Thông tin Đề tài

Tên đề tài Mô hình hóa và tối ưu hóa quá trình kết tinh đồng phân quang học L-lactide trên qui mô phòng thí nghiệm sử dụng phương pháp cân bằng mật độ PBE (Population Balance Equation)
Mã số đề tài GUST.STS.ĐT2018-HH06
Cơ quan chủ trì (Cơ quan thực hiện) Học viện Khoa học và Công nghệ
Thuộc Danh mục đề tài Chương trình sau tiến sỹ tạo nguồn lực khoa học công nghệ cho Viện Hàn lâm KHCNVN
Họ và tên TS. Lê Minh Tâm
Thời gian thực hiện 01/06/2018 - 30/06/2021
Tổng kinh phí 300.000.000 đ dành cho nghiên và học bổng 4.500.000 đ/tháng cho 36 tháng
Xếp loại Khá
Mục tiêu đề tài

Áp dụng mô hình toán cho một quá trình phức hợp để mô tả quá trình kết tinh đồng phân quang học L-lactide từ dung dịch. Mô hình Pobulation Balance Equation được lựa chọn để nghiên cứu sự hình thành các tinh thể và sự phát triển của chúng. Mô hình thu được cần phải có tính tương hợp cao với thực nghiệm và có khả năng dự đoán thực nghiệm. Điều này đặc biệt có ý nghĩa trong các trường hợp thực nghiệm khó được tiến hành vì một số hạn chế nhất định từ điều kiện thực tế như trang thiết bị hoặc các điều kiện tiến hành. 

Kết quả chính của đề tài

- Về khoa học:
*    Nghiên cứu cơ bản quá trình cân bằng lỏng rắn
•    Thực nghiệm: hai phương pháp đẳng nhiệt và đa nhiệt
•    Mô hình hóa: Mô hình NRTL, van’t Hoff
*    Nghiên cứu miền giả bền MSZW, quá trình sinh mầm đồng thể.
•    Thực nhiệm xác định điểm sinh mầm
•    Định lượng các thông số nhiệt động học như bán kính tới hạn, năng lượng sinh mầm
*    Xây dựng và phát triển mô hình PBE cho hệ L-lactide
•    Thực nghiệm các quá trình kết tinh
•    Thông số hóa các phương trình động học của quá trình sinh mầm và phát triển tinh thể
•    Sử dụng mô hình thu được để kiểm chứng thực nghiệm
•    Dự đoán kết quả từ mô hình
- Về ứng dụng:
Đề tài xây dựng thành công phương pháp tiếp cận hệ thống nhằm điều khiển các quá trình đa phân tán, cụ thể là quá trình kết tinh với sự hình thành pha rắn từ pha lỏng. Đây là vấn đề có tính ứng dụng cao trong nhiều lĩnh vực khác nhau như dược phẩm, thực phẩm, vật liệu tiên tiến, v.v. PBE cung cấp một công cụ hiệu quả để mô tả động học của các quá trình phức tạp của hệ dị thể như sinh mầm, phát triển tinh thể, kết tụ và vỡ hạt, v.v. Ngoài lĩnh vực kết tinh, với ứng dụng của PBE, cơ chế và động học của các quá trình đa phân tán khác như phản ứng dị thể, quá trình nhũ hóa, quá trình lên men từ vi sinh vật v.v. cũng có thể được mô hình hóa và tối ưu hóa. Điều đó cho thấy khả năng ứng dụng liên nghành từ các kết quả đạt được của đề tài.  

Những đóng góp mới

- Lactide là tiền chất phục vụ tổng hợp vật liệu tiên tiến nhựa tự phân hủy sinh học PLA nên thu hút được sự quan tâm rộng rãi trên thế giới. Tuy nhiên những công trình nghiên cứu về nhiệt động học cân bằng lỏng rắn, vùng giả bền và hành vi kết tinh của lactide còn rất hạn chế, thể hiện qua số lượng bài báo khiêm tốn trên các tạp chí chuyên ngành. Nghiên cứu này do vậy có tính chất mới.
- Kết tinh là một ngành khoa học mang tính cổ điển, nhưng những quá trình con bao gồm bên trong quá trình kết tinh lại rất phức tạp và khoa học chưa thể lý giải hết, điển hình như quá trình sinh mầm. Kỹ thuật kết tinh lại có tính ứng dụng rất cao trong hầu hết các nghành khoa học và kỹ thuật có liên quan đến vật liệu dạng bộ hoặc hạt. Đề tài thành công đã đóng góp một phần nhất định cho khoa học kết tinh.
- Ngoài ra, việc áp dụng mô hình toán cho các quá trình phức hợp như kết tinh là điểm tương đối mới ở Việt Nam. Như bản chất nội tại, kết tinh bao gồm nhiều quá trình đa phân tán phức tạp như tạo mầm, phát triển tinh thể, kết tụ và vỡ hạt. Do vậy, điều khiển được hành vi của hệ thống phức hợp này luôn là thách thức về mặt khoa học. Về tính lý luận, đề tài này đã hoàn thành một tiếp cận hệ thống từ những nghiên cứu cơ bản như cân bằng lỏng rắn, xác định vùng giả bền, v.v. cho đến tiến hành các quá trình kết tinh trên hệ thực ở qui mô phòng thí nghiệm. Mô hình thu được cho phép dự đoán và điều khiển các yếu tố công nghệ để thu được cấp hạt thích hợp với yêu cầu của các công đoạn sau như tạo hạt, điều chỉnh tốc độ phản ứng v.v.

 

Sản phẩm đề tài

- Các bài báo đã công bố (liệt kê)
Bài 1: Tâm L M, Thảo P T, Nơ N T H, Đạt D P. Ứng dụng phương pháp đa nhiệt để xây dựng hệ thống xác định nhanh cân bằng lỏng-rắn của L -lactide trong hỗn hợp dung môi chứa 40% khối lượng n-hexane trong tetrahydrofuran . Sci. Tech. Dev. J. - Nat. Sci.; 5(3):1474-1481
Bài 2: Tam Le Minh, Thao Phan Thanh, No Nguyen Thi Hong  and Vuong Phan Minh. A Simple Population Balance Model for Crystallization of
L-Lactide in a Mixture of n-Hexane and Tetrahydrofuran. Crystals 2022, 12,
221.https://doi.org/10.3390/cryst12020221

- Các sản phẩm khác (nếu có): 10g lactide; đào tạo 02 Kỹ sư và tham gia 02 NCS

 

Ảnh nổi bật đề tài
1684397190087-lmtam.jpg