Nghiên cứu chế tạo polime nhôm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
-k"k“k "k'k "k-k

N G H IÊ N C Ử U CHÉ TẠO PO LIM E NHÔM
■

Mã số: QT-06-18
Chủ trì dề

tài: TS. Nguyễn Thị Bích Lộc

C á n b ộ t h a m ei a: P G S . r s . C a o 1 h e 1 là
CK. Tạ Xuân Dục
CN. N au \'ền Bích Plurọnc

I là nội 2 0 0 7


BÁO CÁO TÓM TẢT

a. Tên đ ề tài: Nghiên cứu chế tạo polime nhôm

Mã số: : Q 1 -06-18

b. C h ủ trì đề tài: TS. Nguyễn Thị Bích Lộc
c. C á c C á n bộ t h a m gia: PGS.TS. Cao The Hà
CN. Tạ Xuân Dục
CN. N e u v ễ n Bích Phượníi
d. M ụ c tiêu và nội d u n g nghiên cứu:
M ụ c tiêu: N a h i ê n cứ u p h ư ơ n a pháp điêu chê. xác định câu trúc, thành phân cua

p o li m e nhô m
Nội dung:
- N g h iê n cứu. tống hựp polvm e A l ị ; đi lừ d u n e dịch NaO l 1 \ d A1C1, theo các ly lệ
r ( | O H | / [ A l | |) c hạ y từ 2.15 đên 2.5. Xác định hàm lượng các tiêii phân polime và
m o n o m e bằng phư ơng pháp phãn tích Fcrron.
- Kết tủa po lime bãnii duntỉ dịch N a : S();. phân tích ihành phán kết tủa. cấu trúc,
kích thước băn e các phương pháp phân tích, nhiễu xạ X R D . SHM. TCÌA/DSC. IR.
- Ng hiê n cứu q u á trình hình thành A U ) , đạn li hat nhu h ã n a cách n u n e kêl lủa A l | ,
sunfat dưới các điều kiện nhiệt độ khác nhau. Sư d u n g phircmg ph áp SEM và X R D
đê ngh iên cứu san phấm.
- Bước đầu n g hi é n cứu tổng hợp tinh thê AI I í nitral. \'a sự hình ihành AUO , tù' tinh
thê này.
- N g h i ê n cứu ánh hướn g củ a ion F- đến quá trình ch u án độ polime n h ô m hãng
ph ư ơn g ph á p trắc qua ng.


e.

Các kct quả đạt duọc:
1. Nghiên cứu. lòna hợp polyme A l n đi t ừ d u n a dịch NaOII và A1C1; theft các ụ
lé r (OII/Aly) chạy từ 2.15 đến 2.5.
2. Xác định các đặc trưng cùa hệ băr )2 các p h ư ơ n s pháp phãn tích hóa học. nhiẻu
\ ạ XR D SIỈiYl, TGA/DSC, IR. Kết quá cho thũ\ thành phán chính cua các ~ ả u
muối kct linh la muối N a (l|A l r,04 ( 0 [I) 2.,(H20 )|; (S 0 4 h ị S..\ 1Ỉ20 trong đó X biến
thién tron° khoáng 9 - 1 1 , tinh thế dạng đơn tà, kích thước tinh thể cỡ vài chục
micromet. Nhiễu xạ tia X cho pic đặc trưng ở góc nhiễu xạ 2 0 gán 8" và d , V trong
khoans 10.45 - 12.84 A" gần với giá Irị của nhiễu .xạ mẫu chuán là dllttl2l = 12.07 A"
còn trẽn phò hổnsỉ ngoại xuất hiện dao độnsi cúa nhóm 0 1 1 ờ 2 ần 3400 c m ' 1.
3. Nshi ên cứu q trình hình thành A1:CK dạniỉ hạt nhó bãns cách nung kết tủa
A l n SLinfat dưới các điểu kiện nhiệt dộ khác nhau. Sử dune phươns pháp SEM va

XRD do n 2 hién cứu tính chất, cấu trúc cini sán phàm.
4. Bước đầu diéu chế được duns dịch polime A l n nitrat và kháo sát được một vài
tính chất cùa hệ polime trona duns’ dịch : độ bền cúa dung dịch polime là 5 - 7
ngày.
5. Tìm được nồns độ F = 0,7ml F có nồnu dộ là lOOOppm \ d thời 2 Ĩan t=2h mà tại
dó lượng polime nhóm trong d un s dịch PAC 30ppm bị che phủ hồn tồn. Từ đó
đưa ra một quy trình xác định hàm lượn 2 polimc nhỏm một cách nhanh hơn mà dộ
chính xác vẫn rất cao, bằng cách cho them F vào duna dịch mẫu ban đáu.

6 . Nahiẽn cứu ánh hưởng của ion C1 đến quá trinh phán ứn« của PAC với Ferron
đã chí ra rằn° C1 khơng có tính chat như F .


f.

T ì n h h ì n h k in h p h í đ ề tài:
Kinh phí đ ư ợc cấp: 20.000.000 đ
Đ ã chi:

20.000.000 đ

K H O A QU Ả N LÝ

C I l ủ TRÌ Đ È TÀI

%

') / /
tí'

^

ị

PCS. TS. T R À N T H Ị NHU MAI

TS. NGƯYÉN T H Ị BÍCH L ộ c
—

C O Q U A N C H Ủ TRÌ ĐÈ TÀI

-

-

..

_


SUMMARY REPORT OF THE SCIENTIFIC
RESEARCH SUBJECT
a. Title o f subject: Study on synthesis polvme A 113.
C o d e No: QT 0 6- 18
b. H e a d o f subjcct: Dr. Nguyen Thi Bich Loc
c.

Participants: AccProi'.Dr. Cao The I la
BA. l a X u an Due
BA. N g u v en Bich p h u o n a

d. A im and co n te n ts o f the subject: Stud) on svnihcsis and characterization
structure, c o m p o s i ti o n o f polym e Al] ',.
+ Study on synthesis p o lv m e A l 13 from N a O I l and A1CI-. with The r (OH Al) ratio
w as varied from 2.15 to 2.5.
+ Determination structure, composition o f polyme All', b\ XRD .

1CJA DSC. [R.

S E M ...
+ Study on factors affection o f F on degradation s p cct ro ph ot om et ric determination
o f p ol v m e Al| i in P A C
T h e ob ta in ed results:
1. Studed on synthesis p o h m e A l | ; from N a O Il and A 1C l 3 V 1th ['he r (OH Al) ratio
w as varied from 2.15 to 2.5. The results suggest that the polym eric species have
con tri bu ted about 90° o o f total al um in iu m in the h> rdolysed solution w ith r
2

2.3.

De te rm in at io n structure, co m pos it ion o f p o l y m e All', b\ X R D . T G A DSC. IR.

S E M ... and for mul a o l' p o l y m e is: N a () l A l ^ O ^ O H ^ i d l 2( ) ) i 2( S ( ) i h. 55.x H : 0 .
3. A l l 3 sunfat crystals was fired until 8 0 0 ° c and

1()0()°C during few hours.

