Nghiên cứu chế tạo nhựa trao đổi ion từ quá trình sulfonate polystyrene thải ứng dụng trong xử lý nước cứng và nước nhiễm kim loại nặng

Mức độ tiêu thụ Polystyrene (PS) ngày càng nhiều, tuy vậy vòng đời sử dụng chúng tương đối ngắn do đó việc thải bỏ PS thải hàng năm ra môi trường là rất lớn. Công nghệ tái chế vật liệu thải bỏ vừa mang lại hiệu quả kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường và hạn chế khai thác nguồn tài nguyên. Trong đề tài này, tác giả lựa chọn nhựa PS thải (PSW) từ chén nhựa sử dụng một lần điều chế tạo thành nhựa trao đổi ion bằng phương pháp sulfonate với xúc tác bạc sulfate.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu chế tạo nhựa trao đổi ion từ quá trình sulfonate polystyrene thải ứng dụng trong xử lý nước cứng và nước nhiễm kim loại nặng Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO NHỰA TRAO ĐỔI ION TỪ QUÁ TRÌNH SULFONATE POLYSTYRENE THẢI ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC CỨNG VÀ NƯỚC NHIỄM KIM LOẠI NẶNG Nguyễn Thanh Trúc* Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM *Tác giả liên lạc: trucnt945@gmail.com TÓM TẮT Mức độ tiêu thụ Polystyrene (PS) ngày càng nhiều, tuy vậy vòng đời sử dụng chúng tương đối ngắn do đó việc thải bỏ PS thải hàng năm ra môi trường là rất lớn. Công nghệ tái chế vật liệu thải bỏ vừa mang lại hiệu quả kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường và hạn chế khai thác nguồn tài nguyên. Trong đề tài này, tác giả lựa chọn nhựa PS thải (PSW) từ chén nhựa sử dụng một lần điều chế tạo thành nhựa trao đổi ion bằng phương pháp sulfonate với xúc tác bạc sulfate. Do đó, việc hướng đến mục tiêu tái chế nhựa PSW từ chén dĩa nhựa thành nhựa trao đổi ion đã mở ra một hướng mới về chế tạo nhựa trao đổi ion từ vật liệu thải bỏ. Kết quả nghiên cứu vô cùng thành công khi hiệu suất xử lý của nhựa nghiên cứu đối với kim loại và ion cứng đạt > 80%. Nhựa điều chế có gốc cation acid mạnh với nhóm chức năng là SO3-H+ được tìm thấy bằng phương pháp đo FTIR, TGA. Hiệu quả xử lý nước cứng đạt từ 80%-90% và xử lý kim loại nặng (Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+) đạt từ 70-80% trong điều kiện khuấy trộn liên tục. Từ đó góp phần tạo nền tảng cho các hướng nghiên cứu về đề tài điều chế nhựa thải đồng thời mang lại lợi nhuận cho doanh nghiệp trong xử lý chất thải. Từ khóa: Nhựa PS, nhựa PS thải, phương pháp sulfonate, xúc tác bạc sulfate, phân tích phổ hồng ngoại, phân tích nhiệt trọng lượng, nước cứng, kim loại nặng. SYNTHESIS OF SUNFONATED ION EXCHANGE RESIN FROM WASTE POLYSTYRENE AND THEIR APPLICATION FOR HARDNESS AND HEAVY METALS REMOVAL Nguyễn Thanh Trúc* University of Technology and Education, HCM city * Corresponding author: trucnt945@gmail.com ABSTRACT The level of consumption of Polystyrene more and more, however lifecycle using them relatively short due that the disposal of waste PS into the environment annually is huge. The solution of recycling waste materials more meaningful, not only brings more economic benefits but also contribute to environmental protection and exploitation resources. In this study, waste PS was selected from disposable cups, plates in order to make ion exchange resin by sulfonatation method with silver sulfate catalyst. As a result, making ion exchange resin from recycled PS of disposable cups, plates has opened up new avenues for ion- exchange resin production from waste materials. The results of this study are successful with the metal and calcium removal efficiency of over 80%. The strong acidic cationic base derivative with functional group SO3 –H+ was found by FTIR, TGA. The efficiency of hard water treatment reached from 80%-90% and heavy metals (Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+) reach from 70-80% in terms of continuous operation mode. This has contributed to solving problem of plastic waste generation while brings profits to the enterprises in waste treatment. Keywords: Hardness water, heavy metals, Polystyrene, Polystyrene waste, Fourrier Transformation InfraRed, sulfonation method, silver sulfate catalyst, ThermoGravimetric Anlysis. TỒNG QUAN loại nặng và nước nhiễm cứng. Mặt khác, Trong những năm gần đây ở nước ta, môi hiện nay, con người đang phụ thuộc rất lớn trường nước ngày càng bị ô nhiễm bởi kim vào các loại vật liệu làm từ nhựa vì các tiện 529 Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học ích đơn giản, dễ sử dụng và rẻ tiền, tuy nhiên (Memmert WB 10), Tủ sấy (Memmert khi chúng không còn hữu ích nữa thì được UN55), Máy lắc (SK-0330), Máy đo pH thải bỏ ra môi trường một cách tràn lan, bừa (Mettler Toledo S220-K), Máy đo kim loại bãi, làm môi trường bị ô nhiễm nặng nề. Phải nặng (Metrohm 797 VA Computrace). mất đến hàng trăm năm thậm chí cả hàng Phương pháp nghiên cứu: Sulfonate PSW nghìn năm để một mảnh rác thải nhựa bị với xúc tác bạc sulfat phân hủy hoàn toàn trong điều kiện tự nhiên Cân 5g nhựa PS thải từ chén nhựa, cắt vụn tốc độ phân hủy chậm. Song song với phần sau đó tráng rửa bằng nước cất. Sấy khô mặt tiêu cực trên thì các phế thải từ nhựa vẫn nhựa ở 105°C trong 2h. Trong thời gian chờ được các nhà nghiên cứu tìm thấy những sấy, chuẩn bị bình cầu 100ml chứa ...