Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Sự cố tràn dầu và rò rỉ dung môi hữu cơ trên môi trường biển cũng như các vùng nước nội địa là thảm họa môi trường nghiêm trọng. Theo số liệu của Hiệp hội các tàu chở dầu quốc tế (ITOPF) và Cục Hàng hải Việt Nam, chỉ trong giai đoạn 1992–2004 tại Việt Nam đã ghi nhận 928 vụ tai nạn tàu thủy gây rủi ro tràn dầu lớn, điển hình như vụ tai nạn tàu Neptune Aries năm 1994 làm tràn 1.584 tấn dầu DO và hơn 150 tấn xăng dầu, gây thiệt hại ước tính 28 triệu USD cho hơn 30.000 ha đất nông nghiệp và hệ sinh thái ven sông. Dầu thô và các sản phẩm dầu mỏ có tỷ trọng trung bình từ 0,83–0,95 g/cm³ (nhẹ hơn nước biển 1,025 g/cm³ và nước nguyên chất 1,0 g/cm³), khi tràn ra môi trường sẽ tạo màng mỏng ngăn cản quá trình trao đổi oxy, ánh sáng và nhiệt giữa khí quyển với nước, hủy hoại nghiêm trọng các rạn san hô, rừng đước, các bãi triều, tiêu diệt sinh vật thủy sinh và làm mất khả năng giữ nhiệt của lông chim biển.
Các biện pháp ứng phó truyền thống bao gồm: biện pháp cơ học (phao quây, máy hút váng dầu, đốt màng dầu mỏng), biện pháp sinh học (sử dụng các chủng vi sinh vật phân giải hydrocarbon như Pseudomonas, Bacillus, nấm men Candida), và biện pháp hóa học (sử dụng chất phân tán bề mặt như COREXIT-950, IFO-180). Tuy nhiên, các phương pháp này thường đòi hỏi chi phí cao, thời gian xử lý kéo dài hoặc có nguy cơ phát tán độc tố thứ cấp vào môi trường nước. Do đó, việc nghiên cứu chế tạo vật liệu polymer kỵ nước - ưa dầu, có cấu trúc xốp, giá thành thấp, thân thiện với môi trường và có khả năng thu hồi, tái sử dụng để tách pha dầu/nước là yêu cầu cấp thiết.
Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Đoàn Trần Mạnh Huy (ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học, chuyên ngành Hóa Polymer, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh) tập trung giải quyết vấn đề này với các nhiệm vụ cụ thể:
- Tổng quan cơ sở lý thuyết về sự cố tràn dầu, các phương pháp xử lý, vật liệu polymer hấp thu dầu, tính chất của Polydimethylsiloxane (PDMS), chất khơi mào Benzoyl peroxide (BPO) và vật liệu nền sợi bông (cotton).
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đóng rắn của hệ PDMS bằng chất khơi mào BPO (hàm lượng chất khơi mào, nhiệt độ và thời gian phản ứng).
- Khảo sát quá trình tạo mẫu composite cotton phủ PDMS (PDMS/cotton) và đánh giá khả năng, tốc độ hấp thu các loại dung môi/nhiên liệu (xăng RON A95, dầu hỏa, dầu diesel) trong môi trường nước.
Đối tượng nghiên cứu là hệ vật liệu tách pha dầu/nước được chế tạo từ polymer lỏng Polydimethylsiloxane (độ nhớt 350 ± 10 mPa.s ở 25°C, tỷ trọng 0,973 g/cm³, điểm chớp cháy ≥ 300°C), chất khơi mào Benzoyl peroxide (bột trắng, tỷ trọng 1,334 g/cm³, nhiệt độ nóng chảy 103–105°C), dung môi toluen (tỷ trọng 0,8669 g/cm³, nhiệt độ sôi 110,6°C) và cốt mang là sợi bông cotton tự nhiên (kích thước 4 × 3 × 2 cm, khối lượng khoảng 0,3 g). Phạm vi nghiên cứu được thực hiện thực nghiệm trong điều kiện phòng thí nghiệm tại Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh từ ngày 14/09/2019 đến ngày 26/12/2019.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Nghiên cứu dựa trên lý thuyết về vật liệu polymer hấp thu dầu dạng "organogel" có mạng lưới không gian ba chiều kỵ nước và ưa dầu. Khi tiếp xúc với hỗn hợp dầu/nước, các phân tử dầu không phân cực sẽ khuếch tán vào khoảng không gian xốp bên trong mạng lưới polymer dưới tác dụng của lực liên kết Van der Waals giữa các nhóm chức ưa dầu và hydrocarbon, làm mạng mạch polymer trương nở và bẫy giữ dầu, trong khi pha nước phân cực bị đẩy ra ngoài.
