Tài liệu Nghiên cứu tổng hợp vật liệu gốc pani mụn dừa định hướng hấp phụ dde tách chiết từ đất ô nhiễm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ====== VŨ THỊ HIỀN NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU GỐC PANI / MỤN DỪA ĐỊNH HƯỚNG HẤP PHỤ DDE TÁCH CHIẾT TỪ ĐẤT Ô NHIỄM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa học hữu cơ HÀ NỘI - 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ====== VŨ THỊ HIỀN NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU GỐC PANI / MỤN DỪA ĐỊNH HƯỚNG HẤP PHỤ DDE TÁCH CHIẾT TỪ ĐẤT Ô NHIỄM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa học hữu cơ Người hướng dẫn khoa học TS. NGUYỄN QUANG HỢP HÀ NỘI - 2018 LỜI CẢM ƠN i Để ihoàn ithành ikhóa iluận inày iem ixin ibày itỏ ilòng ibiết iơn isâu isắc iđến ithầy i giáo iTS. iNguyễn iQuang iHợp iđã itận itình ichỉ ibào, ihướng idẫn ivà itạo imọi i điều ikiện icho iem isuốt iquá itrình itìm ihiểu, ihọc itập, inghiên icứu ivà ihoàn ithành i khóa iluận itốt inghiệp icủa imình. Em ichân ithành icảm iơn iquý ithầy, icô itrong ikhoa iHóa iHọc, iTrường iĐại i học iSư iphạm iHà iNội i2 iđã itận itình itruyền iđạt ikiến ithức ivà ihướng idẫn iem i trong isuốt iquá itrình ihọc itập. iVới ivốn ikiến ithức iđược itiếp ithu iđược itrong i suốt iquá itrình ihọc itập ibốn inăm iqua ikhông ichỉ ilà inền itảng icho iquá itrình i nghiên icứu ikhóa iluận imà icòn ilà ihành itrang iquý ibáu iđể iem ibước ivào iđời i một icách ivững ichắc ivà itự itin. Cuối icùng iem ixin icảm iơn isự itrao iđổi, igóp iý igiúp iđỡ icủa icác ibạn i trong inhóm inghiên icứu ivà icác ibạn isinh iviên ilớp iK40D- iSư iPhạm iHóa iHọc- i Trường iĐại iHọc iSư iPhạm iHà iNội i2 iđã igiúp iđỡ iem irất inhiều itrong iquá itrình i nghiên icứu ivà ihoàn ithành ikhóa iluận itốt inghiệp icủa imình ivà iđặc ibiệt iem ixin i chân ithành icảm iơn isự iđộng iviên, ikhích ilệ icủa ibạn ibè, igia iđình ivà ithầy icô i đã igiúp iem icó ithêm iđộng ilưc iphấn iđấu ihọc itập ivà ihoàn ithiện itốt ikhóa iluận i này. iEm ixin ichân itrọng icảm iơn! Trân itrọng! Hà iNội, itháng i05 inăm i2018 Sinh iviên Vũ iThị iHiền LỜI iCAM iĐOAN iiiiiiiii Tôi ixin icam iđoan irằng iđây ilà icông itrình inghiên icứu icủa itôi, icó isự ihỗ i trợ itừ igiáo iviên ihướng idẫn ilà ithầy igiáo iTS. iNguyễn iQuang iHợp. iCác inội i dung inghiên icứu ivà ikết iquả itrong iđề itài inày ilà itrung ithực ivà ichưa itừng i được iai icông ibố itrong ibất icứ icông itrình inghiên icứu inào itrước iđây. iNếu iphát i hiện icó ibất ikỳ isự igian ilận inào itôi ixin ihoàn itoàn ichịu itrách inhiệm itrước iHội i đồng, icũng inhư i itrước ikết iquả ikhóa iluận icủa imình. Hà iNội, itháng i05 inăm i2018 Sinh iviên Vũ iThị iHiền MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 1 3. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................... 2 4. Đối tượng nghiên cứu.................................................................................... 2 5. Phương pháp nghiên cứu............................................................................... 2 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn....................................................................... 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN .............................................................................. 3 1.1. Hóa chất bảo vệ thực vật ............................................................................ 3 1.1.1. Định nghĩa ............................................................................................... 