ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƯ NHIÊN  Học viên: TRẦN NGỌC QUYỂN NGHIÊN CỨU TỔNG HP VẬT LIỆU HÚT NƯỚC GIỮ ẨM TỪ ACID ACRYLIC VÀ CELLULOSE PHỤC VỤ CHO NÔNG NGHIỆP Luận văn tốt nghiệp: Chuyên ngành: Hoá Hữu Cơ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. NGUYỄN CỬU KHOA TS. LÊ VIỆT TIẾN NỘI DUNG LUẬN VĂN MỞ ĐẦU CHƯƠNG I- TỔNG QUAN CHƯƠNG II-THỰC NGHIỆM CHƯƠNG III- KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN CHƯƠNG IV-KẾT LUẬN CHƯƠNG V- KIẾN NGHỊ MỞ ĐẦU  Nạn phá rừng, ô nhiễm môi trường do khí thải của nhà máy làm cho tình hình khí hậu thế giới thay đổi nghiêm trọng lũ lụt và hạn hán xảy ra ngày càng thường xuyên.  Hạn hán đã tác động mạnh mẽ đến ngành nông nghiệp các quốc gia, làm giảm đáng kể sản lượng của các loại cây trồng trong nông nghiệp.  Để giảm lượng nước cung cấp cho cây trồng trong nông nghiệp, các nhà khoa học đã nghiên cứu nhiều vật liệu mới nhằm giữ nước hỗ trợ cho cây trồng trong mùa khô hạn. Khi dùng loại vật liệu này giảm 30-60% nước tưới và năng suất tăng 10-30%  Ở nước ta, mùa khô ngày càng khốc liệt, hạn hán xảy ra thường xuyên với các tỉnh Tây Nguyên và ven biển Miền Trung nên đất nông nghiệp bò xa mạc hoá tăng.  Để góp phần làm giảm tác động của hạn hán đối với ngành nông nghiệp nươc ta, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu hút nước giữ ẩm từ acid acrylic và cellulose phục vụ cho nông nghiệp. CHƯƠNG I -TỔNG QUAN  Vật liệu hút nước  Acid acrylic  Polyacrylic acid  Cellulose  Nội dung nghiên cứu  Tình hình nghiên cứu vật liệu hấp thụ nước  Mục tiêu của đề tài  Vật liệu hút nước  Vật liệu thiên nhiên: - Các loại rơm rạ, bã mía, mùn cưa, vỏ lúa chứa cellulose - Một số loại khoáng: diatomite, bentonite  Vật liệu tổng hợp - Vật liệu vô cơ: silicagel, Na2SO4, CaCl2 - Vật liệu hữu cơ: được tổng hợp từ acid acrylic, methacrylic, acrylamide, các polymer polyacrylic acid (PAA), polyvinyl alcol (PVA), và một số ít polymer thiên nhiên như tinh bột, cellulose. Các loại vật liệu hữu cơ tổng hợp này có khả năng hút nước cao nên được dùng trong nhiều lónh vực. Thành phần cơ bản của các loại vật liệu hút nước hữu cơ  Monomer: Chiếm từ 20-80%, gồm acid (meth)acrylic và ester của chúng  Chất tạo liên kết ngang (crosslinker): 0.1-5% Ester, eter, amide có từ hai nối đôi bất bão hoà trở lên như: N,N-methylenebisacrylamide, ethylenglycol di(meth)acrylate, diethylenglycol di(meth)acrylate Các hợp chất hữu cơ đa chức như : ethylenglycol, tinh bột, cellulose và các dẫn xuất  Chất khơi mào gốc tự do (radical): thường dùng 0.01- 2% Phản ứng polymer hoá: benzoylperoxide, ter-butylhydroperoxide), K2S2O8, Phản ứng copolymer ghép: Ceric sufate tetrahydrate Ce(SO4)2.4H2O muối sắt (II)-Hydrogene peroxide (Fe2+ -H2O2),  Chất làm đặc, polymer nền để ghép: Tinh bột cellulose và các dẫn xuất của chúng  Ngoài các thành phần trên còn có: chất kháng khuẩn, chất khử mùi,… tuỳ theo mục đích sử dụng,  Acid acrylic H 2C =CH – COOH Chất lỏng không màu, có vò chua, mùi hăng, tan trong nước, alcol và eter nhiệt độ sôi 140.9oC, nhiệt độ nóng chảy 12.1oC, d= 1.052  Tính chất Khả năng polymer hoá rất cao ngay cả ở nhiệt độ thường, có thể gây nổ trong quá trình polymer hoá.  