Qui trình tổng hợp PHA

Trong tài liệu này nêu ra đầy đủ quy trình, các bước, giai đoạn, hóa chất để tổng hợp được Poly(hydroxamic axit) trên cơ sở tổng hợp poly(acrylamit) sau đó biến tính với hydroxylamin clorit trong điều kiện thích hợp.

Trang 1

Bé KHOA HäC Vµ C¤NG NGHÖ VIÖN HµN L¢M KH&CN VIÖT NAM

Chương trình KH&CN trọng điểm cấp Nhà nước KC.02/11-15 VI ỆN HÓA HỌC

“Nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ vật liệu mới”

QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ DÂY CHUYỂN QUI MÔ PILOT CHẾ TẠO

POLYME TRÊN CƠ SỞ PHA QUY MÔ 50KG/NGÀY

Hà Nội ngày tháng 11 năm 2015 Hà Nội ngày tháng 11 năm 2015

Cơ quan chủ trì đề tài Chủ nhiện đề tài

Trang 2

Đơn vị: Viện Hóa học CHẾ TẠO POLYME TRÊN CƠ SỞ PHA

Bộ phận: VLPOLYME Ký hiệu chi tiết Ký hiệu: PHA-KC.02.12 Tờ số: 02

GIỚI THIỆU CHUNG

Poly(hydroxamic axit) chứa nhóm chức năng hydroxamic (- CONHOH) Nhóm chức năng này có khả năng tạo phức vòng càng bền với nhiều ion kim loại nên có nhiều ứng dụng quan trọng trong thực tế như: trong xử lý nước, trong môi trường, ứng dụng trong tách chiết và thu hồi các ion kim loại nặng từ nước thải và trong tách các ion kim loại đất hiếm từ quặng đất hiếm

Qui trình công nghệ và dây chuyền chế tạo polyme trên cơ sở poly(hydroxamic axit) (PHA) qui mô 50 kg/ngày được xây dựng từ kết quả nghiên cứu cấp Nhà nước có tên“Nghiên cứu chế tạo và ứng dụng một số polyme trên cơ sở poly(hydroxamic axit) (PHA) để tách các nguyên tố đất hiếm dạng oxit nhóm nhẹ” , mã số KC.02.12/11-15 Khi áp dụng qui trình này sẽ đảm bảo về công nghệ tổng hợp PHA quy mô 50kg/ngày.

Qui trình được Hội đồng thẩm định thông qua ngày tháng năm 2015 theo Quyết định số 540/QĐ-VHH ngày 10/11/2015

Trang 3

Đơn vị: Viện Hóa học CHẾ TẠO POLYME TRÊN CƠ SỞ PHA

QUY TRÌNH CHUNG VỀ KỸ THUẬT VÀ AN TOÀN

1 QUY TẮC CHUNG

Tất cả mọi người tham gia sản xuất phải nắm chắc qui định an toàn chung của phòng thí nghiệm và xưởng sản xuất

2 QUY ĐỊNH AN TOÀN

2.1 - Người làm việc phải nắm chắc quy định an toàn khi làm việc với các loại hóa chất và thiết bị sản xuất

2.2 - Mang đầy đủ trang bị bảo hộ lao động cần thiết khi làm việc

2.3 – Nơi làm việc phải luôn sạch sẽ, thoáng mát, có quạt thông gió

2.4 – Khi làm việc phải tập trung tư tưởng cao nhất Không làm việc riêng, không tiếp khách ở nơi làm việc

2.5 – Tuyệt đối không sử dụng rượu, bia, thuốc lá và các chất kích thích khác trước và trong khi làm việc

2.6 – Không tự ý rời bỏ vị trí làm việc hoặc tự ý giao việc cho người khác

2.7 – Trang bị đầy đủ dụng cụ chữa cháy

3 SỰ CỐ

- Khi gặp sự cố về thiết bị, điện, nhiệt hoặc trường hợp phát sinh cháy nhỏ phải bình tĩnh, nhanh chóng khoanh vùng sự cố, tắt cầu dao điện tổng và di chuyển các hóa chất dễ cháy ra khỏi khu vực sự cố và có giải pháp khắc phục sự cố kịp thời Thực hiện theo mệnh lệnh của người chịu trách nhiệm cao nhất, đồng thời nhanh chóng báo cáo cho cấp trên