3 1.1.2. Phân loại hóa chất bảo vệ thực vật .......................................................... 3 1.1.3. Thực trạng ô nhiễm hóa chất BVTV ở nước ta....................................... 4 1.1.4. Các phương pháp xử lý hợp chất BVTV ................................................ 5 1.2. Tổng hợp và ứng dụng của polyaniline...................................................... 1 1.2.1. Nghiên cứu tổng hợp PANi.................................................................... 5 1.2.1.1. Phương pháp hóa học ........................................................................... 6 1.2.1.2. Phương pháp điện hóa ...................................................................... 7 1.2.2. Ứng dụng của polyaniline trong xử lý ô nhiễm môi trường ................... 9 1.3. Mụn dừa và ứng dụng của mụn dừa........................................................... 9 1.3.1. Tính chất và thành phần hóa học của mụn dừa ....................................... 9 1.3.2. Cấu trúc và ứng dụng của mụn dừa ...................................................... 10 1.4. Lý thuyết về phương pháp hấp phụ.......................................................... 11 1.4.1.Khái niệm hấp phụ ................................................................................. 11 1.4.2. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir ......................................... 12 1.4.3. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich.......................................... 5 CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......... 17 2.1.Thực nghiệm ............................................................................................. 17 2.1.1. Máy móc và thiết bị............................................................................... 17 2.1.2. Dụng cụ và hóa chất .............................................................................. 17 2.1.3. Tiến hành thí nghiệm ............................................................................ 17 2.1.3.1. Tổng hợp và chế tạo các vật liệu hấp phụ: ......................................... 17 2.1.3.2. Sử dụng VLHP PANi/ mụn dừa hấp phụ hóa chất BVTV ................ 18 2.2. Phương pháp nghiên cứu......................................................................... 17 2.2.1. Phương pháp hấp phụ các chất ô nhiễm................................................ 20 2.2.2. Sắc kí khí ghép khối phổ - GCMS ........................................................ 20 2.2.3. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ............................................. 21 2.2.4. Phương pháp phân tích theo phổ hồng ngoại IR.................................. 21 2.2.5. Phần mềm xử lý số liệu Origin và excel ............................................... 22 2.2.5.1 Phần mềm Origin ................................................................................ 22 2.2.5.2 Phần mềm excel .................................................................................. 23 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................... 24 3.1. Đặc trưng vật liệu tổng hợp...................................................................... 24 3.1.1. Hiệu suất tổng hợp VLHP ..................................................................... 24 3.1.2.Phổ hồng ngoại IR .................................................................................. 25 3.1.3.Hiển vi điện tử quét SEM....................................................................... 27 3.2. Khả năng hấp phụ DDE của vật liệu ........................................................ 