BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HCM
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
SƯ PHẠM HÓA HỌC
Đề tài
ĐIỀU CHẾ
VÀ KHẢO SÁT ỨNG DỤNG
CỦA VẬT LIỆU HẤP PHỤ
TỪ VỎ SẦU RIÊNG
GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền
MSSV: K38.201.042
TP. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HCM
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
SƯ PHẠM HÓA HỌC
Đề tài
ĐIỀU CHẾ
VÀ KHẢO SÁT ỨNG DỤNG
CỦA VẬT LIỆU HẤP PHỤ
TỪ VỎ SẦU RIÊNG
GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền
MSSV: K38.201.042
TP. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2016
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
LỜI CẢM ƠN
Khóa luận tốt nghiệp này được thực hiện tại Bộ môn Hóa Lý, Khoa Hóa học,
trường Đại học Sư phạm Tp.HCM.
Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến cô Phan Thị Hoàng Oanh. Cô là
người đã định hướng, hướng dẫn tận tình, theo sát và giúp đỡ tôi từ những ngày đầu
thực hiện đề tài. Cô đã luôn tạo điều kiện thuận lợi, đưa ra những góp ý, những lời
nhận xét khoa học và thực tế để giúp tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp đúng thời hạn.
Tôi cũng xin gửi lời cám ơn chân thành đến toàn thể thầy cô đã tận tình giảng dạy
tôi trong suốt những năm tháng ngồi trên giảng đường và đặc biệt là các thầy cô trong
khoa thuộc các bộ môn Hóa Lý, Hóa Vô Cơ, Hóa Phân Tích, Hóa Hữu Cơ, Hóa Nông
Nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ, chỉ dạy và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành khóa luận.
Tôi cũng xin gửi lời tri ân đến gia đình và bạn bè, đặc biệt là Ba Mẹ tôi, những
người đã luôn bên cạnh, động viên, khích lệ và là chỗ dựa tinh thần vững chắc cho tôi
vào những lúc tôi mệt mỏi, mất phương hướng và khó khăn nhất. Tình yêu thương của
Ba Mẹ chính là động lực lớn nhất thôi thúc tôi phải
luôn cố gắng, cố gắng và cố gắng nhiều hơn nữa.
Và nhân đây cũng cho tôi gửi lời cám ơn đến
thầy Trần Bửu Đăng, giảng viên Hóa Vô cơ. Thầy
đã luôn tận tình giúp đỡ, chỉ dạy và đưa ra những
lời khuyên, những lời nhận xét đúng lúc. Thầy còn
cho chúng tôi những tình cảm gần gũi, đáng quý như một người anh trong gia đình.
Trong quá trình thực hiện đề tài và báo cáo khóa luận khó tránh khỏi những thiếu
sót vì vốn kiến thức, kinh nghiệm bản thân còn hạn chế. Vì vậy tôi xin ghi nhận những ý
kiến đóng góp, những nhận xét quý báu của các thầy cô và bạn bè để khóa luận ngày
càng được hoàn thiện hơn.
Một lần nữa tôi xin chân thành cám ơn!
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2016
Phạm Thị Thanh Huyền
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 1
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
TÓM TẮT
Trong khóa luận này chúng tôi thực hiện các công việc sau:
• Dựa vào các điều kiện tối ưu để biến tính vỏ sầu riêng thành vật liệu hấp phụ
(VLHP)
• Khảo sát ảnh hưởng của thời gian, pH và khối lượng bột vỏ sầu riêng ban đầu
đến sự hấp phụ metylen xanh của VLHP
• Xác định khả năng hấp phụ đối với dung dịch metylen xanh của VLHP
Các phương pháp nghiên cứu:
• Phương pháp phổ hồng ngoại để xác định nhóm chức
• Phương pháp trắc quang để định lượng dung dịch metylen xanh
• Phương pháp BET để xác định diện tích bề mặt của VLHP
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 2
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. 1
TÓM TẮT ........................................................................................................................ 2
MỤC LỤC ........................................................................................................................ 3
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................. Error! Bookmark not defined.
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................... 8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ......................................................................................... 10
1.1. Giới thiệu về cây sầu riêng ................................................................................. 10
1.1.1. Tên gọi ............................................................................................................ 10
1.1.2. Hình thái học ................................................................................................. 10
1.1.3. Phân bố .......................................................................................................... 13
1.1.4. Giá trị dinh dưỡng ......................................................................................... 13
1.1.5. Yêu cầu điều kiện ngoại cảnh ....................................................................... 14
1.2. Vỏ quả sầu riêng .................................................................................................. 14
1.2.1. Công dụng của vỏ quả sầu riêng .................................................................. 14
1.2.2. Thành phần hóa học của vỏ sầu riêng ......................................................... 15
1.3. Tình hình dệt nhuộm ở Việt Nam ...................................................................... 19
1.4. Hấp phụ ................................................................................................................ 23
1.4.1. Hiện tượng hấp phụ ....................................................................................... 23
1.4.2. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ theo Freundlich .................................... 23
1.4.3. Metylen xanh .................................................................................................. 24
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM .................................................................................... 25
2.1. Mục đích nghiên cứu ........................................................................................... 25
2.2. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................... 25
2.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 26
2.3.1. Phương pháp phân tích trắc quang .............................................................. 26
2.3.2. Phương pháp phổ hồng ngoại ....................................................................... 27
2.3.3. Phương pháp BET dùng xác định diện tích bề mặt ..................................... 29
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 3
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
2.4. Dụng cụ, thiết bị và hóa chất .............................................................................. 30
2.4.1. Dụng cụ, thiết bị ............................................................................................. 30
2.4.2. Hóa chất ......................................................................................................... 30
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN ................................ 31
3.1. Chế tạo VLHP từ vỏ sầu riêng ........................................................................... 31
3.2. Xử lý nguyên liệu với tác chất ............................................................................ 31
3.2.1. Tác chất kiềm ................................................................................................. 32
3.2.2. Tác chất axit ................................................................................................... 33
3.3. Tẩy trắng bột xenlulozơ thô ............................................................................... 35
3.4. Phổ IR của nguyên liệu đầu, bột vỏ sầu riêng sau khi biến tính với NaOH và H2SO4 .......................................................................................................................... 37
3.5. Diện tích bề mặt của VLHP ............................................................................... 39
3.6. Đường chuẩn xác định nồng độ metylen xanh ................................................. 39
3.6.1. Chuẩn bị dung dịch thí nghiệm .................................................................... 39
3.6.2. Dựng đường chuẩn để xác định nồng độ metylen xanh .............................. 40
3.7. Khả năng hấp phụ của VLHP ............................................................................ 41
3.7.1. Ảnh hưởng của thời gian đến cân bằng hấp phụ ........................................ 41
3.7.2. Ảnh hưởng của pH đến cân bằng hấp phụ .................................................. 45
3.7.3. Ảnh hưởng của lượng bột vỏ sầu riêng đến cân bằng hấp phụ .................. 48
3.8. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich ................................................. 51
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................... 53
4.1. Kết luận ................................................................................................................ 53
4.2. Kiến nghị .............................................................................................................. 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 54
Tài liệu tiếng Việt ....................................................................................................... 54
PHỤ LỤC ....................................................................................................................... 58
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 4
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Quả sầu riêng ................................................................................................ 10
Hình 1.2. Lá quả sầu riêng ............................................................................................ 11
Hình 1.3. Hoa quả sầu riêng ......................................................................................... 11
Hình 1.4. Gai quả sầu riêng .......................................................................................... 12
Hình 1.5. Phần thịt quả sầu riêng ................................................................................ 12
Hình 1.6. Vỏ quả sầu riêng ........................................................................................... 14
Hình 1.7. Cấu trúc trong thành tế bào ........................................................................ 15
Hình 1.8. Cấu trúc của xenlulozơ ................................................................................. 16
Hình 1.9. Cấu trúc của hemixenlulozơ ........................................................................ 16
Hình 1.10. Cấu trúc của lignin ..................................................................................... 18
Hình 1.11. Các dạng cấu trúc điển hình của lignin .................................................... 19
Hình 1.12. Ngành dệt nhuộm ở Việt Nam ................................................................... 20
Hình 1.13. Nước thải từ ngành dệt nhuộm ................................................................. 21
Hình 1.14. Cá chết do ô nhiễm nước thải dệt nhuộm ................................................. 22
Hình 1.15. Công thức của metylen xanh ...................................................................... 24
Hình 2.1. Dạng đường chuẩn rong phân tích trắc quang .......................................... 27
Hình 3.1. Vỏ quả sầu riêng sau khi sấy khô hoàn toàn .............................................. 31
Hình 3.2. Bột vỏ sầu riêng sau khi nấu với tác chất NaOH ....................................... 32
Hình 3.3. Bột vỏ sầu riêng sau khi nấu với tác chất H2SO4 ...................................... 34
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 5
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Hình 3.4. Phổ IR của mẫu bột sầu riêng chưa biến tính ............................................ 37
Hình 3.5. Phổ IR của mẫu bột sầu riêng biến tính với NaOH ................................... 38
Hình 3.6. Phổ IR của mẫu bột sầu riêng biến tính với H2SO4 .................................. 39
Hình 3.7. Đường chuẩn xác định nồng độ của metylen xanh .................................... 41
Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa thời gian và hiệu suất hấp phụ ............ 42
Hình 3.9. Đồ thị biễu diễn mối quan hệ giữa pH và hiệu suất hấp phụ ................... 46
Hình 3.10. Đồ thị biễu diễn mối liên hệ giữa khối lượng bột vỏ sầu riêng sử dụng
và hiệu suất hấp phụ ...................................................................................................... 49
Hình 3.11. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich .................................................... 53
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 6
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Đặc trưng ô nhiễm của nước thải dệt nhuộm ............................................ 22
Bảng 3.1. Hiệu suất quá trình loại lignin bằng NaOH ............................................... 33
Bảng 3.2. Hiệu suất quá trình loại lignin bằng H2SO4 .............................................. 34
Bảng 3.3. Tổng %lignin bị tách sau tẩy trắng của mẫu biến tính với NaOH .......... 36
Bảng 3.4. Tổng %lignin bị tách sau khi tẩy trắng của mẫu biến tính với H2SO4 ... 36
Bảng 3.5. Kết quả giá trị mật độ quang của dung dịch chuẩn .................................. 41
Bảng 3.6. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ ................................. 43
Bảng 3.7. Phân tích phương sai một yếu tố thời gian ................................................. 44
Bảng 3.8. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH .......................................................... 45
Bảng 3.9. Phân tích phương sai một yếu tố pH .......................................................... 47
Bảng 3.10. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng VLHP ....................................... 48
Bảng 3.11. Phân tích phương sai một yếu tố lượng VLHP ........................................ 51
Bảng 3.12. Tổng kết các điều kiện hấp phụ metylen xanh ........................................ 52
Bảng 3.13. Bảng số liệu dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich ..................... 52
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 7
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
MỞ ĐẦU
Một trong những vấn đề nóng bỏng đặt ra cho các nước đang phát triển trong đó
có Việt Nam là cải thiện tình trạng ô nhiễm môi trường từ các chất độc hại do nền công
nghiệp tạo ra. Điển hình như các ngành công nghiệp cao su, hóa chất, công nghiệp thực
phẩm, thuốc bảo vệ thực vật, y dược, luyện kim, xi mạ, giấy, đặc biệt là ngành dệt
nhuộm, ngành đang phát triển mạnh mẽ và chiếm kim ngạch xuất khẩu cao của Việt
Nam.