Cơ chế đóng rắn của PDMS bằng BPO diễn ra theo phản ứng trùng hợp gốc tự do qua hai giai đoạn:
- Giai đoạn khơi mào (Initiation): Dưới tác dụng của nhiệt độ (trên 80°C), liên kết yếu peroxy (-O-O-) trong phân tử BPO bị cắt đứt tạo thành hai gốc tự do benzoyloxy. Các gốc này tấn công vào liên kết Si-CH₃ trên mạch PDMS, tách nguyên tử hydro và tạo ra các gốc tự do dạng Si-CH₂•.
- Giai đoạn lan truyền và tạo lưới (Propagation): Các gốc carbon Si-CH₂• trên các mạch PDMS lân cận liên kết với nhau tạo thành cầu nối liên kết ngang Si-CH₂-CH₂-Si, chuyển polymer từ dạng lỏng nhớt sang cấu trúc mạng lưới không gian ba chiều dạng rắn đàn hồi.
Cốt mang cotton được sử dụng nhờ chứa khoảng 96% cellulose dạng sợi (C₆H₁₀O₅)ₙ, có độ bền cơ học cao, khối lượng riêng 1,56 g/cm³, độ xốp lớn và bền trong môi trường kiềm, đóng vai trò là khung đỡ cơ học cho lớp màng PDMS bám dính.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm bao gồm:
- Quy trình chế tạo mẫu PDMS/cotton: Mẫu cotton (0,3 g; kích thước 4 × 3 × 2 cm) được rửa sạch tạp chất bằng acetone, sấy khô tại 80°C trong 6 giờ. Hòa tan PDMS và chất khơi mào BPO trong 10 mL toluen để tạo dung dịch đồng nhất. Nhúng mẫu cotton vào dung dịch trong thời gian 1 phút, để ổn định 30 phút ở nhiệt độ phòng, sau đó gia nhiệt đóng rắn trong tủ sấy tại 140°C trong 15 giờ. Mẫu sau đóng rắn được rửa lại bằng toluen để loại bỏ phần PDMS chưa phản ứng và sấy tại 80°C đến khối lượng không đổi.
- Phương pháp phân tích nhiệt vi sai (DSC): Sử dụng máy phân tích nhiệt DSC 214 Polyma (NETZSCH) với tốc độ gia nhiệt 10°C/phút trong khoảng nhiệt độ 30–200°C dưới môi trường khí bảo vệ N₂ nhằm xác định khoảng nhiệt độ đóng rắn và kiểm tra mức độ đóng rắn hoàn toàn.
- Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR): Đo trên quang phổ kế PerkinElmer Spectrum trong vùng số sóng 4000–400 cm⁻¹ (độ phân giải 4 cm⁻¹) để kiểm tra sự biến đổi các nhóm chức và sự xuất hiện liên kết ngang Si-C/C-H sau đóng rắn.
- Phương pháp trọng lượng: Xác định tỷ lệ khối lượng PDMS phủ trên cotton $LA (%)$ và hệ số hấp thu dung môi $W (%)$ thông qua phép cân khối lượng mẫu trước và sau khi nhúng vào hỗn hợp dầu/nước bằng cân phân tích (mỗi thí nghiệm lặp lại 5 lần, lấy giá trị trung bình với sai số không quá 5%).
$$\text{LA} (%) = \frac{m_2}{m_1} \times 100$$
$$W = \frac{m_2 - m_1}{m_1} \times 100$$
(Trong đó $m_1, m_2$ lần lượt là khối lượng mẫu trước và sau khi phủ hoặc trước và sau khi hấp thu).
Nguồn nguyên liệu và hóa chất sử dụng gồm: PDMS, BPO, Toluen có xuất xứ từ Trung Quốc (sử dụng trực tiếp không qua tinh chế); các mẫu nhiên liệu thử nghiệm gồm Xăng RON A95, Dầu hỏa (tỷ trọng 0,78–0,80 g/cm³, nhiệt độ sôi 200–300°C) và Dầu diesel (độ nhớt ở 20°C từ 1,8–5,0 cSt, nhiệt độ bốc hơi 175–370°C) do Tập đoàn Xăng dầu Việt Nam (Petrolimex) cung cấp.
