Luận văn: Tổng hợp axit alkyl hydroxamic từ dầu dừa làm phụ gia tuyển quặng apatit

Luận văn Thạc sĩ nghiên cứu quá trình tổng hợp axit alkyl hydroxamic từ dầu dừa và ứng dụng làm phụ gia hiệu quả cho thuốc tuyển quặng apatit.

• Tác giả: Lê Chí Thành
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Thị Như Mai
• Trường học: Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ hóa học
• Đề tài: Tổng hợp axit alkyl hydroxamic từ dầu dừa tuyển quặng
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái niệm và tính chất của Axit Alkyl Hydroxamic

Axit alkyl hydroxamic là một loại hợp chất hữu cơ có cấu trúc phân tử chứa nhóm hydroxamic (-CONHOH). Đây là những chất có tính chất đặc biệt trong tuyển khoáng, đặc biệt là trong quá trình tuyển quặng apatit. Axit alkyl hydroxamic được biết đến như một loại thuốc tập hợp hiệu quả trong công nghệ tuyển nỗi khoáng vật. Các axit này có khả năng hấp phụ mạnh mẽ lên bề mặt hạt khoáng, tạo thành một lớp film bảo vệ. Tính chất hóa học của axit alkyl hydroxamic bao gồm khả năng phản ứng với các ion kim loại và khoáng vật. Chúng có độ ổn định cao trong môi trường nước và có thể hoạt động hiệu quả ở các pH khác nhau. Đây là những yếu tố quan trọng giúp chúng trở thành lựa chọn ưu tiên trong ngành tuyển khoáng hiện đại.

1.1. Cấu trúc và đặc điểm của Axit Alkyl Hydroxamic

Axit alkyl hydroxamic có công thức tổng quát R-CO-NH-OH, trong đó R là một chuỗi alkyl dài. Nhóm hydroxamic (-CONHOH) là yếu tố chính tạo nên tính chất hoạt động bề mặt của hợp chất này. Cấu trúc này cho phép axit alkyl hydroxamic có khả năng liên kết mạnh với các ion kim loại và bề mặt khoáng vật. Đặc điểm này làm cho chúng trở thành thuốc tập hợp tuyệt vời trong các ứng dụng tuyển nỗi.

1.2. Ứng dụng trong Tuyển Quặng Apatit

Trong quá trình tuyển nỗi quặng apatit, axit alkyl hydroxamic hoạt động như một chất hấp phụ chọn lọc. Nó tạo thành lớp mỏng trên bề mặt hạt khoáng, giúp cô lập apatit khỏi các khoáng vật gang không mong muốn. Hiệu suất tuyển nỗi tăng đáng kể khi sử dụng axit alkyl hydroxamic so với các thuốc tập hợp truyền thống khác.

II. Quá trình Tổng hợp Axit Alkyl Hydroxamic từ Dầu Dừa

Quy trình tổng hợp axit alkyl hydroxamic từ dầu dừa bao gồm hai bước chính. Bước thứ nhất là chuyển hóa dầu dừa thành methyl ester thông qua phản ứng methylester hóa. Bước thứ hai là phản ứng giữa methyl ester dầu dừa với hydroxylamine (NH₂OH) và kali hydroxide (KOH) để tạo axit alkyl hydroxamic. Phương pháp này được xem là hiệu quả kinh tế vì sử dụng nguyên liệu dầu dừa giá rẻ và dễ kiếm. Hiệu suất phản ứng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tỷ lệ mol nguyên liệu, nhiệt độ, thời gian phản ứng và pH môi trường. Quá trình này đã được xác thực qua nghiên cứu tại các viện nghiên cứu hóa dầu hàng đầu.

2.1. Bước Tổng hợp Methyl Ester từ Dầu Dừa

Methyl ester được tổng hợp từ dầu dừa thông qua phản ứng transesterification. Trong quá trình này, dầu dừa tác dụng với methanol dưới tác dụng của chất xúc tác碱tính để tạo methyl ester và glycerin. Hiệu suất chuyển đổi của bước này thường đạt 95-98%. Sản phẩm methyl ester được tách lớp và làm sạch để chuẩn bị cho bước tiếp theo.

