Nghiên cứu chế tạo vật liệu có khả năng hấp thụ dầu

Môc lôc MỞ ĐẦU 4 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 6 I– Tỡnh hỡnh ụ nhiễm dầu và cỏc biện phỏp khắc phục. 6 1- Phương phỏp cơ học. 7 a - Phao giữ dầu (booms) 7 b - Mỏy hỳt dầu (skimmer) 7 c - Chất hấp thụ. 7 2- Phương phỏp hoỏ học. 8 3- Phương phỏp vật lý. 8 4- Phương phỏp sinh học. 8 II- Đặc điểm của vật liệu polyme hấp thụ dầu. 9 III - Cấu tạo và tớnh chất của polyme hấp thụ dầu. 10 IV- Phương phỏp tổng hợp vật liệu cao phõn tử. 12 IV.1- Phản ứng trựng hợp và cỏc yếu tố ảnh hưởng. 12 1- Phản ứng trựng hợp. 12 a- Phản ứng trựng hợp gốc. 12 b- Động học của quỏ trỡnh trựng hợp gốc tự do. 14 c- Một số yếu tố chủ yếu ảnh hưởng lờn quỏ trỡnh trựng hợp gốc. 15 2- Cỏc phương phỏp tiến hành phản ứng trựng hợp. 16 a- Trựng hợp khối 16 b- Trựng hợp dung dịch. 17 c- Trựng hợp nhũ tương. 17 d- Trựng hợp huyền phự. 17 IV.2- Phản ứng đồng trựng hợp styren và lauryl methacrylat 19 IV.3- Cơ sở lý thuyết và phương phỏp tổng hợp hạt sắt từ (Fe3O4) 23 1. Giới thiệu chung. 23 2. Một số phương phỏp tổng hợp hạt sắt từ. 25 a- Phương phỏp nghiền cơ học. 25 b- Phương phỏp oxy hoỏ. 25 c- Phương phỏp thuỷ phõn cưỡng chế. 26 d- Phương phỏp đồng kết tủa. 27 3. Phương phỏp hoạt hoỏ hạt nano sắt từ Fe3O4 28 4. Vật liệu nano compozit sử dụng trong hấp thụ dầu. 28 a- Giới thiệu vật liệu nano compozit hấp thụ dầu. 28 b- Chế tạo vật liệu nano compozit 29 c- Phương phỏp xỏc định sự hỡnh thành của copolyme. 31 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM . 32 I. Hoỏ chất, dụng cụ. 32 I.1. Hoỏ chất 32 I.2. Dụng cụ. 32 II. Phương phỏp tiến hành. 32 II.1- Đồng trựng hợp (St) và (LMA) 32 II.2- Phương phỏp cho hạt nano (Fe3O4) vào trong copolyme. 34 II.3- Phương phỏp đỏnh giỏ khả năng hấp thụ dầu. 35 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 I. Đồng trựng hợp styren và lauryl methacrylat 36 1- Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian phản ứng đến quỏ trỡnh đồng trựng hợp. 36 2- Ảnh hưởng của nồng độ chất khơi mào đến quỏ trỡnh đồng trựng hợp. 37 3- Ảnh hưởng của nồng độ monome đến quỏ trỡnh đồng trựng hợp. 38 4- Ảnh hưởng của tỷ lệ styren: laurylmetacrylat đến quỏ trỡnh đồng trựng hợp 39 II. Cỏc yếu tố ảnh hưởng tới khả năng hấp thụ dầu của polyme. 40 1- Ảnh hưởng của tỷ lệ monome. 40 2- Ảnh hưởng của hàm lượng chất tạo lưới. 41 3- Ảnh hưởng của chất khởi đầu. 42 4- Tốc độ và khả năng hấp thụ dầu của polyme với cỏc loại dầu khỏc nhau. 43 5- Tiến hành thử độ hấp thụ dầu của polyme tổng hợp được khi cú và khụng cú hạt nano sắt từ (thử đối với toluen). 44 KẾT LUẬN 45 Kết quả đo phổ hồng ngoại 46 LỜI CẢM ƠN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 Kết quả chụp SEM của polyme cú và khụng cú sắt từ 51

doc56 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 28/12/2012 | Lượt xem: 1678 | Lượt tải: 5download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nghiên cứu chế tạo vật liệu có khả năng hấp thụ dầu, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Môc lôc Më ®Çu 4 Ch­¬ng I: Tæng quan 6 I– T×nh h×nh « nhiÔm dÇu vµ c¸c biÖn ph¸p kh¾c phôc 6 1- Ph­¬ng ph¸p c¬ häc 7 a - Phao gi÷ dÇu (booms) 7 b - M¸y hót dÇu (skimmer) 7 c - ChÊt hÊp thô 7 2- Ph­¬ng ph¸p ho¸ häc 8 3- Ph­¬ng ph¸p vËt lý 8 4- Ph­¬ng ph¸p sinh häc 8 II- §Æc ®iÓm cña vËt liÖu polyme hÊp thô dÇu 9 III - CÊu t¹o vµ tÝnh chÊt cña polyme hÊp thô dÇu 10 IV- Ph­¬ng ph¸p tæng hîp vËt liÖu cao ph©n tö 12 IV.1- ph¶n øng trïng hîp vµ c¸c yÕu tè ¶nh h­ëng 12 1- Ph¶n øng trïng hîp 12 a- Ph¶n øng trïng hîp gèc 12 b- §éng häc cña qu¸ tr×nh trïng hîp gèc tù do 14 c- Mét sè yÕu tè chñ yÕu ¶nh h­ëng lªn qu¸ tr×nh trïng hîp gèc 15 2- C¸c ph­¬ng ph¸p tiÕn hµnh ph¶n øng trïng hîp 16 a- Trïng hîp khèi 16 b- Trïng hîp dung dÞch 17 c- Trïng hîp nhò t­¬ng 17 d- Trïng hîp huyÒn phï 17 IV.2- Ph¶n øng ®ång trïng hîp styren vµ lauryl methacrylat 19 IV.3- C¬ së lý thuyÕt vµ ph­¬ng ph¸p tæng hîp h¹t s¾t tõ (Fe3O4) 23 1. Giíi thiÖu chung 23 2. Mét sè ph­¬ng ph¸p tæng hîp h¹t s¾t tõ 25 a- Ph­¬ng ph¸p nghiÒn c¬ häc 25 b- Ph­¬ng ph¸p oxy ho¸ 25 c- Ph­¬ng ph¸p thuû ph©n c­ìng chÕ 26 d- Ph­¬ng ph¸p ®ång kÕt tña 27 3. Ph­¬ng ph¸p ho¹t ho¸ h¹t nano s¾t tõ Fe3O4 28 4. VËt liÖu nano compozit sö dông trong hÊp thô dÇu 28 a- Giíi thiÖu vËt liÖu nano compozit hÊp thô dÇu 28 b- ChÕ t¹o vËt liÖu nano compozit 29 c- Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh sù h×nh thµnh cña copolyme 31 cH¦¥NG II: THùC nghiÖm 32 I. Ho¸ chÊt, dông cô 32 I.1. Ho¸ chÊt 32 I.2. Dông cô 32 II. Ph­¬ng ph¸p tiÕn hµnh 32 II.1- §ång trïng hîp (St) vµ (LMA) 32 II.2- Ph­¬ng ph¸p cho h¹t nano (Fe3O4) vµo trong copolyme 34 II.3- Ph­¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu 35 KÕt qu¶ vµ th¶o luËn 36 I. §ång trïng hîp styren vµ lauryl methacrylat 36 1- ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é vµ thêi gian ph¶n øng ®Õn qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp. 36 2- ¶nh h­ëng cña nång ®é chÊt kh¬i mµo ®Õn qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp. 37 3- ¶nh h­ëng cña nång ®é monome ®Õn qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp 38 4- ¶nh h­ëng cña tû lÖ styren: laurylmetacrylat ®Õn qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp 39 II. C¸c yÕu tè ¶nh h­ëng tíi kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu cña polyme 40 1- ¶nh h­ëng cña tû lÖ monome 40 2- ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt t¹o l­íi. 41 3- ¶nh h­ëng cña chÊt khëi ®Çu. 42 4- Tèc ®é vµ kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu cña polyme víi c¸c lo¹i dÇu kh¸c nhau. 43 5- TiÕn hµnh thö ®é hÊp thô dÇu cña polyme tæng hîp ®­îc khi cã vµ kh«ng cã h¹t nano s¾t tõ (thö ®èi víi toluen). 44 KÕt luËn 45 KÕt qu¶ ®o phæ hång ngo¹i 46 Lêi c¶m ¬n 49 Tµi liÖu tham kh¶o 50 KÕt qu¶ chôp SEM cña polyme cã vµ kh«ng cã s¾t tõ 51 Më ®Çu « nhiÔm m«i tr­êng trªn thÕ giíi vµ trong n­íc ngµy cµng trÇm träng, c¸c ho¹t ®éng cña loµi ng­êi ®· dÇn ph¸ huû m«i sinh, m«i tr­êng xung quanh chóng ta. VÊn ®Ò « nhiÔm do rß rØ dÇu vµ ®Æc biÖt lµ c¸c vô trµn dÇu, ®¾m tµu lµ th¶m c¶nh víi c¸c sinh vËt biÓn. Trong lÜnh vùc xö lý c¸c « nhiÔm nguån n­íc do dÇu g©y ra th× viÖc t¸ch dÇu ra khái n­íc lµ c«ng viÖc chñ yÕu. Trªn thÕ giíi ®· cã c¸c nghiªn cøu vÒ c¸c vËt liÖu øng dông trong viÖc nµy nh­: silic dioxit, than ho¹t tÝnh, bét giÊy, sîi polypropylene... Mét trong nh÷ng vËt liÖu ®­îc sö dông lµ s¶n phÈm cña ph¶n øng ®ång trïng hîp vinyl monome cã chøa c¸c nhãm kÞ n­íc nh­ butyl methacrylat, lauryl methacylat...Hay dÉn xuÊt cña vßng th¬m th«ng qua ph¶n øng trïng hîp hoÆc ®ång trïng hîp. C¸c s¶n phÈm nµy kh«ng chØ cã t¸c dông hÊp thô dÇu mµ cßn ®­îc øng dông réng r·i trong n«ng nghiÖp, y tÕ vµ nhiÒu ngµnh c«ng nghiÖp kh¸c. §Æc biÖt trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y cïng víi sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ nano nhiÒu lo¹i vËt liÖu míi ra ®êi víi c¸c tÝnh chÊt næi tréi hoÆc thay ®æi h¼n so víi d¹ng mÉu khèi cña vËt liÖu t­¬ng øng. NhiÒu nhµ khoa häc ®· nghiªn cøu vµ thÊy r»ng khi tiÕn hµnh trïng hîp hay ®ång trïng hîp c¸c monome cã nhãm kÞ n­íc khi cã mÆt c¸c h¹t s¾t tõ th× hiÖu qu¶ hÊp thô dÇu t¨ng lªn rÊt ®¸ng kÓ. H¬n n÷a sù cã mÆt cña s¾t tõ trong polyme sÏ lµm dÔ dµng h¬n viÖc thu håi c¸c s¶n phÈm polyme sau khi ®· hÊp thô dÇu. ViÖc tæng hîp víi c¸c kÝch th­íc nano còng lµ mét trong nh÷ng néi dung cña ®å ¸n, khi ë kÝch cì nano c¸c hiÖu øng bÒ mÆt t¨ng lªn rÊt ®¸ng kÓ v× theo mét sè tµi liÖu th× sù cã mÆt cña h¹t nano s¾t tõ lµm kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu sÏ t¨ng lªn. ChÝnh v× vËy trong luËn v¨n nµy chóng t«i tiÕn hµnh ®ång trïng hîp lauryl methacrylat víi styren cã mÆt cña chÊt t¹o l­íi vµ c¸c h¹t nano s¾t tõ nh»m t¹o ra mét vËt liÖu míi cã kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu cao, dÔ thu håi sau khi xö lý m«i tr­êng. ViÖc chÕ t¹o vËt liÖu nµy sÏ më cho chóng t«i mét h­íng míi trong nghiªn cøu øng dông trong thùc tiÔn, mét vÊn ®Ò mµ víi n­íc ta ®ang lµ nh÷ng bøc xóc nhÊt. Néi dung vµ ph¹m vi cña vÊn ®Ò sÏ ®i s©u nghiªn cøu, gi¶i quyÕt vµ triÓn väng sÏ ®¹t ®­îc: + Nghiªn cøu ®éng häc cña qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp lauryl methacrylat, styren víi sù cã mÆt cña c¸c chÊt t¹o l­íi vµ c¸c h¹t nano s¾t tõ. c¸c yÕu tè ¶nh h­ëng nh­ nhiÖt ®é, ¸p suÊt, tû lÖ c¸c cÊu tö tham gia ph¶n øng, c¸c chÊt xóc t¸c, chÊt kh¬i mµo. Tõ ®ã t×m ra ®­îc ph­¬ng ph¸p tæng hîp hiÖu qu¶ nhÊt cho qu¸ tr×nh tæng hîp. + Nghiªn cøu tæng hîp c¸c h¹t nano s¾t tõ b»ng c¸c ph­¬ng ph¸p : ph­¬ng ph¸p nghiÒn ph­¬ng ph¸p oxy ho¸ ph­¬ng ph¸p thuû ph©n c­ìng chÕ Ph­¬ng ph¸p ®ång kÕt tña + Ho¹t ho¸ bÒ mÆt s¾t tõ b»ng axit oleic. + ChÕ t¹o vËt liÖu nano compozit s¾t tõ øng dông trong xö lý dÇu, kh¶o s¸t c¸c ¶nh h­ëng tíi kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu cña s¶n phÈm. + ¶nh h­ëng cña c¸c yÕu tè nh­: tû lÖ monome, hµm l­îng chÊt kh¬i mµo, hµm l­îng chÊt t¹o l­íi, thêi gian trïng hîp. + Nghiªn cøu kh¶o s¸t kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu (kh¶ n¨ng tr­¬ng trong dÇu) cña vËt liÖu tæng hîp ®­îc. Ch­¬ng I: Tæng quan I– T×nh h×nh « nhiÔm dÇu vµ c¸c biÖn ph¸p kh¾c phôc HiÖn t­îng dÇu trµn lµ nguyªn nh©n lµm cho m«i tr­êng trë nªn « nhiÔm nÆng nÒ. Sù thiÖt h¹i mµ nã g©y nªn thËt khã cã thÓ l­êng ®­îc vµ g©y ra t¸c h¹i l©u dµi, cã thÓ dÉn ®Õn sù diÖt vong cña c¸c loµi sinh vËt biÓn. Hµng n¨m l­îng dÇu má thÊt tho¸t do trµn dÇu, rß rØ giµn khoan, ®­êng èng dÉn vµ qu¸ tr×nh chuyªn chë chiÕm tíi h¬n 2% tæng l­îng dÇu sö dông cña toµn thÕ giíi [7]. Ngoµi sù thiÖt h¹i vÒ kinh tÕ th× vÊn ®Ò « nhiÔm m«i tr­êng lµ mèi quan t©m lín ®èi víi hÇu hÕt c¸c n­íc cã nguån dÇu má còng nh­ c¸c n­íc sö dông nhiÒu nguån nguyªn liÖu nµy. Khi dÇu th« vµ c¸c s¶n phÈm dÇu má trµn ra m«i tr­êng th× sÏ g©y ph¸ huû nhiÒu hÖ sinh th¸i kh¸c nhau. DÇu th« khi bÞ trµn ra m«i tr­êng biÓn sÏ l¬ löng trªn mÆt n­íc bëi tû träng cña nã nhá h¬n n­íc biÓn. Tû träng trung b×nh cña dÇu kho¶ng 0,83 – 0,95 g/cm3, trong khi ®ã cña n­íc nguyªn chÊt lµ 0,998 g/cm3 vµ cña n­íc biÓn lµ 1,025 g/cm3. ChÝnh v× vËy mµ c¸c loµi chim khi s¨n måi trªn biÓn bÞ ngÊm dÇu vµ cuèi cïng bÞ chÕt. MÆt kh¸c, khi dÇu l¬ löng trªn mÆt n­íc, nã sÏ lµm gi¶m l­îng O2 hoµ tan trong n­íc g©y ¶nh h­ëng ®Õn ®êi sèng cña nhiÒu sinh vËt kh¸c sèng trong m«i tr­êng n­íc. Ta cã thÓ lÊy vÝ dô vÒ sù kiÖn trµn dÇu “Torrey Canyon” ë bê biÓn n­íc Anh n¨m 1967 lµm 10,000 con chim bÞ nhiÔm dÇu vµ 90% sè chim nµy bÞ chÕt tr­íc khi bê biÓn nµy ®­îc lµm s¹ch. Víi sù ph¸ huû m«i tr­êng nghiªm träng nh­ vËy nªn vÊn ®Ì nµy khiÕn kh«ng chØ ngµnh dÇu khÝ mµ nhiÒu ngµnh khoa häc kh¸c còng ®· quan t©m t×m c¸ch ®Ó kh¾c phôc vµ gi¶i quyÕt. C¸c nhµ khoa häc ®· cè g¾ng t×m ra nhiÒu c¸ch ®Ó lµm s¹ch c¸c nguån n­íc bÞ « nhiÔm dÇu. Mét sè ph­¬ng ph¸p ®· ®­îc nghiªn cøu sö dông nh­: Ph­¬ng ph¸p c¬ häc ë Mü th­êng sö dông 3 ph­¬ng ph¸p c¬ häc sau ®Ó thu gom dÇu trµn: a - Phao gi÷ dÇu (booms) §©y lµ ph­¬ng ph¸p dÔ dµng lµm s¹ch dÇu khi nã n»m trong mét khu vùc. thiÕt bÞ nµy ®­îc gäi lµ c¸c hµng rµo ng¨n chÆn ®Ô gi÷ dÇu trµn ra hay næi trªn mÆt n­íc ë l¹i trong mét khu vùc. Phao ch¾n nµy næi trªn mÆt n­íc vµ cã 3 phÇn: phÇn tù do næi trªn mÆt n­íc ng¨n kh«ng cho dÇu tho¸t ra theo n­íc ë phÝa trªn rµo ch¾n; phÇn thø hai n»m ë phÝa d­íi rµo ch¾n ng¨n kh«ng cho dÇu theo n­íc tho¸t ra ë bªn d­íi rµo ch¾n; phÇn thø 3 lµ nh÷ng sîi c¸p hay d©y ®Ó liªn kÕt, gi÷ chÆt c¸c phao l¹i víi nhau. C¸i phao ch¾n nµy sÏ vßng xung quanh khu vùc dÇu trµn vµ gi÷ nã l¹i ®ã. Tõ ®ã cã thÓ dïng c¸c ph­¬ng ph¸p kh¸c ®Ó thu håi dÇu. b - M¸y hót dÇu (skimmer) Víi ph­¬ng ph¸p nµy ta còng cã thÓ dïng dÓ thu håi dÇu trµn. ThiÕt bÞ nµy ho¹t ®éng nh­ thiÕt bÞ lµm s¹ch ch©n kh«ng, nã hÊp thô dÇu trªn mÆt víi ¸i lùc hÊp dÉn hay ph¸ huû liªn kÕt vËt lý cña dÇu víi n­íc vµ dÇu ®­îc gi÷ l¹i trong mét khoang chøa. DÇu sÏ ®­îc mang ®i ®Ó thu håi l¹i sau ®ã dÓ dµng. Tuy nhiªn, ph­¬ng ph¸p nµy chØ lµm viÖc dÔ dµng nÕu dÇu kh«ng loang ra trªn diÖn tÝch réng hay dßng n­íc kh«ng ch¶y. c - ChÊt hÊp thô §©y lµ nh÷ng vËt liÖu cã kh¶ n¨ng thÊm chÊt láng. DÇu sÏ thÊm trªn bÒ mÆt vËt liÖu t¹o thµnh tõng líp. Nh÷ng vËt liÖu nµy sÏ kÐo dÇu ra khái n­íc mét c¸ch dÔ dµng. V× thÕ mµ chóng ®­îc ®Æt ë nh÷ng bê biÓn, n¬i x¶y ra sù cè trµn dÇu hoÆc ®­îc phun trùc tiÕp lªn khu vùc dÇu trµn. VËt liÖu hÊp thô nµy tr«ng rÊt gièng nh­ kh¨n giÊy. Nã cßn cã thÓ hÊp thô dÇu tõ ®¸ hay c¶ khi chóng b¸m trªn c¬ thÓ ®éng thùc vËt. Tuy nhiªn, cã mét vÊn ®Ò quan träng kh¸c lµ: khi hÊp thô, chóng sÏ nÆng h¬n n­íc nªn chóng sÏ ch×m xuèng phÝa d­íi ®¸y biÓn vµ lµm ¶nh h­ëng xÊu ®Õn sù sèng cña ®éng vËt n¬i ®ã. Ph­¬ng ph¸p ho¸ häc Nh÷ng chÊt ho¸ häc ®­îc sö dông ë ®©y tr«ng nh­ c¸c chÊt tÈy röa ta th­êng dïng. Ph­¬ng ph¸p nµy chØ sö dông ®Ó lo¹i bá dÇu trong mét khu vùc nhá khi mµ dÇu tån t¹i d­íi d¹ng nh÷ng giät láng ph©n t¸n hay trén lÉn.VÊn ®Ò cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ khi nh÷ng hîp chÊt ho¸ häc nµy sÏ ph©n huû g©y ph¸ huû m«i tr­êng biÓn vµ sÏ ph©n t¸n vµo trong c¬ thÓ ®éng vËt g©y nguy c¬ nhiÔm ®éc vÒ sau cho c¸c loµi vËt vµ con ng­êi khi sö dông chóng lµm thøc ¨n. Ph­¬ng ph¸p vËt lý Ta cã thÓ ®èt ch¸y dÇu b»ng kh«ng khÝ. Ph­¬ng ph¸p nµy cã thÓ lµm s¹ch dÇu ®Õn 98% khi dÇu trµn cã ®é dµy kh«ng qu¸ 3 mm. Ph­¬ng ph¸p nµy ®· ®­îc thö nghiÖm thµnh c«ng ë Canada. Trong suèt chiÕn tranh vïng vÞnh, mÆc dï dÇu ®­îc ®èt rÊt nhiÒu nh­ng kh«ng g©y ra sù cè « nhiÔm kh«ng khÝ. Tuy nhiªn, ph­¬ng ph¸p nµy cÇn ph¶i ®­îc kiÓm tra kü l­ìng tr­íc khi sö dông. Ph­¬ng ph¸p