Nghiên cứu hấp phụ metylen xanh trong môi trường nước sử dụng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã chè biến tính (LV thạc sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

HUỲNH THU NGA

NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ METYLEN XANH
TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC SỬ DỤNG
VẬT LIỆU HẤP PHỤCHẾ TẠO TỪ
BÃ CHÈ BIẾN TÍNH

Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ
Mã số: 60.44.01.13

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Đỗ Trà Hương

THÁI NGUYÊN - 2016


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Đề tài: “Nghiên cứu hấp phụ metylen xanh trong môi trường
nước sử dụng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã chè biến tính” là do bản thân tôi thực
hiện. Các số liệu, kết quả trong đề tài là trung thực. Nếu sai sự thật tôi xin chịu trách
nhiệm.
Thái Nguyên, tháng 10 năm 2016
Tác giả luận văn

Huỳnh Thu Nga

i

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đỗ Trà Hương, cô giáo trực
tiếp hướng dẫn em làm luận văn này. Cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Khoa Hóa học,
các thầy cô Khoa sau Đại học, các thầy cô trong Ban Giám hiệu trường Đại học Sư
phạm - Đại học Thái Nguyên đã giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong
quá trình học tập, nghiên cứu, để hoàn thành luận văn khoa học.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo và các cán bộ phòng thí nghiệm
Hoá lý - Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên và các bạn
đồng nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn. Tôi cũng xin
gửi lời cảm ơn chân thành tới các cán bộ của Trường Đại học Y Dược đã cho phép tôi
sử dụng cơ sở vật chất và trang thiết bị trong quá trình thực hiện các công việc thực
nghiệm.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng nghiên cứu của
bản thân còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu có thể còn nhiều thiếu sót. Em rất mong
nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo, các bạn đồng nghiệp và những
người đang quan tâm đến vấn đề đã trình bày trong luận văn, để luận văn được hoàn
thiện hơn.
Em xin trân trọng cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 10 năm 2016
Tác giả

HUỲNH THU NGA

ii


MỤC LỤC
Trang

Lời cam đoan ................................................................................................................. i
Lời cảm ơn .................................................................................................................... ii
Mục lục ........................................................................................................................ iii
Danh mục các bảng ..................................................................................................... iv
Danh mục các hình ....................................................................................................... v
Danh mục từ viết tắt ................................................................................................... . vi
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
Chương 1: TỔNG QUAN .......................................................................................... 3
1.1. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ .............................................................. 3
1.1.1. Động học hấp phụ .......................................................................................... 3
1.1.2. Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt ................................................................... 4
1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ ................................................ 6
1.2. Khái quát chung về metylen xanh ..................................................................... 6
1.3. Ứng dụng của metylen xanh ............................................................................. 7
1.3.1. Sử dụng trong công nghiệp ............................................................................ 7
1.3.2. Sử dụng trong y học ....................................................................................... 7
1.4. Tác hại của metylen xanh ................................................................................. 8
1.5. Thuốc nhuộm và thuốc nhuộm metylen xanh trong nước thải công nghiệp .... 9
1.6. Các cách xử lý ô nhiễm metylen xanh ............................................................ 10
1.6.1. Quang xúc tác .............................................................................................. 10
1.6.2. Công nghệ màng trao đổi cation .................................................................. 11
1.6.3. Phương pháp keo tụ ..................................................................................... 11
1.6.4. Phương pháp oxy hóa tăng cường ............................................................... 12
1.6.5. Phương pháp hấp phụ .................................................................................. 13
1.7. Giới thiệu về cây chè ..................................................................................... 14
1.8. Một số hướng nghiên cứu hấp phụ metylen xanh trong môi trường nước và sử
dụng bã chè, các chất thải chè làm vật liệu hấp phụ .............................................. 16
1.8.1. Một số hướng nghiên cứu hấp phụ metylen xanh ....................................... 16
1.8.2. Một số hướng nghiên cứu sử dụng bã thải chè làm vật liệu hấp phụ .......... 19
1.9. Giới thiệu về phương pháp phân tích trắc quang ............................................. 22

iii


1.9.1. Nguyên tắc ................................................................................................... 22
1.9.2. Độ hấp thụ quang (A) .................................................................................. 22
1.9.3. Phương pháp đường chuẩn .......................................................................... 23
1.10. Một số phương pháp nghiên cứu đặc trưng của vật liệu ............................... 23
1.10.1. Phương pháp phổ hồng ngoại (FT - IR) .................................................... 23
1.10.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) .................................................. 24
1.10.3. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) .................................................... 25
1.10.4. Phổ tán xạ Raman ...................................................................................... 25
Chương 2: THỰC NGHIỆM .................................................................................. 27
2.1. Dụng cụ và hóa chất ........................................................................................ 27
2.1.1. Thiết bị ......................................................................................................... 27
2.1.2. Hóa chất ....................................................................................................... 27
2.2. Lập đường chuẩn xác định nồng độ metylen xanh ......................................... 27
2.3. Chế tạo vật liệu hấp phụ bã chè biến tính TK và TAC ................................... 28
2.3.1. Chế tạo vật liệu hấp phụ bã chè biến tính KOH (Tea KOH - TK) .............. 29
2.3.2. Chế tạo vật liệu hấp phụ cacbon hoạt tính bã chè (Tea Activated Carbon TAC) .............................................................................................................. 29
2.4. Khảo sát đặc điểm bề mặt, tính chất vật lý, cấu trúc của TK và TAC ........... 29
2.5. Xác định điểm đẳng điện của TK và TAC ..................................................... 30
2.6. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ metylen xanh của TK
và TAC theo phương pháp hấp phụ tĩnh. ............................................................... 30
2.6.1. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ............................................................... 30
2.6.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH ......................................................................... 31
2.6.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP ................................................. 31
2.6.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ................................................................. 32
2.6.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ban đầu. .................................................. 32
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 33