29 3.2.1. Ảnh hưởng của bản chất vật liệu........................................................... 29 3.2.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng ANi và mụn dừa ban đầu ................... 30 3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ DDE ......................... 31 3.2.4. Ảnh hưởng của khối lượng ................................................................... 33 3.2.5. Ảnh hưởng của nồng độ ........................................................................ 34 3.3. Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt .................................................................... 35 3.3.1. Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir................................................. 35 3.3.2. Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich ............................................... 38 KẾT LUẬN ..................................................................................................... 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 41 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ tổng hợp PANi từ ANi và (NH4)2S2O8 .................................. 7 Hình 1.2. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir ............................................. 14 Hình 1.3. Đồ thị sự phụ thuộc của .................................................................. 14 Hình 1.4. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich ........................................... 16 Hình 1.5. Đồ thị sự phụ thuộc của lg q vào lg C............................................. 16 Hình 3.1. Phổ hồng ngoại của mụn dừa .......................................................... 25 Hình 3.2. Phổ hồng ngoại của PANi .............................................................. 25 Hình 3.3. Phổ hồng ngoại của PANi/MD ....................................................... 26 Hình 3.4. Ảnh SEM của các loại vật liệu mụn dừa(a), PANi(b) và PANi/MD(c) .................................................................................................... 28 Hình 3.5. Dung lượng hấp phụ DDE của các vật liệu gốc PANi và mụn dừa 29 Hình 3.6. Hiệu suất hấp phụ DDE của các vật liệu gốc PANi và mụn dừa.... 30 Hình 3.7. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng Ani và mụn dừa ban đầu với dung lượng và hiệu suất hấp phụ DDE .................................................................... 31 Hình 3.8. Ảnh hưởng của thời gian đến dung lượng hấp phụ DDE bằng vật liệu gốc PANi/mụn dừa ................................................................................... 32 Hình 3.9. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ DDE bằng vật liệu gốc PANi/ mụn dừa. ........................................................................................ 33 Hình 3.10. Ảnh hưởng của khối lượng đến dung lượng và hiệu suất hấp phụ DDE bằng vật liệu gốc PANi/mụn dừa ........................................................... 33 Hình 3.11. Ảnh hưởng của nồng độ đến dung lượng hấp phụ DDE bằng vật liêu PANi/ mụn dừa......................................................................................... 34 Hình 3.12. Ảnh hưởng của nồng độ đến hiệu suất hấp phụ DDE................... 35 Hình 3.13. Đường đẳng nhiệt hấp phụ khi sử dụng vật liệu hấp phụ PANi/ mụn dừa ........................................................................................................... 35 Hình 3.14. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir khi sử dụng VLHPANi/ mụn dừa ....................................................................................... 