Xem mẫu
- 1 2
B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Công trình ñư c hoàn thành t i
Đ I H C ĐÀ N NG Đ I H C ĐÀ N NG
Ngư i hư ng d n khoa h c: PGS.TS. Lê T H i
PH M TH THÙY TRANG
Ph n bi n 1: GS.TS. Đào Hùng Cư ng
NGHIÊN C U BÁN T NG H P CACBOXYL
Ph n bi n 2: PGS.TS. Tr n Th Vân Thi
METHYL CELLULOSE (CMC) HÒA TAN T
CELLULOSE THÂN TRE VÀ NG D NG LÀM
CH T C CH ĂN MÒN KIM LO I Lu n văn ñư c b o v trư c H i ñ ng ch m Lu n văn t t
nghi p th c sĩ khoa h c h p t i Đà N ng vào ngày 31
tháng 12 năm 2011.
Chuyên ngành: Hóa h u cơ
Mã s : 60 44 27
Có th tìm hi u lu n văn t i:
TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ KHOA H C
- Trung tâm Thông tin - H c li u, Đ i h c Đà N ng
- Thư vi n trư ng Đ i h c Sư ph m, Đ i h c Đà N ng
Đà N ng – Năm 2011
- 3 4
M Đ U t ng h p cacboxyl methyl cellulose (CMC) hòa tan t cellulose
thân tre và ng d ng làm ch t c ch ăn mòn kim lo i” ñ nghiên
1. LÍ DO CH N Đ TÀI c u kh năng bán t ng h p CMC t cellulose tách t thân tre và kh
T lâu, con ngư i ñã bi t s d ng tre ñ làm nhà, làm ñũa, năng c ch ăn mòn kim lo i c a CMC.
làm máng nư c, v t d ng nông nghi p. Tre non làm th c ăn, tre khô 2. M C TIÊU NGHIÊN C U
làm c i ñun, … Ngày nay, tre còn ñư c dùng làm nguyên li u s n - Tách cellulose t thân tre.
xu t gi y và thu c ch a các b nh hen suy n, ho và thu c ch a b nh - T ng h p cacboxyl methyl cellulose t cellulose tách t
v ñư ng sinh d c. Tre có tên khoa h c là Bambusa Arundinacea, có thân tre và natri cloaxetat.
m t nhi u nơi trên th gi i và kh p các làng quê Vi t Nam. - Nghiên c u tính ch t c ch ăn mòn kim lo i c a cacboxyl
Trong công nghi p tre dùng ñ s n xu t b t gi y (b t cellulose) vì có methyl cellulose t ng h p ñư c.
nhi u ưu ñi m như phát tri n nhanh, tiêu t n ít hóa ch t. 3. Đ I TƯ NG VÀ PH M VI NGHIÊN C U
T b t cellulose, có th s n xu t gi y ho c làm nguyên li u 3.1. Đ i tư ng: Tre xanh
ñ t ng h p nhi u lo i s n ph m khác, trong ñó có cacboxyl methyl 3.2. Ph m vi nghiên c u: Quy mô phòng thí nghi m.
cellulose (CMC). 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U
Cacboxyl methyl cellulose là ch t ñư c t ng h p t 4.1. Nghiên c u lý thuy t
alcalicellulose và natri cloaxetat, có nhi u ng d ng th c t : làm ch t - Phân tích và t ng h p lý thuy t: nghiên c u cơ s khoa h c
ph gia trong công nghi p t y r a, b o v bùn dùng trong khoang m c a ñ tài.
d u khí, làm tăng ñ d o cho ñ t sét, làm ch t trao ñ i ion, … - Nghiên c u giáo trình và tài li u tham kh o có liên quan
Ăn mòn kim lo i là hi n tư ng phá h y v t li u kim lo i do ñ n ñ tài.
tác d ng hóa h c ho c tác d ng ñi n hóa c a kim lo i v i môi trư ng - Trao ñ i v i giáo viên hư ng d n.
bên ngoài. Ch ng ăn mòn kim lo i là v n ñ c p bách v m t công - Dùng toán h c th ng kê ñ x lý k t qu .
ngh . Có nhi u phương pháp ñ ch ng ăn mòn kim lo i, trong ñó có 4.2. Nghiên c u th c nghi m
vi c s d ng các ch t c ch ăn mòn. Hi n nay, các nhà khoa h c - Tách cellulose t thân tre.