Ch ar ac te riz at io n o f al u m in as f or me d from firing Al 13 sun fat w as stud)
4. Study on factors affec tion o f F" on degradation sp ect r o p h o t o m et r ic determination
o f polv me A113 in PAC.

M Ụ C LỤC

M Ớ Đ Ấ U .......................................................................................................................................................... 7

NỘI DUNG NGHIÊN c ứ u .................................................................................................. 10
2.1 Iỉoá chất dụng c ụ ........................................................................................................................... 10
2.1.1 Hoá c h ấ t .............................................................................

10

2.1.2 Thiết bị và dụn g c ụ ........................................................

10

2.2

Các quy trinh phân tích và phương pháp nghiên cứu.

11

2.2.1 Tính tốn lý t h u y ế t .............................................................................................................. 11
2.2.2 Chuãn dộ xác

dinh

nồng độ nhỏm tron" dung d ị c h ............................................ 13

2.2.3 Chuẩn độ xác

định

hàm lượng s o , 2' ........................................................................ 13

.2.4 Chuán độ xác

định

chính xác nồng độ N a O I l ................................................... 14

2.5 Phương pháp pe r r o n xác định polvme A l r,.....................................................................14
2.6 Chụp ánh bể mặt mẫu trên kính hiển vi diện tu' quét ( S I : M ) ....................................16
.2.7 Phân tích nhiệt \ i s a i ..............................................................................................................16
2.2.8 Phương pháp nhiễu xạ tia X phân tích cấu trúc và thành phần p h a ..................... 16
2.2.9 Nội dung thực n g h i ệ m : ........................................................................................................16
2.2.10 Thưc n g h i ệ m .......................................................................................................................... 16
K Ế T Q U Ả VÀ T H Ả O L U Ậ N ............................................................................................................. 20
3.1 Cấu trúc, thành phán và tính chất cúa polime A l p s u nf at ................................................ 20
3 . 1 .1 Phân tích b á n s các phương pháp Vật lý ..........................................................................20
3.1.2 Phân tích thành phần bằng các phươníi pháp Ilố h ọ c ..............................................25
3.2 Sự hình thành polime AIp, trong dung địch và các yêu tố ảnh h ư ử n a .......................... 28
3.2.1 Kết q tính tốn lý t h u y ế t .................................................................................................28
3.2.2 Sự bicn đổi pH và độ đục trong quá trình điéu c h ế ..................................................... 31
3.2.3 Sự ánh hườna của thời gian tới sự hình thành p o l i m e ................................................32
3.2.4 Sự ảnh hưởna của tv lệ r (OH/A1) tới sự hình thành p o l i m e ...................................35
3.3 Sự hình thành A120 :, từ quá trình phán hu ỷ polime Alp, sunfat ớ nhiệt độ c a o ....... 39


3.3.1 Yếu tố thời g i a n .......................................................................................................................39

3.3.2 Th àn h phần và tính chất của sản phẩm n u n g ................................................................. 41
3.4 Bước đầu nghiên cứu tò n 2 hợp polime Alp, nitrat................................................................4?
3.5 Nghiên cứu anh h ư ờns cưa ion F' tới quá trình xác dinh hàm lượn 2 polime trons
PAC băng phirơna pháp trắc q u a n a : ...............................................................................................46
3.5.1 Đo Abs cua mẫu PAC với chi thị là I-erron khi k h ô n s có mặt ion p ..................4S
3.5.2 Nghiên cứu ánh hườns cùa ion F tới phan

ứn <2 tạo phức của A P v ớ i ferron....4S

3.5.3 Nghiên cứu phan ứn 2 cùa F với ferron: .........................................................................50
3.5.4 Nghiên cứu ánh hườno cứa thời g i a n ...............................................................................50
3.5.5 N s h i ẽ n cứu ánh hườ n 2 cùa nóng đ ộ : ............................................................................... 51
3.5.6 Nghiên cứu ánh hường của các ion có tính chát siốníi với ion F .........................55
3.5.7 Kết qua tính tốn: ..................................................................................................................56
KẾT L U Ậ N .................................................................................................................................................57
TÀ I LIỆU TI ỉ \ M K H Ả O .................................................................................................................... 59


M ỏ ĐẤU

Polime vò cơ là nhữ ns hợp chất có cáu trúc đa nhãn được 2 ãn kết với nhau th>
qua cáu nối là nsuyén tứ o.\i. Đặc điếm nói trội cua các polime võ cơ là chúns có k
thước lớn. điện tích lớn hơn các ion binh thườns và có khá nãns hoạt hóa nsu vẽn tử c ..
trong các phản ứns oxi hóa khử vv. N hữn s tính chất nổi trội đó đã làm cho \ i ệ c nghlr"
cứu polime vỏ cơ trở thành một vấn đề đã và đar )2 thu hút được sự quan tâm của rát nhirnhà khoa học trên toàn thế giới. Chúng có ứng d ụ n 2 trong nhieư lĩnh vực khác nhau ca r
mặt khoa học lẫn thực tiền như côn a nahệ xúc tác, chất ức chế ãn mòn kim loại, tác nh^r.
keo tụ xừ lý nước thai v.v.
*

Một polime vó cơ đơn giản nhất và dược nghiên cứu nhiéu nhất trons nhữne n i —

gán đâv ]à polime A l i:, 0 4( 0 H ) 1M(IỈ:0 ) | 27f. Polime nàv là thành phán chính cùa các rr.lFAC (PoliAluminiumChloride) được sử dụns trona công nshệ xứ lý nước thài vù có thẽ
một nauvẽn liệu đau hữu ích trong sơ'đổ tịn 2 hợp oxít nhỏm dạng hạt nhỏ có cấu trúc Vfli
kích thước m o n 2 muốn. C ù n s với polime AI]2A 1 0 ,(OI ỉ )24

các hợp chát cùns cáu tri-

như các hợp chãi polyoxocation MO.,Ali:( O Ỉ Ỉ )2l( 1120 ) 127x' ( M là kim loại có hóa trị IV)
hav các polvoxometalate như các hợp chất tunsstoaluminate hiện d ans rất được chú V. L'.
do thứ nhất là các hợp chất polyoxocation M 0 4A1| 2( 0 H ) : 4(IỈ:0 ) 127'X* thực chãi khá ph'j
biến trons đất has các khoán a vật và chất lượng cúa đất phụ thuộc rat nhiều vào các họp
chất này. Ngoài ra các hợp chất này còn là những chất đáu dế diều chế các chất xức tie
định dạng và các hạt oxit cỡ nano. Một lý do nữa là các hợp chất polyoxomatelate đưọc
phát hiện là có khả năns xúc tác tốt cho phan ứng oxy hóa- khừ. [ ] . 2.3 .4 1
Sự hình thành các hạt polyme nhỏm Irong dung dịch dược làm rõ từ nhữna nam
1980. Đây la cơ sờ khoa học để sản xuất PAG (PolyAluminumChloride) cũna như ứng
dụng FAC.
Tr o n 2 d u n s dịch, nhỏ m tổn tại dưới các dạng monome A T \ A 1 (0 H) :+. Al(O Hi \
Al( O H) , phãn tử và Al(OIỈ),'. ba dạng polime: Al 2(OH)2‘\ AU(OH)45+. A l , , 0 4( 0 H ) 247i \à
Al(OH)-, rắn. Trong đó AI 1ìO.,(OI 1)247'• gọi tát là AI 13 có cấu trúc hết sức thú vị đổng thơi
là tác nhãn gáy keo tụ chính VÌ1 tốt nhát trong các mẫu PAC. cấu trúc này được phát hiện
từ năm 1960 bởi Johanson[?].
Có hai iỊÌá thiết vê câìi trúc Cỉhi A I ịị
Giả thiết / : Ra đời vào khoán a những năm 60. Những người theo giá thuyết này cho răn”
tron° dung dịch có các hạt polimc dạnsi vòng với đơn vị cơ bán [à vònsz ứns với cô ns thứu