3.1. Kết quả khảo sát đặc điểm bề mặt, tính chất vật lý, cấu trúc của TK và TAC 33
3.2. Điểm đẳng điện của TK và TAC .................................................................... 41
3.3. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ metylen xanh của các
VLHP theo phương pháp hấp phụ tĩnh. ................................................................. 43
3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ............................................................... 43


3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH ......................................................................... 46
3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng TK và TAC ........................................ 49
3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ................................................................. 50
3.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ban đầu. .................................................. 51
3.4. Khảo sát dung lượng hấp phụ metylen xanh theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt
Langmuir ................................................................................................................ 52
3.5. Khảo sát dung lượng hấp phụ metylen xanh theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt
Freundlich .............................................................................................................. 54
3.6. Kết quả tính các thông số nhiệt động lực học quá trình hấp phụ metylen xanh
của TK và TAC ...................................................................................................... 57
3.7. Động học hấp phụ metylen xanh của TK và TAC .......................................... 59
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 66
CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ .............................................. 71


DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1: Một số phương trình đẳng nhiệt hấp phụ ..................................................... 5
Bảng 1.2: Độc tính của metylen xanh .......................................................................... 8
Bảng 2.1. Kết quả đo độ hấp thụ quang dung dịch metylen xanh với các nồng độ khác
nhau ............................................................................................................................. 28
Bảng 3.1: Kết quả xác định điểm đẳng điện của TK .................................................. 41

Bảng 3.2: Kết quả xác định điểm đẳng điện của TAC ............................................... 42
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của thời gian đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ của TK ...... 44
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thời gian đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ của TAC .... 45
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của pH đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ ............................. 47
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của khối lượng TK và TAC đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ . 49
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ..................... 50
Bảng 3.8: Ảnh hưởng của nồng độ đầu của metylen xanh đến dung lượng, hiệu suất
hấp phụ của TK ........................................................................................................... 51
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của nồng độ đầu của metylen xanh đến .................................. 52
dung lượng, hiệu suất hấp phụ của TAC ................................................................... 52
Bảng 3.10: Dung lượng hấp phụ cực đại qmax và hằng số Langmuir b....................... 54
Bảng 3.11: Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của lgq vào lgCcb trong quá trình hấp phụ
metylen xanh của TK .................................................................................................. 54
Bảng 3.12: Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của lgq vào lgCcb trong quá trình hấp phụ
metylen xanh của TAC ............................................................................................... 55
Bảng 3.13: Các hằng số của phương trình Freundlich đối với metylen xanh ............ 56
Bảng 3.14: Kết quả tính KD tại các nhiệt độ khác nhau ............................................. 57
Bảng 3.15: Các thông số nhiệt động lực học đối với quá trình hấp phụ metylen xanh .. 58
Bảng 3.16: Số liệu khảo sát động học hấp phụ của metylen xanh ............................. 59
Bảng 3.17: Một số tham số theo động học hấp phụ bậc 1 đối với metylen xanh ....... 60
Bảng 3.18: Một số tham số theo động học hấp phụ bậc 2 đối với metylen xanh ...... 60
Bảng 3.19: Số liệu khảo sát động học hấp phụ metylen xanh .................................... 62
Bảng 3.20: Một số tham số theo động học hấp phụ bậc 1 đối với metylen xanh ....... 63
Bảng 3.21: Một số tham số theo động học hấp phụ bậc 2 đối với metylen xanh ...... 63

iv


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang

Hình 1.1: Công thức cấu tạo của metylen xanh ........................................................... 6
Hình 1.2: Bệnh thủy đậu ở trẻ nhỏ ............................................................................... 7
Hình 1.3: Nước thải ô nhiễm metylen xanh ................................................................. 9
Hình 1.4: Hình ảnh cây chè ...................................................................................... 14
Hình 2.1: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ metylen xanh ................................ 28
Hình 2.2: Các giai đoạn chế tạo vật liệu .................................................................... 28
Hình 3.1: Hình thái học bề mặt của bã chè chưa biến tính ......................................... 33
Hình 3.2: Hình thái học bề mặt của TK ..................................................................... 33
Hình 3.3: Hình thái học bề mặt của TAC .................................................................. 34
Hình 3.4: Phổ hồng ngoại của bã chè chưa biến tính ................................................ 35
Hình 3.5: Phổ hồng ngoại của TK ............................................................................. 36
Hình 3.6: Phổ hồng ngoại của CAC .......................................................................... 38
Hình 3.7: Phổ hồng ngoại của TAC........................................................................... 39
Hình 3.8: Giản đồ nhiễu xạ XRD của TAC và CAC ................................................. 40
Hình 3.9: Phổ Raman của TAC và CAC ................................................................... 40
Hình 3.10: Đồ thị xác định điểm đẳng điện của TK .................................................. 42
Hình 3.11: Đồ thị xác định điểm đẳng điện của TAC ............................................... 43
Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ của TK .......... 46
Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ của TAC ...........46
Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ của TK ........ 47
Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ của TAC ..... 47
Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào khối lượng TK ... 49
Hình 3.17: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào khối lượng TAC ... 49
Hình 3.18: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào nhiệt độ ................ 51
Hình 3.19: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào nhiệt độ ................ 51
Hình 3.20: Đường đẳng nhiệt Langmuir đối với metylen xanh ................................ 53
Hình 3.21: Sự phụ thuộc của C cb /q vào C của metylen xanh ..................................... 53
Hình 3.22: Đường đẳng nhiệt Langmuir của TAC đối với metylen xanh ................. 53

v

Hình 3.23: Sự phụ thuộc của C cb /q vào C cb của metylen xanh .................................. 53
Hình 3.24: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lgq vào lqCcb ..................................... 55
Hình 3.25: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lgq vào lqCcb ..................................... 56
Hình 3.26: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lnKD vào 1/T của TK ........................ 58
Hình 3.27: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lnKD vào 1/T của TAC ..................... 58
Hình 3.28: Đồ thị phương trình động học bậc 1 đối với metylen xanh ..................... 60
Hình 3.29: Đồ thị phương trình động học bậc 2 đối với metylen xanh ..................... 60
Hình 3.30: Đồ thị phương trình động học bậc 1 đối với metylen xanh ..................... 63
Hình 3.31: Đồ thị phương trình động học bậc 2 đối với metylen xanh ..................... 63


