Nghiên cứu vật liệu aerogel thu hồi dầu bằng phương pháp xanh :Luận văn thạc sĩ - Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRẦN HỮU HOÀNG

NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU AEROGEL

THU HỒI DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP XANH

Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC

Mã số: 60520301

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2017

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh.

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lê Thị Thanh Hương

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Người phản biện 1: PGS.TS Lê Văn Tán

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Người phản biện 2: TS. Nguyễn Mạnh Huấn

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường Đại

học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1. PGS.TS Nguyễn Ngọc Tuấn - Chủ tịch hội đồng

2. PGS.TS Lê Văn Tán - Phản biện 1

3. TS. Nguyễn Mạnh Huấn - Phản biện 2

4. TS. Nguyễn Trần Minh Ân - Ủy viên

5. TS. Đoàn Văn Đạt - Thư ký

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

PGS.TS Nguyễn Ngọc Tuấn PGS. TS. Nguyễn Văn Cường

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: TRẦN HỮU HOÀNG MSHV: 15118221

Ngày, tháng, năm sinh: 07/07/1991 Nơi sinh: Quảng Nam

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã chuyên ngành: 60520301

I. TÊN ĐỀ TÀI:

“Nghiên cứu vật liệu aerogel thu hồi dầu bằng phương pháp xanh”

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Nhiệm vụ của đề tài gồm có:

- Thu hồi và tẩy trắng cellulose từ Cây Sậy

- Tổng hợp vật liệu aerogel thu hồi dầu từ cellulose thu hồi

- Tăng cường tính kháng nước của vật liệu aerogel

- Khảo sát các tính chất của vật liệu aerogel

Đối tượng nghiên cứu là nguồn sậy trồng ven sông Sài gòn khu vực quận 2. Dầu được

thu hồi gồm dầu thô của Petroimex và dầu DO thương mại trên thị trường.

Nội dung của đề tài gồm có:

1. Thu hồi và tẩy trắng cellulose từ sậy

Khảo sát ảnh hưởng của nấu bột giấy (chọn hàm lượng cellulose cao nhất)

- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dịch nấu

- Khảo sát ảnh hưởng của độ kiềm hoạt động

- Khảo sát ảnh hưởng của độ sunfua

- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nấu

Tẩy trắng bột giấy

Đánh giá chất lượng cellulose

- Phân tích hàm lượng cellulose

- Khảo sát bề mặt cellulose bằng phương pháp SEM

- Khảo sát cấu trúc hóa học của cellulose bằng phương pháp IR

2. Tổng hợp vật liệu aerogel từ cellulose thu hồi

- Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng cellulose

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

- Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ PEG/NaOH

- Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng của tỷ lệ PEG/NaOH

- Khảo sát ảnh hưởng của tần số siêu âm

- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian siêu âm

- Khảo sát tính kháng nước của vật liệu aerosel sử dụng MTMS

- Khảo sát các tính chất của vật liệu aerogel

- Khảo sát bề mặt bằng phương pháp SEM

- Khảo sát cấu trúc hóa học bằng phương pháp IR

- Khảo sát diện tích bề mặt bằng phương pháp đo BET

- Khảo sát khả năng phân hủy vật liệu dưới tác dụng của nhiệt TG/DTA

II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Theo QĐ giao đề tài số 2413/QĐ-ĐHCN ngày

15/12/2016 của Hiệu Trưởng trường Đại học Công Nghiệp Tp. Hồ Chí Minh.

III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/12/2017

IV. NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Lê Thị Thanh Hương

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 12 năm 2017

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

PGS. TS. Lê Thị Thanh Hương

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA/VIỆN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

PGS. TS. Nguyễn Văn Cường

i

LỜI CẢM ƠN

Để có thể hoàn thành đề tài luận văn thạc sĩ một cách hoàn chỉnh, bên cạnh sự nỗ lực

cố gắng của bản thân còn có sự hướng dẫn nhiệt tình của quý Thầy Cô, cũng như sự

động viên ủng hộ của gia đình và bạn bè trong suốt thời gian học tập nghiên cứu và

thực hiện luận văn thạc sĩ.

Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến cô PGS. TS. Lê Thị Thanh Hương người đã

hết lòng giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành luận văn này.

Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến toàn thể quý thầy cô trong khoa Công nghệ

Hóa học và phòng Quản lý Sau đại học Trường Đại học Công Nghiệp TP HCM đã

tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi

nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập nghiên cứu và cho đến khi thực hiện đề tài

luận văn.

Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo khoa Công nghệ Hóa học trường Đại học Công

Nghiệp TP HCM đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt công việc nghiên cứu khoa

học của mình trong suốt thời gian thực hiện luận văn.

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn đến gia đình, các anh chị và đặc biệt là anh

Trần Thế Nhân đã hỗ trợ cho tôi rất nhiều trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và

thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ một cách hoàn chỉnh.

Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 12 năm 2017

Học viên thực hiện

Trần Hữu Hoàng

ii

TÓM TẮT

Xử lý tràn dầu là một trong những mục tiêu quan trọng trong vấn đề bảo vệ môi

trường do ảnh hưởng nghiêm trọng của nó trong việc phá hủy hệ sinh thái biển và

thực vật. Có ba phương pháp chủ yếu để xử lý sự cố tràn dầu: đốt, hấp thu và thu

gom. Hiện nay có một nhu cầu cấp bách để giải quyết các sự cố tràn dầu là tìm kiếm

một phương pháp hay vật liệu có khả năng hấp thu dầu rẻ tiền, hiệu quả và có khả

năng tái sử dụng. Aerogels là một loại chất liệu xốp đặc biệt và có một số tính chất

hóa lý tuyệt vời với mật độ thấp, độ rỗng và diện tích bề mặt cao và tính chất hóa học

bề mặt có thể điều chỉnh được. Aerogel đi từ nguồn cellulose tự nhiên hiện đang là

một chất hấp thu dầu đầy triển vọng vì đây là nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền và có tính

chất cơ lý tốt đặc biệt là cellulose thu hồi từ phi gỗ hay giấy thu hồi hoặc đã qua sử

dụng.

Trong nghiên cứu này, cellulose aerogels đi từ nguyên liệu sậy đã được chuẩn bị qua

các bước như sau: Thu hồi cellulose bằng phương pháp nấu bột Kraft; Hòa tan

cellulose thu hồi trong dung môi xanh của NaOH/PEG, đông lạnh sau đó tái tạo lại

cấu trúc và sấy khô để tạo ra cellulose aerogel với sự hỗ trợ của sóng siêu âm tần số

thấp; Tăng cường tính kỵ nước của cellulose aerogel với methyltrimethoxysilane

(MTMS) bằng phân hủy bay hơi. Khả năng hấp thu dầu thô và tái sử dụng của

cellulose aerogel_MTMS cũng được khảo sát. Ngoài ra, trong nghiên cứu này, các

phương pháp phân tích hóa lý được sử dụng để phân tích các đặc trưng của cellulose,

cellulose aerogel và cellulose aerogel_MTMS như kính hiển vi điện tử quét (SEM),

phân tích nhiệt trọng lượng (TGA/DSC), quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier

(FTIR), diện tích bề mặt riêng và phân bố kích thước lỗ xốp (BET), góc tiếp xúc nước

(WCA). Kết quả cho thấy cellulose aerogel_MTMS sử dụng nguyên liệu sậy sẵn có,

rẻ tiền, có khả năng tái tạo và phân hủy sinh học thì rất nhẹ, có độ rỗng và tính kỵ

nước cao và hấp thu dầu rất hiệu quả.