Các loại thuốc nhuộm được đặc biệt quan tâm vì chúng thường là nguồn sinh ra
các kim loại, muối và màu trong nước thải. Tuy nhiên, hầu hết các nhà máy, xí nghiệp
dệt nhuộm ở nước ta đều chưa có hệ thống xử lý nước thải mà đang có xu hướng thải
trực tiếp ra sông, suối, ao, hồ,… Loại nước thải này có độ kiềm cao, độ màu lớn và chứa
nhiều hóa chất độc hại đối với các loài thủy sinh.
Nước thải dệt nhuộm, đặc biệt nước thải từ một số công đoạn như nhuộm, nấu, có
độ ô nhiễm rất cao (chỉ số COD và độ màu cao gấp hàng chục lần so với tiêu chuẩn
nước thải cho phép), chứa nhiều hợp chất hữu cơ mang màu, có cấu trúc bền, khó phân
hủy sinh học và có độc tính cao đối với người và động, thực vật. Vì vậy, ô nhiễm nước
thải trong ngành công nghiệp dệt nhuộm là một vấn đề cần quan tâm giải quyết, nhằm
bảo vệ sức khỏe cộng đồng và cải thiện môi trường sinh thái.
Hấp phụ là một trong những phương pháp hóa lý phổ biến và hiệu quả để khử màu
nhuộm. Có nhiều loại hấp phụ khác nhau được biết đến trong ứng dụng này như than
hoạt tính, zeolite, tro than, chitin và chitosan,... Một trong số chất hấp phụ được dùng
nhiều nhất là than hoạt tính bởi nó có dung lượng hấp phụ hữu cơ cao. Tuy nhiên, than
hoạt tính có giá thành cao và không tái sinh được. Xuất phát từ các quan điểm này, các
chất hấp phụ giá rẻ hơn từ chất thải thiên nhiên, vật liệu sinh học, phế liệu công-nông
nghiệp như bã mía, vỏ lạc, lõi ngô, xơ dừa, vỏ trấu, vỏ sầu riêng, vỏ chuối, rơm,... được
đề xuất và triển khai ứng dụng trong việc loại bỏ phẩm nhuộm và các kim loại nặng
trong nước. Ưu điểm của các chất hấp phụ này đi từ các nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm,
quy trình đơn giản, không thêm bất cứ một tác nhân độc hại nào vào môi trường và vỏ
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 8
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
sầu riêng là một trong những phế phẩm nông nghiệp có giá trị cao nhất. Chính vì các lý
do trên chúng tôi chọn đề tài khóa luận tốt nghiệp là “Điều chế và khảo sát ứng dụng
của vật liệu hấp phụ từ vỏ sầu riêng”. Ứng dụng được khảo sát là khả năng hấp phụ
metylen xanh từ vật liệu điều chế được.
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 9
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về cây sầu riêng
1.1.1. Tên gọi
Hình 1.1. Quả sầu riêng
Sầu riêng là một trong những phế phẩm nông nghiệp có sẵn nhất được tìm thấy ở
khu vực Đông Nam Á [14].
Tên khoa học: Durio zibethinus Murray, thuộc họ Gạo Bombacaceae bao gồm 30
loài. Durio zibethinus là loài duy nhất có sẵn trong thị trường quốc tế [16, 21].
Sầu riêng có nguồn gốc từ Đông Nam Á. Tên "sầu riêng" xuất phát từ Malay, từ
"Duri", có nghĩa là "cái gai" [21].
1.1.2. Hình thái học
Cây sầu riêng có thể cao đến 45 mét [20].
Lá sầu riêng là loại lá đơn hơi rũ, lá mọc so le, đối xứng hình elip, dài từ 8-20 cm,
rộng từ 2,5-7,5 cm. Mặt lá phía trên thường có màu xanh đậm, phẳng và bóng láng, còn
mặt lá phía dưới hơi vảy, có màu nâu nhạt óng ánh [21].
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 10
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Hình 1.2. Lá quả sầu riêng
Hoa sầu riêng có mùi thơm mạnh và có mật hoa. Hoa có chiều dài khoảng 50-70
mm và mỗi cụm mọc thành chùm từ 1-45 hoa. Các cụm hoa mọc trên các cành chính và
nhỏ hơn, hoặc có thể mọc trực tiếp trên thân cây. Thông thường chỉ có từ 1-2 quả sầu
riêng phát triển từ mỗi chùm hoa.
Hình 1.3. Hoa quả sầu riêng
Hoa sầu riêng là loài lưỡng tính, có cả nhụy và nhị trong cùng một hoa. Tuy nhiên,
sự tự thụ phấn hiếm khi xảy ra vì nhụy và nhị không xuất hiện cùng một lúc, hoa thụ
phấn được chủ yếu là nhờ dơi.
Giai đoạn 3-4 tuần thời tiết khô hạn là điều kiện cần thiết để kích thích hoa phát
triển. Thời gian là một tháng kể từ khi có chồi hoa đến khi hoa nở. Mỗi hoa có 5 đài và
5 cánh. Hoa sầu riêng thường nở từ khoảng 3 giờ chiều đến nửa đêm. Màu sắc của hoa
phù hợp với màu sắc của phần thịt quả [21].
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 11
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Cuống quả sầu riêng thường rũ xuống. Chiều rộng và chiều dài của quả từ khoảng
175-200 mm và đôi khi có thể dài tới 400 mm [20]. Sầu riêng có thể có trái sau khi
trồng 4 tới 5 năm. Quả hình thành trong khoảng từ 85-150 ngày sau khi hoa thụ phấn.
Quả có hình trứng hay hình trứng thuôn dài, gần hình tròn với kích thước trung bình.
Trọng lượng quả thường dao động từ 2-5 kg và cũng có thể nặng đến 8 kg. Quả có thể
mọc trên thân cây hay cành cây. Bên ngoài có lớp vỏ cứng, dày với gai chóp nhọn có
thể dài tới 20 mm, gai quả từ màu xanh đến màu vàng nâu [17, 18].
Hình 1.4. Gai quả sầu riêng
Phần thịt quả bắt đầu hình thành 4 tuần sau khi hoa thụ phấn, bắt đầu như một tấm
vải trắng sau đó bao bọc toàn bộ hạt. Phần thịt quả với mùi đặc trưng tùy cảm nhận mà
mùi có thể là thơm hay khó chịu. Mùi mạnh này có thể được phát hiện trong vòng bán
kính nửa dặm [18].
Hình 1.5. Phần thịt quả sầu riêng
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 12
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Phần ăn được của quả chỉ chiếm khoảng 15-30 %. Do vậy sẽ có tới 70-85 % quả bị
thải bỏ nếu không được xử lý đúng cách điều này có thể sẽ trở thành một vấn nạn môi
trường [14].
Sầu riêng từ cây ở độ tuổi 50, 60 năm và nhiều hơn nữa có chất lượng cao hơn về
hương vị, mùi thơm, và kết cấu quả [18].
1.1.3. Phân bố
Sầu riêng là loài cây nhiệt đới chủ yếu được trồng ở Sri Lanka, miền Nam Ấn Độ,
Nam Miến Điện, Thái Lan, Campuchia, Việt Nam, Malaysia, Indonesia, Borneo,
Mindanao (Philippines) và New Guinea. Thái Lan là nước sản xuất thương mại lớn nhất
(sản xuất 927194 tấn vào năm 1999, với khoảng 137649 ha trồng), tiếp theo là
Indonesia và bán đảo Malaysia. Quả được đánh giá cao tại các thị trường Đông Nam Á
[18, 28].
Ở nước ta sầu riêng được trồng đầu tiên tại Tân Quy (Biên Hòa) sau đó bắt đầu lan
rộng ra những vùng Đông Nam Bộ, Đồng bằng Sông Cửu Long và Tây Nguyên [32].
1.1.4. Giá trị dinh dưỡng
Trái sầu riêng có chứa rất nhiều chất dinh dưỡng. Phân tích trong 100 gam múi có:
nước (64,10 gam), năng lượng (153 kcal), protein (2,70 gam), kali (70 mg), natri (40
mg), cacbon hiđrat (27,90 gam), canxi (40 mg), lân (44 mg), sắt (1,90 mg), vitanmin C
(23,30 mg) [33], Vitamin B1 (0,10 mg), Vitamin B2 (0,13 mg), Niacin (0 mg), Caroten
(150 μg ), Fibre (0,90 g), Retinol (25 μg ) [28].
Quả sầu riêng có nhiều chất bổ nên dùng để phục hồi sức khỏe cho người mới ốm
dậy rất tốt, có tính tráng dương, lọc máu và trừ giun sán,… [23].
Những người có huyết áp cao hoặc phụ nữ mang thai được khuyên không nên ăn
sầu riêng [18]
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 13
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
1.1.5. Yêu cầu điều kiện ngoại cảnh
Sầu riêng là cây nhiệt đới điển hình, sinh trưởng và phát triển tốt nhất trong đất
màu mỡ, độ ẩm dồi dào, đất sâu với chất hữu cơ dồi dào, có khả năng thoát nước tốt,
gần nguồn nước tưới và độ pH từ 6-7 như đất sét, đất đỏ bazan, đá granit,… [18, 28].
Lượng mưa yêu cầu hàng năm từ 1500 đến 3000 mm mưa cũng phân bố đều
quanh năm, mùa khô không quá 3 tháng, đặc biệt là không mưa khi trái già-chín tốt nhất
là trong vòng 16° bắc và phía nam của đường xích đạo [18].
Nhiệt độ: 25 -30oC phân bố đều và nên có đủ ánh sáng mặt trời để cây phát triển
mạnh [28].
