(Luận án tiến sĩ) Nghiên Cứu Chế Tạo Nhũ Tương Cation Polyacrylamit Bằng Phương Pháp Trùng Hợp Nhũ Tương Nghịch Định Hướng Ứng Dụng Trong Xử Lý Nước Thải Công Nghiệp

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

Bị GIO DỵC V O TắO

<b>ắI HịC BCH KHOA H NịI </b>

<b>Bựi Tin Thnh </b>

<b>NGHIấN CỵU CHắ TắO NHi TĂNG CATION </b>

<b>POLYACRYLAMIT BắNG PHĂNG PHP TRNG HỵP NHi TĂNG NGHịCH ịNH HịNG ỵNG DỵNG TRONG Xỵ Lí </b>

<b>NịC THắI CễNG NGHIịP </b>

LUắN N TIắN S) Kỵ THUắT HểA HịC

H Nòi 3 2024

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

Bị GIO DỵC V O TắO

<b>ắI HịC BCH KHOA H NịI </b>

<b>Bựi Tin Thnh </b>

<b>NGHIấN CỵU CHắ TắO NHi TĂNG CATION </b>

<b>POLYACRYLAMIT BắNG PHĂNG PHP TRNG HỵP NHi TĂNG NGHịCH ịNH HịNG ỵNG DỵNG TRONG Xỵ Lí </b>

<b>NịC THắI CễNG NGHIịP </b>

Ngnh: K thut Húa hòc Mó sò: 9520301

LUắN N TIắN S) Kỵ THUắT HểA HịC

NGịI HịNG DắN KHOA HịC: 1. PGS. TS. Nguyßn Huy Tùng 2. PGS. TS. Nguyßn Ph¿m Duy Linh

Hà Nßi 3 2024

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

i

<b>LÞI CAM OAN </b>

Tơi xin cam oan ây là cơng trình nghiên cÿu cÿa riêng b¿n thân tơi d±ßi sÿ h±ßng d¿n cÿa PGS. TS. Ngun Huy Tùng và PGS. TS. Nguyßn Ph¿m Duy Linh. Các sß lißu và k¿t qu¿ nêu trong lu¿n án hồn tồn trung thÿc, không sao chép hay sÿ dÿng tÿ b¿t kÿ ß tài nghiên cÿu nào t±¡ng tÿ và ch±a có cơng trình nào cơng bß.

Tơi cam oan r¿ng mßi sÿ giúp ÿ cho vißc thÿc hißn lu¿n án này ã ±ÿc tác gi¿ c¿m ¡n và các thơng tin trích d¿n trong lu¿n án ã ±ÿc chß rõ ngn gßc.

N¿u nh± sai tơi xin chßu hồn tồn trách nhißm và chßu t¿t c¿ các kÿ lu¿t cÿa hßi ßng ánh giá cing nh± nhà tr±ßng ß ra.

<i>Hà Nßi, ngày 24 tháng 04 nm 2024 </i>

<b>PGS. TS. Nguyßn Huy Tùng PGS. TS. Nguyßn Ph¿m Duy Linh Bùi Ti¿n Thành </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

ii

<b>LịI CắM ĂN</b>

<i>Bn lun ỏn Ti¿n s) vßi ß tài <Nghiên cÿu ch¿ t¿o nhi t±¡ng cation </i>

<i>polyacrylamit b¿ng ph±¡ng pháp trùng hÿp nhi t±¡ng nghßch ßnh h±ßng ÿng dÿng trong xÿ lý n±ßc th¿i cơng nghißp= cÿa tơi ã hồn thành. Lu¿n án ±ÿc hồn thành </i>

khơng chß là cơng sÿc cÿa b¿n thân tác gi¿ mà cịn có sÿ giúp ÿ, hß trÿ tích cÿc cÿa nhißu cá nhân và t¿p thß.

Lßi ¿u tiên, tơi xin bày tß lịng kính trßng và bi¿t ¡n sâu s¿c ¿n PGS. TS. Nguyßn Huy Tùng và PGS. TS. Nguyßn Ph¿m Duy Linh, nhÿng ng±ßi ã trÿc ti¿p h±ßng d¿n, ßnh h±ßng và hß trÿ tơi trong q trình hßc t¿p, thÿc hißn nghiên cÿu lu¿n án này.

Tôi xin c¿m ¡n ¿n các th¿y cô ban lãnh ¿o trung tâm cùng tồn thß các th¿y/ cơ giáo, các cán bß nghiên cÿu thc Trung tâm Cơng nghß Polyme Compozit và Gi¿y, Tr±ßng Hóa và Khoa hßc Sÿ sßng, ¿i hßc Bách Khoa Hà Nßi ã hß trÿ và t¿o ißu kißn tßt nh¿t trong thßi gian tơi thÿc hißn nghiên cÿu t¿i ây.

B¿n lu¿n án này ±ÿc hoàn thành cịn nhß sÿ ßng viên, khích lß cÿa b¿n bè, ng±ßi thân và ¿c bißt là sÿ cß vi to lßn vß m¿t tinh th¿n tÿ phía gia ình, nhÿng ng±ßi ã ln dành sÿ quan tâm và t¿o ßng lÿc nh¿c nhß tơi có trách nhißm vßi ß tài cÿa mình.

Tác gi¿ mong mn ti¿p tÿc nh¿n ±ÿc sÿ óng góp và nh¿n xét góp ý cÿa các th¿y cơ giáo, các nhà khoa hßc và b¿n bè ßng nghißp ß b¿n lu¿n án ±ÿc hồn thißn h¡n, ±a ß tài áp dÿng vào s¿n xu¿t.

<i>Tơi xin chân thành c¿m ¡n! </i>

<i>Hà Nßi, ngày 24 tháng 04 nm 2024 </i>

<b>Nghiên cÿu sinh </b>

<b>Bùi Ti¿n Thành </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

1.1.Gißi thißu vß polyacrylamit ... 1

1.1.1. Gißi thißu chung ... 1

1.2.5. Các y¿u tß ¿nh h±ßng ¿n q trình trùng hÿp nhi t±¡ng nghßch ... 16

1.3.Nghiên cÿu trong và ngồi n±ßc vß cation polyacrylamit ... 21

1.3.1. Các nghiên cÿu trên th¿ gißi ... 21

1.3.2. Các nghiên cÿu t¿i Vißt Nam ... 29

K¿t lu¿n tßng quan ... 31

CH¯¡NG 2:HểA CHắT V PHĂNG PHP NGHIấN CỵU ... 33

2.1.Húa cht, thi¿t bß và dÿng cÿ ... 33

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

iv

2.1.1. Hóa ch¿t ... 33

2.1.2. Thi¿t bß và dÿng cÿ ... 36

2.2.Các bài tốn kh¿o sát ißu kißn tßi ±u ±ÿc thÿc hißn trong nghiên cÿu ... 38

2.3.Quy trình thÿc nghißm ch¿ t¿o m¿u quy mơ phịng thí nghißm ... 39

2.4.Quy trình thÿ nghißm xÿ lý m¿u n±ßc th¿i quy mơ phịng thí nghißm ... 40

2.5.Các b±ßc xây dÿng quy trình s¿n xu¿t quy mơ cơng nghißp ... 42

2.6.Ph±¡ng pháp nghiên cÿu ... 43

2.6.1. Ph±¡ng pháp xác ßnh khßi l±ÿng phân tÿ trung bình b¿ng ß nhßt ... 43

2.6.2. Ph±¡ng pháp xác ßnh khßi l±ÿng phân tÿ trung bình và sÿ phân bß khßi l±ÿng thơng qua ph±¡ng pháp S¿c ký th¿m th¿u qua gel (GPC) ... 44

2.6.3. Ph±¡ng pháp chu¿n ß xác ßnh hàm l±ÿng cation cÿa CPAM ... 45

2.6.4. Ph±¡ng pháp chu¿n ß xác ßnh ß chuyßn hóa cÿa ph¿n ÿng ... 46

2.6.5. Ph±¡ng pháp phân tích c¿u trúc CPAM b¿ng phß cßng h±ßng tÿ h¿t nhân proton (<small>1</small>H-NMR) ... 47

2.6.6. Ph±¡ng pháp phân tích c¿u trúc CPAM b¿ng phß hßng ngo¿i FTIR ... 47

2.6.7. Ph±¡ng pháp xác ßnh ±ßng kính h¿t nhi và sÿ phân bß kích th±ßc h¿t nhi CPAM ... 47

2.6.8. Ph±¡ng pháp xác ßnh ß bßn nhißt cÿa polyme theo ph±¡ng pháp nhißt trßng l±ÿng (TGA) ... 48

2.6.9. Ph±¡ng pháp xác ßnh hình thái bß m¿t qua Kính hißn vi ißn tÿ qt SEM.... ... 48

2.6.10.Ph±¡ng pháp xác ßnh dißn tích bß m¿t riêng cÿa v¿t lißu thơng qua ph±¡ng pháp ¿ng nhißt h¿p phÿ gi¿i h¿p phÿ nit¡ BET (Brunauer 3 Emmett 3 Teller)&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&482.6.11.Ph±¡ng pháp phân tích các chß tiêu n±ßc th¿i ... 49

2.6.12.Ph±¡ng pháp quy ho¿ch thÿc nghißm trong nghiên cÿu ... 49

CH¯¡NG 3:K¾T QU¾ VÀ TH¾O LU¾N ... 51

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

v

3.1.Kh¿o sát lÿa chßn ch¿t kh¡i mào và hàm l±ÿng ch¿t kh¡i mào ... 51

3.1.1. Quy ho¿ch thÿc nghißm và k¿t qu¿ thÿc nghißm ... 51

3.1.2. Lÿa chßn hß kh¡i mào và hàm l±ÿng ch¿t kh¡i mào ... 53

3.2.Kh¿o sát ¿nh h±ßng cÿa hàm l±ÿng ch¿t nhi hóa ... 56

3.3.Kh¿o sát ¿nh h±ßng cÿa tßc ß khu¿y, thßi gian và nhißt ß ph¿n ÿng ... 59

3.3.1. K¿t qu¿ quy ho¿ch và thÿc nghißm các ph¿n ÿng kh¿o sát ... 59

3.3.2. Phân tích ¿nh h±ßng cÿa bß ba thơng sß ¿n k¿t qu¿ cÿa q trình tßng hÿp nhi t±¡ng CPAM ... 61

3.3.3. Phân tích c¿u t¿o cÿa phân tÿ copolyme CPAM thu ±ÿc ... 65

3.4.Kh¿o sát ¿nh h±ßng cÿa l±u l±ÿng bß sung ch¿t kh¡i mào ... 68

3.5.Kh¿o sát ¿nh h±ßng cÿa tßng nßng ß monome (AM và DMC), hàm l±ÿng monome DMC và hàm l±ÿng ch¿t kh¡i mào ¿n ph¿n ÿng tßng hÿp nhi t±¡ng CPAM có hàm l±ÿng cation khác nhau ... 71

3.5.1. K¿t qu¿ quy ho¿ch và thÿc nghißm các ph¿n ÿng kh¿o sát ... 71

3.5.2. Phân tích c¿u t¿o cÿa các copolyme thu ±ÿc vßi hàm l±ÿng cation khác nhau&.. ... 78

3.5.3. Tßng k¿t các k¿t qu¿ ¿t ±ÿc trong q trình thÿc nghißm ... 82

3.6.Thÿ nghißm và ánh giá hißu qu¿ xÿ lý n±ßc th¿i ß quy mơ phịng thí nghißm cÿa các m¿u nhi t±¡ng CPAM ch¿ t¿o ... 84

3.6.1. K¿t qu¿ thÿ nghißm và ánh giá hißu qu¿ xÿ lý vßi m¿u n±ßc th¿i tÿ dây chuyßn xi m¿ cÿa m¿u s¿n ph¿m CPAM-1 và m¿u ßi chÿng C3012 ... 86

3.6.2. K¿t qu¿ thÿ nghißm và ánh giá hißu qu¿ xÿ lý vßi n±ßc th¿i x¿ ra tÿ các nhà máy s¿n xu¿t gi¿y cÿa m¿u s¿n ph¿m CPAM-2 và m¿u ßi chÿng C4008&&. ... 88