ñang quan tâm ñ n vi c s d ng các ch t c ch xanh, s ch, thân - Bán t ng h p cacboxyl methyl cellulose (CMC).
thi n v i môi trư ng. - Xác ñ nh c u trúc c a CMC b ng
CMC ñã ñư c nghiên c u và ng d ng trong nhi u lĩnh v c, + Xác ñ nh m c ñ th DS.
tuy nhiên chúng tôi chưa tìm th y tài li u v kh năng c ch ăn mòn + Phương pháp phân tích ph h ng ngo i (IR).
kim lo i c a CMC. Do v y, chúng tôi ch n ñ tài: “Nghiên c u bán
- 5 6
- Kh năng c ch ăn mòn kim lo i c a CMC b ng phương
pháp ñi n hóa. CHƯƠNG 1
5. Ý NGHĨA KHOA H C VÀ TH C TI N T NG QUAN LÝ THUY T
5.1. Ý nghĩa khoa h c
Chương 1 gi i thi u t ng quan v :
- Nghiên c u t ng h p cacboxyl methyl cellulose t thân tre. - Thành ph n hóa h c c a g , bao g m: c u trúc và tính ch t
- Nghiên c u kh năng c ch ăn mòn c a cacboxyl methyl hóa h c c a hydratcacbon, lignin, các ch t trích ly, ch t vô cơ.
cellulose. - T ng quan v tre xanh:
+ phân lo i khoa h c,
5.2. Ý nghĩa th c ti n + ñ c ñi m sinh thái,
K t qu nghiên c u c a ñ tài góp ph n cung c p tư li u cho + thu ho ch và l c nh a,
nh ng nghiên c u v kh năng c ch ăn mòn kim lo i c a các ch t + thành ph n hóa h c c a tre xanh.
- Đ i cương v cacboxyl methyl cellulose, g m:
c ch xanh thân thi n v i môi trư ng nư c ta hi n nay. + khái ni m,
6. C U TRÚC LU N VĂN + phương pháp t ng h p,
M ñ u + tính ch t c a CMC,
+ ng d ng c a CMC.
Chương 1: T ng quan lý thuy t - Phương pháp tách cellulose:
Chương 2: Nh ng nghiên c u th c nghi m + các phương pháp tách cellulose,
Chương 3: K t qu và th o lu n + các ph n ng c a hydratcacbon và lignin trong môi
trư ng ki m,
K t lu n + các ph n ng c a hydratcacbon và lignin trong quá
trình n u b t sunfat.
- Lý thuy t v ăn mòn và b o v kim lo i:
+ ăn mòn kim lo i,
+ các phương pháp b o v kim lo i.
- 7 8
CHƯƠNG 2 CHƯƠNG 3
NH NG NGHIÊN C U TH C NGHI M K T QU VÀ TH O LU N
Nh ng nghiên c u th c nghi m ñư c ti n hành theo quy
trình sau: 3.1. NGHIÊN C U NH HƯ NG C A CÁC Y U T Đ N
QUÁ TRÌNH TÁCH CELLULOSE THÂN TRE
Tre khô
Kh o sát nh 3.1.1. Nghiên c u nh hư ng c a các y u t ñ n quá trình n u
hư ng c a kích tre theo phương pháp sunfat (phương pháp Kraft)
thư c tre, th i
gian n u, t l Dăm g Quá trình tách cellulose thân tre ñư c th c hi n theo phương
NaOH/Na2S X lý hóa b ng p2 sunfat (Kraft) pháp sunfat.
Cho vào bình c u 10 g tre khô. Dung d ch n u ch a NaOH
B t Cell thô (còn lignin)
và Na2S, kh i lư ng h n h p ñư c tính toán ñ ñ m b o lư ng ki m
T y tr ng là 16 % (tính theo Na2O so v i tre). Đ d ch n u ng p tre ( ng v i t
B t Cell tr ng (cellulose) Phân tích Cell b ng IR l lư ng d ch n u/ lư ng tre s d ng là 3/1). Đun bình c u trên b p
ñi n, gia nhi t, sau ñó gi nhi t ñ n ñ nh nhi t ñ sôi (1550C).
Kh o sát nh Ki m hóa b ng dung d ch NaOH
hư ng c a n ng ñ Các y u t ñư c kh o sát là:
Alcalicellulose - Th i gian n u: Z1 = 3 gi ÷ 4 gi .
NaOH, th i gian
ki m hóa, t l ClCH2COONa - Kích thư c dăm tre: Z2 = 1 cm ÷ 3 cm.
ClCH2COONa/cell,
th i gian cacboxyl - T l kh i lư ng NaOH/Na2S: Z3 = 2 ÷ 4.
