Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG PHẠM THỊ THÙY TRANG NGHIÊN CỨU BÁN TỔNG HỢP CACBOXYL METHYL CELLULOSE (CMC) HÒA TAN TỪ CELLULOSE THÂN TRE VÀ ỨNG DỤNG LÀM CHẤT ỨC CHẾ ĂN MÒN KIM LOẠI Chuyên ngành: Hóa hữu Mã số: 60 44 27 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Tự Hải Đà Nẵng – Năm 2011 Footer Page of 126 Header Page of 126 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam ñoan ñây công trình nghiên cứu riêng Số liệu, kết luận văn trung thực chưa ñược công bố công trình khác Tác giả luận văn Phạm Thị Thùy Trang Footer Page of 126 Header Page of 126 MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam ñoan Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Thành phần hóa học gỗ 1.1.1 Hydratcacbon 1.1.2 Lignin 1.1.3 Các chất trích ly (chất hòa tan) 1.1.4 Chất vô 1.2 Tre xanh 1.2.1 Phân loại khoa học 1.2.2 Đặc ñiểm sinh thái 1.2.3 Thu hoạch lọc nhựa 10 1.2.4 Thành phần hóa học 11 1.3 Đại cương cacboxyl methyl cellulose 12 1.3.1 Khái niệm cacboxylmethyl cellulose 12 1.3.2 Tổng hợp CMC 13 1.3.3 Tính chất CMC 13 1.3.4 Ứng dụng CMC 14 1.4 Phương pháp tách cellulose (bột giấy) 15 1.4.1 Phương pháp tách cellulose 15 1.4.2 Phản ứng hydratcacbon lignin môi trường kiềm 16 1.3.3 Phản ứng hóa học trình nấu bột sunfat 20 1.5 Lý thuyết ăn mòn kim loại bảo vệ kim loại 21 1.5.1 Ăn mòn kim loại 21 Footer Page of 126 Header Page of 126 1.5.2 Các phương pháp bảo vệ kim loại 30 CHƯƠNG NHỮNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 39 2.1 Tách cellulose từ thân tre 39 2.1.1 Nguyên liệu 39 2.1.2 Xử lý hóa phương pháp sunfat (phương pháp Kraft) 39 2.1.3 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng ñến trình tách cellulose từ thân tre 41 2.1.4 Tẩy trắng bột cellulose thô 41 2.1.5 Phân tích sản phẩm cellulose thân tre phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (IR) 43 2.2 Bán tổng hợp cacboxyl methyl cellulose từ cellulose thân tre 43 2.2.1 Bán tổng hợp CMC 44 2.2.2 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng ñến trình bán tổng hợp CMC 45 2.2.3 Phân tích sản phẩm CMC bán tổng hợp từ cellulose thân tre 46 2.3 Khảo sát khả ức chế ăn mòn kim loại cacboxyl methyl cellulose 46 2.3.1 Thiết bị ño 46 2.3.2 Điện cực hoá chất 47 2.3.3 Phương pháp chuẩn bị bề mặt 47 2.3.4 Phương pháp nghiên cứu 48 2.4 Phương pháp xử lý số liệu 51 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 52 3.1 Ảnh hưởng yếu tố ñến trình tách cellulose từ thân tre 52 3.