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT

Kí hiệu viết tắt

Nội dung

1

MB

2

FT-IR

Phổ hồng ngoại

3

XRD

Nhiễu xạ rơnghen

4

TAC

Tea Activated Carbon – Cacbon hoạt tính bã chè

5

TEM

Hiển vi điện tử truyền qua

6

TK

7

VLHP

Vật liệu hấp phụ

8

SEM

Hiển vi điện tử quét

9

CAC

Cacbon hoạt tính thương mại

Methylene Blue - Metylen xanh

Tea KOH - Bã chè biến tính KOH

vi


MỞ ĐẦU
Công nghiệp dệt nhuộm là một trong những ngành lớn và lâu đời ở Việt Nam.
Do đặc thù sản xuất, ngành công nghiệp này tiêu thụ một lượng rất lớn nước và cũng
tạo ra một lượng nước thải công nghiệp dệt nhuộm tương ứng từ các bước khác nhau
trong quá trình nhuộm màu và hoàn thiện sản xuất. Nước thải này có độ kiềm, độ màu
và hàm lượng các chất hữu cơ, chất rắn độc hại rất cao do sử dụng rất nhiều loại hóa
chất trong quy trình sản xuất. Ngoài ra một số thuốc nhuộm còn có tính chất độc hại
khi chúng thâm nhập vào thức ăn, nguồn nước sinh hoạt, là tác nhân gây ung thư khi
con người tiếp nhận các nguồn trên. Ở mỗi quốc gia, trong đó có Việt Nam, việc xử lý
các thành phần gây ô nhiễm này tới hàm lượng cho phép là điều bắt buộc trước khi
nguồn nước thải được đưa trở lại tự nhiên.
Để giải quyết các vấn đề này, các phương pháp khác nhau đã được sử dụng cho
việc xử lý màu của nước thải dệt nhuộm thông qua việc tách các thuốc nhuộm ra khỏi

nước thải trước khi đưa ra môi trường nước. Các phương pháp thường được sử dụng là
hóa học và hóa lý truyền thống như trung hòa điều chỉnh pH, đông keo tụ, oxy hóa…
Tuy nhiên, các phương pháp trên rất khó vận dụng, yêu cầu chi phí đầu tư cao và hóa
chất đắt tiền. Một trong những hướng đi ưu tiên, gần đây được nhiều nhà khoa học cả
trong và ngoài nước quan tâm là xử lý màu của nước thải dệt nhuộm bằng các vật liệu
hấp phụ giá thành thấp, thân thiện với môi trường được chế tạo từ vật liệu phế thải trong
các hoạt động công nghiệp và nông nghiệp. Ưu điểm chính của nó là nguồn cung cấp
vật liệu phong phú, dễ điều chế, không đắt tiền, thân thiện với môi trường.
Việt Nam có khí hậu nhiệt đới 4 mùa nằm ở khu vực Đông Nam Á, là một trong
những chiếc nôi của cây chè. Hiện nay, cả nước có khoảng 130 nghìn ha chè các loại,
năng suất bình quân đạt hơn 77 tạ/ha, sản lượng chè của cả nước đạt gần 824 nghìn tấn
búp tươi. Trà Việt Nam được xuất khẩu sang 110 quốc gia và vùng lãnh thổ, giá trị xuất
khẩu đạt gần 200 triệu USD/năm. Việt Nam hiện đứng thứ 5 trên thế giới về sản lượng
và xuất khẩu trà với kế hoạch sản xuất đạt 1,2 triệu tấn chè thô và xuất khẩu 200.000
tấn chè chế biến vào năm 2015.

1


Thái Nguyên là vùng chè trọng điểm của cả nước, với diện tích chè hơn
18.500ha, trong đó có gần 17.000ha chè kinh doanh, năng suất đạt 109 tạ/ha, sản lượng
đạt gần 185 nghìn tấn. Xác định chè là cây trồng mũi nhọn, những năm qua, tỉnh Thái
Nguyên đã triển khai nhiều biện pháp để nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm chè,
trong đó có việc áp dụng quy trình thực hành sản xuất nông nghiệp tốt (VietGAP). Hiện
nay, toàn tỉnh có 15 mô hình chè theo tiêu chuẩn VietGAP ở các huyện Đại Từ, Đồng
Hỷ, Định Hóa, Võ Nhai, Phổ Yên, Phú Lương.
Trong quá trình sản xuất chè, lá chè có chất lượng cao được lựa chọn để sản
xuất chè xanh khô xuất khẩu, còn lá chè chất lượng thấp được sử dụng để sản xuất đồ
uống trà và để tách polyphenol trong chè... Một số lượng lớn bã chè để sản xuất đồ
uống thường bị thải ra môi trường mà không qua xử lý, đó không chỉ là một sự lãng phí

về tài nguyên mà còn gây ra vấn đề vệ sinh môi trường trong quá trình phân hủy. Các nghiên
cứu cho thấy bã chè có thành phần chủ yếu là cellulose, hemicelluloses, lignin, tannin
và các protein... Trong đó cellulose, hemicelluloses, lignin và tannin là những chất có
chứa những nhóm chức cacboxylic, phenolic, hydroxyl và oxyl thơm…có khả năng
hấp phụ các phẩm nhuộm trong môi trường nước.
Vì vậy, chúng tôi quyết định lựa chọn đề tài “Nghiên cứu hấp phụ metylen
xanh trong môi trường nước sử dụng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã chè biến tính”.
Đây là hướng nghiên cứu phù hợp với mục tiêu “Hình thành và phát triển ngành công
nghiệp tái chế chất thải” trong chiến lược bảo vệ môi trường quốc gia của Việt Nam
đến năm 2020 và tận dụng nguồn vật liệu phế thải trong ngành công nghiệp chè - ngành
công nghiệp thế mạnh của quê hương Thái Nguyên.