36 Hinh 3.15.Mối quan hệ giữa RL với nồng độ ban đầu của p,p’-DDE khi sử dụng VLHP PANi/mụn dừa. ........................................................................... 37 Hình 3.16. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich khi sử dụng vật liệu hấp phụ PANi/ mụn dừa. ................................................................................. 38 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1.Mối tương quan giữa RL và dạng mô hình....................................... 14 Bảng 3.1. Kết quả phân tích và quy kết các vân đặc trưng cho phổ hồng ngoại của mụn dừa, PANi và PANi/mụn dừa. .......................................................... 26 Bảng 3.2. Bảng giá trị thông số cho mô hình đẳng nhiệt Langmuir ............... 36 Bảng 3.3. Các thông số của mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của vật liệu hấp phụ gốc PANi/mụn dừa đối với p,p’-DDE ....................................... 37 Bảng 3.4. Bảng giá trị thông số cho mô hình đẳng nhiệt Freundlich ............. 39 DANH MỤC VIẾT TẮT BVTV Bảo vệ thực vật MD Mụn dừa ANi Aniline PANi hoặc PA Polyaniline PANi/MD, PA/MD Polyaniline-mụn dừa VLHP Vật liệu hấp phụ APS Amonium pesunfate DDE Dichlorodiphenyldichloroethylen DDT 1,1,1-trichloro-2,2-bis (4-chlorophenyl) ethan GCMS Gas Chromatography Mass Spectometry HPLC High Performance Liquid Chromatography IR Phổ hồng ngoại POP Persistent organic pollutans SEM Scanning Electron Microscope HC Hóa chất MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Hiện inay inền ikinh itế inước ita iđang itrên iđà iphát itriển iđã itạo inên isức i ép icho imôi itrường, imột itrong isố iđó ilà ivấn iđề iô inhiễm iđất ido ihợp ichất ihữu i cơ ikhó iphân ihủy iPOP icó itrong iHC iBVTV. iĐã icó icác iphương ipháp icông icụ i hiện iđại inhưng iviệc ixử ilí ivà iloại ibỏ itrực itiếp ichất iđộc ihại icòn irất ikhó ikhăn. i Đặc ibiệt ilà ikinh iphí icao iso ivới inền ikinh itế icủa iViệt iNam. iVì ivậy iviệc ixử ilí i đất ibị iô inhiễm ido iHC iBVTV iđặc ibiệt ilà iDDE ibằng iphương ipháp idễ iáp i dụng, ichi iphí ithấp ivà iphù ihợp ivới iđiều ikiện ivà itình ihình icủa iViệt iNam ilà i rất icần ithiết. PANi ilà ivật iliệu iđược icác inhà ikhoa ihọc inghiên icứu itừ ilâu inó icó igiá itrị i i i cao ivì iviệc ichế itạo ikhá idễ idàng, iổn iđịnh, ibền ivới imôi itrường, ibiến itính ivà iii i khử ipha itạp inhằm inâng icao, ibổ isung inhững iđặc itính icần ithiết, itheo iđịnh i hướng ihấp iứng idụng icủa ivật iliệu i[1,2]. iĐặc ibiệt iPANi iđược isử idụng ihấp i phụ icó ihiệu iquả imột isố ichất iô inhiễm inhư ihữu icơ, ikim iloại inặng inhư iPb, i Fe,... i[3,4]. iĐó ichính ilà iưu iđiểm inổi ibật icủa iPANi, ivới iđặc iđiểm icó ithể ibiến i tính ilàm ităng ikhả inăng ihấp iphụ icủa icác ichất iô inhiễm imôi itrường iđặc ibiệt ilà i các ichất ihữu icơ igây iô inhiễm imôi itrường. Từ inhững ilý ido ikhách iquan iđó itôi ichọn iđề itài: i“Nghiên icứu itổng ihợp i vật iliệu igốc iPANi i/ imụn idừa iđịnh ihướng ihấp iphụ iDDE itách ichiết itừ iđất iô i nhiễm”. 2. iMục iđích inghiên icứu - i i i iTổng ihợp iPANi/ imụn idừa ibằng iphương ipháp ihóa ihọc. i Hấp iphụ ihóa ichất iBVTV ibằng iPANi/MD ivà inghiên icứu icác iđiều ikiện tổng ihợp. 1 3. iNhiệm ivụ inghiên icứu i Nghiên icứu itài iliệu ivề ivấn iđề iô inhiễm ihóa ichất iBVTV i( iđiển ihình ilà DDE) ivà iphương ipháp ihấp iphụ ichất iô inhiễm imôi itrường. - Dự itính, ilập ikế ihoạch itiến ihành ithí inghiệm. - Chuẩn ibị ivà itiến ihành ilấy imẫu, ilàm ithí inghiệm. iGhi ikết iquả ithu iđược. - Thực inghiệm ivà iphân itích, iđánh igiá ikết iquả imẫu. - Viết ivà ichỉnh isửa ivà ibảo ivệ ikhóa iluận. 