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố ñến trình nấu tre theo phương pháp sunfat (phương pháp Kraft) 52 3.1.2 Tẩy trắng bột cellulose thô 57 3.1.3 Phân tích sản phẩm cellulose thân tre phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (IR) 58 Footer Page of 126 Header Page of 126 3.2 Ảnh hưởng yếu tố ñến trình bán tổng hợp cacboxyl methyl cellulose 60 3.2.1 Ảnh hưởng nồng ñộ NaOH ñến mức ñộ CMC 60 3.2.2 Ảnh hưởng thời gian kiềm hóa ñến mức ñộ CMC 61 3.2.3 Ảnh hưởng tỉ lệ mol ClCH2COONa/cellulose ñến mức ñộ CMC 63 3.2.4 Ảnh hưởng thời gian cacboxyl hóa ñến mức ñộ CMC 64 3.3 Phân tích sản phẩm cacboxyl methyl cellulose 66 3.4 Khảo sát khả ức chế ăn mòn kim loại cacboxyl methyl cellulose 68 3.4.1 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% chất ức chế 68 3.4.2 Ảnh hưởng thời gian ngâm thép dung dịch CMC ñến tính chất ức chế ăn mòn 68 3.4.3 Ảnh hưởng nồng ñộ dung dịch CMC ñến tính chất ức chế ăn mòn kim loại 72 KẾT LUẬN 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO) Footer Page of 126 Header Page of 126 DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Thành phần muối hoà tan nước biển 28 1.2 Thành phần (%) nguyên tố thép CT3 29 1.3 Một số chất ức chế ñược dùng môi trường H2SO4 36 22% 1.4 Cấu trúc số chất hữu ức chế ăn mòn ñiển hình 36 2.1 Tần số dao ñộng số nhóm chức hữu 61 3.1 Kế hoạch tiến hành thí nghiệm kết xác ñịnh thể 53 tích dung dịch KMnO4 0,1N phản ứng với 0,1 gam bột tre sau nấu 3.2 Kết thí nghiệm tâm 55 3.3 Tần số loại dao ñộng phổ hồng ngoại 59 cellulose thân tre 3.4 Ảnh hưởng nồng ñộ NaOH ñến mức ñộ CMC 60 3.5 Ảnh hưởng thời gian kiềm hóa ñến mức ñộ CMC 62 3.6 Ảnh hưởng tỉ lệ mol ClCH2COONa/cellulose ñến 63 mức ñộ CMC 3.7 Ảnh hưởng thời gian cacboxyl hóa ñến mức ñộ 65 CMC 3.8 Tần số loại dao ñộng phổ hồng ngoại CMC 67 bán tổng hợp từ cellulose thân tre 3.9 Giá trị ñiện trở phân cực (Rp), dòng ăn mòn (icorr) hiệu 71 ức chế Z (%) theo thời gian ngâm thép dung dịch CMC 30 mg/l 3.10 Giá trị ñiện trở phân cực (Rp), dòng ăn mòn (icorr) hiệu ức chế Z (%) theo nồng ñộ dung dịch CMC với thời gian ngâm 20 phút Footer Page of 126 75 Header Page of 126 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình Tên hình Trang 1.1 Cấu trúc cellulose 04 1.2 Một số cấu trúc lignin 07 1.3 Thân tre 09 1.4 Phản ứng oxi hóa hydratcacbon môi trường kiềm 17 1.5 Phản ứng thủy phân cấu trúc cacbonyl-β-glucoxy 17 1.6 Phản ứng chuyển vị tách loại hydratcacbon môi 18 trường kiềm 1.7 Phản ứng peeling 18 1.8 Minh họa phản ứng thủy phân lignin môi trường kiềm 19 1.9 Minh họa phản ứng ngưng tụ lignin môi trường kiềm 20 1.10 Phản ứng cấu trúc lignin β-O-4 trình nấu bột 20 sunfat 1.11 Phản ứng cấu trúc phenylcumaran trình nấu 21 bột sunfat 1.12 Sơ ñồ ăn mòn ñiện hoá 23 1.13 Đường cong phân cực 26 1.14 Giản ñồ Evans (Giản ñồ ñường cong phân cực E -lgi) 26 1.15 Giản ñồ - pH vùng ăn mòn bảo vệ kim loại 33 1.16 Bảo vệ catôt protectơ 34 1.17 Sự tạo màng CrO42- thép CT3 35 2.1 Sơ ñồ thiết bị ño ñường cong phân cực 46 2.2 Đồ thị xác ñịnh ñiện trở phân cực từ ñường cong phân cực 49 2.3 Phương pháp xác ñịnh dòng ăn mòn 50 3.1 Cellulose thân tre thô (còn lignin) 57 3.2 Cellulose thân tre 57 3.3 