Nghiên cứu tổng hợp hợp chất của axit oleic với coban

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA

NGUYỄN THỊ THƯƠNG
ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỢP CHẤT CỦA
AXIT OLEIC VỚI COBAN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC
Chuyên ngành: Cử Nhân Hóa Phân Tích – Mơi Trường

Đà Nẵng 2016


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA

ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỢP CHẤT CỦA
AXIT OLEIC VỚI COBAN

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Thị Thương

Lớp

: 12CHP

Giáo viên hướng dẫn : TS. Trần Mạnh Lục

Đà Nẵng 2016


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HOÀ XÃ HỘi CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐHSP

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA HOÁ
NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THỊ THƯƠNG
Lớp: 12CHP
1. Tên đề tài: Nghiên cứu tổng hợp hợp chất của axit oleic với coban
2. Nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị:
2.1. Nguyên liệu
- CoCl2.6H2O, PA, Trung Quốc.
- Axit oleic, Trung Quốc.
- NaOH, hóa chất Đức Giang, Việt Nam.
- Nước cất 1 lần.
2.2. Dụng cụ
- Cốc thủy tinh 500ml, cốc thủy tinh chịu nhiệt 100ml.
- Bình định mức100ml, pipet 5ml, 10ml, 20ml,
- Đũa thủy tinh.
- Phễu lọc Buchner, giấy lọc.
2.3. Thiết bị

- Tủ sấy, cân phân tích, máy khuấy, bếp cách thủy.
- Các máy đo IR, EDX, SEM, phân tích nhiệt
3. Nội dung nghiên cứu
3.1. Thu thập tài liệu, thông tin
Thu thập các tài liệu đã công bố trong nước và trên thế giới liên quan đến tổng
hợp phức chất của axit oleic với coban và ứng dụng của chúng trong làm phụ gia
phân hủy chất dẻo.
3.2. Tiến hành thực nghiệm
Trên cơ sở so sánh các phương pháp tổng hợp, dựa trên những khảo sát về các
tác nhân, điều kiện và hiệu suất phản ứng với những điều kiện khả thi về thiết bị,


phịng thí nghiệm chúng tơi đã lựa chọn phương pháp thích hợp để nghiên cứu tổng
hợp phức chất. Mỗi bước phản ứng đều được khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến
hiệu suất như: nhiệt độ, tỷ lệ mol của các tác nhân tham gia phản ứng và nhiệt độ
phản ứng. Các điều kiện tối ưu được lựa chọn dựa trên phương pháp khối lượng.
Sản phẩm cuối cùng sẽ được chứng minh cấu trúc bằng các phương pháp phổ IR,
EDX và DTA/TG. Qua đó lựa chọn được điều kiện tối ưu và quy trình tối ưu cho
tổng hợp hợp chất của axit oleic với coban.
4. Giáo viên hướng dẫn: TS.Trần Mạnh Lục
5. Ngày giao đề tài: 02/06/2015
6. Ngày hoàn thành: 19/12/2015
Chủ nhiệm khoa

Giáo viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ, tên)

(Ký và ghi rõ họ, tên)

Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa ngày … tháng … năm 2016
Kết quả điểm đánh giá: ..........
Ngày…tháng…năm 20…
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
(Ký và ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN
Qua bốn năm học tập và rèn luyện tại trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng
được sự chỉ dạy nhiệt tình của các thầy cơ, đặc biệt là các thầy cơ trong khoa hóa
học đã truyền đạt cho em nhiều kiến thức về lý thuyết cũng như thực hành. Với lòng
biết ơn sâu sắc em xin cảm ơn các thầy cô trong khoa đã giúp đỡ chúng em trong
suốt những năm học ở trường. Và được sự chỉ dẫn của thầy giáo hướng dẫn Trần
Mạnh Lục em đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp hợp chất của axit oleic
với coban”.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Mạnh Lục đã giúp đỡ và chỉ dạy nhiệt
tình cho em, giúp em hồn thành bài khóa luận này.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất,
song do mới làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận với thực tế cũng
như hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên khơng thể tránh khỏi những thiếu sót
nhất định mà bản thân chưa thấy được. Em rất mong nhận được sự góp ý của các
thầy cơ để khóa luận được hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2016
Người thực hiện
Nguyễn Thị Thương


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 1

1. Lí do chọn đề tài .......................................................................................................1
2.Mục đích nghiên cứu ................................................................................................2
3.Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ...............................................................................2
4.Phương pháp nghiên cứu ..........................................................................................2
5.Nội dung nghiên cứu.................................................................................................2
6.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ...............................................................3
7.Bố cục luận văn .........................................................................................................3
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................................... 4
1.1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ SẢN XUẤT, TIÊU THỤ BAO BÌ CHẤT DẺO VÀ
QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ SINH HỌC .............................................................................. 4
1.1.1. Tổng quan về vấn đề sản xuất, tiêu thụ bao bì chất dẻo ...............................4
1.1.2. Quá trình phân huỷ sinh học bao bì, chất dẻo ................................................7
1.2. GIỚI THIỆU VỀ PHỨC ...........................................................................................10
1.2.1. Sơ lược về sự nghiên cứu phức chất và ý nghĩa của nó ............................. 10
1.2.2. Vai trị của phức chất...................................................................................... 12
1.2.3. Màu sắc và phổ hấp thụ phân tử của phức chất .......................................... 14
1.3. ĐẶC TÍNH VÀ KHẢ NĂNG PHẢN ỨNG TẠO PHỨC CỦA CO2+ ....................15
1.3.1. Giới thiệu về CoCl2 ........................................................................................ 15
1.3.2. Khả năng tạo phức của coban ....................................................................... 16
1.4. GIỚI THIỆU AXIT OLEIC ........................................................................................18
1.5. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP PHỨC ......................................................19
1.5.1. Tổng hợp phức chất dựa vào phản ứng trao đổi ......................................... 19
1.5.2. Tổng hợp phức chất dựa vào phản ứng oxi hoá – khử ............................... 20
1.6. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CỦA
PHỨC CHẤT ......................................................................................................................21
1.6.1. Phương pháp hoá học xác định thành phần của phức chất ........................ 21
1.6.2. Một số phương pháp nghiên cứu xác định thành phần của phức chất ..... 22
1.7. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ....................................26