7


f Al6(O H >12( Iỉ:0 ) r )*r: nếu là hai vịna ta có iA11ii( 0 H ) 22(H20 /)16)s+: nêu là 7 vịng ta có

Gia ỉhuxe) 2: Theo 2 Ìá thuyết này thi polime A l n có cấu trúc z -K eas in.
M ó ta cáu trúc £ - Keggin:
Trons nước AV* có số phối trí 4 và 6 . khi đó khá năng tổn tại dưới d ạn .2 tứ diện
A KO H )4' hav còn sọi là tế bào T.; (Bertsch. 1989, 1987) [6. 7] và bát diện A 1 (0 H ), ( H :0 ) 3‘.
Té bào T ị nà\ là mầ m đè hình thành cái gọi là cấu trúc Keagin (hình 1.1) với tâm
là té bào T J A 1 0 J và 12 bát diện bám xung quanh, khi đó ta có cáu trúc ứns \'ó'i cơng thức
A1i2A 1 0 4( 0 H ) ;47+. Người ta cho rằng khi cho kiềm vào d u n s dịch A F \ ion Al?+ tiếp xúc
với các giọt kiềm thi đó là lúc hình thành các tế bào T, và các hát diện'! Tiếp theo ba bát
diện lién kết với nhau tạo thành một nhóm ba. irons mỏi nhóm ba đó. cứ hai bát diện
chung một cạnh nói 011

của bát diện và 0 cua Ti. Mỗi 0 của T, sẽ nối với một nhóm ba.

như vậv sẽ có 12 bát diên vãv quanh T, tạo Alị .
% )

©

Hình ỉ . l M ỏ hình cáu trúc Keggin cu ả po ly me ÁỈỊỊ
Mặt khác, mỗi nhóm ba sẽ liên kết với 3 nhóm ba cịn lại th ỏ n s qua cạnh chuna lù cạnh
nối hai nhóm 011 ' của bát diện 2 ần nhất. Trong cấn trúc này. các phán từ nước ln ln
có sự trao đói với các phân từ nước tự do trong dung dịch, tức là phán tứ nước trong cấu
trúc thì di chuyển ra nsồi cịn các phân từ nước lự do thì thay thế vào vị trí mà các phán
từ nước kia bị mất. đồns thời có sự phá vỡ tạm thời cấu trúc cúa polime. Cơ chế cúa hién
tượna nàv đã được xác nhặn thông qua quá trình nghiên cứu sử dụng các đổng
nước.

8

VỊ

cùa


N h ư vậv có thế coi bước tạo T 4 là bước quvct định trong c ô n 2 nahẽ chế tạo AI ; là
thành phán chính của PAC. Cấu trúc này đã được chứns mi nh bans các phươns pháp phó
hiện đại như N M R : AI \ à X R D góc nhó[5.S].
Điều kiện đã nêu rất khó gặp với q trình thuỷ phân thơng thưịng trong cónạ nghệ
xử lí nước, do vậy các na h i ẽ n cứu chế tạo PAC dã được xúc tiến mạnh trong nhữns năm
1980. Cấu trúc này tươns đối bền trong khoảng nhiệt độ 20- 80''c và pH từ 3 tới 5. Đâ \ là
điều kiện đế chúng ta ch ế tạo cũng như đánh giá lượng cấu trúc này trong PAC.
Trong khuôn khổ đề tài này chúng tôi tập trur )2 sự chú ý cuá mình vào một polime
đơn giản là A l i:, 0 4( 0 I I ) 24( II 20 ) p 7+. Với mục đích nghiên cứu q trình hình thánh, các
đặc tính về tính chất và cấu trúc của polime A l ^ O j i O H ^ H i O ) ^ * và khá nãns tons hợp
oxít nhỏm dạ ns hạt nhó từ polime này. Nội đung đề tài bao gổm các phần chính sau:
chúno tịi tiến hành thực nghiệm bao gồm tổng hợp. phân tích xác đinh thành phán,
cấu trúc và tính chat cúa polime A l 13 \ à tổn 2 hợp xác định cấu trúc oxít nhóm đi từ
nguyên liệu dáu là polime A. 113 sunfat N alMA l r, 0 )( 0 H ) 24([I-,0) 12( S 0 4) ^ 3. \ H 20 . Nshiẽn
cứu ánh hưừna của ion F- đến quá trình chuấn độ polime nhỏm băng phươna pháp trác
quang.
Tuy nhiên, tất cá các nahiên cứu na\ chí là những bước di dấu tiên trons lĩnh vực
khá mới mé này ờ Việt N am . Với những cố gắng và nỗ lực cùa mình chúng tòi hv vọns sẽ
đạt được nhữna thành quá ca o hơn nữa trong thời gian tới.

9


N Ô I DUNG N G H IÊ N CLIP
i'fi ỈÍ* :•?

2.1 Hố chát dụng cụ
2.1.1 Hố chất
- NaOH loại PA cùa Truna Quốc
- EDTA dinatrium salt cùa Merk
- Z n S 0 4.7H:0 > 99,5% của Truns Quốc
- Axít IỈ 2C 20 4 . 2 H , 0 của Merk
- Htanol loại PR của Trung Quốc
- Ba(NO’): khan > 9 9, 5 % của Trung Quốc
- A1CU khan cúa Anh - BDH chemical Ltd.England
- N a 2S 0 4 khan loại PA của Trun° Quốc
- Perron loại PA - Analar. BDH chemical Ltd,En°]and
- Đệm axetat và Urotrophin
- H 20 : 30% của T r u n s quóc
- HC1 36.5% của Trung quốc
- Al(NO,);, loại PA của Trung quốc
- Dưns dịch thuốc thử Xilenol da cam.
2.1.2 Thiết bị và dụng cụ
- Máy quang phổ UV- NVIS 3100 PC; UV- 1201. SH I M A D Z U
- Bếp khuây từ H P - 3000
- Cuvét thạch anh
- Màng lọc 0,45 Ị.I m. Cellulose acetate C04 5A 04 7A, Advantes
MFS. Inc, Japan
- Các cốc thuý tinh chịu nhiệt loại 500 ml. 100 ml và 50 ml
- Bình nón. Buret tự độns. Pipet lự động loại 5 ml

10


- Thiết bị đun mẫu Autoclave HICLA VE HIV- 50
- Cán phân tích Metter AE 200

- M áy hút chán khỏnơ. tú sấy. nhiệt kế. binh hút ám
- Lò nung C A R BO LI TE , Aston Lane, Hope Sheffield. S30 2RR
England
- M á y đo pH Consort C835
- M áv đo độ đục Aqualytic PC compact.
2.2

Các quv trình phân tích và phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Tính tốn lý thuyết
Trona duna dịch nhôm tồn tại dưới các dạng: monom e A f " \ A l(O H) 2+. Al(OH)^ .
A l(OH), phân tử và Al(OM).,', ba dạng polime: A l 2(OH)24\ A l, (O H ) 45+. A1|,Oj(OH)2.:'.
Các mỏ hình cán bằna nhiệt dộng đơi với các tiếu phân của nhôm trong duna dịch được
cho như sau :
(1).