1.2. Vỏ quả sầu riêng
Là phần bỏ đi từ quả sầu riêng. Trong một quả sầu riêng phần vỏ quả chiếm tới 70-
85% khối lượng quả [14].
Hình 1.6. Vỏ quả sầu riêng
Vỏ quả sầu riêng tuy là phần bỏ đi của quả nhưng lại có rất nhiều công dụng
1.2.1. Công dụng của vỏ quả sầu riêng
đáng kinh ngạc:
- Chữa bệnh: Theo Đông y, vỏ quả sầu riêng có vị đắng, tính ấm, có tác dụng ích
khí tiêu thực, cầm mồ hôi, làm ấm phổi để chữa ho, thường được dùng làm thuốc bổ
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 14
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
khí, chữa đầy bụng, khó tiêu, ho do hàn, cảm sốt. Ngày dùng 15-20 gam lá và rễ, thái
nhỏ nấu nước uống [16, 18].
- Trong phân tích xử lý nước thải: Cũng được ứng dụng rất nhiều trong việc chiết
tách làm vật liệu hấp phụ: hấp phụ các kim loại nặng [5, 7, 13] hay vỏ sầu riêng nếu
được bổ sung các axit béo cũng có thể giữ lại hiệu quả ban đầu của nó, để hấp phụ dầu
tràn trong nước [20, 22].
1.2.2. Thành phần hóa học của vỏ sầu riêng
Trong vỏ quả sầu riêng có ba thành phần cơ bản là xenlulozơ (30,92%);
hemixenlulozơ (17,99%) và lignin (7,69%) [14].
Hình 1.7. Cấu trúc trong thành tế bào
1.2.2.1. Xenlulozơ
Xenlulozơ: Là một polime hợp thành từ các mắc xích β-glucozơ nối với nhau bởi
các liên kết β-1,4-glicozit, phân tử xenlulozơ không phân nhánh, không xoắn.
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 15
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Hình 1.8. Cấu trúc của xenlulozơ
Hemixenlulozơ: Về cơ bản, hemixenlulozơ là polisaccarit phức tạp giống như
xenlulozơ, nhưng có số lượng mắt xích nhỏ hơn nên khối lượng phân tử nhỏ hơn
xenlulozơ. Hemixenlulozơ thường bao gồm nhiều loại mắt xích khác nhau và có chứa
các nhóm thế khác như axetyl và metyl. Vai trò của hemixenlulozơ là để kết nối các sợi
lignin và sợi xenlulozơ,... [10].
Hình 1.9. Cấu trúc của hemixenlulozơ
- Tính chất vật lý:
Xenlulozơ là chất rắn hình sợi, màu trắng, không mùi, không vị. Có tính bền vững cơ học cao, chịu được nhiệt độ đến 200oC mà không bị phân hủy. Tỷ trọng lúc khô là
1,45; khi khô xenlulozơ không tan trong nước và các dung môi hữu cơ nhưng tan trong
dung dịch Schweizer (dung dịch Cu(OH)2 tan trong amoniac NH3), axit vô cơ mạnh
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 16
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
như: HCl, HNO3,... [25, 36].
- Tính chất hóa học:
+ Phản ứng thủy phân:
Xenlulozơ được cấu tạo bởi các mắt xích β-D-glucozơ liên kết với nhau bằng liên
kết 1,4-glucozit, do vậy liên kết này thường không bền.
Đun nóng xenlulozơ trong dung dịch axit vô cơ đặc thu được glucozơ.
H+, t0
Phương trình phản ứng:
(C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6
+ Phản ứng với axit vô cơ:
Đun nóng xenlulozơ trong hỗn hợp axit nitric đặc và axit sunfuric đặc thu được
xenlulozơtrinitrat.
H2SO4đặc, t0
Phương trình phản ứng:
[C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O
[C6H7O2(OH)3]n + 3nHNO3đặc
Xenlulozơ trong tự nhiên là thành phần chủ yếu tạo nên các vách tế bào thực vật,
tạo nên bộ khung của cây [10, 25, 36].
1.2.2.2. Lignin
Lignin: Được xem như là bức tường của xenlulozơ, giữ vai trò là chất kết nối giữa
xenlulozơ và hemixenlulozơ, chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn đối với cây và chống
thấm nước. Lignin có cấu trúc phức tạp, là một polyphenol có mạng không gian mở, cấu
trúc đơn vị cơ bản là phenylpropan, dễ bị hòa tan trong dung dịch axit hoặc kiềm. Thành
phần thay đổi theo từng loại gỗ, tuổi cây hoặc vị trí của nó trong gỗ.
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 17
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Hình 1.10. Cấu trúc của lignin
Lignin có khả năng mềm đi dưới tác dụng của nhiệt độ và bị hòa tan trong một số
hợp chất hóa học. Trong gỗ, bản thân lignin có màu trắng.
Đơn vị cấu trúc cơ bản là phenylpropan. Từ đơn vị cơ bản là phenylpropan, các
cấu trúc điển hình được đề nghị là Syringylpropan (S), Parahydroxylphenylpropan (P)
và Guaicylpropan (G) [10, 36].
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 18
CH2OH CH
CH2OH CH
CH2OH CH
HC
HC
HC
H3CO
OCH3
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
OH
OH
OH
H3CO
trans-Coniferyl alcohol trans-Sinapyl alcohol trans-p-Coumaryl alcohol
(dạng Guaiaacyl - G) (dạng Syringgyl – S) (dạng Parahyđroxylphenyl – P)
Hình 1.11. Các dạng cấu trúc điển hình của lignin
1.2.2.3. Chiết tách xenlulozơ từ vỏ quả sầu riêng
Sử dụng xenlulozơ từ vỏ quả sầu riêng thực chất là quá trình loại bỏ lignin.
Để loại bỏ lignin từ vỏ quả sầu riêng, ta thực hiện quá trình nấu với tác chất nấu
thích hợp. Tác chất nấu có tác dụng thúc đẩy quá trình nấu và làm cho việc tách
xenlulozơ diễn ra dễ dàng với hiệu suất cao hơn.
Để tách xenlulozơ thì trong thực tế người ta sử dụng rất nhiều tác chất nấu khác
nhau. Trong khóa luận này chúng tôi sử dụng tác chất nấu là NaOH và H2SO4 do cho
hiệu suất loại lignin cao [5, 8] và sau đó chúng tôi tiến hành so sánh hiệu quả của hai
phương pháp.
1.3. Tình hình dệt nhuộm ở Việt Nam
Dệt nhuộm ở nước ta là ngành công nghiệp có mạng lưới sản xuất rộng lớn với
nhiều mặt hàng, nhiều chủng loại và có tốc độ tăng trưởng kinh tế rất cao [19].
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 19
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Hình 1.12. Ngành dệt nhuộm ở Việt Nam
Tuy nhiên, đây chỉ là điều kiện cần cho sự phát triển. Để ngành dệt nhuộm thực sự
phát triển thì chúng ta phải giải quyết vấn đề nước thải một cách triệt để [40]. Với các
chuyên gia ngành môi trường thì dệt nhuộm là ngành có mức độ gây ô nhiễm cao nhất
trong tất cả các ngành công nghiệp hiện nay [30].
Trong quá trình sản xuất có rất nhiều hóa chất độc hại được sử dụng để sản xuất
tạo màu như: phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện ly, chất ngậm, chất tạo môi
trường, tinh bột, men, chất ôxy hoá,...
Các chất gây ô nhiễm trong nước thải ngành dệt nhuộm nếu không được xử lý triệt
để sẽ gây hậu quả rất nghiêm trọng đến nguồn tiếp nhận. Cụ thể:
+ Độ kiềm cao (pH>9) sẽ gây ăn mòn các hệ thống xử lý nước thải.
+ Muối trung tính làm tăng hàm lượng tổng chất rắn, gây hại cho đời sống thủy
sinh do tăng áp suất thẩm thấu.
+ Hàm lượng BOD, COD tăng, dẫn tới giảm oxy hòa tan trong nước gây ảnh
hưởng tới đời sống thủy sinh.
+ Thấm vào đất, tồn tại lâu dài và ảnh hưởng tới nguồn nước ngầm và bên cạnh đó
còn ảnh hưởng đến đời sống của con người [27, 30].
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 20
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Ngoài ra, nước thải dệt nhuộm thường có độ màu rất lớn và thay đổi thường
xuyên tùy loại thuốc nhuộm nên cần phải được xử lý triệt để trước khi thải ra, tránh gây
ô nhiễm môi trường [24].
Hình 1.13. Nước thải từ ngành dệt nhuộm
Do đặc thù của công nghệ, nước thải dệt nhuộm chứa tổng hàm lượng chất rắn
TS, chất rắn lơ lửng, độ màu, BOD, COD cao nên chọn phương pháp xử lý thích hợp
phải dựa vào nhiều yếu tố như: lượng nước thải, đặc tính nước thải, tiêu chuẩn thải, xử
lý tập trung hay cục bộ.
Về nguyên lý xử lý, nước thải dệt nhuộm có thể áp dụng các phương pháp:
phương pháp cơ học, phương pháp hóa học, phương pháp hóa-lý, phương pháp sinh học
[27].
Công nghiệp dệt nhuộm sử dụng một lượng nước khá lớn phục vụ cho các công
đoạn sản xuất đồng thời xả ra một lượng nước thải bình quân 12-300 m3/tấn vải.
Trong đó, nguồn ô nhiễm chính là từ nước thải công đoạn dệt nhuộm và nấu tẩy.
Nước thải giặt có pH từ 9-12, hàm lượng chất hữu cơ cao (có thể lên đến 500 mg/l), độ
màu trên dưới 800 Pt-Co, hàm lượng SS có thể bằng 1500 mg/l [19].
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 21
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Bảng 1.1. Đặc trưng ô nhiễm của nước thải dệt nhuộm
Hàng bông Hàng pha Đặc tính
Đơn vị dệt thoi dệt kim Dệt len Sợi sản phẩm
394 264 114 236 Nước thải m3/tấn vải
8-11 9-10 9 9-11 pH
mg/l 400-1000 950-1380 420 800-1300 TS
mg/l 70-135 90-220 120-130 90-130 BOD5
mg/l 150-380 230-500 400-450 210-230 COD
Pt-Co 350-600 250-500 260-300 - Độ màu
Độ màu của nước thải dệt nhuộm nếu không được xử lý, sau khi thải ra môi trường
tiếp nhận sẽ làm mất cảnh quan môi trường mà còn làm ảnh hưởng đến khả năng
khuếch tán ánh sáng vào nước tác động đến hệ thủy sinh vật. Ngoài ra, trong nước thải
nhuộm còn có chứa hàm lượng kim loại nặng rất cao, đây cũng là một nguyên nhân gây
ngộ độc cho con người và hệ sinh vật nơi tiếp nhận [19, 24].