- Khi gặp sự cố lớn (cháy diện rộng) thì chỉ huy mọi người nhanh chóng thoát ra khỏi khu vực nguy hiểm bằng lối thoát hiểm và lối thoát khác.Nhanh chóng, kịp thời báo cáo cấp trên

Trang 4

Đơn vị: Viện Hóa học QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO

POLYME TRÊN CƠ SỞ PHA QUI MÔ 50KG/NGÀY

Tên chi tiết: Vật liệu: Số tờ: 19

Trang 5

YÊU CẦU CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM QUI TRÌNH

- Hình dạng: hạt tròn, màu trắng vàng

- Kích thước hạt: từ 100-500µm

- Độ ẩm: ≤ 6%

- Dung lượng ion H+ tổng số 6-11 mmol/g

Đơn vị: Viện Hóa học QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO Tên chi tiết: Vật liệu: Số tờ: 19

Trang 6

TRANG THIẾT BỊ CỦA DÂY CHUYỀN CHẾ TẠO PHA

1.1 Thời gian làm việc

- Số giờ làm việc/ngày: 8 giờ

Trang 7

Đơn vị: Viện Hóa học QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO POLYME

TRÊN CƠ SỞ PHA QUI MÔ 50KG/NGÀY Tên chi tiết: Vật liệu: Số tờ: 19

Bộ phận khuấy:

- Công suất động cơ khuấy: 2,2KW, Điện áp động cơ 3 pha, 380v, 50Hz

- Tốc độ khuấy tối đa: 85 vòng/phút

- Hệ điều khiển tốc độ khuấy vô cấp có số vòng quay: 0-85 vòng/phút

Bộ phận gia nhiệt

- Gia nhiệt bằng điện

- Tổng công suất gia nhiệt: 4,2kw

Các thiết bị bao gồm: thùng chứa, thùng định mức, cân đĩa, bao tải, bao

nilon, máy khâu,…và các thiết bị phụ trợ khác

Trang 8

CHẾ TẠO HYDROGEL POLYACRYLAMIT

RỬA, LÀM SẠCH HYDROGEL POLYACRYLAMIT

Hóa chất dùng để chế tạo hydrogel polyacrylamit

BIẾT TÍNH HYDROGEL POLYACRYLAMIT THÀNH POLY(HYDROXAMIC AXIT)

LỌC, RỬA, LÀM SẠCH POLY(HYDROXAMIC AXIT)

Hóa chất dùng để chế tạo poly(hydroxamic axit) KIỂM TRA SẢN PHẨM

CÔNG ĐOẠN 1

CÔNG ĐOẠN 2

SƠ ĐỒ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO POLY(HYDROXAMIC AXIT)

KIỂM TRA, BAO GÓISẢN PHẨM

Trang 9

Dầu: 4/1 (theo kl monome), span 80: 0,2%

TRÙNG HỢP HUYỀN PHÙ (80OC, thời gian 120 phút, tốc độ khuấy 300v/p) Khí N2

RỬA, LÀM SẠCH (Bằng dung môi và nước nóng)

Dung dịch acrylamit: 30%, amoni pesunfat: 1,0%, MBA: 8%,

Nước nóng 500C

SẤY, LÀM KHÔ (Sấy ở 105oC trong 5 giờ)

HYDROGEL POLYACRYLAMIT

(PAM)

KIỂM TRA, BAO GÓI SẢN PHẨM

SƠ ĐỒ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO HYDOGEL POLYACRYLAMIT (CÔNG ĐOẠN 1)

Trang 10

Hydrogel polyacrylamit, hydroxylamin clohydrit, NaOH, HCl, nước cất BIẾT TÍNH HYDROGEL POLYACRYLAMIT THÀNH POLY(HYDROXAMIC AXIT)

(30OC, thời gian 24h, tốc độ khuấy 100v/p)

RỬA, LÀM SẠCH (Bằng nước)

SẤY, LÀM KHÔ (Sấy ở 105oC trong 5 giờ)

- Nồng độ HAt: 3,3M

- Tỉ lệ PAM/H2O = 1/5 (kl) - Tỉ lệ PAM/HA = 1/1 (kl)

SƠ ĐỒ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ BIẾT TÍNH HYDROGEL POLYACRYLAMIT THÀNH POLY(HYDROXAMIC AXIT)