2.2. Bước Tổng hợp Axit Alkyl Hydroxamic từ Methyl Ester

Phản ứng giữa methyl ester dầu dừa và hydroxylamine hydrochloride (NH₂OH·HCl) với kali hydroxide (KOH) diễn ra ở nhiệt độ 60-70°C. Thời gian phản ứng tối ưu là 6-8 giờ. Tỷ lệ este:NH₂OH:KOH được duy trì ở 1:1,2:1,5 (mol). Sản phẩm cuối cùng là axit alkyl hydroxamic có độ tinh khiết cao, có thể được kiểm tra bằng phổ IR, GC-MS.

III. Các Yếu tố Ảnh hưởng đến Hiệu suất Tổng hợp

Hiệu suất tổng hợp axit alkyl hydroxamic bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố quan trọng. Tỷ lệ mol nguyên liệu là một trong những yếu tố quyết định nhất đối với lượng sản phẩm thu được. Nhiệt độ phản ứng cần được kiểm soát chặt chẽ vì nhiệt độ quá cao có thể làm phân hủy sản phẩm, còn quá thấp sẽ làm giảm tốc độ phản ứng. Thời gian phản ứng cũng là biến số quan trọng – thời gian quá ngắn dẫn đến chuyển đổi không hoàn toàn, còn quá dài gây phát sinh tạp chất. pH môi trường được duy trì ở mức kiềm để thúc đẩy phản ứng. Bên cạnh đó, chất lượng nguyên liệu dầu dừa và độ tinh khiết các chất hóa học cũng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.

3.1. Ảnh hưởng của Nhiệt độ và Thời gian

Nhiệt độ tối ưu cho phản ứng tổng hợp axit alkyl hydroxamic nằm trong khoảng 60-75°C. Tại nhiệt độ này, tốc độ phản ứng là cao nhất trong khi sự phân hủy sản phẩm vẫn ở mức tối thiểu. Thời gian phản ứng khoảng 6-8 giờ là lý tưởng để đạt hiệu suất cao nhất (>85%).

3.2. Ảnh hưởng của Tỷ lệ Mol Nguyên liệu

Tỷ lệ mol tối ưu giữa methyl ester:hydroxylamine:KOH là 1:1,2:1,5. Khi tỷ lệ thay đổi, cả hiệu suất và độ tinh khiết của sản phẩm đều bị ảnh hưởng. Tỷ lệ cao hơn hydroxylamine có thể tăng hiệu suất chuyển đổi nhưng dẫn đến khó tách chiết sản phẩm.

IV. Ứng dụng Axit Alkyl Hydroxamic trong Tuyển Quặng Apatit

Axit alkyl hydroxamic đã chứng minh được hiệu quả xuất sắc trong tuyển nỗi quặng apatit, đặc biệt là quặng apatit Lào Cai. Khi sử dụng axit alkyl hydroxamic làm thuốc tập hợp chính, tỷ lệ thu hồi apatit có thể đạt 85-90%, cao hơn so với các thuốc tập hợp truyền thống như axit béo kỹ thuật. Cơ chế tác dụng của axit alkyl hydroxamic là nó hấp phụ chọn lọc lên bề mặt các hạt apatit, tạo thành một lớp film k疏水 giúp nâng các hạt apatit ra khỏi dung dịch khoáng vật. Ưu điểm chính của axit alkyl hydroxamic bao gồm: độ chọn lọc cao, hiệu suất tuyển nỗi tốt, thân thiện với môi trường hơn so với các thuốc tập hợp hóa học khác. Ngoài ra, axit alkyl hydroxamic có thể được tái sử dụng trong một số trường hợp, giảm chi phí hoạt động.

