BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG

ĐỂ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
TÊN ĐỀ TÀI
“ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU TRAO ĐỔI ANION TỪ
POLYSTYREN PHẾ LIỆU, ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC SINH HOẠT
VÀ NƯỚC THẢI”

Nhóm sinh viên thực hiện

Bùi Thị Anh
Đào Thị Lý
Đặng Thị Lý
Lê Sao Tuyết Nhi

Lớp

: ĐH3KM1

Giảng viên hướng dẫn

: TS. Mai Văn Tiến

HÀ NỘI 9/2015

1


MỤC LỤC

dầu mỏ nguyên chất khi chôn lấp chúng dưới đất sẽ ảnh hưởng tới môi trường đất và
nước, sẽ tạo ra khí thải có chất độc dioxin và Fura gây ngộ độc, ảnh hưởng tuyến nội
tiết, gây ung thư, giảm khả năng miễn dịch, rối loạn chức năng tiêu hóa và các dị tật
bẩm sinh ở trẻ nhỏ. Bên cạnh đó rác thải PS còn làm mất mỹ quan tới cảnh quan.
Để hạn chế hoặc khắc phục các tác hại của rác thải polyme và ở đây là phế liệu
PS, trong nước và các quốc gia trên thế giới đã có rất nhiều các giải pháp như:
- Chôn lấp, thiêu đốt (chiếm phần lớn).
- Tái chế sử dụng các phế liệu để chế tạo các sản phẩm thứ cấp như bê tông xốp,
xốp cách âm, xốp cách nhiệt, hộp xốp tái chế.
2


- Chế tạo dầu crackinh: Đưa phế liệu vào lò hấp đốt thiêu kết không có không khí
nó thành dầu.
- Các biện pháp khác.
Tuy nhiên các biện pháp này không hiệu quả, chất lượng các sản phẩm thứ cấp
không tốt thậm chí có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người (chả hạn như hộp
cơm tái chế khi đựng thức ăn ở nhiệt độ cao), biện pháp chôn lấp thiêu đốt chúng lại là
vấn đề gây ô nhiễm môi trường không khí đất và nước nặng nề, trên đây là những biện
pháp chưa thực sự triệt để và hiệu quả, giải quyết đước vấn đề ô nhiễm này nhưng lại
phát sinh ra vấn đề ô nhiễm, những nguy hiểm tiềm ẩn khác đối với môi trường và sức
khỏe sinh vật, con người. Trong vấn đề chuyển phế liệu sang dầu cũng cần năng lượng
tốn hơn, chi phí đắt đỏ đối với một nước đang phát triển như Việt Nam ta.
Việc xử lý chúng là rất khó khăn và tốn kém chính vì vậy tái chế là một biện
pháp khả quan hơn cả và tận dụng được chính tính chất bền của chúng, nguồn phế liệu
rác thải PS săn có.
Cần thiết phải tìm ra hướng giải quyết hiệu quả, tránh gây lãng phí và bảo vệ
môi trường cụ thể là môi trường nước (nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp,…)
đạt hiệu quả kinh tế.
Mặt khác ở Việt Nam nhu cầu sử dụng vật liệu trao đổi ion lớn tuy nhiên nước

loại nhựa tổng hợp được sử dụng chủ yếu để tinh sạch nước.
PS (polystyrene) là loại nhựa cứng trong suốt, không có mùi vị, cháy cho ngọn
lửa không ổn định. PS không màu và dễ tạo màu, hình thức đẹp, dễ gia công bằng
phương pháp ép và ép phun vì vậy một phần PS có trong các thùng xốp, hộp xốp đựng
thức ăn, để kê giữ bảo vệ các thiết bị máy móc,…
Quá trình tổng hợp polystyren và copolyme của nó được tạo thành từ phản ứng trùng
hợp styren (CH[C6H5]-CH2)n , hoặc đồng trùng hợp styren với các monome khác,….

Trên thực tế các loại nhựa trao đổi ion được chế tạo từ PS hoặc copolystyren đều
phải sử dụng các phản ứng biến tính thông qua các phản ứng sunfua hóa, clometyl hóa
copolyme styren đivinylbenzen, phản ứng amin hóa với amin bậc hai.