2


Chương 1:
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ
Hiện nay có nhiều phương pháp xử lý nước thải: Phương pháp cơ học, phương
pháp xử lý sinh học, phương pháp hóa lý, phương pháp hấp phụ và phương pháp hóa
học. Trong đó phương pháp hấp phụ là một phương pháp xử lý đang được chú ý nhiều
trong thời gian gần đây, do nhiều đặc điểm ưu việt của nó. Vật liệu hấp phụ có thể chế
tạo từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên và các phụ phẩm nông, công nghiệp sẵn có và
dễ kiếm, quy trình xử lý đơn giản, công nghệ xử lý không đòi hỏi thiết bị phức tạp và
quá trình xử lý không đưa thêm vào môi trường những tác nhân độc hại.
1.1.1. Động học hấp phụ
+ Đối với hệ lỏng - rắn, quá trình hấp phụ xảy ra theo các giai đoạn chính sau:
- Giai đoạn khuếch tán trong dung dịch: Các phần tử chất bị hấp phụ chuyển từ
pha thể tích đến bề mặt ngoài của chất hấp phụ.
- Giai đoạn khuếch tán màng: phần tử chất hấp phụ chuyển động đến bề mặt

ngoài của chất hấp phụ chứa các hệ mao quản.
- Giai đoạn khuếch tán trong mao quản: các phần tử chất bị hấp phụ khuếch tán
vào bên trong hệ mao quản của chất hấp phụ.
- Giai đoạn hấp phụ thực sự: các phần tử chất bị hấp phụ được gắn chặt vào bề
mặt chất hấp phụ.
Quá trình hấp phụ có thể được coi là một phản ứng nối tiếp, trong đó mỗi phản
ứng nhỏ là một giai đoạn của quá trình. Khi đó, giai đoạn có tốc độ chậm nhất đóng vai
trò quyết định đến tốc độ của cả quá trình. Trong các quá trình động học hấp phụ, người
ta thừa nhận: giai đoạn khuếch tán trong và ngoài có tốc độ chậm nhất. Do đó các giai
đoạn này đóng vai trò quyết định đến toàn bộ quá trình động học hấp phụ. Dung lượng
hấp phụ phụ thuộc vào các giai đoạn này và sẽ thay đổi theo thời gian cho đến khi quá
trình đạt trạng thái cân bằng.
Tố c đô ̣ hấ p phụ v là biế n thiên nồng đô ̣ chấ t bi ̣hấp phu ̣ theo thời gian:

3


v

dx
dt

(1.1)

Tốc độ hấp phụ phu ̣ thuô ̣c bâ ̣c nhấ t vào sự biế n thiên nồ ng đô ̣ theo thời gian:
V

dx
  (C0  Ccb )  k(q max  q)
dt

(1.2)

Trong đó:
β: hệ số chuyển khối.
C0: nồng độ chất bị hấp phụ trong pha thể tích tại thời điểm ban đầu (mg/L).
Ccb: nồng độ chất bị hấp phụ trong pha thể tích tại thời điểm t (mg/L).
k : hằng số tốc độ hấp phụ.
q : dung lượng hấp phụ tại thời điểm t (mg/g).
qmax: dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g).
Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc nhất Lagergren

dq t
 k1 (q e  q t )
dt

(1.3)

Dạng tích phân của phương trình trên là:
lg(q e  q t )  lgq e 

k1
t
2,303

(1.4)

Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc hai có dạng:

dq t

 k 2 (q e  q t ) 2
dt

(1.5)

Dạng tích phân của phương trình này là:
t
1
1

 t
2
q t k 2 .q e q e

(1.6)

Trong đó:
qe , qt là dung lượng hấp phụ tại thời gian đạt cân bằng và tại thời gian t (mg/g)
k1, k2 là hằng số tốc độ hấp phụ bậc nhất (thời gian-1) và bậc hai (g.mg-1. thời
gian-1) biểu kiến.
1.1.2. Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt
Khi nhiệt độ không đổi, đường biểu diễn q = fT (P hoặc C) được gọi là đường đẳng
nhiệt hấp phụ.

4


Đường đẳng nhiệt hấp phụ là đường mô tả sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ tại
một thời điểm vào nồng độ hoặc áp suất của chất bị hấp phụ tại thời điểm đó ở một nhiệt độ
không đổi.

Đối với chất hấp phụ là chất rắn, chất bị hấp phụ là chất lỏng, khí thì đường hấp phụ
đẳng nhiệt được mô tả qua các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ như: phương trình hấp phụ
đẳng nhiệt Henry, Freundlich, Langmuir….
Một số phương trình đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng nhất áp dụng cho hệ hấp
phụ rắn - khí được nêu ở bảng 1.1
Bảng 1.1: Một số phương trình đẳng nhiệt hấp phụ
Tên phương trình

Phương trình

Bản chất của
sự hấp phụ

Langmuir

v
b.q
 
vm
1  b.q

Vật lý và hóa học

Henry

v  k. p

Vật lý và hóa học

Frendlich

v  k . p (n > 1)

Vật lý và hóa học

Shlygin-Frumkin-

v
1
   ln Co . p
vm
a

Vật lý và hóa học

p
1
(C  1) p


.
v.( po  p) vm .C
vm .C po

Vật lý, nhiều lớp

Tempkin
Brunauer-EmmettTeller (BET)

,

1
n

Trong các phương trình trên:

v : thể tích chất bị hấp phụ, đặc trưng cho đại lượng hấp phụ thường biểu diễn
bằng cm3 ở điều kiện tiêu chuẩn

vm : đại lượng hấp phụ cực đại

p : áp suất chất bị hấp phụ ở pha khí

 : độ che phủ ; a, b, k , k , , n, C, Co : là các hằng số
po : áp suất hơi bão hòa của chất bị hấp phụ ở trạng thái lỏng tinh khiết ở cùng
nhiệt độ.

