Phương pháp định lượng Cu trong nước - Phương pháp trắc quang

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình thực hiện luận văn, em không ngừng nhận được sự giúp
đỡ và quan tâm của gia đình, thầy cơ và bạn bè, điều đó là động lực giúp em phấn
đấu để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.
Em gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu trường Đại học Tôn Đức Thắng TP.HCM,
Ban chủ nhiệm Khoa Khoa học ứng dụng và Bộ môn Công ngệ sinh học cùng tất cả
quý thầy cô đã tận tình truyền đạt kiến thức cho em trong suốt quá trình học tại
trường.
Em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến TS. Trần Thị Dung, người đã tận tình chỉ
bảo, hướng dẫn, góp ý và khơng ngừng quan tâm, động viên em trong suốt quá trình
thực hiện luận văn tốt nghiệp này.
Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến mẹ cùng những người
thân trong gia đình đã hết lịng quan tâm, động viên và tạo điều kiện để hoàn thành
tốt luận văn tốt nghiệp này.
Mặc dù đã cố gắng hoàn thành luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và năng lực
của mình nhưng khơng thể tránh được những sai sót, rất mong nhận được sự đóng
góp ý kiến của thầy cơ và các bạn.
Một lần nữa xin chân thành cảm ơn tất cả q thầy cơ, các bạn và gia đình.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 4 tháng 1 năm 2013
Sinh viên thực hiện

Cao Thị Cẩm Hằng

i


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ..........................................................................................................i
MỤC LỤC ..............................................................................................................ii
TÓM TẮT .............................................................................................................. vi
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................. vii

DANH MỤC HÌNH............................................................................................. viii
DANH MỤC ĐỒ THỊ............................................................................................ix
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU........................................................................................1
1.1.

Đặt vấn đề................................................................................................1

1.2.

Mục tiêu của đề tài ..................................................................................1

1.3.

Ý nghĩa của đề tài....................................................................................2

1.4.

Phạm vi nghiên cứu.................................................................................2

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU...............................................................3
2.1.

Tổng quan về kim loại đồng (Cu) ...........................................................3

2.1.1

Cấu tạo...............................................................................................3

2.1.2

Tính chất vật lí ...................................................................................3

2.1.3

Tính chất hóa học...............................................................................3

2.1.4

Hàm lượng Cu trong nước tự nhiên và nước thải cơng nghiệp............4

2.1.5

Tính độc của Cu.................................................................................4

2.2.

Tổng quan về vật liệu hấp phụ ...............................................................5

2.2.1

Phân loại, nguồn gốc của cây chuối....................................................5

2.2.2

Đặc điểm hình thái của cây chuối.......................................................5

2.3.

Quá trình hấp phụ...................................................................................8

2.3.1

Khái niệm hấp phụ .............................................................................8

2.3.2

Hấp phụ trong mơi trường nước .........................................................9

2.3.3

Động học của quá trình hấp phụ.......................................................10
ii


2.4.

Phương pháp định lượng Cu trong nước – Phương pháp trắc quang 10

2.4.1

Nguyên tắc của phương pháp trắc quang..........................................10

2.4.2

Phân loại phương pháp trắc quang....................................................12

2.4.3

Phương pháp phân tích định lượng bằng trắc quang – Phương pháp

đường chuẩn...................................................................................................12
2.5.

Phương pháp vơ cơ hóa mẫu ................................................................ 14

2.5.1

Phương pháp vơ cơ hóa khơ:............................................................ 14

2.5.2

Phương pháp vơ cơ hóa ướt:............................................................. 14

2.5.3

Phương pháp vơ cơ hóa khơ – ướt kết hợp: ......................................14

2.6.

Một số nghiên cứu trong và ngồi nước có liên quan đến đề tài.........14

CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................16
3.1.

Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu ........................................16

3.1.1

Địa điểm thực hiện:..........................................................................16

3.1.2

Thời gian thực hiện:.........................................................................16

3.2.

Nội dung nghiên cứu: ............................................................................16

3.3.

Vật liệu thí nghiệm ................................................................................16

3.3.1

Đối tượng thí nghiệm .......................................................................16

3.3.2

Hóa chất...........................................................................................18

3.3.3

Dụng cụ và thiết bị...........................................................................18

3.4.

Phương pháp thí nghiệm.......................................................................18

3.4.1

Thí nghiệm 1: Khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ

của vỏ chuối ...................................................................................................18
3.4.1.1 Bố trí thí nghiệm ..........................................................................19
3.4.1.2 . Phương pháp thực hiện ............................................................... 19
3.4.1.3 . Chỉ tiêu theo dõi .........................................................................21
3.4.1.4 . Phương pháp theo dõi chỉ tiêu ....................................................22
3.4.2

Thí nghiệm 2: Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp

phụ ion Cu2+ của vỏ chuối ..............................................................................24

iii


3.4.2.1 . Bố trí thí nghiệm ........................................................................24
3.4.2.2 . Phương pháp thực hiện ............................................................... 24
3.4.2.3 . Chỉ tiêu theo dõi .........................................................................25
3.4.3

Thí nghiệm 3: Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ dung dịch Cu2+