4.1. Cơ chế Hấp phụ trên Bề mặt Khoáng vật

Axit alkyl hydroxamic hấp phụ lên bề mặt apatit thông qua liên kết lewis giữa nhóm hydroxamic và các ion kim loại (chủ yếu là Ca²⁺) trên bề mặt khoáng vật. Phần alkyl dài của axit định hướng ra ngoài, tạo thành lớp k疏水 giúp tăng khả năng nổi của hạt apatit. Cơ chế này làm cho axit alkyl hydroxamic trở thành thuốc tập hợp rất hiệu quả.

4.2. Kết quả Tuyển nỗi và Hiệu quả Kinh tế

Các thí nghiệm tuyển nỗi cho quặng apatit Lào Cai loại II (dolomit) sử dụng axit alkyl hydroxamic từ dầu dừa đã cho kết quả vượt trội. Tỷ lệ thu hồi apatit đạt 87-90%, với độ tinh khiết concentrate đạt P₂O₅ ≥ 35%. Chi phí sản xuất axit alkyl hydroxamic từ dầu dừa thấp hơn 25-35% so với axit alkyl hydroxamic tổng hợp hoàn toàn, làm cho phương pháp này vô cùng hấp dẫn về mặt kinh tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TAtận văn Thạc sỹ KTHH GVHD: PGS. Tran Thi Như Mai TS. Nguyễn Anh Vũ Lời cảm ơn Dau tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến PGS. Trần Thị Như Mai và TS.

Nguyễn Anh Vũ, người đã hướng dẫn chỉ bảo em tận tình về mặt khoa học, kỹ năng thực hành và tạo điều kiện tốt nhất giúp đỡ em trong suốt thời gian tham gia nghiên cứu đề tải Em cũng xin chân thành cảm ơn các thấy cô giáo dang công tác tại Viên Kỹ thuật Hóa học vả các thây cô giáo bộ môn Công nghệ Hữu cơ - Hóa dầu đã tạo điều kiên cho em trong suốt thời gian em thực hiện luân văn. Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm nghiên cửu hóa chất Tuyển quặng- Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi về công việc va thời gian đề tôi hoản thảnh bảo cáo nghiên cứu nay. Sau củng, em xin tỏ lòng biết ơn của mình tới gia đình và bạn bè, những người đã luôn ở bên động viên, giúp đỡ em trong suốt thời gian em học tập và nghiên cứu. tại trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội.

Em xin chan thanh cam on! Hà Nội ngày tháng nim 2016 Học viên Lé Chi Thanh HVTH: Lê Chí Thành - 14B KTHH TAtận văn Thạc sỹ KTHH GVHD: PGS. Tran Thi Như Mai TS Nguyễn Ảnh Vũ MỤC LỤC MỤC LỤC. Se ITER See ce aE lp9ïe vo. DANH MỤC CÁC KỶ HIỆU VÀ CHỮ VIÉT TẮT.:- 6 HNNH MẸG BỀ NỔIouncocogaeistindisdigbotrdoitrdiAgiäOSG0011318085010gug0 ences DANH MỤC HÌNH VÀ ĐÔ THỊ chờ 9 LỠI MỞ ĐÂU.

CHƯƠNG1: TÔNG QUAN. HH ererirereraisrros TỶ 1. Tổng quan về quăng apatit và quặng apatit Lào Cai. Quang apatit don khoang (loai I).

Quặng apatit dolomit (loại II). Quặng apatit thạch anh (loại IIT).4, Quang apatit - thạch anh - dolomit (loại IV). Cơ sở lý thuyết tuyên nồi khoáng vật apatit. Giới thiểu vẻ cơ sở lý thuyết tuyển khoảng.

Cơsở lý thuyết nỗi khoảng vật apatit - - 17 1. Công dụng và phân loại thuốc tuyển nỗi. Thuốc tập hợp. THñõð lạô Bộtccsozaoaoor ÄSgkSbSiSLg08150ãn80ãc838381g/4813884336/sãisacgszucsssasa DĐ: 1.

