Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thu dầu từ polypropylen biến tính

• Tác giả: Hoàng Thu Hà
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Thanh Sơn
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Chế Tạo Vật Liệu Hấp Thu Dầu Trên Cơ Sở Polypropylen Biến Tính
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. SỰ CỐ TRÀN DẦU: NGUYÊN NHÂN VÀ TÁC ĐỘNG
• 1.1.1. Nguyên nhân gây ra sự cố tràn dầu
• 1.1.2. Thành phần hóa học của dầu mỏ
• 1.1.3. Tác động của dầu tràn đến môi trường và kinh tế - xã hội
• 1.1.4. Tác động của dầu tràn đến sức khỏe con người
• 1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỰ CỐ TRÀN DẦU VÀ VẬT LIỆU HẤP THU DẦU
• 1.2.1. Các phương pháp xử lý sự cố tràn dầu
• 1.2.2. Giới thiệu về vật liệu hấp thu dầu
• 1.3. VẬT LIỆU HẤP THU DẦU TRÊN CƠ SỞ SỢI POLYPROPYLEN
• 1.3.1. Công nghệ chế tạo sợi polypropylen
• 1.3.2. Vật liệu hấp thu dầu trên cơ sở sợi polypropylen
• 1.3.3. Biến tính sợi polypropylen bằng quá trình trùng hợp ghép các vinyl monome
• 1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ Ô NHIỄM DẦU TRÀN Ở VIỆT NAM
• 1.4.1. Sự cố tràn dầu ở Việt Nam
• 1.4.2. Tình hình nghiên cứu về xử lý sự cố tràn dầu ở Việt Nam
• 1.5. NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU
• 1.5.1. Nguyên liệu, hóa chất
• 1.5.2. Dụng cụ, thiết bị, phương pháp nghiên cứu
• 1.6. PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH
• 1.6.1. Chế tạo và nghiên cứu tính chất hấp thu dầu của sợi polypropylen
• 1.6.2. Nghiên cứu biến tính sợi polypropylen bằng quá trình trùng hợp ghép các vinyl monome và tính chất hấp phụ dầu của các copolyme ghép
• 1.6.3. Nghiên cứu biến tính sợi polypropylen bằng quá trình trùng hợp ghép các vinyl monome khi có mặt chất tạo lưới và tính chất hấp thu dầu của các copolyme ghép có tạo lưới
• 1.7. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT LIỆU TRÊN CƠ SỞ SỢI POLYPROPYLEN BIẾN TÍNH XỬ LÝ XĂNG DẦU TRÀN
• 1.7.1. Môi trường tại địa điểm ứng dụng
• 1.7.2. Ứng dụng vật liệu sợi polypropylen biến tính để xử lý xăng, dầu tràn trong môi trường nước và nước biển
• 2. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 2.1. ĐẶC TRƯNG LÝ HÓA VÀ KHẢ NĂNG HẤP THU DẦU CỦA SỢI POLYPROPYLEN
• 2.1.1. Các đặc trưng lý hóa của các sợi polypropylen
• 2.1.2. Nghiên cứu khả năng hấp thu dầu của sợi polypropylen
• 2.1.3. Ảnh hưởng của polyester (PET) đến khả năng hấp thu dầu của sợi polypropylen
• 2.2. QUÁ TRÌNH TRÙNG HỢP GHÉP CÁC VINYL MONOME LÊN SỢI POLYPROPYLEN VÀ TÍNH CHẤT HẤP PHỤ DẦU CỦA CÁC COPOLYME GHÉP
• 2.2.1. Trùng hợp ghép LMA lên sợi polypropylen
• 2.2.2. Trùng hợp ghép BA lên sợi polypropylen
• 2.2.3. Trùng hợp ghép MAA lên sợi polypropylen
• 2.2.4. Đặc trưng lý hóa của các sản phẩm ghép
• 2.2.5. Tính chất hấp phụ dầu của các copolyme ghép
• 2.3. QUÁ TRÌNH TRÙNG HỢP GHÉP CÁC VINYL MONOME LÊN SỢI POLYPROPYLEN CÓ MẶT CHẤT TẠO LƯỚI VÀ TÍNH CHẤT HẤP THU DẦU CỦA CÁC COPOLYME GHÉP CÓ TẠO LƯỚI
• 2.3.1. Trùng hợp ghép các vinyl monome lên sợi polypropylen có mặt chất tạo lưới
• 2.3.2. Khả năng hấp thu các dung môi và dầu của các vật liệu hấp thu dầu
• 2.4. ỨNG DỤNG VẬT LIỆU SỢI POLYPROPYLEN BIẾN TÍNH ĐỂ XỬ LÝ DẦU TRÀN
• 2.4.1. Ứng dụng vật liệu sợi polypropylen biến tính để xử lý xăng, dầu tràn trong môi trường nước ngọt
• 2.4.2. Ứng dụng vật liệu sợi polypropylen biến tính xử lý dầu trong môi trường nước biển
• NHỮNG ĐIỂM MỚI VÀ ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về vật liệu hấp thu dầu

