
▪ Thời gian : 16h

27. Polyme PHA-AN có khả năng hấp phụ ion
kim loại đất hiếm
→ cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo
3. Đã nghiên cứu một số đặc trưng vật lý của monome AN,
polyme PAN và PHA-AN.
4. Đã nghiên cứu quá trình hấp phụ của dung dịch ion kim
loại đất hiếm với polyme PHA-AN :
➢ Độ hấp đạt phụ cực đại tại pH = 6, thời gian khuấy
khoảng 180 phút, dung môi đệm axetat 0,5M.
➢ Dung lượng hấp phụ tối đa đối với Nd3+ là 178,15
(mg/g)
Kết luận

28. CẢM ƠN SỰ LẮNG NGHE
CỦA THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN
Hà Nội, 20-04-2015