Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật Hóa học: Nghiên cứu tổng hợp và biến tính vật liệu nanosilica, sử dụng để thu hồi dầu

Luận án là một công trình nghiên cứu cơ bản định hướng ứng dụng. Đối tượng nghiên cứu của luận án là loại vật liệu nanosilica được biến tính bằng các tác nhân hữu cơ khác nhau. Các kết quả của luận án hứa hẹn bổ sung nhiều thông tin mới trong lĩnh vực nghiên cứu vật liệu nanosilica và aerogel dùng hấp phụ dầu. Các phương pháp nghiên cứu và các kết quả trong luận án đưa ra là một trong những tiền đề cho ứng dụng công nghệ nano vào lĩnh vực thu hồi dầu và xử lý nước thải nhiễm dầu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật Hóa học: Nghiên cứu tổng hợp và biến tính vật liệu nanosilica, sử dụng để thu hồi dầu BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Hoàng Thị PhươngNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ BIẾN TÍNH VẬT LIỆU NANO SILICA ỨNG DỤNG CHO QUÁ TRÌNH THU HỒI DẦU Ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số: 9520301 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC Hà Nội – 2018 1 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Đinh Thị Ngọ PGS.TS Hoàng Xuân Tiến Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3:Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trườnghọp tại trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi giờ, ngày tháng năm 2018Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam 2 A. GIỚI THIỆU LUẬN ÁN1. Tính cấp thiết của đề tàiNanosilica là vật liệu có cấu trúc mạng lưới không gian ba chiều và chứacác nhóm silanol (Si – OH), siloxan (Si-O-Si), được tạo ra trên bề mặt củananosilica. Hạt nanosilica chứa tâm là các hạt SiO2 xốp có kích thướcnano, chứa được một số lượng lớn phân tử hữu cơ trong một hạt silica đơn.Nền silica ổn định về cấu trúc, không độc, có khả năng tương thích đa dạngcác loại vật liệu. Hơn nữa, các hạt silica có các nhóm –OH trên bề mặt cóthể tham gia phản ứng hóa học để tạo các nhóm chức có khả năng liên kếtvới các nhóm amin (-NH3), carboxyl (-COOH) hoặc thiol (-SH).Khi nghiên cứu sự hấp phụ của các hạt nano trong môi trường xốp, Ju cùngcộng sự [72] đã công bố là các hạt nanosilica có thể làm thay đổi tính dínhướt của bề mặt xốp với các hạt nano có kích thước cỡ từ 10 -50 nm. Tínhdính ướt bề mặt có thể phân các hạt nano thành ba loại: hạt kỵ dầu ưa nước(LHPN), hạt có độ dính ướt trung tính (NWPN) và hạt kỵ nước ưa dầu(HLPN). Trong đó các hạt LHPN và HLPN có nhiều ứng dụng quan trọngtrong lĩnh vực thu hồi dầu. Các nghiên cứu cho thấy hạt nano biến tính cókhả năng phân tán ổn định trong dầu khoáng và tăng cường tác động ưahữu cơ trong thu hồi dầu.Với khả năng hấp phụ của hạt nano trên các giao diện dầu – nước hoặckhông khí – nước thì nhiệt độ có vai trò tác động đến bề mặt tiếp xúc củahai pha tới quá trình phân tán ổn định của hạt nanosilica. Nhiệt độ tăng sẽlàm tăng năng lượng động học, dẫn đến tăng khả năng kết tụ hạt nanosilicatrong dung dịch. Do đó, quá trình biến tính hạt nanosilica với các phân tửhữu cơ rất quan trọng để giảm kết tụ và làm thay đổi tính dính ướt của giaodiện bề mặt tiếp xúc giữa hai pha dầu và nước theo hướng ưa dầu hoặc ưanước. Xu hướng ưa dầu hoặc ưa nước của các hạt nanosilica có thể xácđịnh qua góc tiếp xúc dính ướt với giao diện lỏng – lỏng. Thực tế, khi giữahai loại vật liệu có tính hoạt động bề mặt thì các hạt nano được hấp phụmạnh hơn nhiều tại bề mặt giao diện. Ngoài ra, các nhóm silanol trên bềmặt hạt silica liền kề nhau chúng tập hợp lại bằng liên kết hydro và có xuthế tạo thành hạt có diện tích bề mặt riêng lớn. Việc các hạt nanosilica cókhả năng được biến tính sẽ tạo ra nhiều khả năng ứng dụng trong thực tế[2,79].Hiện nay, trong quá trình khai thác dầu khí thường có một lượng nước thảinhiễm dầu hay còn gọi là nước khai thác [147]. Nước thải nhiễm dầuchiếm tỷ lệ lớn nhất trong khối lượng chất thải phát sinh từ ngành côngnghiệp dầu khí. Khi khai thác một thùng dầu, trung bình phải xử lý từ 3 – 7thùng nước thải nhiễm dầu với mục đích vừa để thu hồi dầu vừa để đạt giới 1hạn thải cho phép. Hàng năm, ngành công nghiệp dầu khí thế giới đã thảira khoảng 50 tỷ thùng nước thải nhiễm dầu để xử lý. Trên thế giới, lượngnước thải này thường được sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, phổbiến nhất là dùng các chất hoạt động bề mặt hoặc các chất hấp phụ để tănghiệu quả thu hồi [28,48,53]. Tuy nhiên, nhiều chất hoạt động bề mặt cóđộc tính cao, giá thành đắt, hệ số thu hồi dầu không cao, không có khảnăng tái sử dụng nên rất khó khăn trong vấn đề dung hòa giữa hiệu quả xửlý và thu hồi dầu do tính kinh tế trong công nghệ [80]. Bản chất vật liệunanosilica ở dạng tự nhiên cũng hấp phụ được một phần dầu, nhưng đa sốchúng vẫn bị hấp dẫn bởi phân tử nước do có nhóm silanol và siloxan; dovậy nếu biến tính được chúng thì sẽ phải gắn vào cấu trúc bề vật liệunhững tác nhân kỵ nước mà lại có khả năng ưa hữu cơ.Tại Việt Nam đã có một số nghiên cứu về chế tạo vật liệu nanosilica và cáctính chất của chúng; nhưng nghiên cứu sử dụng vật liệu nanosilica cho quátrình về thu hồi dầu thì vẫn còn khá mới mẻ. Chính vì vậy nên tác giảquyết định chọn vật liệu này làm đối tượng nghiên cứu trong đề tài củamình: “Nghiên cứu tổng hợp và biến tính vật liệu nanosil ...