Hình 1.14. Cá chết do ô nhiễm nước thải dệt nhuộm
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 22
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
1.4. Hấp phụ
1.4.1. Hiện tượng hấp phụ
Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách giữa các pha (lỏng – rắn, khí –
rắn, khí – lỏng). Chất mà trên bề mặt của nó xảy ra sự hấp phụ gọi là chất hấp phụ, chất
được tích lũy trên bề mặt đó gọi là chất bị hấp phụ. Sự hấp phụ phụ thuộc vào bản chất
chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, vào nhiệt độ, vào nồng độ dung dịch (nếu sự hấp phụ
xảy ra trong pha lỏng) hoặc áp suất (nếu sự hấp phụ xảy ra trong pha khí). Tùy theo bản
chất của lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, người ta phân biệt hấp phụ
vật lý và hấp phụ hóa học.
Hấp phụ vật lý: Trong hấp phụ vật lý, các phân tử bị hấp phụ liên kết với các tiểu
phân (nguyên tử, ion, phân tử) ở bề mặt chất hấp phụ bởi lực liên kết Van der Waals
yếu. Lực đó bao gồm các lực hút như lực tĩnh điện, tán xạ, cảm ứng và định hướng. Sự
hấp phụ vật lý luôn là một quá trình thuận nghịch, nhiệt hấp phụ vào khoảng vài chục
kJ/mol.
Hấp phụ hóa học: Trong hấp phụ hóa học, lực tương tác giữa các tiểu phân là lực
liên kết hóa học (liên kết ion, cộng hóa trị, phối trí). Nhiệt hấp phụ của quá trình khoảng
vài trăm kJ/mol.
Trong thực tế, sự hấp phụ vật lý và hóa học chỉ mang tính chất tương đối, vì ranh
giới giữa chúng không thật rõ ràng. Trong một số trường hợp xảy ra đồng thời cả hai
quá trình hấp phụ, các chất bị hấp phụ trên bề mặt do các lực vật lý và sau đó liên kết
với chất hấp phụ bởi các lực hóa học [6].
1.4.2. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ theo Freundlich
Nếu gọi Co là nồng độ ban đầu và Ce là nồng độ ở trạng thái cân bằng, V là thể
tích dung dịch và m là khối lượng chất hấp phụ, ta xác định dung lượng hấp phụ qua
𝑞𝑞𝑒𝑒 =
(𝐶𝐶𝑜𝑜 − 𝐶𝐶𝑒𝑒). 𝑉𝑉 𝑚𝑚
công thức sau:
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 23
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Đơn vị của qe là mg/g.
1/𝑛𝑛
Freundlich đưa ra phư ơng trình kinh nghiệm như sau:
𝑞𝑞𝑒𝑒 = 𝑘𝑘𝐹𝐹. 𝐶𝐶𝑒𝑒 Trong đó kF và n là các hằng số đặc trưng cho quá trình hấp phụ. Tuy là một
phương trình kinh nghiệm nhưng phương trình Freundlich được sử dụng hiệu quả để mô
tả cân bằng hấp phụ trong môi trường nước [6].
1.4.3. Metylen xanh
Metylen xanh được chọn làm đối tượng để nghiên cứu khả năng hấp phụ của bột
vỏ sầu riêng [14].
Metylen xanh là một loại hợp chất hữu cơ có công thức phân tử là C16H18ClN3S,
N
CH3
H3C
N
N
S Cl
CH3
CH3
công thức cấu tạo như sau:
Hình 1.15. Công thức của metylen xanh
Metylen xanh (tên IUPAC là 3,7-bis(đimetylamino)phenothiazin-5-ium clorua) ở
điều kiện thường có dạng bột màu xanh thẫm.
Metylen xanh có chức năng quan trọng trong lĩnh vực y tế và được sử dụng với
lượng lớn như dùng để sát trùng nhẹ, diệt khuẩn, nhuộm màu cho các mô. Ngoài ra,
trong công nghiệp dệt may cũng sử dụng metylen xanh như một chất màu, phẩm nhuộm
[1, 14].
Do đó, nước thải từ các nhà máy này ít nhiều đều có chứa các chất màu hữu cơ,
gây ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh vật và gây ô nhiễm môi trường cho người dân
[1].
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 24
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM
2.1. Mục đích nghiên cứu
Chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ sầu riêng.
Khảo sát khả năng hấp phụ và các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ
metylen xanh của vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ sầu riêng.
2.2. Nội dung nghiên cứu
Trong phạm vi đề tài này, chúng tôi tập trung nghiên cứu các vấn đề:
Khảo sát ảnh hưởng của tác chất nấu đến hiệu suất loại lignin trong vỏ sầu riêng
theo các điều kiện tối ưu về: tác chất sử dụng, lượng tác chất, lượng nguyên liệu, thời
gian thủy nhiệt và nhiệt độ
Phân tích thành phần, cấu trúc vật liệu hấp phụ điều chế được từ vỏ sầu riêng
bằng phương pháp IR
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ
Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ
Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của vật liệu
- Chế tạo VLHP từ vỏ sầu riêng theo sơ đồ sau:
Vỏ sầu riêng Cắt nhỏ, rửa Sấy khô,
tươi sạch nghiền
Sấy khô, Xử lý NaOH/ Rửa sạch Tẩy
bảo quản H2SO4 bằng nước cất trắng
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 25
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
- Khảo sát sự ảnh hưởng của 3 yếu tố: thời gian, pH, khối lượng bột vỏ sầu riêng
ban đầu đến khả năng hấp phụ của VLHP.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp phân tích trắc quang
2.3.1.1. Cơ sở của phương pháp phân tích trắc quang
Phân tích trắc quang là tên gọi chung của các phương pháp phân tích quang học
dựa trên sự tương tác chọn lọc giữa chất cần xác định với năng lượng bức xạ thuộc vùng
tử ngoại, khả kiến hoặc hồng ngoại.
Phổ UV-VIS là phổ electron, ứng với mỗi electron chuyển mức năng lượng ta sẽ
thu được vân phổ. Phương pháp trắc quang xác định nồng độ các chất thông qua độ hấp
phụ ánh sáng của dung dịch. Sự hấp phụ ánh sáng tuân theo định luật Bouguer-Lambert-
−𝜀𝜀𝜀𝜀𝜀𝜀
Beer:
𝐼𝐼 = 𝐼𝐼𝑜𝑜. 10 Trong đó:
I là cường độ dòng sáng sau khi chiếu qua dung dịch
Io là cường độ dòng sáng ban đầu
ε là hệ số hấp phụ phân tử gam (cm2/mol), là đại lượng xác định, phụ thuộc vào
bản chất của chất hấp thụ, vào bước sóng λ của bức xạ đơn sắc và vào nhiệt độ
l là chiều dày lớp dung dịch hay chiều dài cuvet (cm)
C là nồng độ dung dịch (mol/l)
Khi đo UV – VIS, ta thu được giá trị mật độ quang A
𝐴𝐴 = 𝑙𝑙𝑙𝑙 = 𝜀𝜀𝑙𝑙𝐶𝐶 Giá trị A được xác định bằng máy trắc quang, sau đó đựa vào phương trình trên để 𝐼𝐼0 𝐼𝐼
suy ra nồng độ chất cần xác định [2].
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 26
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Trong đề tài này, chúng tôi tiến hành đo trắc quang xác định nồng độ trên máy V-
630 UV-Vis Spectrophotometer tại phòng Phân tích trung tâm 1 của khoa Hóa học,
trường Đại học Sư phạm TP.HCM.
2.3.1.2. Phương pháp đường chuẩn trong phân tích trắc quang
Khi phân tích hàng loạt mẫu, để rút ngắn thời gian chuẩn bị và thời gian tính toán
kết quả, ta dùng phương pháp đường chuẩn.
Trước hết phải pha chế một dãy dung dịch chuẩn có nồng độ chất chuẩn tăng dần.
Thêm lượng thuốc thử, điều chỉnh pH, dung môi, muối vào cả dãy dung dịch với lượng
như nhau. Đem đo độ hấp thụ quang của cả dãy dung dịch rồi lập đồ thị A = f(C) gọi là
đường chuẩn [3].
A
Ax
Cx C
Hình 2.1. Dạng đường chuẩn trong phân tích trắc quang
2.3.2. Phương pháp phổ hồng ngoại
Phương pháp phổ hồng ngoại là một chuyên đề khá rộng trong các phương pháp
phổ ứng dụng trong hóa học. Trong luận văn này, chúng tôi chỉ trình bày một số nội
dung của phương pháp phổ này nhằm phục vụ cho việc biện luận các kết quả thực
nghiệm ở chương sau.
Phổ hồng ngoại (IR) là một trong các kĩ thuật phân tích quan trọng. Một trong các
lợi thế của phổ IR là hầu như bất kì mẫu nào và ở trạng thái nào cũng có thể nghiên cứu
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 27
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
được (chất lỏng, dung dịch, bột nhão, bột khô, phim, sợi, khí và các bề mặt,…). Phổ kế
IR đã có từ những năm 1940-1950 và hiện nay phổ kế IR do gắn với máy tính nên đã
cải thiện đáng kể chất lượng phổ IR và giảm bớt thời gian đo mẫu.
Phổ IR là một kĩ thuật dựa vào sự dao động và quay của các nguyên tử trong phân
tử. Nói chung, phổ IR nhận được bằng cách cho tia bức xạ IR đi qua mẫu và xác định
phần tia tới bị hấp thụ với năng lượng xác định. Năng lượng tại pic bất kì trong phổ hấp
thụ xuất hiện tương ứng với tần số dao động của một phần của phân tử mẫu [9].
2.3.2.1. Sự hấp phụ bức xạ IR
Khi phân tử hấp thụ các bức xạ IR, chúng bị kích thích và chuyển lên mức năng
lượng cao hơn. Sự hấp thụ này được lượng tử hóa: phân tử chỉ hấp thụ các tần số (năng
lượng) được lựa chọn của bức xạ IR, do đó mỗi loại dao động trong phân tử hấp thụ ở một tần số xác định. Bức xạ IR được chia thành 3 vùng: vùng IR xa (400-50 cm-1); vùng IR trung bình (4000-400 cm-1) và vùng IR gần (12500-4000 cm-1). Trong phân tích hữu
cơ thì IR trung bình là vùng IR quan trọng nhất [9].