3.6.3. K¿t qu¿ thÿ nghißm và ánh giá hißu qu¿ xÿ lý vßi n±ßc th¿i x¿ ra tÿ các dây chun gia cơng phun s¡n vßi m¿u s¿n ph¿m CPAM-3 và m¿u ßi chÿng C6008.. ... 89

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

vi

3.7.Tính tốn thi¿t k¿ và ch¿ t¿o thi¿t bß phÿc vÿ s¿n xu¿t nhi t±¡ng CPAM ß quy

mơ cơng nghißp ... 91

3.7.1. Hồn thißn quy trình s¿n xu¿t nhi t±¡ng CPAM ... 91

3.7.2. Tính tốn thi¿t k¿ và ch¿ t¿o dây chuyßn thi¿t bß phÿc vÿ s¿n xu¿t nhi t±¡ng CPAM ß quy mơ cơng nghißp ... 93

3.7.3. Ch¿ t¿o các m¿ thÿ nghißm trên hß thßng thi¿t bß quy mơ cơng nghißp sau khi l¿p ¿t ... 96

3.7.4. Phân tích c¿u t¿o m¿u CPAM ch¿ t¿o ß quy mô công nghißp ... 97

3.7.5. Thÿ nghißm ánh giá xÿ lý hißu qu¿ xÿ lý cÿa m¿u CPAM-4 v mu C4008. ... 102

KắT LUắN& ... 106

DANH MỵC CC CễNG TRèNH  CễNG Bị CỵA LUắN N ... 108

TI LIịU THAM KHắO ... 109

PHỵ LỵC&.. ... 1

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

2,2'3 Azobis (23metylpropionamidine) dihydroclorua

AIBN 3 V60 2,2' 3 Azobisisobutyronitrile 2,2' 3 Azobisisobutyronitril

APAM Anionic Polyacrylamide Anion polyacrylamit CPAM Cationic Polyacrylamide Cation polyacrylamit DMC [2 3 (methacryloyloxy) ethyl]

trimethyl ammonium chloride

[2 3 (metacryloyloxy) etyl] trimetyl amoni clorua Isopar L Isoparafinic Hydrocarbon L Isoparafin hydrocacbon L

NP 3 9 Nonylphenol ethoxylate Nonylphenol etoxylat

NPAM Nonionic Polyacrylamide Polyacrylamit trung hịa ißn tích

PAC Poly Aluminium Chloride Poly nhôm clorua

Span 80 Sorbitan Monoleate Sorbitan monooleat Tween 85 Polyoxyethylenesorbitan

Trioleate

Polyoxyetylensorbitan trioleat

<b>B. Ký hißu cÿa ph±¡ng pháp o </b>

<small>1</small>H-NMR Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy

Phß cßng h±ßng tÿ h¿t nhân proton

BET Brunauer 3 Emmett 3 Teller ¿ng nhißt h¿p phÿ-gi¿i h¿p phÿ nit¡

DLS Dynamic Light Scattering Tán x¿ ánh sáng ßng FT 3 IR Fourier Transform 3 Infrared

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

viii M<small>"</small>

""""" The weight 3 average molecular weight

Khßi l±ÿng phân tÿ trung bình khßi

M# The average molecular weight Khßi l±ÿng phân tÿ trung bình

ANOVA Analysis of Variance Phân tích ph±¡ng sai ANOVA

BOD5 Biological Oxygen Demand Nhu c¿u oxy sinh hßc

COD Chemical Oxygen Demand Nhu c¿u oxy hóa hßc CSTR Continuous Stirred-Tank

Reactor

Thi¿t bß ph¿n ÿng liên tÿc

HLB Hydrophilic Lipophilic Balance Chß sß cân b¿ng d¿u 3 n±ßc

SBR Semi-batch Reactor Thi¿t bß ph¿n ÿng bán liên tÿc

TSS Total Suspended Solids Tßng ch¿t r¿n l¡ lÿng

·<small>H</small> Proton chemical shift ß dßch chun hóa hßc cÿa proton

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

ix

<b>DANH MỵC CC BắNG </b>

<b>Bng 1.1 ònh hòng ng dÿng cÿa các lo¿i polyacrylamit trong xÿ lý n±ßc th¿i ... 3</b>

<b>B¿ng 1.2 Các giai o¿n trong quá trình trùng hÿp nhi t±¡ng nghßch ... 10</b>

<b>B¿ng 1.3 Kh¿ nng ph¿n ÿng cÿa monome AM và cation monome ... 19</b>

<b>B¿ng 1.4 ¯u ißm và nh±ÿc ißm cÿa các chÿng lo¿i thi¿t bß ph¿n ÿng trùng hÿp nhi </b>t±¡ng polyme ... 27

<b>B¿ng 2.1 Mßt sß hóa ch¿t khác ±ÿc sÿ dÿng trong nghiên cÿu ... 35</b>

<b>B¿ng 2.2 Thi¿t bß và dÿng cÿ sÿ dÿng trong nghiên cÿu ... 36</b>

<b>B¿ng 2.3 Các bài tốn tßi ±u sÿ dÿng trong nghiên cÿu ... 38</b>

<b>B¿ng 3.1 K¿t qu¿ thÿc hißn các ph¿n ÿng theo quy ho¿ch thÿc nghißm ... 52</b>

<b>B¿ng 3.2 Các ph±¡ng trình hßi quy cÿa tÿng hß kh¡i mào ... 52</b>

<b>B¿ng 3.3 K¿t qu¿ kh¿o sát chß sß HLB cho hß nhi t±¡ng nghßch ... 57</b>

<b>B¿ng 3.4 K¿t qu¿ thÿc nghißm kh¿o sát hàm l±ÿng ch¿t nhi hóa ... 57</b>

<b>B¿ng 3.5 Kh¿o sát ß ßn ßnh cÿa nhi t±¡ng CPAM theo thßi gian ... 59</b>

<b>B¿ng 3.6 K¿t qu¿ thÿc nghißm kh¿o sát sÿ ¿nh h±ßng cÿa tßc ß khu¿y, thßi gian </b>ph¿n ÿng và nhißt ß ph¿n ÿng ¿n khßi l±ÿng phân tÿ trung bình và ß chun hóa ... 60

<b>B¿ng 3.7 Các ph±¡ng trình hßi quy thu ±ÿc trên c¡ sß lÿa chßn tÿ các ß xu¿t cÿa </b>mơ hình ... 61

<b>B¿ng 3.8 Các thơng sß ph¿n ÿng cÿa q trình tßng hÿp nhi t±¡ng CPAM ... 69</b>

<b>B¿ng 3.9 L±u l±ÿng bß sung ch¿t kh¡i mào ß tÿng giai o¿n cÿa quá trình tßng hÿp </b>nhi t±¡ng CPAM ... 69

<b>B¿ng 3.10 K¿t qu¿ bißu thß sÿ ¿nh h±ßng cÿa nßng ß monome, hàm l±ÿng DMC, </b>hàm l±ÿng ch¿t kh¡i mào ¿n hàm l±ÿng cation, khßi l±ÿng phân tÿ trung bình và ß chun hóa cÿa ph¿n ÿng ... 72

<b>B¿ng 3.11 Các ph±¡ng trình hßi quy thu ±ÿc trên c¡ sß lÿa chßn tÿ các ß xu¿t cÿa </b>mơ hình ... 73

<b>B¿ng 3.12 Các ißu kißn ph¿n ÿng và k¿t qu¿ dÿ ốn tÿ mơ hình ... 77</b>

<b>B¿ng 3.13 B¿ng sß lißu thÿc nghißm kißm tra l¿i mơ hình ... 78</b>

<b>B¿ng 3.14 K¿t qu¿ phân tích kích th±ßc h¿t trung bình và chß sß phân tán cÿa các </b>m¿u nhi t±¡ng ... 80

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b>B¿ng 3.25 B¿ng quy ßi tßc ß khu¿y tßi ±u tÿ quy mơ phịng thí nghißm sang thi¿t </b>

bß s¿n xu¿t quy mơ cơng nghißp ... 92

<b>B¿ng 3.26 Các thơng sß cơng nghß cho tÿng giai o¿n ch¿ t¿o nhi t±¡ng CPAM quy </b>

mơ cơng nghißp ... 93

<b>B¿ng 3.27 B¿ng chi ti¿t các thi¿t bß sÿ dÿng cho dây chuyßn s¿n xu¿t nhi t±¡ng </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

xi

<b>B¿ng 3.32 K¿t qu¿ phân tích m¿u n±ßc th¿i cơng nghißp n±ßc th¿i cơng nghißp x¿ ra </b>

tÿ nhà máy s¿n xu¿t gi¿y (tr±ßc xÿ lý) ... 102

<b>B¿ng 3.33 K¿t qu¿ ánh giá kh¿ nng xÿ lý n±ßc th¿i cơng nghißp cÿa CPAM-4 và </b>

C4008 ... 102

<b>B¿ng 3.34 Lißu l±ÿng các hóa ch¿t sÿ dÿng trong thÿc nghißm ... 104B¿ng 3.35 K¿t qu¿ xÿ lý n±ßc th¿i cÿa dây chuyßn s¿n xu¿t gi¿y ... 105</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

xii

<b>DANH MỵC CC HèNH V ị THị </b>

<b>Hỡnh 1.1 Cơng thÿc phân tÿ cÿa các lo¿i PAM ... 1</b>

<b>Hình 1.2 Ph¿m vi ÿng dÿng cÿa PAM (ngußn: [3]) ... 2</b>

<b>Hình 1.3 Sß lißu dÿ báo vß thß tr±ßng PAM trên tồn c¿u tÿ nm 2022 3 2032 (ngn: </b>[4]) ... 3

<b>Hình 1.4 C¡ ch¿ keo tÿ khi sÿ dÿng ch¿t trÿ keo tÿ CPAM trong n±ßc th¿i ... 4</b>

<b>Hình 1.5 S¡ ß quy trình xÿ lý n±ßc th¿i b¿ng CPAM ... 5</b>

<b>Hình 1.6 Mơ t¿ các giai o¿n trùng hÿp nhi t±¡ng nghßch (trong ó, M là monome, </b>R* là gßc tÿ do, R 3 MM* là gßc oligome, P là polyme) ... 10

<b>Hình 1.7 C¡ ch¿ t¿o m¿m cÿa nhi t±¡ng nghßch: a) q trình x¿y ra vßi ch¿t kh¡i </b>mào tan trong n±ßc, b) q trình x¿y ra vßi ch¿t kh¡i mào tan trong d¿u ... 11

<b>Hình 1.8 S¡ ß vß sÿ dßch chuyßn v¿t ch¿t giÿa các pha trong q trình trùng hÿp </b>nhi t±¡ng nghßch ... 13

<b>Hình 1.9 Sÿ ¿nh h±ßng cÿa nßng ß ch¿t nhi hóa ¿n tßc ß trùng hÿp và ß chun </b>hóa (trong ó, 1-nßng ß ch¿t nhi hóa là 1,94%, 2-nßng ß ch¿t nhi hóa là 3,88%, 3-nßng ß ch¿t nhi hóa là 5,83%, 4-nßng ß ch¿t nhi hóa là 7,77%, 5-nßng ß ch¿t nhi hóa là 9,71%) (ngn: [47]) ... 17

<b>Hình 1.10 C¿u trúc phân tÿ cÿa monome acrylamit ... 18</b>

<b>Hình 1.11 C¿u trúc phân tÿ cÿa monome DMC ... 18</b>

<b>Hình 1.12 S¡ ß mơ t¿ q trình ghép poly DADMAC lên m¿ch phân tÿ PAM .... 22</b>

<b>Hình 1.13 Bißu ß q trình bß sung ch¿t kh¡i mào trong ba giai o¿n cÿa ph¿n ÿng </b>sÿ dÿng thi¿t bß SBR ... 28