A r + Iỉ20

o

(2).

A1U + 2 H , 0

(3).

2 A l ,f + 2 H 20 o

(4).

/ \ r f + 3 11,0 co A l(OH), ‘ + 3 I P

K, = 10-502

A1(0IỈ)2 + + i r
« . A l( O H )2+ +
A12( 0 H ) 24+

(5). 13A11+ + 28 H 20 o

2 H+

K2= l ơ *-71

+ 2 H'

K, = 1 0 627

A l , A ( O H ) 247+ + 32 I P

K 4= 1 0 '10'4
K 5 = 1 0 y7-fi

Vì nồng độ các dung dịch nhơm mà chúng tơi khảo sát là rất lớn do đó ta phải thay
thế khái niệm nồng độ bằng khái niệm hoạt độ bàng cách sử d ụ n 2 các công thức sau:
Debye-Huckel (Ready, 1970) [9] :
Logf.p = - “Z*Pv ' ' 2 W + Bripiỉ' 2)
Công thức Ghieck au f (1955) [10] :
Loof i r = - a Z ; y 2 /(\ + D r , y 2)

+

p l z l l + ỉ l ^ L load + 0,018mr) - - 102( 1 - 0.01 8/;;/;)
2,3v(1+0,018» h-)
V
V

11


a = 0.5: B = 0,33; rip= bán kính của ion 7X1,(014)“*: m là non°

độ: V

= \f+ + V'; h là chi ĨL

hvdrat hố: r, là t\ lệ the tích mol riêng phán cùa chất điện ly trẽn thể tích mol cua r.'Já:
tinh khiết.
Sừ dụng các kết quá tính lực ion cúa các tiểu phân tronơ dung dịch cho bời
Bottero(1980,[9]) cùns với các thơng số mơ hình nhiệt đ ộ n 2 ờ trẽn cho phép chúnẹ tịi
tính tốn được sự phán bố của các tiểu phân trong d u n 2 dịch theo các pH khác nhau. Các
giá trị tính tốn lực ion của các tiểu phân được biểu diễn trong bản 2 số liệu 2 . 1 .
B ản g 2.1 Gìq trị lực ion tính theo De bye-Hưckel va Glneckaf.

Glueckaf

Debve-Huckel

*

A l ;+

Al( OH) 2+

AI ,3

A12( O H ) 2j+

Al- +

AKOH)/

Aln

A U O H K 1*

3,1

0.1413

0.7394

0,1558

0,0791

0,0879

0,6876

0.1563

0.0181

3.2

0,1413

0.7394

0.1558

0,0791

0,0879 Ị 0.6876

0.1563

0.0181

3,3

0,1413

0.7394

0,1558

0,0791

0,088

0.6876

0.1563

0.0181

3,4

0.1413

0.7394

0,1558

0,0791

0,088

0.6877

0.1563

0.0181

3.5

0,1335

0.7447

0,1591

0,0801

0,0881

0.6878

0.1563

0.0181

3,6

0,1565

0.7626

0.1712

0,0841

0,0948

0,6986

0.1633

0.0203

3,7

0.1623

0.7705

0,177

0.0862

0,106

0,7148

0.1746

0.0242

3,8

0.165

0.7747

0,1802

0,0874

0.1105

0.7207

0.179

0.0257

3,9

0,1675

0,7772

0,1822

0,0881

0,1131

0,724

0.1816

0.0267

4

0.1686

0,7785

0.1832

0,0885

0,1147

0.7261

0.1832

0.0273

4,1

0.1692

0.7793

0,1838

0,0887

0,1155

0,7271

0,184

0.0276

4,2

0,1692

0.7793

0,1838

0,0887

0.115

0,7265

0.1835

0.0274

4,3

0,1721

0,7828

0.1867

0,0898

0,1185

0,7307

0.1869

0.0287

4,4

0.1693

0,7794

0.1839

0,0888

0,1158

0,7275

0.1843

0.0277

4,5

0,1693

0,7794

0.1839

0,0888

0,1158

0,7275

0.1843

0.0277

4,6

0.1693

0,7794

0.1839

0,0888

0,1159

0,7275

0.1843

0.0277

4,7

0.1693

0,7794

0.1839

0,0888

0,116

0,7275

0.1843

0.0277

4,8

0,1693

0.7794

0,1839

0,0888

0,116

0,7275

0,1843

0.0277

4,9

0,1693

0,7794

0,1839

0,0888

0,116

0,7275

0.1843

0.0277

pH

12

2.2.2 Ch u án dộ xác dịnh n ồ n g độ nh ơm trong du ng dịclì[26,27]
H àm lượng nhơm to n s có tro n s dung dịch được xác định theo phươns pháp chu à '
độ ngược với ED TA 0,05 M bằng d u n 2 dịch Z n ;~ 0,0125 M.
Thú tục chuán độ như sau:
- HÚI 5 ml mẫu cần phân tích cho vào bình nón
- Th êm vào đó 5 ml đ ệ m axetat
- Thêm V ml E D T A 0.05 M vào bình
*

- Đun nóng tới 70 - 80 ° c và thêm vào đó khống 0.5 2 Urotrophin lắc đều
- Bơm vào dó 2 - 3 giọt xilenol da cam rồi chuán độ b an s Z n 2~ổ.0125 M tới khi
chỉ thị đổi sana màu đỏ thì dừng.
Giá sử V là thể tích E D T A ổ*.05 M thêm vào, V ’ là thế tích Z r r “dùng đế chuẩn độ.
Ta có nồng độ nhỏm ( C jj ) là :

-

_
V X 0.05 - P x O . O 125
C A1 = ------- 1----- 7 1— - (M)
5
2.2.3 C h u án dộ xác dinh h à m lượng S O / '
Hàm lượng ion S O ị 2 có trong dung dịch được xác dinh theo phươn° pháp trọnợ
lượng. Thao tác tiên hành như sau:
Giấy lọc Cenlulozơ axetat kích thước 0.45 micromet dược sấy ở 105 " c trons vòns
4 h và được xác định khối lượng trên cân phân tích ( rĩi|).
Lấy 20 ml mẫu có nồng độ ion sunfat đã ước lượne được none độ cho vào cốc 250
ml. Th êm vào đó 100 ml d u n s dịch Ba(NO;,) 2 0-5 M (đã lấy dư). Đun nóns dung dịch trẽn
bếp điện tới nhiệt độ 80 " c và để ns uội trons vịng lh. Sau đó mang đi lọc với giấy lọc