2.3.2.2. Sử dụng phổ IR
Do mỗi dạng liên kết có tần số dao động khác nhau và do hai dạng liên kết như
nhau trong hai hợp chất khác nhau, ở môi trường xung quanh cũng có khác nhau, nên
không có hai phân tử với cấu trúc khác nhau có các hấp thụ IR (hay phổ IR) giống nhau.
Mặc dù một vài tần số hấp thụ trong hai trường hợp có thể giống nhau, nhưng không có
trường hợp nào mà phổ IR của hai phân tử khác nhau lại đồng nhất được. Bằng cách so
sánh phổ IR của hai hợp chất ta có thể xác định chúng có giống nhau hay không. Nếu phổ của chúng trùng nhau về các pic, nhất là trong vùng 1500-650 cm-1, được gọi là
vùng “vân ngón tay”, thì trong hầu hết các trường hợp hai chất là đồng nhất.
Các hấp thụ của mỗi dạng liên kết (N-H, C-H, O-H, C-X, C=O, C-O, C-C, C=C,
C≡C, C≡N,…) chỉ xuất hiện trong vùng nhỏ của phổ IR. Mỗi vùng phổ IR có thể xác
định cho mỗi dạng liên kết, ngoài vùng này, hấp thụ thường thuộc về dạng liên kết khác. Chẳng hạn, hấp thụ bất kỳ trong vùng 3000 ± 150 cm-1 luôn thuộc về liên kết C-H trong
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 28
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
khi hấp thụ trong vùng 1715-1750 cm-1 là do sự có mặt của liên kết C=O (nhóm
cacbonyl),…
Cường độ hấp thụ IR được biểu diễn theo tung độ của phổ IR, trong đó sử dụng
độ truyền qua (% T) hoặc độ hấp thụ (A) [9].
Trong khóa luận này, chúng tôi sử dụng phương pháp phổ IR với mục đích xác nhận sự có mặt của nhóm cacbonyl (C=O), trong vùng hấp thụ khoảng 1715-1750 cm-1.
2.3.3. Phương pháp BET dùng xác định diện tích bề mặt
Phương pháp BET (Brunauer-Emmett-Teller) là một trong những phương pháp
dùng để xác định diện tích bề mặt phổ biến hiện nay. Phương pháp này được hoạt động
theo nguyên lý sử dụng quá trình hấp phụ-giải hấp phụ vật lý khí nitơ ở nhiệt độ nitơ
lỏng 77K.
Phương trình BET tổng quát như sau:
= + × 𝑃𝑃 𝑃𝑃𝑜𝑜 1 𝑉𝑉𝑚𝑚𝐶𝐶 𝐶𝐶 − 1 𝑉𝑉𝑚𝑚 − 𝐶𝐶 𝑃𝑃 𝑉𝑉(𝑃𝑃𝑜𝑜 − 𝑃𝑃) Trong đó:
Po là áp suất hơi bão hòa
P/Po: Áp suất tương đối
V là thể tích khí hấp phụ ở áp suất P
Vm là thể tích khí bị hấp phụ đơn phân tử tính cho 1 gam chất rắn trong
điều kiện tiêu chuẩn
C là hằng số BET
2
Diện tích bề mặt riêng của mẫu được tính theo công thức sau:
𝑆𝑆𝑠𝑠 = (𝑐𝑐𝑚𝑚 /𝑙𝑙) Trong đó: 𝑆𝑆𝑜𝑜. 𝑉𝑉𝑚𝑚 𝑊𝑊
Ss là diện tích bề mặt riêng của mẫu (cm2/g) Vm là thể tích khí để hình thành đơn lớp khí hấp phụ (cm3)
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 29
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
So là diện tích bề mặt của 1 cm3 khí N2 cần để hình thành đơn lớp W là khối lượng mẫu [6].
Trong đề tài này, chúng tôi tiến hành đo BET tại Trung tâm Manar Việt Nam, Đại
học Quốc gia TP.HCM.
2.4. Dụng cụ, thiết bị và hóa chất
2.4.1. Dụng cụ, thiết bị
- Cân điện tử
- Máy đo quang
- Máy đo pH
- Máy khuấy từ và cá từ
- Tủ sấy
- Bình định mức 50 ml, 100ml, 1000 ml
- Bình tam giác 250 ml
- Pipet các loại
- Phễu lọc và giấy lọc
- Nhiệt kế
- Giá ống nghiệm
- Nồi.
- Bếp thủy nhiệt
- Ống nhỏ giọt
2.4.2. Hóa chất
- NaOH tinh thể
- Dung dịch HCl đặc 37%
- Dung dịch H2SO4 đặc 98%
- Metylen xanh
- Nước Javen
- Dung dịch H2O2 30%
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 30
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN
3.1. Chế tạo VLHP từ vỏ sầu riêng
Trong đề tài này chúng tôi sử dụng sầu riêng Cái Mơn – Bến Tre, loại sầu riêng
nổi tiếng trong và ngoài nước với cơm vàng, hạt lép và có hương thơm ngào ngạt. Vỏ quả sầu riêng được rửa sạch, cắt nhỏ và sấy khô ở 55oC đến khối lượng không đổi.
Hình 3.1. Vỏ sầu riêng sau khi sấy khô hoàn toàn
Vỏ sầu riêng khô được nghiền thành bột mịn (nguyên liệu đầu).
Từ 1 kg vỏ tươi thu được 266 gam bột khô.
3.2. Xử lý nguyên liệu với tác chất
Ảnh hưởng của tác chất lên vỏ sầu riêng được xác định dựa vào %lignin bị tách
khỏi vỏ sau khi nấu.
Cách xác định %lignin bị tách: vỏ sầu riêng sau khi nấu với tác chất được rửa cho
đến khi hết tác chất (thử bằng giấy pH), sấy khô, cân, xác định khối lượng giảm so với
khối lượng trước khi nấu. Gọi x là khối lượng giảm sau khi nấu.
x = mo – m
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 31
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Trong đó: mo là khối lượng bột vỏ sầu riêng ban đầu
m là khối lượng bột vỏ sầu riêng sau khi nấu
Trong vỏ sầu riêng, thành phần lignin chiếm 7,69% [14] nên %lignin bị loại sẽ
được tính theo công thức:
%lignin bị loại = 100x/7,69mo (%)
3.2.1. Tác chất kiềm
Cho vào 6 lọ thủy tinh mỗi lọ 10 gam bột vỏ sầu riêng khô, cho thêm vào mỗi lọ 5
gam NaOH khan (ứng với tỉ lệ bột vỏ sầu riêng / lượng NaOH sử dụng là 2), cho thêm
vào đó 200 ml nước cất. Dùng đũa thủy tinh khuấy đều để thu được hỗn hợp đồng nhất. Đem lọ thủy tinh đặt vào bếp điều nhiệt và tiến hành gia nhiệt ở 90oC trong 16 giờ. Quá
trình nấu có thể liên tục hay gián đoạn [8].
Hình 3.2. Bột vỏ sầu riêng sau khi nấu với tác chất NaOH
Sau khi xử lý bột vỏ sầu riêng với tác chất NaOH ta thu được kết quả như sau:
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 32
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Bảng 3.1. Hiệu suất quá trình loại lignin bằng NaOH
STT KHỐI LƯỢNG CÒN LẠI (gam) %LIGNIN BỊ LOẠI (%)
9,6298 48,14 1
9,6276 48,43 2
9,6290 48,24 3
9,6198 49,44 4
9,6270 48,50 5
9,6256 48,69 6
%lignin bị loại trung bình = 48,57
3.2.2. Tác chất axit
Cho vào 6 lọ thủy tinh (có nắp đậy), mỗi lọ 2 gam bột vỏ sầu riêng khô, cho thêm
vào mỗi lọ 6 ml H2SO4 (1:2) và 200 ml nước cất. Khuấy đều các lọ để được hỗn hợp đồng nhất. Đem lọ thủy tinh đặt vào bếp điều nhiệt và tiến hành gia nhiệt ở 90oC trong 1
giờ. Quá trình nấu là liên tục [5].
Lọc lấy lượng vỏ sầu riêng sau khi nấu, rửa sạch bằng nước cất cho đến khi hết
axit (thử lại bằng giấy pH) và đem sấy khô rồi cân, khối lượng giảm sau khi nấu chính
là khối lượng của lignin.
%lignin bị loại tính tương tự như phương pháp kiềm.
Sau khi xử lý bột vỏ sầu riêng với tác chất H2SO4 ta thu được kết quả như sau:
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 33
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Hình 3.3. Bột vỏ sầu riêng sau khi nấu với tác chất H2SO4
Sau khi xử lý bột vỏ sầu riêng với tác chất H2SO4 ta thu được kết quả như sau:
Bảng 3.2. Hiệu suất quá trình loại lignin bằng H2SO4
STT KHỐI LƯỢNG CÒN LẠI (gam) %LIGNIN BỊ LOẠI (%)
64,82 1,9003 1
65,99 1,8985 2
64,24 1,9012 3
65,34 1,8995 4
64,04 1,9015 5
65,47 1,8993 6
% lignin bị loại trung bình = 64,98
Nhận xét:
Hiệu suất của quá trình loại lignin bằng tác chất H2SO4 cho hiệu suất cao hơn
NaOH. Hơn nữa quy trình lại đơn giản, dễ thực hiện, thời gian lọc đến khi hết tác chất
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 34
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
lại nhanh, đỡ tốn nước cất và mất một khoảng thời gian thủy nhiệt rất ngắn so với
phương pháp loại lignin bằng kiềm. Nên từ đây VLHP chúng tôi dùng để khảo sát các
yếu tố ảnh hưởng là vật liệu được xử lý lignin bằng tác chất là H2SO4.
3.3. Tẩy trắng bột xenlulozơ thô
Tẩy trắng được xem là quá trình tinh chế, bao gồm sự phân hủy, sự thay đổi, hoặc
sự hòa tan của lignin, của những phần chất hữu cơ có màu, cũng như những thành phần
không mong muốn khác nằm trong thành phần xenlulozơ sau khi nấu [26].
Thành phần của lignin rất phức tạp mà mỗi chất hóa học chỉ có khả năng phản ứng
với một số cấu trúc đặc trưng nào đó, nên để hòa tan hiệu quả lượng lignin còn trong bột
người ta phải sử dụng nhiều tác chất khác nhau trong một quy trình tẩy trắng. Hai tác
chất quan trọng đem đến hiệu quả tẩy trắng cao, an toàn và giá thành thấp là: nước
Javen và nước oxy già [8]. Nên chúng tôi tiến hành tẩy trắng qua hai giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Tẩy trắng với nước Javen
Cho bột sầu riêng đã được xử lý với tác chất axit vào bình cầu, bọc bình cầu lại
bằng bì nilon màu đen sau đó đổ nước Javen vào bình cầu một lượng vừa đủ để ngập
bột vỏ sầu riêng, bọc miệng bình cầu bằng bì nilon đen. Đặt bình cầu vào nồi nước đã
đặt sẵn trên bếp điện, cắm nhiệt kế vào nồi để theo dõi nhiệt độ và giữ nhiệt độ ổn định ở 60oC trong 2 giờ. Lấy bình cầu ra lọc lấy phần bột phía trên phễu, dung dịch sau lọc
thì bỏ đi.