Cacboxylmethyl cellulose (CMC) kĩ thu t
metyl hóa Mã hóa các bi n theo công th c:
Làm s ch
Cacboxylmethyl cellulose (CMC) Xác ñ nh m c ñ th (3.1)
Phân tích CMC b ng IR Trong ñó:
(3.2)
Nghiên c u kh năng c ch ăn mòn kim lo i c a CMC
(3.3)
, là m c trên và m c dư i c a y u t nh
hư ng th j.
- 9 10
Đánh giá quá trình tách cellulose d a vào lư ng lignin còn Trong ñó:
l i trong b t tre sau khi n u. Lư ng lignin ñư c ñánh giá qua ch s x1, x2, x3 l n lư c là các bi n mã hóa th i gian n u tre, kích
kappa (Test TAPPI T263). thư c tre, t l kh i lư ng NaOH/Na2S.
Chúng tôi ti n hành xác ñ nh V’ là th tích (ml) dung d ch
KMnO4 0,1N ph n ng v i 0,1 gam b t sau khi n u.
bj = ; j= (3.5)
Do v y, hàm m c tiêu ñư c ch n là = th tích dung d ch
KMnO4 0,1N (ml) ph n ng v i 0,1 gam b t sau khi n u.
K ho ch ti n hành thí nghi m (ma tr n k ho ch) cho trong bju = ; j,u = ;j≠u (3.6)
k 3
b ng 3.1 N = 2 = 2 = 8 (s thí nghi m)
B ng 3.1. K ho ch ti n hành thí nghi m và k t qu xác ñ nh th tích Như v y, ta có:
dung d ch KMnO4 0,1N ph n ng v i 0,1 gam b t tre sau khi n u.
S Bi n th c Bi n mã Hàm m c tiêu b0 = = (2,68 + 2,33 + 3,28 + 3,25 + 3,47 + 3,30 + 3,48
TT Z1 Z2 Z3 x1 x2 x3 y +
3,7) = 3,19
1 3 1 2 -1 -1 -1 2,68
2 4 1 2 +1 -1 -1 2,33
3 3 1 4 -1 -1 +1 3,28 b1 = = (-2,68 + 2,33 - 3,28 + 3,25 - 3,47 + 3,30 - 3,48 +
4 4 1 4 +1 -1 +1 3,25 3,7) = -0,04
5 3 3 2 -1 +1 -1 3,44 Tương t nh n ñư c: b2 = 0,3; b3 = 0,24
6 4 3 2 +1 +1 -1 3,30
7 3 3 4 -1 +1 +1 3,48 b12 = = (2,68 – 2,33 + 3,28 – 3,25 – 3,44 + 3,3 –
8 4 3 4 +1 +1 +1 3,70 3,48 + 3,7)= 0,05
Mô hình th ng kê bi u di n lư ng lignin còn l i trong b t tre Tương t ta có: b13 = 0,09; b23 = -0,14; b123 = 0,009
sau khi n u và các bi n mã hóa có d ng: Đ l ch chu n c a các h s b có chung 1 giá tr :
= b0 + + + … + b1,2,…kx1x2…xk
Sbj =
V i k = 3 (s y u t ñ c l p), ta có: (3.7)
= b0 + b1x1 + b2x2 + b3x3 + b12x1x2 + b13x1x3 + b23x2x3 + Giá tr phương sai l p tính theo công th c:
b123x1x2x3 (3.4)
- 11 12
Đi u ki n ñ b có nghĩa là: tb > f0,05; 2 = 4,30.