đến khả năng hấp phụ của vỏ chuối ................................................................ 25
3.4.3.1 Bố trí thí nghiệm ..........................................................................25
3.4.3.2 Phương pháp thực hiện .................................................................26
3.4.3.3 Chỉ tiêu theo dõi ...........................................................................27
3.4.4

Thí nghiệm 4: Khảo sát sự ảnh hưởng của yếu tố thời gian tiếp xúc

giữa vỏ chuối và dung dịch Cu2+ đến khả năng hấp phụ của vỏ chuối.............27
3.4.4.1 . Bố trí thí nghiệm ........................................................................27
3.4.4.2 . Phương pháp thực hiện ............................................................... 28
3.4.4.3 . Chỉ tiêu theo dõi .........................................................................28
3.4.5

Thí nghiệm 5: Khảo sát sự ảnh hưởng của kích thước vỏ chuối đến

khả năng hấp phụ Cu 2+ ...................................................................................28
3.4.5.1 . Bố trí thí nghiệm ........................................................................28
3.4.5.2 Phương pháp thực hiện .................................................................29
3.4.5.3 Chỉ tiêu theo dõi ...........................................................................30
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................33
4.1.

Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp thụ Cu2+

của vỏ chuối......................................................................................................33
4.1.1

Kết quả xây dựng đường chuẩn của Cu2+ .........................................33

4.1.2

Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp thụ Cu 2+ của

vỏ chuối 34
4.2.

Kết quả thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng nhiệt độ đến khả năng hấp

phụ ion Cu2+ của vỏ chuối................................................................................36
4.3.

Kết quả thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng nồng độ ion Cu2+ đến quá

trình hấp phụ ...................................................................................................38

iv


4.4.

Kết quả thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian đến q trình

hấp phụ.............................................................................................................39
4.5.

Kết quả thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của kích thước vỏ chuối

đến quá trình hấp phụ .....................................................................................41
5.1.

Kết luận .................................................................................................43

5.2.

Kiến nghị ............................................................................................... 43

v


TĨM TẮT

CAO THỊ CẨM HẰNG, Đại học Tơn Đức Thắng, tháng 1/2013, đề tài
nghiên cứu “KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Cu2+ TRONG
NƯỚC CỦA VỎ CHUỐI”
Giáo viên hướng dẫn: TS. TRẦN THỊ DUNG
Hiện nay, có rất nhiều phương pháp đã được nghiên cứu và ứng dụng vào
thực tiễn để tách ion Cu 2+ ra khỏi mơi trường nước, có thể kể đến như phương pháp
sử dụng than hoạt tính, phương pháp kết tủa, trao đổi ion... Tuy nhiên, chi phí cho
phương pháp này khơng hề thấp, một số cịn có khả năng gây độc cho con người và
tác hại xấu đến mơi trường. Để khắc phục yếu điểm đó, việc tận dụng các nguồn
phế phẩm từ nông nghiệp và công nghiệp đang thu hút sự quan tâm của các nhà
nghiên cứu.
Ở nước ta, vỏ chuối là phụ phẩm nông nghiệp rất dồi dào và dễ kiếm. Nếu vỏ
chuối được ứng dụng để xử lý các ion Cu 2+ và Pb2+ trong nước sinh hoạt trong gia
đình sẽ mang lại lợi ích khơng nhỏ về mặt kinh tế, xã hội và mơi trường.
Nhận thấy được lợi ích trong việc tận dụng vỏ chuối làm nguồn nguyên liệu xử lý
các ion kim loại nặng trong đó có Cu2+ mà đề tài “Khảo sát khả năng hấp phụ ion
Cu2+ trong môi trường nước của vỏ chuối” được thực hiện.
Kết quả đạt được: Khảo sát và xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến khả
năng hấp phụ ion Cu2+ trong nước của vỏ chuối. Vỏ chuối hấp phụ ion Cu2+ cao
nhất khi pH của dung dịch Cu bằng 6, nhiệt độ là 40oC, nồng độ Cu 10 ppm, thời
gian tiếp xúc 120 phút, kích thước vỏ chuối 1 – 2 mm.
Đề tài này tạo tiền đề cho việc xuất những thiết bị lọc nước nhỏ dùng trong
gia đình với khả năng lọc kim loại nặng có hàm lượng nhỏ và khó phát hiện như
Cu2+.

vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng

Trang

Bảng1.1 Nồng độ giới hạn của kim loại Cu trong nước thải công nghiệp và
nước sinh hoạt .......................................................................................................4
Bảng 3.1 Tên hóa chất dùng trong nghiên cứu.......................................................18
Bảng 3.4 Các nghiệm thức của thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của pH
đến khả năng hấp phụ ion Cu2+ ..............................................................................19
Bảng 3.5 Các nghiệm thức của thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của
nhiệt độ đến khả năng hấp phụ ion Cu 2+ vỏ chuối ..................................................24
Bảng 3.6 Các nghiệm thức của thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của
nồng độ Cu2+ đến khả năng hấp phụ của vỏ chuối..................................................26
Bảng 3.7 Các nghiệm thức của thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của thời
gian tiếp xúc giữa dung dịch Cu2+ và vỏ đến khả năng hấp phụ .............................27
Bảng 3.8 Các nghiệm thức của thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của
kích thước vỏ chuối đến khả năng hấp phụ Cu2+ ....................................................29
Bảng 4.1 Kết quả đo mật độ quang xây dựng đường chuẩn của Cu2+.....................33
Bảng 4.2 Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Cu2+ của vỏ chuối .................35
Bảng 4.3 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp
phụ ion Cu2+ của vật liệu từ vỏ chuối.....................................................................37
Bảng 4.4 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ Cu2+ đến khả năng
hấp phụ Cu2+ của vỏ chuối.....................................................................................38
Bảng 4.5 Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến q trình hấp
phụ .......................................................................................................................40
Bảng 4.6 Kết quả thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian đến quá

trình hấp phụ .........................................................................................................41

vii


DANH MỤC HÌNH
Hình

Trang

Hình 1.1 Các mức độ chín của quả chuối ..............................................................7
Hình 3.1 Quả chuối tiêu (chuối già) chín ở mức 5 được sử dụng trong thí nghiệm
..............................................................................................................................17
Hình 3.2 Muối CuSO4.5H2O.................................................................................17
Hình 3.3 Vỏ chuối sau khi sấy ..............................................................................20
Hình 3.4 Sơ đồ các thí nghiệm thực hiện trong đề tài ............................................31
Hình 3.5 Sơ đồ quy trình xác định hàm lượng Cu2+ của vỏ chuối sau khi
cho hấp phụ Cu2+ từ dung dịch Cu2+ .....................................................................32

viii


DANH MỤC ĐỒ THỊ
Đồ thị

Trang
2+

Đồ thị 4.1 Đường chuẩn để xác định nồng độ Cu ...............................................33
Đồ thị 4.2 Ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ Cu2+...............................................35

Đồ thị 4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hấp phụ ion Cu2+ của vật liệu từ vỏ chuối
..............................................................................................................................37
Đồ thị 4.4 Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch Cu2+ đến quá trình hấp phụ ............39
Đồ thị 4.5 Ảnh hưởng của thời gian đến q trình hấp phụ....................................40
Đồ thị 4.6 Ảnh hưởng của kích thước vật liệu đến quá trình hấp phụ ....................42

ix


CHƯƠNG 1:
1.1.

MỞ ĐẦU

Đặt vấn đề
Việc tận dụng chất thải, phụ phẩm của ngành nông nghiệp để xử lý ô nhiễm

môi trường khơng những đem lại những lợi ích về kinh tế, xã hội mà cịn có ý nghĩa
trong bảo vệ môi trường. Đặc biệt nghiên cứu xử lý kim loại nặng (Cu, Zn, Pb…)
trong nước thải bằng vật liệu hấp phụ có giá thành thấp, thân thiện với mơi trường
được tận dụng từ phụ phẩm công nghiệp là vấn đề được nhiều nhà khoa học trong
và ngoài nước quan tâm.
Chuối là một trong những sản phẩm nơng nghiệp có diện tích cơng tác và sản
lượng lớn nhất nước ta. Theo số liệu của Tổng cục thống kê năm 2009, diện tích
chuối ở nước ta 115.565 ha, sản lượng lượng xấp xỉ là 1.751.153 tấn và chủ yếu chỉ
được tiêu thụ trong nước (Agro Việt, 2011). Do đó, lượng vỏ chuối thải ra ở nước ta
cũng không nhỏ.
Gustavo Castro (2011) công bố kết quả nghiên cứu về lợi ích của vỏ chuối
trong việc tách các ion Cu2+ và Pb 2+ ra khỏi môi trường nước thải.
Ở nước ta, nếu vỏ chuối được ứng dụng để xử lý các ion Cu2+ và Pb2+ trong

nước sẽ mang lại lợi ích khơng nhỏ về mặt kinh tế, xã hội và môi trường.
Nhận thấy được lợi ích trong việc tận dụng vỏ chuối làm nguồn nguyên liệu xử
lý các ion kim loại nặng trong đó có Cu2+ mà đề tài “Khảo sát khả năng hấp phụ ion
Cu2+ trong nước của vỏ chuối” được thực hiện.

Mục tiêu của đề tài

1.2.


Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ ion Cu2+ trong

môi trường nước của vỏ chuối.


Đánh giá khả năng hấp phụ ion Cu2+ của vỏ chuối.

1


1.3.

Ý nghĩa của đề tài
Tìm được nguyên liệu sinh học có khả năng tách ion Cu 2+ ra khỏi mơi trường

nước một cách hiệu quả, ít tốn kém chi phí và thân thiện với môi trường.
1.4.

Phạm vi nghiên cứu
Do điều kiện cịn hạn chế và thời gian có hạn, nên đề tài chỉ giới hạn ở mức độ

khảo sát khả năng hấp phụ ion Cu2+ của vỏ chuối.

2


CHƯƠNG 2:
2.1.