<b>Hình 1.14 S¡ ß quy trình ph¿n ÿng trùng hÿp dung dßch CPAM ... 30</b>

<b>Hình 2.1 Cơng thÿc c¿u t¿o cÿa Acrylamit ... 33</b>

<b>Hình 2.2 Cơng thÿc c¿u t¿o cÿa DMC ... 33</b>

<b>Hình 2.3 S¡ ß quy trình tßng hÿp nhi t±¡ng CPAM ... 40</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

xiii

<b>Hình 3.2 Bißu ß bißu thß sÿ ¿nh h±ßng cÿa hàm l±ÿng ch¿t kh¡i mào hß V50 & </b>

KPS/NaHSO<small>3</small> ¿n khßi l±ÿng phân tÿ trung bình CPAM và ß chuyòn húa ca phn ng ... 54

<b>Hỡnh 3.3 ắnh hòng cÿa hàm l±ÿng ch¿t nhi hóa ¿n khßi l±ÿng phân tÿ trung bình </b>

cÿa polyme và ß chun hóa cÿa ph¿n ÿng ... 58

<b>Hình 3.4 Bißu ß bißu thß sÿ ¿nh h±ßng cÿa nhißt ß ph¿n ÿng ¿n khßi l±ÿng phân </b>

tÿ trung bình cÿa CPAM ... 62

<b>Hình 3.5 Bißu ß bißu thß sÿ ¿nh h±ßng cÿa tßc ß khu¿y ¿n khßi l±ÿng phân tÿ </b>

trung bình cÿa CPAM ... 62

<b>Hình 3.6 Bißu ß bißu thß sÿ ¿nh h±ßng cÿa tßc ß khu¿y ¿n ß chun hóa cÿa </b>

ph¿n ÿng ... 63

<b>Hình 3.7 Bißu ß bißu thß sÿ ¿nh h±ßng cÿa thßi gian ph¿n ÿng ¿n khßi l±ÿng phân </b>

tÿ trung bình cÿa CPAM ... 64

<b>Hình 3.8 Bißu ß bißu thß sÿ ¿nh h±ßng cÿa thßi gian ph¿n ÿng ¿n ß chun hóa </b>

¿n khßi l±ÿng phân tÿ trung bình cÿa CPAM ... 70

<b>Hình 3.14 Sÿ ¿nh h±ßng cÿa thßi ißm bß sung và l±u l±ÿng bß sung ch¿t kh¡i mào </b>

¿n ß chun hóa cÿa ph¿n ÿng ... 70

<b>Hình 3.15 Bißu ß bißu thß sÿ ¿nh h±ßng cÿa hàm l±ÿng DMC ¿n hàm l±ÿng cation </b>

có trong CPAM ... 73

<b>Hình 3.16 Bißu ß bißu thß sÿ ¿nh h±ßng cÿa hàm l±ÿng DMC ¿n khßi l±ÿng phân </b>

tÿ trung bình cÿa CPAM ... 74

<b>Hình 3.17 Bißu ß bißu thß sÿ ¿nh h±ßng cÿa hàm l±ÿng DMC ¿n ß chun hóa </b>

cÿa ph¿n ÿng ... 74

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

xiv

<b>Hình 3.18 Bißu ß bißu thß sÿ ¿nh h±ßng cÿa nßng ß monome ¿n khßi l±ÿng phân </b>

tÿ trung bình cÿa CPAM ... 75

<b>Hình 3.19 Bißu ß bißu thß sÿ ¿nh h±ßng cÿa nßng ß monome ¿n ß chun hóa </b>cÿa ph¿n ÿng ... 76

<b>Hình 3.20 Bißu ß bißu thß sÿ ¿nh h±ßng cÿa hàm l±ÿng ch¿t kh¡i mào ¿n khßi </b>l±ÿng phân tÿ trung bình cÿa CPAM ... 77

<b>Hình 3.21 Phß hßng ngo¿i FT-IR cÿa CPAM-1, CPAM-2 và CPAM-3 ... 79</b>

<b>Hình 3.22 Phß cßng h±ßng tÿ </b><small>1</small>H-NMR cÿa CPAM-1, CPAM-2 và CPAM-3 ... 80

<b>Hình 3.23 Kích th±ßc trung bình cÿa h¿t nhi và ß phân bß kích th±ßc h¿t cÿa ba </b>m¿u CPAM ... 81

<b>Hình 3.24 Hình thái bß m¿t cÿa ba m¿u CPAM-1, CPAM-2 và CPAM-3 ... 81</b>

<b>Hình 3.25 K¿t qu¿ BET cÿa ba m¿u CPAM-1, CPAM-2 và CPAM-3 ... 82</b>

<b>Hình 3.26 Quy trình hồn thißn cÿa vißc ch¿ t¿o m¿u nhi t±¡ng CPAM ... 84</b>

<b>Hình 3.27 Hình ¿nh thÿc nghißm xÿ lý n±ßc th¿i b¿ng CPAM-1 và C3012 ... 87</b>

<b>Hình 3.28 Hình ¿nh thÿc nghißm xÿ lý n±ßc th¿i trong nhà máy cơng nghißp ngành </b>gi¿y và bßt gi¿y gi¿y b¿ng CPAM-2 và CPAM C4008 ... 89

<b>Hình 3.29 Hình ¿nh thÿc nghißm xÿ lý n±ßc th¿i trong nhà máy cơng nghißp ngành </b>s¡n b¿ng CPAM DC 71,17% và CPAM C6008 ... 90

<b>Hình 3.30 S¡ ß hß thßng thi¿t bß s¿n xu¿t nhi t±¡ng CPAM ... 94</b>

<b>Hình 3.31 Hß thßng thi¿t bß s¿n xu¿t nhi t±¡ng CPAM ... 96</b>

<b>Hình 3.32 Phß FT-IR cÿa các m¿u CPAM-4, CPAM-2 và C4008 ... 98</b>

<b>Hình 3.33 Phß cßng h±ßng tÿ proton </b><small>1</small>H 3 NMR cÿa các m¿u CPAM-4, CPAM-2 và C4008 ... 99

<b>Hình 3.34 K¿t qu¿ phân tích nhißt trßng l±ÿng TGA cÿa m¿u CPAM-4 ... 100</b>

<b>Hình 3.35 K¿t qu¿ phân tích nhißt trßng l±ÿng TGA cÿa m¿u C4008 ... 100</b>

<b>Hình 3.36 Hình ¿nh SEM m¿u bùn thu ±ÿc tÿ quá trình xÿ lý n±ßc th¿i sÿ dÿng </b>CPAM-4 và C4008 ... 103

<b>Hình 3.37 K¿t qu¿ phân tích dißn tích bß m¿t riêng m¿u bùn thu ±ÿc tÿ q trình xÿ </b>lý n±ßc th¿i sÿ dÿng CPAM-4 và C4008 ... 104

<b>Hình 3.38 Mßt sß hình ¿nh thÿ nghißm thÿc t¿ xÿ lý n±ßc thi ... 105</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

xv

<b>Mị ắU 1. Lý do chßn ß tài </b>

Cơng nghißp ngày càng phát trißn kéo theo nhÿng hß lÿy vß ơ nhißm mơi tr±ßng ngày mßt nghiêm trßng. Hißn nay, có mßt l±ÿng lßn n±ßc th¿i tÿ các nhà máy, khu cơng nghißp, n±ßc th¿i sinh ho¿t ch±a ±ÿc xÿ lý x¿ trÿc ti¿p ra sơng, hß, gây ơ nhißm ngn n±ßc. Theo vịng tu¿n hồn, ngn n±ßc ơ nhißm cịn gây ¿nh h±ßng trÿc ti¿p ¿n sÿc khße con ng±ßi, làm m¿t mơi tr±ßng sßng thÿy sinh cÿa nhißu ßng, thÿc v¿t d±ßi n±ßc, gây ¿nh h±ßng ¿n ngußn n±ßc ß trßng trßt, t±ßi tiêu. Nh¿n th¿y v¿n ß c¿p bách ó nhißu qc gia ã và ang có nhißu chi¿n l±ÿc hành ßng mang tính c¿p bách nh¿m phÿc vÿ xÿ lý n±ßc th¿i.

Trong nhÿng nm g¿n ây, các v¿t lißu polyme tÿ nhiên và các polyme tßng hÿp ±ÿc sÿ dÿng mßt cách rßng rãi vßi vai trị làm ch¿t trÿ keo tÿ ß lo¿i bß các ch¿t hÿu c¡, vơ c¡ ho¿c c¿n l¡ lÿng trong các quá trình xÿ lý n±ßc th¿i. Trong ó, các polyme thc hß polyacrylamit ±ÿc sÿ dÿng phß bi¿n h¡n c¿ vßi các ÿng dÿng quan trßng trong các ngành nh± xÿ lý n±ßc th¿i, khai khống, s¿n xu¿t gi¿y, s¿n xu¿t hóa mÿ ph¿m&. Nhu c¿u vß thß tr±ßng polyacrylamit ±ÿc dÿ báo ngày cng tng, c biòt l cation polyacrylamit (CPAM).

ị Vißt Nam hißn nay, nhu c¿u sÿ dÿng CPAM cho các ngành cơng nghißp r¿t lßn, ¿c bißt là ÿng dÿng cÿa nhi t±¡ng CPAM cho xÿ lý n±ßc th¿i ngày càng ±ÿc quan tâm. Tuy nhiên, cho ¿n thßi ißm hißn t¿i ch±a có cơng trình nghiên cÿu ch¿ t¿o cing nh± ch±a có ¡n vß s¿n xu¿t nhi t±¡ng CPAM nào ±ÿc cơng bß trong n±ßc. Bên c¿nh ó, vißc ph¿i nh¿p kh¿u CPAM cing gây ra nhißu v¿n ß b¿t c¿p có thß kß ¿n nh±: thßi gian v¿n chun kéo dài khơng áp ÿng ±ÿc nhu c¿u c¿p bách cÿa các doanh nghißp, s¿n ph¿m bß quá h¿n sÿ dÿng và dßch vÿ sau bán hàng ch±a tßt&Chính vì nhÿng lý do ó, vißc nghiên cÿu tßng hÿp ±ÿc nhi t±¡ng CPAM và phát trißn ß quy mơ cơng nghißp nh¿m nßi ßa hóa ngn ngun v¿t lißu gi¿m thißu các b¿t c¿p do q trình nh¿p kh¿u, nâng cao vß th¿ cÿa khoa hßc cơng nghß Vißt Nam là hồn tồn c¿n thi¿t. Vßi cách ti¿p c¿n nh± v¿y, nghiên cÿu sinh ã ß xu¿t trißn khai ß tài

<i><b>lu¿n án: <Nghiên cÿu ch¿ t¿o nhi t±¡ng cation polyacrylamit b¿ng ph±¡ng pháp </b></i>

<i><b>trùng hÿp nhi t±¡ng nghßch ßnh h±ßng ÿng dÿng trong xÿ lý n±ßc th¿i cơng nghißp=. </b></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

xvi

<b>2. Mÿc tiêu, ßi t±ÿng và ph¿m vi nghiên cÿu </b>

<b>¥ Mÿc tiêu nghiên cÿu cÿa lu¿n án: làm chÿ cơng nghß ch¿ t¿o nhi t±¡ng </b>

cation polyacrylamit ß quy mơ cơng nghißp có tính nng t±¡ng ±¡ng vßi các th±¡ng ph¿m trên thß tr±ßng, xác ßnh ±ÿc gi¿i pháp nh¿m gi¿m thßi gian nghiên cÿu phát trißn mà v¿n ¿m b¿o yêu c¿u vß ch¿t l±ÿng s¿n ph¿m nh¿m áp ÿng nhanh các nhu c¿u a d¿ng vß hàm l±ÿng cation khác nhau cÿa các chÿng lo¿i s¿n ph¿m CPAM trong xÿ lý n±ßc th¿i cơng nghißp. Tÿ ó giúp nßi ßa hóa ngn ngun v¿t lißu nhi t±¡ng CPAM phÿc vÿ s¿n xu¿t trong n±ßc, gi¿m chi phí v¿n chun ßng thßi kh¿c phÿc mßt trong nhÿng h¿n ch¿ cÿa nhi t±¡ng cation polyacrylamit nh¿p kh¿u nh± thßi h¿n sÿ dÿng ng¿n do tính ßn ßnh khơng cao, trong khi ó thßi gian v¿n chun bß kéo di bòi nhiòu nguyờn nhõn khỏc nhau.

