ppt hoa tổng hợp và ứng dụng poly(hydroxamic axit)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
KHOA HÓA HỌC

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP POLY(HIDROXAMIC AXIT) TRÊN CƠ SỞ ACRYLONITRIL VÀ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG
DỤNG
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN THỊ MỸ HÒA
Hướng dẫn khoa học : TS. Trịnh Đức Công
TS. Nguyễn Tiến Dũng


•

4

3
Kết luận
2

•

Ứng dụng polyme PHA- AN trong phân tách NTĐH
Nd( III)

Mở đầu

•

Tổng hợp PAN, PHA- AN

•

1

NỘI DUNG TRÌNH BÀY


Đặt vấn đề

Mở
đầu

Đất hiếm

(+) “Vitamin” của ngành công nghiệp
hiện đại

(+) Ứng dụng trong nhiều ngành công
nghiệp

(+) Trữ lượng đất hiếm lớn  Tiềm
năng phát triển

(-) Hiện thực khai thác, sử dụng
khiêm tốn


Mở

Tính cấp thiết của đề tài

đầu

Công nghệ chế
biến, tinh chế đất
hiếm chưa được
nghiên cứu đầy đủ

Nhu cầu sử
dụng đất hiếm
ngày càng tăng

Đề tài“ Nghiên cứu tổng hợp poly(hydroxamic axit) trên cơ sở

acrylonitril và định hướng ứng dụng ”


Mục tiêu của đề tài
Mở
đầu

1.

Tổng hợp vật liệu có nhóm chức đặc biệt trên cơ sở acrylonitril

2. Ứng dụng để thăm dò tách NTĐH Neodym


Thực nghiệm

Tổng hợp polyme PAN và PHA - AN

Chất khơi mào + chất

Monome

Nước + gelatin

tạo lưới (AIBN + DVB)
acrylonitril

Nhỏ giọt

Sản phẩm polyme PHA – AN

10

Khuấy

300 v/p

g/p

mang nhóm chức đặc biêt
Thiết bị
phản ứng
2.biến

1.thủy

tính

phân

Sản phẩm polyme PAN

240 phút

Dừng phản ứng

Bể điều nhiệt

Sấy chân
o
không ở 70 C

Lọc, rửa


Xác định độ hấp phụ của ion kim loại đất hiếm
trong nhựa

Thực nghiệm

Khuấy
Polyme
PHA-AN

Dung dịch muối
của KLĐH Nd

180 phút

Dừng phản ứng

3+

Bể điều nhiệt

Lọc

Xác định nồng độ ion KL bằng pp
chuẩn độ và pp UV-Vis

Dung dịch


Thực nghiệm

Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

trùng hợp thủy phân, biến

tính PAN tạo PHA- AN

 Các phương pháp phân tích đánh giá và nghiên cứu
 Phương pháp hiển vi điện tử SEM
Xác định kích thước trung bình của hạt sản phẩm
 Phân tích phổ hồng ngoại
Xác định TP nhóm chức trong PAN sau thủy phân
Xác định hàm lượng nhóm chức trong PHA-AN
Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hấp phụ

QUÁ TRÌNH TRÙNG
Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian

HỢP
o
Nhiệt độ ( C)

65

70

0

0

Hàm lượng AN(%)

Sản phẩm

DTB (µm)

90

30

Chảy lỏng

-

120

30

Chảy lỏng

-

Thời gian (phút)

30% (kl)
[AIBN]: 1.5% (kl)

C
180

30

Chảy lỏng

-

240

30

Chảy lỏng

-

90

30

Khối

-

120

30

Tạo hạt

300-500

180

30

Tạo hạt

300-500

240

30

Tạo hạt

300-500

90

30

Khối

-

[DVB]: 5% (kl)
[gelatin]: 0,1% (kl)

C

120
80

Điều kiện PƯ: [monome]:

0

30

Tạo hạt

300-500

Chọn:
0

Nhiệt độ: 70 C.
Thời gian PƯ: 240 phút

C
180

30

Tạo hạt

300-500

240

30

Tạo hạt

300-500


QUÁ TRÌNH TRÙNG

Ảnh hưởng của nồng độ chất khơi mào

HỢP
Thời gian

AIBN(%)

Đặc điểm sản phẩm

Hàm lượng gel

 

0.5

Khối

 

1.0

Tạo hạt

97.2

300-500

 

1.3

Tạo hạt

98.8

300-500

1.5

Tạo hạt

100

300-500

1.7

Tạo hạt

100

300-500

2.0

Tạo hạt

100

300-500

240 phút

-

DTB (µm)

-

Điều kiện PƯ:
[AN]: 30% (kl)
[DVB]: 5% (kl)
[Gelatin]: 0.1% (kl)
Thời gian: 240 phút

Chọn [AIBN]= 1.5% (kl)


Ảnh hưởng của nồng độ chất tạo lưới

QUÁ TRÌNH TRÙNG
HỢP
Hàm lượng gel (%)

Mẫu

DVB (%)

DTB (µm)

Đặc điểm sản phẩm

5

Tạo hạt

6

Tạo hạt

7

Tạo hạt

8

Tạo hạt

9

Tạo hạt

80

∼300-500

85
∼300-500

AN
95.5
(30%)
 

∼300-500
100
∼300-500

100
∼300-500

Điều kiện PƯ:
[AN]: 30% (kl)
[AIBN]: 1,5% (kl)
[Gelatin]: 0,1% (kl)
Thời gian: 240 phút

Chọn [DVB]= 8% (kl)


QUÁ TRÌNH TRÙNG

Ảnh hưởng của nồng độ monome

7

HỢP
Mẫu

Nồng độ AN (%)