V y các h s b có nghĩa là: b0 = 3,19; b2 = 0,3; b3 = 0,24; b13 = 0,09;
(3.8)
b23 = -0,14
Trong ñó: m – s thí nghi m l p l i tâm k ho ch
Sau khi lo i b các h s b không có nghĩa thì phương trình h i quy
- giá tr thí nghi m th a t i tâm k ho ch
có d ng:
– giá tr trung bình c a các thí nghi m l p l i
= 3,19 + 0,3x2 + 0,24x3 + 0,09x1x3 – 0,14x2x3 (3.10)
tâm k ho ch = (3.9) Ki m tra tính tương h p c a mô hình:
Ti n hành thí nghi m tâm, chúng tôi thu ñư c các giá tr cho Đ ki m tra tính tương h p c a mô hình, ta c n tính giá tr t i các
b ng 3.2. ñi m thí nghi m theo phương trình h i quy:
B ng 3.2. K t qu thí nghi m tâm = 3,19 + 0,3.(-1) + 0,24.(-1) + 0,09.(-1).(-1) – 0,14.(-1).(-1) =
A Z1 Z2 Z3 Hàm m c tiêu 2,60
1 3,5 2 3 = 2,65 Tương t , ta thu ñư c: = 2,42; = 3,18; = 3,36; = 3,48;
2 3,5 2 3 = 2,6 = 3,30; = 3,50; = 3,68
3 3,5 2 3 = 2,7 Phương sai dư:
Như v y, ta tính ñư c:
= (2,65 + 2,6 + 2,7) = 2,65 = (3.11)
(l là s các h s có nghĩa trong phương trình h i quy)
= [(2,65 – 2,65)2 + (2,6 – 2,65)2 + (2,7 – 2,65)2] = 2,5.10-3
= [(2,68 – 2,60)2 + (2,33 – 2,42)2 + (3,28 – 3,18)2 + (3,25
– 3,36) + (3,47 – 3,48)2 + (3,3 – 3,30)2 + (3,48 – 3,50)2 + (3,7 –
2
Sb = = = = 0,0177 3,68)2] = 0,0125
Đ ñánh giá tính có nghĩa c a các h s b, c n xác ñ nh giá tr c a Chu n s Fisher ñư c tính theo công th c:
chu n s Student cho chúng:
F= = =5
t0 = = = 180,226 Giá tr tra b ng c a chu n s Fisher khi m c có nghĩa p = 0,05; f1 =
Tương t , tính ñư c: t1 = 2,260; t2 = 16,949; t3 = 13,559; N - l = 8 – 5 = 3 và f2 = 2 là: = 19,2; nghĩa là: F <
t12 = 2,825; t13 = 5,085; t23 = 7,910; t123 = 0,508 Như v y mô hình (3.10) tương h p v i b c tranh th c nghi m.
V i m c có nghĩa p = 0,05, b c t do l p f2 = 3 -1 = 2, tra b ng Giá T i ưu hóa mô hình
tr c a chu n s Student ta có: f0,05; 2 = 4,30
- 13 14
Đ ñánh giá nh hư ng c a các bi n th c, ta chuy n phương trình 3.1.2. T y tr ng b t cellulose thô
(3.10) v phương trình v i các bi n th c. Chúng tôi ti n hành t y tr ng b t cellulose thô theo quy trình
Theo công th c (3.1), (3.2), (3.3) ta có: CEHP ñã trình bày chương 2 và thu ñư c b t cellulose tr ng.
x1 = =
x2 = = = Z2 - 2
x3 = = = Z3 - 3
Thay x1, x2, x3 vào phương trình (3.10) ta ñư c:
Hình 3.2. Cellulose thân tre
= 2,92 – 0,54Z1+ 0,72Z2 – 0,11Z3 + 0,18Z1Z3 – 0,14Z2Z3 (3.12)
3.1.3. Phân tích s n ph m cellulose thân tre b ng phương pháp
Đ tìm giá tr c c ti u c a hàm (3.12) ta vi t chương trình
phân tích ph h ng ngo i (IR)
b ng ngôn ng Matlap và gi i trong ph n m m ng d ng Matlap 5.3,
S n ph m cellulose thân tre ñư c phân tích b ng phương
k t qu tính cho giá tr t i ưu c a hàm m c tiêu là 2,42 (ml), khi ñó
pháp ph h ng ngo i t i phòng thí nghi m hóa phân tích c a trư ng
giá tr c a các thông s : th i gian n u = 4 gi ; kích thư c tre = 1cm;
Đ i h c Sư ph m Đà N ng.
t l NaOH/Na2S = 2.
K t qu phân tích cellulose thân tre b ng ph h ng ngo i ñư c trình
Như v y, khi n u tre b ng phương pháp sunfat v i th i
bày trong hình 3.3, 3.4 và b ng 3.3.
gian n u 4 gi , kích thư c tre 1 cm, t l NaOH/Na2S = 2 thì hàm
lư ng lignin còn l i trong tre là th p nh t v i ch s Kappa là
2,42x10 = 24,2.
Các y u t t i ưu ñư c s d ng ñ n u tre theo phương pháp
sunfat. Sau khi n u theo phương pháp sunfat, ta thu ñư c cellulose
thân tre thô (còn lignin).
Hình 3.1. Cellulose thân tre thô (còn lignin)
- 15 16
T n s (cm-1) Lo i dao ñ ng T n s (cm-1) Lo i dao ñ ng
3903,57 -OH t do (ht) 1160,09 C-H (bd)
3175,17 -OH liên k t (ht) 1059,02 C-O-C (ht)
2329,65 899,78 dao ñ ng vòng no
2125,30 794,57 C-H (bd)
1636,83 583,90 C-H (bd)
1409,13 C-O (ht)
D a vào k t qu phân tích b ng ph h ng ngo i, ta th y
cellulose tách t thân tre phù h p v i α-cellulose ñã ñư c công b .