<b>Ơ ßi t±ÿng nghiên cÿu cÿa lu¿n án: là các ißu kißn ph¿n ÿng tßi ±u, các </b>

quy trình cơng nghß và hß thßng thi¿t bß nh¿m ch¿ t¿o nhi t±¡ng cation polyacrylamit ò quy mụ cụng nghiòp.

<b>Ơ Ph¿m vi nghiên cÿu cÿa lu¿n án: xác ßnh các ißu kißn và các quy trình </b>

cơng nghß ß quy mơ phịng thí nghißm. Trên c¡ sß ó, mß rßng, thÿ nghißm, xây dÿng quy trình và hß thßng thi¿t bß phÿc vÿ s¿n xu¿t quy mơ cơng nghißp.

<b>3. Ph±¡ng pháp nghiên cÿu </b>

Các ph±¡ng pháp nghiên cÿu ±ÿc sÿ dÿng trong lu¿n án bao gßm: ph±¡ng pháp v¿t lý, ph±¡ng pháp hóa hßc, ph±¡ng pháp quy ho¿ch thÿc nghißm sÿ dÿng ph¿n mßm Design Expert và các ph±¡ng pháp phân tích hißn ¿i nh± phß hßng ngo¿i (FTIR), phß cßng h±ßng tÿ h¿t nhân proton (<small>1</small>H-NMR), s¿c ký th¿m th¿u qua gel (GPC), tán x¿ ánh sáng ßng (DLS), ph±¡ng pháp nhißt trßng l±ÿng (TGA), kính hißn vi ißn tÿ qt (SEM), ph±¡ng pháp ¿ng nhißt h¿p phÿ gi¿i h¿p phÿ nit¡ (BET), và các ph±¡ng pháp phân tích chß tiêu n±ßc th¿i &

<b>4. Các óng góp mßi cÿa lu¿n án </b>

1. Nghiên cÿu ã ±a ra ±ÿc mơ hình cho phép lÿa chßn các thơng sß cơng nghß phÿc vÿ cho q trình tßng hÿp nhi t±¡ng CPAM b¿ng ph±¡ng pháp trùng hÿp nhi t±¡ng nghßch nh¿m thu ±ÿc các s¿n ph¿m có hàm l±ÿng cation a d¿ng ßnh h±ßng ÿng dÿng trong xÿ lý n±ßc th¿i cơng nghißp thơng qua ph±¡ng pháp quy ho¿ch thÿc nghißm và ÿng dÿng ph¿n mßm Design Expert.

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

xvii

2. ã tính tốn và ±a ra ±ÿc các thơng sß thi¿t k¿ cing nh± ch¿ t¿o thÿ nghißm hß thßng dây chuyßn tßng hÿp nhi t±¡ng CPAM theo ph±¡ng pháp trùng hÿp nhi t±¡ng nghßch t¿i Vißt Nam tÿ các k¿t qu¿ nh¿n ±ÿc trong các ph¿n thÿc nghißm nghiên cÿu cÿa lu¿n án.

3. ã s¿n xu¿t thÿ nghißm ±ÿc CPAM có hàm l±ÿng cation cao vßi các ¿c tính kÿ thu¿t t±¡ng ±¡ng vßi các s¿n ph¿m ±ÿc tßng hÿp ß quy mơ phịng thí nghißm. S¿n ph¿m CPAM tßng hÿp ±ÿc ã ±ÿc ánh giá thÿ nghißm trong xÿ lý n±ßc th¿i nhà máy s¿n xu¿t gi¿y và ¿t ±ÿc hißu qu¿ t±¡ng ±¡ng s¿n ph¿m nh¿p ngo¿i.

<b>5. Ý ngh)a khoa hßc và thÿc tißn cÿa lu¿n án </b>

<i><b>5.1. Ý ngh)a khoa hßc </b></i>

ã tìm ra ph±¡ng pháp tßng hÿp thành cơng nhi t±¡ng cation polyacrylamit theo ph±¡ng pháp trùng hÿp nhi t±¡ng nghßch tÿ hai monome acrylamit (AM) và cation monome [2-(methacryloyloxy) ethyl] trimetyl ammonium chlorit (DMC). S¿n ph¿m có khßi l±ÿng phân tÿ trung bình và hàm l±ÿng cation phù hÿp, ¿t ÿ tiêu chu¿n ß xÿ lý n±ßc th¿i cơng nghißp.

Cơng trình có tính khoa hßc cao khi l¿n ¿u áp dÿng quy ho¿ch thÿc nghißm trong nghiên cÿu ch¿ t¿o nhi t±¡ng CPAM t¿i Vißt Nam, tÿ mơ hình thu ±ÿc cho phép tìm ra ßng thßi bß các thơng sß vß ißu kißn ph¿n ÿng tßi ±u mßt cách nhanh chóng giúp rút ng¿n thßi gian và gi¿m chi phí phát trißn s¿n ph¿m mßi.

<i><b>5.2. Ý ngh)a thÿc tißn </b></i>

K¿t qu¿ cÿa ß tài lu¿n án có ý ngh)a quan trßng trong vißc tìm ra quy trình và ißu kißn ph¿n ÿng tßi ±u nh¿m s¿n xu¿t nhi t±¡ng CPAM ß quy mơ cơng nghißp, ßnh h±ßng ÿng dÿng xÿ lý n±ßc th¿i cơng nghißp. Tÿ ó giúp nßi ßa hóa ngußn nhi t±¡ng CPAM phÿc vÿ nhu c¿u s¿n xu¿t trong n±ßc, gi¿m chi phí v¿n chun, ßng thßi kh¿c phÿc mßt trong nhÿng h¿n ch¿ cÿa nhi t±¡ng cation polyacrylamit nh¿p kh¿u là thßi h¿n sÿ dÿng ng¿n do tính ßn ßnh khơng cao. Bên c¿nh ó k¿t qu¿ cÿa nghiên cÿu này cing là c¡ sß cho vißc mß rßng nghiên cÿu ch¿ t¿o các chÿng lo¿i nhi t±¡ng CPAM phÿc vÿ cho các ßnh h±ßng sÿ dÿng khác nh± ngành hóa mÿ ph¿m, ngành gi¿y, ngành khai khống & nh¿m t¿o cơng n vißc làm cho ng±ßi lao ßng

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

Ch±¡ng 2: Hóa ch¿t và ph±¡ng pháp nghiên cÿu: 18 trang 3 Ph¿n này trình bày tßng quan vß ngun v¿t lißu, ph±¡ng pháp nghiên cÿu sÿ dÿng trong lu¿n án và mô t¿ chi ti¿t t¿t c¿ các thÿc nghißm cÿa lu¿n án.

Ch±¡ng 3: K¿t qu¿ và th¿o lu¿n: 55 trang 3 Ph¿n này trình bày các k¿t qu¿ thu ±ÿc trong q trình nghiên cÿu, th¿o lu¿n ß kh¿ng ßnh tính úng ¿n cÿa chúng.

K¿t lu¿n: 02 trang 3 Ph¿n này trình bày tóm t¿t nhÿng k¿t qu¿ nghiên cÿu trong ß tài.

Danh mÿc các cơng trình ã cơng bß cÿa lu¿n án: 01 trang. Tài lißu tham kh¿o: 16 trang.

Có 58 hình và ß thß, 42 b¿ng và 137 tài lißu tham kh¿o.

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

<i><b>Hình 1.1 Cơng thÿc phân tÿ cÿa các lo¿i PAM </b></i>

Bên c¿nh ó, cn cÿ vào hình thái s¿n ph¿m, các th±¡ng ph¿m polyacrylamit th±ßng ±ÿc chia thành hai d¿ng: d¿ng bßt và d¿ng lßng. Trong ó, d¿ng bßt có màu tr¿ng ÿc, kích th±ßc h¿t nhß (dao ßng tÿ 0,15 3 0,25 mm); d¿ng bßt tan trong n±ßc thành dung dßch trong st có ß nhßt cao. PAM d¿ng bßt th±ßng ±ÿc tßng hÿp

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

2

b¿ng ph¿n ÿng trùng hÿp dung dßch sau ó ±ÿc s¿y, nghißn tr±ßc khi óng gói. ¯u ißm cÿa d¿ng bßt là có h¿n sÿ dÿng dài, dß b¿o qu¿n và v¿n chun. Trong khi ó, d¿ng lßng a ph¿n tßn t¿i d±ßi d¿ng nhi t±¡ng th±ßng có màu tr¿ng sÿa, mßt sß màu vàng kem& ¯u ißm cÿa d¿ng nhi t±¡ng là dß hịa tan trong n±ßc, có thß sÿ dÿng ngay khơng c¿n pha trßn và dß áp dÿng cho các q trình tÿ ßng hóa. Tuy nhiên, nó cing có nhÿng h¿n ch¿ nh± có thßi gian l±u ng¿n, tính ßn ßnh kém, do v¿y, c¿n qu¿n lý tßt thßi gian v¿n chuyßn và thßi gian sÿ dÿng cing nh± ph±¡ng pháp b¿o qu¿n nh¿m h¿n ch¿ h± hßng s¿n ph¿m, tránh ß quá h¿n s dng.

<b>1.1.2. ỵng dng ca polyacrylamit </b>

Tựy thuòc vào b¿n ch¿t cÿa tÿng lo¿i polyacrylamit mà chúng có nhÿng mÿc ích sÿ dÿng khác nhau. Theo báo cáo phân tích cÿa Grand View Research nm 2022 (Hình 1.2), PAM ±ÿc sÿ dÿng trong nhißu l)nh vÿc, trong ó, 35% s¿n l±ÿng PAM ±ÿc sÿ dÿng trong ngành xÿ lý n±ßc th¿i, 35% sÿ dÿng trong ngành d¿u khí, 15% sÿ dÿng trong ngành s¿n xu¿t gi¿y và 15% sÿ dÿng trong các ngành khác [3].

<i><b>Hình 1.2 Ph¿m vi ÿng dÿng cÿa PAM (ngn: [3]) </b></i>

Quy mơ thß tr±ßng polyacrylamit tồn c¿u nm 2022 là 5,51 tÿ USD và dÿ báo s¿ ¿t kho¿ng 10,37 tÿ USD vào nm 2032 theo báo cáo cÿa Vision Research Reports (Hình 1.3) [4]. ißu này cho th¿y sÿ gia tng trong nhu c¿u sÿ dÿng và tißm nng tng tr±ßng cÿa polyacrylamit là lßn trong thßi gian s¿p tßi.

<b><small>THị TRịNG POLYACRYLAMIT TRấN TON CắU(nm 2022)</small></b>

<small>Ngnh x lýnòc thi</small>

<small>Ngnh d¿ukhí</small>

<small>Ngành gi¿yCác ngànhkhác</small>

<small>Quy mơ thß tr±ßngtồn c¿u 2022</small>

<b>5,5 tÿ USD</b>

<b><small>15%</small></b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

3

<i><b>Hình 1.3 Sß lißu dÿ báo vß thß tr±ßng PAM trên tồn c¿u tÿ nm 2022 3 2032 </b></i>

<i>(nguòn: [4]) </i>

<i>1.1.2.1. ỵng dng trong x lý n±ßc th¿i cơng nghißp </i>

Trong xÿ lý n±ßc th¿i, ß xây dÿng quy trình cơng nghß ph¿i cn cÿ vào ¿c tr±ng cÿa lo¿i n±ßc th¿i c¿n xÿ lý ß có thß lÿa chßn ±ÿc lo¿i polyacrylamit phù hÿp (B¿ng 1.1):

<i><b>B¿ng 1.1 ßnh h±ßng ÿng dÿng cÿa các lo¿i polyacrylamit trong xÿ lý n±ßc th¿i </b></i>

Lo¿i

polyacrylamit ^{Chÿng lo¿i n±ßc th¿i} ^{Các ngußn th¿i}CPAM N±ßc th¿i có chÿa hàm

l±ÿng các t¿p ch¿t hÿu c¡ cao.

