Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu polyme hữu cơ anionic và ứng dụng trong xử lý môi trường

• Tác giả: Ngọ Thị Hằng
• Người hướng dẫn: TS. Trần Vũ Thắng
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
• Đề tài: Nghiên Cứu Tổng Hợp Polyme Hữu Cơ Dạng Anionic Và Thăm Dò Ứng Dụng Trong Xử Lý Môi Trường
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP POLYME HỮU CƠ DẠNG ANIONIC TRÊN CƠ SỞ ACRYLAMIT VÀ AXIT ACRYLIC
• 1.1.1. Cơ chế phản ứng đồng trùng hợp
• 1.1.2. Quá trình đồng trùng hợp acrylamit và axit acrylic
• 1.1.3. Quá trình khơi mào
• 1.1.4. Cơ chế của phản ứng đồng trùng hợp AA và AM
• 1.1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đồng trùng hợp
• 1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH ĐỒNG TRÙNG HỢP
• 1.2.1. Trùng hợp khối
• 1.2.2. Trùng hợp dung dịch
• 1.2.3. Trùng hợp nhũ tương
• 1.2.4. Trùng hợp huyền phù và huyền phù ngược
• 1.3. TỔNG HỢP VÀ ỨNG DỤNG POLYME HỮU CƠ DẠNG ANIONIC
• 1.3.1. Một số nghiên cứu tổng hợp polyme hữu cơ dạng anionic
• 1.3.2. Ứng dụng của chất keo tụ polyme hữu cơ dạng anionic
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. HÓA CHẤT, THIẾT BỊ
• 2.1.1. Dụng cụ, thiết bị
• 2.2. PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH
• 2.2.1. Tổng hợp polyme hữu cơ dạng anionic trên cơ sở acryamit và axit acrylic
• 2.2.2. Nghiên cứu ứng dụng chất keo tụ polyme hữu cơ dạng anionic trong xử lý nước thải
• 2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ
• 2.3.1. Xác định khối lượng phân tử trung bình
• 2.3.2. Xác định hiệu suất chuyển hóa (H%)
• 2.3.3. Mức độ anionic của polyme hữu cơ dạng anionic (DI)
• 2.3.4. Xác định độ nhớt của polyme hữu cơ dạng anionic
• 2.3.5. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu trong nước thải
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP POLYME HỮU CƠ DẠNG ANIONIC TRÊN CƠ SỞ ACRYLAMIT VÀ AXIT ACRYLIC
• 3.1.1. Thời gian polyme hóa sơ bộ
• 3.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ monome đến quá trình phản ứng
• 3.1.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng AA/AM đến độ chuyển hóa và trọng lượng phân tử
• 3.1.4. Ảnh hưởng của hệ khơi mào oxi hóa khử ascorbic-peoxidisunfat (APS/AAs)
• 3.1.5. Ảnh hưởng của pH đến quá trình phản ứng đồng trùng hợp polyme hữu cơ dạng anionic
• 3.1.6. Ảnh hưởng của chất điều chỉnh khối lượng phân tử (CTAs)
• 3.1.7. Ảnh hưởng của nồng độ chất tạo bọt
• 3.2. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ TRÊN THIẾT BỊ PHẢN ỨNG ĐÙN TRỤC VÍT ĐẾN QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP POLYME HỮU CƠ DẠNG ANIONIC TRÊN CƠ SỞ ACRYLAMIT VÀ AXIT ACRYLIC
• 3.2.1. Nhiệt độ gia công
• 3.2.2. Tốc độ nạp liệu
• 3.3. MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG HÓA LÝ, TÍNH CHẤT CỦA SẢN PHẨM POLYME HỮU CƠ DẠNG ANIONIC
• 3.3.1. Phổ hồng ngoại
• 3.3.2. Giản đồ phân tích nhiệt TGA
• 3.3.3. Nhiệt vi sai quét DSC
• 3.4. ỨNG DỤNG CHẤT KEO TỤ POLYME HỮU CƠ DẠNG ANIONIC TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
• 3.4.1. Ảnh hưởng của polyme hữu cơ dạng anionic đến liều lượng PAC sử dụng
• 3.4.2. Hiệu quả xử lý độ màu, BOD5, COD, TSS khi sử dụng polyme hữu cơ dạng anionic
• 3.4.3. Hiệu quả xử lý kim loại nặng khi sử dụng polyme hữu cơ dạng anionic
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về polyme hữu cơ anionic

