PHẦN 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Máy đo độ nhớt là máy Model LVT có tốc độ quay của roto lần lượt là (0,3;
0,6 ;1,5 ; 3 ; 6 ; 12; 30; 60 ) Vòng/phút. Có các kim quay kí hiệu từ 1-> 4 hợp với nó là các giá trị factor. Ta có bảng dãy số của kim quay như sau:
chitosan
Hòa tan trong dung dịch acid acetic 1%
Dung dịch chitosan có các nồng độ
0,5% 1% 1,5% 2% 2,5% 3%
Xác định độ nhớt ở các nhiệt độ khác nhau ứng với các giá trị roto khác nhau
Bảng.2.1. Bảng biểu diễn hệ số cho các roto.
LV series Viscometer Spindle Number
Roto số 1 Roto số 2 Roto số 3 Roto số 4
0.3 200 0.3 1K 0.3 4K 0.3 20K
0.6 100 0.6 500 0.6 2K 0.6 10K
1.5 40 1.5 200 1.5 800 1.5 4K
3 20 3 100 3 400 3 2K
6 10 6 50 6 200 6 1K
12 5 12 25 12 100 12 500
30 2 30 10 30 40 30 200
60 1 60 5 60 20 60 100
( Với K = 1000 )
Để quá trình đo đạt được độ chính xác nhất định thì điều kiện bắt buộc là dung dịch chitosan chuẩn bị đo không được chứa bọt. Nếu chứa bọt thì dòng chảy của chất lưu sát kề đó sẽ bị bọt làm cho chuyển động và dẫn đến sai lệch trong kết quả đo.
Sau khi tiến hành đo từ các kết quả đọc được trên máy đo ta tiến hành tính toán và tìm ra độ nhớt của chitosan ở các nhiệt độ khác nhau tương ứng với các tốc độ quay của roto theo công thức:
f * r Trong đó :
f (factor) : là giá trị ghi trên máy đo ứng với các tốc độ roto khác nhau.
r (dial reading) :kết quả mà ta đọc được trên máy đo ứng với các giá trị của roto
Chuẩn bị mẫu:
Sau khi cân chitosan với khối lượng đã tính toán trước ta cho vào một cái cốc và pha lượng nước đủ lớn phù hợp với tỷ lệ phần trăm. Sau đó ta đem ngâm chitosan rồi bỏ vào trong tủ lạnh.
Khi đo độ nhớt ở nhiều tốc độ roto tại một nhiệt độ cố định thì ta phải giữ cho nhiệt độ của dung dịch đo luôn luôn ổn định. Ta có thể cho cốc đang đo vào một cốc lớn hơn và cho nước ở nhiệt độ cần đo vào để giữ nhiệt được ổn định. Sau 2 đến 3 lần đo ta có thể thay nước và tiến hành đo tiếp.
Chú ý:
Ngâm chitosan trong cốc sau khoảng thời gian 24h để giúp cho lượng nước xâm nhập hết vào các lỗ hay khoảng không gian giữa các mạch phân tử, mặt khác nó cũng đẩy hết một lượng không khí có sẵn trong dung dịch ra ngoài.
Mặt khác giữ dung dịch trong tủ lạnh còn ức chế sự phát triển của vi sinh vật làm cắt mạch chitosan gây giảm độ nhớt của dung dịch.
2.2.2. Xác định độ nhớt của dung dịch chitosan ở các nhiệt độ khác nhau ứng với các giá trị roto khác nhau.
Tại nhiệt độ : t = 200C
Sơ đồ bố trí đo độ nhớt tại nhiệt độ 200C ở các tốc độ roto
T= 20oC
0,3v/p 0,6v/p 1,5v/p 3v/p 6v/p 12v/p 30v/p 60v/p
Tại nhiệt độ :t = 250C
Sơ đồ bố trí đo độ nhớt tại nhiệt độ 250C ở các tốc độ roto
Tại nhiệt độ :t =400C
Sơ đồ bố trí đo độ nhớt tại nhiệt độ 400C ở các tốc độ roto
Tại nhiệt độ :t =550C
Sơ đồ bố trí đo độ nhớt tại nhiệt độ 550C ở các tốc độ roto T= 25oC
0,3v/p 0,6v/p 1,5v/p 3v/p 6v/p 12v/p 30v/p 60v/p
T= 40oC
0,3v/p 0,6v/p 1,5v/p 3v/p 6v/p 12v/p 30v/p 60v/p
T= 55oC
0,3v/p 0,6v/p 1,5v/p 3v/p 6v/p 12v/p 30v/p 60v/p
Tại nhiệt độ :t =600C
Sơ đồ bố trí đo độ nhớt tại nhiệt độ 600C ở các tốc độ roto
Sau khi tiến hành đo xong ta vẽ đồ thị biểu diễn những mối quan hệ sau:
Quan hệ giữa độ nhớt (η) với tốc độ roto (rPm) ở chung một nồng độ tại những nhiệt độ khác nhau.
η = f (.) khi: [ C ] = Const
to : khác nhau
Quan hệ độ nhớt (η) với tốc độ roto (rPm) ở nhiều nồng độ khác nhau tại một nhiệt độ cố định mà ta chọn để xét.
η = f (.) khi: [ C ] : khác nhau
to = const
Quan hệ độ nhớt (η) với nhiều nồng độ (C) tại một tốc độ roto cố định và với nhiều nhiệt độ (˚C).
η = f (C) khi: . = const
to : khác nhau
Quan hệ này được biểu diễn qua công thức sau:
η = η0* exp ( - B t 0).
T= 60oC
0,3v/p 0,6v/p 1,5v/p 3v/p 6v/p 12v/p 30v/p 60v/p
Quan hệ độ nhớt (η) với nhiều nhiệt độ (˚C) tại cùng một tốc độ roto cố định với nhiều nồng độ (C).
η = f (C) khi: . = const
C : khác nhau
Quan hệ này được biểu diễn qua công thức như sau:
η = k* exp (A*C).
Đối với các nồng độ chitosan : 0,5% , 1% , 1,5% thì ta lại đo theo cách sau:
Bởi vì chitosan của các nồng độ này có độ nhớt nhỏ hơn các nồng độ trên nên ta tiến hành đo trong 1 cốc chuẩn (R= 1,7 cm ; và R= 1,8 cm đối với nồng độ 1,5 %) và đo bằng roto số 1.
Sau khi đo xong nồng độ của 3 dung dịch trên thi ta xét đến đồ thị của 3 nồng độ đó (mục đích đo trong cốc chuẩn là để tìm ứng suất và tốc độ trượt), 3 nồng độ này được xét với mục đích là tìm ra một kết luận chung nhất cho dung dịch chitosan này.
Đối với trường hợp này thì ta xét sự quan hệ của các nồng độ thông qua tốc độ trượt với ứng suất. Đây là mối quan hệ rất quan trọng bởi vì qua đây ta có thể biết rõ hơn về loại chất lỏng (chitosan) ta đang tìm hiểu.
Đối với tốc độ trượt ta có công thức tính như sau:
γ: tốc độ trượt (1/s)
ω: tốc độ quay của roto(rad/s)
R2c: bán kính của cốc đo chuẩn (cm) R2b:bán kính của roto số 1(cm)
X2: khoảng cách tại điểm xét để tính tốc độ trượt
) (
2
2 2
2
2 2
b C
b C
R R
x
R R
Đối với ứng suất ta có công thức tính như sau:
L R
M
b
2 2
τ : ứng suất (N*m)
M: là chỉ số mà ta đọc được trên máy đo L: là chiều dài của roto số 1