Cellulose thân tre ñư c dùng làm nguyên li u ñ bán t ng
h p CMC.
3.2. NGHIÊN C U NH HƯ NG C A CÁC Y U T Đ N QUÁ
Hình 3.3. Ph h ng ngo i c a cellulose thân tre TRÌNH BÁN T NG H P CMC T CELLULOSE THÂN TRE
3.2.1. nh hư ng c a n ng ñ NaOH ñ n m c ñ th c a CMC
Giai ño n 1(Ki m hóa cellululose): 5 g cellulose ñư c cho
vào m t bình c u dung tích 250 ml. Thêm vào ñó 100 ml
isopropanol. Thêm ti p 20 ml dung d ch NaOH (C1, C2, C3, C4, C5)
vào và kh y h n h p 300C trong 1 gi .
Giai ño n 2 (Cacboxyl methyl hóa): Cho ti p 7,2 g natri
cloaxetat vào h n h p trên. Bình c u ch a h n h p ph n ng ñư c
ñ t trong b p cách th y, làm nóng ñ n 500C và l c trong 2 gi .
Bùn sau ñó ñư c ngâm trong metanol qua ñêm. Ngày hôm
sau, bùn ñư c axit hóa b ng axit axetic 90% cho ñ n khi ñ t ñ pH t
6 – 8, sau ñó ñư c l c. CMC ñư c r a v i etanol 70% trong 5 l n ñ
Hình 3.4. Ph h ng ngo i c a cellulose thân tre so sánh v i cellulose
lo i b s n ph m ph không mong mu n. Sau ñó CMC ñư c l c và
chu n trong thư vi n ph
s y khô 600C.
B ng 3.3. T n s và lo i dao ñ ng trong ph h ng ngo i c a
K t qu xác ñ nh m c ñ th c a các s n ph m CMC ñư c
cellulose thân tre
trình bày trong b ng 3.4.
- 17 18
B ng 3.4. nh hư ng c a n ng ñ NaOH ñ n m c ñ th 2 2 gi 2,80 0,661
c a CMC 3 3 gi 2,80 0,661
STT N ng ñ dd NaOH D (ml) DS 4 4 gi 2,85 0,643
1 15% 2,75 0,680 5 5 gi 2,95 0,606
2 17,5% 2,70 0,699 T k t qu thu ñư c b ng 3.5, ta th y ki m hóa cellulose
3 20% 2,83 0,650 trong 1 gi thì m c ñ th CMC là cao nh t.
4 30% 2,80 0,661 Khi ti n hành thí nghi m, chúng tôi nh n th y v i th i gian
5 40% 2,80 0,661 ki m hóa dư i 1 gi thì chưa t o ñư c h n h p ñ ng nh t. Th i gian
T k t qu thu ñư c b ng 3.4, ta th y ki m hóa cellulose ki m hóa càng lâu thì kh năng ph n ng oxi hóa và th y phân c a
b ng dung d ch NaOH 17,5% thì m c ñ th CMC là cao nh t. cellulose trong môi trư ng ki m càng l n. Các ph n ng này x y ra ñã
Có th gi i thích như sau: n ng ñ NaOH b ng 17,5% kh h n ch kh năng th nhóm cacboxyl methyl vào v trí nguyên t Hidro
năng h p ph NaOH lên cellulose là t t nh t, nh v y giai ño n trong nhóm hidroxyl (-OH), d n ñ n m c ñ th c a CMC không cao.
cacboxyl methyl hóa x y ra d dàng hơn và t o s n ph m CMC có 3.2.3. nh hư ng c a t l mol ClCH2COONa/cellulose ñ n m c ñ
m c ñ th cao. Khi n ng ñ NaOH càng tăng thì kh năng x y ra th c a CMC
các ph n ng c a cellulose trong môi trư ng ki m (ph n ng oxi Ti n hành t ng h p CMC v i n ng ñ NaOH 17,5% và th i
hóa, th y phân,…) càng tăng, các ph n ng này c nh tranh và làm gian ki m hóa t i ưu là 1 gi , ñ ng th i kh o sát nh hư ng c a t l
gi m kh năng ki m hóa cellulose, do ñó m c ñ th CMC gi m. mol ClCH2COONa/cellulose ñ n m c ñ th c a CMC.
3.2.2. nh hư ng c a th i gian ki m hóa ñ n m c ñ th c a K t qu xác ñ nh m c ñ th c a các s n ph m CMC ñư c
CMC trình bày trong b ng 3.6.