Polyme hữu cơ anionic là một trong những loại polyme được sử dụng rộng rãi trong xử lý môi trường, đặc biệt là trong xử lý nước thải. Chúng có khả năng keo tụ và làm tăng kích thước hạt cặn lơ lửng, từ đó nâng cao hiệu quả lắng. Việc nghiên cứu và phát triển các loại polyme hữu cơ này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Theo nghiên cứu, polyme anionic có thể hoạt động hiệu quả trong nhiều điều kiện pH khác nhau, điều này làm cho chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng trong xử lý nước. Một trong những ưu điểm nổi bật của polyme hữu cơ dạng anionic là khả năng tạo ra lượng hạt keo lớn, dày đặc, giúp quá trình keo tụ diễn ra nhanh chóng và hiệu quả hơn.

1.1. Cơ chế hoạt động của polyme hữu cơ anionic

Cơ chế hoạt động của polyme hữu cơ anionic trong xử lý nước thải chủ yếu dựa trên khả năng keo tụ và tạo thành các hạt lớn hơn từ các chất rắn lơ lửng. Khi được thêm vào nước thải, polyme anionic sẽ tương tác với các hạt cặn, tạo ra các liên kết giữa chúng, từ đó hình thành các cụm lớn hơn dễ dàng lắng xuống. Quá trình này không chỉ giúp loại bỏ các chất rắn mà còn cải thiện các chỉ tiêu chất lượng nước như BOD, COD và TSS. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng polyme hữu cơ có thể giảm thiểu đáng kể lượng hóa chất cần thiết trong quá trình xử lý, từ đó tiết kiệm chi phí và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

II. Nghiên cứu tổng hợp polyme hữu cơ anionic

Quá trình tổng hợp polyme hữu cơ dạng anionic thường được thực hiện thông qua phương pháp đồng trùng hợp giữa acrylamit và axit acrylic. Phương pháp này cho phép tạo ra các sản phẩm có tính chất và cấu trúc mong muốn. Các yếu tố như nồng độ monome, nhiệt độ, và thời gian phản ứng đều ảnh hưởng đến hiệu suất và chất lượng của polyme thu được. Việc tối ưu hóa các điều kiện này là rất quan trọng để đạt được sản phẩm có khối lượng phân tử và mức độ anionic phù hợp. Nghiên cứu cho thấy rằng việc điều chỉnh tỷ lệ giữa acrylamit và axit acrylic có thể tạo ra các loại polyme với tính chất khác nhau, từ đó mở rộng khả năng ứng dụng trong xử lý nước thải.

2.1. Các phương pháp tổng hợp polyme hữu cơ

Có nhiều phương pháp để tổng hợp polyme hữu cơ dạng anionic, bao gồm trùng hợp khối, trùng hợp dung dịch, và trùng hợp nhũ tương. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Trùng hợp dung dịch thường được ưa chuộng hơn do dễ dàng kiểm soát các điều kiện phản ứng và đạt được hiệu suất cao. Trong khi đó, trùng hợp nhũ tương có thể tạo ra các sản phẩm với kích thước hạt đồng đều hơn. Việc lựa chọn phương pháp tổng hợp phù hợp sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất của polyme và khả năng ứng dụng trong xử lý môi trường.

III. Ứng dụng của polyme hữu cơ anionic trong xử lý môi trường

Ứng dụng của polyme hữu cơ dạng anionic trong xử lý nước thải đã được chứng minh qua nhiều nghiên cứu thực nghiệm. Chúng không chỉ giúp cải thiện hiệu quả xử lý mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng polyme anionic có thể làm giảm đáng kể nồng độ các chất ô nhiễm như kim loại nặng, BOD, COD và TSS trong nước thải. Điều này không chỉ mang lại lợi ích cho môi trường mà còn giúp các nhà máy xử lý nước thải tiết kiệm chi phí và nâng cao hiệu quả hoạt động.

3.1. Hiệu quả xử lý nước thải

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng polyme hữu cơ dạng anionic có thể cải thiện hiệu quả xử lý nước thải lên đến 90% trong một số trường hợp. Việc sử dụng polyme này giúp tăng cường quá trình keo tụ, từ đó làm giảm lượng chất rắn lơ lửng trong nước. Hơn nữa, polyme anionic còn giúp duy trì độ kiềm trong nước, điều này rất quan trọng trong việc xử lý nước thải công nghiệp. Các kết quả thực nghiệm cho thấy rằng việc áp dụng polyme hữu cơ không chỉ mang lại hiệu quả cao mà còn thân thiện với môi trường, góp phần bảo vệ nguồn nước và sinh thái.