Nội dung chính theo từng chương
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý thuyết và thực tiễn về ô nhiễm dầu tràn và các giải pháp xử lý. Tác giả phân tích cấu trúc hóa học của dầu mỏ gồm ba nhóm chính: parafin (chiếm 25–30% thể tích), naphten (chiếm 30–60% trọng lượng) và aromatic (hydrocarbon mạch C5–C60). Tác giả dẫn chứng số liệu thống kê của ITOPF về xu hướng các vụ tràn dầu lớn (>700 tấn) trên thế giới như vụ đắm tàu Atlantic Empress năm 1979 (287.000 tấn), chiến tranh Vùng Vịnh năm 1991 (800.000 tấn dầu thô đổ ra vịnh Ba Tư), và các vụ tai nạn hàng hải tại Việt Nam.
Nội dung chương phân tích chi tiết tác động của ô nhiễm dầu đến hệ sinh thái rạn san hô, bãi bùn cát, rừng đước ngập mặn và hoạt động kinh tế thủy sản, du lịch. Tác giả tổng hợp các phương pháp xử lý sự cố tràn dầu hiện hữu:
- Phương pháp vật lý: dùng phao vây, máy hút chân không, đốt tại chỗ (cho màng dầu dày <3 mm), sử dụng chất hấp thu khoáng (perlite, diatomite, tro núi lửa) và vật liệu hữu cơ tự nhiên (rơm rạ, bã mía, xơ dừa, bông tẩm paraffin Cellusorb có khả năng hút 18 g dầu/g).
- Phương pháp sinh học: cơ chế phân hủy hydrocarbon của các chủng vi khuẩn, vi nấm (Candida Tropicalis, Pseudomonas Aeruginosa, Bacillus Thermofil, Nocardia.Sp...).
- Phương pháp hóa học: cơ chế hoạt động của chất phân tán bề mặt (IFO-180, COREXIT-950), đánh giá thực trạng hạn chế sử dụng chất phân tán tại các nước châu Âu trong giai đoạn 1995–2005 do độc tính thứ cấp.
- Tổng quan vật liệu polymer hấp thu dầu: phân tích các nghiên cứu trong và ngoài nước về poly(stearylmetacrylat-co-cinnamooyxyetyl metacrylat), copolymer dẫn xuất $\beta$-cyclodextrin với octadecyl acrylat/butyl acrylat (hấp thu $CCl_4$ đạt 79,1 g/g, $CHCl_3$ đạt 72,8 g/g), copolymer poly(metyl metacrylat – butyl metacrylat) tổng hợp bằng trùng hợp huyền phù (hấp thu toluen 17,6 g/g), màng PE/PP phế thải, và các nghiên cứu tại Việt Nam sử dụng bèo tây, lõi ngô, xơ dừa.
- Phân tích cấu trúc, tính chất của Polydimethylsiloxane (PDMS), chất đóng rắn Benzoyl peroxide (BPO) và cấu trúc sợi cotton.
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
Chương 2 trình bày quy trình thực nghiệm, thiết bị phân tích và các thông số khảo sát. Tác giả chuẩn bị các mẫu cốt sợi cotton có kích thước cố định 4 × 3 × 2 cm, khối lượng khoảng 0,3 g và thiết lập các hệ thí nghiệm khảo sát:
- Quy trình tạo mẫu cotton phủ PDMS bằng phương pháp ngâm tẩm và gia nhiệt đóng rắn.
- Khảo sát các thông số ảnh hưởng đến quá trình đóng rắn PDMS bằng BPO:
- Tỷ lệ BPO: khảo sát ở các tỷ lệ 1%, 2%, 3%, 4%, 5% và 10% theo khối lượng trên 2,0 g PDMS (nhiệt độ 140°C, thời gian 15 giờ).
- Nhiệt độ đóng rắn: khảo sát ở 100°C, 110°C, 120°C, 130°C và 140°C (hệ chứa 10% BPO, thời gian 15 giờ).
- Thời gian đóng rắn: khảo sát ở các mốc 12h, 13h, 14h, 15h và 16h (tại 140°C, 10% BPO).
- Khảo sát quá trình phủ PDMS lên cotton với các hàm lượng PDMS phối trộn lần lượt là 0,5 g; 1,0 g; 1,5 g và 2,0 g trong 10 mL toluen cùng 10% BPO.
