BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

VẬT LIỆU HYDROGEL ĐI TỪ N,N’METHYLACRYLAMIDE VÀ MALEIC ACID
TỔNG HỢP VÀ ỨNG DỤNG LÀM CHẤT MANG
PHÂN KALI
GVHD:TS. Huỳnh Nguyễn Anh Tuấn
SVTH: Đinh Đức Huy
MSSV: 19128036

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2023

i

ii

iii

iv

v

vi

vii

TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Phân bón là các loại hóa chất nếu được sử dụng đúng thì sẽ mang lại hiệu quả cao, tuy
nhiên nếu sử dụng sai cách, phân bón sẽ là tác nhân gây ô nhiễm môi trường. Vì thế, để
giảm tác động không mong muốn đó, cũng như để tiết kiệm thời gian canh tác, một vật liệu
hydrogel có độ trương nở cao, kiểm soát được quá trình hấp thu và giải hấp thu nước hoặc
chất dinh dưỡng cần được nghiên cứu và phát triển.
Trong đề tài này, một vật liệu hydrogel được tổng hợp từ N,N’-Dimethylacrylamide
(DMA) và Maleic acid (MA) bằng phương pháp trùng hợp gốc tự do với chất khâu mạng
là N,N’-Methylenebisacrylamide (MBA) giúp tăng khả năng giữ nước và kiểm soát việc
giải phóng và hấp thu phân bón Kali.
Các hệ semi – IPN hydrogel trước (SH) và sau biến tính bằng aicd (SA) được tổng
hợp và nghiên cứu. Các tính chất lý hóa được nghiên cứu và đánh giá bằng các phương
pháp như FTIR, SEM, EDX, khảo sát cơ tính, lưu biến, TGA, khảo sát tốc độ trương nở tại
các môi trường pH khác nhau. Cùng với đó, khả năng tái sử dụng của hydrogel qua nhiều
chu kỳ hấp thu/giải hấp thu nước đã được nghiên cứu thông qua việc đánh giá tỉ lệ trương
cân bằng qua nhiều chu kỳ trong các môi trường pH và muối khác nhau. Sau đó, các mẫu
SH và SA sẽ được khảo sát khả năng hấp thụ và giải phóng KCl cho mục tiêu ứng dụng
trong nông nghiệp, cụ thể là giải chậm phân bón.
Cụ thể mẫu SH có tỉ lệ trương nở tăng lên tới 2680,219% tại phút thứ 530, và đạt tỉ lệ
trương cân bằng 4044,529% sau 2900 phút. Đối với mẫu SA tỉ lệ trương nở tăng lên tới
1513,2% tại phút thứ 510 và đạt tỉ lệ trương cân bằng 2348,74% sau 3295 phút. Tốc độ
trương nở của hydrogel đều cho thấy ở giai đoạn đầu tốc độ trương nở cao và giảm dần tới
khi đạt cân bằng. Khảo sát động học của quá trình trương nở trong nước và trong các pH 4
7 10, cho thấy rằng cơ chế khuếch tán của SH trong nước tuân theo theo cơ chế non-Fickian,
và quá trình trương nở của SH và SA trong các môi trường pH tuân theo cơ chế khuếch tán
Fickian. Hệ số khuếch tán (D) của SH và SA phù hợp với thực nghiệm. Khả năng trương
nở trong nhiều chu kỳ trong các pH 4 7 10 và các môi trường muối đều cho kết quả tỉ lệ
trương cân b
...

...
, B., et al., Structure and properties of semi-interpenetrating network hydrogel
based on starch. Carbohydrate Polymers, 2015. 133: p. 448-455.
Świtała-Żeliazkow, M., Thermal degradation of copolymers of styrene with
dicarboxylic acids – II: Copolymers obtained by radical copolymerisation of styrene
with maleic acid or fumaric acid. Polymer Degradation and Stability, 2006. 91(6):
p. 1233-1239.
Kim, U.-J., et al., Structure and Properties of Silk Hydrogels. Biomacromolecules,
2004. 5: p. 786-92.
91

94.

95.

96.

97.

98.

99.

100.
101.

102.

103.

Hu, X., et al., Synthesis and characterization of a novel hydrogel:
Salecan/polyacrylamide semi-IPN hydrogel with a desirable pore structure. J. Mater.
Chem. B, 2014. 2.
Zhu, J., et al., Anisotropic Tough Poly(2-Hydroxyethyl Methacrylate) Hydrogels
Fabricated by Directional Freezing Redox Polymerization. Journal of Materials
Chemistry B, 2013. 1: p. 978-986.
Rwei, S., et al., Synthesis and Characterization of pH and Thermo Dual-Responsive
Hydrogels with a Semi-IPN Structure Based on N-Isopropylacrylamide and
Itaconamic Acid. Materials, 2018. 11: p. 696.
Wei, W., et al., A novel thermo-responsive hydrogel based on salecan and poly(Nisopropylacrylamide): Synthesis and characterization. Colloids and Surfaces B:
Biointerfaces, 2015. 125: p. 1-11.
Hu, X., et al., Synthesis and characterization of a novel semi-IPN hydrogel based on
Salecan and poly(N,N-dimethylacrylamide-co-2-hydroxyethyl methacrylate).
Carbohydrate Polymers, 2014. 105: p. 135-144.
Rwei, S.P., et al., Synthesis and Characterization of pH and Thermo DualResponsive Hydrogels with a Semi-IPN Structure Based on N-Isopropylacrylamide
and Itaconamic Acid. Materials (Basel), 2018. 11(5).
Bulut, Y. and H. Aydın, A kinetics and thermodynamics study of methylene blue
adsorption on wheat shells. Desalination, 2006. 194(1): p. 259-267.
Magdy, Y.H. and A.A.M. Daifullah, Adsorption of a basic dye from aqueous
solutions onto sugar-industry-mud in two modes of operations. Waste Management,
1998. 18(4): p. 219-226.
Ahsan, M.A., et al., Biomass conversion of saw dust to a functionalized
carbonaceous materials for the removal of Tetracycline, Sulfamethoxazole and
Bisphenol A from water. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2018.
6(4): p. 4329-4338.
Akhter, J., et al., Effects of Hydrogel Amendment on Water Storage of Sandy Loam
and Loam Soils and Seedling Growth of Barley Wheat and Chickpea. Plant, Soil and
Environment, 2004. 50.

92