sinh häc Cã nhiÒu lo¹i vi khuÈn vµ nÊm trong tù nhiªn cã thÓ ph©n huû dÇu. Nh­ng qu¸ tr×nh ph©n huû x¶y ra cùc k× chËm, ph¶i mÊt rÊt nhiÒu n¨m míi ph©n huû ®ùoc vµi microgam. V× thÕ, kh«ng thÓ dïng ph­¬ng ph¸p nµy ®Ó xö lý dÇu trµn v× l­îng dÇu qu¸ lín. C¸c ph­¬ng ph¸p xö lý dÇu trµn hiÖn nay rÊt tèn kÐm mµ kh«ng thÓ thu håi hÕt l­îng dÇu trµn tr«i næi trªn mÆt n­íc. V× vËy chóng t«i ®· quyÕt ®Þnh nghiªn cøu ®Ó t¹o ra mét lo¹i vËt liÖu cao ph©n tö mang tõ tÝnh cã kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu. Ph­¬ng ph¸p nµy võa cã thÓ lµm s¹ch dÇu tèi ®a mµ l¹i kh«ng g©y tæn h¹i ®Õn m«i tr­êng sèng cña c¸c loµi ®éng thùc vËt kh¸c. Víi ph­¬ng ph¸p nµy, chóng t«i sö dông copolyme cña laurylmethacrylat vµ styren lµm chÊt hÊp thô. Copolyme sÏ ®­îc t¹o thµnh nh÷ng h¹t nhá cã chøa c¸c h¹t s¾t tõ kÝch th­íc nano nªn dÔ dµng phun vµo khu vùc dÇu trµn vµ dÔ dµng thu håi sau khi ®· hÊp thô dÇu b»ng tõ tr­êng cña nam ch©m. Copolyme nµy sÏ hÊp thô dÇu vµo trong m¹ng l­íi kh«ng gian cña m×nh nhê gèc lauryl ­a dÇu vµ gi÷ l¹i trong polyme, ta sÏ dïng nam ch©m cã tõ tr­êng m¹nh hót c¸c h¹t nµy lªn. Nh­ vËy, viÖc phun copolyme d¹ng h¹t vµo khu vùc dÇu trµn nµy cã thÓ lµm s¹ch c¶ c¸c vÕt dÇu loang cùc nhá hay c¶ khu vùc dÇu trµn lín. ViÖc cã thÓ thu håi sau khi sö dông tr¸nh ®­îc viÖc, copolyme sau khi hÊp thô nÆng h¬n n­íc cã thÓ ch×m xuèng ®¸y biÓn g©y c¸c hËu qu¶ m«i tr­êng vÒ sau. ViÖc nghiªn cøu vµ ®­a vµo sö dông c¸c copolyme cã chøa thµnh phÇn alkylacrylat trong xö lý m«i tr­êng lµ mét ®Ò tµi míi ®­îc mét sè n¬i trªn thÕ giíi b¾t ®Çu nghiªn cøu.V× vËy, chóng t«i hy väng sÏ t¹o ®­îc h¹t copolyme cña laurylmethacrylat vµ styren cã chøa h¹t s¾t tõ kÝch th­íc nano cã kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu cao. II- §Æc ®iÓm cña vËt liÖu polyme hÊp thô dÇu VËt liÖu polyme sö dông ®Ó hÊp thô dÇu th­êng tån t¹i ë d¹ng gel, nã cã thÓ tr­¬ng nh­ng kh«ng tan trong dÇu hay dung m«i h÷u c¬ kh«ng ph©n cùc vµ ph¶i hoµn toµn kÞ n­íc. Ng­êi ta cßn gäi lo¹i vËt liÖu nµy lµ "organogel", ®ã chÝnh lµ gel tr­¬ng trong dung m«i h÷u c¬. Khi tiÕp xóc víi dung m«i h÷u c¬ kh«ng ph©n cùc c¸c thµnh phÇn chÊt láng sÏ khuÕch t¸n vµo cÊu tróc bªn trong m¹ng l­íi vµ ®­îc gi÷ l¹i trong ®ã. Tuú theo ®é tr­¬ng mµ gel cã bÒ ngoµi gièng nh­ cao su, gelatin, hay d¹ng r¾n nh­ g¹ch nÕu ®é tr­¬ng cña nã rÊt thÊp [11]. M¹ng l­íi polyme cã cÊu tróc kh«ng gian ba chiÒu t¹o nªn d¹ng gel ®ã cã øng dông rÊt réng r·i. TÝnh chÊt ­a dÇu, kÞ n­íc cña vËt liÖu ®· ®­îc øng dông thµnh c«ng trong nhiÒu lÜnh vùc: lµm mµng chèng thÊm n­íc, sö dông lµm mµng s¾c ký trong thiÕt bÞ ®o s¾c ký, lµm chÊt hÊp thô trong lÜnh vùc d­îc phÈm sinh häc, c«ng nghiÖp ho¸ chÊt, n«ng nghiÖp, lµm nÒn cho chÊt xóc t¸c hoÆc chÊt æn ®Þnh enzym hay nÒn trong thiÕt bÞ trao ®æi ion ...[4] §· cã rÊt nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu chÕ t¹o ra vËt liÖu polyme dïng ®Ó hÊp thô c¸c chÊt h÷u c¬, dÇu má lan trµn trªn mÆt n­íc. §iÓn h×nh lµ nhãm c¸c polyme ®­îc t¹o ra trªn c¬ së trïng hîp hay ®ång trïng hîp c¸c dÉn xuÊt alkylacrylat, alkylmetacrylat vµ c¸c hîp chÊt dÉn xuÊt cña vßng th¬m. §é mÒm dÎo vµ kh¶ n¨ng tr­¬ng në trong dung m«i kh«ng ph©n cùc lµ nh÷ng ®Æc ®iÓm quan träng bao hµm c¶ tÝnh chÊt lý ho¸ cña vËt liÖu polyme. ViÖc nghiªn cøu, chÕ t¹o vËt liÖu polyme cã kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu cao øng dông trong xö lý m«i tr­êng ®· ®­îc biÕt ®Õn tõ l©u nh­ng ®Õn nay vÉn thu hót nhiÒu nhµ khoa häc do kh¶ n¨ng øng dông réng r·i cña nã. ViÖc tiÕp tôc nghiªn cøu nh»m t¹o ra c«ng nghÖ ®¬n gi¶n h¬n, hoµn thiÖn thªm tÝnh chÊt vµ kh¶ n¨ng øng dông cña vËt liÖu [6]. III - CÊu t¹o vµ tÝnh chÊt cña polyme hÊp thô dÇu Polyme hÊp thô dÇu cã cÊu t¹o tõ c¸c ph©n tö polyme ®­îc kh©u m¹ch bëi c¸c t¸c nh©n kh©u m¹ch lµ c¸c monome l­ìng chøc kh«ng no t¹o nªn polyme cã cÊu tróc m¹ng l­íi kh«ng gian ba chiÒu. §Æc ®iÓm cña lo¹i vËt liÖu nµy lµ cã cÊu tróc xèp, m¹ng l­íi kh«ng gian ba chiÒu mÒm dÎo cã thÓ co l¹i khi ch­a hÊp thô dÇu v× thÕ thÓ tÝch ban ®Çu cña chóng th­êng nhá, thuËn tiÖn cho viÖc chuyªn chë b¶o qu¶n. ë tr¹ng th¸i nµy, polyme cã thÓ ph©n t¸n tèt trªn bÒ mÆt n­íc, khi tiÕp xóc víi dÇu næi trªn mÆt n­íc, dÇu sÏ khuÕch t¸n vµo trong m¹ng l­íi kh«ng gian vµ n»m trong ®ã. Kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu cña vËt liÖu ®­îc xem nh­ lµ do t¸c dông cña lùc Van Der Waals gi÷a c¸c nhãm ­a dÇu vµ dÇu næi trªn mÆt n­íc. Nhê cã cÊu tróc m¹ng l­íi kh«ng gian ba chiÒu (d¹ng gel) cã kh¶ n¨ng co d·n tèt nªn dÇu dÔ dµng khuÕch t¸n vµo cÊu tróc kh«ng gian bªn trong cña m¹ng l­íi. CÊu tróc kh«ng gian nµy ®­îc xem nh­ lµ c¸i bÉy dÇu. Trong qu¸ tr×nh tr­¬ng hai hiÖn t­îng x¶y ra ®ång thêi: sù th©m nhËp cña dÇu vµo c¸c kho¶ng kh«ng gian bªn trong cña cÊu tróc polyme vµ tiÕp theo lµ sù d·n cña m¹ch polyme. Sù d·n m¹ch phô thuéc vµo c¸c lùc t­¬ng t¸c bªn trong cÊu tróc polyme, trªn thùc tÕ ®©y lµ lùc ®Èy. Lùc ®Èy nµy lµ kÕt qu¶ cña c¸c lùc kh¸c nhau nh­ lùc l­ìng cùc, lùc Van Der Waals, lùc ph©n tö... §Æc tr­ng tÝnh tr­¬ng cña gel ®­îc quyÕt ®Þnh bëi sù c©n b»ng gi÷a hai lo¹i lùc: lùc tr­¬ng g©y nªn bëi ¸p suÊt thÈm thÊu vµ c¸c lùc kh¸c cã trong gel [8,12]. Yªu cÇu chung ®Æt ra khi chÕ t¹o vËt liÖu hÊp thô dÇu lµ: kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu lín, tèc ®é hÊp thô dÇu cao, ph©n t¸n tèt trªn bÒ mÆt n­íc, dÔ thu håi sau khi ®· hÊp thô tèi ®a, cã thÓ nh¶ hÊp thô vµ sö dông l¹i nhiÒu lÇn sau khi nh¶ hÊp thô. Kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu cña polyme phô thuéc nhiÒu yÕu tè: nhiÖt ®é cña qu¸ tr×nh trïng hîp, ®ång trïng hîp, nång ®é chÊt khëi ®Çu, tû lÖ ®­¬ng l­îng monome vµ mËt ®é t¹o l­íi trong copolyme, kh¶ n¨ng ¸i lùc víi dÇu cña c¸c nhãm cã mÆt trong cÊu tróc cña polyme. Mét thµnh phÇn quan träng ®Ó t¹o nªn cÊu tróc vËt liÖu polyme cã kh¶ n¨ng tr­¬ng në mµ kh«ng tan trong dung m«i lµ sù cã mÆt cña t¸c nh©n t¹o l­íi. Th«ng th­êng chÊt t¹o l­íi dïng trong qu¸ tr×nh trïng hîp, ®ång trïng hîp polyme hÊp thô dÇu lµ divinylbenzen, etylen glycol dimetacrylat lµ c¸c monome l­ìng chøc. Hµm l­îng c¸c chÊt nµy trong thµnh phÇn polyme lµ kh«ng lín, chØ chiÕm vµi phÇn tr¨m nh­ng cã vai trß rÊt quan träng, sù thay ®æi hµm l­îng cña nã lµm ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn cÊu tróc bªn trong m¹ng l­íi polyme, ®é mÒm dÎo cña vËt liÖu, ®iÒu nµy liªn quan trùc tiÕp tíi kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu [13-15]. §é tr­¬ng lµ tÝnh chÊt quan träng nhÊt cña gel, bëi phÇn lín c¸c tÝnh chÊt kh¸c cña vËt liÖu hÊp thô dÇu ®Òu liªn quan ®Õn ®é tr­¬ng. Cã nhiÒu c¸ch kh¸c nhau ®Ó x¸c ®Þnh ®é tr­¬ng, tuy nhiªn ph­¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ ®é tr­¬ng th«ng qua träng l­îng tá ra thÝch hîp nhÊt do sù ph¸t triÓn cña