120
100
Thông số ghép (%
80
%GY
%TC
60
40
20
0
3 6 9 12 15
Tỷ lệ pha lỏng/tinh bột (ml/g)
Điều kiện phản ứng: thời gian 45 phút, nhiệt độ 70C, [KPS] 0,016M, [AM] 2,4M
Hình 3.31. Ảnh hưởng của tỷ lệ pha lỏng/tinh bột tới quá trình trùng hợp ghép
õ ràng là hiệu suất ghép tăng khi tỷ lệ pha lỏng/tinh bột tăng đến 8 sau đó giảm khi tỷ lệ này tiếp tục tăng. Điều này là do khi giảm tỷ lệ pha lỏng (tăng nồng độ tinh bột), xác suất phản ứng giữa mạch chính tinh bột với chất khơi mào, gốc tinh bột và monome tăng làm tăng hiệu suất ghép. Nếu tiếp tục giảm tỷ lệ pha lỏng, do nồng độ monome không đổi nên nồng độ monome cục bộ xung quanh hạt tinh bột giảm khi nồng độ tinh bột tăng, hiệu suất ghép giảm.
3.4.2.6. Các đặc trưng h á lý
Phổ hồng ngoại
Phổ hồng ngoại c a tinh bột sắn và tinh bột sắn ghép được đo trên máy Nicolet Impact 410 trong vùng hiện sóng 4000-410 cm-1 sử dụng kỹ thuật ép viên K r. Phổ hồng ngoại c a các nhánh ghép PAA và PAM đã thuỷ phân tinh bột được đưa ra trên hình . 2 và . 3
Hình 3.32. Phổ hồng ngoại của tinh bột ghép PAA
Hình 3.33. Phổ hồng ngoại của tinh bột ghép PAM
Trên phổ hồng ngoại c a nhánh ghép PAA quan sát thấy dải hấp thụ rộng ở vị trí 42 cm-1 đặc trưng cho liên kết O-H trong nhóm -COOH. Liên kết C=O c a axit được quan sát ở 1747cm-1. Pic 1242cm-1 đặc trưng cho dao động kéo c a liên kết C-O. Ngoài ra các pic ở vị trí 2 24 và 28 cm-1 đặc trưng cho dao động hoá trị bất đối xứng c a nhóm -CH2 và dao động hoá trị c a liên kết C-H.
Trên phổ hồng ngoại c a nhánh ghép PAM, quan sát thấy các pic đặc trưng ở vị trí 1658cm-1 c a nhóm C O trong amit, pic 1625cm-1 là dao động biến dạng c a nhóm NH2, pic 3450cm-1 với cường độ mạnh là liên kết hoá trị c a nhóm NH2 bậc 1, pic 2936cm-1là dao động hoá trị bất đối xứng c a liên kết C-H
trong nhóm CH2, pic 805cm-1 là dao động con lắc c a N-H. Ngoài ra còn thấy xuất hiện pic ở vị trí 272 cm-1 có thể là dao động hoá trị c a nhóm NH3+ do nhóm NH2 bị proton hoá trong quá trình xử lý axit. Vai phổ ở vị trí 1745cm-1 cho thấy một số nhóm amit bị thuỷ phân thành axit.
Phân tích nhiệt
Phân tích nhiệt c a các mẫu được tiến hành trên máy phân tích nhiệt Shimadzu TGA 50. Các phân tích TGA và DTA c a các mẫu được thực hiện bắt đầu từ nhiệt độ phòng đến 600C, trong khí quyển N2, tốc độ tăng nhiệt là 10C/phút trong tất cả các trường hợp
Hình . 4 biểu thị đường cong TGA c a tinh bột, nó chia làm 4 vùng rõ ràng. Vùng 1 từ nhiệt độ thường đến 100C, vùng 2: từ 100-280C, vùng : 285- 300C và vùng 4: từ 300-599C. Giản đồ phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) c a các sản phẩm ghép axit acrylic và acrylamit lên tinh bột oxy hoá cho giản đồ TGA đặc trưng gồm 2 giai đoạn, trong đó tổn hao khối lượng ch yếu diễn ra ở giai đoạn 2, nhiệt độ phân huỷ cực đại ở giai đoạn này là 05C. Quá trình phân huỷ gần như hoàn toàn ở 500C với 2,84% tinh bột còn lại không bị phân huỷ.
Độ bền nhiệt c a tinh bột và copolyme ghép có thể được so sánh trên cơ sở nhiệt độ bắt đầu phân huỷ, % khối lượng bị mất ở các giai đoạn khác nhau và
% khối lượng còn lại ở nhiệt độ phân huỷ cực đại. Đường cong TGA c a copolyme ghép tinh bột- AA và tinh bột- AM có dạng khác hẳn so với tinh bột. Trừ giai đoạn bay hơi ẩm ban đầu, có thể quan sát thấy giai đoạn phân huỷ tiếp theo đối với cả 2 loại copolyme ghép.
| |
Tinh bột ghép AA (GY 14,7%) | Tinh bột ghép AA (GY 12, %) |
|
|
Tinh bột ghép AM (GY 16, %) | Tinh bột ghép AM (GY 15,6%) |
Có thể bạn quan tâm!