0,45 micromet (đã sấy ở trên). Rửa bằng nước cất nóng 3 - 5 lần cho đến khi nước lọc hết
Ba2+ đư. Thu lấy kết tủa và giấy lọc mang đi sấy ở nhiệt độ là 105 ° c Irons vòna 4 h. Sau
khi sấy kết tủa được xác định khối lượng trên cản phân tích (m2). Khối lượng của ion s o /
dược tính theo cơng thức sau:
_
m sunfut=

96
233

............
- » í | ) ( g )

13


2.2.4 Ch u ẩn dộ xác dịnh chính xác nóng (lộ X a O H
Hàm lượng N a O I l có trong duns dịch sau khi pha chế được xác định bar.; cách
chuán độ axít- bazơ với chất chuấn là axít oxalic. Thú tục như sau:
Lấy V ml dung dịch axít oxalic đã biết nổn° độ vào bình tam giác 200 ml. Thêm
vào binh nón 2 - 3 giọt phenolphtalein. Dù ns duns dịch N aO H chưa biết chính xác nổns
độ để chuẩn độ cho tới khi du na dịnh ch u\ ển sana màu hồn e nhạt trons ns 30 s thi
ngừng lại. Giả sử thế tích N a O H tiêu tốn là V ml. nồng độ của NaOH được tính theo cịng
thức sau:
/V

c NaOH =

xỉ'
ưt;

ỉ ....

(M)

m j'j

*

2.2.5 Ph ư ơ ng p h á p Ferr on xác định polyme AIU
Hàm lượng các tiểu phàn A l ’\ A l n và Al(OH); được xác định nhờ phươna pháp đo
phổ hấp thụ phân tử theo thời gian với thuốc thử là Ferron có cóns thức CụH 60 4NSI (7iodo-8-hydroxyquinoline-5-sulfonic acid). Cơ sờ cúa phương pháp là sự khác biệt giữa tốc
độ phản ứng cúa polime Alp, với ferron và tốc độ phán ứna của monome A l ' + với ferron.
Trong khi m o no m e phán ứ n 2 khá nhanh với ferron thì polime phán ứng tương đổi chậm.
Phức tạo bởi nhơm và ferron có cực đại hấp thự ờ Ã = 370 nm [11.12]. Điều kiện thực
nahi ệm như sau: /. = 3 7 0 nm. pH = 5.2, t = 2 - 3 h.
Dựa trên các số liệu thu được ở nhờ chuẩn độ lượn« nhỏm tons ờ trên chúng ta pha
các mẫu PAC cần do và Al(NO,).i có cùns nồns độ nhòm tổng irons khoảng từ 5 - 35
ppm. Thực hiện phép đo đạc Abs các mẫu này. Chuán bị máu trắng làm mău so sánh. Thứ
tạc đo Abs được tiến hành như sơ đồ hình 2.1.

14


Hình 2.1 Q u y trình p h à n tích po ly me nhơm ÁỈỊỊ trong d u n g dịch P AC

15


2.2.6 Ch ụ p ảnh bé mật m ẫ n trên kính hiên vi diện tử quét ( S E M )
Các mảu trong clé tài này được chụp ánh bế mặt và phổ tán sắc nãns lượn 2 bàns kính hiển

vi điện tứ qt (Scanning lìlectron Microscope - SEM) JMS 5410 của hãng Jeol (Nhật
Bản) có kèm theo phụ kiện EDS (Energy Dispersion Spectrometer) cùa hãns Oxford
(Anh) tại phòng thí nghiệm cứa Tru n a tâm Khoa học Vật liệu
2.2.7 Ph án tích nhiệt vi soi
Các mẫu ch ế tạo đểu được khảo sát trên thiết bị phân tích nhiệt S E T A R A M DSC 131 Pháp tại khoa Hoá học trượng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội.
2.2.8 Phư ơng ph áp nhiễu xạ tia X p h á n tích cáu trúc và thành phấn pha
*

Các mẫu nghiên cứu được phân tích cấu trúc bằng nhiễu xạ kế tia X D 8 Advance cùa
hãng Bruker (Đức) tại khoa Hoá học trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc
gia Hà Nội với bước sóng tia X tới từ bức xạ Kừ cùa Cu là : >.Cu = 1.54056 .
2.2.9 N ộ i dung thực nghiệm:
- Nghiên cứu. to n s họ'p polyme A I 13 đi lừ dung dịch NaOIỈ và

Aicụ theo các tý lệ r

([OH]/[A1t ]) chạy từ 2,15 đến 2,5 [15:16],
- Xác định hàm lượno các tieu phân polime và monome bằna phươna pháp phân
tích Ferron.
- Kết tủa polime bằng dung dịch N a 2S 0 4. phán tích thành phẩn kết tủa. cấu trúc,
kích thước bằng các phương pháp phân tích, nhiễu xạ XRD, SHNỊ TGA/DSC. IR.
- Nghiên cứu quá trình hình thành A l:Oi dạng hạt nhỏ bằng cách nung kết túa A l n
sunfat dưới các điều kiện nhiệt độ khác nhau. Sử dụng phươn 2 pháp SEM và XR D để
nghiên cứu sản phẩm.
- Bước đầu nahiên cứu tổng hợp tinh thể A l 1? nitrat, và sự hình thành A12Oị từ tinh
thể này.
- Nghiên cứu ánh hưởng của ion F- đến quá trình chuẩn độ polime nhỏm bằng
phương pháp trắc quang.
2.2.10 Thực nghiệm
2.2.10.1 Nghiên cửu, rong hợ p p o l im e A l u , Al / j sunfat

16


N guyên lý : Polime A1L; (A1i:,(OH) 240 ^ (H 20 ) i; r ) được hình thành thịng qua qu_
trình chuẩn độ d u n 2 dịch A1C1-, b a n s dung dịch N aO H với tý lệ r ([OH]/[A]]) cho trước
tốc độ thèm N aO H rất chậm, dung dịch được khuấy đéu trons suốt quá trình phản ứrK
Polime này có thê được kết tùa dưới d ạ n 2 muối sunfat ngậm nước có cơng thức L
Na 01 A l n 0 4(O H) 2.l( H :0 ) | 2( S 0 4) , 55.xH20
Thao tác: Các d u n s dịch N a O H và A1C1-S được xác định lại nồng độ một cách chính
xác theo phươna pháp chuấ n độ được trình bày ờ phần trên.
Lấy chính xác 25 ml d u n s dịch A1CU 0.25 M cho vao cốc thuv tinh chịu nhiệt 25r.
ml, đun cách thuý dung dịch đến 80 °c. Thêm tù' từ vào cốc một thể tích d un s dịch NaOH
0,25 M tương ứng với các tý lệ r ([0II]/[A1]J = 2.15; 2,21: 2,27; 2.3: 2*35: 2,4: 2.5: 2.6:
2,7 với tốc độ thêm là xấp xì 0,5 ml/phút. Trong suốt quá trinh phán Ứn2 du n ° dịch được
khuấy trộn bằng máy khuấy từ tốc độ 1600 vòng/phứt, nhiệt dộ phán ứns dược giữ ở 60 -