CHƯƠNG 2.NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .....................31
2.1. HOÁ CHẤT VÀ DỤNG CỤ....................................................................................31
2.1.1. Hoá chất ........................................................................................................... 31
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị.......................................................................................... 31
2.2. CHUẨN BỊ CÁC DUNG DỊCH ..............................................................................31
2.2.1. Chuẩn bị dung dịch CoCl2 ............................................................................. 31
2.2.2. Chuẩn bị dung dịch NaOH 2M ..................................................................... 32
2.3. SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU ...............................................................................................32
2.4. THỰC NGHIỆM .........................................................................................................33
2.4.1. Cách tiến hành tổng hợp sản phẩm............................................................... 33
2.4.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo sản phẩm ..................... 33
2.4.3. Tổng hợp sản phẩm ........................................................................................ 33
2.5. ĐẶC TÍNH HỐ LÍ CỦA SẢN PHẨM ...................................................................33
CHƯƠNG 3.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................................35
3.1. NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO SẢN
PHẨM .................................................................................................................................35
3.1.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ NaOH ................................. 35
3.1.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ............................................... 36
3.1.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian.............................................. 37
3.1.4. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ dung dịch Co 2+ ................... 38
3.2. ĐẶC TÍNH HĨA LÝ CỦA SẢN PHẨM ..................................................................39
3.2.1.Phổ hồng ngoại................................................................................................. 40
3.2.2. Phổ phân tích nhiệt vi phân (DTA/TGA)..........................................................41
3.2.3.Ảnh SEM và phổ EDX.................................................................................... 43
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .........................................................................................45
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................46


DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng

Số hiệu

Trang

1.1

Một số hằng số lí hoá của axit oleic

19

2.1

Pha dung dịch CoCl2

31

2.2

Pha dung dịch NaOH

32

3.1

Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến hiệu suất tạo sản phẩm

35

3.2

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất tạo sản phẩm

36

Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất tạo sản

37

3.3

phẩm

3.4

Ảnh hưởng của nồng độ Co2+ đến hiệu suất tạo sản phẩm

38

3.5

Các dao động đặc trưng của sản phẩm

40

3.6

Phần trăm các nguyên tố có trong sản phẩm thực tế

44

DANH MỤC CÁC HÌNH
Tên hình

Số hiệu

Trang

Nhu cầu dùng nhựa theo các lĩnh vực trong khối EU-27, Na
1.1

Uy và Thuỵ Sĩ (2008)

6

Sản lượng nhựa Việt Nam giai đoạn 2000-2010 (đơn vị:
1.2

nghìn tấn)