S d ng n ng ñ NaOH t i ưu v a tìm ñư c (17,5%) ñ t ng B ng 3.6. nh hư ng c a t l mol ClCH2COONa/cellulose ñ n m c ñ
h p CMC và kh o sát nh hư ng c a th i gian ki m hóa ñ n m c ñ th c a CMC
th c a CMC. STT Kh i lư ng D (ml) DS
K t qu xác ñ nh m c ñ th c a các s n ph m CMC ñư c ClCH2COONa (m)
trình bày trong b ng 3.5. (T l mol
B ng 3.5. nh hư ng c a th i gian ki m hóa ñ n m c ñ th c a CMC ClCH2COONa/cellulose)
STT Th i gian ki m D (ml) DS 1 3,6 gam (1 : 1) 3,20 0,519
hóa (t1) 2 5,4 gam (1,5 : 1) 2,78 0,668
1 1 gi 2,70 0,699 3 7,2 gam (2 : 1) 2,70 0,699
- 19 20
4 9,0 gam (2,5 : 1) 2,85 0,643 Như v y, th i gian cacboxyl methyl hóa càng lâu thì kh
5 10,8 gam (3 : 1) 2,88 0,632 năng th càng l n. Nhưng, ti n hành bán t ng h p càng lâu thì càng
T k t qu thu ñư c b ng 3.6, ta th y bán t ng h p CMC có kh năng cellulose và CMC b th y phân ho c phân h y thành
v i t l mol ClCH2COONa/cellulose b ng 2:1 thì m c ñ th ch t khác, d n ñ n gi m m c ñ th CMC.
CMC là cao nh t. Tóm l i:
Như v y, t l ClCH2COONa/cellulose có nh hư ng ñ n Đi u ki n t i ưu cho quá trình bán t ng h p CMC t
m c ñ th c a CMC. T l này càng tăng thì kh năng th nhóm cellulose thân tre là: ki m hóa v i dung d ch NaOH 17,5% trong
cacboxyl methyl càng l n. Tuy nhiên, khi t l này l n hơn (2:1) thì 1 gi và cacboxyl methyl hóa v i t l mol
kh năng cellulose b th y phân trong môi trư ng này càng tăng và ClCH2COONa/cellulose = 2 : 1 trong th i gian 2 gi .
h n ch quá trình cacboxyl methyl hóa. V i ñi u ki n này thì thu ñư c CMC v i DS = 0,699.
3.2.4. nh hư ng c a th i gian cacboxyl hóa ñ n m c ñ th c a Chúng tôi s d ng ñi u ki n t i ưu cho quá trình bán t ng
CMC h p CMC t cellulose thân tre ñ bán t ng h p CMC.
S d ng các ñi u ki n t i ưu v a tìm ñư c:dung d ch NaOH
17,5%, th i gian ki m hóa là 1 gi , t l mol ClCH2COONa/cellulose
là 2:1 ñ t ng h p CMC và kh o sát nh hư ng c a th i gian
cacboxyl hóa ñ n m c ñ th c a CMC.
K t qu xác ñ nh m c ñ th c a các s n ph m CMC ñư c
trình bày trong b ng 3.7.
B ng 3.7. nh hư ng c a th i gian cacboxyl hóa ñ n m c ñ th c a Hình 3.5. Cacboxyl methyl cellulose bán t ng h p t cellulose thân tre
CMC 3.3. PHÂN TÍCH S N PH M CACBOXYL METHYL
STT Th i gian cacboxyl D (ml) DS CELLULOSE
hóa (t2) Chúng tôi ti n hành phân tích s n ph m cacboxyl methyl
1 1 gi 2,88 0,632 cellulose bán t ng h p ñư c có m c ñ th cao nh t là 0,699 b ng
phương pháp ño ph h ng ngo i (IR) t i phòng thí nghi m phân tích
2 2 gi 2,70 0,699
c a Khoa Hóa, Đ i h c Sư ph m Đà N ng.
3 3 gi 2,80 0,661
K t qu phân tích ñư c trình bày trong hình 3.6 và b ng 3.8.
4 4 gi 2,80 0,661
T k t qu thu ñư c b ng 3.7, ta th y th i gian cacboxyl
methyl hóa b ng 2 gi thì m c ñ th CMC là cao nh t.