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Tổng quan về kim loại đồng (Cu)
2.1.1

Cấu tạo



Cấu hình electron của nguyên tử Cu: 1s22s22p63s23p63d 104s1



Cấu trúc mạng tinh thể của Cu có dạng lập phương tâm diện đặc khít,

do đó liên kết trong đơn chất của Cu rất bền vững [11].
2.1.2

Tính chất vật lí



Đồng là kim loại màu đỏ, có độ dẫn nhiệt và dẫn điện cao.



Khối lượng riêng: 8920 kg/m3



Khối lượng nguyên tử: 63,546 đ.v.C



Nhiệt dung riêng: 380 J/kg.độ



Điểm nóng chảy: 1357,6 K



Điểm sơi: 2840 K [11]

2.1.3

Tính chất hóa học



Đồng là kim loại kém hoạt động, có tính khử yếu.



Trong các phản ứng hóa học, chủ yếu đồng bị oxy hóa tạo thành Cu2+.



Đồng có khả năng phản ứng với :
+ Một số phi kim: O2, Cl2, Br, S…
+ Acid H2SO4 đặc cho khí SO2.
+ HNO3 cho NO2 hay NO.
+ Dung dịch muối: Ag+, Fe3+… [11]

3


2.1.4


Hàm lượng Cu trong nước tự nhiên và nước thải công nghiệp
Trong nước tự nhiên, hàm lượng Cu thường không đáng kể, dao động

trong khoảng từ 0,001 mg/L – 1 mg/L.


Hàm lượng Cu trong nước thải của các nhà máy, xí nghiệp:
+ Nhà máy sản xuất Pb – Zn: Hàm lượng Cu trong nước thải khoảng từ 0,4 –

0,8 mg/L.
+ Nhà máy sản xuất Sn: Hàm lượng Cu trong nước thải  0,1 mg/L

+ Nhà máy sản xuất Mo – W: Hàm lượng Cu trong nước thải từ 1 – 1,5 mg/L
+ Đối với nhà máy quặng Cu, hàm lượng Cu trong nước thải có thể lên đến
100 mg/L [6].
2.1.5


Tính độc của Cu
Khi hàm lượng Cu trong cơ thể người là 10 g/kg thể trọng có thể gây

tử vong, liều lượng từ 60 – 100 mg/L có thể gây buồn nơn.


Với cá, hàm lượng Cu là 0,002 mg/L có đến 50% số lượng cá thí

nghiệm chết.


Với khuẩn lam khi hàm lượng Cu là 0,01 mg/L làm chúng chết.



Đối với thực vật thì hàm lượng Cu là 0,1 mg/L đã gây độc, khi hàm

lượng Cu là 0,17 – 0,20 mg/L gây độc cho củ cải đường, cà chua, đại mạch [9].

4


Bảng 2.1 Nồng độ giới hạn của kim loại Cu trong công nghiệp
và nước sinh hoạt

Giá trị giới hạn (mg/L)
Tên chỉ tiêu

Nước thải công nghiệp

Nước sinh hoạt

Hàm lượng đồng

2

1

(Nguồn: QCVN 24 của Bộ TNMT, 2009)
Tổng quan về vật liệu hấp phụ

2.2.

2.2.1

Phân loại, nguồn gốc của cây chuối

Cây chuối có tên khoa học là: Musa paradisiaca L.
Thuộc chi: Musa
Họ: Musaceae
Bộ: Zingiberales
Chuối có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới ở Đơng Nam Á [12].
2.2.2

Đặc điểm hình thái của cây chuối

Ước tính có khoảng 300 giống chuối hiện được trồng trên thế giới. Tuy có
nhiều giống chuối nhưng về mặt hình thái chúng đều có cấu tạo cơ bản giống nhau
về các đặc điểm sau:


Là loại cây có thân ngầm, gọi là củ chuối. Thân chỉ là thân giả do các

bẹ lá cấu tạo thành, cao trung bình khoảng 3 – 5 m. Lá lớn, mọc xen, hình xoắn có
thể dài 2,7 m, rộng 60 cm. Nụ trổ ở ngọn rồi tạo thành buồng. Trong buồng chứa rất
nhiều hoa nhỏ có thể đếm lên đến 19 ngàn hoa.


Hoa xếp thành 2 hàng tạo thành nải chuối, mỗi buồng có 3 – 20 nải,

nặng 30 – 50 kg.


Các hoa đực nằm ở nải trên ngọn, khơng sinh sản, cịn được gọi là bắp

chuối, cịn ở gần cọng của nụ là hoa lưỡng phái. Hoa có 5 tiểu nhụy, bầu nỗn 3 tâm

5


bì tạo thành 3 buồng, mỗi buồng có nhiều tiểu nỗn, vịi nhụy duy nhất với nuốm
hình chùy. Hoa chuối có tính ấm, có vị chua mặn.


Chuối là giống vơ tính. Người ta thường sử dụng chồi non để trồng.

Chồi con được hình thành từ những mầm ngủ mọc trên thân ngầm của chuối.
 Các giống chuối ở Việt Nam
 Nhóm chuối tiêu gốm có 3 loại: lùn, nhỏ, cao. Đặc điểm là quả nhỏ nhưng rất
thơm ngon.