80 "c.
- Dung dịch sau khi điều chế được đế yên ở nhiệt độ p hò ns trons 40 h rồi mang đi
phân tích bằna phương pháp Ferron.
- Mật khác, dưng dịch sau diéu che được dô’ yên ớ nhiệt độ phịng trona 40h. Sau dó
thêm tiếp 62.5 ml dung dịch N a 2SO.| 0,1 M vào cốc. Tinh thể A l n sunfat được hình thành
sau 48 h. Lọc lấy tinh thể trẽn giấy lọc 0.45 micromet. Rửa 3 lần b an s nước cất hai lần vi
rửa sạch tinh thể bằng etanol tuyệt đối ( khoảng ba lán rửa). Tinh thể polime hình thành
được chứa trona bình hút ám.
Trong q trình điều chê Polime bằng cách truna hồ dưn a dịch A1C1-, bằng NaOH
và để yên dung dịch ở nhiệt độ phòngtrong 40 h. dung dịch sau trung hoà được xác định
giá trị pH và độ đục theo các tý lệ 1' và theo thời gian.
2.2.10.2 Xíic định đ ộ ẩ m của mẫu A ì u sunfat

Sấv cốc nung đã rửa sạch ở nhiệt độ 105 " c trong vịng 4 h. Xác định khối lượns
của cóc sau khi sấy trên cân phân tích ( m ị ).
Cân chính xác trên cân phân tích khối lượng mau A l n sunfat cho vào cốc nuns.
Thực hiện sấ> mẫu trona tủ sấy ở nhiệt độ 105 " c trong vòng 4 h (sau thời sian nun s này
khối lượng mẫu nung không thay đổi nữa). Xác định khối lượng mẫu sau khi sấy ( m 2).
Từ kết quả xác dịnh khối lượng mẫu sau khi sấy và trước khi sấy có thể xác định
được giá trị độ ẩm trong các mẫu A l n sunfat.
Đ AI H O C Q U Õ C G !£ HA NOI
TRJNG TẢM iriC M fc

17

THlr / ẺN


2.2.10.3 Xác đinh hù m lượng cùa nh ỏm và ion sunfal trong mail Aỉị; sunfai
Cân chính xác một lượns tinh thể polime A l |, sunfat hoù tan vào nước dược ax.:
hố bãns axít nitric, định mức thành 50 ml duns dịch. Lấy 20 ml d un s dịch mans ph a'
tích hàm lượng ion sunfat theo phương pháp phân tích trọng lượng. Mật khác láv 10 rr.’
dun® dịch m a n s đi phân tích hàm lượng ion AI ’ theo phươna pháp chuán độ complexo."
ngược (Cá hai phư ơns pháp phân tích được trình bàv ở trên). Dựa trẽn kết quả phân tích Ẽ
có thể đánh giá được hàm lượng nguvên tứ nhỏm và hàm lượn° ion suníat có trons mẫu
polime A l n sunfat.
%

2.2.10.4 Đ i ê u chẽ P o ì i m e Alịj lìiírat d ạng du ng clịclì và dạng kì um

Ngaiì lý: Dung dịch polime nitrat được hình thành thỏns qua phản ứng trao đòi
giữa A l n sunfat với dung dịch Ba (N O 02 - Thực tế đáy là phán ứns trao đổi để hình thành
kết túa BaSO .4 và dạng polime nitrat tan.

T hao tác: Cân chính xác 1,0440 V. Ba(NO-J: và 2,7282 2 tinh thế polime AỊ-, sunfat
(được điều chẽ theo tỷ lệ r = 2,27; chứa chính xác 85% polime A11:, sunfat và được tính
tốn dơ 50% so với lirợno cần phản ứn 2 hết với Ba(NO,):)- Hoà tan hết lượng Ba(NO-jtrong 250 ml nước cất hai lán. Dùng burét nhỏ từ từ dung dịch BaiNO,): vừa điều chế vào
cốc 500 ml có chứa lượn 2 Polime

Al|;, sunfat vừa càn ờ trẽn. Thời gian tiến hành phan

ứng là 4 h - 9 h, khuâv b ằ n 2 m áy khuấy từ. Trong suốt quá trình phản ứns. hệ phản ứn 2
được điều nhiệt ở nhiệt độ 60- 90" c . Sau khi thời gian phàn ứng kết thúc, để nsuội hệ
phản ứns trona 1 h, rồi m a n s lọc trên siấv lọc 0 . 4 5 / / m (Cellulose acetate C045A047A.
Advantes). Hàm lượn 2 nhôm tổng trong dung dịch sau khi lọc xác dịnh được theo phươn 2
pháp chuẩn độ Compl exo n là 0,059 M. Dung dịch Polime A l n nitrat vừa điều chế xong
được chứa trong bình Polietilen tý trọng cao.
Tinh thể cùa polime A l n nitrat được điều chế bằng cách cô cạn cách thus 100 m]
d u n s dịch Polime A l n nitral (vừa điều chế ở trẽn) ở nhiệt độ 80 - 90 °c. Lượng únh thể
hình thành dược chứa trons bình hút ẩm.
2.2.10.5 C huyên hoó P olim e A ljj sunfcit ỈÌÙIÌIÌI n hơm oxit
N gun lý : Polime A l i:, sunfat là cấu trúc bao gồm các nguyên tử nhõm, các nhóm
OH và các phàn tử nước. Khi nung đến nhiệt độ cao, cũng giống như hydroxit nhỏm, cáu
trúc polime nàv giải phóng nước và hình thành nhỏm oxít. Do đỏ. để thu được oxít nhỏm
từ polime A l, :, sunfat, chúng tôi thực hiện nung mẫu polime A l p sunfat dến nhiệt độ cao
k h o ả n s gán 1000 "c.

18


T hao tác : Các cốc nung được n u n s ở nhiệt độ 800 " c và 1000 " c rổi để neuội :•
nhiệt độ phịn° và xác định khối lượng trên cân phân tích (m,).
Tinh thế polime A l i:, sunfat được cân chính xác và cho vào cốc nung. Thực hiện ĩ':..
nghiệm nung mẫu ở hai nhiệt độ 800 " c và 1000 " c. thời gian nuna là 6 h và 4 h. Sau kr..

nuns, mẫu được chứa trong bình hút ẩm và xác định khối lượn 2 trên cân phân tích ( m - 1.
Từ kết quá khối lượns mẫu xác định được trước và sau khi n un s chúng tôi xác định
được hiệu suất nung mẫu và thành phần mẫu nung.
2.2.10.6 Xcìc dinh tliành phấn và cáu trúc bâng các phương p h á p Vật ly

Để nghiên cứu thành phần, cấu trúc cúa polime A i n sunfat. A I J- nitrat và nhơm ỏxi:
chúns tỏi thực hiện phân tích nhiễu xạ tia X với tinh thể polime Alị,

và tinh thể nhórr.

