điều chế và khảo sát ứng dụng của vật liệu hấp phụ từ vỏ sầu riêng

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
H 2 SO 4 .......................................................................................................................... 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 H 2 SO 4 ...................................... 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 H 2 SO 4 .................................. 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 H 2 SO 4 .............................................. 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 H 2 SO 4 ... 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 7085% khối lượng quả [14].

Hình 1.6. Vỏ quả sầu riêng
1.2.1. Công dụng của vỏ quả sầu riêng
Vỏ quả sầu riêng tuy là phần bỏ đi của quả nhưng lại có rất nhiều công dụng
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 NH 3 ), axit vô cơ mạnh

SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền

16


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh

như: HCl, HNO 3 ,... [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.
Phương trình phản ứng:

H+, t0

(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.
Phương trình phản ứng:

H2SO4đặc, t0

[C6H7O2(OH)3]n + 3nHNO3đặc

[C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O

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

Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh

CH2OH

CH2OH

CH2OH

CH

CH

CH

HC

HC

H3CO

H3CO

HC

OCH3
OH

OH

OH

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 H 2 SO 4 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
Đặc tính

Hàng bông

Hàng pha

sản phẩm

Đơn vị

dệt thoi

dệt kim

Dệt len

Sợi

Nước thải

m3/tấn vải

394

264

114

236

8-11

9-10

9

9-11

pH
TS

mg/l

400-1000

950-1380

420

800-1300

BOD 5

mg/l

70-135

90-220

120-130

90-130

COD

mg/l

150-380

230-500

400-450

210-230

Độ màu

Pt-Co

350-600

250-500

260-300

-

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 C o là nồng độ ban đầu và C e 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
công thức sau:
𝑞𝑞𝑒𝑒 =

SVTH: Phạm Thị Thanh Huyền

(𝐶𝐶𝑜𝑜 − 𝐶𝐶𝑒𝑒 ). 𝑉𝑉
𝑚𝑚

23