7

1.3

Cơ chế phân huỷ quang hoá PE

9

1.4

Phân huỷ oxi hoá theo cơ chế Norrish

9

Sự tách mức năng lượng của các orbital d của ion Co 3+ trong
1.5

phức spin cao [CoF6]3- (Δ nhỏ) và phức spin thấp [Co(CN) 6]3-

17

(Δ lớn)
Giản đồ MO của phân tử phức spin thấp [Co(NH3 )6]3+ và giản
1.6

đồ MO của phân tử phức spin cao [CoF6]3-

18

1.7

Cấu tạo khơng gian của axit oleic

18

1.8

Sơ đồ hoạt động của kính hiển vi điện tử quét

24

2.1

Bộ thiết bị tổng hợp sản phẩm

33

3.1

Sản phẩm tạo thành ở các nồng độ NaOH khác nhau

35

3.2

Sản phẩm tạo thành khi thay đổi nhiệt độ

36

3.3

Sản phẩm tạo thành khi thay đổi thời gian

37

3.4

Sản phẩm tạo thành ở các nồng độ dung dịch Co 2+ khác nhau

38

3.5

Sản phẩm thu được sau quá trình tổng hợp

39

3.6a

Phổ IR của mẫu sản phẩm

40

3.6b

Phổ IR của mẫu sản phẩm đã tinh chế bằng THF

41

Phổ phân tích nhiệt của sản phẩm trong mơi trường khơng
3.7a

khí

41


3.7b

Phổ phân tích nhiệt của sản phẩm trong mơi trường khí trơ

42

Phổ phân tích nhiệt sản phẩm đã qua tinh chế bằng THF
3.7c

trong mơi trường khơng khí

42

3.8

Ảnh SEM sản phẩm ở các độ phân giải khác nhau

43

3.9a

Phổ EDX của sản phẩm

43

3.9b

Phổ EDX của sản phẩm đã tinh chế bằng THF

43

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
CSMA

Stiren maleat copolime

DTA/TG

Phổ phân tích nhiệt vi sai

EDX

Phổ tán sắc năng lượng tia X

LDPE

Polietilen tỉ trọng thấp

IR

Phổ hấp thụ hồng ngoại

SEM

Kính hiển vi điện tử quét

UV

Ultra violet

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Ngày nay, túi ni-lơng đã trở nên quen thuộc trong đời sống sinh hoạt hàng
ngày của cộng đồng. Với ưu điểm bền, chắc, tiện dụng và giá thành thấp, túi ni-lông
đã trở thành một loại bao bì được ưa chuộng ở nhiều nước và cả ở Việt Nam. Chúng
được thải ra môi trường do sự vô ý thức của con người dẫn đến ô nhiễm mơi trường
tồn cầu vì theo các nhà khoa học, để phân huỷ hồn tồn một túi ni-lơng trong điều
kiện tự nhiên cần hàng chục năm thậm chí vài trăm năm. Sự tồn tại của nó trong
mơi trường sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới đất và nước bởi túi ni-lông lẫn vào
đất ngăn cản oxy đi qua đất, làm chậm sự tăng trưởng của cây trồng, gây xói mịn
đất, túi ni-lông lọt vào cống, rãnh, kênh, rạch sẽ làm tắc nghẽn gây ngập úng. Hơn
nữa, các hoá chất độc hại cịn sót, lẫn trong q trình sản xuất túi ni-lông cũng sẽ
thâm nhập vào đất, vào nguồn nước gây ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến sức
khoẻ con người.
Đứng trước hiểm hoạ mơi trường nói trên, Việt Nam đang tích cực vận động
người dân hạn chế sử dụng ni-lơng bằng cách tun truyền về tác hại của nó, tổ
chức phát miễn phí các loại túi dễ phân huỷ thay thế túi ni-lông, tổ chức các “Ngày
không túi ni-lông” ở nhiều địa phương… Tuy nhiên, hiệu quả của những giải pháp
hiện tại là chưa cao bởi vì dù biết túi ni-lơng có hại, nhưng việc loại nó khỏi cuộc
sống khơng dễ bởi chưa tìm được thứ gì rẻ hơn và tiện hơn để thay thế túi ni-lông.
Biện pháp để giải quyết vấn đề này là nghiên cứu sản xuất các loại bao bì vừa tiện
lợi, vừa dễ phân hủy, chuyển hóa thành các sản phẩm phụ khơng độc hại, khơng gây
ơ nhiễm mơi trường và vừa có có giá cả hợp lý.
Một hướng giải pháp đang được sử dụng đó là chế tạo các loại bao bì tự hủy
dựa trên công nghệ sử dụng chất phụ gia xúc tiến phân hủy. Công nghệ này đã được
một số doanh nghiệp trong nước nhập khẩu và bước đầu triển khai có hiệu quả, tuy
nhiên chưa được phổ biến đại trà do giá thành vẫn cịn tương đối cao (do ngun
liệu chính là hạt nhựa chứa phụ gia xúc tiến phân huỷ được nhập khẩu).
Chính vì vậy, việc nghiên cứu để tự tổng hợp các phụ gia xúc tiến phân huỷ

là một hướng đi đang thu hút sự quan tâm chú ý của nhiều nhà khoa học và là
1


hướng đi rất có ý nghĩa trong điều kiện ơ nhiễm nghiêm trọng môi trường sinh thái
ở Việt Nam hiện nay. Vì vậy, tơi xin chọn đề tài: “nghiên cứu tổng hợp hợp chất
của axit oleic với coban” làm đề tài luận văn tốt nghiệp của mình.
2. Mục đích nghiên cứu
Tìm ra các điều kiện thích hợp cho q trình tổng hợp sản phẩm từ với axit
oleic với coban (II).
3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
Hợp chất của axit oleic với coban (II)
4. Phương pháp nghiên cứu
4.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết
Thu thập, tổng hợp, phân tích các tài liệu, tư liệu về các loại hợp chất có khả
năng ứng dụng làm phụ gia xúc tiến phân hủy chất dẻo.
4.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
Tổng hợp hợp chất bằng phương pháp chuyển hố hóa học, khảo sát các điều
kiện tối ưu.
Xác định nhóm chức bằng phương pháp đo phổ IR.
Xác định thành phần hóa học bằng phương pháp EDX và DTA/TG.
5. Nội dung nghiên cứu
5.1. Thu thập tài liệu, thông tin
Thu thập các tài liệu đã công bố trong nước và trên thế giới liên quan đến
tổng hợp sản phẩm của coban với axit oleic và ứng dụng của chúng trong làm phụ
gia phân huỷ chất dẻo.
5.2. Tiến hành thực nghiệm
Trên cơ sở so sánh các phương pháp tổng hợp, dựa trên những khảo sát về
các tác nhân, điều kiện và hiệu suất phản ứng với những điều kiện khả thi về thiết
bị, phịng thí nghiệm chúng tơi đã lựa chọn phương pháp thích hợp để nghiên cứu

tổng hợp hợp chất. Mỗi bước phản ứng đều được khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến
hiệu suất như: nhiệt độ, tỷ lệ mol của các tác nhân tham gia phản ứng và nhiệt độ
phản ứng. Các điều kiện tối ưu được lựa chọn dựa trên phương pháp khối lượng.
Sản phẩm cuối cùng sẽ được chứng minh cấu trúc bằng các phương pháp phổ IR,
2