oxit.
Mặt khác, để xác định sự có mặt cùa các phân tử nước, và nhóm OH cũne nh_'
nghiên cứu quá trinh phân huý nhiệt của mẫu tinh thể polime A l n sunfat chúng tỏi thự;
hiện chụp phổ hồng ngoại, phãn tích nhiệt trọng lượn 2 và nhiệt vi sai.
Tát cá các thí na h iệ m phân tích dựa trẽn các phương pháp vật lv XRD. IR.
TGA/DSC được thực hiện đo đạc trên thiết bị nhicu xạ tia X D 8 Advance - Đức và thiết bị
phãn tích nhiệt S E T A R A M DSC 131 - Pháp tại khoa Hoá học trường Đại học Khoa he.
Tự nhiên - Đại học Quốc aia Hà Nội.
Để quan sát rõ hơn về kích thước hạt, tinh thể cùa các mẫu polime A l n sunfat \ L
nhỏm o.xit, chúng tơi thực hiện chụp ảnh trên kính hiển vi điện tử quét JMS 5410 - N h ị:
Bản tại Trung tâm Khoa học Vật liệu trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc
gia Hà Nội.

2.2.10.7 Nghiên cứu ảnh hưởng cùa ion F dếiì quả trình chuẩn độ polime nhõn:
bằng phương p h á p trắc quang.
Viêc nghiên cứu ảnh hưởng của ion F đến quá trình chuẩn độ polime nhỏm đượ:
tiến hành tương tự như quy trình đã chỉ ra ở mục 2.2.5 với sự có mặt cùa ion F với cá:
điều kiện ảnh hưởng khác nhau:
-

Ảnh hưởns của thời gian

-

Ảnh hưởna của nồn g độ F-

19


K Ế T Q U Ả VÀ T H Ả O LUẬN

3.1 Cáu trúc, thành phán và tính chát của polime A l u, sunf'at
Các mẫu polime sunfat được điều ch ế từ các d u n s dịch có tý lệ r (OH/A1) là 2.15:
2,21; 2.27: 2.3: 2.4. Mẫu sau điều chế được kết tùa bằng d u n 2 dịch N a 2S 0 4 0.1M theo quv
trình đã trình bày ờ phần thực nghiệm. Tinh thể polime hình thành được phân tích bằng
các phươns pháp Vật lý, xác định cấu trúc và phàn tích thành phần bằng các phươns pháp
hoá học. Kết quả xác định ĩỉược như sau:
3.1.1 Ph án tích bằng các ph ư ơn g p h á p Vật lý

,

3 . Ỉ .1.1 Nììiểu xạ tia X( XRD)
Các tinh thể sau khi điểu chế được nhiễu xạ tia X với góc nhiễu xạ 29 từ l" đến 50".
tốc độ quét là 0.02"/s. được quét bởi tia' alpha phát từ anot Cu. Dưới đãv là kết quả nhiễu
xạ tia X đối với mẫu có r = 2.27. Các kết quá nhiỗu xạ của các máu còn lại được đưa ra
trong phần phu lục.
Faculty o f C he m istry. H US-VN U - M au 5

Ịi

xcc -

ì

1

'C

20

*

J0

2 -T h e la - S cale
p*u V 4, Ỉ 1 . Ỉ U 1 : < X ' E v SCOCO' - Si»t> 0 C20 ■ - S)ôe '* " ã 1 ằ ã -T f-U OiOO- Th«*j í r . o
I
Cu * L ' 1 5-*CS - C'tit X - 3ô-C
n ã S o c *."
3ôeằ 5ufôô w ằ*9*dằ H,arằ'ô ã
IA-13CH 0M)24iM2Op|(S04J ss irC O AL ớ s < 6 - UonaciA* - » 20 1íâCO - 9 >' 44S0C c :* s e o x

* p n I 90 OOŨ • e n 102 9?: • 51-T.

Hình 3.1 Kết q u ả ch ụ p nhiễu xạ tia X mẫu AI ịị su n/ có tỷ lệ r = 2,21

20

Kết quả chụp nhiễu xạ tia X cho thấy răns thành phán chính của các mẫu kếi tủa
thu

được

theo

các

tý

lệ

r

- - 2.15;

2.21:

2.27:

2.3:

2.4

đều

là

phảr.

từ

Na,, 1A l r,0 4( O I i ) r t( lI ; 0 ) 12(S 0 4)3 55.x H-O. Tinh thế này thuộc hệ cấu trúc đơn tà vói các
thõng số là

a = 20.188 A":

b = 11.489 A";

c = 24,98 A":

alpha = 90.00";

beta =

102,957". Vạch đặc trưng nhất trên nhiễu xạ mẫu chuán thu được là vạch ứna vói d =
12,07 A" tại góc nhiễu xạ 29 - - 7,5°, ứn 2 với mãt phẳng nhiễu xạ

(hkl) = (0.0.2).

Tuy nhiên trong các mảu điều chế được, cường độ và vị trí của vạch này cũng thav địi. giá
trị d biến thiên trong kho ảng 10.45 - 12.84 A". Đối với các mẫu r = 2.15 và 2.21 tinh thể
polime sunfat thu được là khơn g hồn chinh, giá trị bị sai lệch khá nhiều so với giá trị mảu
chuẩn. Ng uyên nhân sự sai lệch cũng có thể là do ở các tỷ lệ r này. pH cùa hệ thu được
sau khi điều chế là thấp hơn so với các mẫu khác, do đó tinh thể hình thành xốp hơn. kém
hồn chình hơn. Thực tế, bằng quan sát cho thấv rằng, ứns với các 2 Ìá trị 1' = 2.3; 2.4 khi
cho thêm N a 2S 0 4 vào. d u n s dịch bị ván đục ngay do sự hình thành các tinh thê xảv ra
ngay lập tức. Naược lại, với các mảu có tỷ lệ r = 2.15: 2.21 thi tinh thể chỉ được hình
thành sau 5 - 6 h. dung dịch thu được trước khi lọc có dộ nhứt tháp hơn.

Việc

ghi

nhặn

được

cấu

trúc

của

tinh

thể

polime

AI 13

sunfat

Na<) | A l n 0 l( 0 H ) 2 ,(II 20 ) | 2( S 0 4), ậ5.xH20 cho phép kết luận ràng trons dung dịch sau khi
điểu chế có tổn tại ion A 1 | ì 0 4(0H)24(H20 ) i :7+ như báo cáo cùa các tác giá trẽn thế siới.
Cấu trúc của polime này đã được miêu tá bao gồm một tứ diện A10.t ở chính giữa được
bao quanh bời 12 bát diện như một khối cầu địi xứng.
3.1.1.2 Phán tích trêu p h ổ hóng ngoại (ỈR)
Với mục đích xác định rõ hơn thành phần của mẫu polime A l 13 sunfat và sự có mặt

của các nhóm chức trong cấu trúc polime A11V các tinh thể polime thu dược từ năm mẫu
điều chế được phân tích trên phổ hồng ngoại. Kết quả chụp phổ hồrm ngoại mẫu r = 2,21
được đưa ra trên hình 3.2. Các kết quả chụp phổ hồng rmoại các mau còn lại được đưa ra
trong phần phụ lục.
Kết quả chụp phổ h ồ n 2 ngoại cho thấy rằng:
- Trên tất cả các mẫu phổ đểu xuất hiện một pic trải rộng ở xung quanh

3400 c m ' 1.