5


1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ
Có ba yếu tố chính ảnh hưởng đến sự hấp phụ của các chất lên bề mặt chất
rắn, đó là:
Nồng độ của chất tan trong chất lỏng (hoặc áp suất đối với chất khí).
Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi tăng nhiệt độ, sự hấp phụ trong dung dịch giảm
nhưng thường ở mức độ ít.
Quá trình hấp phụ cạnh tranh đối với các chất bị hấp phụ.
Ngoài ra, còn một vài yếu tố khác như sự thay đổi diện tích bề mặt của chất hấp
phụ và sự thay đổi pH của dung dịch.
1.2. Khái quát chung về metylen xanh

Metylen xanh là một loại thuốc nhuộm bazơ cation, nó được sử dụng phổ biến
trong công nghiệp dệt nhuộm, làm chất chỉ thị và thuốc trong y học. Đây là một chất
khó phân hủy khi thải ra môi trường nước, gây mất vẻ đẹp mĩ quan, ảnh hưởng xấu đến
quá trình sản xuất và sinh hoạt.
Metylen xanh là một hợp chất hóa học thơm dị vòng có công thức phân tử là:
C16H18N3SCl. Công thức cấu tạo như sau:

Hình 1.1: Công thức cấu tạo của metylen xanh
Khối lượng mol phân tử: 319,85 g/mol; Nhiệt độ nóng chảy: 100 - 110 °C. Khi
tồn tại dưới dạng ngậm nước (C16H18N3SCl.3H2O) trong điều kiện tự nhiên, khối lượng
mol phân tử của metylen xanh là 373,9 g/mol.
Metylen xanh (MB) là một chất màu thuộc họ thiôzin, phân ly dưới dạng cation
MB+ là C16H18N3S+.
Metylen xanh là một chất tinh thể màu xanh lục, có ánh kim, tan nhiều trong
nước, etanol. Trong hóa học phân tích, metylen xanh được sử dụng như một chất chỉ
thị với thế oxi hóa khử tiêu chuẩn là 0,01V. Dung dịch của chất này có màu xanh khi
trong một môi trường oxi hóa, nhưng sẽ mất màu chuyển sang không màu nếu tiếp xúc
với một chất khử. Metylen xanh đã được sử dụng làm chất chỉ thị để phân tích một số
nguyên tố theo phương pháp động học.

6


1.3. Ứng dụng của metylen xanh
1.3.1. Sử dụng trong công nghiệp
Trong các loại thuốc nhuộm, thuốc nhuộm cation, bao gồm cả methylen xanh
đều được sử dụng trong sản xuất sơn và nhuộm len. Metylen xanh cũng được sử dụng
trong vi sinh, phẫu thuật, chuẩn đoán bệnh và như chất gây ức chế quá trình oxy hóa
của chất thải hữu cơ. Nhiều thuốc nhuộm được sử dụng rộng rãi trong các ngành công
nghiệp khác nhau chẳng hạn như dệt may, giấy, cao su, nhựa, thực phẩm và dược

phẩm [43, 47].
1.3.2. Sử dụng trong y học
Metylen xanh là loại thuốc giải độc, sát khuẩn nhẹ có các dạng dùng như viên
nén, thuốc tiêm, dung dịch dùng ngoài 1% hoặc dung dịch milian (gồm metylen xanh,
tím gentian, ethanol, nước cất…)…
Metylen xanh được dùng trong điều trị methemoglobin-huyết do thuốc hoặc
không rõ nguyên nhân, điều trị ngộ độc cyanid và điều trị triệu chứng methemoglobin
- huyết với liều tiêm tĩnh mạch cho người lớn và trẻ em là: 1 - 2 mg/kg, tiêm chậm
trong vài phút.
Metylen xanh cũng có tác dụng sát khuẩn nhẹ và nhuộm màu các mô. Metylen
xanh có một số ứng dụng đáng chú ý trong y học lâm sang như để điều trị nhiễm virut
ngoài da như herpes simplex, điều trị chốc lở, viêm da mủ, sát khuẩn đường niệu sinh
dục và làm thuốc nhuộm các mô trong một số thao tác chẩn đoán (nhuộm vi khuẩn…).
Ngoài ra, nó còn được xem như là thuốc giải độc cyanid, nitroprusiat và các chất gây
ethemoglobin huyết. Metylen xanh là một loại thuốc thường an toàn nếu sử dụng hợp
lí liều lượng và cách dùng [18].

Hình 1.2: Bệnh thủy đậu ở trẻ nhỏ

7


1.4. Tác hại của metylen xanh
Mặc dù không được liệt vào các nhóm hóa chất gây độc cao, nhưng metylen
xanh có thể gây tổn thương tạm thời da và mắt trên con người và động vật. Metylen
xanh là một chất có hoạt tính sinh học và nếu được tiêm không phù hợp, nó có thể dẫn
đến một số biến chứng sức khỏe, bao gồm cả rối loạn tiêu hóa. Nếu dùng một lượng
lớn metylen xanh có thể gây thiếu máu và một số triệu chứng ở đường tiêu hóa khi
uống hoặc tiêm tĩnh mạch liều cao. Thường gặp: thiếu máu, tan máu. Ngoài ra, người
bệnh có thể thấy buồn nôn, nôn, đau bụng; chóng mặt, đau đầu, sốt; hạ huyết áp, đau

vùng trước tim; kích ứng bàng quang; da có màu xanh.
Metylen xanh là một chất gây ức chế MAO (monoamine oxidase) như
furazolidone (Furoxone), isocarboxazid (Marplan), phenelzine (Nardil),… cực mạnh
và trong con người nó gây ra serotonin có khả năng gây tử vong. Đã có một số trường
hợp tử vong ở người do độc tính serotonin. Những phụ nữ có thai và cho con bú, người
bệnh có chức năng thận yếu nên thận trọng khi dùng methylene xanh bởi vì dùng
methylene xanh kéo dài có thể dẫn đến thiếu máu do tăng phá huỷ hồng cầu và gây tan
máu đặc biệt ở trẻ nhỏ và người bệnh thiếu glucose - 6 phosphat dehydrogenase.
Bảng 1.2: Độc tính của metylen xanh [37]
Động vật

Liều lượng (mg/kg)