EDX và DTA/TG. Qua đó lựa chọn được điều kiện tối ưu và quy trình tối ưu cho
tổng hợp hợp chất của coban với axit oleic.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
6.1. Ý nghĩa khoa học
Cung cấp thơng tin có ý nghĩa khoa học về hợp chất làm phụ gia xúc tiến
phân hủy, là tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu tiếp theo về phụ gia chất dẻo tự
phân hủy cùng các vấn đề có liên quan.
6.2. Ý nghĩa thực tiễn
Sự thành công của đề tài cho phép triển khai nghiên cứu quy trình cơng nghệ,
tạo phụ gia chất dẻo tự phân hủy là sản phẩm sản xuất trong nước.
7. Bố cục luận văn
Nội dung luận văn chia làm 3 chương:
Mở đầu
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
Chương 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo

3


CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ SẢN XUẤT, TIÊU THỤ BAO BÌ CHẤT
DẺO VÀ QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ SINH HỌC
1.1.1. Tổng quan về vấn đề sản xuất, tiêu thụ bao bì chất dẻo
Việt Nam đang trong q trình đẩy mạnh cơng nghiệp hóa – đơ thị hóa và
cùng với nó là sự gia tăng chất thải sinh hoạt, trong đó có chất thải túi ni-lơng.
Những đặc điểm ưu việt trong sản xuất và tiêu dùng túi ni-lông đã làm lu mờ các tác
hại đối với môi trường khi thải bỏ. Đó cũng là lý do chính yếu giải thích tại sao túi
ni-lơng lại được dùng rất phổ biến ở nhiều quốc gia trên thế giới bất chấp những
cảnh báo về tác hại to lớn và nhiều mặt tới môi trường và sức khỏe.
Ở nước ta, việc sử dụng tràn lan các loại túi ni-lông trong các hoạt động sinh
hoạt xã hội, chủ yếu và đặc biệt là loại túi siêu mỏng, thể hiện sự dễ dãi của cả
người cung cấp cũng như người sử dụng, người bán sẵn sàng đưa thêm một hoặc
vài chiếc túi ni-lông cho người mua khi được yêu cầu, người mua ít khi mang theo
vật đựng vì biết chắc chắn rằng khi mua hàng hóa sẽ có túi ni-lơng kèm theo để
xách về. Hiện chưa có số liệu thống kê chính thức về số lượng túi ni-lông được sử
dụng ở Việt Nam nhưng đã có một số khảo sát, ước tính về số lượng này. Tuy có sự
khác nhau về con số nhưng nói chung là rất lớn và chưa được quản lý ở hầu hết tất
cả các khâu của vòng đời túi ni-lông: từ sản xuất, lưu thông phân phối, sử dụng cho
đến thải bỏ, thu gom, xử lý.
Theo một khảo sát của cơ quan mơi trường, trung bình một người Việt Nam
trong 1 năm sử dụng ít nhất 30 kg các sản phẩm có nguồn gốc từ nhựa. Từ 2005 đến
năm 2012, con số này là 35 kg/người/năm. Năm 2000, trung bình một ngày, Việt
Nam xả khoảng 800 tấn rác nhựa ra mơi trường. Đến năm 2012, con số đó là 2.500
tấn/ngày và có thể cịn hơn [20].
Theo thống kê chưa đầy đủ, chỉ riêng hai thành phố lớn là Hà Nội và TP Hồ
Chí Minh, trung bình mỗi ngày thải ra môi trường khoảng 80 tấn nhựa và túi nilông. Tại Thừa Thiên Huế, theo khảo sát mới nhất, mỗi ngày tồn tỉnh thải ra mơi