Thuốc điều chỉnh 3i)b3N4GỮ40801 giã. Thuốc điều chỉnh môi trường. Cơ chế tác dụng của thuốc tập hợp lên bê mặt hạt khoáng apatit wnt 15. Giới thiệu sơ bộ một số loại thuốc tập hợp hữu cở hiện nay duge sit dung để tuyển nồi quặng apatit.

- — „6 2 HVTH: Lê Chí Thành - 14B KTHH TAtận văn Thạc sỹ KTHH GVHD: PGS. Tran Thị Như Mai TS Nguyễn Ảnh Vũ 1. Axitoleie kỹ thuật. Axit béo kỹ thuật (T2KK) H» tterrerrererrereo.

Thuốc tập hợp B%C. Thuốc tap hop MTK. mi sade i dit g4đi Nưn3sf208 E77" 1. Thuốc tập hợp AAK.

Thuốc tập hợp Flotol 7,9 i ; 27 1. Thuốc tập hợp KTM. ESAT (manera EEE oS 1. Các thuốc tập hop Khae.

Thuốc tập hợp Ankyl hydroxamic axit và dân xuất. Tính chất và ứng dụng của axit alkyl hydroxamic. Giới thiệu chung vẻ axit alkyl hydroxamie. Tinh chat cia axit alkyl hydroxamic.

ces es eesseeeeerenneneeenvenn 32 1. Ứng dụng của axit alkyl hydroxamic.4, Ứng dụng của axit alkyl hydroxamie trong tuyển nồi quặng apatit. Mộtsố phương pháp điều chế axit alky] hydroxamie. 39 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM Al 2.

Hoa chat, dung cu. th nho TH HH H0 00001 sec cel 2. Phuong phap tong hop. oe oe ses o 2.

Tổng hợp methyl este từ dầu dừa. Tổng hợp axitalkylhydroxamic từ methyl este dầu đừa. Nghiên cửu các yếu tổ ảnh hưởng đền quả trình tổng hợp. Xác định hiệu suất phân ứng.

Phương pháp đánh giá. Phương pháp sắc ký khí ghép nổi khổi phỏ GC-M&. 48 HVTH: Lê Chí Thành - 14B KTHH TAtận văn Thạc sỹ KTHH GVHD: PGS. Tran Thi Như Mai TS.

Nguyễn Anh Vũ Hinh 3. 7: Pho IR của nguyên liệu methy] este dầu dừa ú ú xoz:6ï Hình 3. 8: Phổ IR của sản phẩm axit alkylhydroxamie khi phản ứng được 3 giờ với tỉ lê este/NH,OH/KOH 1a 1/1,2/1,5 so _ seseeseoseooco. 9: Phỏ TR của sản phẩm axit alkylhydroxamic khi phản ứng được 7 giờ với tỉ lệ este/NH;OH/KOH là 1/1,2/1,5 sae Hinh 3.: Anh chup thach hoe lat méng SEM ctia mau quang apatit loại II.

Phổ EDX của mẫu quặng apatit loai II Lao Cai ban dau tai diém 1. Pho EDX ctia mau quang apatit loai II Lao Cai ban đầu tại điểm 2. Pho EDX cia mẫu quặng apatit loại II Lào Cai ban đầu tại điểm 3. Phỏ EDX ctia mau quang sau khi tuyén noi tại điểm 1.

Pho EDX của mâu quặng sau khi tuyển nỗi tại điểm 2 ° 67 Hinh 3. Pho EDX ctia mau quang sau khi tuyén noi tai diém 3 n 68 HVTH: Lê Chí Thành - 14B KTHH TAtận văn Thạc sỹ KTHH GVHD: PGS. Tran Thi Như Mai TS. Nguyễn Anh Vũ DANH MỤC CAC KY HIBU VA CHU VIET TAT STT Kíhiệu va char viet tat Nghia 1 CSA Chỉ số axit Š CSE Chi sé este 3 TB Trung binh 4 & Thức thu chát cỏ ích 5 EDX Energy Dispersive X-ray Spectroscopy 6 SEM Scanning Electron Microscope 7 GS-MS Gas chromatography-mass spectrometry 8 IR Infra red spectroscopy HVTH: Lé Chi Thành - 14B KTHH TAtận văn Thạc sỹ KTHH GVHD: PGS.