c¸c ph­¬ng ph¸p ®o träng l­îng trong thêi gian gÇn ®©y. IV- Ph­¬ng ph¸p tæng hîp vËt liÖu cao ph©n tö IV.1- ph¶n øng trïng hîp vµ c¸c yÕu tè ¶nh h­ëng Ph¶n øng trïng hîp Qu¸ tr×nh trïng hîp cña hai hay nhiÒu monome kh¸c nhau ®Ó t¹o thµnh hîp chÊt cao ph©n tö gäi lµ ®ång trïng hîp. §¹i ph©n tö nhËn ®­îc tõ qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp ®­îc gäi lµ copolyme. Thµnh phÇn cÊu t¹o cña copolyme chøa c¸c m¾t xÝch t¹o nªn tõ c¸c monome ban ®Çu liªn kÕt víi nhau tu©n theo mét trËt tù nhÊt ®Þnh. Ph¶n øng ®ång trïng hîp th­êng ®­îc sö dông ®Ó t¹o ra c¸c vËt liÖu polyme cã c¸c tÝnh chÊt lý ho¸ cÇn thiÕt mµ ph¶n øng trïng hîp kh«ng thÓ t¹o ra ®­îc. §Ó ®¹t ®­îc s¶n phÈm theo yªu cÇu cÇn ph¶i nghiªn cøu, lùa chän nguyªn liÖu ban ®Çu còng nh­ ph­¬ng ph¸p tæng hîp thÝch hîp. Tû lÖ c¸c cÊu tö ban ®Çu cã mÆt trong s¶n phÈm thu ®­îc tõ qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp thay ®æi trong giíi h¹n réng tuú thuéc vµo kh¶ n¨ng ho¹t ho¸ cña c¸c monome ban ®Çu tham gia ph¶n øng. ViÖc x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng ph¶n øng cña c¸c monome trong qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp cã ý nghÜa thùc tÕ hµng ®Çu. Khi biÕt ®­îc ®iÒu nµy cã thÓ x¸c ®Þnh vµ tÝnh to¸n ®­îc diÔn biÕn cña toµn bé qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp. a- Ph¶n øng trïng hîp gèc Ph¶n øng trïng hîp c¸c hîp chÊt kh«ng no nh­ olefin, c¸c dien, c¸c dÉn xuÊt ch­a no cña axit... trong sù cã mÆt cña gèc tù do vµ sù lín lªn cña m¹ch ph©n tö b¾t ®Çu b»ng sù kÕt hîp cña monome víi gèc tù do ®Ó h×nh thµnh ®¹i ph©n tö. C¸c ph¶n øng x¶y ra trong qu¸ tr×nh trïng hîp: Kh¬i mµo:  (1) (R)2 lµ c¸c hîp chÊt cã kh¶ n¨ng t¹o gèc tù do. Ph¸t triÓn m¹ch:      ë ®©y: Kd : lµ h»ng sè tèc ®é ph¶n øng ph©n huû chÊt khëi ®Çu. Ki : lµ h»ng sè tèc ®é khëi ®Çu ph¶n øng. Kp : lµ h»ng sè tèc ®é ph¸t triÓn m¹ch. Ktc : lµ h»ng sè tèc ®é ph¶n øng ®øt m¹ch do kÕt hîp. Ktd : lµ h»ng sè tèc ®é ph¶n øng ®øt m¹ch kh«ng c©n ®èi.  : lµ trung t©m ho¹t ®éng. b- §éng häc cña qu¸ tr×nh trïng hîp gèc tù do NÕu thõa nhËn nång ®é cña chÊt kh¬i mµo lµ [I] th× tèc ®é ph©n huû chÊt kh¬i mµo Vd lµ: Vd = Kd. [I] (7) V× ph©n huû mét ph©n tö chÊt kh¬i mµo sÏ xuÊt hiÖn 2 gèc nªn tèc ®é h×nh thµnh chóng ph¶i gÊp 2 lÇn tèc ®é ph©n huû, nghÜa lµ b»ng 2Kd.[I] NÕu gäi f lµ hiÖu lùc cña chÊt kh¬i mµo th× tèc ®é kh¬i mµo trïng hîp Vi lµ: Vi = d[]/dt = 2f.Kd.[I]. (8) Do sù kh¸c nhau vÒ kh¶ n¨ng ph¶n øng cña c¸c gèc ®ang ph¸t triÓn rÊt nhá nªn cã thÓ sö dông ®¹i l­îng [] ®Ó biÓu diÔn c«ng thøc chung cña c¸c gèc trong hÖ. Thõa nhËn f kh«ng bÞ thay ®æi trong qu¸ tr×nh trïng hîp, tèc ®é Vi tØ lÖ thuËn víi ®¹i l­îng [I], theo ph­¬ng tr×nh (5), (6) tèc ®é biÕn mÊt cña c¸c gèc Vi lµ: Vi = d[]/dt = 2( Ktc + Ktd).[]2. (9) B¾t ®Çu tõ mét thêi ®iÓm nµo ®ã, ë nh÷ng møc ®é chuyÓn hãa kh«ng s©u, tèc ®é h×nh thµnh cña c¸c gèc cã thÓ coi nh­ b»ng tèc ®é biÕn mÊt cña chóng (®iÒu kiÖn dõng). Tõ (8), vµ (9) ta cã: 2(Ktc+Ktd).[]2 = 2f.Kd.[I] (10)  Tèc ®é trïng hîp V tû lÖ thuËn víi tèc ®é biÕn thiªn cña monome, do ®ã: V = Vi + Vp (12) Vi rÊt nhá so víi Vp nªn: V = Vp = Kp.[M].[] (13) Tõ (11),(12) vµ (13) ta cã:  Theo lý thuyÕt, tèc ®é trïng hîp tû lÖ víi c¨n bËc 2 cña nång ®é chÊt kh¬i mµo, vµ tû lÖ tuyÕn tÝnh víi nång ®é monome. c- Mét sè yÕu tè chñ yÕu ¶nh h­ëng lªn qu¸ tr×nh trïng hîp gèc + ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é Nãi chung tÊt c¶ c¸c ph¶n øng trïng hîp ®Òu lµ ph¶n øng to¶ nhiÖt, khi t¨ng nhiÖt ®é, tèc ®é ph¶n øng t¨ng vµ phô thuéc vµo hiÖu øng nhiÖt. Khi nhiÖt ®é t¨ng th× lµm t¨ng vËn tèc cña tÊt c¶ c¸c ph¶n øng ho¸ häc kÓ c¶ c¸c ph¶n øng c¬ së trong qu¸ tr×nh trïng hîp. ViÖc t¨ng vËn tèc qu¸ tr×nh lµm h×nh thµnh c¸c trung t©m ho¹t ®éng vµ vËn tèc ph¸t triÓn m¹ch lín, do ®ã lµm t¨ng qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ cña monome thµnh polyme vµ ®ång thêi còng lµm t¨ng vËn tèc cña ph¶n øng ®øt m¹ch dÉn ®Õn lµm gi¶m träng l­îng ph©n tö trung b×nh cña polyme nhËn ®­îc. + ¶nh h­ëng cña nång ®é chÊt kh¬i mµo Khi t¨ng nång ®é cña chÊt kh¬i mµo, sè gèc tù do t¹o thµnh khi ph©n huû còng t¨ng lªn dÉn tíi lµm t¨ng sè trung t©m ho¹t ®éng, do ®ã vËn tèc trïng hîp chung còng t¨ng nh­ng khèi l­îng ph©n tö trung b×nh gi¶m. + ¶nh h­ëng cña nång ®é monome Khi tiÕn hµnh trïng hîp trong dung m«i hay trong m«i tr­êng pha lo·ng vËn tèc trïng hîp vµ träng l­îng ph©n tö trung b×nh t¨ng theo nång ®é cña monome. NÕu monome bÞ pha lo·ng cã kh¶ n¨ng x¶y ra ph¶n øng chuyÓn m¹ch do ®ã lµm gi¶m träng l­îng ph©n tö trung b×nh cña polyme nhËn ®­îc. + ¶nh h­ëng cña ¸p suÊt Khi t¨ng ¸p suÊt lªn kho¶ng vµi hay hµng chôc atmosphe th× hÇu nh­ kh«ng cã ¶nh h­ëng g× ®Õn qu¸ tr×nh trïng hîp. Nh­ng ë ¸p suÊt cao hµng chôc ngh×n atmosphe th× vËn tèc ph¶n øng trïng hîp t¨ng lªn kh¸ nhiÒu nh­ng kh«ng lµm gi¶m träng l­îng ph©n tö trung b×nh cña polyme nhËn ®­îc. + ¶nh h­ëng cña O2 C¸c peoxit cã thÓ ph©n huû ra gèc tù do. khi ®ã x¶y ra hai tr­êng hîp: NÕu gèc tù do kÐm ho¹t ®éng th× oxy k×m h·m qu¸ tr×nh trïng hîp. NÕu gèc tù do ®ã ho¹t ®éng th× oxy cã t¸c dông lµm t¨ng vËn tèc cña qu¸ tr×nh trïng hîp. Do ®ã ¶nh h­ëng cña oxy phô thuéc vµo b¶n chÊt cña monome. C¸c ph­¬ng ph¸p tiÕn hµnh ph¶n øng trïng hîp Phô thuéc vµo tõng lo¹i monome vµ ®iÒu kiÖn gia c«ng, sö dông, cã thÓ tiÕn hµnh trïng hîp theo c¸c ph­¬ng ph¸p sau: trïng hîp khèi, trïng hîp dung dÞch, trïng hîp nhò t­¬ng vµ trïng hîp huyÒn phï. Trïng hîp khèi Lµ qu¸ tr×nh trïng hîp tiÕn hµnh víi monome láng tinh khiÕt, cã thÓ kh¬i mµo theo ph­¬ng ph¸p nhiÖt, quang hoÆc sö dông chÊt kh¬i mµo. Trong tr­êng hîp thiÕt cã thÓ cho vµo chÊt ®iÒu chØnh vµ chÊt ho¸ dÎo. Ngoµi mét l­îng nhá chÊt kh¬i mµo trong khèi polyme nhËn ®­îc chØ cßn mét sè monome ch­a tham gia ph¶n øng. Do ®ã polyme nhËn ®­îc rÊt tinh khiÕt, trong suèt, th­êng ®­îc dïng trong c«ng nghiÖp thuû tinh h÷u c¬ nh­ng cã nh­îc ®iÓm lµ khi møc ®é chuyÓn ho¸ cao, ®é nhít cña hæn hîp ph¶n øng lín, kh¶ n¨ng dÈn nhiÖt kÐm nªn nhiÖt ph¶n øng t¸ch ra t­¬ng ®èi khã kh¨n dÈn ®Õn hiÖn t­îng qu¸ nhiÖt côc bé. Do nhiÖt ®é kh«ng ®ång nhÊt nªn ®é ®ång ®Òu cña träng l­îng ph©n tö gi¶m. Ngoµi ra trong s¶n phÈm cã thÓ cã bät khÝ lµm s¶n phÈm kh«ng ®ång ®Òu vÒ tÝnh chÊt c¬ lý. Trïng hîp dung dÞch Ph¶n øng x¶y ra trong ®ã monome hoµ tan trong dung m«i cßn s¶n phÈm t¹o thµnh cã thÓ hoµ tan hay kh«ng hoµ tan trong dung m«i. Trïng hîp dung dÞch kh¾c phôc ®­îc nh­îc ®iÓm chñ yÕu cña trïng hîp khèi lµ hiÖn t­îng qu¸ nhiÖt côc bé. §é nhít cña m«i tr­êng nhá nªn sù khuÊy trén tèt h¬n. Song so víi trïng hîp khèi, trïng hîp dung dÞch Ýt ®­îc sö dông trong c«ng nghiÖp h¬n v× cÇn ph¶i cã dung m«i cã ®é tinh khiÕt cao vµ thªm c«ng ®o¹n t¸ch dung m«i ra khái polyme. Trïng hîp dung dÞch ®­îc sö dông trong phßng thÝ nghiÖm ®Ó