Nhóm chuối Tây (chuối sứ, chuối xiêm): gồm các giống chuối tây

hồng, tây phấn, tây sứ, được trồng phổ biến ở nhiều nơi, cây cao sinh trưởng khỏe,
không kén đất, chịu hạn tốt, quả to, vị ngọt đậm nhưng kém thơm hơn so với các
loại khác.


Chuối bom: được trồng phổ biến ở Đông Nam Bộ, trái có thể được

dùng ăn tươi hay có thể làm chuối sấy.


Chuối ngự: có chiều cao từ 2,5 – 3 m, trái nhỏ, màu vỏ sáng đẹp, thịt

quả chắc, vị thơm đặc biệt.


Chuối ngốp có 2 loại: cao và thấp, có chiều cao từ 3 – 5 m. Trái tương

đối lớn, vỏ dầy, có màu nâu đen khi chín, thịt quả nhão, hơi chua.


Chuối La Ba: được trồng ở xã La Ba, Phú Sơn, Lâm Hà vào đầu thập

niên 50 và chỉ sau một thời gian ngắn đã trở nên nổi tiếng bởi quả có màu váng óng,
dẻo, ngọt và đặc biệt có mùi hương rất thơm. Đây là thương hiệu chuối hàng đầu
Việt Nam.
 Phân loại các mức độ chín của quả chuối


Dựa trên màu sắc của vỏ quả chuối, có thể chia thành 7 mức độ chín:
+ Mức 1: Vỏ quả chuối có màu xanh đậm.
+ Mức 2: Vỏ chuối có màu xanh sáng.
+ Mức 3: Vỏ quả chuối có màu xanh vàng.

6


+ Mức 4: Vỏ chuối có màu vàng xanh.
+ Mức 5: Vỏ chuối đã vàng, nhưng cuống và phần đuôi vẫn cịn xanh.
+ Mức 6: Vỏ vàng hồn tồn.
+ Mức 7: Vỏ vàng có đốm nâu.

(Nguồn: )

Hình 1.1: Các mức độ chín của quả chuối
 Ứng dụng của chuối về giá trị dinh dưỡng và chữa bệnh
Trong chuối có 3 loại đường thiên nhiên là glucose – fructose – sucrose được
kết hợp với chất xơ khiến cho nó có khả năng làm tăng năng lượng ngay tức thời
cho cơ thể. Vì vậy chỉ cần ăn 2 quả chuối là có khả năng cung cấp năng lượng cho
người chơi thể thao với cường độ cao hay căng thẳng trong suốt 90 phút.
Về dinh dưỡng nếu mang trái chuối so sánh với trái táo thì ta có thể kết luận
như sau:



Trong chuối có hàm lượng chất đạm (protein) gấp 4 lần so với trong

táo, chất carbohyrate gấp 2 lần, phospho gấp 3 lần, vitamin A và chất sắt gấp 5 lần.
Còn các chất khống và các sinh tố khác gấp 2 lần.


Ngồi việc cung cấp chất dinh dưỡng và năng lượng kể trên thì chuối

cịn có tác dụng chữa bệnh và chính điều này khiến ta phải thêm chuối vào danh
sách thực phẩm hàng ngày của chúng ta. Cụ thể như: suy sụp tinh thần, thiếu máu,
huyết áp, táo bón…[12]

7


 Thành phần hóa học của vỏ chuối [13]
+ Hàm lượng chất khô (dry matter): 14,08 g/100g
+ Hàm lượng protein thô (crude protein): 7,87 g/100g
+ Hàm lượng chất béo thô (crude fat): 11,60 g/100g
+ Hàm lượng cellulose thô (crude fibre): 7,68 g/100g
+ Hàm lượng tro tổng (total ash): 13,44 g/100g
+ Hàm lượng carbohydrate: 59,51 g/100g
 Thành phần khoáng [13]
+ Calcium: 7 mg/100g
+ Natri: 34 mg/100g
+ Photpho: 40 mg/100g
+ Kali: 44 mg/100g
+ Fe: 0.43mg/100g

+ Magie: 26 mg/100g
+ Lưu huỳnh: 12 mg/100g
+ Acid ascorbic: 18mg/100g
2.3.

Quá trình hấp phụ
2.3.1

Khái niệm hấp phụ

Hấp phụ, trong hóa học là q trình xảy ra khi một chất lỏng hay khí bị hút
trên bề mặt chất rắn xốp. Chất lỏng hay khí gọi là chất bị hấp phụ (adsorbent), chất
rắn gọi là chất hấp phụ (adsorbate).
Quá trình hấp phụ xảy ra do sự tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ.
Tùy theo bản chất lực tương tác mà hấp phụ được chia thành 2 loại: Hấp phụ vật lý
và hấp phụ hóa học.