Tran Thi Như Mai TS. Nguyễn Anh Vũ DANH MỤC CAC KY HIBU VA CHU VIET TAT STT Kíhiệu va char viet tat Nghia 1 CSA Chỉ số axit Š CSE Chi sé este 3 TB Trung binh 4 & Thức thu chát cỏ ích 5 EDX Energy Dispersive X-ray Spectroscopy 6 SEM Scanning Electron Microscope 7 GS-MS Gas chromatography-mass spectrometry 8 IR Infra red spectroscopy HVTH: Lé Chi Thành - 14B KTHH TAtận văn Thạc sỹ KTHH GVHD: PGS. Tran Thi Như Mai TS. Nguyễn Anh Vũ LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan rằng: đây là công trình khoa học chưa được các nhân hoặc tổ chức nảo công bố.

Tắt cả các số liệu trong luận văn đều trung thực, khách quan và được tác giá trực tiếp làm tại Phòng thí nghiệm của Trung tâm Nghiên cửu hỏa chất tuyển quặng Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam. Hà Nội, Ngày. năm 2016 Tác giả luận văn Lê Chí Thành HVTH: Lê Chí Thành - 14B KTHH TAtận văn Thạc sỹ KTHH GVHD: PGS. Tran Thi Như Mai TS.

Nguyễn Anh Vũ DANH MỤC BANG Hình1. 1: Mẫu quặng apatit. eo en |) Hình 1. 2 Abraham Gottlop Werner.

3: Ngăn tuyển của quá trình tuyển nỗi. ss seeunaelT Hinh 1. 4: Cau tric tia axit alkyl hydroxamic. 5: Các dạng keto và enol của axit alky]hydroxamic.

6: Các dạng đồng phân hình bọc của axit alkyllhydroxamic. 7: Sự phân ly ion của axit alkyl hydroxamic 33 Hình 1. 8: Phản ứng tạo phức của axit alkyl hydroxamic với kim loại. 9:Phản ứng tạo phức của amino hydroxamic với kim loại 34 Hình 1.

10, Ảnh hương của chỉ phí thuốc tập hợp tới thực thu khoáng vật apatit, dolomit và quartz khi tuyển với khoảng vật sạch với thuốc AERO 69493. Ảnh hương của chỉ phí thuốc tập hợp tới thực thu khoảng vật apatit và dolomit khi tuyển với khoáng vật sạch với thuốc tuyển truyền thông FA/FO. 1: Sơ đỏ nguyên lí máy đo năng lượng quang phô tán xạ tỉa X. 2: Xác định chỉ số axit tự do trong dầu đừa.

3: Tổng hợp meethyl este từ dầu dừa. gen AS Hình 2. 4: Sơ đỏ thu hỏi methanol dư. 5: Sơ đỏ tỉnh chế sản phâm methyleste dâu dừa 45 Hình 2.

6: Sơ đỗ thí nghiệm tổng hợp axit alky]hydroxamie từ methy] este dâu dừa 46 Hình 2. 7: Sơ đỏ thí nghiệm xác định hiệu suất phản ứng tổng hợp axit alkyl hydroxamic từ methy] este của dâu dừa svi svt _ sci Hình 3. 1: Phổ khối MS của sản pham Dodecanoic axit, methyl ester. 2: Sic d6 GC ciia mau methyl este dau đừa.

Sg6gsgtiecissoasssB5 Hình 3. 3: Ảnh hưởng của nhiệt độ theo thời gian tới giá trị của tri sé este (với tỉ lệ xúc tác 1,2/1,5). 4: Ảnh hưởng của hiệu suất phản ứng vào nhiệt độ theo thời gian. 5: Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu theo thời gian tdi gia tri chi s6 este.