4. iĐối itượng inghiên icứu Đối itượng inghiên icứu: iThuốc ibảo ivệ ithực ivật, ipolyaniline, iDDE, imụn i dừa. 5. iPhương ipháp inghiên icứu Đọc ivà itìm ihiểu itài iliệu icó iliên iquan itới iPANi, imụn idừa ivà ihóa ichất i BVTV( iĐiển ihình ilà iDDE), iphương ipháp ihấp iphụ ichất iô inhiễm imôi itrường. Sử idụng icác iphương ipháp inghiên icứu ihiện iđại iđể iđánh igiá iPANI/ i mụn idừa i(IR, iSEM,...) Sử idụng iphương ipháp iphân itích ihàm ilượng icác ihợp ichất iDDE i (GC/MS ihoặc iHPLC). Đánh igiá, iphân itích ivà ixử ilí isố iliệu ithu iđược ibằng icác iphần imềm i thông idụng. 6. iÝ inghĩa ikhoa ihọc ivà ithực itiễn Kết iquả inghiên icứu icủa ibáo icáo igóp iphần ilàm icơ isở ikhoa ihọc iđể imở i ra iphương ipháp imới ixử ilí ichất iô inhiễm imột icách iđơn igiản ivà ihiệu iquả ihơn. 2 CHƯƠNG i1 TỔNG iQUAN 1.1. iHóa ichất ibảo ivệ ithực ivật 1.1.1. iĐịnh inghĩa Hóa ichất iBVTV ilà inhững iloại ihóa ichất ibảo ivệ icây itrồng ihoặc inhững i sản iphẩm ibảo ivệ imùa imàng, ilà inhững ichất iđược itạo ira iđể ichống ilại ivà itiêu i diệt iloài igây ihại ihoặc icác ivật imang imầm ibệnh. iChúng icũng igồm icác ichất i để iđấu itranh ivới icác iloại isống icạnh itranh ivới icây itrồng icũng inhư inấm ibệnh i cây. iNgoài ira, icác iloại ithuốc ikích ithích isinh itrưởng, igiúp icây itrồng iđạt inăng i suất icao icũng ilà imột idạng icủa ihóa ichất iBVTV. iHóa ichất iBVTV ilà inhững i hóa ichất iđộc, icó ikhả inăng iphá ihủy itế ibào, itác iđộng iđến icơ ichế isinh itrưởng, i phát itriển icủa isâu ibệnh, icỏ idại ivà icả icây itrồng, ivì ithế ikhi icác ihợp ichất inày i đi ivào imôi itrường, ichúng icũng icó inhững itác iđộng inguy ihiểm iđến imôi i trường, iđến inhững iđối itượng itiếp ixúc itrực itiếp ihay igián itiếp. iVà iđây icũng i là ilý ido imà ihóa ichất iBVTV inằm itrong isố inhững ihóa ichất iđầu itiên iđược i kiểm itra itriệt iđể ivề ibản ichất, ivề itác idụng icũng inhư itác ihại i[5] DDE ilà isản iphẩm ichuyển ihóa icủa iDDT ithường ibền ivới isự iphân ihủy i bằng isinh ivật ihiếu ikhí ivà iyếm ikhí. iHàng inăm isự iphân ihủy iDDT ithành iDDE i trong imôi itrường ichỉ ichiếm ivài iphần itrăm i[6] 1.1.2. iPhân iloại ihóa ichất ibảo ivệ ithực ivật Tùy ivào icông idụng ihóa ichất iBVTV icó ithể iđược iphân iloại itheo icác inhóm i như isau:[6] 1. Thuốc itrừ ichuột 2. Thuốc itrừ iốc isên 3. Thuốc itrừ ibệnh 4. Thuốc itrừ icỏ idại 5. Thuốc itrừ isâu 3 6. Thuốc itrừ ichim ihại imùa imàng 1.1.3. iThực itrạng iô inhiễm ihóa ichất iBVTV iở inước ita Hóa ichất iBVTV iđã ibắt iđầu isử idụng iở imiền iBắc ivào inhững inăm i1955 i và icho iđến inay iviệc isử idụng ihóa ichất iBVTV iở inước ita ingày icàng ităng i nhanh. Tại iViệt iNam, ihóa ichất iBVTV iđược isử idụng itừ inhững inăm i40 icủa i thế ikỷ iXX inhằm ibảo ivệ icây itrồng. iTheo ithống ikê ivào inăm i1957 itại imiền i Bắc inước ita isử idụng ikhoảng i100 itấn. iĐến itrước inăm i1985 ikhối ilượng ihóa i chất iBVTV idùng ihàng inăm ikhoảng i6.500 i- i9.000 itấn ithì itrong i03 inăm igần i đây, ihàng inăm iViệt iNam inhập ivà isử idụng itừ i70.000 i- i100.000 itấn, ităng igấp i hơn i10 ilần. iCác iloại ihóa ichất iBVTV imà iViệt iNam iđang isử idụng icó iđộ iđộc i còn icao, inhiều iloại ithuốc iđã ilạc ihậu. iTuy inhiên, inhiều iloại ihóa ichất itrừ isâu i cũng iđược isử idụng itrong icác ilĩnh ivực ikhác, iví idụ isử idụng iDDT iđể iphòng i trừ imuỗi itruyền ibệnh isốt irét i(từ i1957 i-1994: i24.042 itấn. iHiện inay, itỉ ilệ i thành iphần icủa icác iloại ihoá ichất iBVTV iđã ithay iđổi i(hóa ichất itrừ isâu: i33%; i hóa ichất itrừ inấm: i29%; ihóa ichất itrừ icỏ: i50%, i1998) i[5, i7, i8]. i i Đất inước ita ivới idiện itích ivào ikhoảng i331212 ikm2, itrong iđó idiện itích i canh itác inông inghiệp ichếm i10.000 ikm2, inhưng icó iđến i70% icho itrồng ilúa i và i30% icho itrồng icác iloại ilương ithực ikhác inhư ingô, ikhoai, isắn,..