- Đánh giá tính chất tách pha và hấp thu dung môi của mẫu composite:
- Khả năng hấp thu xăng RON A95, dầu hỏa và dầu diesel trong hỗn hợp chứa 4 g dầu và 20 g nước (thời gian tiếp xúc 3 phút).
- Tốc độ hấp thu dung môi ở các mốc thời gian 30s, 60s, 120s và 150s.
- Khả năng hấp thu dầu diesel ở các tải lượng dầu khác nhau: 6 g, 8 g và 10 g diesel trong 20 g nước.
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Chương 3 công bố các dữ liệu thực nghiệm và giải thích cơ chế phản ứng:
- Phân tích nhiệt vi sai DSC: Đường DSC quét lần 1 cho thấy phản ứng đóng rắn của hỗn hợp PDMS/BPO bắt đầu tại 70–80°C, đạt tốc độ phản ứng cực đại tại 117,7°C và kết thúc hoàn toàn tại 150°C với hiệu ứng tỏa nhiệt -40,56 J/g. Đường quét lần 2 trên cùng mẫu thử là một đường thẳng nằm ngang với hiệu ứng nhiệt chỉ 0,1528 J/g, chứng minh mẫu PDMS đã đóng rắn hoàn toàn.
- Phân tích phổ hồng ngoại FTIR: Phổ của PDMS chưa đóng rắn có các dải hấp thụ đặc trưng: dao động kéo dãn Si-C tại 808,49 cm⁻¹, dải liên kết Si-O-Si tại 1032,18 cm⁻¹, dao động Si-CH₃ tại 1266,61 cm⁻¹ và 2964 cm⁻¹. Sau khi đóng rắn bằng BPO, xuất hiện dải dao động lắc (rocking) của liên kết C-H (thuộc nhóm methylene $Si-CH_2-$ tạo liên kết ngang) tại số sóng 815,18 cm⁻¹, đồng thời đỉnh Si-O-Si dịch chuyển về 1076,43 cm⁻¹ và Si-CH₃ tại 1262,66 cm⁻¹, khẳng định mạng lưới liên kết ngang đã hình thành thành công.
- Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng BPO: Khối lượng PDMS đóng rắn tăng mạnh khi tăng hàm lượng BPO từ 1% đến 5%, nhưng tăng rất chậm khi tiếp tục nâng lên 10% do nồng độ gốc tự do quá cao làm tăng xác suất phản ứng ngắt mạch tự tái hợp gốc.
| Tỷ lệ BPO / 2g PDMS |
Khối lượng PDMS đóng rắn (g) |
Tỷ lệ PDMS đóng rắn (%) |
| 1% |
0,15 |
7,5 |
| 2% |
0,63 |
31,5 |
| 3% |
0,80 |
40,0 |
| 4% |
0,96 |
48,0 |
| 5% |
1,30 |
65,0 |
| 10% |
1,32 |
66,0 |
- Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đóng rắn: Khi nhiệt độ tăng từ 100°C đến 140°C (trong điều kiện 10% BPO, 15 giờ), khối lượng và tỷ lệ PDMS đóng rắn tăng đều do nhiệt độ cao cung cấp năng lượng thúc đẩy sự phân hủy liên kết peroxy sinh gốc tự do.
| Nhiệt độ đóng rắn (°C) |
Khối lượng PDMS đóng rắn (g) |
Tỷ lệ PDMS đóng rắn (%) |
| 100 |
0,91 |
45,5 |
| 110 |
1,10 |
55,0 |
| 120 |
1,23 |
61,5 |
| 130 |
1,25 |
62,5 |
| 140 |
1,39 |
69,5 |
- Hiệu suất phủ và khả năng tách pha: Quá trình phủ màng PDMS lên sợi cotton đạt hiệu suất phủ $LA (%)$ dao động từ 12,4% đến 34,8% tùy theo khối lượng tác chất phối trộn và độ phân tán của PDMS vào cốt sợi cotton. Mẫu vật liệu PDMS/cotton sau chế tạo thể hiện khả năng hấp thu chọn lọc cao đối với xăng RON A95, dầu hỏa và dầu diesel khi thả nổi trên mặt nước, với hiệu suất tách pha đạt trên 90% ở điều kiện phòng thí nghiệm.