Phổ hồng ngoại cellulose thân tre 58 Footer Page of 126 Header Page of 126 3.4 Phổ hồng ngoại cellulose thân tre so sánh với cellulose 59 chuẩn thư viện phổ 3.5 Ảnh hưởng nồng ñộ NaOH ñến mức ñộ CMC 61 3.6 Ảnh hưởng thời gian kiềm hóa ñến mức ñộ 62 CMC 3.7 Ảnh hưởng tỉ lệ mol ClCH2COONa/cellulose ñến mức 64 ñộ CMC 3.8 Ảnh hưởng thời gian cacboxyl hóa ñến mức ñộ 65 CMC 3.9 Cacboxyl methyl cellulose bán tổng hợp từ cellulose thân 66 tre 3.10 Phổ hồng ngoại CMC bán tổng hợp từ cellulose thân tre 67 3.11 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% 68 chất ức chế 3.12 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% 69 với thời gian ngâm thép dung dịch CMC 30 mg/l phút 3.13 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% 69 với thời gian ngâm thép dung dịch CMC 30 mg/l 10 phút 3.14 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% 70 với thời gian ngâm thép dung dịch CMC 30 mg/l 20 phút 3.15 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% 70 với thời gian ngâm thép dung dịch CMC 30 mg/l 30 phút 3.16 Hiệu ức chế Z (%) theo thời gian ngâm thép dung dịch CMC 30 mg/l Footer Page of 126 71 Header Page of 126 3.17 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% 72 với thời gian ngâm thép dung dịch CMC 20 mg/l 20 phút 3.18 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% 73 với thời gian ngâm thép dung dịch CMC 40 mg/l 20 phút 3.19 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% 73 với thời gian ngâm thép dung dịch CMC 50 mg/l 20 phút 3.20 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% 74 với thời gian ngâm thép dung dịch CMC 60 mg/l 20 phút 3.21 Đường cong phân cực thép dung dịch NaCl 3,5% 74 với thời gian ngâm thép dung dịch CMC 70 mg/l 20 phút 3.22 Hiệu ức chế Z (%) theo nồng ñộ dung dịch CMC với thời gian ngâm thép 20 phút Footer Page of 126 75 Header Page 10 of 126 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CMC DS DP IR Footer Page 10 of 126 Cacboxyl methyl cellulose Mức ñộ Độ trùng hợp Phổ hồng ngoại  !SZ,OO#"[,\]  ^_V`a+bc4d420 0ZeP,N67)/)4R"Q"T"Of8'3gddhdMi53j, 'L6k634lmlV64'6L' g6dhdMngVop+ WY"!  ! 0!"!  !c"q6k)r2stuvwYxyz J1S{6|67'L6'6M67}h67}#"[,\]4^_V`aV63467nLh)~5Q$,S "./6nL67€4'64*, XY"!  ! 0fj,,,S"./6nL67€4'64*,XY "! ... trng bt cellulose thụ 41 2.1.5 Phõn tớch sn phm cellulose thõn tre bng phng phỏp phõn tớch ph hng ngoi (IR) 43 2.2 Bỏn tng hp cacboxyl methyl cellulose t cellulose thõn tre ... 50 3.1 Cellulose thõn tre thụ (cũn lignin) 57 3.2 Cellulose thõn tre 57 3.3 Ph hng ngoi ca cellulose thõn tre 58 Footer Page of 126 Header Page of 126 3.4 Ph hng ngoi ca cellulose thõn tre so... 3.8 nh hng ca thi gian cacboxyl húa ủn mc ủ th ca 65 CMC 3.9 Cacboxyl methyl cellulose bỏn tng hp t cellulose thõn 66 tre 3.10 Ph hng ngoi ca CMC bỏn tng hp t cellulose thõn tre 67 3.11 ng cong