Tÿ nhà máy s¿n xu¿t gi¿y, nhà máy dßt nhußm, s¿n xu¿t than bùn, nhà máy s¿n xu¿t thÿc ph¿m-ß ußng, &

APAM N±ßc th¿i có chÿa hàm l±ÿng t¿p ch¿t là ion cao nh± ion s¿t, mangan, &

Tÿ các khu ơ thß, dây chun m¿, nhà máy dßt nhm, &

NPAM N±ßc th¿i có chÿa hàm l±ÿng ion th¿p.

Tÿ nhà máy s¿n xu¿t thÿc ph¿m, ß ng.

Trong ó cation polyacrylamit nhß ¿c tính phân tÿ mang ißn tích d±¡ng nên ±ÿc sÿ dÿng nhißu trong xÿ lý các lo¿i n±ßc th¿i có hàm l±ÿng t¿p ch¿t hÿu c¡ cao nh± n±ßc th¿i cơng nghißp th¿i ra tÿ các dây chun gia cơng phun s¡n, tÿ các nhà

<b><small>QUY MƠ THÞ TRịNG POLYACRYLAMIT Tỵ NM 2023 ắN NM 2032 (Tỵ USD)</small></b>

<small>T USD</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

<i><b>Hình 1.4 C¡ ch¿ keo tÿ khi sÿ dÿng ch¿t trÿ keo tÿ CPAM trong n±ßc th¿i </b></i>

Trong xÿ lý n±ßc th¿i cơng nghißp th¿i ra tÿ dây chuyßn s¿n xu¿t gi¿y, ch¿t trÿ keo tÿ CPAM ±ÿc bß sung ß lo¿i bß các t¿p ch¿t hÿu c¡ thơng qua c¡ ch¿ trung hịa ißn tích và c¡ ch¿ b¿c c¿u t¿o bông, các h¿t keo mang ißn tích âm phân tán trong n±ßc th¿i ±ÿc trung hịa và làm m¿t tính ßn ßnh cÿa hß keo, t¿o bơng keo tÿ và cho hißu qu¿ xÿ lý n±ßc th¿i tßt & [8]. Mßt sß nghiên cÿu ã chß ra khi sÿ dÿng PAC k¿t hÿp vßi CPAM có khßi l±ÿng l±ÿng phân tÿ cao và hàm l±ÿng cation phù hÿp s¿ mang l¿i hißu qu¿ l¿ng tách n±ßc tßt [9, 10].

S¡ ß quy trình xÿ lý n±ßc th¿i cơng nghißp sÿ dÿng ch¿t trÿ keo tÿ CPAM ±ÿc thß hißn ß Hình 1.5. Trong quy trình này, n±ßc th¿i cơng nghißp tÿ bß gom ±ÿc b¡m chuyßn lên bß ph¿n ÿng 1, t¿i ó n±ßc vơi trong Ca(OH)<small>#</small> ±ÿc bß sung ß ißu chßnh mơi tr±ßng pH và k¿t tÿa các ion kim lo¿i, ßng thßi các ch¿t keo tÿ t¿o bơng nh± PAC/FeCl<small>3</small> và ch¿t trÿ keo tÿ CPAM ±ÿc bß sung nh¿m t¿o ra các bơng c¿n lßn phÿc vÿ cho các q trình tun nßi ho¿c tun chìm. Sau ó hßn hÿp tÿ bß ph¿n ÿng 1 s¿ ±ÿc chuyßn ¿n bß l¿ng nghiêng ß lo¿i bß bùn th¿i. Ph¿n dung dßch n±ßc s¿ch ti¿p tÿc ±ÿc ±a ¿n bß ph¿n ÿng 2 ß thÿc hißn keo tÿ l¿n hai vßi vißc bß sung các hóa ch¿t xÿ lý nh± axit ißu chßnh pH, PAC và CPAM. Ti¿p ó, hßn hÿp ±ÿc ±a ¿n bß tuyßn nßi ß ti¿p tÿc lo¿i bß ph¿n bùn cịn l¿i. N±ßc s¿ch sau cơng o¿n này ±ÿc ±a qua tháp lßc cát và than ho¿t tính. Ti¿p ¿n n±ßc s¿ch ±ÿc chun ti¿p ¿n các b±ßc xÿ lý khác n¿u c¿n thi¿t ß ¿m b¿o ¿t các chß tiêu theo quy ßnh tr±ßc

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

5

khi x¿ th¿i ra mơi tr±ßng. Bùn thu ±ÿc tÿ quá trình l¿ng tách s¿ ±ÿc chuyßn ¿n máy ép bùn ß ép tách n±ßc, t¿o bùn khơ và mang i xÿ lý.

<i><b>Hình 1.5 S¡ ß quy trình xÿ lý n±ßc th¿i b¿ng CPAM </b></i>

<i>1.1.2.2. ỵng dng trong ngnh cụng nghiòp sn xut giy </i>

Trong cơng nghißp ngành s¿n xu¿t gi¿y, ngồi vißc ±ÿc sÿ dÿng ß xÿ lý n±ßc th¿i, CPAM cịn ±ÿc sÿ dÿng trong các công o¿n s¿n xu¿t gi¿y nh± làm ch¿t trÿ b¿o l±u [11], & Khi CPAM phân tán trong hßn hÿp vßi bßt gi¿y ß nßng ß nh¿t ßnh, nó có tác dÿng liên k¿t, giÿ l¿i các phÿ gia trong gi¿y mßt cách hißu qu¿, hß trÿ lo¿i bß n±ßc ß gi¿m ß ¿m cÿa gi¿y. Các nghiên cÿu chß ra r¿ng, ßi vßi các chÿng lo¿i gi¿y có thành ph¿n cÿa CPAM th±ßng có c¿u trúc bß m¿t sÿi d¿ng t¿m và g¿n k¿t ch¿t ch¿ vßi nhau, ßng thßi tng ß bßn cho giy [12, 13, 14].

<i>1.1.2.3. ỵng dng trong ngành cơng nghißp khai thác d¿u khí </i>

Cation polyacrylamit là mßt ch¿t phÿ gia trong l)nh vÿc khoan, thu hßi d¿u & [15, 16]. Vai trị cÿa CPAM là ißu chßnh tính l±u bi¿n cÿa dung dßch khoan, bơi tr¡n

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

6

mii khoan, gi¿m hao mịn thi¿t bß, chßng rị rß và sÿp ß gi¿ng khoan, duy trì kích th±ßc gi¿ng khoan [17].

<b>1.2. Ph¿n ÿng ßng trùng hÿp nhi t±¡ng nghßch 1.2.1. Gißi thißu vß trùng hÿp nhi t±¡ng </b>

Trong tßng hÿp polyme, ph±¡ng pháp trùng hÿp nhi t±¡ng ±ÿc sÿ dÿng phß bi¿n vßi các ±u ißm nh± v¿n tßc q trình trùng hÿp cao, nhißt ß ph¿n ÿng th¿p, khßi l±ÿng phân tÿ trung bình cÿa polyme cao và ß phân tán nhß. ¿c bißt, ß tßng hÿp các polyme ±a n±ßc và tr±¡ng nß trong n±ßc ng±ßi ta ±u tiên sÿ dÿng ph±¡ng pháp trùng hÿp nhi t±¡ng nghßch (W/O). Q trình trùng hÿp nhi t±¡ng nghßch dißn ra theo c¡ ch¿ t±¡ng tÿ c¡ ch¿ trùng hÿp nhi t±¡ng thu¿n, các h¿t polyme hình thành trong pha n±ßc và phân tán trong pha liên tÿc nhß vào các ion ch¿t nhi hóa h¿p phÿ lên trên bß m¿t polyme hình thành lßp ißn kép. Lßp ißn kép này làm tng kh¿ nng chßng l¿ng và k¿t tÿ cÿa các h¿t, h¿n ch¿ vißc tng ß nhßt theo thßi gian do polyme có tính ±a n±ßc s¿ tr±¡ng nß trong trong pha phân tán làm m¿t tính ßn ßnh cÿa hß nhi t±¡ng trong quá trình trùng hÿp [18]. Do v¿y, ph±¡ng pháp trùng hÿp nhi t±¡ng nghßch có nhÿng ±u ißm v±ÿt trßi trong tßng hÿp copolyme CPAM so vßi các ph±¡ng pháp khác, s¿n ph¿m thu ±ÿc có khßi l±ÿng phân tÿ trung bình cao dao ßng trong kho¿ng 4 3 18 trißu Da, hàm l±ÿng ch¿t r¿n cao trong kho¿ng 20 ữ 50% polyme v ò nhòt ca hò nhi t±¡ng th¿p [1]. Ng±ÿc l¿i, khi áp dÿng các ph±¡ng pháp khác ß tßng hÿp polyme tan trong n±ßc th±ßng bß h¿n ch¿ bßi hàm l±ÿng ch¿t r¿n th¿p (<5%) ß có thß thu ±ÿc polyme có khßi l±ÿng phân tÿ trung bình cao [18, 19].

ß ßn ßnh cÿa các h¿t latex phÿ thußc vào các lÿc ¿y t)nh ißn, lÿc ¿y khơng gian và lÿc London Van-der-Waals & cÿa các h¿t [20, 21]. Trong ó, lÿc ¿y khơng gian óng vai trị quan trßng t¿o ra sÿ ßn ßnh cho hß nhi t±¡ng W/O. Các gißt n±ßc phân tán trong pha d¿u ±ÿc bao phÿ bßi các phân tÿ ch¿t ho¿t ßng bß m¿t, ph¿n ±a n±ßc cÿa ch¿t ho¿t ßng bß m¿t ±ÿc h¿p phÿ và bao quanh gißt n±ßc phân tán, ph¿n cịn l¿i ±a d¿u s¿ giúp các h¿t phân tán tßt trong pha d¿u và giúp ngn c¿n sÿ ti¿p xúc cÿa các h¿t vßi nhau [22].

<b>1.2.2. Ph¿n ÿng ßng trùng hÿp </b>

Ph¿n ÿng ßng trùng hÿp là ph¿n ÿng trùng hÿp ßng thßi hai hay nhißu monome, s¿n ph¿m cÿa ph¿n ÿng gßi là copolyme. Tính ch¿t cÿa copolyme thu ±ÿc

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

-7

tÿ quá trình ßng trùng hÿp có thß ±ÿc ißu chßnh thơng qua vißc phân bß các m¿t xích c¡ b¿n trong c¿u trúc cÿa m¿ch ¿i phân tÿ [23]. Tùy thußc vào cách s¿p x¿p các m¿t xích c¡ b¿n trong m¿ch copolyme mà phân lo¿i thành: copolyme ng¿u nhiên, copolyme luân phiên ßu ¿n, copolyme ghép, copolyme khßi &

Hißn nay, ph±¡ng pháp trùng hÿp gßc ±ÿc sÿ dÿng phß bi¿n ß nghiên cÿu và tßng hÿp các lo¿i polyme vinylic nh± polymetylmetacrylat, polyvinylclorua, polystyren & Trùng hÿp gßc th±ßng có các ph±¡ng pháp nh± trùng hÿp gßc tÿ do (FRP) và trùng hÿp gßc kißm sốt m¿ch (CRP) & [23, 24]. ¯u ißm cÿa ph±¡ng pháp CRP là tßng hÿp ±ÿc các polyme có phân bß khßi l±ÿng phân tÿ trong d¿i h¿p (M"""""/M<small>"</small> """"<small>!</small>< 1,5), ph¿n ÿng trùng hÿp ¿t ±ÿc ß ß chun hóa cao và ÿng dÿng trong s¿n xu¿t các s¿n ph¿m polyme có khßi l±ÿng phân tÿ trung bình th¿p; trong khi ó, ph±¡ng pháp FRP ±ÿc sÿ dÿng rßng rãi do ißu kißn ph¿n ÿng khơng kh¿t khe có thß ti¿n hành trong các ißu kißn mơi tr±ßng khác nhau, các s¿n ph¿m polyme hình thành có khßi l±ÿng phân tÿ trung bình cao [25].

v Giai o¿n kh¡i mào: quá trình kh¡i mào gßm hai giai o¿n: a) Giai o¿n phân hÿy ch¿t kh¡i mào ß t¿o ra các gßc tÿ do: V50:

V60:

KPS/NaHSO<small>3:</small>

b) Giai o¿n cßng hÿp gßc tÿ do vÿa t¿o thành vßi các monome có trong hß nhi t±¡ng nghßch. Trong ó, R‡ là gßc tÿ do vÿa phân hÿy cÿa ch¿t kh¡i mào.