- 21 22
3.4. KH O SÁT KH NĂNG C CH ĂN MÒN KIM LO I
C A CACBOXYL METHYL CELULOSE
3.4.1. Đư ng cong phân c c c a thép trong dung d ch NaCl 3,5%
khi không có ch t c ch
8
6
4
j (mA/cm^2)
2
0
-2
-4
-0.85 -0.8 -0.75 -0.7 -0.65 -0.6 -0.55
U(V)
Hình 3.6. Ph h ng ngo i c a CMC bán t ng h p t cellulose thân tre
Corr. Potential : -0.8213 vol, Pol. resistance : 16.1826 Ohm
B ng 3.8. T n s và lo i dao ñ ng trong ph h ng ngo i c a CMC
Corr. density : 4.0306E-0001 mA/cm2
bán t ng h p t cellulose thân tre
Hình 3.7. Đư ng cong phân c c c a thép trong dung d ch NaCl 3,5%
T n s (cm-1) Lo i dao ñ ng T n s (cm-1) Lo i dao ñ ng
khi không có ch t c ch
3435,68 O-H (ht) 1268,05 C-H metyl (bd)
3.4.2. nh hư ng c a th i gian ngâm thép trong dung d ch CMC
2926,64 -CH2- (ht) 1065,13 C-O-C (ht)
ñ n tính ch t c ch ăn mòn
2138,04 898,26 dao ñ ng vòng
Đi n c c thép CT3 ñư c ngâm trong dung d ch CMC 30
1609,81 C=O (ht) 871,31 C-H (bd)
mg/l v i các th i gian là 5 phút, 10 phút, 20 phút, 30 phút. Sau ñó
1415,01 C-H metyl (ht) 823,79 C-H (bd)
ti n hành ño ñư ng cong phân c c c a thép CT3 trong dung d ch
1327,00 C-OH 582,27 C-H (bd)
NaCl 3,5%. K t qu ñư c trình bày hình 3.12 và b ng 3.9.
T hình 3.6 và b ng 3.8 cho th y, các nhóm ch c cacboxyl,
metyl và hydroxyl tìm th y l n lư t các t n s 1609,81; 1415,01 và
1327,00. Đi u này ch ng t ñã ghép ñư c nhóm cacboxyl methyl
vào cellulose thân tre.
- 23 24
25.00
20.00
15.00
10.00
j (mA/cm^2)
5.00
0.00
-5.00
-10.00
-15.00
-20.00
-25.00
Hình 3.8. Hi u qu c ch Z (%) theo th i gian ngâm thép trong
-0.85 -0.8 -0.75 -0.7 -0.65 -0.6 -0.55 -0.5 -0.45
U(V)
dung d ch CMC 30 mg/l
T k t qu b ng 3.9 và hình 3.8 , ta th y khi ngâm thép
5 phút; 10 phút; 20 phút; 30 phút
trong dung d ch CMC thì t c ñ ăn mòn thép có gi m. V y, CMC có
Hình 3.8. Đư ng cong phân c c c a thép trong dung d ch NaCl 3,5%
tính ch t c ch ăn mòn. Theo m t s tác gi ñã gi i thích v kh
v i th i gian ngâm thép trong dung d ch CMC 30 mg/l là 5 phút, 10
năng c ch ăn mòn kim lo i c a h p ch t h u cơ, có th gi i thích
phút, 20 phút, 30 phút
kh năng c ch ăn mòn kim lo i c a CMC như sau: khi CMC b h p
K t qu x lý các ñư ng cong phân c c ñư c trình bày trong
ph lên b m t thì các electron chưa liên k t trên các nhóm -OH,
b ng 3.9 và hình 3.8.
=C=O có th liên k t v i obitan d còn tr ng c a s t t o thành l p
B ng 3.9. Giá tr ñi n tr phân c c (Rp), dòng ăn mòn (icorr) và hi u qu
màng, ho c t o ph c trên b m t và ngăn cách kim lo i v i môi
c ch Z (%) theo th i gian ngâm thép trong dung d ch CMC 30 mg/l
trư ng nên c ch quá trình ăn mòn kim lo i.
Th i gian ngâm (phút) Rp (Ohm) icorr (mA/cm2) Z (%)
T b ng 3.9 và hình 3.8 cũng th y ñư c th i gian ngâm thép
0 16.1826 4.03E-01 0.00
trong dung d ch CMC càng lâu thì hi u qu c ch càng cao và th i
5 18.4135 3.54E-01 12.12
gian ngâm thép t i ưu là 20 phút. Nguyên nhân có th là th i ñi m
10 18.9704 3.44E-01 14.70 này CMC ñã t o ñư c l p màng b n v ng trên b m t thép nên hi u
20 25.4297 2.56E-01 36.36 qu c ch cao nh t.
30 21.8095 2.99E-01 25.80 Tóm l i: CMC có tính ch t c ch ăn mòn thép CT3
trong dung d ch NaCl 3,5% và th i gian ngâm thép t i ưu trong
dung d ch CMC là 20 phút.