Biểu hiện

Con chuột

5-50

Chết tế bào thần kinh, giảm tế bào isoflurane

Con chó

10-20

Hạ huyết áp, giảm SVR (Systemic Vascular
Resistance), tăng huyết áp động mạch phổi

Con người Liều lượng (mg/kg)
2-4

7

Biểu hiện
Bong vảy da ở trẻ sơ sinh, và chứng tan máu,
thiếu máu
Buồn nôn, nôn, đau bụng, đau ngực, sốt, và
hội chứng tan máu

7,5

Sốt cao và có thể bị lú lẫn

20

Hạ huyết áp

80

Mất màu xanh của da (tương tự để chứng
xanh tím)

8


1.5. Thuốc nhuộm và thuốc nhuộm metylen xanh trong nước thải công nghiệp
Hơn 70.000 tấn của khoảng 10.000 loại thuốc nhuộm và bột màu được sản xuất
mỗi năm trên toàn thế giới trong đó có khoảng 20-30% được thải ra trong nước thải
công nghiệp của ngành dệt nhuộm. Metylen xanh là một trong những thuốc nhuộm
được sử dụng phổ biến nhất [41].
Thuốc nhuộm được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp như dệt, giấy,

nhựa, thực phẩm và mỹ phẩm. Chất thải từ các ngành công nghiệp này có thể gây hại
trực tiếp đến môi trường. Mức độ ô nhiễm ngay cả khi nồng độ rất thấp nó cũng ảnh
hưởng đến đời sống thủy sinh cũng như thức ăn. Nhiều thuốc nhuộm khó phân thủy.
Chúng bền với ánh sáng, chất oxy hóa và chống lại sự phân hủy thiếu khí. Do đó, tình
trạng ô nhiễm do thuốc nhuộm đặt ra không chỉ là một vấn đề nghiêm trọng tới sức
khỏe cộng đồng, mà còn ảnh hưởng đến ô nhiễm môi trường. Việc thải những nước
thải có màu vào hệ sinh thái gây mất thẩm mỹ, hiện tượng nhiễu loạn trong đời sống
thủy sinh.

Hình 1.3: Nước thải ô nhiễm metylen xanh
Việc thải thuốc nhuộm ra môi trường gây lo lắng về vấn đề ô nhiễm và vấn đề
thẩm mĩ. Các ngành công nghiệp như dệt may, da, giấy, nhựa, .., là một trong những
nguồn nước thải có chứa thuốc nhuộm. Có hơn 100,000 loại thuốc nhuộm khác nhau
được thải ra môi trường 7.105 tấn hàng năm. Mặc dù metylen xanh được sử dụng trong
một số phương pháp điều trị y tế và trong dệt nhuộm, nó có thể gây ra tổn thương mắt

9


cho cả người và động vật. Khi hít vào, nó có thể gây rối loạn nhịp thở như thở nhanh
hoặc khó thở. Khi qua đường miệng, có thể gây ra các triệu chứng như buồn nôn, ói
mửa, tiêu chảy, viêm dạ dày và rối loạn tâm thần. Do đó, việc loại bỏ của metylen xanh
từ chất thải công nghiệp đã trở thành một trong những mối quan tâm lớn về môi trường [21].
1.6. Các cách xử lý ô nhiễm metylen xanh
Do đặc thù công nghệ, nước thải dệt nhuộm có các chỉ số TS (là lượng khô tính
bằng mg của phần còn lại sau khi làm bay hơi 1 lít mẫu nước trên nồi cách thủy rồi sấy
khô ở 105°C cho tới khi khối lượng không đổi (mg/L), TSS (là tổng lượng vật chất hữu
cơ và vô cơ lơ lửng (phù sa, mùn bã hữu cơ, tảo) lơ lửng trong nước), độ màu, COD và
BOD cao, bên cạnh đó phải kể đến một số lượng đáng kể các kim loại nặng độc hại như
Cr, Cu, Co, Zn… ở các công đoạn khác nhau. Chính vì thế cần phân luồng dòng thải

theo tính chất và mức độ gây ô nhiễm: dòng ô nhiễm nặng như dịch nhuộm, dịch hồ,
nước giặt đầu, dòng ô nhiễm vừa như nước giặt ở các giai đoạn trung gian, dòng ô nhiễm
ít như nước giặt cuối …để có biện pháp xử lý phù hợp.
Trong thực tế để đạt được hiệu quả xử lý cũng như kinh tế, người ta không dùng
đơn lẻ mà kết hợp các phương pháp xử lý hóa lý, hóa học, sinh học, nhằm tạo nên một
quy trình xử lý hoàn chỉnh
Trên thế giới có nhiều loại hình công nghệ để xử lý metylen xanh đang được áp
dụng là: quang xúc tác, phân hủy điện hóa, màng trao đổi cation, phương pháp keo tụ,
phương pháp oxy hóa tăng cườngvà phương pháp hấp phụ.
1.6.1. Quang xúc tác
Quá trình quang xúc tác là quá trình kích thích các phản ứng quang hóa bằng
chất xúc tác, dựa trên nguyên tắc chất xúc tác X nhận năng lượng ánh sáng sẽ chuyển
sang dạng hoạt hóa X*, sau đó X* sẽ chuyển năng lượng sang cho chất thải và chất thải
sẽ bị biến đổi sang dạng mong muốn.
Một số chất bán dẫn được sử dụng làm chất quang xúc tác trong đó zinc oxide
ZnO, titanium dioxide TiO2, zinc titanate Zn2TiO2, cát biển, CdS là các chất cho hiệu
quả cao.
Cơ chế phân hủy của MB bởi TiO2 và ánh sáng UV:

10


Phản ứng của màng TiO2 (có dung dịch MB phủ phiá trên màng) khi đươ ̣c chiế u
sáng thích hợp
TiO2 + hν-> e + h
O2 (hấ p thu ̣ trên bm) + e ->O−
2
H2O (H+ + OH-) + h -> H+ + *OH
MB + *OH -> sản phẩm phân huỷ
MB + O−