nghiªn cøu quy luËt cña trïng hîp gèc. §é trïng hîp trung b×nh tû lÖ thuËn víi nång ®é monome. Do vËy khi pha lo·ng monome sÏ lµm gi¶m träng l­îng ph©n tö trung b×nh cña polyme thÊp h¬n so víi trïng hîp khèi, ®ång thêi vËn tèc trung b×nh gi¶m. §é trïng hîp cã thÓ gi¶m do ph¶n øng chuyÓn m¹ch lªn dung m«i. Trïng hîp nhò t­¬ng Lµ ph­¬ng ph¸p quan träng trong c«ng nghiÖp. B»ng ph­¬ng ph¸p nµy ng­êi ta cã thÓ tæng hîp ®­îc hµng chôc triÖu tÊn polyme mçi n¨m. §Æc ®iÓm cña trïng hîp nhò t­¬ng lµ tèc ®é cña qu¸ tr×nh trïng hîp cao, träng l­îng ph©n tö lín, c¸c polyme cã tÝnh ®ång ®Òu cao vµ kh¶ n¨ng tho¸t nhiÖt lín, nh­ng nh­îc ®iÓm lµ polyme cã ®é s¹ch kh«ng cao. Trïng hîp huyÒn phï Mét sè l­îng lín polyme nh©n t¹o ®Æc biÖt lµ nh÷ng chÊt dÎo tæng hîp ®­îc s¶n xuÊt b»ng qu¸ tr×nh trïng hîp huyÒn phï. ThuËt ng÷ trïng hîp huyÒn phï ®­îc ¸p dông trong hÖ thèng mµ ë ®ã c¸c monome kh«ng hoµ tan trong n­íc hoÆc c¸c monome tan trong n­íc mµ kh«ng tan trong dung m«i h÷u c¬. Trong thùc tÕ thuËt ng÷ trªn cßn tuú thuéc vµo b¶n chÊt cña monome mµ ta chän n­íc hay dung m«i h÷u c¬ lµ pha liªn tôc. C¸c h¹t huyÒn phï lµ nh÷ng h¹t láng l¬ löng trong pha liªn tôc. ChÊt kh¬i mµo cã thÓ hoµ tan trong monome láng hoÆc pha liªn tôc. Còng cã thÓ gäi qu¸ tr×nh trïng hîp huyÒn phï lµ qu¸ tr×nh trïng hîp h¹t v× nã lµ biÕn thÓ cña qu¸ tr×nh trïng hîp khèi. Trong qu¸ tr×nh trïng hîp khèi chØ cã monome vµ xóc t¸c ®­îc dïng, monome chuyÓn ho¸ rÊt cao, kÕt qu¶ qu¸ tr×nh gel ho¸ t¨ng nhanh nh­ng qu¸ tr×nh truyÒn nhiÖt kÐm. Qu¸ tr×nh trïng hîp khèi chØ ®­îc sö dông khi l­îng nhiÖt tho¸t ra tõ s¶n phÈm nhá hoÆc thu ®­îc s¶n phÈm cã tÝnh chÊt c¬ lý mµ c¸c ph­¬ng ph¸p kh¸c kh«ng thu ®­îc. Trong qu¸ tr×nh trïng hîp huyÒn phï cã sö dông chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt mét sè hîp chÊt v« c¬ vµ c¸c chÊt æn ®Þnh huyÒn phï kh¸c nh­ gelatin, polyvinylancol (PVA), cacboxylmetylxenlulo (CMC), tinh bét vµ mét sè hîp chÊt v« c¬: canxi cacbonat, bari cacbonat, bentonit, ®Êt sÐt… Mét trong nh÷ng yÕu tè quan träng ¶nh h­ëng tíi trïng hîp huyÒn phï lµ qu¸ tr×nh khuÊy, ®Æc biÖt lµ ®èi víi nh÷ng hÖ dÞ thÓ nh­: sù ph©n t¸n cña monome vµ chÊt khÝ kh«ng tan trong chÊt láng tr¬, chÊt h÷u c¬ láng kh«ng hoµ tan trong n­íc, sù t¹o thµnh polyme kh«ng hoµ tan tõ hÖ ®ång thÓ monome-dung m«i vµ sù ph©n t¸n cña s¶n phÈm phô tõ khèi polyme nhít xuÊt hiÖn trong ph¶n øng ng­ng tô. Phô thuéc vµo lo¹i thiÕt bÞ vµ tèc ®é khuÊy cã thÓ nhËn ®­îc h¹t s¶n phÈm cã ®­êng kÝnh trong ph¹m vi tõ 0,001 cm ®Õn 0,5 cm. Ph­¬ng ph¸p trïng hîp huyÒn phï cã thuËn lîi lµ qu¸ tr×nh truyÒn nhiÖt rÊt tèt vµ khèi hçn hîp ®Æc cã thÓ ®­îc khuÊy hoÆc b¬m b»ng c¸c thiÕt bÞ chuyÓn ho¸ phô trî [14]. Tuy nhiªn ph­¬ng ph¸p nµy còng cã nh­îc ®iÓm so víi ph­¬ng ph¸p trïng hîp khèi lµ ph¶i cã c«ng ®o¹n t¸ch vµ lµm kh« s¶n phÈm ra khái pha liªn tôc vµ cÊu tö ®­îc sö dông ®Ó ph©n t¸n vµ chèng sù kÕt tô nh÷ng h¹t monome cã thÓ bÞ hÊp phô lªn bÒ mÆt s¶n phÈm polyme. ­u ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p trïng hîp huyÒn phï: Qu¸ tr×nh trïng hîp huyÒn phï cã nh÷ng ­u ®iÓm so víi c¸c qu¸ tr×nh trïng hîp kh¸c nh­ qu¸ tr×nh trïng hîp khèi, trïng hîp dung dÞch, trïng hîp nhò t­¬ng do cã nh÷ng thuËn lîi sau: + Kh¶ n¨ng truyÒn nhiÖt vµ ph©n t¸n nhiÖt tèt + §iÒu khiÓn nhiÖt ®é cña qu¸ tr×nh ®¬n gi¶n + Cì h¹t cã thÓ ®iÒu chØnh trong ph¹m vi nhá rÊt tèt + S¶n phÈm thu ®­îc trong ph­¬ng ph¸p nµy cã ®é tinh khiÕt cao h¬n so víi ph­¬ng ph¸p trïng hîp nhò t­¬ng. Nh÷ng t¹p chÊt ë trong pha liªn tôc cã thÓ ¶nh h­ëng tíi sù t¹o h¹t hay tÝnh chÊt cña polyme s¶n phÈm, do ®ã pha liªn tôc dïng cho qu¸ tr×nh trïng hîp huyÒn phï ph¶i tinh khiÕt. IV.2- Ph¶n øng ®ång trïng hîp styren vµ lauryl methacrylat Qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp styren vµ laurylmethacrylat x¶y ra rÊt phøc t¹p. Tuú thuéc vµo tû lÖ c¸c monome tham gia ph¶n øng vµ ®iÒu kiÖn tiÕn hµnh qu¸ tr×nh, s¶n phÈm thu ®­îc cã c¸c tÝnh chÊt kh¸c nhau. TÝnh chÊt kh¸c nhau nµy kh«ng nh÷ng phô thuéc vµo thµnh phÇn hçn hîp ban ®Çu mµ cßn phô thuéc vµo møc ®é chuyÓn ho¸, h»ng sè ®ång trïng hîp cña tõng monome tham gia qu¸ tr×nh . Ph¶n øng ®ång trïng hîp ®­îc tiÕn hµnh nh­ ph¶n øng trïng hîp. Ph¶n øng cã thÓ thùc hiÖn trong khèi, trong dung m«i h÷u c¬ hoÆc trong m«i tr­êng ph©n t¸n lµ n­íc. Hµm l­îng cÊu tö monome ban ®Çu cã trong thµnh phÇn cña s¶n phÈm copolyme t¹o thµnh cã thÓ ®iÒu chØnh b»ng tû lÖ nguyªn liÖu ®­a vµo ph¶n øng. Qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp th­êng x¶y ra theo c¬ chÕ gèc tù do, cã sù tham gia cña chÊt khëi ®Çu. Trong c¸c ph­¬ng ph¸p cã thÓ sö dông ®Ó tæng hîp copolyme th× viÖc lùa chän ra ph­¬ng ph¸p thÝch hîp lµ rÊt quan träng, ®iÒu ®ã sÏ quyÕt ®Þnh rÊt nhiÒu ®Õn tÝnh chÊt cña s¶n phÈm t¹o thµnh. Theo kÕt qu¶ nghiªn cøu lý thuyÕt th× viÖc lùa chän ph­¬ng ph¸p t¹o huyÒn phï trong m«i tr­êng ph©n t¸n n­íc ®Ó tæng hîp copolyme gi÷a styren vµ lauryl methacrylat lµ thÝch hîp h¬n. Sö dông theo ph­¬ng ph¸p nµy cã thÓ gi¶i quyÕt ®­îc vÊn ®Ò nhiÖt trïng hîp, viÖc ®iÒu chØnh khèi l­îng ph©n tö kh«ng qu¸ khã, s¶n phÈm thu ®­îc chøa it t¹p chÊt. Ph¶n øng ®ång trïng hîp styren vµ lauryl methacrylat cã thÓ ®­îc tiÕn hµnh trong n­íc ë nhiÖt ®é 80 – 100oC víi sù cã mÆt cña chÊt kh¬i mµo nh­: bezoyl peoxit. Ng­êi ta cho r»ng qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp styren vµ lauryl methacrylat dïng t¸c nh©n kh¬i mµo gèc tù do bezoyl peoxit cã thÓ x·y ra theo c¬ chÕ sau: T¹o gèc tù do - D­íi t¸c dông cña nhiÖt ®é, benzoyl peoxit ph©n huû thµnh gèc cacboxy benzoyl:   C¸c gèc nµy cã thÓ chuyÓn ho¸ tiÕp:    Ký hiÖu c¸c gèc tån t¹i trong qu¸ tr×nh ph¶n øng lµ:  Ph¶n øng kh¬i mµo: Ký hiÖu nhãm: R • tÊn c«ng vµo monome t¹o gèc khëi ®Çu: * Ph¶n øng ph¸t triÓn m¹ch: Qu¸ tr×nh ph¶n øng ®ång trïng hîp hai monome x¶y ra rÊt phøc t¹p, nh­ng bÊt kÓ ®Æc tÝnh x¶y ra nh­ thÕ nµo th× ph¶n øng ph¸t triÓn m¹ch còng x¶y ra theo h­íng sau: * Ph¶n øng ®øt m¹ch: KÕt hîp gèc ®ang ph¸t triÓn: …………………………. + ChuyÓn m¹ch theo h­íng bÊt ®èi xøng S¶n phÈm thu ®­îc lµ mét hçn hîp cã chøa monome d­, oligome, copolyme, hopolyme..., tû lÖ c¸c cÊu tö nµy kh¸c nhau phô thuéc vµo b¶n chÊt cña tõng thµnh phÇn, møc ®é æn ®Þnh, kÝch th­íc cña c¸c cÊu tö, nhiÖt ®é, chÊt kh¬i mµo, nång ®é monome, tèc ®é khuÊy trén, ¶nh h­ëng cña pH... IV.3- C¬ së lý thuyÕt vµ ph­¬ng ph¸p tæng hîp h¹t s¾t tõ (Fe3O4) 1. Giíi thiÖu chung §Ó hiÓu biÕt ®Æc ®iÓm cña h¹t s¾t tõ tr­íc hÕt ta kh¸i qu¸t qua mét sè kh¸i niÖm c¬ b¶n: tõ tr­êng, ®iÖn tr­êng, sù nhiÓm tõ, c¸c d¹ng tõ tÝnh cña vËt liÖu. - §iÖn tr­êng: lµ m«i tr­êng bao quanh vËt nhiÔm ®iÖn kh¸c ®Æt trong nã gäi lµ ®iÖn tr­êng. Quanh mçi vËt nhiÔm ®iÖn cã mét ®iÖn tr­êng nhê ®ã mµ c¸c vËt nhiÔm ®iÖn t­¬ng t¸c ®­îc víi nhau. §iÖn tr­êng ë gÇn vËt nhiÔm ®iÖn