Đặc điểm sản phẩm

Khả năng phân tách hạt

15

Khối, lỏng

-

20

Tạo hạt, khối

Các hạt không tách rời nhau

25

Tạo hạt, khối

Các hạt không tách rời nhau

30

Tạo hạt

Các hạt tách rời nhau

35

Hạt, dễ bị rã

Các hạt tách rời nhau

PAN
 

Điều kiện PƯ:
0
Nhiệt độ: 70 C
Thời gian : 240 phút
[AIBN]: 1.5%(kl)
[DVB]: 8% (kl)
[gelatin ]: 0,1% (kl)

Chọn :
[AN] : 30% (kl)


QUÁ TRÌNH BIẾN TÍNH

Ảnh hưởng của nồng độ chất ổn định
huyền phù

Mẫu

Nồng độ galetin (%)

Đặc điểm sản phẩm

Khả năng phân tách hạt

0.05

khối, lỏng

-

0.1

Tạo hạt đều

Các hạt không tách rời

0.15

Tạo hạt, khối

Các hạt không tách rời

0.2

Tạo khối

-

0.25

Tạo khối

-

PAN
 

Điều kiện PƯ:
[AN]: 30% (kl)

[AIBN]: 1.5% (kl)
[DVB]: 8% (kl)
Thời gian: 240 phút

Chọn [gelatin]= 0.1% (kl)


QUÁ TRÌNH THỦY

Ảnh hưởng của nhiệt độ

PHÂN
0
Nhiệt độ( C)

-COOH (mmol/g)

60

0.9

6.12

65

1.3

7.8

75

1.62

10.4

80

1.64

12.38

85

1.68

12.38

Điều kiện PƯ:
Thời gian: 16h
Chọn :

0

Nhiệt độ : 80-85 C

-CONH2 (mmol/g)


QUÁ TRÌNH THỦY

Ảnh hưởng của nồng độ H2SO4

PHÂN
Nồng độ H2SO4(%)

-COOH(mmol/g)

-CONH2(mmol/g)

30

0.9

5.23

40

1.13

6.4

50

1.21

11.34

60

1.36

11.42

Điều kiện pứ:
Thời gian 16h

0

Nhiệt độ : 80-85 C
Chọn :
[H2SO4] : 50%


QUÁ TRÌNH THỦY

Ảnh hưởng của thời gian

PHÂN
Thời gian (h)

-COOH (mmol/g)

-CONH2(mmol/g)

5

0.75

4.23

8

1.2

6.54

12

1.37

8.43

16

1.41

12.35

18

1.52

12.35

Điều kiện pứ :

0

Nhiệt độ : 80-85 C

[H2SO4] : 50%
Chọn :
Thời gian : 16h


QUÁ TRÌNH BIẾN

Ảnh hưởng của pH

TÍNH
pH

-CONHOH (mmol/g)

-COOH(mmol/g)

10

2.2

0.8

11

3.53

1.21

12

5.24

1.41

13

7.15

1.47

14

8.135

1.60

Điều kiện pứ:
Thời gian: 48h
0
Nhiệt độ: 30 C
Chọn: pH = 14


Phổ hồng ngoại của polyme PHA-AN


Hình thái học

Hình ảnh SEM của polyme PHA-AN sau khi biến tính PAN

QUÁ TRÌNH

Ảnh hưởng của pH

HẤP PHỤ Nd(III)

Độ hấp phụ q(mg/g)

140
120
100
80
60
40
20
0

4

5

6

pH
pH tối ưu : 6

7

QUÁ TRÌNH

Ảnh hưởng của thời gian

HẤP PHỤ Nd(III)

Độ hấp phụ q(mg/g)

140
120
100
80
60
40
20
0

0

60

120

Thời gian (phút)
Thời gian tối ưu :180 phút.

180

240

QUÁ TRÌNH

Ảnh hưởng của dung môi

HẤP PHỤ Nd(III)

Độ hấp phụ q(mg/g)

150

Đệm Axetat
Axit Oxalic

120
90
60
30
0

0

0.2

0.4

Nồng độ dung môi (M)

Dung môi tối ưu: Đệm axetat 0.5 M

0.6

0.8


QUÁ TRÌNH

Ảnh hưởng của nồng độ ion kim loại

HẤP PHỤ Nd(III)

Độ hấp phụ q(mg/g)

150
120
90
60
30
0

0

50

100

150

Ccb(mg/l)
Độ hấp phụ tăng khi tăng nồng độ Nd

Nồng độ Nd

3+

3+

thấp độ hấp phụ tăng nhanh hơn

Tăng nồng độ đến 600mg/l thì hấp phụ đạt cân bằng

200

250


QUÁ TRÌNH

Xây dựng phương trình đẳng nhiệt hấp
phụ

HẤP PHỤ Nd(III)

Đường đẳng nhiệt Freundlich dạng tuyến tính của
ion Nd

Đường đẳng nhiệt Langmuir dạng tuyến tính của ion

3+

Nd

2.5

2

f(x) = 0.62x + 0.78
R² = 0.94

Ccb/q (g/l)

1.5 f(x) = 0.01x + 0.39

lg q

2

1.5

1

3+

R² = 0.96

1

0.5
0

1

1.5lg Ccb

2

2.5

qmax = 178,15 mg/g.
b= 1,45.10

-2

0

50

100 150
Ccb(mg/l)

200

250


QUÁ TRÌNH

Lượng kim loại đã giải hấp (%)

GIẢI HẤP
100

80
60
40
20
0

0

15

30

45

Thời gian (phút)
Hiệu suất quá trình giải hấp : 99,3%
Trong điều kiện:
Dung dịch HCl: 0.1N
Thời gian: 90phút.

60

75

90