4

trường 650 tấn rác (riêng thành phố Huế 200 tấn), trong đó có 6% là rác nhựa, nilơng, tương đương 35 tấn. Con số này không ngừng tăng lên [21].
Các poliolefin như polietilen (PE), polipropilen (PP), polivinylclorua (PVC)
hay polistiren (PS) là những vật liệu bao bì quan trọng do chúng có những tính chất
kết hợp như độ mềm dẻo, tính chất che chắn tốt và trơ với các tác động bên ngồi
như nhiệt, bức xạ, hố chất và vi sinh vật nhưng cũng vì các tính chất đó của nó mà
bây giờ nó đã trở thành vấn đề nguy hiểm đối với mơi trường sống của tồn cầu. Vì
khi được thải ra mơi trường nó sẽ khó bị phân huỷ, trong mơi trường tự nhiên q
trình phân huỷ của nó có thể tính bằng đơn vị thế kỉ [9].
Mặc dù cuộc khủng hoảng kinh tế 2008 tác động lớn tới nhiều ngành công
nghiệp, ngành nhựa vẫn tăng trưởng 3% trong năm 2009 và 2010. Tăng trưởng của
ngành nhựa Trung Quốc và Ấn Độ hơn 10% và các nước Đông Nam Á với gần
20% năm 2010 [22].
Sự phát triển liên tục và bền vững của ngành Nhựa là do nhu câù thế giới
đang trong giai đoạn tăng cao. Sản lượng tiêu thụ trên thế giới ước tính đạt 500 triệu
tấn năm 2010 với tăng trưởng trung bình 5%/năm. Nhu cầu nhựa bình quân trung
bình của thế giới năm 2010 ở mức 40kg/năm, cao nhất là khu vực Bắc Mỹ và Tây
Âu với hơn 100kg/năm. Dù khó khăn, nhu cầu nhựa vẫn không giảm tại 2 thị trường
này năm 2009-2010 và thậm chí tăng mạnh nhất ở khu vực Châu Á-khoảng 12-15%
[22].
Polietilen có tỉ lệ sản lượng cao nhất trong các loại polime, trong đó bốn lĩnh
vực chiếm tới 72% nhu cầu sử dụng nhựa là: bao bì, xây dựng, ơ tơ và các thiết bị
điện tử.
Nhu cầu sử dụng nhựa năm 2008 theo các lĩnh vực ở 27 nước Châu Âu, Na
Uy và Thuỵ Sĩ được biểu diễn trên Hình 1.1. Bao bì là lĩnh vực có nhu cầu lớn nhất
với 38% (18,5 triệu tấn). Số liệu thống kê cho thấy khoảng 73% được sử dụng cho
đồ gia dụng trong khi 27% cịn lại được sử dụng làm bao bì phân phối trong cơng
nghiệp [11]. Bao bì gia dụng thường có thời gian sử dụng tương đối ngắn nhưng
bao bì phân phối được thiết kế để có thể tái sử dụng được như đệm, thùng chứa và
trống thường có thời gian sử dụng dài hơn nhiều (khoảng 10-15 năm) [11].

5


Năm 2008, sản lượng nhựa trên thế giới tăng nhanh hơn ở Châu Âu, chủ yếu
là do sự phát triển mạnh mẽ của việc sản xuất nhựa ở Châu Á, chiếm 93,1 triệu tấn,
tương đương 38% sản lượng nhựa trên toàn thế giới. Theo đánh giá của Hiệp hội
nhựa Châu Âu, sản lượng toàn thế giới giảm từ 245 triệu tấn (năm 2008) xuống còn
230 triệu tấn (năm 2009). Sản lượng nhựa ở Châu Âu chiếm 25% sản lượng toàn thế
giới, Trung Quốc chiếm sản lượng nhựa lớn nhất toàn thế giới (15%). Trong các
nước EU, sản lượng nhựa của Đức lớn nhất, chiếm 8% sản lượng toàn thế giới [9].

Hình 1.1. Nhu cầu dùng nhựa theo các lĩnh vực trong khối EU-27,
Na Uy và Thuỵ Sĩ (2008)
Tại Châu Âu, nhu cầu nhựa ở 25 nước EU, Na Uy và Thuỵ Sĩ là 48 triệu tấn
(năm 2008). Nhựa được tiêu thụ chủ yếu tại Đức và Italy, chiếm khoảng 40% thị
phần EU. Trong số các nước thành viên mới, Ba Lan có khối lượng nhựa chuyển
hố lớn nhất, thường ở mức khoảng 2,5 triệu tấn. Cộng hoá Séc và Hungari mỗi
nước chiếm khoảng một nửa lượng này.
Năm 2008, tổng khối lượng nhựa phế thải sau sử dụng ở 27 nước EU, Na Uy
và Thuỵ Sĩ là 24,9 triệu tấn, tương đương với theo bình qn đầu người là
30,6kg/năm. Trong đó nhựa phế thải từ bao bì đóng góp lớn nhất, khoảng 63%.
Ở Việt Nam, từ năm 2000 đến 2010, sản lượng nhựa của Việt Nam đã tăng
trưởng nhanh và đều đặn với tốc độ trung bình là 15%/năm. Bất chấp suy thối kinh
tế tồn cầu và biến động giá vật liệu nhựa trong năm 2008, sản lượng nhựa Việt
Namvẫn đạt 2,3 triệu tấn, tăng 22% so với năm 2007. Dự kiến tổng sản lượng của
cả nước sẽ tiếp tục tăng trong nhiều năm tới. Sự tăng trưởng của sản lượng nhựa
trong nước được biểu thị trong Hình 1.2.
6