8


 Hấp phụ vật lý:
+ Các phân tử chất bị hấp phụ liên kết với những tiểu phân (phân tử, nguyên
tử, ion…) ở bề mặt phân chia pha bởi lực liên kết Van Der Waals yếu, đó là tổng
hợp của nhiều loại lực hút khác nhau: tĩnh điện, tán xạ, cảm ứng và lực định hướng.
+ Trong hấp phụ vật lý, các phân tử của chất bị hấp phụ và các phân tử của
chất hấp phụ không tạo liên kết hóa học với nhau mà chất bị hấp phụ chỉ ngưng tụ
trên bề mặt của chất hấp phụ [1].
 Hấp phụ hóa học:
+ Hấp phụ hóa học xảy ra khi chất hấp phụ và chất bị hấp phụ tạo liên kết
hóa học với nhau, bao gồm các lực liên kết hóa học thơng thường: liên kết ion, liên

kết cộng hóa trị, liên kết phối trí…
+ Tuy nhiên, trong thực tế sự phân biệt giữa hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa
học chỉ mang tính tương đối, vì ranh giới giữa chúng khơng rõ ràng, trong q trình
hấp phụ có thể xảy ra đồng thời quá trình hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học [1].
2.3.2

Hấp phụ trong mơi trường nước

Trong môi trường nước, sự tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ
phức tạp hơn rất nhiều vì trong hệ có ít nhất ba thành phần gây tương tác với nhau:
nước, chất hấp phụ, chất bị hấp phụ. Khi có mặt của dung mơi, trong hệ sẽ xảy ra
quá trình hấp phụ cạnh tranh giữa chất hấp phụ và dung môi trên bề mặt chất hấp
phụ. Cặp nào có tương tác mạnh thì hấp phụ xảy ra ở cặp đó. Tính chọn lọc của cặp
tương tác phụ thuộc vào các yếu tố: độ tan của chất bị hấp phụ trong nước, tính ưa
hoặc kị nước của chất hấp phụ, mức độ kỵ nước của chất bị hấp phụ trong môi
trường nước.
Trong môi trường nước, các ion kim loại bị bao bọc bởi một lớp vỏ các phân
tử nước tạo nên các ion bị hydrat hóa. Bán kính của lớp hydrat ảnh hưởng đến khả
năng hấp phụ của của hệ do lớp hydrat là yếu tố gây cản trở lực tương tác tĩnh điện.
Với các ion cùng điện tích thì ion có kích thước lớn sẽ hấp phụ tốt hơn do độ phân

9


cực lớn hơn và lớp vỏ hydrat nhỏ hơn. Với các ion điện tích khác nhau, khả năng
hấp phụ của các ion có điện tích cao tốt hơn nhiều so với các ion có điện tích thấp.
Sự hấp phụ trong môi trường nước chịu ảnh hưởng nhiều bởi pH. Sự thay đổi
pH không chỉ dẫn đến sự thay đổi bản chất của chất hấp phụ mà còn làm ảnh hưởng
đến các nhóm chức trên bề mặt chất hấp phụ [1].
2.3.3

Động học của q trình hấp phụ

Trong mơi trường nước, q trình hấp phụ xảy ra chủ yếu trên bề mặt chất
hấp phụ, vì vậy động học của quá trình hấp phụ xảy ra theo một loạt các giai đoạn
kế tiếp nhau:


Các chất bị hấp phụ chuyển động đến bề mặt của chất hấp phụ - giai

đoạn khuếch tán trong dung dịch.


Phân tử của chất bị hấp phụ di chuyển đến bề mặt ngoài của chất hấp

phụ chứa các hệ mao quản – giai đoạn khuếch tán màng.


Chất bị hấp phụ khuếch tán vào bên trong hệ mao quản của chất hấp

phụ - giai đoạn khuếch tán trong mao quản.


Các phân tử chất bị hấp phụ được gắn vào bề mặt chất hấp phụ - giai

đoạn hấp phụ thực sự.
Trong tất cả các giai đoạn đó, giai đoạn nào xảy ra chậm nhất sẽ quyết định
tồn bộ q trình hấp phụ [1].
2.4.

Phương pháp định lượng Cu trong nước – Phương pháp trắc quang
2.4.1

Nguyên tắc của phương pháp trắc quang

Phương pháp phân tích trắc quang là tên gọi chung của 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 hay hồng ngoại.
Nguyên tắc của phương pháp trắc quang là dựa vào lượng ánh sáng đã bị hấp
thu bởi chất hấp thu để tính hàm lượng của chất hấp thu.

10


Cơ sở của phương pháp là định luật hấp thụ ánh sáng Bouguer – Lambert –
Beer. Biểu thức của định luật:
A  log

I0
  .L.C
I

Trong đó:
I0, I lần lượt là cường độ ánh sáng đi vào và đi ra khỏi dung dịch
L là bề dày của dung dịch ánh sáng đi qua.
C là nồng độ chất hấp thụ trong dung dịch.
 là hệ số hấp thu quang phân tử, nó phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thụ