Ứng dụng Điều chế các ester (meth)acrylate dùng làm dung môi cho một số loại sơn, mực in, nhuộm, monomer cho nhiều loại copolymer Điều chế polyacrylic (PAA) và các ester acrylate nH 2 C CH COOH CH 2 CH COOH n  Polyacrylic acid (PAA)  Tính chất - Polymer trong suốt, tan nhiều trong dung môi phân cực như methanol, ethanol, … không tan trong dung môi không phân cực như những hydrocacbon. - Muối của kim loại hoá trò 1 và muối amoni của polymer này tan được trong nước - PAA có những phản ứng đặc trưng của acid carboxilic  Phương pháp tổng hợp Chất khơi mào thường dùng (C6 H5COO)2 , (K2S2O8), Pb(NO3)2 trong benzene. K 2 S 2 O 8 S 2 O 8 2 2K + SO 4 + nCH 2 CH COOH CH 2 CH COOH n SO 4  Ứng dụng của Polymer và copolymer acrylic - PAA là polymer có khả năng chòu hoá chất, thời tiết, rắn chắc sau khi đònh hình, nên có nhiều ứng dụng trong công nghiệp. - Sản phẩm trùng hợp dạng rắn: màu trong suốt thường được dùng sản xuất các thiết bò như kính sát tròng, thiết bò y khoa, thiết bò quang học, kính chiếu hậu - sản phẩm trùng hợp dạng nhũ: ứng dụng trong sơn phủ bề mặt, công nghiệp nhuộm, in ấn, dệt, màng polymer kim loại có hoạt tính sinh học với các kim lọai có tính kháng khuẩn, kháng nấm, khử mùi( Cu, Zn, Ag,…  Cellulose O O OO CH 2 OH CH 2 OH CH 2 OH CH 2 OH CH 2 OH OH O OH OH OH OH OH OH OH OH OH O O O O O O polysacharide chỉ chứa các đơn vò glucose mà được liên kết với nhau bằng liên kết -1,4-glucoside β Người ta còn phân thành α, β, γ-cellulose dựa trên khả năng hoà tan trong kiềm. α-cellulose: độ trùng hợp DP >2000 đơn vò glucose, không tan trong ddNaOH 17.5% β-cellulose: phần hemicellulose có độ trùng hợp thấp (DP =15-90), tan trong dung dòch NaOH nguội 17.5%.(Hemicellulose: loại polysacharide dò thể ) O O OH O O COOH O HO OH H 3 CO OH O O OH O OH O OH O O OH O O OH OH HOH 2 C Phân tử hemicellulose (arabinoglucuronoxylan). β-D-xylopyranoza, 4-O-metyl-α-D- glucopyranozyluronic, α-L-arabinofuranoza γ-cellulose: Phần hemicellulose vẫn hòa tan sau khi chuyển dung dòch sang từ kiềm sang acid, có độ trùng hợp rất thấp DP <15 [...]...  Tổng hợp vật liệu PAA-DEGDAA  Tổng hợp vật liệu hấp phụ nước PAA-Cell-DEGDAA  Phương pháp đánh giá khả năng hút nước và đo thời gian phân hủy cấu trúc  Thử nghiệm khả năng hút nước giữ ẩm trong phòng thí nghiệm và trên các nông trường Ngô, Cà phê  Tổng hợp vật liệu PAA-DEGDAA Cho vào bình cầu 250 ml có lắp ống sinh hàn và máy khuấy từ 5g NaOH, 24g nước, 10g acid acrylic, DEGDAA, sau 15 phút cho. .. phòng thí nghiệm và trên cây Cà phê, Ngô tại Tây Nguyên  Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu điều chế vật liệu siêu hút nước từ AA - Nghiên cứu điều chế vật liệu hút nước trên cơ sở AA và cellulose từ bã mía - Xác đònh cấu trúc của các vật liệu trên - Xác đònh khả năng hút nước, giữ ẩm của vật liệu - Thử nghiệm vật liệu mới trên cây cà phê, ngô ở Gia Lai - Đánh giá hiệu quả kinh tế của vật liệu dựa trên... Masuda và các cộng sự nghiên cứu thành công vật liệu hấp thụ nước từ cellulose tinh khiết, acid acrylic, Natriacrylat, dd amonium cericnitrat và N,N – methylenbisacrylmide Sản phẩm hút nước 192 lần 6/1983 tại phòng nghiên cứu hóa công nghiệp Kyoritsu Organic,Tokyo, Nhật Bản nghiên cứu ra vật liệu siêu hấp thụ nước từ acid acrylic, acrylamide và N,N-Methylen Bisacrylamide Sản phẩm có khả năng hút nước. .. trong ngành nông nghiệp  Mục tiêu của đề tài - Điều chế vật liệu hút nước giữ ẩm cho cây trồng trên cở sở acid acrylic và cellulose