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

8

v Giai o¿n phát trißn m¿ch: có thß x¿y ra theo bßn kh¿ nng nh± sau, trong ó, k<small>11</small>, k<small>12</small> l¿n luÿt là h¿ng sß v¿n tßc cÿa ph¿n ÿng giÿa m¿ch ang phát trißn có trung tâm ho¿t ßng ±ÿc t¿o thành tÿ AM ph¿n ÿng vßi monome AM và monome DMC; k<small>21</small>, k<small>22</small> l¿n l±ÿt là h¿ng sß v¿n tßc cÿa ph¿n ÿng giÿa m¿ch ang phát trißn có trung tâm ho¿t ßng ±ÿc t¿o thành tÿ DMC ph¿n ÿng vßi monome AM và monome DMC.

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

9 v Giai o¿n chuyßn m¿ch

Ph¿n ÿng chun m¿ch là ph¿n ÿng hóa hßc x¿y ra khi trung tâm ho¿t ßng ±ÿc chuyßn tÿ ¿i phân tÿ ang phát trißn ho¿c tÿ oligome sang phân tÿ khác ho¿c ¿n vß trí khác chÿa liên k¿t dß bß phá vÿ bßi gßc tÿ do và t¿o ra gßc tÿ do mßi [26]. Ph¿n ÿng chun m¿ch làm gi¿m khßi l±ÿng phân tÿ trung bình cÿa polyme. Chun m¿ch có thß ±ÿc thÿc hißn thơng qua các ph¿n ÿng chun m¿ch vßi dung mơi, chun m¿ch vßi monome, chuyßn m¿ch vßi ch¿t khßi ¿u, chuyßn m¿ch vßi ch¿t ißu chßnh, ch¿t làm ch¿m và chuyßn m¿ch vßi polyme.

Ch¿t ißu chßnh ±ÿc sÿ dÿng nh¿m t¿o ra ph¿n ÿng chun m¿ch, hình thành các gßc có ho¿t tính t±¡ng ±¡ng vßi gßc tÿ do tÿ ó có thß ißu chßnh khßi l±ÿng phân tÿ trung bình cÿa polyme và làm tng ß ßng ßu cho m¿ch phân tÿ. Ch¿t ißu chßnh th±ßng dùng trong ph¿n ÿng trùng hÿp polyacrylamit là ethanol, propanol và isopropanol & [27]. Ph¿n ÿng chuyßn m¿ch vßi ch¿t ißu chßnh (IPA) ±ÿc thß hißn nh± sau (trong ó, M là monome, X là nhóm th¿):

Ch¿t hãm th±ßng ±ÿc sÿ dÿng ß ngn ngÿa trùng hÿp sßm trong q trình b¿o qu¿n, v¿n chuyßn monome. Ch¿t hãm ±ÿc ±a vào vßi mßt l±ÿng nhß nh±ng có tác dÿng làm ch¿m áng kß ho¿c dÿng h¿n q trình trùng hÿp. Ch¿t hãm có thß là nhÿng ch¿t hÿu c¡ ho¿c vơ c¡; thơng th±ßng ng±ßi ta hay sÿ dÿng các ch¿t hÿu c¡ nh± hydroquinon, các amin th¡m, các hÿp ch¿t nitro th¡m nh± trinitrobenzen, & trong ó, ch¿t hãm hydroquinon ã ±ÿc dùng trong ph¿n ÿng tßng hÿp các polyme tÿ monome acrylamit [28, 29, 30]. Bên c¿nh ó, trong quy mơ cơng nghißp, sÿ dÿng

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

<i><b>B¿ng 1.2 Các giai o¿n trong quá trình trùng hÿp nhi t±¡ng nghßch </b></i>

Giai o¿n Giai o¿n I Giai o¿n II Giai o¿n III

H¿t mixel

Sß l±ÿng gißt

monome (gißt/dm<small>3</small>) ¹⁰¹²^{3 10}¹⁴ ^Gi¿m

Gi¿m d¿n cho ¿n bi¿n m¿t Kích th±ßc gißt

H¿t latex

Sß l±ÿng h¿t latex (h¿t/dm<small>3</small>)

Khơng xác

ßnh ¹⁰¹⁶^{3 10}¹⁸ ^Gi¿mKích th±ßc h¿t

latex (+)

Khơng xác

<i><b>Hình 1.6 Mơ t¿ các giai o¿n trùng hÿp nhi t±¡ng nghßch (trong ó, M là monome, </b></i>

<i>R* là gßc tÿ do, R 3 MM* là gßc oligome, P là polyme) </i>

Trong giai o¿n I:

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

11

Hß nhi t±¡ng bao gßm pha liên tÿc, các h¿t mixel, các gißt monome và các h¿t polyme, gißt ch¿t kh¡i mào & Hß nhi t±¡ng ±ÿc ¿c tr±ng bßi các gißt monome ±ÿc nhi húa cú òng kớnh khong 1 3 10 àm vßi sß l±ÿng gißt kho¿ng 10<small>12</small> 3 10<small>14</small>

h¿t/dm<small>$</small> và các mixel chÿa các monome có ±ßng kính tÿ 0,01 3 0,1àm vòi sò lng mixel khong 10<small>19</small> 3 10<small>21</small> ht/dm<small>$</small>, vßi mßi mixel ±ÿc ßn ßnh bßi kho¿ng 50 3 150 phân tÿ ch¿t nhi hóa [23, 32, 33].

Trong giai o¿n này, các ph¿n ÿng kh¡i mào t¿o m¿m cho q trình trùng hÿp có thß x¿y ra t¿i các vß trí nh±: (1) trong các mixel có chÿa các monome; (2) trên bß m¿t lßp ch¿t nhi hóa ngn cách hai pha cÿa mixel; (3) trong gißt monome; (4) trong pha liên tÿc [20, 34, 35]. ßi vßi các ch¿t kh¡i mào tan trong pha phân tán, q trình t¿o m¿m có thß x¿y ra trong các mixel và trong các gißt monome& Trong khi ó, ßi vßi ch¿t kh¡i mào tan trong pha liên tÿc, sau khi phân hÿy t¿o các gßc tÿ do, các gßc tÿ do có thß ti¿p c¿n và t¿o m¿m t¿i các vß trí nh± trên các bß m¿t lßp ch¿t nhi hóa ngn cách hai pha cÿa mixel, hay cßng hÿp vßi monome tan trong pha liên tÿc tÿ ó hình thành các gßc oligome ±a n±ßc sau ó khu¿ch tán vào các mixel ho¿c các h¿t khác (Hình 1.7) [36].

<i><b>Hình 1.7 C¡ ch¿ t¿o m¿m cÿa nhi t±¡ng nghßch: a) q trình x¿y ra vßi ch¿t kh¡i </b></i>

<i>mào tan trong n±ßc, b) q trình x¿y ra vßi ch¿t kh¡i mào tan trong d¿u </i>

Do tßng bß m¿t riêng cÿa các mixel lßn h¡n r¿t nhißu so vßi bß m¿t riêng cÿa các gißt monome do v¿y g¿n nh± t¿t c¿ các gßc tÿ do khi bß sung s¿ xâm nh¿p vào bên trong các mixel (n¡i hòa tan các phân tÿ monome) và thÿc hißn q trình kh¡i mào vßi các phân tÿ monome [23]. Q trình phát trißn m¿ch trong mixel x¿y ra cho tßi khi gßc thÿ hai tÿ pha liên tÿc khu¿ch tán vào (trung bình 10 3 100 giây có mßt

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

12

gßc tÿ do mßi xâm nh¿p và trong mixel), do kích th±ßc khßi ph¿n ÿng nhß, gßc ang phát trißn và gßc mßi xâm nh¿p vào g¿p nhau và t±¡ng tác vßi nhau lúc này ph¿n ÿng trùng hÿp ngÿng cho tßi khi gßc khác xâm nh¿p vào và ph¿n ÿng cÿ ti¿p tÿc dißn ra cho tßi khi h¿t monome trong mixel [37]. Sÿ tiêu hao monome bên trong các mixel s¿ ±ÿc bù l¿i b¿ng sÿ khu¿ch tán các phân tÿ monome tÿ các gißt vào mixel. ị cuòi giai on ny, phn ng cú ò chun hóa dao ßng trong kho¿ng 15%, các mixel d¿n bi¿n m¿t và trß thành các h¿t polyme vßi lßp ch¿t nhi hóa trên bß m¿t, hay cịn ±ÿc gßi là các h¿t latex (mßi h¿t latex ±ÿc hình thành tÿ kho¿ng 10<small>2</small> 3 10<small>3</small> h¿t mixel) [32]. Sÿ bi¿n m¿t cÿa mixel ánh d¿u sÿ k¿t thúc giai o¿n ¿u tiên cÿa c¡ ch¿ ph¿n ÿng.

Giai o¿n II là giai o¿n t¿i ó tßc ß ph¿n ÿng trùng hÿp là ßn ßnh, sß l±ÿng h¿t trong giai o¿n này ßn ßnh trong kho¿ng 10<small>16</small> 3 10<small>18 </small>h¿t/dm<small>3</small> nh±ng thß tích và khßi l±ÿng cÿa các h¿t polyme tng lên [32], nßng ß monome trong các h¿t polyme ±ÿc xem là khơng ßi do sÿ tiêu hao monome bên trong các h¿t ±ÿc bù l¿i b¿ng sÿ khu¿ch tán cÿa các monome tÿ các gißt [23]. Cußi giai o¿n II, ß chun hóa ¿t kho¿ng 50%.

Giai o¿n III là giai o¿n mà t¿i ó tßc ß trùng hÿp gi¿m, thß tích các h¿t latex ngày càng tng ¿n mÿc ß các phân tÿ ch¿t nhi hóa khơng ÿ ß bao phÿ quanh bß m¿t cÿa chúng, các h¿t có xu h±ßng dính l¿i vßi nhau làm tng kích th±ßc cÿa các h¿t latex, d¿n ¿n sß l±ÿng h¿t trong giai o¿n này gi¿m, ßng thßi kích th±ßc cÿa các gißt monome gi¿m d¿n và cußi cùng chúng bi¿n m¿t [38]. Ph¿n ÿng k¿t thúc khi t¿t c¿ các monome ã sÿ dÿng h¿t ho¿c khi các gßc ang phát trißn g¿p nhau và k¿t thúc m¿ch. Các h¿t polyme cußi cùng có d¿ng hình c¿u và có ±ßng kính trong kho¿ng tÿ 0,05 3 0,3 àm [39].

v S dòch chuyßn v¿t ch¿t giÿa các pha trong ph¿n ÿng trùng hÿp nhi t±¡ng nghßch.

Ph¿n ÿng b¿t ¿u vßi sÿ phân hÿy cÿa ch¿t kh¡i mào t¿o thành gßc tÿ do trong pha n±ßc. Q trình ±ÿc thß hißn nh± Hình 1.8. Các gßc này s¿ ti¿p tÿc cßng hÿp vßi monome t¿o thành các chußi dài h¡n (oligome) tÿ ó hình thành các h¿t ho¿c xâm nh¿p vào các h¿t s¿n có b¿ng cách khu¿ch tán ho¿c lan trun trong pha h¿t. Trong

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

Các gßc ¡n phân M<small>7</small> ±ÿc hình thành do sÿ chun chi cÿa các gßc oligome sang monome trong pha n±ßc ho¿c ±ÿc t¿o ra tÿ sÿ chuyßn m¿ch lên monome cÿa các m¿ch polyme ang phát trißn trong pha h¿t. Gßc ¡n phân M<small>7</small> ti¿p tÿc q trình phát trißn m¿ch t¿o ra các oligome dài h¡n (M)<small>!</small>M<small>7</small>.