Vật liệu hấp thu dầu là một trong những giải pháp hiệu quả để xử lý sự cố tràn dầu. Vật liệu hấp thu này có khả năng hấp thu chọn lọc dầu và tách hoàn toàn dầu khỏi vùng bị ô nhiễm. Trong nghiên cứu này, polypropylen được sử dụng làm nền tảng cho việc chế tạo vật liệu hấp thu. Polypropylen biến tính có thể cải thiện khả năng hấp thu dầu nhờ vào cấu trúc hóa học và tính chất vật lý của nó. Việc nghiên cứu và phát triển vật liệu polymer này không chỉ giúp giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường mà còn mang lại lợi ích kinh tế cho các ngành công nghiệp liên quan. Theo các nghiên cứu trước đây, vật liệu hấp thu từ polypropylen đã cho thấy hiệu quả cao trong việc xử lý dầu tràn, đặc biệt là trong môi trường nước biển.

1.1. Tính chất của polypropylen

Polypropylen là một loại polymer nhiệt dẻo, có tính chất cơ học tốt và khả năng chống lại hóa chất. Tính bền vững của polypropylen giúp nó trở thành một lựa chọn lý tưởng cho việc chế tạo vật liệu hấp thu. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc biến tính polypropylen có thể làm tăng đáng kể khả năng hấp thu dầu. Các phương pháp biến tính như trùng hợp ghép các vinyl monome đã được áp dụng để cải thiện tính năng này. Sự kết hợp giữa polypropylen và các monome khác tạo ra các copolyme có khả năng hấp thu dầu tốt hơn, mở ra hướng đi mới cho việc phát triển vật liệu hấp thu hiệu quả.

II. Công nghệ chế tạo vật liệu hấp thu dầu

Công nghệ chế tạo vật liệu hấp thu từ polypropylen biến tính bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, polypropylen được xử lý để tạo ra các sợi có cấu trúc phù hợp cho việc hấp thu dầu. Quá trình trùng hợp ghép các vinyl monome là một trong những phương pháp chính được sử dụng. Quá trình này không chỉ giúp cải thiện tính chất vật lý của polypropylen mà còn tạo ra các nhóm chức có khả năng tương tác với dầu. Các nghiên cứu cho thấy rằng, việc sử dụng chất tạo lưới trong quá trình chế tạo có thể làm tăng đáng kể khả năng hấp thu dầu của vật liệu. Điều này cho thấy rằng, công nghệ hấp thu có thể được tối ưu hóa để đạt được hiệu quả cao nhất trong việc xử lý dầu tràn.

2.1. Phương pháp trùng hợp ghép

Phương pháp trùng hợp ghép là một kỹ thuật quan trọng trong việc chế tạo vật liệu hấp thu. Quá trình này cho phép kết hợp polypropylen với các vinyl monome như LMA, BA, và MAA. Mỗi loại monome mang lại những đặc tính khác nhau cho vật liệu cuối cùng. Ví dụ, LMA có thể tạo ra các copolyme với khả năng hấp thu dầu tốt hơn. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, sự hiện diện của chất tạo lưới trong quá trình trùng hợp ghép có thể làm tăng đáng kể diện tích bề mặt của vật liệu, từ đó cải thiện khả năng hấp thu dầu. Điều này chứng tỏ rằng, việc tối ưu hóa quy trình chế tạo là rất cần thiết để phát triển các vật liệu polymer hiệu quả cho việc xử lý ô nhiễm dầu.

III. Ứng dụng vật liệu hấp thu dầu trong xử lý ô nhiễm

Việc ứng dụng vật liệu hấp thu từ polypropylen biến tính trong xử lý ô nhiễm dầu đã cho thấy nhiều kết quả khả quan. Các thử nghiệm thực địa cho thấy, vật liệu này có khả năng hấp thu dầu hiệu quả trong môi trường nước và nước biển. Sự kết hợp giữa polypropylen và các monome đã tạo ra các copolyme có khả năng hấp thu dầu vượt trội. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, vật liệu này có thể tái sử dụng nhiều lần mà không làm giảm hiệu quả hấp thu. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Việc ứng dụng vật liệu sinh thái này trong xử lý dầu tràn sẽ góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

3.1. Thử nghiệm khả năng hấp thu dầu

Các thử nghiệm khả năng hấp thu dầu của vật liệu hấp thu từ polypropylen biến tính đã được thực hiện trong nhiều điều kiện khác nhau. Kết quả cho thấy, vật liệu này có khả năng hấp thu dầu thô, dầu FO và DO với hiệu suất cao. Đặc biệt, khả năng hấp thu của vật liệu không bị ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt độ và nồng độ dầu trong nước. Các mô hình hấp phụ như Langmuir và Freundlich đã được áp dụng để mô tả quá trình hấp thu. Kết quả cho thấy, mô hình Langmuir phù hợp hơn với dữ liệu thực nghiệm, cho thấy rằng, quá trình hấp thu dầu diễn ra theo cơ chế hấp phụ đơn lớp. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các vật liệu composite có khả năng hấp thu dầu tốt hơn.