m¹nh h¬n ë xa vËt nhiÔm ®iÖn. - Tõ tr­êng: xuÊt ph¸t tõ momen chuyÓn ®éng cña c¸c electron trong nguyªn tö. C¸c electron nµy sÏ chi phèi ®Æc ®iÓm tõ tÝnh cña vËt chÊt theo hai h­íng: dÞch chuyÓn c¸c electron sinh ra tõ tr­êng, t­¬ng t¸c víi c¸c tõ tr­êng bªn ngoµi ¸p vµo vµ quyÕt ®Þnh tõ tÝnh cña vËt liÖu. - Sù nhiÔm tõ: vËt chÊt ®­îc cÊu t¹o nªn tõ c¸c phÇn tö mang ®iÖn. Khi vËt chÊt dÆt trong mét tõ tr­êng th× chóng sÏ nhiÔm tõ vµ dÞch chuyÓn theo chiÒu cña tõ tr­êng. §é m¹nh yÕu, kh¶ n¨ng nhiÔm tõ cña vËt chÊt ®­îc ®Þnh l­îng mét c¸ch chÝnh x¸c. - Nguyªn tè nµo còng cã tõ tÝnh nh­ng chØ cã bèn nguyªn tè cã kh¶ n¨ng b·o hoµ tõ m¹nh nhÊt lµ: Fe, Ni, Cr, Cu. - Tõ tÝnh cña vËt liÖu ®­îc chia lµm c¸c lo¹i dùa vµo ®Æc ®iÓm tõ tÝnh cña chóng khi cã mét tõ tr­êng ë bªn ngoµi ¸p vµo: vËt liÖu thuËn tõ, vËt liÖu nghÞch tõ, vËt liÖu cã tÝnh kh¸ng tõ,vËt liÖu cã tÝnh s¾t tõ... Nh÷ng nguyªn tè cã chøa electron ch­a ghÐp ®«i 3d hoÆc 4f cã tÝnh thuËn tõ. TÝnh thuËn tõ nµy ®­îc hiÓu lµ: khi ¸p mét tõ tr­êng bªn ngoµi vµo vËt liÖu cã tõ tÝnh th× tõ tÝnh cña vËt liÖu thay ®æi lµm cho tõ tr­êng cña nã t¨ng lªn rÊt ®¸ng kÓ. §Æc ®iÓm cña h¹t s¾t tõ: + Tinh thÓ ho¸ cao + KÕt tinh æn ®Þnh + DÔ biÕn ®æi bÒ mÆt ho¸ häc + Ph©n bè ®Òu trong m«i tr­êng ph©n t¸n §Ó t¹o ra h¹t cã kÝch th­íc nhá ®ßi hái c«ng nghÖ t­¬ng ®èi phøc t¹p kÌm theo qu¸ tr×nh æn ®Þnh sau khi t¹o thµnh. H¹t s¾t tõ tÝnh cã kÝch th­íc cµng nhá th× bÒ mÆt cµng lín, kh¶ n¨ng b·o hoµ tõ cµng cao. KÝch cì  % nguyªn tö ë bÒ mÆt ho¹t ®éng ho¸ häc   1 mm3  3,1 - 4%   1(m3  0,3%   100nm3  3,0%   10nm3  30%   B¶ng 1.1: Sù phô thuéc bÒ mÆt ho¹t ®éng ho¸ häc vµo kÝch th­íc h¹t. - C¸c kim lo¹i, oxit kim lo¹i cã tÝnh thuËn tõ: Ni, Co , Fe, Fe3O4,Fe2O3. Kim lo¹i tinh khiÕt cã ®é nh¹y tõ cao h¬n c¶. BÒ mÆt vËt liÖu  Kh¶ n¨ng b·o hoµ tõ ho¸ Ms, emu/cm3 ë 298K   Co  485   Fe  1400-1422   Fe2O3  1700-1714   Fe3O4  394   MnO/Fe2O3  408-500   CoO/ Fe2O3  410   NiO/Fe2O3  400   CuO/ Fe2O3  270   B¶ng 1.2: Møc ®é b·o hoµ tõ cña mét sè vËt liÖu 2. Mét sè ph­¬ng ph¸p tæng hîp h¹t s¾t tõ Ph­¬ng ph¸p nghiÒn c¬ häc LÇn ®Çu tiªn h¹t s¾t tõ t¹o ra b»ng ph­¬ng ph¸p nghiÒn nhá ®· ®­îc Ball vµ céng sù cña «ng ®Ò cËp vµo n¨m 1960. Cì h¹t s¾t tõ t¹o ra theo ph­¬ng ph¸p nµy cã ®­êng kÝnh kho¶ng 20 nm . Ph­¬ng ph¸p c¬ häc lµm nhá h¹t ®Õn kÝch cì nano. Tuy vËy ph­¬ng ph¸p nµy cã nh­îc ®iÓm lín lµ sÏ biÕn d¹ng kh«ng ®Òu bÒ mÆt cña h¹t dÉn ®Õn tÝnh chÊt kh«ng ®ång nhÊt. MÆt kh¸c ph­¬ng ph¸p nµy rÊt khã t¹o ra h¹t cã kÝch th­íc nhá d­íi 20 nm. Ph­¬ng ph¸p oxy ho¸ Thuû ph©n muèi s¾t Fe2+ (cã thÓ lµ muèi clorua hoÆc muèi nitrat) ®Ó t¹o ra kÕt tña Fe(OH)2, sau ®ã sÊy kÕt tña ë 300oC cã mÆt cña O2 tinh khiÕt. KÕt qu¶ t¹o ra gØ s¾t tõ Fe3O4. M«i tr­êng thuû ph©n cã thÓ cho thªm mét l­îng kiÒm KOH. H¹t kÕt tña ®­îc æn ®Þnh b»ng axit citric hoÆc axit oleic. Ph­¬ng ph¸p thuû ph©n c­ìng chÕ C¸c h¹t kÕt tña ®­îc t¹o ra tõ qu¸ tr×nh hydrat ho¸ muèi s¾t trong dung dÞch cã d¹ng h×nh cÇu, cã kÝch th­íc phô thuéc vµo tèc ®é khuÊy vµ ®iÒu kiÖn ph¶n øng. §Ó t¹o ra h¹t cã kÝch th­íc nano mét yÕu tè cÇn thiÕt lµ l­îng chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt l­ìng cùc ®­a vµo hçn hîp ph¶n øng ph¶i lín h¬n nång ®é chÊt ®ã b¸m trªn bÒ mÆt cña h¹t kÕt tña. Môc ®Ých cña c«ng viÖc ®ã lµ t¹o ra h¹t mixen n­íc (chøa c¸c muèi s¾t vµ m«i tr­êng t¹o keo tõ) trong m«i tr­êng nhò dÇu. CÊu tróc h¹t mixen ®­îc æn ®Þnh trong dung m«i kh«ng ph©n cùc. ChÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt h¹t oxit s¾t cã thÓ dïng lµ chÊt kh«ng ph©n cùc hoÆc ph©n cùc. T¹o h¹t nhò t­¬ng n­íc trong dÇu víi chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt d¹ng ionic. H¹t nhò t­¬ng n­íc trong dÇu ®­îc t¹o ra b»ng c¸ch sö dông chÊt ho¹t ®éng l­ìng cùc víi l­îng d­. Trong dung m«i kh«ng ph©n cùc, ®Çu ph©n cùc cña chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt sÏ b¸m vµo h¹t kÕt tña, phÇn kh«ng ph©n cùc duçi dµi trong dung m«i kh«ng ph©n cùc t¹o nªn cÊu tróc h¹t mixen æn ®Þnh trong m«i tr­êng. Víi l­îng chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt phï hîp sÏ t¹o ra ®­îc c¸c h¹t mixen ®­îc vÝ nh­ c¸c khèi chøa chÊt ph¶n øng. C¸c chÊt ph¶n øng lµ dung dÞch muèi Fe2+, Fe3+,NH4(OH); cã thÓ dïng muèi clorua hoÆc muèi nitrat. ChÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt d¹ng ionic th­êng dïng lµ: Natri bis (2- ethyl hexyl sunfosuccinate); cetyl tri methylamonium bromat. Qu¸ tr×nh t¹o h¹t s¾t tõ kÝch th­íc nano: + Muèi Fe2+, Fe3+ ®­îc chuÈn bÞ trong c¸c thiÕt bÞ riªng biÖt. Trong mçi muèi nµy cã chøa chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt víi l­îng lín h¬n nång ®é cña chóng b¸m trªn bÒ mÆt h¹t mixen, dung m«i kh«ng ph©n cùc. §iÒu quan träng lµ hçn hîp ph¶n øng ph¶i c¸ch ly hoµn toµn víi oxy ®Ó tr¸nh hiÖn t­îng oxy ho¸ x¶y ra: Fe2+ + O2 Fe3+ + Hçn hîp cña 2 dung dÞch chøa hai muèi ®ùng riªng biÖt ®­îc trén vµo nhau. Trong qu¸ tr×nh trén cã cho thªm dung dÞch NH4OH víi mét l­îng trong giíi h¹n ®¶m b¶o cho c¸c h¹t mixen khuÕch t¸n æn ®Þnh, ®ång ®Òu trong dung m«i heptan. KÝch th­íc h¹t mixen ®­îc ®iÒu chØnh b»ng tèc ®é khuÊy. + H¹n chÕ cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ nhãm ph©n cùc cña chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt sÏ tån t¹i trong khèi chÊt ph¶n øng khi t¹o h¹t s¾t tõ. Sù cã mÆt cña chóng sÏ ¶nh h­ëng ®Õn cÊu tróc tinh thÓ cña h¹t s¾t tõ t¹o thµnh. T¹o h¹t nhò t­¬ng n­íc trong dÇu víi chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt kh«ng ph©n cùc. Khi dïng chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt kh«ng ph©n cùc cã thÓ h¹n chÕ ®­îc l­îng t¹p chÊt trong h¹t s¾t tõ. ChÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt kh«ng ph©n cùc th­êng dïng lµ: poly oxyethylen-5- nonylphenylether, 4C9H19C6H4(OCH2-CH2)nOH, n=5, ph¸t hiÖn nµy më réng ®­îc ph¹m vi t¹o ra cÊu tróc mixen n­íc trong dÇu. Ph­¬ng ph¸p ®ång kÕt tña Ph¶n øng ho¸ häc t¹o ra Fe3O4 x·y ra theo ph­¬ng tr×nh sau: Fe2+ + 2Fe3+ + 8OH - = Fe3O4 + 4H2O Dùa theo kÕt qu¶ m« h×nh nhiÖt ®éng häc, sù t¹o thµnh kÕt tña x·y ra trong kho¶ng pH = 7,5 - 10 vµ duy tr× ë tû lÖ mol Fe2+/Fe3+ = 1/2, trong ®iÒu kiÖn c¸ch ly víi O2. NÕu mÆt O2 trong qu¸ tr×nh th× Fe3O4 cã thÓ bÞ oxy ho¸ theo ph¶n øng sau: Fe3O4 + 1/4O2 + 9/2H2O = 3Fe(OH)3 Fe3O4 + 1/4O2 = Fe2O3 Qu¸ tr×nh ph©n t¸n hçn hîp dung dÞch muèi Fe2+, Fe3+ vµo thiÕt bÞ t¹o h¹t s¾t tõ cÇn cung cÊp mét l­îng dung dÞch kiÒm, th­êng sö dông dung dÞch NH4OH. Oxy ®­îc lo¹i trõ ra khái dung dÞch b»ng c¸ch thæi khÝ N2 qua m«i tr­êng ph¶n øng, ®ãng kÝn hÖ trong qu¸ tr×nh tæng hîp. Qu¸ tr×nh chÕ t¹o h¹t nano s¾t tõ Fe3O4 ®· ®­îc thùc hiÖn bëi sinh viªn Tr­¬ng ThÞ Hoµ,§ç Minh §¹i-Tr­êng §HSPHN. 