Hình 1.2. Sản lượng nhựa Việt Nam giai đoạn 2000-2010 (đơn vị: nghìn tấn)
Trong số các loại nhựa, PE có tỉ lệ sản lượng cao nhất. Tiếp đến là polietilen
terephtalat (PET), chiếm 20% sản lượng nhựa nhiệt dẻo. PP chiếm 18%, tiếp theo là
PVC và PS [12], [10].
Vấn đề môi trường liên quan đến việc quá lệ thuộc vào bao bì poliolefin đã khiến
cộng đồng các nước lo ngại. Hiện nay có một số phương pháp để xử lí chất dẻo như
thiêu huỷ, chôn lấp, tái chế, làm nhiên liệu và để tự huỷ ... Tuy nhiên các phương
pháp trên đều có những nhược điểm nhất định mang đến rủi ro cao: Đốt poliolefin
sẽ sinh ra lượng bụi và CO2 lớn; diện tích đất dùng cho chơn lấp rất hạn chế, làm
cho đất bị bạc màu; các loại bao bì được tái chế nhiều lần khơng cịn tính cơ lí tốt
như ban đầu. Vì vậy, biện pháp để đối phó với vấn đề này là phải biến các chất dẻo
thành các sản phẩm dễ phân huỷ, chuyển hoá thành các sản phẩm phụ không độc
hại và không gây ô nhiễm mơi trường.
1.1.2. Q trình phân huỷ sinh học bao bì, chất dẻo
Hiện nay, việc nghiên cứu để tự tổng hợp các phụ gia xúc tiến phân hủy từ
đó chế tạo các loại bao bì, olefin phân huỷ sinh học (giảm cấp sinh học – Oxo –
biodegradation) là một hướng đi có ý nghĩa quan trọng đối với mơi trường. Quy
trình này sử dụng một lượng rất nhỏ chất phụ gia trong quá trình sản xuất. Chất dẻo
bắt đầu phân huỷ ngay sau khi sản xuất và sẽ tăng nhanh khi tiếp xúc với nhiệt, ánh
sáng. Thời gian để chất dẻo phân huỷ có thể vài tháng hoặc vài năm sau đó. Nhựa
7


phân huỷ sinh học hay Oxo – biodegradation được mô tả qua 2 giai đoạn phân huỷ
[8]:
-

Giai đoạn đầu là phản ứng của oxi trong khơng khí với polime, các mạch

polime bị cắt nhỏ (tạo thành oligome) là kết quả của q trình oxi hố, giai đoạn

này khơng có mặt của các vi sinh vật làm nhiệm vụ oxi hoá (abiotic oxidation), việc
sử dụng oxi sẽ biến các mạch polime hình thành các nhómchức như cacbonyl,
cacboxyl, este, andehit, ancol. Từ một polime kị nước sẽ xuất hiện các nhóm chức
ưa nước tạo điều kiện cho việc phân huỷ các polime dễ dàng hơn.
-

Giai đoạn hai là phân huỷ sinh học bởi sự oxi hoá của các vi sinh vật như

nấm, vi khuẩn, ... Chúng sẽ phân huỷ các mạch oligome còn lại thành CO2 và H2O.
Giai đoạn đầu là giai đoạn quan trọng nhất vì nó quyết định tồn bộ quá
trình. Trong giai đoạn này, quá trình phân huỷ sinh học giảm cấp có thể diễn ra
nhanh hơn khi có mặt tia UV (phân huỷ quang hoá) hoặc nhiệt (phân huỷ nhiệt).
Giai đoạn đầu hay còn gọi là giai đoạn giảm cấp quang hoá liên quan đến
khuynh hướng tự nhiên đối với hầu hết các loại polime khi trải qua q trình phản
ứng từ từ với oxi trong khơng khí với sự trợ giúp của ánh sáng, thông thường các
tác nhân nhạy sáng được sử dụng để tăng tốc so với xu hướng tự nhiên (mất vài thập
niên). Cơ chế của q trình giảm cấp quang hố liên quan đến sự hấp thụ bức xạ UV
và sau đó tạo ra các gốc tự do. Một q trình tự oxi hố diễn ra sẽ phân huỷ tận
cùng các loại polime. Người ta tin tưởng rằng sự có mặt thường trực của các nhóm
cacbonyl hoặc hidropeoxit trong q trình chế tạo hoặc gia công sẽ làm cho
poliolefin không bền, dựa vào đặc điểm này để có thể điều khiển q trình phân
huỷ. Nhóm hidropeoxit (-CH-OOH) là sản phẩm đầu tiên của quá trình oxi hố và
khơng bền dưới tác dụng của nhiệt và ánh sáng. Sau đó nó sẽ tạo thành các sản
phẩm polime có các nhóm ưa nước có thể tan trong nước, làm cho poliolefin dễ
phân huỷ hơn. Các nhóm xeton có thể đứt đồng li theo cơ chế Norrish I hoặc
Norrish II (Hình 1.3 và Hình 1.4) [8].

8

Hình 1.3. Cơ chế phân huỷ quang hố PE

Hình 1.4. Phân huỷ oxi hố theo cơ chế Norrish
Ngồi ra cịn có q trình giảm cấp nhiệt (phân huỷ nhiệt), cơ chế phân huỷ
nhiệt tương tự như phân huỷ quang hoá, tuy nhiên tốc độ phân huỷ nhiệt phụ thuộc
trực tiếp vào nhiệt độ.
Không giống như PVC, các vật liệu được sản xuất từ các chất dẻo phân huỷ
sinh học theo quy trình oxo đều khơng chứa clo hữu cơ. Các chất dẻo này cũng
không phát thải metan hay nito oxit dưới điều kiện hiếu khí và kị khí. Các sản phẩm
chất dẻo phân huỷ sinh học oxo có thể sản xuất trên cùng loại thiết bị như đang sử
dụng đối với chất dẻo thơng thường, do đó khơng cần phải trang bị lại nhà máy hay
đào tạo lại nhân công.
9