Các gßc oligome trong pha n±ßc phát trißn ¿n kích th±ßc ÿ lßn s¿ k¿t tÿ l¿i vßi nhau t¿o thành h¿t polyme và phân tán trong pha liên tÿc [40]. Þ ißu kißn ßn ßnh, t¿i b¿t kÿ thßi ißm nào ó chß mßt nÿa sß h¿t chÿa mßt gßc ang phát trißn, cịn mßt nÿa khác hồn tồn khơng chÿa gßc tÿ do. N¿u gßc tÿ do xâm nh¿p vào h¿t ho¿t ßng, gßc ang phát trißn l¿p tÿc t±¡ng tác vßi nhau và h¿t ó s¿ khơng ho¿t ßng cho tßi khi gßc tÿ do mßi khu¿ch tán vào. Khi có m¿t gßc tÿ do mßi khu¿ch tán vào trong h¿t, ph¿n ÿng phát trißn m¿ch ti¿p tÿc dißn ra (n¿u trong h¿t khơng có gßc

<small>Phát trißn m¿ch</small> _{Phát trißn m¿ch}<small>(sÿ k¿t tÿa)</small>

<small>Chuyßn m¿chsang monome</small>

<small>Chuyßn m¿chsang monome</small>

<small>Ng¿t m¿ch (k¿t hÿp)</small>

<small>Phát trißn m¿chcÿa các gßc tÿ</small>

<small>do</small> ^{Phát trißn m¿ch}

<small>Phát trißn m¿ch(sÿ k¿t tÿa)</small>

<small>Xâm nh¿p v</small>_{ào các h¿t}<small>(b¿ng cách k</small>_{hu¿ch tán)}

<small>Xâ</small>^{m n}<small>h¿p</small>^và

<small>ác </small>^h¿t

<small>(b¿</small>^ng<small>các</small>^{h k}

<small>hu¿</small>^ch<small>tán</small>⁾

<small>Sÿ nh¿(b¿ng cách khu¿ch tán)</small>

<small>Xâm nh¿p vào các h¿t(b¿ng cách khu¿ch tán)</small>

<small>Sÿ ông tÿ</small>

<small>�㗀�㗽2 Ch¿t kh¡i mào�㗁72 Gßc tÿ do cÿa kh¡i mào�㗁 2 �㗀72 Gßc tÿ do vßi kh¡i mào�㗀72 Gßc tÿ do ¡n phân</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

14

ang phát trißn) ho¿c ph¿n ÿng ÿt m¿ch theo c¡ ch¿ k¿t hÿp x¿y ra (n¿u trong h¿t có chÿa gßc ang phát trißn). Vịng tu¿n hồn ti¿p dißn ra trong st q trình trùng hÿp nhi t±¡ng cho ¿n khi monome bi¿n m¿t [23]. Tßng thß h¿t ±ÿc chia thành các nhóm có kích th±ßc khác nhau. Ví dÿ, nhóm h¿t (2) có thß tích g¿p n l¿n thß tích nhóm h¿t (1). Sß l±ÿng h¿t trong nhóm ¿u tiên ±ÿc tng lên khi có sÿ hình thành h¿t mßi nhß q trình t¿o m¿m ho¿c gi¿m i do q trình ơng tÿ các h¿t vßi nhau [41].

<b>1.2.4. ßng hßc q trình trùng hÿp nhi t±¡ng nghßch </b>

ßng hßc cÿa ph¿n ÿng trùng hÿp nhi t±¡ng nghßch ±ÿc mơ t¿ dißn ra theo ba giai o¿n bao gßm kh¡i mào, phát trißn m¿ch và ng¿t m¿ch.

Tßc ß phân ly (R<small>&</small>) ch¿t kh¡i mào t¿o ra gßc tÿ do ±ÿc xác ßnh nh± sau:

trong ó, K<small>&</small> là h¿ng sß tßc ß phân ly; [I] là nßng ß ch¿t kh¡i mào. Tßc ß kh¡i mào (R<small>'</small>) ±ÿc xác ßnh nh± sau:

trong ó, f là hißu su¿t kh¡i mào [23].

V¿n tßc q trình trùng hÿp trong các h¿t:

R<small>(</small> = 2^d[M]_{dt = K}<small>'</small>[R‡][M] + K<small>(</small>[M‡][M] PT (1.3) trong ó, [R‡] là nßng ß gßc tÿ do, [M] là nßng ß monome trong h¿t, [M‡] là nßng ß các monome ho¿t ßng, K<small>(</small> là h¿ng sß v¿n tßc phát trißn m¿ch, K<small>'</small> là h¿ng sß tßc ß kh¡i mào.

Do các monome ±ÿc tiêu thÿ trong giai o¿n kh¡i mào r¿t nhß so vßi q trình phát trißn m¿ch nên giá trß K<small>'</small>[R‡][M] có thß bß qua và lúc này tßc ß trùng hÿp s¿ ±ÿc tính b¿ng tßc ß phát trißn m¿ch:

trong ó, nßng ß [M‡] r¿t nhß và khó xác ßnh chính xác và theo gi¿ thi¿t vß tr¿ng thái dÿng, ngh)a là tßn t¿i thßi ißm trong ó tßc ß sinh ra cÿa gßc tÿ do b¿ng tßc ß bi¿n m¿t cÿa nó: R<small>'</small> =R<small>)</small> (trong ó R<small>)</small> = 2K<small>)</small>[M‡]<small>#</small> vßi R<small>)</small> và K<small>)</small>l¿n l±ÿt là v¿n tßc ng¿t m¿ch và h¿ng sß ng¿t m¿ch cÿa ph¿n ÿng). Nßng ß [M‡]±ÿc xác ßnh theo cơng thÿc:

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

15 [M] =^{N ì n}_N

vòi N l nòng ò mixel-h¿t (h¿t/lit); n là sß l±ÿng gßc trung bình ho¿t ßng trên mßi mixel-h¿t, giá trß này phÿ thußc vào sÿ khu¿ch tán cÿa các gßc ra khßi h¿t polyme, kích th±ßc h¿t&; N<small>*</small> là sß Avogadro. PT (1.4) ±ÿc vit li nh sau:

R<small>(</small> = K<small>(</small>N ì n

Nòng ò monome trong h¿t polyme có thß cho là ¿i l±ÿng khơng ßi trong khi hß v¿n tßn t¿i các gißt monome dÿ trÿ (thơng th±ßng b¿ng 45 3 60%), do ó v¿n tßc trùng hÿp tß lß thu¿n vßi sß l±ÿng h¿t (N) và sß l±ÿng gßc trung bình trong mßi h¿t. Trong ó:

Tr±ßng hÿp 1 vßi n = 0,5: có ngh)a là t¿i b¿t kÿ thßi ißm nào, mßt nÿa sß h¿t polyme chÿa mßt gßc ang phát trißn trong khi nÿa cịn l¿i khơng chÿa gßc ho¿t ßng. Tr±ßng hÿp 2 vßi n<0,5: V¿n tßc gßc tÿ do i ra khßi h¿t nhanh h¡n so vßi v¿n tßc gßc tÿ do xâm nh¿p vào h¿t.

Tr±ßng hÿp 3 vßi n>0,5: V¿n tßc gßc tÿ do xâm nh¿p vào h¿t lßn h¡n tßc ß ng¿t m¿ch trong h¿t, vßi gi¿ ßnh các h¿t ÿ lßn ß chÿa nhißu gßc phát trißn cùng ßng thßi tßn t¿i [32, 35].

Nßng ß h¿t (N) phÿ thußc vào tßng dißn tích bß m¿t cÿa ch¿t ho¿t ßng bß m¿t có trong hß ph¿n ÿng và ±ÿc bißu dißn bßi cơng thÿc:

N = K(^R<small>'</small>

trong ó: a<small>-</small> là dißn tích bß m¿t ±ÿc chi¿m giÿ bßi phân tÿ ch¿t nhi hóa; S là tßng nßng ß ch¿t ho¿t ßng bß m¿t có trong hß ph¿n ÿng (mixel, dung dòch v giòt monome); à l tßc ß tng thß tích cÿa h¿t polyme, R<small>'</small> là tßc ß kh¡i mào, K là h¿ng sß phÿ thußc vào hißu qu¿ b¿t giÿ gßc tÿ do cÿa các mixel so vßi các h¿t polyme, K n¿m trong kho¿ng tÿ 0,37 ¿n 0,53 [42]. Sß l±ÿng h¿t có thß tng lên b¿ng cách tng nßng ß ch¿t nhi hóa, trong khi v¿n duy trì tßc ß kh¡i mào khơng ßi [32, 35].

ß trùng hÿp ph¿n ÿng trùng hÿp nhi t±¡ng ±ÿc xác ßnh theo cơng thÿc [23]:

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

16

Tÿ PT (1.7) cho th¿y, ß trùng hÿp tÿ lß thu¿n vßi nßng ß monome và tÿ lß nghßch vßi sß l±ÿng h¿t và sß gßc tÿ do trên mßi h¿t.

<b>1.2.5. Các y¿u tß ¿nh h±ßng ¿n q trình trùng hÿp nhi t±¡ng nghßch </b>

Trùng hÿp nhi t±¡ng nghßch chßu sÿ ¿nh h±ßng bßi nhißu y¿u tß nh± ß ßn ßnh cÿa pha phân tán và pha liên tÿc; b¿n ch¿t và hàm l±ÿng các ch¿t nh±: ch¿t nhi hóa, monome, ch¿t kh¡i mào; các ißu kißn ph¿n ÿng nh± nhißt ß ph¿n ÿng, thßi gian ph¿n ÿng, tßc ß khu¿y, mơi tr±ßng pH, &

<i>1.2.5.1. ắnh hòng ca cht nhi húa ¿n ß ßn ßnh cÿa hß nhi t±¡ng </i>

Tùy thc lo¿i nhi t±¡ng hay mơi tr±ßng phân tán có thß lÿa chßn lo¿i ch¿t nhi hóa phù hÿp. Trong ó, chß sß cân b¿ng d¿u-n±ßc (HLB) ¿c tr±ng cho ß tan cÿa ch¿t nhi hóa trong các pha. Ch¿ng h¿n vßi các ch¿t nhi hóa dß tan trong n±ßc th±ßng có chß sß HLB trong kho¿ng 8 3 18, cho kh¿ nng làm gi¿m sÿc cng bß m¿t cÿa n±ßc tßt h¡n cÿa d¿u nên th±ßng sÿ dÿng cho nhi t±¡ng O/W, ng±ÿc l¿i các ch¿t nhi hóa dß tan trong d¿u th±ßng có chß sß HLB trong kho¿ng 3 3 6 có kh¿ nng làm gi¿m sÿc cng bß m¿t cÿa d¿u tßt h¡n cÿa n±ßc nên th±ßng sÿ dÿng cho nhi t±¡ng W/O [43], theo quy t¿c Bancroft pha liên tÿc cÿa hß nhi t±¡ng s¿ là pha mà ch¿t nhi hóa tan tßt h¡n [44]. Trong ph¿n ÿng tßng hÿp CPAM b¿ng ph±¡ng pháp trùng hÿp nhi t±¡ng nghßch, ch¿t nhi hóa có thß sÿ dÿng riêng bißt ho¿c k¿t hÿp hai hay nhißu ch¿t nhi hóa vßi nhau trên c¡ sß sao cho chß sß HLB chung cÿa hß nhi hóa n¿m trong kho¿ng tÿ 3 3 6 [45, 46]. Ph±¡ng trình tính tốn chß sß HLB khi k¿t hÿp hai hay nhißu ch¿t nhi hóa vßi nhau ±ÿc xác ßnh theo cơng thÿc:

Ph¿ntrmkhßil±ÿngcÿaA(%) = ^{100(X 2HLB}<small>.</small>)HLB<small>*</small>2 HLB<small>.</small>

PT (1.8) Ph¿ntrmkhßil±ÿngcÿaB(%) = 100 2 %(A) PT (1.9) trong ó: A, B là ch¿t nhi hóa; HLB<small>A</small> và HLB<small>B</small> l¿n l±ÿt là chß sß cân b¿ng d¿u 3 n±ßc cÿa ch¿t nhi hóa A và B; X là chß sß HLB chung cÿa hß nhi hóa.