Pic này được kết luận là tương ứng với dao động của nhóm OH trong cấu trúc polime A lp .
Khi tý lệ r tăng dần lên thì dao động này cũng dịch chuyên dần vể gần 3500 c m ' 1.
- Hai pic xuất hiện ở gần 1121 c m '1 và 626 c m '1 có thể là do dao đ ộ n s đối xứng
của liên kết s = 0 (1150 c m ' 1) và dao động cúa lién kết S - 0 (650 c m ' 1) tron s ion S 0 42'.

21


100 -p h u - m au so 5

--------------

SC
85­
80

75

70

65

€0

/
/ 1
/ ỉ

'■*n
N
r* N

/
oo
30 •

.

,

40C0

3000

*

2000

1CCO

Hình 3.2 h ế t q u ả c h ụ p p h ô h ồ n g nạoại mẫu A l n sunfat có tỷ lệ r = 2,27

- Ngồi ra cịn xuất hiện pic ở vùng gần 1600 c m ' 1. Pic này hiện vẫn cịn chưa rõ
ngun nhân hình thành. C ũn g có thể là do dao động bất dối xứng của liên kết s=0 (1400
c m ' 1).
Từ kết quả phân tích phổ hồng ngoại cho thấy rằng, tronơ cấu trúc của polime AI 13
có tồn tại các nhóm 011 ứng với dao động gẩn 3400 em '.
3.1.1.3 Phún tícìi nhiệt trọng lượng và nhiệt vi sai (T G A /D S C )
Sau khi phân tích b a n s phổ hồng ngoại, các tinh thể polime A I ,3 sunfat được điều
chế từ các mẫu có tý lệ r = 2,4 và r = 2,27 được phân tích nhiệt TG A/DSC trong diểu kiện
khí quyển là khơng khí. nhiệt độ quét từ 30 - 1000 nc, tốc độ gia nhiệt là 10 "c/phút. Kết
quả phân tích nhiệt của m ẫu có r = 2,4 được cho trên hình 3.3. Các kết quả còn lại được
đưa ra tron° phán phụ lục.
Nhìn trên giàn đồ phân tích T G A /D SC ta thấy:
- Trên đường phân tích nhiệt trọ n s lượng xuất hiện hai pic ghi nhận được ở vùns
nhiệt độ 100 - 670 ° c và ở v ù n s gần 850 °c. Hai vùng này có sự giảm khối lượng mảu
tương ứng là 4 2 . 9 $ và 13,248%. V ùn g 100 - 670 " c có thể là sự giảm khối lượng do sự
mất nước từ các phân tử nước tự do, phân tử nước trong câu trúc và các nhóm OM trons

22


cấu trúc. Vùng 850 "c có thể là sự giảm khối lượn 2 do sư phân hủy cùa các nhóm SO,:
trong tinh thê muối kết tinh.
-

Trẽn đường phán tích nhiệt vi sai xuất hiện 5 pic tại các nhiệt độ gán 101: 120 -

140; 435;844:899 "c.

5 E T A R A IV !

Pigure

E x p e rim e n t: Phu Mau S3 2 ÍC 00C )

Labsys TG

24/04/2CGS

P ro c e d u re : 30 — > 1QCGC 1 10 c m in -1 ) (Zone 2)

C ru c ib le :P T 1CQ

A tm o s p h e re ,- •
M ass (m g):

T G Vj

H e a t F lo v iụ V

80

-

------ —

_____ 3 ------ ----------------------- '

— .

Eao

15 9"
d T G /V í / m in

’
-1

I

12

_50

P eak

*

435 6602 *c

-3

r

/

4

*

-5

I

Pea> 1
C416 * c
P C d '2 39' 9 8 3 5 3C

Peak 10*. Z127 •C
0

-7_

✓ ~

■4
\

9

_ -2 0

tess /an a tion

-42 900 %
I

11

\

■40

■A2

ề\
Ntass vanation

-13 248 %

í
-----------

'5 0

100

200

300

AGO

5ỔŨ

600

7 00

8C0

F u r n a c e te m p e r a t u r e

13

ec

Hình 3.3 Két quả p h á n tích T G A /D S C của mẫu A l I3 sunfat có r = 2,4
Từ đườna phân tích nhiệt trọna lượng và nhiệt vi sai có thể kết luận rang:
- Pic xuất hiện ờ gần 101 °c ứng với sự thu nhiệt được ghi nhận bởi hiện tưựns bav
hơi của các phân tử nước tự do trong tinh thể. Độ giảm khối lượng ứn 2 với píc này nằm
trong khoảng xung quanh 10 % khối lượns mẫu.
- Pic xuất hiện ờ trong khoảng 120 - 140 °c ứng với sự thu nhiệt yếu được ghi nhận
bời hiện tượng bay hơi của các phân tử nước có trong cấu trúc của polime AIIV Sự xuất
hiện cúa pic này tươns ứns với sự giảm khối lượns của hệ cỡ 12 - 14% tươns ứn 2 với
thành phần phần trăm cúa nước trong cấu trúc.

23


- Píc xuất hiện ở gần 435 ° c ứng với sự thu nhiệt yếu có thể là do sự phàn hu v cùa
cấu trúc polime. trons đó có sự bay hơi cúa các phân tử nước hình thành từ các nhórr. OH
trong cấu trúc cua polime A11V Khi pic này xuất hiện, khối ]ượn 2 cua mẫu giảm k h : a n £
15% gần tương ứng với phần trăm về khối lượns của nhóm OH trong cấu trúc polime A l .
sunfat.

- Píc xuất hiện ở 844 "c. xảv ra sự thu nhiệt mạnh có thế là do sự phán huv cùa
nhóm S 0 42' trong tinh thể polime như đã được ghi nhận bởi Kiyohara. P.K và các cộng tác
vién khác [13].
- Pic xuất hiện ờ 90 0 ° c cùng với sự thu nhiệt mạnh có thể là do q trình chuvển
pha của nhỏm oxít. Hiện tượng chuyển pha này có thê’ là ứng với quá trình chuyển pha từ

gam ma - A120:j thành dạng alpha - A l 2O v
3.1.] .4 C hụp ánh bé m ặỉ mẫu trẽn kính lìiéìì vi diện tứ qt ( SEM)
Cuối c ù n 2 . để xác định hình dạng và kích thước tinh thể polime AI 13 sunfat. hai
mẫu điều chế ứng với tý lệ r = 2.27 và r = 2.4 được phân tích ba ns kính hiển vi điện từ
quét. Các kết quả chụp ánh bề mặt trên kính hiển vi điện tử quét được biểu diễn trên hình
3.4 và 3.5.

Hình 3.4 K ế t q u ả chụ p S E M máu A l n sunfat có tỷ lệ r = 2,4

Hình 3.5 K ế t q u ả chụ p S E M mẫu

24

A I

ịị

sunfat có tỷ lệ r - 2,27