3. Ph­¬ng ph¸p ho¹t ho¸ h¹t nano s¾t tõ Fe3O4 §Ó c¶n trë sù kÕt tô cña h¹t s¾t tõ sau khi t¹o ra ph¶i æn ®Þnh chóng. C¸c chÊt æn ®Þnh hay dïng lµ: ChÊt æn ®Þnh citrat, mµng phñ silica, axit bÐo: axit oleic, axit lauric, axit steric... Dïng chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt chøa gèc muèi ph«tphat: alkyl phosphonate, alkylphosphate... Dïng mét sè polyme: polysacarit, polyvinylalcol... Trong qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm, chóng t«i sö dông axit oleic ®Ó ho¹t ho¸ h¹t s¾t tõ: h¹t s¾t tõ ®­îc cho vµo axit oleic, sau ®ã cho vµo bÓ siªu ©m cho h¹t nano s¾t tõ ph©n t¸n ®Òu trong axit trong vßng 1 tiÕng, cho li t©m ®Ó t¸ch lÊy h¹t s¾t tõ, tiÕn hµnh röa h¹t s¾t tõ b»ng dung m«i ph©n cùc etanol C2H5OH. H¹t nano s¾t tõ sau khi ®­îc ho¹t ho¸ cho ph©n t¸n ®Òu trong hçn hîp monome. TiÕn hµnh qu¸ tr×nh trïng hîp víi c¸c ®iÒu kiÖn tèi ­u ®· kh¶o s¸t khi tiÕn hµnh trïng hîp polyme. 4. VËt liÖu nano compozit sö dông trong hÊp thô dÇu a- Giíi thiÖu vËt liÖu nano compozit hÊp thô dÇu VËt liÖu hÊp thô dÇu lµ vËt liÖu cã kh¶ n¨ng tr­¬ng trong dÇu nh­ng kh«ng tan trong n­íc. VËt liÖu polyme mang h¹t nano s¾t tõ cã cÊu tróc kh«ng gian ba chiÒu nªn trong qu¸ tr×nh hÊp thô dÇu chóng cã kh¶ n¨ng co d·n, tr­¬ng në trong dÇu. CÊu tróc m¹ng l­íi tèt nhÊt khi l­îng dÇu th©m nhËp vµo nhiÒu nhÊt vµ nhanh nhÊt. VËt liÖu nµy th­êng ®­îc t¹o ra bëi c¸c liªn kÕt copolyme víi c¸c tÝnh chÊt ­u ®iÓm: tèc ®é hÊp thô dÇu cao, kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu lín, ph©n t¸n tèt trªn bÒ mÆt n­íc. V× vËt liÖu nµy cã mang c¸c h¹t s¾t tõ bªn trong nªn sau khi hÊp thô dÇu cã thÓ dïng tõ tr­êng ®Ó thu gom l¹i mét c¸ch dÔ dµng. b- ChÕ t¹o vËt liÖu nano compozit C¬ së lý thuyÕt Lauryl methacrylat lµ dÉn xuÊt este cña axit methacrylat, tån t¹i tr¹ng th¸i láng ë ®iÒu kiÖn b×nh th­êng, cã kh¶ n¨ng hoµ tan trong mét sè dung m«i h÷u c¬ nh­ng kh«ng hoµ tan trong n­íc. Styren lµ mét vinyl th¬m, còng tån t¹i tr¹ng th¸i lâng ë ®iÒu kiÖn th­êng, hoµ tan ®­îc trong nhiÒu dung m«i h÷u c¬ nh­ng kh«ng tan trong n­íc. CÊu t¹o cña lauryl cã chøa nhãm l­ìng cùc cacbonyl vµ c¸c nhãm ­a dÇu kþ n­íc, do ®ã copolyme t¹o thµnh víi sù cã mÆt cña chÊt t¹o l­íi cã kh¶ n¨ng ph©n t¸n tèt trªn bÒ mÆt n­íc, nã cã kh¶ n¨ng tr­¬ng trong dÇu nh­ng kh«ng hÊp thô n­íc. S¶n phÈm copolyme nµy cã thÓ dïng lµm chÊt thu håi dÇu næi trªn mÆt n­íc. Kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu cña copolyme ®­îc xem nh­ lµ do t¸c dông cña lùc Vandecvan gi÷a nhãm ­a ®Çu trong copolyme vµ dÇu næi trªn mÆt n­íc. Nhê cã cÊu tróc m¹ng l­íi kh«ng gian ba chiÒu (d¹ng gel) cã kh¶ n¨ng co d·n, do ®ã dÇu dÔ dµng khuÕch t¸n vµo trong lßng copolyme, m¹ng l­íi co d·n nµy ®­îc xem nh­ lµ nh÷ng c¸i bÉy dÇu. Khi hµm l­îng cña c¸c monome vµ chÊt t¹o l­íi phï hîp th× cÊu tróc vËt liÖu mÒm dÎo, ®Ó ph©n t¸n trªn mÆt n­íc. Theo mét sè t¸c gi¶ cho r»ng copolyme t¹o nªn tõ c¸c dÉn xuÊt este kh¸c nhau cña axit methacrylic sö dông peroxit benzoyl lµm chÊt khëi ®Çu vµ chÊt t¹o l­íi th­êng dïng lµ chÊt cã hai nèi ®«i trong ph©n tö nh­: divinyl benzen, ethylenglycol dimethacrylat ®Ó t¹o ra ®­îc c¸c liªn kÕt ngang, th­êng ®­îc dïng ®Ó t¹o ra vËt liÖu polyme hÊp thô dÇu cao. Tuy nhiªn kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu cña copolyme cßn phô thuéc vµo nhiÖt ®é cña qu¸ tr×nh polyme ho¸, nång ®é chÊt khëi ®Çu, tû lÖ chÊt t¹o l­íi vµ mËt ®é l­íi trong copolyme. Copolyme t¹o ra gi÷a styren vµ lauryl methacrylat, dïng chÊt kh¬i mµo lµ benzoyl peoxit víi chÊt t¹o l­íi lµ divinyl benzen cã tÝnh n¨ng hÊp thô dÇu cao. §iÒu ®Æc biÖt lµ vËt liÖu t¹o ra cßn cã sù tham cña h¹t s¾t tõ. S¶n phÈm copolyme- h¹t s¾t tõ ®­îc t¹o ra cã kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu cao, dÔ dµng thu håi l¹i sau khi hÊp thô dÇu khi cã t¸c dông cña mét tõ tr­êng bªn ngoµi. ChÕ t¹o vËt liÖu polyme mang h¹t s¾t tõ: HiÖn nay cã nhiÒu ph­¬ng ph¸p kh¸c nhau ®Ó tæng hîp copolyme nh­ng trªn c¬ së lý thuyÕt vËt liÖu copolyme mang h¹t tõ tÝnh th× ph­¬ng ph¸p trïng hîp huyÒn phï lµ phï hîp nhÊt v× nã gióp ph©n bè ®ång ®Òu c¸c h¹t tõ tÝnh trong lßng polyme vµ ®©y còng lµ ph­¬ng ph¸p cã nhiÒu ­u ®iÓm ®Ó chÕ t¹o copolyme. Trong qu¸ tr×nh trïng hîp huyÒn phï, c¸c h¹t nhá cña dung dÞch monome vµ chÊt khëi ®Çu lµ bezoyl peoxit, chÊt t¹o l­íi divinyl benzen ®­îc ph©n t¸n vµo trong pha thø hai lµ n­íc – c¸c monome sö dông ®Òu lµ c¸c monome kþ n­íc. §é nhít thÊp cña dung dÞch huyÒn phï t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho qu¸ tr×nh khuÊy trén, vµ to¶ nhiÖt ph¶n øng. H¬n n÷a kÝch th­íc h¹t cña s¶n phÈm cã thÓ ®iÒu chØnh. Tuy nhiªn, dung dÞch huyÒn phï cña nh÷ng h¹t t­¬ng ®èi lín víi sù ph©n bè kÝch th­íc h¹t hÑp lµ rÊt khã æn ®Þnh trong giai ®o¹n ®Çu cña qu¸ tr×nh trïng hîp. Kh¶ n¨ng kÕt hîp l¹i gi÷a c¸c h¹t copolyme khi ph¶n øng lµ rÊt lín. ChÝnh v× vËy trong qu¸ tr×nh ph¶n øng ph¶i dïng keo b¶o vÖ ®Ó æn ®Þnh c¸c h¹t huyÒn phï. Tuy nhiªn, ®Ó cã thÓ tiÕn hµnh chÕ t¹o vËt liÖu polyme mang h¹t s¾t tõ, ta ph¶i tiÕn hµnh x¸c ®Þnh c¸c yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn qu¸ tr×nh tæng hîp ra copolyme víi kh¶ n¨ng hÊp thô c¸c s¶n phÈm dÇu t­¬ng øng. §Ó tõ ®ã x¸c ®Þnh ®­îc c¸c yÕu tè tèi ­u cho qu¸ tr×nh tæng hîp copolyme. c- Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh sù h×nh thµnh cña copolyme Khi ph©n tö hÊp thô bøc x¹ hång ngo¹i x¶y ra c¸c b­íc chuyÓn n¨ng l­îng vµ cho ta hiÖu øng phæ dao ®éng hay cßn gäi lµ phæ hång ngo¹i. Trong phæ dao ®éng, mçi nhãm nguyªn tö ®­îc ®Æc tr­ng bëi tÇn sè dao ®éng riªng Ýt phô thuéc vµo phÇn cßn l¹i cña ph©n tö. §Ó x¸c ®Þnh xem thËt sù ®· h×nh thµnh copolyme tõ 2 monome lµ lauryl methacrylat vµ styren hay ch­a ta sö dông phæ hång ngo¹i cña hai monome vµ cña copolyme d· tæng hîp ®­îc. cH¦¥NG II: THùC nghiÖm I. Ho¸ chÊt, dông cô I.1. Ho¸ chÊt - Styren (St), (Trung Quèc) - Laurylmetacrylat (LMA), (Merck) - Benzoyl peroxit(PBO), (Trung Quèc) - Divinylbenzene(DVB), (Merck) - Gelatin - DÇu m¸y, cloroform, toluen, kerosen - N­íc cÊt - Etanol (TQ) - I«t (TQ) I.2. Dông cô - B×nh cÇu ba cæ dung tÝch 250ml - Cèc thuû tinh dung tÝch 100 ml, 250 ml, 300 ml - B×nh tam gi¸c 250 ml cã nót nh¸m - Pipet: 5 ml; 10 ml; 25 ml; ®òa thuû tinh - M¸y khuÊy tõ IKA (§øc) - C©n ph©n tÝch ADAM AA250L (Anh) - Tñ sÊy ch©n kh«ng Karl Kolb D 6072 (§øc) - BÓ ®iÒu nhiÖt lo¹i 16 lÝt (§øc) - B×nh ph¶n øng Inox dung tÝch 2 lÝt - M¸y khuÊy (Nga) - èng sôc khÝ nit¬ II. Ph­¬ng ph¸p tiÕn hµnh II.1- §ång trïng hîp (St) vµ (LMA) ChuÈn bÞ dung dÞch ph¶n øng b»ng c¸ch hoµ tan St vµ LMA víi nång ®é 0,5M trong 100ml toluen vµo b×nh cÇu thuû tinh ba cæ dung tÝch 250 ml, cã hÖ thèng sinh hµn håi l­u, thiÕt bÞ khuÊy vµ phÔu nhá giät. Sôc khÝ N2 ®Ó ®uæi khÝ oxy hoµ tan ®ång thêi khuÊy ®Òu ®Ó c¸c chÊt ph¶n øng tiÕp xóc tèt víi nhau. N©ng nhiÖt hçn hîp ph¶n øng trong bÓ ®iÒu nhiÖt ®Õn nhiÖt ®é ph¶n