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

17

<i><b>Hình 1.9 Sÿ ¿nh h±ßng cÿa nßng ß ch¿t nhi hóa ¿n tßc ß trùng hÿp và ß </b></i>

<i>chun hóa (trong ó, 1-nßng ß ch¿t nhi hóa là 1,94%, 2-nßng ß ch¿t nhi hóa là 3,88%, 3-nßng ß ch¿t nhi hóa là 5,83%, 4-nßng ß ch¿t nhi hóa là 7,77%, 5-nßng </i>

<i>ß ch¿t nhi hóa là 9,71%) (ngn: [47]) </i>

ã có nhißu nghiên cÿu chß ra r¿ng ch¿t nhi hóa khơng chß óng vai trị làm tác nhân ßn ßnh mà cịn ¿nh h±ßng ¿n q trình trùng hÿp nh± tßc ß trùng hÿp tng lên khi tng nßng ß ch¿t nhi hóa lên ¿n nßng ß tßi h¿n nh¿t ßnh và sau ó gi¿m xng (Hình 1.9) [47]. T±¡ng tÿ, khßi l±ÿng phân tÿ trung bình cÿa polyme có xu h±ßng ¿t giá trß cÿc ¿i khi nßng ß ch¿t nhi hóa tng lên ¿n giá trß tßi ±u rßi gi¿m xußng [48].

<i>1.2.5.2. ắnh hòng monome n kh nng òng trựng hp </i>

Kh¿ nng ph¿n ÿng cÿa monome tham gia trong ph¿n ÿng ßng trùng hÿp phÿ thußc vào các y¿u tß nh± hißu ÿng hút-¿y ißn tÿ cÿa nhóm th¿ ính kèm, hißu ÿng khơng gian và ß phân cÿc cÿa liên k¿t ơi & Trong ó, cation monome có chÿa các ißn tích d±¡ng trong m¿ch phân tÿ t¿o kh¿ nng hịa tan trong n±ßc tßt, tính linh ho¿t cao cho phép dß dàng ißu chßnh khßi l±ÿng phân tÿ trung bình và tính ch¿t cÿa polyme. Cation monome th±ßng ±ÿc dùng là các mußi amoni b¿c bßn acryloxyalkyl cÿa q trình este hóa tÿ axit acrylic ho¿c axit metacrylic, ¿i dißn bßi metyl acryloyl oxy etyl trimetyl amoni clorua (DMC) và acryloyl oxy etyl trimethyl amoni clorua (DAC) ±ÿc sÿ dÿng phß bi¿n trong trùng hÿp nhi t±¡ng CPAM [49, 50].

Trong c¿u trúc phân tÿ cÿa monome AM có nhóm th¿ hút ißn tÿ (2CONH<small>#</small>) t¿o ißu kißn cho gßc tÿ do dß dàng t¿n cơng vào nßi ơi (C=C) do m¿t ß ißn tÿ ß ó gi¿m, liên k¿t ơi bß phân cÿc và monome có ß ho¿t ßng cao. Trong c¿u trúc phân tÿ cÿa monome DMC có nhóm th¿ ¿y ißn tÿ (nhóm ankyl và ankoxy) khi¿n

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

18

cho liên k¿t ơi kém phân cÿc h¡n, ßng thßi làm gi¿m ß ho¿t ßng cÿa monome. Bên c¿nh ó, nhóm th¿ ankoxy k¿t hÿp vßi gßc amoni b¿c bßn trong DMC có kích th±ßc lßn, cßng kßnh s¿ làm ngn c¿n các monome ti¿p c¿n gßc tÿ do ß tham gia ph¿n ÿng.

<i><b>Hình 1.10 C¿u trúc phân tÿ cÿa monome acrylamit </b></i>

<i><b>Hình 1.11 C¿u trúc phân tÿ cÿa monome DMC </b></i>

Mßt sß k¿t qu¿ nghiên cÿu ã chß ra r¿ng khi ti¿n hành ßng trùng hÿp AM và DMC có h¿ng sß ßng trùng hÿp cÿa monome AM: r<small>*/</small>> 1(k<small>11</small>> k<small>1#</small>) và h¿ng sß ßng trùng hÿp cÿa DMC: r<small>2/3</small> < 1(k<small>##</small> < k<small>#1</small>). ißu này cho th¿y m¿ch polyme ang phát trißn có trung tâm ho¿t ßng t¿o thành tÿ AM dß t±¡ng tác phát trißn m¿ch vßi monome AM h¡n monome DMC, t±¡ng tÿ vßi m¿ch polyme ang phát trißn có trung tâm ho¿t ßng t¿o thành tÿ DMC dß ph¿n ÿng vßi monome AM h¡n vßi monome DMC [51, 52].

S¡ ß Q-e cÿa tác gi¿ Alfrey và Prais ã chß ra sÿ phÿ thußc cÿa h¿ng sß ßng trùng hÿp vào ß ho¿t ßng riêng cÿa monome (Q) và ß phân cÿc cÿa nßi ơi (e) theo ph±¡ng trình sau:

Trong nghiên cÿu ph¿n ÿng ßng trùng hÿp cÿa monome AM vßi mßt sß lo¿i cation monome, tác gi¿ Fei-peng Wu [53] ã chß ra kh¿ nng ph¿n ÿng cÿa các monome phÿ thußc vào b¿n ch¿t cÿa monome và các ißu kißn cÿa mơi tr±ßng ph¿n

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

19

ÿng nh± B¿ng 1.3. Trong ó, r<small>1</small>, r<small>2</small> l¿n l±ÿt là h¿ng sß ßng trùng hÿp cÿa monome AM và cation monome; Q<small>1</small> và Q<small>2</small> l¿n l±ÿt là ß ho¿t ßng riêng cÿa AM và cation monome; e<small>1</small> và e<small>2</small> l¿n l±ÿt là ß phân cÿc cÿa nßi ơi trong phân tÿ AM và cation monome; CMC là nßng ß tßi h¿n cÿa mixel.

<i><b>B¿ng 1.3 Kh¿ nng ph¿n ÿng cÿa monome AM và cation monome </b></i>

Lo¿i cation monome ^{Nßng ß ch¿t ho¿t}_{ßng bß m¿t} r<small>1</small>^(*) r<small>#</small> r<small>1</small>× r<small>#</small> �㗄<small>#</small> �㗅<small>#</small>Dimetylaminoetyl

methacrylat metylbenzyl clorua

p-D±ßi CMC 0,75 0,90 0,675 0,508 0,123 Trên CMC 0,67 1,39 0,931 0,745 0,483 Dimetylaminoetyl

methacrylat propylbenzyl clorua

p-iso-D±ßi CMC 0,77 0,87 0,670 0,493 0,117 Trên CMC 0,68 1,35 0,918 0,721 0,457 Dimetylaminoetyl

methacrylat butylbenzyl clorua

p-tert-D±ßi CMC 0,78 0,86 0,671 0,487 0,118 Trên CMC 0,69 1,34 0,925 0,717 0,470 Dimetylaminoetyl

methacrylat

p-phenylbenzyl clorua

D±ßi CMC 0,81 0,82 0,664 0,466 0,110 Trên CMC 0,73 1,28 0,934 0,688 0,490

<i><small>(*)</small> trong ó monome AM có ß ho¿t ßng riêng cÿa monome Q<small>1</small> = 0,61 và ß phân cÿc cÿa nòi ụi e<small>1</small> = 0,75. </i>

<i>1.2.5.3. ắnh hòng cht kh¡i mào và nßng ß ch¿t kh¡i mào </i>

Ph¿n ÿng trùng hÿp gßc có thß ±ÿc kh¡i mào b¿ng các ph±¡ng pháp nh± sÿ dÿng ch¿t kh¡i mào, nhißt kh¡i mào, quang kh¡i mào và phóng x¿ kh¡i mào& Trong ó, sÿ dÿng ch¿t kh¡i mào là ph±¡ng pháp phß bi¿n nh¿t. Các lo¿i ch¿t kh¡i mào th±ßng ±ÿc sÿ dÿng bao gßm: các hÿp ch¿t peroxit, hÿp ch¿t azo v hò khĂi mo oxy húa 3 kh [42]:

Ơ Ch¿t kh¡i mào azo tan trong n±ßc nh± 2,29-Azobis (2-metylpropionamit) dihydroclorua 3 V50; 2,2'-Azobis [2-metyl-N-(2-hydroxyetyl) propionamit] 3 VA086; 2,2'-Azobis[2-(2-imidazolin-2-yl) propan] dihydroclorua 3 VA044 và ch¿t kh¡i mào azo tan trong d¿u nh± AIBN 3 V60, 2,2'-Azobis(4-metoxy-2,4-dimetylvaleronitril) 3 V70; 1,1'-Azobis(cyclohexan-1-carbonitril) 3 V40 &

¥ Các peroxit nh± peroxit benzoyl, hydroperoxit tert-butyl và peroxit axit sucinic&

Ơ Cỏc hò khĂi mo oxy hóa 3 khÿ nh± peroxit hydro vßi mi s¿t hai, benzoyl peroxit vßi amin b¿c ba th¡m, pesunfat-bisunfit ... Hß khßi ¿u oxy hóa 3 khÿ ±ÿc

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

<i>1.2.5.4. ắnh hòng ca mụi tròng pH n phn ÿng trùng hÿp </i>

Quá trình trùng hÿp nhi t±¡ng nghßch là q trình hình thành tÿ hai pha khơng hịa tan vßi nhau, ±ÿc ngn cách nhau bßi lßp ch¿t nhi hóa, mơi tr±ßng pH ¿nh h±ßng ¿n tính ch¿t bß m¿t cÿa các pha làm thay ßi t±¡ng tác giÿa các pha và ¿nh h±ßng ¿n kh¿ nng hình thành và ßn ßnh cÿa nhi t±¡ng. Tuy nhiên, trong mßt sß nghiên cÿu ã chß ra khi thay ßi giá trß pH trong kho¿ng tÿ 2,5 3 4,5 khơng ¿nh h±ßng nhißu ¿n khßi l±ÿng phân tÿ trung bình cÿa nhi t±¡ng polyme thu ±ÿc [55].

<i>1.2.5.5. ¾nh h±ßng cÿa các t¿p ch¿t ¿n q trình trùng hÿp </i>

Tùy vào b¿n ch¿t cÿa monome và ißu kißn ph¿n ÿng mà oxy và các t¿p ch¿t ¿nh h±ßng khác nhau ¿n quá trình ph¿n ÿng, các t¿p ch¿t và oxy có thß tác dÿng vßi monome t¿o kh¿ nng kích thích ph¿n ÿng ho¿c t¿o hÿp ch¿t bßn gây ÿc ch¿ ph¿n ÿng và làm gi¿m tßc ß ph¿n ÿng. Mßt sß nghiên cÿu ã chß ra vißc có m¿t cÿa oxy gây ra hißu ÿng làm ch¿m tßc ß ph¿n ÿng trùng hÿp polyacrylamit [56, 57]. Vì v¿y, q trình ph¿n ÿng ịi hßi thÿc hißn trong mơi tr±ßng khí nit¡ b¿o vß ß lo¿i bß sÿ xâm nhp ca khớ oxy [58, 59].

<i>1.2.5.6. ắnh hòng cÿa nhißt ß </i>

Khi tng nhißt ß, v¿n tßc cÿa t¿t c¿ các ph¿n ÿng trong quá trình trùng hÿp ßu tng, nh±ng mÿc ß tng cÿa chúng khác nhau. V¿n tßc kh¡i mào tng d¿n ¿n v¿n tßc phát trißn m¿ch tng ßng thßi làm tng v¿n tßc ÿt m¿ch. Ph¿n ÿng kh¡i mào x¿y ra vßi nng l±ÿng ho¿t hóa cao h¡n nhißu so vßi nng l±ÿng ho¿t hóa cho ph¿n ÿng phát trißn m¿ch và ÿt m¿ch. Nng l±ÿng ho¿t hóa càng cao thì sÿ ¿nh h±ßng cÿa nhißt ß ¿n mÿc ß tng v¿n tßc càng lßn. Do ó, khi tng nhißt ß, v¿n tßc kh¡i mào tng nhißu h¡n so vßi v¿n tßc phát trißn m¿ch và ÿt m¿ch [23].

</div>