- 25 26
3.4.3. nh hư ng c a n ng ñ dung d ch CMC ñ n tính ch t c 20 20.3202 3.21E-01 20.36
ch ăn mòn kim lo i 30 25.4297 2.56E-01 36.36
Ti n hành ngâm thép trong dung d ch CMC v i các n ng ñ 40 27.9392 2.33E-01 42.08
20mg/l, 30mg/l, 40mg/l, 50mg/l, 60mg/l, 70mg/l v i th i gian 20 50 29.6823 2.20E-01 45.48
phút và ño ñư ng cong phân c c thép CT3 trong dung d ch NaCl 60 33.1918 1.97E-01 51.25
3,5%. K t qu thu ñư c trình bày hình 3.9, 3.10 và b ng 3.10. 70 32.7663 1.99E-01 50.61
25
20
15
j (mA/cm^2)
10
5
0
-5
-10
-0.85 -0.8 -0.75 -0.7 -0.65 -0.6 -0.55 -0.5 -0.45
Hình 3.10. Hi u qu c ch Z (%) theo n ng ñ dung d ch CMC v i
U(V)
th i gian ngâm thép là 20 phút
20mg/l; 30mg/l; 40mg/l; 50mg/l; 60mg/l; 70mg/l
T k t qu thu ñư c b ng 3.10 và hình 3.10, ta th y n ng
Hình 3.9. Đư ng cong phân c c c a thép trong dung d ch NaCl 3,5%
ñ dung d ch CMC càng tăng thì hi u qu c ch càng cao và ng
v i th i gian ngâm thép trong các dung d ch CMC 20 mg/l, 30mg/l, 40
v i n ng ñ dung d ch CMC là 60 mg/l thì hi u qu c ch ăn
mg/l, 50mg/l, 60mg/l và 70 mg/l là 20 phút
mòn cao nh t và ñ t 51,25%.
K t qu x lý ñư ng cong phân c c ñư c trình bày trong
Có th gi i thích là n ng ñ dung d ch CMC càng l n thì kh
b ng 3.10 và hình 3.10.
năng t o màng ngăn cách kim lo i v i môi trư ng càng t t nên kh
B ng 3.10. Giá tr ñi n tr phân c c (Rp), dòng ăn mòn (icorr) và hi u qu
năng c ch càng cao.
c ch Z (%) theo n ng ñ dung d ch CMC v i th i gian ngâm 20 phút
K T LU N
N ng ñ CMC Rp (Ohm) icorr (mA/cm2) Z (%) Qua quá trình nghiên c u, cho phép chúng tôi ñưa ra m t s
(mg/l) k t lu n sau:
0 16.1826 4.03E-01 0.00
- 27 28
1. Đã tìm ñư c ñi u ki n t i ưu cho quá trình n u tre
b ng phương pháp sunfat là:
- Kích thư c nguyên li u: 1cm.
- T l tác ch t n u NaOH/Na2S = 2.
- Nhi t ñ : 1550C (nhi t ñ sôi c a h n h p).
- Th i gian n u: 4 gi .
V i ñi u ki n này thì lư ng lignin còn l i trong tre sau khi
n u là th p nh t v i ch s Kappa là 24,2.
2. K t qu phân tích ph h ng ngo i c a cellulose thân
tre ch ng t ñây là anpha – cellulose, phù h p v i các s li u ñã
ñư c công b .
3. Đã tìm ñư c ñi u ki n t i ưu cho quá trình bán t ng
h p cacboxyl methyl cellulose hòa tan t cellulose thân tre là:
- N ng ñ dung d ch NaOH dùng ñ ki m hóa là 17,5%.
- Th i gian ki m hóa: 1 gi .
- T l mol ClCH2COONa/cellulose = 2:1.
- Th i gian cacboxyl metyl hóa: 2 gi .
V i ñi u ki n này thì thu ñư c CMC hòa tan v i m c ñ th
là 0,699.
4. K t qu phân tích ph h ng ngo i c a CMC bán t ng
h p t cellulose thân tre cho th y s xu t hi n các pic ñ c trưng
c a các nhóm ch c cacboxy, metyl và hydroxyl, ch ng t ñã ghép
thành công nhóm cacboxyl methyl vào cellulose thân tre.
5. Đã kh o sát ñư c tính ch t c ch ăn mòn kim lo i c a
CMC:
CMC có tính ch t c ch ăn mòn kim lo i. V i th i gian
ngâm thép là 20 phút trong dung d ch CMC 60 mg/l thì hi u qu c
ch ăn mòn thép CT3 trong dung d ch NaCl 3,5% là 51,25%.
nguon tai.lieu . vn