Kết quả và đóng góp
Khóa luận đã công bố các kết quả thực nghiệm định lượng cụ thể:
- Xác định được thông số nhiệt động của phản ứng đóng rắn PDMS bằng chất khơi mào BPO qua phân tích DSC: nhiệt độ bắt đầu phản ứng từ 70–80°C, nhiệt độ phản ứng cực đại tại 117,7°C, kết thúc tại 150°C với hiệu ứng nhiệt -40,56 J/g.
- Xác lập được điều kiện đóng rắn tối ưu trong hệ thực nghiệm: hàm lượng chất khơi mào BPO từ 5–10% (đạt tỷ lệ đóng rắn 65–66%), nhiệt độ đóng rắn 140°C (đạt khối lượng đóng rắn 1,39 g, tỷ lệ 69,5%) và thời gian phản ứng 15 giờ.
- Chứng minh được sự hình thành liên kết ngang giữa các mạch PDMS thông qua sự xuất hiện đỉnh hấp thụ FTIR mới tại số sóng 815,18 cm⁻¹ đặc trưng cho dao động lắc của nhóm $Si-CH_2-$.
- Chế tạo thành công vật liệu composite PDMS/cotton với hiệu suất phủ PDMS trên cốt bông đạt từ 12,4% đến 34,8%, mang lại khả năng tách pha dầu/nước đạt hiệu suất trên 90% đối với các loại nhiên liệu xăng A95, dầu hỏa và dầu diesel.
Về mặt giải pháp, tác giả đề xuất việc kết hợp giữa polymer tổng hợp kỵ nước (PDMS) và vật liệu hữu cơ tự nhiên dạng sợi xốp, giá thành thấp, sẵn có tại địa phương (bông cotton) để làm vật liệu xử lý tràn dầu. Việc ứng dụng chất khơi mào gốc tự do BPO thay thế cho MEKP cho phép thực hiện phản ứng đóng rắn ở nhiệt độ cao mà không gây hiện tượng tạo bọt khí hay bay hơi nhanh.
Đóng góp của khóa luận là đã hiện thực hóa quy trình công nghệ chế tạo vật liệu hấp thu dầu nổi bằng phương pháp ngâm tẩm và đóng rắn nhiệt đơn giản, không đòi hỏi hệ thống thiết bị phức tạp, tận dụng được nguồn vật liệu sợi tự nhiên thân thiện môi trường để tạo ra sản phẩm composite có khả năng hấp thu chọn lọc và tách pha dầu/nước hiệu quả.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Khóa luận ghi nhận một số hạn chế kỹ thuật dựa trên phạm vi thực nghiệm:
- Nhiệt độ đóng rắn của hệ PDMS/BPO còn cao (140°C) và thời gian gia nhiệt kéo dài (15 giờ), làm tiêu tốn năng lượng nhiệt và có thể gây ảnh hưởng đến độ bền nhiệt của cốt sợi cotton (vốn bắt đầu biến đổi tính chất ở nhiệt độ trên 120–130°C).
- Thí nghiệm mới được tiến hành ở quy mô phòng thí nghiệm trên mẫu nhỏ (0,3 g cotton) trong môi trường nước tĩnh, chưa khảo sát trên diện tích lớn hoặc trong điều kiện môi trường động (sóng biển, dòng chảy).
Hướng phát triển tiếp theo được tác giả định hướng:
- Nghiên cứu bổ sung các chất xúc tiến phản ứng hoặc hệ xúc tác mới nhằm hạ thấp nhiệt độ và rút ngắn thời gian đóng rắn của PDMS.
- Đánh giá độ bền cơ học và khả năng tái sử dụng (chu kỳ hấp thu - ép thu hồi dầu - tái hấp thu) qua nhiều chu kỳ liên tiếp.
- Mở rộng thử nghiệm khả năng tách pha trên nhiều loại dầu thô nặng và các dung môi hữu cơ công nghiệp khác.
Giá trị tham khảo
Đồ án tốt nghiệp cung cấp tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học, Hóa Polymer, Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật Môi trường đang thực hiện các đề tài về vật liệu xử lý sự cố tràn dầu.
Các nội dung có giá trị tham khảo chuyên sâu gồm:
- Quy trình tổng hợp và các thông số phân tích nhiệt vi sai (DSC), phổ hồng ngoại (FTIR) để xác định cơ chế và mức độ đóng rắn của polymer Polydimethylsiloxane bằng chất khơi mào gốc tự do BPO.
- Phương pháp luận và công thức trọng lượng để xác định tỷ lệ phủ polymer trên nền sợi tự nhiên $LA (%)$ và hệ số hấp thu dung môi $W (%)$.