(CÔNG ĐOẠN 2)

Trang 11

Đơn vị: Viện Hóa học QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO

Bộ phận: VLPOLYME Ký hiệu chi tiết Ký hiệu: PHA-KC.02.12 Tờ số: 10STT TÊN NGUYÊN CÔNG Tờ số

Trang thiết bị dụng cụ

-Bậc thợ

Địnhmức

Nơi thực hiệnTên hiệuKý

2 Cân các phần nguyên liệu theo đơn công nghệ chế tạo

poly(hydroxamic axit) PHA-KC.02

11 và 12 4/7 VLPOLYME

3 Chế tạo hydrogel polyacrylamit 13 4/7 VLPOLYME

4 Biến tính hydrogel polyacrylamit thành poly(hydroxamic

5 Kiểm tra và bao gói sản phẩm 15 và

Trang 12

Đơn vị: Viện Hóa học NGUYÊN CÔNG KIỂM TRA

HÌNH VẼ, NỘI DUNG CÔNG VIỆC YÊU CẦU KỸ THUẬT VÀ AN TOÀN

Nguyên liệu đầu vào phải được kiểm tra các thông số kỹ thuật

theo đúng yêu cầu, tiêu chuẩn của nhà sản xuất, phù hợp cho

công nghệ chế tạo PAM, và quá trình biến tính PAM thành PHA

1 Acrylamit 99% Trung Quốc

2 MBA 99,9% Trung Quốc

3 Amoni pesunfat 99,9% Trung Quốc

4 Dầu Diezen Việt Nam

8 Nước deion Việt Nam

- Nguyên liệu dùng để chế tạo PHA phải có phiếu kiểm tra chất lượng hoặc có phiếu nhập kho có xác nhận xuất xứ, chất lượng của nguôn nguyênliệu

Nguyên, vật liệu Trang thiết bị nghiên cứuAcrylamit, 99,0% (TQ)

MBA 99,9% (TQ)Nước deion (cất 1 lần VN)Dầu diezen (VN)

Span 80: 99% (TQ)Amoni pesunfat 99,9%

(TQ)Hydroxyl amin hidroclorit:

NH2OH.HCl, độ tinh khiết

>98,5% (TQ)NaOH 99% (TQ)HCl (TQ)

Thiết bị trùng hợp huyển phù SPR50l

- Thiết bị khuấytrộn dung dịch

- Cân phân tích

độ chính xác 2 số

- Cân bàn

- Tủ sấy

- Các thiết bị vàdụng cụ phân tích, đo kiểm,…

Trang 13

Đơn vị: Viện Hóa học CÂN CÁC PHẦN NGUYÊN

LIỆU Tên chi tiết: Vật liệu: Số tờ: 19

Cân các thành phần nguyên liệu, hóa chất theo đơn công nghệ

chế tạo hydrogel polyacrylamit PAM - Nguyên liệu dùng để chế tạo PHA phải có phiếu kiểm tra chất lượng hoặc có phiếu nhập kho có xác nhận xuất xứ, chất lượng của nguông nguyên liệu

Nước 70 Cất 1 lần, VN Nước Theo

đơn công nghệ

MBA 10 PA, Trung Quốc MBA

Amoni pesufat 1 PA, Trung Quốc Amoni

pesufatDầu diezen 4/1 CN, VN Dầu

diezenSpan 80 0,33 CN, Trung Quốc Span 80

Trang 14

Đơn vị: Viện Hóa học CÂN CÁC PHẦN NGUYÊN

Cân các thành phần nguyên liệu, hóa chất theo đơn công nghệ

chế tạo hydrogel polyacrylamit PAM - Nguyên liệu dùng để chế tạo PHA phải có phiếu kiểm tra chất lượng hoặc có phiếu nhập kho có xác nhận xuất xứ, chất lượng của nguông nguyên liệu