ánh sáng và bước sóng của ánh sáng tới (   f ( ) )
Như vậy, độ hấp thụ quang A là một hàm của các đại lượng: bước sóng, bề

dày dung dịch và nồng độ của chất hấp thụ ánh sáng.
A=f(  , L, C)
Do đó, nếu đo A ở bước sóng  nhất định với cuvet có bề dày L xác định thì
đường biểu diễn A có dạng y = a.x, đây là phương trình đồ thị của đường thẳng.
Tuy nhiên do những yếu tố ảnh hưởng tới sự hấp thu ánh sáng của dung dịch có
nồng độ H*, sự có mặt của các ion lạ làm đồ thị khơng có dạng đường thẳng với mọi
giá trị của nồng độ và biểu thức có dạng:
A = k.  .L.(Cx)

b

Trong đó:
Cx là nồng độ chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch
k là hằng số thực nghiệm b là hằng số có giá trị trong khoảng (0;1), là mơt hệ
số gắn liền với nồng độ Cx
Khi Cx nhỏ thì b = 1, khi Cx lớn thì b < 1
Khi phân tích một chất trong dung mơi xác định và trong cuvet có bề dày xác
định thì   const và L = const. Đặt K = k.  .L, ta có:

11


A = K.Cb

Với mọi chất có phổ hấp thu phân tử vùng UV – Vis, thì ln có mọi giá trị
nồng độ giới hạn C0 xác định, sao cho:
Với mọi giá trị Cx < C0 thì b = 1, và quan hệ giữa độ hấp thu quang A và nồng
độ Cx là tuyến tính.
Với mọi giá trị Cx > C0 thì b < 1 (b tiến dần về 0) và quan hệ giữa hấp thu
quang A và nồng đô Cx là khơng tuyến tính.

Phương trình A = K.Cb là cơ sở để định lượng các chất theo phương pháp đo
phổ hấp thu quang phân tử UV – Vis (phương pháp trắc quang). Trong phân tích,
chỉ sử dụng vùng nồng độ tuyến tính giữa A và C, vùng tuyến tính tính này rộng
hay hẹp tùy vào bản chất hấp thu quang của mỗi chất và điều kiện thực nghiệm. Với
các chất có phổ hấp thu UV – Vis càng nhạy thì giá trị nồng độ giới hạn C0 càng
nhỏ và vùng nồng độ tuyến tính giữa A và C càng hẹp [2], [5].
2.4.2


Phân loại phương pháp trắc quang
Phương pháp hấp thu quang: phương pháp này dựa trên việc đo cường

độ dòng ánh sáng bị chất màu hấp thu một cách chọn lọc.


Phương pháp phát quang: phương pháp này dựa trên việc đo cường độ

dòng ánh sáng phát ra bởi chất phát quang khi ta chiếu một dòng ánh sáng vào chất
phát quang.


Phương pháp đo độ đục: là phương pháp phân tích dựa trên hiện tượng

tán xạ hay hấp thu ánh sáng bởi các phần tử rắn ở dạng huyền phù trong dung dịch
[2].
2.4.3

Phương pháp phân tích định lượng bằng trắc quang – Phương

pháp đường chuẩn

Từ phương trình cơ sở A = k(Cx)b, để xây dựng đường chuẩn phục vụ cho việc
định lượng một chất, trước hết cần pha môt dãy dung dịch chuẩn có có nồng độ chất
hấp thụ xác định và nằm trong vùng tuyến tính (b = 1). Tiến hành đo độ hấp thu
12


quang A của dãy dung dịch chuẩn đó. Từ các giá trị hấp thụ quang A, dựng đồ thị A
= f(C). Đồ thị này được gọi là đường chuẩn của chất cần định lượng.
Sau khi có đường chuẩn, pha dung dịch cần định lượng trong điều kiện giống
với điều kiện xây dựng đường chuẩn. Đo độ hấp thụ quang A của mẫu được giá trị
Ax. Dựa vào phương trình hồi quy tuyến tính, từ Ax xác định được nồng độ của mẫu
phân tích.
Lưu ý:


Đồ thị A = f(Ctc) tuỳ theo cách đo ta thu được 2 dạng đường chuẩn:
+ Dạng 1: đi qua gốc toạ độ.
+ Dạng 2: không đi qua gốc toạ độ.



Khi chọn vùng nồng độ để xây dựng đường chuẩn phải chú ý:
+ Vùng nồng độ của dãy chuẩn phải bao gồm cả CX
+ Với vùng nồng độ đã chọn dung dịch phải tuân theo định luật Beer.



Các giá trị Atc ứng với nồng độ đã chọn sao cho khi đo trên máy có độ

lặp lại cao và bảo đảm sự tuyến tính A = f(C) [2].

13


2.5.

Phương pháp vơ cơ hóa mẫu
2.5.1

Phương pháp vơ cơ hóa khô:

Là phương pháp xử lý mẫu bằng tác dụng nhiệt ở vài trăm độ trở lên, thực chất
đây là bước đầu tiên trong xử lí mẫu.
Mẫu được hịa tan trong dung mơi thích hợp (nước, hỗn hợp acid, hỗn hợp
kiềm, hỗn hợp kiềm và muối…). Trong q trình nung có các q trình vật lí và hóa
học xảy ra, tùy theo bản chất mẫu có các q trình xảy ra sau: làm bay hơi nước, kết
tinh, đốt cháy các chất mùn. Sau đó phá vỡ cấu trúc ban đầu đưa về dạng đơn giản,
thay đổi số oxy hóa, giải phóng khí và một số biến đổi khác [8].
2.5.2

