Đồ án tốt nghiệp - Tổng hợp vật liệu hydrogel từ N,N’-Diethylacrylamide va maleic acid SDĐKSẨVDDCĐTT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
TỔNG HỢP VẬT LIỆU HYDROGEL TỪ
N,N’-DIETHYLACRYLAMIDE VÀ MALEIC
ACID SỬ DỤNG ĐỂ KIỂM SOÁT ẨM VÀ DINH
DƯỠNG CHO ĐẤT TRỒNG TRỌT

GVHD :

TS. Huỳnh Nguyễn Anh Tuấn

SVTH :

Nguyễn Thị Tú Linh

MSSV :

19128044

TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2023

TÓM TẮT
Tên đề tài: Tổng hợp vật liệu hydrogel từ N,N’- Diethylacrylamide và Maleic acid sử
dụng để kiểm soát ẩm và dinh dưỡng cho đất trồng trọt
Hydrogel - polymer siêu hấp thụ là một giải pháp công nghệ đang nhận được rất nhiều
sự quan tâm trong lĩnh vực nông nghiệp. Việc ứng dụng hydrogel đem lại hiệu quả trong
việc cải tạo đất, tối đa hóa việc sử dụng nước tưới tiêu và phân bón, nâng cao năng suất
cây trồng đồng thời hạn chế các ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường.
Trong khóa luận này, vật liệu semi - IPN hydrogel (SH) được tổng hợp từ monomer
DEA và MA theo cơ chế trùng hợp gốc tự do, kết hợp với polymer mạch thẳng PDEA
tạo thành cấu trúc bán xen kẽ. Vật liệu được biến tính trong môi trường bazo mạnh KOH
(SB) và acid mạnh HCl (SA) với kỳ vọng tạo ra vật liệu có đặc tính vượt trội hơn. Các
phương pháp nghiên cứu như FTIR, DSC, TGS, SEM - EDX, khảo sát lưu biến và cơ
tính, đánh giá khả năng trương nở trong các môi trường khác nhau được áp dụng để
đánh giá tính chất hóa lý của vật liệu. Kết quả nghiên cứu cho thấy mẫu semi – IPN
hydrogel đươc biến tính trong dung dịch KOH 2M có khả năng trương nở và hấp thụ
nước vượt trội hơn mẫu nguyên bản với tỷ lệ trương nở cân bằng đạt 4195% sau 1320
phút, cao hơn mẫu SH có tỷ lệ trương nở cân bằng đạt 2566% sau 1200 phút trong khi
đó mẫu SA thể hiện khả năng trương nở kém khi tỷ lệ trương nở cân bằng đạt 1131%
sau 900 phút. Động học của quá trình trương nở đã được nghiên cứu và chỉ ra rằng hành
vi trương nở của các mẫu hydrogel SH, SA, SB trong nước cất tuân theo cơ chế khuếch
tán Non – Fickian với số mũ khuếch tán được xác định lần lượt là 0,623 0,624 0,608
và hệ số khuếch tán ( D) là 2,75 x 10-4 cm2/phút 2,58 x 10-4 cm2/phút và 3,17 x 10-4
cm2/phút . Các dữ liệu về cơ tính của các mẫu hydrogel (SH, SB, SA) cũng được ghi
nhận, ứng suất nén lần lượt là 212,40 ± 30,09 kPa 330,29 ±27,29 kPa 312,03 ± 23,74
kPa và module nén 73,06 ± 8,23 kPa 71,23 ± 4,45 kPa 105,60 ± 10,44 kPa. Điều này
cho thấy rằng quá trình biến tính đã cải thiện tính chất cơ học của vật liệu. Những cải
thiện này cũng được thể hiện thông qua kết quả phân tích T
...

...
aric acid, vol. 91, no. 6, pp.
1233-1239, 2006.
[112] R. Mahon, Y. Balogun, G. Oluyemi, and J. Njuguna, Swelling performance of
sodium polyacrylate and poly(acrylamide-co-acrylic acid) potassium salt, SN
Applied Sciences, vol. 2, no. 1, 2019.
[113] G. Sennakesavan, M. Mostakhdemin, L. K. Dkhar, A. Seyfoddin, and S. J.
Fatihhi, Acrylic acid/acrylamide based hydrogels and its properties - A review,
Polymer Degradation and Stability, vol. 180, 2020.
[114] X. Hu et al., Synthesis and characterization of a novel hydrogel:
salecan/polyacrylamide semi-IPN hydrogel with a desirable pore structure, J
Mater Chem B, vol. 2, no. 23, pp. 3646-3658, Jun 21 2014.
[115] S. Alafnan, A. Awotunde, G. Glatz, S. Adjei, I. Alrumaih, and A. Gowida,
Langmuir adsorption isotherm in unconventional resources: Applicability and
limitations, Journal of Petroleum Science and Engineering, vol. 207, 2021.
[116] K. K. Swain, P. M. Mishra, and A. P. Devi, Biosorption of praseodymium (III)
using Terminalia arjuna bark powder in batch systems: isotherm and kinetic
studies, Water Sci Technol, vol. 77, no. 3-4, pp. 727-738, Feb 2018.
[117] J. Anwar, U. Shafique, Z. Waheed uz, M. Salman, A. Dar, and S. Anwar,
Removal of Pb(II) and Cd(II) from water by adsorption on peels of banana,
Bioresour Technol, vol. 101, no. 6, pp. 1752-5, Mar 2010.
[118] A. Di Martino, Y. A. Khan, S. Durpekova, V. Sedlarik, O. Elich, and J.
Cechmankova, Ecofriendly renewable hydrogels based on whey protein and for
slow release of fertilizers and soil conditioning, Journal of Cleaner Production,
vol. 285, 2021.
[119] Y. Liu, J. Wang, H. Chen, and D. Cheng, Environmentally friendly hydrogel: A
review of classification, preparation and application in agriculture, Sci Total
Environ, vol. 846, p. 157303, Nov 10 2022.
[120] D. Cheng, Y. Liu, G. Yang, and A. Zhang, Water- and Fertilizer-Integrated
Hydrogel Derived from the Polymerization of Acrylic Acid and Urea as a SlowRelease N Fertilizer and Water Retention in Agriculture, J Agric Food Chem,
vol. 66, no. 23, pp. 5762-5769, Jun 13 2018.
[121] K. Rop, G. N. Karuku, D. Mbui, N. Njomo, and I. Michira, Evaluating the
effects of formulated nano-NPK slow release fertilizer composite on the
performance and yield of maize, kale and capsicum, Annals of Agricultural
Sciences, vol. 64, no. 1, pp. 9-19, 2019.
[122] S. M. Joyce, Design and Economic Analysis of a Modula Electricity-Ammonia
Plant, Honors Capstone Projects and Theses, 2020.

94