-
Sự Phụ Thuộc Của Trọng Lượng Phân Tử Trung Bình Vào Thời Gian Phản Ứng Ở Các Nhiệt Độ Khác Nhau -
Ảnh Sem Của Tinh Bột Sắn (A,b) Và Tinh Bột Oxy Hoá Với Hàm Lượng Clo Hoạt Động 1% (C,d), % (E,f) Và 4% (G,h) -
Ảnh Hưởng Của Thời Gian Polyme Hoá Lên Tc, Gy, Ge Khi Ghép Acrylic Lên Tinh Bột -
Ảnh Hưởng Của Hàm Lượng Copolyme Đến Quá Trình Keo Tụ. -
Nghiên cứu biến tính tinh bột bằng một số tác nhân hóa học và ứng dụng - 21 -
Nghiên cứu biến tính tinh bột bằng một số tác nhân hóa học và ứng dụng - 22
Xem toàn bộ 190 trang tài liệu này.
Hình 3.34. Đường cong TGA của tinh bột và tinh bột ghép
Tinh bột ghép AA có tổn hao khối lượng ở giai đoạn tiếp theo này tương đối ổn định trong khi tinh bột ghép AM có tổn hao khối lượng ch yếu diễn ra ở giai đoạn tiếp theo thứ 2. Khi hiệu suất ghép tăng, nhiệt độ phân huỷ cực đại tại mỗi giai đoạn cũng có xu hướng tăng.
Đối với TB-g-AA, hai giai đoạn phân huỷ tiếp theo vẫn là quá trình bay hơi ẩm và nước cùng với các quá trình ête hoá, este hoá nội phân tử, quá trình tạo anhydrit. Giai đoạn tiếp theo thứ có sự phân huỷ tạo ra monome, CO2 và
hydrocacbon dễ bay hơi cùng với quá trình đứt mạch. Đối với TB-g-AM, giai đoạn tiếp theo thứ nhất cũng vẫn chỉ là bay hơi nước và tạp chất dễ bay hơi. Giai đoạn tiếp theo thứ 2 xảy ra quá trình imit hoá nội phân tử và liên phân tử. Giai đoạn này diễn ra khá mạnh và H2O, NH3, một lượng nhỏ CO2 được giải phóng dưới dạng sản phẩm phụ c a quá trình tạo imit và phân huỷ. Giai đoạn tiếp theo thứ là quá trình phân huỷ các imit để tạo thành nitrin và giải phóng các hợp chất dễ bay hơi như CO2 và H2O, mạch chính cũng bị cắt đứt một phần. Ở nhiệt độ cao hơn nữa, phản ứng cắt đứt liên kết mạch chính chiếm ưu thế.
So sánh số liệu phân huỷ nhiệt c a tinh bột và các sản phẩm ghép cho thấy cả 2 sản phẩm ghép đều có pic phân huỷ mạnh nhất ở 2 giai đoạn tiếp theo thấp hơn so với pic phân huỷ mạnh nhất c a tinh bột. Tuy nhiên, khối lượng còn lại chưa phân huỷ c a sản phẩm ghép ở 500C là tương đối lớn. Điều này là do mật độ năng lượng cố kết trên một nguyên tử mạch nhánh cao.
Phân tích nhiệt vi sai (DTA)
Giản đồ phân tích nhiệt vi sai (DTA) và số liệu phân tích nhiệt c a tinh bột và các sản phẩm ghép được trình bày trên hình . 5
Tinh bột |
| |
TB-g-AA (GY=14,7%) | TB-g-AM (GY=16,9%) |
Hình 3.35. Giản đồ phân tích nhiệt vi sai (DTA) của tinh bột và các copolyme ghép Ảnh kính hiển vi điện tử
Hình thái học c a vật liệu được nghiên cứu qua kính hiển vi điện tử (SEM), tinh bột được hoà tan trong nước cất và kết t a trong axeton, làm khô trong chân không trước khi phân tích SEM. Các kết quả hình . 6 cho thấy có sự khác biệt về hình thái học c a tinh bột ghép so với tinh bột ban đầu. Trên các ảnh SEM c a copolyme ghép trong hệ dị thể, quan sát thấy pha vô định hình c a polyacrylic axit bám trên bề mặt hạt tinh bột chứng tỏ quá trình ghép đã xảy ra và là một hiện tượng bề mặt thuần tuý. Ảnh SEM c a copolyme ghép trong điều kiện đồng thể không còn quan sát thấy hình dạng hạt c a tinh bột. Sản phẩm thu được ở dạng vô định hình do cấu trúc hạt c a tinh bột đã bị phá vỡ trong quá trình hồ hoá.
Tinh bột oxy hoá
Tinh bột ghép AA trong hệ đồng thể (GY = 14,7%)
Tinh bột ghép AM trong hệ đồng thể (GY = 16,9%)
Hình 3.36. Ảnh SEM của tinh bột và copolyme ghép Phân tích nhiễu xạ Rơnghen
Giản đồ nhiễu xạ tia X c a các sản phẩm ghép được trình bày trên hình . 7. Giản đồ nhiễu xạ tia X c a tinh bột cho 4 pic chứng tỏ mức độ kết tinh
thấp. Hơn nữa, khi tiến hành trùng hợp ghép trong điều kiện đồng thể, 4 pic này gần như nhập lại và chỉ còn 1 pic với cường độ rất thấp chứng tỏ pha kết tinh đã bị phá vỡ trong quá trình tiền xử lý tinh bột.
(A) Tinh bột ghép AA (GY = 14,7%)
(B) Tinh bột ghép AM (GY 16, %)
Hình 3.37. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các copolyme ghép
3.4.2.7. Xử lý nước thải bằng TB ghép the phương pháp ke tụ
Tinh bột ghép được thử nghiệm keo tụ sử lý nước, trong đó ảnh hưởng hàm lượng polymer, pH, chất điện ly, thời gian đến quá trình keo tụ được khảo sát.