từ nguồn phế thải nông nghiệp (bã mía) - Vật liệu tổng hợp được có khả năng hút nước giữ ẩm cao, thời gian sử dụng lâu , nhằm tiết kiệm lượng nước tưới, giúp cây trồng vượt qua mùa hạn, nâng cao năng suất cây trồng - Thử nghiệm, ứng dụng loại vật liệu tổng hợp được trong... công vật liệu Gamsorb có khả năng hút nước 400 lần dựa trên phản ứng của tinh bột, acid acrylic và các hoá chất khác khi chiếu xạ tia gamma Các vật liệu trong nước được tổng hợp từ tinh bột và acid acrylic cho tính hút nước cao, có khả năng ứng dụng trong ngành công nghiệp, y tế Tuy nhiên, Cấu trúc của vật liệu tan rã sau 5-7 ngày, điều này cho thấy vật liệu trên ít có khả năng ứng dụng trong ngành nông. .. giá khả năng hút nước và phương pháp đo thời gian phân hủy cấu trúc  Phương pháp đo độ hấp thụ nước Độ hấp thụ nước = m0 –m’ ( g/g) m m0 : khối lượng nước ban đầu m’ : nước không bò vật liệu hấp thụ(g) m : Khối lượng vật liệu hút ẩm cho vào bercher (g)  Phương pháp đo thời gian phân hủy cấu trúc Lấy 1g vật liệu cho vào becher chứa nước, để cho nó trương hoàn toàn sau đó gạn bỏ phần nước dư , để becher... Những sản phẩm được tạo ra có khả năng hấp thụ nước cao 80-600 lần chúng được sử dụng trong nhiều lónh vực: y tế, dược phẩm và trong nông lâm nghiệp  Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 1999-2000 Viện Hóa học Hà nội nghiên cứu chế tạo được chế phẩm AMS1 dựa trên nền tảng tinh bột ghép acid acrylic có khả năng hút nước cao 300lần 2005 Trung tâm Nghiên cứu và Triển khai Công nghệ Bức xạ,Tp HCM tổng hợp thành... học, y học, Các loại sợi cellulose khi được ghép với acrylonitrile nó cókhả năng chòu tác dụng của nấm mốc và tăng khả năng chòu cọ xát cao (tăng gấp đôi khi hàm lượng ghép đạt 16.8% acrylonitrile  Tình hình nghiên cứu vật liệu hấp thụ nước thuộc lónh vực đề tài  Trên thế giới - Vật liệu hút nước và giữ ẩm được nghiên cứu và phát triển mạnh trong thập kỷ 80-90 của thế kỷ 20 cho đến nay Nhiều bài báo... petroleum ether, 0.5ml NP9 và 0.05g K2S2O8 Hỗn hợp được khuấy, gia nhiệt ở 60 0C trong 4 giờ thu được dạng rắn đàn hồi, sấy ở 75 0C trong 6 giờ, nghiền, thu được sản phẩm có dạng bột mòn NaOH, nước, Acid acrylic, DEGDAA 1.Khuấy 15 phút 2.Petroleum ether, NP9, K2S2O8 Polymer hóa 4h ở 600 C Dạng rắn đàn hồi Sấy, nghiền Sản Phẩm  Tổng hợp vật liệu hấp phụ nước PAA-Cell-DEGDAA  Xử lý cơ học và loại bỏ tạp chất... đã công bố chế phẩm KHOA DU có khả năng hút nước rất cao khoảng 1000 lần khi sử dụng cho cây trồng và đã tiết kiệm được 50% lượng nước tưới và giúp tăng sản lượng cây 15- 20% so với đối chứng 2/2002 Các nhà hóa học Esmaiel Jabbari; Samyra Nozari, Đại học kỹ thuật Amir-Kabbir, Iran đã chiếu xạ tia γ lên PAA tạo được vật liệu có cấu trúc không gian Vật liệu này hút nước từ 80-500 lần tùy theo liều lượng . ngành nông nghiệp nươc ta, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu hút nước giữ ẩm từ acid acrylic và cellulose phục vụ cho nông nghiệp. CHƯƠNG I -TỔNG QUAN  Vật liệu. liệu hút nước  Acid acrylic  Polyacrylic acid  Cellulose  Nội dung nghiên cứu  Tình hình nghiên cứu vật liệu hấp thụ nước  Mục tiêu của đề tài  Vật liệu hút nước  Vật liệu. HỌC TƯ NHIÊN  Học viên: TRẦN NGỌC QUYỂN NGHIÊN CỨU TỔNG HP VẬT LIỆU HÚT NƯỚC GIỮ ẨM TỪ ACID ACRYLIC VÀ CELLULOSE PHỤC VỤ CHO NÔNG NGHIỆP Luận văn tốt nghiệp: Chuyên ngành: Hoá Hữu Cơ NGƯỜI