STT Tên hóa chất Thành phần

(%) Loại hóa chất, nước sản xuất Nguyên, vật liệu Trang thiết bị nghiên cứuPAM 20 PHA-KC02.12 PAM Thiết bị trùng

hợp huyển phù SPR50l

- Thiết bị khuấy trộn dung dịch

- Cân phân tích độ chính xác 2 số

- Cân bàn

- Tủ sấy

- Các thiết bị

và dụng cụ phân tích, đo

ANaOH Trung Quốc NaOH

HCl Trung Quốc HCl

Trang 15

kiểm,…

Trang 16

Đơn vị: Viện Hóa học NGUYÊN CÔNG CHẾ TẠO

PAM Tên chi tiết: Vật liệu: Số tờ: 19

- Nạp hỗn hợp dầu và chất ổn định huyền phù Span 80 (với tỉ

lệ Span 80/dầu diezen = 0,33% và tỷ lệ pha monome/hỗn hợp

dung môi = 1/4) vào thiết bị phản ứng trùng hợp huyền phù,

khuấy trộn với tốc độ 300 v/p

- Nâng nhiệt độ hỗn hợp dầu lên 80OC, ổn định tại nhiệt độ

này trong 10 phút

- Khuấy trộn và hòa tan acrylamit vào trong nước, thêm chất

tạo lưới và tiếp tục khấy trong 10 phút để các chất hòa tan và

1 Yêu cầu về nguyên liệu và kỹ thuật

- Nguyên liệu dùng để biến tính phải có phiếu kiểm tra chất lượng hoặc

có phiếu nhập kho có xác nhận xuất xứ, chất lượng của nguôn nguyên liệu

- Thực hiện đúng trên các thiết bị chuyên dụng

+ Hàm lượng tạo lưới: 8%

2 Chấp hành nghiêm chỉnh nội qui, qui định an toàn khi làm việcNguyên, vật liệu Trang thiết bị nghiên cứu

Acrylamit, 99,0% (TQ)MBA 99,9% (TQ)Nước deion (VN)Dầu diezen (VN)Span 80: 99% (TQ)Amoni pesunfat 99,9% (TQ)Nước cất (VN)

- Thiết bị khuấy trộn

- Thiết bị trùng hợp huyền phù dung tích 50lit

- Cân 10kg

- Cân phân tích

- các loại dụng cụbảo hộ

Trang 17

VÀ BAO GÓI SẢN PHẨM

PAM

1 Kiêm tra sản phẩm: - Đảm bảo về kích thước hạt đồng đều

- Các tính chất hạt sản phẩm đảm bảo theo đúng yêu cầu chất lượng

2 Ghi nhãn mác trên bao gói đầy đủ các thông số

- Tên đơn vị sản suất

- Thời gian sản xuất

- Các thông số tính chất sản phẩm

3 Cách bảo quản: PAM được bảo quản trong úi PE hàn kín,

bảo quản nới khô ráo, thoáng mát

- Yêu cầu ký thuật:

+ Hính dạng: hạt tròn, MÀU TRẮNG NGÀ+ Kích thước hạt: từ 100-150µm ≥ 90%

+ Độ ẩm ≤ 6%

+ hàm lượng tạo lưới: 10% Nguyên, vật liệu Trang thiết bị nghiên cứu

Sản phẩm PHA Bộ thiết bị dùng để kiểm

tra, phân tích tính chất sản phẩm

- Cân phân tích

Trang 18

-Đơn vị: Viện Hóa học NGUYÊN CÔNG BIẾN TÍNH

Bộ phận: VLPOLYME Ký hiệu chi tiết Ký hiệu:

PHA-KC.02.12

Tờ số: 16HÌNH VẼ, NỘI DUNG CÔNG VIỆC YÊU CẦU KỸ THUẬT VÀ AN TOÀN

- Khuấy đều và hòa tan NH2OH.HCl vào nước cất cho

đến khi tan hoàn toàn (thành phần theo đơn phối liệu)

- Cho PAM khô đã được tổng hợp vào và tiếp tục khuấy

với tốc độ 100v/p trong 30 phút tại nhiệt độ phòng

- Điều chỉnh hỗn hợp dung dịch về pH=14 bằng NaOH

- Tiếp tục khuấy trong 24 giờ tại nhiệt độ phòng

- Lọc bằng túi lọc và rửa lại bằng nước cất

- Ngâm sản phẩm trong dung dịch HCl 3N khoảng 10

phút rồi lại rửa sạch bằng nước cất cho đến khi hết HCl tự do

- Làm khô sản phẩm PHA

1 Yêu cầu về nguyên liệu và kỹ thuật

- Nguyên liệu dùng để biến tính phải có phiếu kiểm tra chất lượng hoặc

có phiếu nhập kho có xác nhận xuất xứ, chất lượng của nguôn nguyên liệu

- Thực hiện đúng trên các thiết bị chuyên dụng

- Tuân thủ đúng các chế độ về công nghệ

2 Chấp hành nghiêm chỉnh nội qui, qui định an toàn khi làm việc

Nguyên, vật liệu Trang thiết bị nghiên cứuPAM

Hydroxyl amin hidroclorit:

>98,5%

(TQ)NaOH 99%

(TQ)HCl (TQ)Nước cất

- Thiết bị khuấy trộn

- Cân 10kg

- Cân phân tích

- Thiết bị đo pH

- Bộ thiết bị phân tích, chuẩn độ

Trang 20

PHA

1 Kiêm tra sản phẩm về thành phần nhóm chức:

Cân chính xác m0 (mg) polyme khô đem thủy phân với

H2SO4 với nồng độ khác nhau và nhiệt độ, thời gian xác định

Sau phản ứng sản phẩm được rửa sạch và sấy khô trong chân

không tại 750C Sau đó cân khối lượng polyme thu được Độ

tăng khối lượng sản phẩm phản ứng được xác định trong công

thức sau:

H = m – m0 (2.7)Trong đó: H – Khối lượng polyme tăng sau thủy phân

(mg)

m - Khối lượng sản phẩm sau thủy phân (mg)

mo - Khối lượng polyme trước thủy phân (mg)

Trên cơ sở độ tăng khối lượng của polyme trước

và sau khi thủy phân ta xác định hàm lượng nhóm

chức năng – CONH2

- Hàm lượng -COOH và –CONHOH:

Cân chính xác mg PHA cho vào cốc đựng 50ml NaOH

0,25M khuấy đều trong 6h Khi phản ứng kết thúc tiến hành

lọc, lượng NaOH dư trong dung dịch lọc được chuẩn độ với

50ml HCl 0,25M Hàm lượng –COOH + -CONHOH được tính

toán từ lượng NaOH phản ứng hết với PHA

+ Hính dạng: hạt tròn, màu trắng ngà+ Kích thước hạt: từ 100-150µm ≥ 90%

+ Độ ẩm ≤ 6%

+ Dung lượng ion H+ tổng số 10-12 mmol/gNguyên, vật liệu Trang thiết bị nghiên cứuSản phẩm

PHA

Bộ thiết bị dùng để kiểm tra, phân tích tính chất sản phẩm

- Cân phân tích

Trang 21

-Đơn vị: Viện Hóa học NGUYÊN CÔNG KIỂM TRA

PHA

2 Kiêm tra sản phẩm về thành phần nhóm chức (tiêp)

mo

+ Độ ẩm ≤ 6%

+ Dung lượng ion H+ tổng số 10-12 mmol/gNguyên, vật liệu Trang thiết bị nghiên cứu

Trang 22

Với : AV (mmol/g) là hàm lượng –COOH + -CONHOH;

CHCl là nồng độ dung dịch HCl 0,25M; VHCl (ml) dung dịch HCl

0,25M đã dùng ; CNaOH nồng độ dung dịch NaOH 0, 25M; VNaOH

(ml) dung dịch NaOH 0,25M dư; m0 khối lượng PHA ban đầu (g)

- Tính hàm lượng –COOH:

Cân chính xác m(g) PHA khô cho vào cốc chứa 50ml

NaHCO3 0.125M khuấy đều trong 12h Sau đó lấy hỗn hợp này

lọc và rửa sạch bằng nước cất Phần dung dịch lọc được axit hóa

với 50ml HCl 0.125M, sau đó đun sôi đuổi hết CO2 và chuẩn độ

bằng NaOH 0.125M Hàm lượng –COOH được tính từ lượng

NaHCO3 phản ứng với polyme

dung dịch NaOH 0.125M; VNaOH (ml) dung dịch NaOH 0.125M đã

chuẩn độ; m0 khối lượng PHA (g)

Sản phẩm PHA Bộ thiết bị dùng để kiểm

tra, phân tích tính chất sản phẩm

- Cân phân tích

2 Ghi nhãn mác trên bao gói đầy đủ các thông số

- Tên đơn vị sản suất

Định dạng
Số trang	23
Dung lượng	586,07 KB