øng, thªm chÊt kh¬i mµo BPO vµo. ë tõng thêi ®iÓm lÊy mét l­îng mÉu nhÊt ®Þnh ®Ó x¸c ®Þnh møc ®é chuyÓn ho¸. Sau 240 phót dõng ph¶n øng vµ lµm l¹nh hçn hîp xuèng nhiÖt ®é phßng. * T¸ch hçn hîp s¶n phÈm: s¶n phÈm polyme ®­îc hoµ tan trong ªte dÇu ho¶ ®Ó kÕt tña polystyren, dung dÞch sau khi kÕt tña polystyren l¹i ®­îc kÕt tña trong piridin ®Ó lo¹i homopolyme LMA tan. Copolyme kh«ng tan ®­îc röa l¹i trong etanol tinh khiÕt vµ lµm kh« trong tñ sÊy ch©n kh«ng ë 80(C ®Õn träng l­îng kh«ng ®æi. - Nghiªn cøu ®éng häc ph¶n øng ®ång hîp St vµ LMA, c¸c yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp. + ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é vµ thêi gian ph¶n øng: TiÕn hµnh ph¶n øng ®ång trïng hîp St, LMA ë c¸c nhiÖt ®é 70oC; 80oC; 90oC; 110oC. + ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt kh¬i mµo: TiÕn hµnh ph¶n øng ®ång trïng hîp St, LMA víi c¸c hµm l­îng chÊt khëi ®Çu lµ: 0,6%; 0,8%; 1,0%; 1,2%; 1,5%; 2,0% BPO. + ¶nh h­ëng cña tû lÖ c¸c monome: TiÕn hµnh ph¶n øng ®ång trïng hîp St, LMA víi tû lÖ St: LMA lµ 20:80; 40:60; 50:50; 60:40; 80:20 (tÝnh theo khèi l­îng). + ¶nh h­ëng cña nång ®é monome: TiÕn hµnh ph¶n øng ®ång trïng hîp St, LMA ë c¸c nång ®é kh¸c nhau lµ 0,25M; 0,5M; 0,75M; 1,5M. II.2- Ph­¬ng ph¸p cho h¹t nano (Fe3O4) vµo trong copolyme LÊy mét l­îng keo gelatin hoµ tan trong 500ml n­íc cÊt, mét b×nh ph¶n øng dung tÝch 2 lÝt cã c¸nh khuÊy, cã cöa n¹p liÖu, cã èng dÉn khÝ nit¬ vµo ®Ó ®uæi hÕt khÝ oxy hoµ tan, thiÕt bÞ æn nhiÖt lo¹i 16 lÝt. Hçn hîp ph¶n øng cã thÓ tÝch 50ml gåm styren vµ laurylmetacrylat, chÊt t¹o l­íi divinylbenzen (DVB), chÊt khëi ®Çu peoxit benzoyl (BPO) ®­îc hoµ tan vµo nhau trong cèc trªn m¸y khuÊy tõ. B×nh ph¶n øng ®­îc gia nhiÖt ®Õn nhiÖt ®é ph¶n øng råi ®­a chÊt ph¶n øng vµo b×nh. NhiÖt ®é ph¶n øng ®­îc duy tr× ë 90oC víi tèc ®é khuÊy æn ®Þnh ë ®iÒu kiÖn ¸p suÊt th­êng cã sôc khÝ nit¬ ®Ó lo¹i khÝ oxi hoµ tan. Sau 4 giê ph¶n øng s¶n phÈm copolyme thu ®­îc ë d¹ng h¹t ®­îc ®Ó nguéi ®Õn nhiÖt ®é phßng, sau ®ã läc röa s¶n phÈm b»ng n­íc cÊt råi sÊy kh« trong tñ sÊy ch©n kh«ng ®Õn khèi l­îng kh«ng ®æi. - Kh¶o s¸t mét sè yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn kh¶ n¨ng hót dÇu cña s¶n phÈm + ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é vµ thêi gian + ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt kh¬i mµo + ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt t¹o l­íi + ¶nh h­ëng cña tû lÖ c¸c monome - TiÕn hµnh ®­a h¹t nano s¾t tõ vµo trong polyme: Sau khi ch¾c ch¾n t¹o ®­îc copolyme tõ qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp styren vµ laryl methacrylat víi ®iÒu kiÖn tèi ­u nh­ ®· kh¶o s¸t ë trªn. Chóng t«i quyÕt ®Þnh ®­a h¹t nano s¾t tõ vµo trong hçn hîp monome vµ ph©n t¸n ®Òu trong monome b»ng c¸ch ho¹t ho¸ h¹t s¾t tõ trong axit oleic sau ®ã ph©n t¸n ®Òu h¹t s¾t tõ Fe3O4 trong axit oleic b»ng m¸y siªu ©m, trong vßng 1 giê, sau ®ã li t©m t¸ch h¹t nano s¾t tõ, tiÕn hµnh röa h¹t nano s¾t tõ b»ng dung m«i ph©n cùc, ph©n t¸n ®Òu h¹t nano ®ã trong hçn hîp monome. Tû lÖ h¹t nano s¾t tõ Fe3O4/hçn hîp monome lµ 1%. KÕt qu¶ thu ®­îc h¹t copolyme cã chøa nano s¾t tõ bªn trong, khi thö ®é hÊp thô dÇu cña s¶n phÈm ta thÊy nã tr­¬ng trong dÇu, bÒ mÆt cña vËt liÖu tæng hîp ®­îc xèp h¬n so víi khi kh«ng cã h¹t nano s¾t tõ. §é hÊp thô dÇu cña nã t¨ng lªn kho¶ng 10- 15%. KÕt qu¶ cßn ®­îc thÓ hiÖn trªn phæ hång ngo¹i vµ ¶nh SEM khi ta tiÕn hµnh ®o vµ chôp phæ ®ång thêi mÉu cã vµ kh«ng cã chøa h¹t s¾t tõ Fe3O4. Tuy nhiªn th× l­îng polyme t¹o ra Ýt h¬n so víi khi kh«ng tæng hîp víi s¾t tõ. - Kh¶o s¸t tèc ®é vµ kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu cña s¶n phÈm Thö nghiÖm kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu cña s¶n phÈm theo thêi gian víi c¸c lo¹i dÇu kh¸c nhau: cloroform, toluen, kezosen, dÇu m¸y. II.3- Ph­¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu MÉu polyme kh¶o s¸t kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu ®­îc ng©m trong c¸c lo¹i dÇu kh¸c nhau trong cïng mét thêi gian, ë nhiÖt ®é phßng sau ®ã lÊy ra khái dÇu. L­îng dÇu b¸m trªn bÒ mÆt ®­îc lo¹i bá b»ng giÊy thÊm. Kh¶ n¨ng hÊp thô dÇu ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: DÇu hÊp thô = g/g Trong ®ã : W1: Khèi l­îng polyme sau khi hÊp thô dÇu (g) W2: Khèi l­îng polyme tr­íc khi hÊp thô dÇu (g) KÕt qu¶ vµ th¶o luËn I. §ång trïng hîp styren vµ lauryl methacrylat 1- ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é vµ thêi gian ph¶n øng ®Õn qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp. §Ó kh¶o s¸t ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é vµ thêi gian ph¶n øng ®Õn qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸, tiÕn hµnh ph¶n øng ®ång trïng hîp styren, lauryl metacrylat ë nång ®é monome lµ 0,5M (tû lÖ khèi l­îng St: LMA lµ 40:60); 1,0% BPO so víi khèi l­îng monome ë c¸c nhiÖt ®é kh¸c nhau: 70(C; 80(C, 90(C, 110(C. KÕt qu¶ ®­îc thÓ hiÖn ë h×nh 1. H×nh 1. ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é vµ thêi gian ph¶n øng ®Õn qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp Qua h×nh 1 thÊy r»ng khi nhiÖt ®é t¨ng th× møc ®é chuyÓn ho¸ cña monome t¨ng nhanh ë giai ®o¹n ®Çu vµ sau ®ã t¨ng chËm dÇn cho ®Õn gi¸ trÞ kh«ng ®æi. §iÒu nµy ®­îc gi¶i thÝch nh­ sau: khi t¨ng nhiÖt ®é sÏ lµm t¨ng tèc ®é tÊt c¶ c¸c ph¶n øng ho¸ häc kÓ c¶ ph¶n øng c¬ së trong qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp. ViÖc t¨ng tèc ®é ph¶n øng dÉn ®Õn h×nh thµnh c¸c trung t©m ho¹t ®éng vµ tèc ®é ph¸t triÓn m¹ch lµm t¨ng tèc ®é chuyÓn ho¸ cña monome thµnh polyme. ë nhiÖt ®é d­íi 80(C, tèc ®é chuyÓn ho¸ chËm, ®Ó ®¹t ®­îc ®é chuyÓn ho¸ cao th× thêi gian ph¶n øng ph¶i kÐo dµi tíi 8 ®Õn 10 giê. Khi nhiÖt ®é t¨ng lªn 90(C th× tèc ®é chuyÓn ho¸ t¨ng nhanh, thêi gian cÇn thiÕt ®Ó monome chuyÓn ho¸ gÇn nh­ hoµn toµn trong kho¶ng 4 giê. Tuy nhiªn khi nhiÖt ®é lín h¬n 100(C th× tèc ®é chuyÓn ho¸ ban ®Çu t¨ng ®ét ngét nh­ng khã ®¹t ®­îc ®é chuyÓn ho¸ hoµn toµn. §iÒu nµy ®­îc gi¶i thÝch lµ do mét phÇn polyme bÞ ph©n huû ë nhiÖt ®é cao thµnh monome lµm cho ®é chuyÓn ho¸ kh«ng thÓ hoµn toµn ë nhiÖt ®é cao. Do vËy nhiÖt ®é 90oC, thêi gian ph¶n øng trong kho¶ng 240 phót ®­îc lùa chän ®Ó nghiªn cøu c¸c ph¶n øng sau. 2- ¶nh h­ëng cña nång ®é chÊt kh¬i mµo ®Õn qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp. §Ó kh¶o s¸t ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt kh¬i mµo ®Õn qu¸ tr×nh ®ång trïng hîp, tiÕn hµnh ph¶n øng víi nång ®é monome lµ 0,5M, hµm l­îng chÊt kh¬i mµo BPO t¨ng tõ 0,5% ®Õn 2% so víi khèi l­îng monome ë nhiÖt ®é 90oC. KÕt qu¶ thu ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 2.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docNghiên cứu chế tạo vật liệu có khả năng hấp thụ dầu.doc
Luận văn liên quan