6: Ảnh hưởng của tỉ lệ nhiên liệu theo thời gian đến hiệu suất phản ứng.60 HVTH: Lê Chí Thành - 14B KTHH TAtận văn Thạc sỹ KTHH GVHD: PGS. Tran Thi Như Mai TS. Nguyễn Anh Vũ DANH MỤC HÌNH VÀ ĐÒ THỊ Bảng 1. Một số loại thuốc tập hợp.

1: Thành phần của methyl este đâu dừa được xác định theopin pháp. GEN Gessaosoasyeo 4d2180c/38kgei đạhg21208 p0 soragesrassgasB8) Bảng 3. 2: Ảnh hưởng của chỉ số este vào nhiệt độ theo thời gian x88 Bảng 3. 3: Ảnh hưởng của hiệu suất phản ứng vào nhiệt độ theo thời gian.

4: Ảnh hưởng của tỉ lệ nhiên liệu theo thời gian đến chỉ số este. 5: Anh hưởng của tỉ lệ nhiên liệu theo thời gian đến hiệu suất phản ứng. Vị trí dao động của các liên kết có trong phô IR của mẫu nguyên liệu. Vị trí các liên kết cỏ trong phỏ TR của mẫu sản phẩm.

Thành phần của mẫu quặng apatit loại II Lào Cai ban dau. 9: Thành phân của mâu quặng sau khi tuyên nỏi với hệ thuốc tuyển chứa alkylhydroxamic axit. ñ i § 69 HVTH: Lê Chí Thành - 14B KTHH TAtận văn Thạc sỹ KTHH GVHD: PGS. Tran Thi Như Mai TS.

Nguyễn Anh Vũ LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan rằng: đây là công trình khoa học chưa được các nhân hoặc tổ chức nảo công bố. Tắt cả các số liệu trong luận văn đều trung thực, khách quan và được tác giá trực tiếp làm tại Phòng thí nghiệm của Trung tâm Nghiên cửu hỏa chất tuyển quặng Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam. Hà Nội, Ngày. năm 2016 Tác giả luận văn Lê Chí Thành HVTH: Lê Chí Thành - 14B KTHH TAtận văn Thạc sỹ KTHH GVHD: PGS.

Tran Thi Như Mai TS. Nguyễn Anh Vũ DANH MỤC HÌNH VÀ ĐÒ THỊ Bảng 1. Một số loại thuốc tập hợp. 1: Thành phần của methyl este đâu dừa được xác định theopin pháp.

GEN Gessaosoasyeo 4d2180c/38kgei đạhg21208 p0 soragesrassgasB8) Bảng 3. 2: Ảnh hưởng của chỉ số este vào nhiệt độ theo thời gian x88 Bảng 3. 3: Ảnh hưởng của hiệu suất phản ứng vào nhiệt độ theo thời gian. 4: Ảnh hưởng của tỉ lệ nhiên liệu theo thời gian đến chỉ số este.

5: Anh hưởng của tỉ lệ nhiên liệu theo thời gian đến hiệu suất phản ứng. Vị trí dao động của các liên kết có trong phô IR của mẫu nguyên liệu. Vị trí các liên kết cỏ trong phỏ TR của mẫu sản phẩm. Thành phần của mẫu quặng apatit loại II Lào Cai ban dau.

9: Thành phân của mâu quặng sau khi tuyên nỏi với hệ thuốc tuyển chứa alkylhydroxamic axit. ñ i § 69 HVTH: Lê Chí Thành - 14B KTHH Luan van Thạc sỹ KTHH GVHD: PGS. Tran Thị Như Mai TS Nguyễn Ảnh Vũ 2. Phương pháp phố hỏng ngoại (TR) W ú í sensed CHƯƠNG3: KET QUẢ VÀ THẢO LUẬN.

Điều chế methyl este từ đầu dừa. Nghiên cửu một số yêu tổ ảnh hưởng chủ yếu tới quá trình tổng hợp alkylhydroxamic axit từ dâu đừa.-cc om sauceencee OS 3.