[5,9] ivì ithế i để iphát itriển inông inghiệp ithì iviệc isử idụng icác iHC iBVTV ilà ikhông ithể i thiếu. Kết iquả iđiều itra ithống ikê inăm i2015 icủa iBộ iTài inguyên ivà iMôi i trường i i[5,7] iđã iphát ihiện iđược ithêm irất inhiều icác iđịa iđiểm, ikho ichứa ihóa i chất iBVTV icũ, icó iđến i1556 iđịa iđiểm- ikhu ivực itồn ilưu, ichôn ilấp ikhông ian i toàn ihóa ichất iBVTV, iđiểm i– ikhu ivực iô inhiễm iHC iBVTV. iƯớc itính icó i100 i tấn iHC iBVTV itồn ilưu itại icác ikho inổi itrên imặt iđất, ikhoảng i300 itấn ihóa ichất 4 i BVTV iđược ichôn ilấp ikhông ian itoàn idưới imặt iđất ivà ikhoảng i71000 im2 iđất i bị iô inhiễm iHC iBVTV. Như ivậy itình itrạng iđất ibị iô inhiễm ido ihóa ichất iBVTV inói ichung ivà i hóa ichất iBVTV ikhó iphân ihủy inói iriêng ingày icàng ilà imột ivấn iđề icấp ibách i ở inước ita. iNó iảnh ihưởng, itác iđộng itrực itiếp ivà inghiêm itrọng iđến iviệc isản i xuất inông inghiệp icũng inhư imôi itrường ivà isức ikhỏe icủa icon ingười. 1.1.4. iCác iphương ipháp ixử ilý ihợp ichất iBVTV[10] 1. iCác iphương ipháp icơ, ihóa ilý. i 2. iPhương ipháp ichôn ilấp, icô ilập. 3. iPhương ipháp iđốt icó ixúc itác. 4. iPhương ipháp iphân ihủy ibằng ikiềm inóng. i 5. iPhân ihủy ibằng itia icực itím ihoặc ibằng iánh isáng imặt itrời. i 6. iPhá ihủy ibằng iPlasma. i 7. iPhân ihủy isinh ihọc. i 8. iCông inghệ iDaramend. i 9. iCông inghệ irửa iđất iô inhiễm i( isoil iwashing). Yêu icầu icông inghệ iphù ihợp icho iviệc ixử ilý icác ichất iPOP itại iViệt i Nam ivừa icó ithể itriển ikhai irộng, iphù ihợp ivới iđiều ikiện ikinh itế, ikĩ ithuật ivà i trình iđộ ikỹ ithuật ivà iquản ilý iở itrong inước imà ivẫn iđảm ibảo igiữ iđược iyêu i cầu itối iquan itrọng ilà ikhông igây iphát itán ichất iđộc, ikhông iphát isinh ichất iđộc i thứ icấp inhư iđioxin, ifuran ihay icác ichất iđộc ihại ikhác ira imôi itrường. iTuy i nhiên, icho iđến ihiện itại ichưa icó iphương ipháp ixử ilý icông inghệ inào iđáp iứng i được iyêu icầu ithực itế. 1.2. Tổng hợp và ứng dụng của polyaniline 1.2.1. Nghiên cứu tổng hợp PANi - iPhương ipháp itổng ihợp icó ithể iphân ira ilàm ihai iloại: - Phương ipháp iđiện ihóa. i i 5 - Phương ipháp ihóa ihọc. i i i Phương ipháp iđiện ihóa icho ipolymer iở idạng imàng icòn iphương ipháp ihóa i học ithì icho ipolymer iở idạng ibột. iNhững ipolymer idẫn iđiện ithông idụng inhư i là ipolypyrrole i(PPy), ipolyaniline i(PANi) ivà ipolythiophene i(PT) icó ithể iđược i tổng ihợp ibằng icả ihai iphương ipháp. 1.2.1.1. iPhương ipháp ihóa ihọc Phương ipháp ipolymer ihóa ianiline itheo icon iđường ihóa ihọc iđã iđược i biết iđến itừ irất ilâu i[11]. iTuy inhiên, isau ikhi iphát ihiện ira itính ichất idẫn iđiện i của iPANi ithì iviệc inghiên icứu icác iphương ipháp itổng ihợp iđã iđược iquan itâm i nhiều ihơn. iCó ithể ipolymer ihóa ianiline itrong imôi itrường iaxit itạo ithành i polyaniline icó icấu itạo icơ ibản inhư isau: H N N n H polyanilin (PANi) Nguyên itắc icủa iviệc itổng ihợp iPANi itheo iphương ipháp ihoá ihọc ilà isử i dụng icác ichất ioxi ihoá inhư i(NH4)2S2O8, iNa2S2O8, iK2Cr2O7, iKMnO4, i iH2O2... i trong imôi itrường iaxit. iThế ioxi ihoá iANi ikhoảng i0,7V. iVì ivậy, ichỉ icần idùng i các ichất ioxi ihoá icó ithế ioxi ihoá itrong ikhoảng inày ilà icó ithể ioxi ihoá iđược i ANi. iCác ichất inày ivừa ioxi ihoá iANi, iPANi, ivừa iđóng ivai itrò ilà ichất idoping i PANi. iTrong icác ichất inói itrên ithì i(NH4)2S2O8 iđược iquan itâm inhiều ihơn ivì i thế ioxi ihoá i- ikhử icủa inó icao, ikhoảng i2,01V ivà iPANi itổng ihợp ibằng ichất i này icó ikhả inăng idẫn iđiện icao. iPANi iđược itổng ihợp ibằng i(NH4)2S2O8 icó ithể i thực ihiện itrong imôi itrường iaxit inhư iHCl, iH2SO4 i[12]. 