Các kết quả thử nghiệm đã chứng minh rằng chất dẻo từ quy trình phân huỷ
oxo khơng tạo ra chất trung gian hay tích luỹ những tác động bất lợi lên đất. Chất
dẻo từ quy trình phân huỷ sinh học oxo có những ưu điểm sau:
- Chất dẻo này sẽ phân huỷ ở bất cứ môi trường trong nhà hay ngồi trời,
thậm chí là khơng cần có nước. Đây là một yếu tố quan trọng liên quan đến rác thải
vì một số lượng lớn chất dẻo phế thải không thể thu gom được.
- Có thể được tiến hành tại nơi sản xuất để phân hủy theo trình tự cho phù
hợp với yêu cầu của người sử dụng.
- Giá thành không cao.
- Ít mất diện tích để lưu trữ và vận chuyển, đỡ tốn nguyên liệu cho sản xuất.
- Chất dẻo có thể trong suốt nên rất thích hợp làm bao bì đồ gia dụng, thực
phẩm.
- Có thể được tái chế và sử dụng lại.
- Chất thải có thể chuyển thành compost.
Ngồi ra, loại chất dẻo này cịn có một số ưu điểm khác như: khá bền, dai,

không chứa những thành phần gây biến đổi về mặt di truyền học, không phát thải
metan, khơng có clo hữu cơ, an tồn khi tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm, bền ở
nhiệt độ thấp và có thể giữ được một thời gian lâu ở nhiệt độ dưới 0 oC nên rất lí
tưởng đối với thực phẩm đông lạnh. Chất dẻo phân huỷ sinh học oxo đã được áp
dụng tốt cho các sản phẩm: túi đựng hàng hoá, túi đựng rác, túi đựng phế thải hữu
cơ, túi đựng chất thải động vật thu gom ở công viên, vườn hoa, túi đựng quần áo
giặt là ở bệnh viện, găng tay, ... Các chất dẻo này có thể đáp ứng tiêu chuẩn ASTM
D6954-04 của Hoa Kì, tiêu chuẩn 8472 của Anh, tiêu chuẩn EN 13432 của Châu
Âu, Hiện nay, các chất dẻo tự huỷ (phân huỷ sinh học oxo) sản xuất chủ yếu từ
polielefin đang được chấp nhận rất rộng rãi trên toàn thế giới [8].
1.2.

GIỚI THIỆU VỀ PHỨC
1.2.1. Sơ lược về sự nghiên cứu phức chất và ý nghĩa của nó
Số phức chất rất nhiều, đa dạng, ứng dụng của phức chất cũng rất rộng rãi

trong các ngành kinh tế, khoa học, đời sống, ... Vì vậy, nghiên cứu phức chất có tầm
quan trọng và ý nghĩa rất lớn đối với hoá học hiện đại.
10


Thơng qua việc nghiên cứu phức chất, có thể hiểu được hoá lập thể, trạng
thái của các chất trong dung dịch, cơ chế phản ứng, ... Các kết quả nghiên cứu phức
chất khơng những có ý nghĩa rất lớn về mặt lí thuyết mà cịn cả về mặt ứng dụng
thực tế. Vì thế, vào đầu thế kỉ XVIII, hố học phức chất đã bắt đầu phát triển và
ngày càng mở rộng phạm vi nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới.
Khoảng năm 1798, Tasser tình cờ tổng hợp được phức chất đầu tiên ứng với
công thức CoCl 3 .6NH3 theo sơ đồ phản ứng:
CoCl2 +NH4Cl+NH3

Oxi khơng khí

CoCl3.6NH3+CoCl3.5NH3.H2 O+CoCl3.5NH3
(Vàng)

(Đỏ gạch)

(Đỏ tía)

Tất cả dạng tinh thể hidrat của CoCl 3 đều ở trạng thái rắn, có độ tan khác
nhau. Dựa vào đó có thể tách chúng ra khỏi nhau.
Một số cơng trình nghiên cứu của các nhà khoa học như Na Uy, Thuỵ Điển,
Đan Mạch đi sâu về hoá lập thể, động học của các phản ứng tạo phức, cân bằng
phức trong dung dịch nước. Việc nghiên cứ sự tạo phức trong những dung dịch
khơng nước cũng được thực hiện có hệ thống trong khoảng hơn 30 năm gần đây [1].
Các nhà khoa học Áo, Hoa Kì, Pháp thì chủ yếu là nghiên cứu tính chất quang phổ
của phức chất ở trạng thái rắn và dung dịch. Ở trạng thái rắn, người ta nghiên cứu
các phương pháp tổng hợp, cấu trúc và tính chất của chúng, cịn ở trạng thái dung
dịch thì nghiên cứu các trạng thái cân bằng, độ bền của phức chất, cơ chế phản ứng.
Các nhà hoá học Anh lại áp dụng thuyết trường phối tử vào việc nghiên cứu
phức chất, tổng hợp và nghiên cứu cấu trúc tinh thể của chúng bằng các phương
pháp vật lí.
Ở Liên Xơ cũ, việc nghiên cứu phức chất cũng phát triển mạnh, khá tồn
diện.
Cùng với các sách chun khảo, đã có rất nhiều cơng trình được cơng bố về
líthuyết, ứng dụng thực tế của các hợp chất phối trí trong các tạp chí hố học.
Cịn ở nước ta, đặc biệt trong những năm gần đây, các kết quả của nhiều
cơng trình nghiên cứu cơ bản, ứng dụng của phức chất đã được báo cáo tại Hội nghị
Hố học tồn quốc và quốc tế tổ chức tại Hà Nội. Các kết quả đó khơng những góp
phần bổ sung cho lí thuyết về các hợp chất phối trí mà cịn làm giàu thêm khả năng