- Giai đoạn 2: Tẩy trắng với nước oxy già
Cho phần bột thu được vào lại bình cầu rồi cho dung dịch nước oxy già 30% vào sao cho vừa đủ ngập bột. Tiếp tục đun ở nhiệt độ ổn định 60oC trong 2 giờ. Lọc lấy phần bột, rửa lại nhiều lần bằng nước cất sau đó đem sấy ở 55oC đến khi khô hoàn toàn
ta thu được VLHP.
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 35
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Bảng 3.3. Tổng %lignin bị tách sau tẩy trắng của mẫu biến tính với NaOH
Khối lượng trước tẩy Khối lượng sau tẩy Tổng %lignin bị tách STT (%) trắng (gam) trắng (gam)
9,6298 9,5526 58,18 1
9,6276 9,5513 58,35 2
9,6290 9,5520 58,26 3
9,6198 9,5503 58,48 4
9,6270 9,5489 58,66 5
9,6256 9,5482 58,75 6
%lignin bị loại trung bình = 58,45
Gộp lại cả hai quá trình xử lý nguyên liệu với tác chất và tẩy trắng vật liệu, chúng
tôi thu được kết quả như sau:
Bảng 3.4. Tổng %lignin bị tách sau tẩy trắng của mẫu biến tính với H2SO4
Khối lượng trước tẩy Khối lượng sau tẩy Tổng %lignin bị tách STT (%) trắng (gam) trắng (gam)
1,9003 1,8865 73,80 1
1,8985 1,8842 74,64 2
1,9012 1,8849 74,84 3
1,8995 1,8847 74,97 4
1,9015 1,8851 74,71 5
1,8993 1,8846 75,03 6
%lignin bị loại trung bình = 74,67
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 36
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
3.4. Phổ IR của nguyên liệu đầu, bột vỏ sầu riêng sau khi biến tính với NaOH và
H2SO4
Chúng tôi thực hiện khảo sát phổ IR của nguyên liệu đầu, bột vỏ sầu riêng sau khi
biến tính với NaOH và H2SO4. Việc khảo sát giúp chúng tôi xác nhận việc biến tính bột
vỏ sầu riêng bằng NaOH và H2SO4 có thành công hay không.
Hình 3.4. Phổ IR của mẫu bột sầu riêng chưa biến tính
Chúng tôi nhận thấy sự tồn tại pic 1743,71 cm-1 với cường độ nhỏ, pic nhọn phù
hợp với thành phần cấu tạo của bột vỏ sầu riêng có chứa hemixenluzơ.
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 37
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Hình 3.5. Phổ IR của mẫu bột sầu riêng biến tính với NaOH
Trên phổ IR của bột vỏ sầu riêng sau bước xử lí với NaOH đã mất đi pic 1734,71 cm-1, là dao động hóa trị đặc trưng cho nhóm >C=O của este và hợp chất cacbonyl có
trong hemixenlulozơ [4]. Điều này được giải thích là do thành phần hemixenlulozơ và
một phần lignin trong bột vỏ sầu riêng đã bị hòa tan bởi kiềm.
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 38
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Hình 3.6. Phổ IR của mẫu bột sầu riêng biến tính với H2SO4
Tiếp tục khảo sát phổ IR của mẫu bột vỏ sầu riêng xử lí với H2SO4, chúng tôi
nhận
thấy mẫu cũng đã mất đi pic 1734,71. Kết quả này xác nhận việc biến tính bột vỏ sầu
riêng với NaOH hay H2SO4 đều đã thành công.
3.5. Diện tích bề mặt của VLHP
Kết quả đo BET của bột vỏ sầu riêng là: 5 m2/g.
3.6. Đường chuẩn xác định nồng độ metylen xanh
3.6.1. Chuẩn bị dung dịch thí nghiệm
Pha dung dịch metylen xanh 1000 mg/l: cân chính xác 1 gam bột metylen xanh rồi
định mức trong bình định mức 1000 ml bằng nước cất.
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 39
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Pha dãy dung dịch chuẩn từ dung dịch metylen xanh 1000 mg/l.
Chuẩn bị 10 cốc dung tích 100 ml, đánh số từ 1 đến 10, pha dãy dung dịch chuẩn
với nồng độ từ 1 mg/l đến 10 mg/l, định mức các dung dịch chuẩn trong bình định mức
50 ml.
3.6.2. Dựng đường chuẩn để xác định nồng độ metylen xanh
Chọn bước sóng tối ưu: Đo mật độ quang A của một dung dịch tiêu chuẩn ở các
bước sóng khác nhau của máy quang điện. Chọn bước sóng tối ưu ứng với mật độ
quang cực đại.
Đo mật độ quang của 10 dung dịch tiêu chuẩn ở bước sóng đã chọn. Mỗi dung
dịch đo 3 lần và lấy giá trị trung bình. Sau đó dùng phương pháp hồi quy tuyến tính để
xây dựng đường chuẩn A-Ci:
A = a + bC
Trong đó: A: mật độ quang
C: nồng độ của metylen xanh
a, b: các hằng số tính được
Đường chuẩn A-Ci thu được dùng để tính nồng độ của metylen xanh trong các thí
nghiệm sau này. Dung dịch metylen xanh sau khi khuấy với VLHP được ly tâm nhiều
lần rồi đem đi đo mật độ quang A để xác định nồng độ còn lại.
Kết quả đo UV-Vis của dãy dung dịch chuẩn ở bước sóng 664 nm được thể hiện
trong Bảng 3.5.
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 40
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
STT
C0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
(mg/l)
Mật độ
0,2128 0,4215 0,6379 0,8452 1,0573 1,2117 1,4252 1,6858 1,8349 2,0367
quang
Bảng 3.5. Kết quả giá trị mật độ quang của dung dịch chuẩn
Từ bảng số liệu trên, chúng tôi tiến hành dựng đường chuẩn xác định nồng độ
2.5
y = 0.2027x + 0.022 R² = 0.9994
2
1.5
1
metylen xanh như sau:
A g n a u q ộ đ t ậ M
0.5
0
0
2
4
8
10
12
6 Nồng độ (mg/l)
Hình 3.7. Đường chuẩn xác định nồng độ của metylen xanh
3.7. Khả năng hấp phụ của VLHP
3.7.1. Ảnh hưởng của thời gian đến cân bằng hấp phụ
Để xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ của bột vỏ sầu riêng khi hấp phụ
metylen xanh, chúng tôi chuẩn bị dãy mẫu nghiên cứu có thời gian hấp phụ tăng dần từ
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 41
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
10 phút đến 120 phút. Mỗi mẫu được chuẩn bị bằng cách cho 0,5 gam bột vỏ sầu riêng
vào bình tam giác chứa 50 ml dung dịch metylen xanh 300 mg/l. Khuấy đều các mẫu
trên máy khuấy từ trong các khoảng thời gian khác nhau. Sau đó, dung dịch được ly tâm
nhiều lần, rồi đem đi đo trắc quang trên máy UV-Vis để xác định nồng độ còn lại.
Sau khi tiến hành theo quy trình đã nêu, chúng tôi thu được kết quả được trình bày
ở Bảng 3.6.
Bảng 3.6. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ
Hiệu suất Mật độ Nồng độ còn lại Thời gian Nồng độ đầu C0 STT (%) (mg/l) quang A (phút) Ce (mg/l)
10 300 1,2279 5,9492 98,02 1
20 300 0,3712 1,7227 99,43 2
30 300 0,1615 0,6882 99,77 3
45 300 0,1401 0,5826 99,81 4
60 300 0,1103 0,4356 99,85 5
90 300 0,0795 0,2837 99,91 6
120 300 0,0707 0,2403 99,92 7
Dựa vào Bảng 3.6 chúng tôi dựng đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa thời gian và
hiệu suất hấp phụ của bột vỏ sầu riêng đối với metylen xanh.
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 42
100.2
99.9
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
)
%
99.6
99.3
99
98.7
i
( ụ h p p ấ h t ấ u s u ệ H
98.4
98.1
97.8
0
20
40
60
80
100
120
140
Thời gian (phút)
Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa thời gian và hiệu suất hấp phụ
Từ đồ thị trên chúng tôi nhận thấy trong khoảng thời gian đầu, hiệu suất hấp phụ
rất cao, kể từ phút 30 trở đi, hiệu suất hấp phụ tăng chậm lại. Điều này có thể được giải
thích do ban đầu các lỗ trống trong bột vỏ sầu riêng có khả năng hấp phụ cao, càng về
sau các lỗ trống dần bị chiếm đầy. Do đó, chúng tôi kết luận sau 30 phút, cân bằng hấp
phụ của bột vỏ sầu riêng với metylen xanh đã được thiết lập. Chúng tôi chọn thời gian
hấp phụ là 30 phút cho các thí nghiệm tiếp theo.
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 43
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Phân tích phương sai một yếu tố ta thu được bảng số liệu sau:
Bảng 3.7. Phân tích phương sai một yếu tố thời gian
Thời gian Số lần Trung Phương Tổng (phút) lặp bình sai
98,02 0,0819 294,06 3 10
99,43 0,0847 298,29 3 20
99,77 0,0217 299,31 3 30
99,81 0,0093 299,43 3 45
99,85 0,0021 299,55 3 60
99,91 0,0021 299,73 3 90
99,92 0,0019 299,76 3 120
Bộ phương Giá trị P SS df MS FTN F(p, fi, fj) sai
Giữa các
1,4125 48,5395 1,41635E-08 2,8477 8,475 6 khoảng thời
gian
Trong cùng
0,0291 0,4074 14 một thời
gian
8,8824 20 Tổng
Từ các kết quả trên, ta thấy: FTN > F(p, fi, fj), tức là sự sai khác giữa các giá trị
trên là có nghĩa. Chứng tỏ các khoảng thời gian hấp phụ từ 10 phút đến 120 phút có ảnh
hưởng đến hiệu suất hấp phụ metylen xanh.