2 -> sản phẩ m phân hủy
Sản phẩm phân hủy (có thể là CO2, H2O, …) làm dung dich
̣ MB trở nên mấ t
màu. Khi đó, đô ̣ truyền qua của màng tăng lên.
1.6.2. Công nghệ màng trao đổi cation
Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để làm sạch nước hoặc nước thải khỏi
các kim loại như Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn… cũng như các hợp chất màu, các
hợp chất của asen, photpho, xyanua và chất phóng xạ. Phương pháp này cho phép thu
hồi các chất và đạt được mức độ làm sạch cao. Vì vậy nó là một phương pháp được
ứng dụng rộng rãi để tách muối trong xử lý nước và nước thải. Bản chất của quá trình
trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với ion
có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này được gọi là các
ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước. Các chất trao đổi ion
có khả năng trao đổi các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là các cationit và chúng
mang tính axit. Các chất có khả năng trao đổi với các ion âm gọi là các anionit và chúng
mang tính kiềm. Nếu như các ionit nào đó trao đổi cả cation và anion thì người ta gọi
chúng là ionit lưỡng tính. Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có
nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo.
1.6.3. Phương pháp keo tụ
Đây là phương pháp thông dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm. Nước thải dệt
nhuộm có tính chất như một dung dịch keo với các tiểu phân có kích thước hạt 10-7 –
10-5 cm, các tiểu phân này có thể đi qua giấy lọc.
Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể tách
được các chất gây ô nhiễm bẩn ở dạng keo và hòa tan, vì những hạt rắn có kích thước
quá nhỏ. Để tách các hạt rắn đó một cách có hiệu quả, cần chuyển các tiểu phân nhỏ

11


thành các tập hợp lớn hơn.Việc khử các hạt keo đòi hỏi trước hết cần trung hòa điện

tích của chúng, tiếp đến là liên kết chúng với nhau bằng các chất đông tụ. Các khối kết
tủa bông lớn chịu ảnh hưởng của lực trọng trường bị sa lắng xuống, trong quá trình sa
lắng sẽ kéo theo các hạt lơ lửng và các hạt tạp chất khác. Để tăng tốc độ keo tụ, tốc độ
sa lắng, tốc độ nén ép các bông keo và đặc biệt để làm giảm lượng chất keo tụ có thể
dùng thêm các chất trợ keo, chất này có vai trò liên kết giữa các hạt keo với nhau [2].
Hiện nay, keo tụ là phương pháp tiền xử lý thích hơp cho việc tách và loại bỏ
các hạt keo, giảm giá trị COD, độ màu, độ đục đến một giới hạn để có thể tiến hành
các bước xử lý tiếp theo. Do quy mô sản xuất nhỏ nên các hộ ở Dương Nội chủ yếu sử
dụng loại thuốc nhuộm trực tiếp và thuốc nhuộm axit. Loại này tan thẳng vào nước ở
60 -700C, bắt màu thẳng vào vật liệu, không qua xử lý trung gian, hóa chất phụ trợ kèm
theo đơn giản, rẻ tiền, thiết bị nhuộm không phức tạp. Trong môi trường nhuộm, chúng
tạo thành các anion có dạng ArSO−
3 , đây là cơ sở cho việc sử dụng phương pháp keo tụ
với các tác nhân keo tụ là muối cation đa hóa trị:
Ar – SO3Na



+
Ar – SO−
3 + Na

Phương pháp keo tụ có thể loại bỏ được kim loại nặng trong nước thải, làm giảm
độ đục và các thành phần rắn lơ lửng. Bên cạnh đó còn làm giảm chất ô nhiễm khác
nhau như dầu mỡ, COD, BOD…Trong nghiên cứu của Duk Jong Joo, Won Sik Shin và
Jeong Hak Choi [32] đã tiến hành xử lý nước thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính bằng
phèn nhôm, phèn sắt và sử dụng thêm chất trợ lắng polime tổng hợp. Kết quả cho thấy,
khi sử dụng lượng phèn 1g/L thì hiệu quả loại bỏ màu đạt được nhỏ hơn 20%, khi kết
hợp phèn và chất trợ lắng thì màu của nước thải được loại hầu như hoàn toàn. Hiệu quả
xử lý tăng khi tăng lượng chất trợ lắng. Ngoài ra, hiệu quả keo tụ còn phụ thuộc vào

điều kiện pH và loại chất keo tụ sử dụng.
1.6.4. Phương pháp oxy hóa tăng cường
Đây là phương pháp có khả năng phân hủy triệt để những chất hữu cơ có cấu
trúc bền, độc tính cao chưa bị loại bỏ hoàn toàn bởi quá trình keo tụ và không dễ bị oxy
hóa bởi các chất oxy hóa thông thường, cũng như không hoặc ít bị phân hủy bởi vi sinh
vật.

12


Bản chất của phương pháp là xảy ra các quá trình oxi hóa để tạo ra các gốc tự do
như OH• có hoạt tính cao, có thể khoáng hóa hoàn toàn hầu hết các hợp chất hữu cơ bền
thành các sản phẩm bền vững như CO2 và các axit vô cơ không gây khí thải. Một số ví
dụ về phương pháp oxi hóa tăng cường như Fenton, Peroxon, catazon, quang fenton và
quang xúc tác bán dẫn.
Với bản chất tạo ra gốc hydroxyl có tính oxy hóa rất mạnh, có khả năng oxy hóa
không chọn lọc hầu hết các hợp chất hữu cơ hòa tan trong dung dịch nước. Vì vậy trong
những năm gần đây, hiệu ứng Fenton điện hóa đã và đang được nhiều nhà khoa học
trên thế giới quan tâm nghiên cứu, ứng dụng trong lĩnh vực xử lý nước thải chứa các
hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm môi trường. Các kết quả nghiên cứu sử dụng hiệu ứng
Fenton điện hóa nhằm xử lý các nguồn nước ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ độc hại
cho hiệu quả cao hơn nhiều so với các phương pháp thông thường khác. Năm 2007,
Minghua Zhou và các cộng sự [50] đã nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố
(pH, nồng độ Fe2+, thế điện cực catôt, nồng độ muối Na2SO4, nồng độ metyl đỏ) tới sự
phân hủy metyl đỏ bằng hiệu ứng Fenton điện hóa sử dụng điện cực graphitpolytetrafloetylen (PTFE).
1.6.5. Phương pháp hấp phụ
Phương pháp hấp phụ được xem là phương pháp ưu việt nhất. Sử dụng phương
pháp này có thể xử lý triệt để, loại bỏ hầu hết các chất vô cơ và hữu cơ, màu sắc, mùi
vị, không để lại ô nhiễm phụ sau xử lý, thu gom và kiểm soát được hoàn toàn chất thải.
Tuy nhiên, điều này cũng còn phụ thuộc vào khả năng chất hấp phụ sử dụng và kinh