4


Clometyl hóa copolyme styren đivinylbenzen sau đó bằng phản ứng amin hóa với
amin bậc hai có thể chế tạo được nhựa trao đổi anion:

Hiện nay trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu và ứng dụng vật liệu trao đổi
anion vào xử lý nước thải mà chủ yếu nước thải sinh hoạt có chứa các anion độc hại
(Cl-, SO42-, NO3-, PO43-, …) mà nó được tái chế chủ yếu từ phế liệu (thùng xốp, hộp
xốp, kệ gữi các thiết bị máy móc,…). Như tổng hợp zeolite năm 1913 do Permutit
Company (Mỹ), cacbonate zeolite được sử dụng làm vật liệu trao đổi ion năm 1935.
Nhựa trao đổi cation trùng hợp formadehyde, trao đổi anion (sản phẩm trùng hợp của
polyamines and formaldehyde). Các sản phẩm này có thể tách loại tất các ion trong
nước, nhưng nhựa anion không thể tách acid yếu của Si hoặc kiềm. Năm 1944, nhóm
các nhà nghiên cứu của Mỹ, D’ Alelio phát triển nhựa trao đổi anion - đồng trùng hợp
của styrene và divinylbenzen. Nhựa anion loại này được phát triển năm 1948, có thể
tách hoàn toàn các khoáng trong nước và được dùng rộng rãi cho đến ngày nay.
Tại Việt Nam đã có nhiều đề tài nghiên cứu về nhựa trao đổi ion do các giáo sư

và Môi Trường Hà Nội.
- Thời gian nghiên cứu: Dự kiến từ tháng 9 năm 2015 đến tháng 4 năm 2016.
- Đối tượng nghiên cứu: Vật liệu mới, vật liệu nhựa có khả năng trao đổi anion
ứng dụng trong xử lí môi trường nước.
5. Nội dung nghiên cứu
+ Tổng quan tài liệu về PS nghiên cứu chế tạo nhựa trao đổi anion từ PS phế
liệu.
+ Thu thập, phân loại và xử lý PS phế liệu để tổng hợp nhựa trao đổi anion.
+ Nghiên cứu khảo sát các yếu tố có thể ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp
nhựa: nhiệt độ, nồng độ chất phản ứng, các chất xúc tác ( Friedel – Crafts ).
+ Khảo sát khả năng trao đổi anion của nhựa với các anion Cl-, NO2- , NO3- ,
PO43-..
6. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu
* Phương pháp luận (Cách tiếp cận): Xuất phát từ tình hình thực tế hiện nay,
nước bị ô nhiễm bởi các anion (Cl- , NO2- , NO3-, PO43-, …) ngày càng nhiều và phổ
biến. Các anion này không chỉ có trong nước thải được thải ra ao, hồ mà chúng còn có
cả trong nước sinh hoạt hàng ngày của chúng ta điều này đã gây ảnh hưởng nghiêm
trọng tới môi trường cũng như cuộc sống của con người, sinh vật.
6


Vì vậy việc nghiên cứu ra một loại vật liệu biến tính có khả năng trao đổi ion là
một đề tài rất hấp dẫn và mới ở nước ta. Như việc sử dụng PS phế liệu rồi làm biến
tính chúng bằng các phản ứng hóa học: clometyl hóa copolyme styren đivinylbenzen
sau đó bằng phản ứng amin hóa với amin bậc hai để có thể điều chế được nhựa trao
đổi với các anion có trong nước nhằm làm giảm nồng độ của các anion này.
* Các phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp tổng hợp polyme, phản ứng trao đổi ion, phản ứng thế vòng
thơm, sunfua hóa, clometyl hóa, phản ứng không mạch tạo lưới dựa trên thiết bị tổng
hợp hữu cơ để chế tạo nhựa trao đổi anion.

TT

Nội dung

1

Lựa chọn và xây dựng đề tài
X
nghiên cứu khoa học
Báo cáo và thông qua đề cương
nghiên cứu
Tổ chức nghiên cứu trong khuôn
khổ đề cương được phê duyệt,
bao gồm thu thập số liệu và đi
thực địa, kết hợp với phân tích số
liệu và viết tổng quan tài liệu
Viết báo cáo
Báo cáo thử giữa các nhóm
Báo cáo kết quả nghiên cứu
trước hội đồng

2
3

4
5
6

11


Họ và tên

Trách nhiệm cụ thể

1

Bùi Thị Anh

Thu thập tài liệu, thu thập phân loại xử lý phế
liệu, mua hóa chất, tham gia tổng hợp vật liệu.
Khảo sát đánh giá sản phẩm. Tổng hợp và xử lý
kết quả phân tích.

2

Đặng Thị Lý

Thu thập tài liệu, thu thập phân loại xử lý phế
liệu, mua hóa chất, tham gia tổng hợp vật liệu.
Khảo sát đánh giá sản phẩm. Tổng hợp và xử lý
kết quả phân tích.

3

Đào Thị Lý

Thu thập tài liệu, thu thập phân loại xử lý phế
liệu, mua hóa chất, tham gia tổng hợp vật liệu.
Khảo sát đánh giá sản phẩm. Tổng hợp và xử lý
kết quả phân tích.

10