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 44
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
3.7.2. Ảnh hưởng của pH đến cân bằng hấp phụ
Để khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của bột vỏ sầu riêng, chúng
tôi chuẩn bị dãy mẫu nghiên cứu có pH tăng dần từ 5 đến 11. Mỗi mẫu được chuẩn bị
bằng cách cho 0,5 gam bột vỏ sầu riêng vào bình tam giác chứa 50 ml dung dịch
metylen xanh 300 mg/l. Điều chỉnh pH bằng dung dịch HCl 0,025 M, dung dịch NaOH
0,025 M và dung dịch NaOH 0,100 M rồi khuấy đều các mẫu trên máy khuấy từ trong
khoảng thời gian tối ưu. Sau đó ly tâm dung dịch nhiều lần rồi đem đi đo trắc quang trên
máy UV-Vis để xác định nồng độ còn lại.
Sau khi tiến hành theo quy trình đã nêu, chúng tôi thu được kết quả được trình bày
ở Bảng 3.8.
Bảng 3.8. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH
Mật độ Nồng độ còn lại Hiệu suất Nồng độ đầu C0 STT pH (mg/l) quang A (%) Ce (mg/l)
300 1,8735 9,1342 96,96 5 1
300 0,2586 1,1672 99,61 6 2
300 0,1513 0,6379 99,79 7 3
300 0,1015 0,3922 99,87 8 4
300 0,0989 0,3794 99,87 9 5
300 0,0785 0,2787 99,91 10 6
300 0,0701 0,2373 99,92 11 7
300 0,0662 0,2181 99,93 12 8
Dựa vào Bảng 3.8 chúng tôi dựng đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa pH và hiệu
suất hấp phụ của bột vỏ sầu riêng đối với metylen xanh.
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 45
100.5
100
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
)
%
99.5
99
98.5
98
i
97.5
( ụ h p p ấ h t ấ u s u ệ H
97
96.5
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
pH
Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa pH và hiệu suất hấp phụ
Dựa vào đồ thị trên, chúng tôi nhận thấy hiệu suất hấp phụ metylen xanh tăng khi
pH tăng. Tại pH = 12 bột vỏ sầu riêng có hiệu suất hấp phụ rất cao, điều này có thể
được giải thích là do ở môi trường axit, trong mẫu có thể sẽ xảy ra sự proton hóa. Do
đó, sẽ có lực đẩy giữa cation metylen xanh và bề mặt VLHP. Ngoài ra, ở pH thấp, nồng độ ion H+ sẽ cao hơn, do đó còn có sự cạnh tranh hấp phụ của các ion H+ với các cation
metylen xanh tích điện dương trên bề mặt bột vỏ sầu riêng, do đó làm giảm khả năng
hấp phụ metylen xanh. pH từ 10 đến 12, hiệu suất hấp phụ tăng rất chậm, ngoài ra pH
của nước thải dệt nhuộm là từ 8-12, do vậy chúng tôi chọn pH = 10 cho các thí nghiệm
tiếp theo.
Phân tích phương sai một yếu tố ta thu được bảng số liệu sau:
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 46
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Bảng 3.9. Phân tích phương sai một yếu tố pH
Trung Số lần Phương sai Tổng pH bình lặp
290.88 99.61 0.0532 5 3
298.83 99.79 0.0076 6 3
299.37 99.87 0.0007 7 3
299.61 99.87 0.0039 8 3
299.61 99.91 0.0004 9 3
299.73 99.92 0.0013 10 3
299.76 99.61 0.0004 11 3
299.79 99.93 0.0003 12 3
Bộ phương Giá trị P SS Df MS FTN F(p, fi, fj) sai
Giữa các 3,1294 371,6081 1,70885E-08 2,6572 22,0457 7 pH
Trong cùng
0,0085 0,1356 16 một
khoảng pH
22,1813 23 Tổng
Từ các kết quả trên, ta thấy: FTN > F(p, fi, fj), tức là sự sai khác giữa các giá trị
trên là có nghĩa. Chứng tỏ pH có ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ metylen xanh.
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 47
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
3.7.3. Ảnh hưởng của lượng bột vỏ sầu riêng đến cân bằng hấp phụ
Để khảo sát ảnh hưởng của lượng bột vỏ sầu riêng đến khả năng hấp phụ metylen
xanh, chúng tôi chuẩn bị dãy mẫu nghiên cứu có khối lượng bột vỏ sầu riêng tăng dần
từ 0,1 gam đến 1,1 gam. Mỗi mẫu được chuẩn bị bằng cách cho một lượng bột vỏ sầu
riêng khảo sát vào bình tam giác chứa 50 ml dung dịch metylen xanh 300 mg/l. Điều
chỉnh pH về tối ưu rồi khuấy đều các mẫu trên máy khuấy từ trong khoảng thời gian tối
ưu. Sau đó ly tâm dung dịch nhiều lần rồi đem đi đo trắc quang trên máy UV-Vis để xác
định nồng độ còn lại.
Sau khi tiến hành theo quy trình đã nêu, chúng tôi thu được kết quả được trình bày
ở Bảng 3.10.
Bảng 3.10. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng VLHP
Mật độ quang Nồng độ còn lại Hiệu suất Lượng VLHP Nồng độ đầu STT A (%) (gam) C0 (mg/l) Ce (mg/l)
1 0,1 300 2,7792 13,6024 95,47
2 0,2 300 1,5894 7,7326 97,42
3 0,3 300 0,8048 3,8619 98,71
4 0,5 300 0,1645 0,7030 99,77
5 0,7 300 0,1455 0,6093 99,80
6 0,9 300 0,1167 0,4672 99,84
7 1,1 300 0,0923 0,3468 99,88
Từ Bảng 3.10 chúng tôi dựng đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa lượng bột vỏ sầu
riêng và hiệu suất hấp phụ của bột vỏ sầu riêng đối với metylen xanh.
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 48
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
)
%
i
( ụ h p p ấ h t ấ u s u ệ H
100.5 100 99.5 99 98.5 98 97.5 97 96.5 96 95.5 95
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Khối lượng bột vỏ sầu riêng (gam)
Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa khối lượng bột vỏ sầu riêng sử dụng và
hiệu suất hấp phụ
Dựa vào Bảng 3.10 và Hình 3.10, chúng tôi nhận thấy khi tăng khối lượng bột vỏ
sầu riêng thì dung lượng hấp phụ giảm nhưng hiệu suất hấp phụ lại tăng. Hiệu suất ban
đầu rất cao nhưng sau đó hiệu suất tăng chậm dần và tương đối ổn định.
Phân tích phương sai một yếu tố ta thu được bảng số liệu sau:
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 49
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Bảng 3.11. Phân tích phương sai một yếu tố lượng VLHP
Trung Lượng Số lần Phương sai Tổng bình VLHP (gam) lặp
286,41 95,47 0,0013 0,1 3
292,26 97,42 0,0007 0,2 3
296,13 98,71 0,0004 0,3 3
299,27 99,75667 0,0026 0,5 3
299,4 99,8 0,0004 0,7 3
299,52 99,84 1E-04 0,9 3
299,6 99,86667 0,0002 1,1 3
Bộ phương SS Df MS FTN Giá trị P F(p, fi, fj) sai
1,06097E- Giữa các 8,5292 10353,4027 2,847726 51,1754 6 24 khối lượng
Trong cùng 0,0008 0,0115 14 một thời gian
51,1869 20 Tổng
Từ các kết quả trên, ta thấy: FTN > F(p, fi, fj), tức là sự sai khác giữa các giá trị
trên là có nghĩa. Chứng tỏ khối lượng VLHP có ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ.
Như vậy, để xử lý dung dịch metylen xanh vừa tiết kiệm vừa hiệu quả, chúng tôi
tổng kết các điều kiện như sau:
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 50
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Bảng 3.12. Tổng kết các điều kiện hấp phụ metylen xanh bằng bột vỏ sầu riêng
Khối lượng bột Dung dịch cần Thời gian Hiệu suất hấp pH vỏ sầu riêng sử hấp phụ (phút) phụ (%) dụng (gam)
50 ml dung
30 10 0,5 99,77 dịch metylen
xanh 300 mg/l
3.8. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich
Từ các kết quả thu được, chúng tôi nghiên cứu cân bằng hấp phụ của bột vỏ sầu
riêng đối với metylen xanh bằng phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich.
Bảng 3.13. Bảng số liệu dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich
Dung lượng hấp Khối lượng bột vỏ Nồng độ còn lại STT lnCe lnqe sầu riêng (gam) Ce (mg/l) phụ qe (mg/g)
0,1 13,6024 143,1988 2,7769 4,9524 1
0,2 7,7326 73,0669 2,0454 4,2914 2
0,3 3,8619 49,3564 1,3512 3,8991 3
0,5 0,7030 29,9297 -0,363 3,3988 4
0,7 0,6093 21,3851 -0,4954 3,0627 5
0,9 0,4672 16,6407 -0,761 2,8119 6
1,1 0,3468 13,6206 -1,059 2,6116 7
Từ các số liệu trong bảng trên, chúng tôi xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ ở
dạng logarit, từ đó xác định được các hằng số trong phương trình Freundlich.
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 51
6
5
y = 0.5593x + 3.3103 R² = 0.9778
4
3
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
e q n
l
2
1
0
-2
-1
0
1
2
3
ln Ce
Hình 3.11. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich
Qua hình trên kết hợp với phương trình đẳng nhiệt hấp phụ của Freundlich, chúng
tôi xác định được các hằng số .
Nhận xét:
Quá trình hấp phụ tuân theo mô hình động học Freundlich, phù hợp với loại vật
liệu có bề mặt chất hấp phụ là không đồng nhất với các tâm hấp phụ khác nhau về số
lượng và năng lượng hấp phụ.
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 52
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1. Kết luận
Qua quá trình thực nghiệm, chúng tôi đã thu được các kết quả sau:
• Đã điều chế được vật liệu hấp phụ từ vỏ sầu riêng, là một nguồn nguyên liệu
giàu xenlulozơ, có sẵn, rẻ tiền nhưng chưa ứng dụng được nhiều trong đời sống theo các
phương pháp và điều kiện sau:
- Phương pháp loại lignin theo phương pháp kiềm: tỉ lệ bột vỏ sầu riêng / lượng
NaOH sử dụng là 2, nước cất, thủy nhiệt trong 16 giờ ở 90oC.
- Phương pháp loại lignin theo phương pháp axit: 2 gam bột vỏ sầu riêng + 6 ml
H2SO4 (1:2) + 200 ml nước cất, thủy nhiệt trong 1 giờ ở 90oC.