6 PANi iđược itổng ihợp itheo iphương ipháp ihóa ihọc itừ ianiline ibằng icách i sử idụng iamonium ipersunfate ivà iaxit idodecylbenzensunfonic inhư imột ichất i oxi ihóa ivà idopant. iQuá itrình ihóa ihọc ixảy ira inhư isau i(hình i1.1) i[11] NH2 + (NH4)2S2O8, HA, H2O H N N A- A- reduction N H N oxidation Leucoemeraldine salt + HA H N N 2n H n Emeraldine salt - HA H N A- - HA N reduction N H N Emeraldine base + HA H N oxidation N 2n H n Leucoemeraldine base Hình i1.1. iSơ iđồ itổng ihợp iPANi itừ iANi ivà i(NH4)2S2O8 PANi ihình ithành itheo iphương ipháp ihóa ihọc inêu itrên icó iđộ idẫn iđiện i là i3S/cm, i icó i iđộ i iổn i iđịnh i ivà i igiữ i inhiệt i itốt, icó i ithể i itan i itốt i itrong i icác i i dung i imôi i ihữu icơ inhư ichloroform, im-cresol, idimetylformamit... iNgoài ira, i PANi icòn iđược itổng ihợp ibằng ipháp itrùng ihợp ibằng iphương ipháp itrùng ihợp i nhũ itương iđảo itừ ianiline, iamonium ipersunfate, iaxit idecyphosphonic i[13]. 1.2.1.2. i iPhương i ipháp i iđiện i ihóa Ngoài i iphương i ipháp itổng i ihợp ihóa ihọc ithông ithường, ido icó itính ichất i dẫn iđiện inên icác ipolyme idẫn iđiện icòn iđược itổng ihợp ibằng iphương ipháp 7 i điệnnihóa. iNguyên itắc icủa iphương ipháp iđiện ihóa ilà idùng idòng iđiện iđể itạo i nên isự iphân icực ivới i iđiện ithế ithích ihợp, isao icho iđủ inăng ilượng iđể ioxi ihóa i monome itrên ibề imặt iđiện icực, ikhơi imào icho ipolymer ihóa iđiện ihóa itạo i màng idẫn iđiện iphủ itrên ibề imặt iđiện icực ilàm iviệc i(WE). iĐiện icực ilàm iviệc i có ithể ilà iAu, iPt, ithép iCT3, ithép i316L,... iĐối ivới ianiline, itrước ikhi ipolymer i hóa iđiện ihóa, ianiline iđược ihòa itan itrong idung idịch iaxit inhư iH2SO4, iHCl, i (COOH)2... iNhư ivậy, icó ithể itạo itrực itiếp iPANi ilên imẫu ikim iloại icần ibảo i vệ; ido iđó iviệc ichống iăn imòn ivà ibảo ivệ ikim iloại ibằng iphương ipháp iđiện i hóa icó iưu iviệt ihơn icả. iDo ithế ioxi ihoá icủa iANi ikhoảng i0,7V i[14, i15] i inên i có ithể isử idụng iphương ipháp iphân icực ithế iđộng itrong ikhoảng ithế itừ i-0,2 i đến i1,2V ibằng ithiết ibị iđiện ihoá ipotentiostat i- ilà ithiết ibị itạo iđược iđiện ithế i hay idòng iđiện itheo iyêu icầu iđể iáp ilên ihệ iđiện icực, iđồng ithời icho iphép ighi i lại icác itín ihiệu iphản ihồi i(áp idòng ighi ilại iđiện ithế ihoặc ingược ilại). iNhờ icác i thiết ibị iđiện iphân inày, ingười ita icó ithể ikiểm isoát ivà iđiều ichỉnh iđược itốc iđộ i phản iứng. iKhông inhững ivậy, iphương ipháp iđiện ihóa icòn icho iphép ichế itạo i được imàng imỏng iđồng ithể, ibám idính itốt itrên ibề imặt imẫu i(màng iPANi i được ichế itạo ibằng iphương ipháp iquét iđiện ithế ivòng ituần ihoàn iđa ichu ikỳ i bám idính itốt itrên ibề imặt iđiện icực)[16]. NViệc itiến ihành itổng ihợp iPANi ibằng iphương ipháp iđiện ihoá iđược itiến i hành itrong imôi itrường iaxit ithu iđược iPANi idẫn iđiện itốt, ihơn inữa ianiline itạo i muối itan itrong iaxit. iTrong imôi itrường ikiềm iPANi ikhông idẫn iđiện, isản i phẩm icó ikhối ilượng iphân itử ithấp. 