phí cho phép.
Xử lý nước thải bằng phương pháp hấp phụ với vật liệu có nguồn gốc tự nhiên
(biomass) đã được nghiên cứu ứng dụng ở nhiều quốc gia trên thế giới. Phương pháp
này thực chất là kỹ thuật hấp phụ sử dụng vật liệu có nguồn gốc biomass làm lớp đệm.
Mặc dù còn nhiều ý kiến khác nhau, nhưng cơ chế của quá trình hấp phụ có thể phân
thành hai loại: hấp phụ do tương tác tĩnh điện và hấp phụ nội tại [3, 11].
Tương tác tĩnh điện: có thể quan sát được từ quá trình hấp phụ các cation kim
loại và các anion trên bề mặt chất hấp phụ.

13


Chế độ hấp phụ nội tại: Hấp phụ nội tại là quá trình tương tác bề mặt. Quá trình
hấp phụ các ion kim loại lên bề mặt đều chịu tác động của các tính chất bề mặt của vật
liệu hấp phụ như bề mặt riêng, độ rỗng, phân bố lỗ xốp… và sự phân cực. Các chất hấp
phụ có nguồn gốc biomass thường chứa cellulose tạo ra bởi các phần tử lặp β-D glucose
là thành phần chính của thành tế bào. Nhóm hydroxyl phân cực trên cellulose có khả
năng liên kết với ion trong dung dịch. Ngoài ra, trong thành phần của một số thực vật
còn có chứa rất nhiều hợp chất hữu cơ, vô cơ khác như hemicellulose, pectins, lignin,
chlorophenyl, carotene, anthocyanyn và tanin cũng có khả năng hấp thụ ion kim loại
[49].
1.7. Giới thiệu về cây chè
Chè là loài cây có lịch sử trồng trọt lâu đời nhất. Cây chè có tên khoa học
là Camelia Sineusis, thuộc họ Theacae, khí hàn, vị khổ cam, không độc. Đây là một
loại cây xanh lá quanh năm, có hoa màu trắng. Cây chè phải trồng khoảng 5 năm mới
bắt đầu hái và thu hoạch trong vòng 25 năm.

Hình 1.4: Hình ảnh cây chè
Với sự thâm nhập của trà vào phương Tây, các thành phần hóa học của cây
chè bắt đầu được nghiên cứu từ năm 1827 (Oudry). Đến nay, người ta phát hiện được

trong thành phần của chè có 13 nhóm gồm 120-130 hoạt chất khác nhau:

14


Nhóm chất đường: glucoza, fructoza,.. tạo giá trị dinh dưỡng và mùi thơm khi
chế biến ở nhiệt độ cao.
Nhóm tinh dầu: metyl salixylat, citronellol,..tạo nên hương thơm riêng của mỗi
loại chè, chịu ảnh hưởng của khí hậu, loại đất và quy trình chế biến.
Nhóm sắc tố: chất diệp lục, caroten, xanthophin, làm cho nước chè có thể từ
màu xanh nhạt đến xanh lục sẫm hoặc từ màu vàng đến đỏ nâu và nâu sẫm.
Nhóm axít hữu cơ: gồm 8-9 loại khác nhau, có tác dụng tăng giá trị về mặt thực
phẩm và có chất tạo ra vị.
Nhóm chất vô cơ: kali, phốtpho, lưu huỳnh, flo,magiê, canxi,..
Nhóm vitamin: C, B1, B2, PP,…: hầu hết tan trong nước, do đó người ta nói
nước chè có giá trị như thuốc bổ.
Nhóm glucozit: góp phần tạo ra hương chè và có thể làm cho nước chè có vị
đắng, chát và màu hồng đỏ.
Nhóm chất chát (tanin): chiếm 15%-30% trong chè, sau khi chế biến thì nó trở
thành vị chát…
Nhóm chất nhựa: đóng vai trò tạo mùi thơm và giữ cho mùi không thoát đi
nhanh (chất này rất quan trọng trong việc chế biến trà rời thành trà bánh).
Nhóm chất keo (petin): giúp bảo quản trà được lâu vì có tính năng khó hút ẩm.
Nhóm ancal: cafein, theobromin, theophylin, adenin, guanin,..
Nhóm protein và axit amin: tạo giá trị dinh dưỡng và hương thơm cho chè.
Nhóm enzim: là những chất xúc tác sinh học quan trọng trong quá trình biến đổi
của cơ thể sống.
Chè được sản xuất ở gần 40 nước trên thế giới với diện tích 2,25 triệu ha, tập
trung ở một số nước chủ yếu như: Trung Quốc, Ấn Độ, Srilanca, Thổ Nhĩ Kỳ, Kenia.
Sản lượng chè của các quốc gia này cũng chiếm khoảng 70% tổng sản lượng chè thế

giới.
Trong quá trình sản xuất chè, những lá chè có chất lượng cao được lựa chọn để
sản xuất chè xanh khô, trong khi lá chè có chất lượng thấp được sử dụng để sản xuất
đồ uống và để tách polyphenol, polysaccharide… Một số lượng lớn bã chè sau khi đã
sử dụng thường bị vứt bỏ không qua xử lý, đó không chỉ là một sự lãng phí tài nguyên,

15