11


ứng dụng tiềm tàng vốn có của nó càng phong phú hơn.
1.2.2. Vai trị của phức chất
a. Giá trị lí thuyết
Phức chất có vai trị to lớn với hố học lí thuyết. Trong lĩnh vực phức chất
người ta phát triển khái niệm không gian về cấu tạo hợp chất hữu cơ.
Phức chất là một trong những lĩnh vực quan trọng và rộng lớn của hố học.
Sự phát triển của nó đóng góp một phần cho sự phát triển lĩnh vực hố học nói
chung và hố học hữu cơ nói riêng. Những khái niệm khơng gian đưa vào để giải
thích nhiều tính chất của phức cũng như rất quan trọng với hoá học các vật thể rắn
hoặc hoá học tinh thể [3].
b. Vai trị của phức chất trong hố học
* Trong hóa học vơ cơ
Phức chất là một lĩnh vực nghiên cứu của hóa vơ cơ. Các ngun tố kim loại
nhóm A có khả năng tạo phức hạn chế, chỉ có một số kim loại tạo phức như Al, Be,
... Còn các kim loại nhóm B có khả năng tạo phức lớn hơn và rộng hơn những kim
loại nhóm A. Đây là điểm khác biệt giữa nguyên tố điển hình và nguyên tố chuyển
tiếp.
Đặc biệt, dựa vào khả năng tạo phức mà việc tách các kim loại ra khỏi nhau
rất thuận lợi, cũng như nhận biết định tính, định lượng các nguyên tố đó.
* Trong hóa học hữu cơ
Hóa học phức chất có quan hệ mật thiết với hóa hữa cơ. Đồng thời nó cịn là
lĩnh vực mà các nhà khoa học hữu cơ tìm thấy những ưng dụng thực tế các hợp chất
họ tổng hợp hay chiết tách.
Hiện nay, có rất nhiều phức chất được sử dụng làm xíc tác cho nhiều phản
ứng mới lạ trong tổng hợp hữa cơ, đặc biệt là tổng hợp bất đối, tổng hợp lựa chọn
lập thể.
* Trong hố học phân tích

Trong hố học phân tích, phức chất dùng để nhận biết, định lượng hay hạn
chế ảnh hưởng của một số ion này đến các ion khác, thay đổi nồng độ các chất, hoà
tan và tách chất. Chẳng hạn, có thể phát hiện ion Fe 2+ bằng 2,2-dipyridin, 1-10
12


phenanthrolin do chúng tạo phức chất màu đỏ, da cam [Fe(dipy) 3]2+, [Fe(phen)3].
Ion SCN- cũng là thuốc thử nhạy để định tính và định lượng ion Fe 3+ do tạo thành
phức chất K3 [Fe(SCN)6] màu đỏ máu. Hoặc phản ứng giữa Ni 2+ với dimetylglyoxim
có độ nhạy cao, cho phát hiện một lượng nhỏ Ni 2+ trong dung dịch [2].
* Trong hoá y dược
Y học hiện đại người ta dùng nhiều các loại thuốc chữa chứa những hoạt chất
có khả năng tạo phức với kim loại. Những kim loại cần bổ sung thường được đưa
vào cơ thể dưới dạng phức chất với các phối tử ngồi việc khơng gây độc cho cơ thể
mà cịn có tác dụng bổ xung các amino axit, protein, vitamin, đường, ...
Không những bổ sung những chất cần thiết cho cơ thể mà nhiều phức chất
còn có tác dụng chữa bệnh như phức cis-diclorodiammin Platin (II) (hay platinol)
có khả năng ức chế các tế bào ung thư như tinh hoàn, buồng trứng, bàng quang và
các khối u ở đầu và cổ, phức chất thiosemicacbazonat kim loại có hoạt tính sinh học
cao, có khả năng ức chế sự phát triển của các tế bào ung thư, ...
Phức chất có ý nghĩa hết sức to lớn đối với hoạt động sống của sinh vật.
Trong thành phần máu của con người và động vật có hemoglobin, trong đó
hemoglobin là một phức chất rất phức tạp của sắt, clorophin là chất màu xanh (diệp
lục của thực vật) có cấu tạo tương tự hemoglobin, nguyên tử trung tâm là Mg,
vitamin B12 là một phức chất của coban, insulin là phức chất của kẽm dùng để chữa
bệnh tiểu đường ...[2].
* Trong công nghiệp hóa học
Trong cơng nghiệp hóa học, xúc tác phức chất làm thay đổi cơ bản quy trình
sản xuất nhiều hóa chất cơ bản như axetandehit, axetic axit, và nhiều vật liệu như
chất dẻo, cao su. Những hạt nano phức chất chùm kim loại đang được nghiên cứu

sử dụng làm xúc tác cho ngành “hóa học xanh” sao cho quá trình sản xuất khơng
gây độc hại cho mơi trường cũng như tạo ra các vật liệu vô cơ mới với những tính
năng ưu việt so với các vật liệu truyền thống.
* Trong chống ăn mịn kim loại
Sự có mặt của những chất tan hoặc ít tan với sản phẩm của sự ăn mòn ảnh
hưởng to lớn dến sự ăn mòn, làm cho nó nhanh hoặc chậm lại.
13