8 1.2.2. iỨng idụng icủa ipolyaniline itrong ixử ilý iô inhiễm imôi itrường Nền icông inghiệp icàng iphát itriển ithì inguy icơ igây iô inhiễm ingày icàng i cao ivà iđặc ibiệt ilà ivấn iđề iô inhiễm ikim iloại inặng. iNó iđang itrở ithành ivấn iđề i cấp ibách icần iđược igiải iquyết ibởi itính ichất iđộc ihại icủa inói iđối ivới icác isinh i vật inói ichung ivà iđối ivới icon ingười inói iriêng. Đã icó inhiều iphương ipháp iđược iáp idụng inhằm itách icác iion ikim iloại i nặng ira ikhỏi imôi itrường inhư: iphương ipháp ihóa ilý i( ihấp iphụ, itrao iđổi iion), i phương ipháp isinh ihọc, iphương ipháp ihóa ihọc...Trong iđó iphương ipháp ihấp i phụ ilà imột itrong i inhững iphương ipháp isử idụng iphổ ibiến ibởi inhiều iưu iđiểm i so ivới inhững iphương ipháp ikhác. Ngày inay icác inhà ikhoa ihọc iquan itâm inghiên icứu itới ivật iliệu ipolymer i dẫn iđặc ibiệt ilà ipolyaniline. iĐây ilà ivật iliệu iđược ixem inhư ivật iliệu ilý itưởng i vì idẫn iđiện itốt, ibền inhiệt, idễ itổng ihợp ilại ithân ithiện ivới imôi itrường. Polyaniline icũng iđã iđược ibiến itính ilai ighép ivới inhiều ivật iliệu ivô icơ, i hữu icơ ithành ivật iliệu icomposite inhằm ilàm ităng ikhả inăng iứng idụng icủa inó i trong ithực itế. 1.3. iMụn idừa ivà iứng idụng icủa imụn idừa 1.3.1. iTính ichất ivà ithành iphần ihóa ihọc icủa imụn idừa Mụn ixơ idừa ilà imột isản iphẩm iphụ itừ iviệc ichế ibiến ichỉ ixơ idừa, inó i chính ilà iphần icòn ilại isau ikhi itước ilấy ichỉ ixơ idừa, icó ikhả inăng igiữ imột i lượng inước igấp i8 ilần ikhối ilượng icủa inó ivà icó itrữ ilương irất ilớn. iTheo i TAPPI i(1988), imụn ixơ idừa ilà ichất ihữu icơ ivà icó ithể itái isử idụng. iĐộ ipH icủa i mụn ixơ idừa ilà i5,5. iChất ilượng icủa imụn ixơ idừa ikhông ibị iảnh ihưởng inếu iđộ i pH ithấp ihơn. iMụn ixơ idừa icó imột isố itính ichất ivà ithành iphần ihóa ihọc isau: iiiiiiiii Độ ixốp: i10-12 i% iiiiiiiii Chất ihữu icơ: i9,4- i9,8 i% iiiiiiiii Tổng ilượng itro: i3- i6 i% 9 iiiiiiiii Cellulose i: i20 i- i30% Lignin: i60 i– i70 i% Tanin: i8,0- i8,5 i%( ithuộc iloại ipyrocatechic- itanin ikhông ithủy iphân). N% i= i0,5 P% i= i0,3 K% i=0,4 Các iphân itử iCellulose ilà inhững ichuỗi ikhông iphân inhánh ihợp ivới i nhau itạo ithành icấu itrúc ivững ichắc icó icường iđộ idãn icao. iTập ihợp inhiều i phân itử ithành inhững ivi isợi icó ithể isắp ixếp ithành imạch idọc, ingang ihay ithẳng i trong itế ibào isơ ikhai. iCác iphân itử iCellulose iđươc icấu itạo itừ ivài inghìn iđơn i vị. iCellulose itan itrong iaxit iHCl ivà iaxit iH3PO4 iđặc, idễ ibị ithủy iphân ibới iaxit i và isản iphẩm ithủy iphân ilà ixenlodextrin, ixenlobiozo, iglucose i[17] 1.3.2. iCấu itrúc ivà iứng idụng icủa imụn idừa Biến itính ilà iquá itrình idùng icác ihóa ichất iđể ixử ilý ivật iliệu imà itrong i cấu itạo iphân itử icó ichứa imột isố ilượng ilớn inhóm ichức inào iđó inhằm itạo i thành iliên ikết imới, inhóm ichức imới ihoặc icác ikhe itrống icó ithể isử idụng iđể i hấp iphụ imột isố ichất ihoặc imột isố ikim iloại inặng. Với icấu itrúc inhiều ilỗ ixốp ivà ithành iphần igồm icác ipolymer inhư i cellulose, ihemicellulose, itanin, ilignin imụn idừa ilà ivật iliệu ithích ihợp iđể icó i thể ibiến itính iđể itrở ithành ivật iliệu ihấp iphụ itốt. iTrên ithế igiới iđã icó imột isố i nhà ikhoa ihọc inghiên icứu ibiến itính imột isố iloại ivật iliệu ilà iphụ iphẩm inông i nghiệp inhư ibã imía, ixơ idừa, imùn icưa, ivỏ itrấu iđể ilàm ivật iliệu ixử ilý ihấp iphụ i môi itrường. Hemixenlulozo ilà ipolisaccharide igiống inhư icellulose i inhưng icó isố i mắt ixích inhỏ ihơn, ithường ibao igồm inhiều iloại imắt ixích ivà icó ichứa inhóm i thay ithế iacetyl ivà imethyl. 10