- Tẩy trắng theo hai giai đoạn lần lượt: Nước Javen, dung dịch hiđro peoxit 30%,
trong 2 giờ ở nhiệt độ 60-70oC.
• Đã khảo sát khả năng hấp phụ metylen xanh của vật liệu hấp phụ từ vỏ sầu
riêng. Hiệu suất hấp phụ đạt 99,77% tại pH = 10 với khối lượng bột vỏ sầu riêng sử
dụng là 0,5 gam cho 50 ml dung dịch metylen xanh 300 mg/l trong 30 phút. Quá trình
hấp phụ tuân theo mô hình động học Freundlich.
4.2. Kiến nghị
Vì đề tài được thực hiện trong thời gian có hạn và kinh phí hạn chế nên chưa thể
nghiên cứu đầy đủ các yếu tố. Để thu được những kết quả tốt hơn, chúng tôi kiến nghị
tiếp tục nghiên cứu một số nội dung sau:
• So sánh khả năng hấp phụ của nguyên liệu ban đầu và VLHP.
• Nghiên cứu cơ chế hấp phụ, khả năng giải hấp phụ của VLHP từ vỏ sầu riêng.
• Nghiên cứu ứng dụng của VLHP từ vỏ sầu riêng với vai trò hấp phụ kim loại
nặng trong nước thải và xử lý dầu tràn trên biển.
• Nghiên cứu hoạt hóa bột vỏ sầu riêng với các chất hữu cơ để nâng cao hiệu suất
hấp phụ của VLHP.
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 53
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
[1]. Đoàn Thị Thúy Ái (2013), Khảo sát khả năng hấp phụ chất màu xanh metylen
trong môi trường nước của vật liệu CoFe2O4/bentonit, Tạp chí Khoa học và Phát
triển 2013, tập 11, số 2, trang 236 – 238.
[2]. Nguyễn Tinh Dung, Lê Thị Vinh, Trần Thị Yến, Đỗ Văn Huê (1995), Một số
phương pháp phân tích hoá lý, Khoa Hóa học, Trường Đại học sư phạm TP.HCM.
[3]. Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung (2007),
Hóa học phân tích, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
[4]. Trần Thị Kim Hoa, Phạm Thị Thu Giang, Nguyễn Thị Yến, Vũ Thị Lý, Lê Hà
Giang, Hoàng Thị Thu Thủy, Đào Đức Cảnh, Nguyễn Trung Kiên, Nguyễn Kế
Quang, Vũ Anh Tuấn, Đặng Tuyết Phương, Tổng hợp và đặc trưng vật liệu mao
quản trung bình SBA-15 lưỡng kim loại chứa Ni và Cu, Tạp chí xúc tác và hấp phụ
ISSN 0866-7411, T2, (2013), 57-62.
[5]. Trần Thị Liên (2015), Nghiên cứu khả năng xử lý Fe3+ trong nước bằng vật
liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ sầu riêng, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học Dân
Lập TP.HCM.
[6]. Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2006), Hóa lý, tập 2,
NXB Giáo Dục, Hà Nội.
[7]. Nguyễn Hữu Phú (1998), Hấp phụ và xúc tác trên bề mặt vật liệu vô cơ mao
quản, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
[8]. Lê Hà Thị Ngọc Thanh (2012), Nghiên cứu tách ion Pb2+ trong dung dịch
nước bằng vật liệu hấp phụ xenlulo chiết tách từ vỏ quả sầu riêng, Khóa luận tốt
nghiệp, Trường Đại học sư phạm Đà Nẵng.
[9]. Nguyễn Đình Thành (2011), Cơ sở các phương pháp phổ ứng dụng trong hóa
học, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 54
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Tài liệu tiếng nước ngoài
[10]. Anna Maria Raspolli Galletti, Claudia Antonetti (2011), Biomass pre-
treatment: separation of cellulose, hemicellulose and lignin. Existing technologies
and perspectives, University ofisa, Italy.
[11]. Matura Unhasirikul, Woatthichai Narkrugsa and Nuanphan Naranong (2013),
Sugar production from durian (Durio zibethinus Murray) peel by acid hydrolysis,
African Journal of Biotechnology, Vol. 12(33), pp. 5244-5251.
[12]. Mohammed M.A., Shitu A., Tadda M.A. and Ngabura M.(2014), Utilization
of various Agricultural waste materials in the treatment of Industrial wastewater
containing Heavy metals: A Review, International Research Journal of
Environment Sciences, vol.3(3), pp. 62-71.
[13]. Phurada Saueprasearsit (2011), Adsorption of Chromium (Cr6+) Using
Durian Peel, International Conference on Biotechnology and Environment
Management IPCBEE, vol.18, pp. 33-38.
[14]. Syakirah Afiza Mohammed, Nor Wahidatul Azura Zainon Najib and
Vishnuvarthan Muniandi, Durian Rind as A Low Cost Adsorbent, International
Journal of Civil & Environmental Engineering IJCEE-IJENS, Vol:12 No:04, pp.
51- 56.
[15]. Zainab Mat Lazim, Tony Hadibarata, Mohd Hafiz Puteh, Zulkifli Yusop,
Riry Wirasnta, Nurafifah Mohd Nor (2015), Utilization of Durian Peel as
Potential Adsorbent for Bisphenol A Removal in Aquoeus Solution, Tony
Hadibarata et al. / Jurnal Teknologi (Sciences & Engineering), pp. 109-115.
Internet
[16]. http://www.blogsuckhoe.com/cay-sau-rieng-lam-thuoc-chua-
benh.html#more-19345
[17]. http://www.ctahr.hawaii.edu/sustainag/extn_pub/fruitpubs/Durian.pdf
[18]. http://www.christiealwis.com/knowledge%20sharing/Durian.pdf
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 55
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
[19]. http://www.ensol.vn/vn/cd-1-tng-canh-bng-inox-304/Xu-ly-nuoc-thai-det-
nhuom-35-0.html
[20].http://www.hcmizones.org.vn/index.php?option=com_content&view=article
&id=4954:bt-v-su-rieng-s-giup-thu-hi-du-tran-ven-bin&catid=91:tin-ngoai-
nuoc&Itemid=115
[21]. http://iasvn.org/chuyen-muc/Cay-sau-rieng-o-Viet-Nam-4911.html
[22]. http://khoahoc.tv/bot-vo-sau-rieng-se-giup-thu-hoi-dau-tran-ven-bien-32760
[23].http://www.khoahocchonhanong.com.vn/CSDLKHCN/modules.php?name=N
ews&op=viewst&sid=2193
[24]. http://khoahocmoi.com.vn/he-thong-xu-ly-nuoc-thai/xu-ly-nuoc-thai-nganh-
det-nhuom-214.html
[25].http://kiemtailieu.com/kinh-doanh-tiep-thi/tai-lieu/cong-nghe-san-xuat-
giay/12.html
[26]. http://nuocxanh.com/tin-tuc/xu-ly-nuoc-thai-det-nhuom-185.html
[27]. http://www.quantracmoitruong.org/xu-ly-nuoc-thai-det-nhuom
[28]. https://www.researchgate.net/publication/242233425_Durian
[29].https://sites.google.com/site/cayantraict/noi-dung-cay-an-
trai/quytrinhkythuattrongvachamsoccaysaurieng
[30]. http://www.tailieumoitruong.org/2015/10/do-an-xu-ly-nuoc-thai-det-
nhuom.html
[31]. http://www.thaythuoccuaban.com/vithuoc/saurieng.htm
[32]. http://vieneakmat.com/dac-tinh-thuc-vat-cua-cay-sau-rieng/
[33]. http://vietbao.vn/Suc-khoe/Vo-qua-sau-rieng-chua-ho/2131448342/526/
[34]. http://www.visitpenang.gov.my/download2/DurianBooklet.pdf
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 56
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
[35]. http://voer.edu.vn/c/thanh-phan-hoa-hoc-cua-vach-te-
bao/a6b4920e/cb9520a8
[36]. https://voer.edu.vn/m/sau-rieng/91103e14
[37]. http://www.ykhoa.net/duoc/dinhduong/05_0111.html
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 57
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
PHỤ LỤC
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 58
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
h n í t n ế i b a ư h c g n ê i r u ầ s ỏ v t ộ b u ẫ m a ủ c R I ổ h P
. 1 c ụ
l
ụ h P
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 59
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
H O a N
i ớ v h n í t n ế i b g n ê i r u ầ s ỏ v t ộ b u ẫ m a ủ c R I ổ h P
. 2 c ụ
l
ụ h P
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 60
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
4
O S 2 H
i ớ v h n í t n ế i b g n ê i r u ầ s ỏ v t ộ b u ẫ m a ủ c R I ổ h P
. 3 c ụ
l
ụ h P
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 61
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Phụ lục 4. Đường đẳng nhiệt tuyến tính
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 62
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Phụ lục 5. Đường đẳng nhiệt Langmuir
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 63
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Phụ lục 6. Đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ Nitơ - BET
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 64
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Adsorbate Nitrogen Tempe rature 77.350K
Cross Section: 16.200 Ų Liquid Density: 0.808 g/cc Molec. Wt.: 28.013 g
Volume @ STP Relative Pressure cc/g
2.21E-02 3.37E-02 5.50E-02 7.79E-02 1.05E-01 1.56E-01 2.07E-01 3.09E-01 0.1375 0.1858 0.2661 0.3585 0.4606 0.639 0.8184 1.1682
Phụ lục 7. Bảng các giá trị của đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ Nitơ
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 65
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
Thời gian 10 20 30 45 60 90 120 (phút)
97,75 99,21 99,86 99,88 99,80 99,95 99,97 Lần 1
97,99 99,32 99,60 99,70 99,86 99,86 99,90 Lần 2
98,32 99,76 99,85 99,89 99,92 99,89 Lần 3 99,85
Phụ lục 8. Hiệu suất khảo sát yếu tố thời gian
pH 5 6 7 80 9 10 11 12
97,18 99,57 99,80 99,94 99,87 99,94 99,92 99,95 Lần 1
96,72 99,71 99,81 99,82 99,89 99,92 99,94 99,92 Lần 2
96,98 99,55 99,76 99,85 99,85 99,87 99,90 99,92 Lần 3
Phụ lục 9. Hiệu suất khảo sát yếu tố pH
0,1 0,2 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1
Khối lượng VLHP (gam)
95,44 97,41 98,71 99,77 99,80 99,84 99,88 Lần 1
95,51 97,45 98,69 99,80 99,78 99,83 99,87 Lần 2
95,46 97,40 98,73 99,70 99,82 99,85 99,85 Lần 3
Phụ lục 10. Hiệu suất khảo sát yếu tố lượng VLHP
SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền 66