- Cơ sở dữ liệu tổng quan tài liệu về thành phần hóa học của dầu mỏ, tác động sinh thái và bức tranh so sánh các nhóm vật liệu polymer hấp thu dầu tự nhiên/tổng hợp.
Câu hỏi thường gặp
1. Nhiệt độ bắt đầu, nhiệt độ cực đại và nhiệt độ kết thúc quá trình đóng rắn của hệ PDMS/BPO là bao nhiêu?
Theo kết quả phân tích nhiệt vi sai DSC (tốc độ gia nhiệt 10°C/phút, môi trường $N_2$), quá trình đóng rắn của hệ PDMS phối trộn 10% BPO bắt đầu diễn ra ở khoảng 70–80°C, đạt tốc độ phản ứng cực đại tại nhiệt độ 117,7°C và kết thúc hoàn toàn ở 150°C với hiệu ứng tỏa nhiệt -40,56 J/g.
2. Tín hiệu phổ FTIR nào chứng minh liên kết ngang trong mạng lưới PDMS đã hình thành sau phản ứng?
So sánh phổ FTIR của PDMS lỏng ban đầu và PDMS sau đóng rắn cho thấy sự xuất hiện mới của đỉnh hấp thụ tại số sóng 815,18 cm⁻¹ ứng với dao động lắc (rocking) của nhóm C-H trong cầu nối methylene ($Si-CH_2-$), minh chứng cho việc các gốc tự do đã tái hợp tạo liên kết ngang không gian giữa các mạch PDMS.
3. Tại sao khi tăng hàm lượng BPO từ 5% lên 10%, lượng PDMS đóng rắn được lại tăng không đáng kể?
Khi hàm lượng BPO tăng từ 1% đến 5%, lượng PDMS đóng rắn tăng nhanh từ 0,15 g lên 1,30 g (từ 7,5% lên 65,0%). Tuy nhiên, khi tăng tiếp từ 5% lên 10%, lượng PDMS đóng rắn chỉ tăng nhẹ từ 1,30 g lên 1,32 g (đạt 66,0%). Nguyên nhân là do khi nồng độ chất khơi mào quá cao, mật độ gốc tự do sinh ra quá lớn sẽ thúc đẩy phản ứng ngắt mạch theo cơ chế tự tái hợp gốc, làm giảm hiệu quả phát triển mạch polymer.
4. Điều kiện nhiệt độ và thời gian tối ưu được tác giả lựa chọn để tạo mẫu PDMS/cotton là gì?
Mẫu cotton sau khi nhúng dung dịch PDMS/BPO/toluen và để ổn định 30 phút ở nhiệt độ phòng được tiến hành đóng rắn nhiệt trong tủ sấy ở nhiệt độ 140°C trong thời gian 15 giờ, sau đó rửa lại bằng dung môi toluen và sấy ở 80°C đến khối lượng không đổi.
5. Hiệu suất phủ PDMS lên sợi cotton và hiệu suất tách pha dầu/nước của vật liệu đạt được kết quả như thế nào?
Hiệu suất phủ PDMS trên cotton ($LA$) đạt từ 12,4% đến 34,8% tùy theo tỷ lệ phối trộn tác chất và độ phân tán. Hiệu suất khả năng tách pha dầu/nước của vật liệu đối với các hệ xăng RON A95, dầu hỏa và dầu diesel đạt trên 90% ở điều kiện phòng thí nghiệm.
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Đoàn Trần Mạnh Huy đã chế tạo thành công vật liệu composite tách pha dầu/nước trên cơ sở biến tính cốt sợi bông cotton tự nhiên bằng màng polymer Polydimethylsiloxane (PDMS) khâu mạch bởi chất khơi mào Benzoyl peroxide (BPO). Các đặc tính cấu trúc và nhiệt động của quá trình đóng rắn đã được xác định cụ thể thông qua phân tích DSC và FTIR, xác lập các thông số công nghệ tại 140°C trong 15 giờ với hàm lượng BPO từ 5–10%. Mẫu vật liệu thu được có tỷ lệ phủ PDMS đạt 12,4–34,8% và thể hiện hiệu suất tách pha dầu/nước đạt trên 90% trong điều kiện phòng thí nghiệm đối với xăng, dầu hỏa và dầu diesel, mở ra tiềm năng ứng dụng các vật liệu composite nền tự nhiên giá thành thấp trong công tác xử lý sự cố tràn dầu.