Phương pháp vơ cơ hóa ướt:

Đầu tiên mẫu phải được đồng nhất (hịa tan mẫu trong nước hoặc nước nóng,
nếu cần có thể hịa tan mẫu trong HNO3).
Mẫu được sấy khơ  cân  cho và cốc hoặc bình tam giác  tẩm ướt mẫu
bằng HNO3 5 - 10%  đậy bằng nắp kính đồng hồ  đun nhẹ đến sền sệt  để
nguội  lặp lại quá trình này nhiều lần để đuổi hết acid  định mức đến thể tích
xác định (có thể lọc nếu cần thiết) [8].
2.5.3

Phương pháp vơ cơ hóa khơ – ướt kết hợp:

Mẫu được phân hủy trong chén hoặc cốc nung, được phân hủy bằng một
lượng dung môi và phụ gia để phá vỡ sơ bộ mẫu và tạo điều kiện để giữ lại một số
nguyên tố hoặc cấu tử dễ bay hơi  nung ở nhiệt độ và thời gian thích hợp  để
nguội, thêm dung môi và phụ gia  nung đến tro trắng  hịa tan vào dung mơi
thích hợp  định mức [8].
2.6.

Một số nghiên cứu trong và ngồi nước có liên quan đến đề tài
 Một số đề tài nghiên cứu trong nước liên quan đến việc sử dụng nguồn

nguyên liệu từ phụ phẩm nông nghiệp để xử lý kim loại nặng bao gồm cả Cu 2+
trong nước thải:

14


“Đánh giá khả năng hấp phụ kim loại nặng Cr6+ và màu trong nước



thải dệt nhuộm của bã cà phê” (Nguyễn Trung Dũng và Nguyễn Công Hào, 2012).


“Xử lý Crom trong nước thải bằng rơm rạ” (Trần Thị Kiều Chinh,

2004).
“Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Ni2+ trong môi trường nước trên vật



liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía và ứng dụng vào xử lý mơi trường” (Hồng Ngọc
Hiền, 2008).
 Nghiên cứu ngoài nước:
Theo kết quả nghiên cứu của một nhà hóa học mơi trường của Đại học Sao
Paulo tại Brazil (Gustavo, 2011) cho rằng vỏ chuối cũng có thể đẩy kim loại nặng ra
khỏi nước. Ông và các đồng nghiệp nhận thấy vỏ chuối chứa nhiều nguyên tử nitơ,
sulfur và các hợp chất hữu cơ như nhóm axit carboxylic. Nhóm axit carboxylic có
điện thế âm rất mạnh nên chúng có thể liên kết với các kim loại (mang điện tích
dương) trong nước.
Nhóm nghiên cứu nhận thấy vỏ chuối được băm nhỏ có khả năng hấp phụ
ion đồng và chì hiệu quả hơn so với nhiều vật liệu lọc nước khác.
“Khả năng hấp phụ kim loại của vỏ chuối lớn hơn hẳn so với nhiều loại vật
liệu nhân tạo mà con người phát minh trong một thập kỷ qua”, theo Castro.
Castro nhấn mạnh những thiết bị lọc nước chứa vỏ chuối băm nhỏ có thể
được sử dụng tới 11 lần mà khơng mất các đặc tính gắn kết với ion kim loại. Đương
nhiên, những vật liệu lọc nước tổng hợp có thể được sử dụng nhiều lần hơn, song
chúng cần có q trình hóa học để phát huy tác dụng và giá thành cũng cao hơn.
Ngược lại, vỏ chuối được bán với giá cực rẻ và chúng không cần q trình hóa học
hấp phụ ion kim loại [3].

15


CHƯƠNG 3:

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU

Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu

3.1.

3.1.1

Địa điểm thực hiện:

Đề tài được thực hiện tại phịng thí nghiệm của bộ mơn Cơng nghệ sinh học –
Ngành Công nghệ sinh học – Khoa khoa học ứng dụng – Trường Đại học Tôn Đức
Thắng.
3.1.2

Thời gian thực hiện:

Đề tài được thực hiện từ 5/9/2012 – 31/12/2012.
Nội dung nghiên cứu:

3.2.


Khảo sát sự ảnh hưởng của các yếu tố vật lý (nhiệt độ, thời gian) đến

khả năng hấp phụ Cu2+ trong nước của vỏ chuối.


Khảo sát sự ảnh hưởng của các yếu tố hóa học (pH, nồng độ dung dịch

Cu2+) đến khả năng hấp phụ Cu + trong nước của vỏ chuối.
 Khảo sát sự ảnh hưởng của kích thước vỏ chuối đến khả năng hấp phụ Cu 2+

trong nước của vỏ chuối.
3.3.

Vật liệu thí nghiệm
3.3.1

Đối tượng thí nghiệm

Vỏ của quả chuối già hay cịn gọi là chuối tiêu, có tên khoa học là Musa sp.,
thuộc họ Musaceae [12]. Chọn chuối chín ở mức 5, vỏ chuối đã chuyển sang vàng
nhưng cuống và đi vẫn cịn xanh.

16