KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC BẰNG VỎ CỦA QUẢ CHUỐI TIÊU (Musa basloo Sieb.)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI
NẶNG TRONG NƯỚC BẰNG VỎ CỦA QUẢ CHUỐI TIÊU
(Musa basloo Sieb.)

Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ MINH THƯ
Niên khóa: 2011 - 2013

Tháng 12/2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI
NẶNG TRONG NƯỚC BẰNG VỎ CỦA QUẢ CHUỐI TIÊU
(Musa basloo Sieb.)

Giáo viên hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

TS. TRẦN THỊ DUNG

NGUYỄN THỊ MINH THƯ

ThS. PHÙNG VÕ CẨM HỒNG

Tháng 12/2013


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành bài khoá luận tốt nghiệp này em xin chân thành cảm ơn sự giúp
đỡ của:
Trước tiên con xin cảm ơn mẹ, người luôn tạo mọi đều kiện tốt nhất để con có
thể hoàn thành tốt việc học tập.
Em xin cảm ơn tất cả Thầy Cô trong Bộ môn Công Nghệ Sinh Học – Trường Đại
học Nông Lâm đã tận tình chỉ dạy, cho em những kiến thức bổ ích trong suốt quá trình
học tập tại trường.
Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn TS. Trần Thị Dung và ThS. Phùng Võ Cẩm
Hồng đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, tạo điều kiện tốt nhất trong suốt quá trình thực
hiện bài khoá luận tốt nghiệp này.
Em xin cảm ơn quý Thầy, Cô phản biện đã dành thời gian quan tâm đến bài khoá
luận này.
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Minh Thư

iii


TÓM TẮT

Hiện nay, có rất nhiều phương pháp đã được nghiên cứu và ứng dụng để tách
Ni2+ và Cd2+ ra khỏi nước thải. Một trong những phương pháp đang được nhiều người
quan tâm hiện nay là tận dụng các phụ phẩm nông nghiệp, công nghiệp làm vật liệu
hấp phụ các ion kim loại này. Phương pháp này có ưu điểm là sử dụng nguồn nguyên
liệu rẻ tiền, sẵn có và thân thiện với môi trường. Vỏ chuối phụ phẩm được ứng dụng
để xử lý các ion Cd2+ và Ni2+ trong môi trường nước sẽ đem lại hiệu quả to lớn về mặt
kinh tế, xã hội và môi trường. Vì thế, 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 Cd2+ và Ni2+ nên
đề tài “ Khảo sát khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng trong nước bằng vỏ
chuối” được thực hiện.
Đề tài đã tiến hành nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ ion
Cd2+ và Ni2+ trong nước của vỏ chuối như khối lượng của vật liệu hấp phụ, nồng độ
các ion kim loại nặng, ảnh hưởng của điều kiện lắc, thời gian đạt trạng thái cân bằng.
Kết quả đã xác định được vật liệu hấp phụ từ vỏ chuối hấp phụ ion kim loại cao
nhất khi khối lượng vỏ chuối bằng 1 g, nồng độ Cd2+ 5 ppm, nồng độ Ni2+ 10 ppm
thời gian tiếp xúc 120 phút. Tiến hành hấp phụ thử nghiệm một mẫu nước thải cũng
cho thấy vỏ chuối có khả năng xử lý mẫu nước có mức độ ô nhiễm vượt mức cho phép
từ 10-20 lần giảm xuống mức cho phép đối với nước thải công nghiệp theo TCVN
5945 – 2005.
Từ kết quả thực nghiệm cho thấy, đề tài này sẽ tạo tiền đề cho việc sản xuất
những thiết bị lọc nước dùng trong gia đình với khả năng lọc kim loại nặng có hàm
lượng nhỏ và khó phát hiện như Cd2+ và Ni2+.
Từ khoá: vỏ chuối, hấp phụ, ion kim loại nặng.

iv


SUMMARY
Currently, there are many methods have been studied and applied to remove
Ni2+ and Cd2+ from wastewater. One of the current methods are interested in taking

advantage of agricultural, industrial products as materials adsorption of metal ions.
This method has the advantage of using inexpensive materials, available and
environmentally friendly. So, if the banana peels is applied to process the Cd2+ and
Ni2+ ions in the water will bring great effect on the economy, society and environment.
Realizing the benefits of the utilization of banana peels as a source materials for
processing some heavy metal ions including Cd2+ and Ni2+ that subject “Research on
the adsorptive capacity of some heavy metal ions in water by banana peels” was
carried out.
Research on the factors affecting the adsorption capacity of ion Cd2+ and Ni2+ in
water of banana peels as the mass of adsorbent, concentration of heavy metal ions,
effects of conditions shaking, time to achieve equilibrium.
The results show that the adsorbent from banana peels adsorbed metal ions at the
highest in 1 g banana peels mass, concentration Cd2+ of 5 ppm, concentration Ni2+ of
10 ppm, contact time of 120 minutes. To proceed a tested adsorption of waste water
samples also showed banana peels capable of handling water pollution pass
permissible levels 10-20 times reduced to allowed levels for industrial wastewater
according to TCVN 5945 - 2005.
The experimental results will set the stage for the production of water
purification equipment used in household with the ability to filter heavy metals with
low concentrations and difficult to detect as Cd2+ and Ni2+.
Keywords: banana peel, adsorption, heavy metal ions.

v


MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ iii
TÓM TẮT ...................................................................................................................... iv
SUMMARY .................................................................................................................... v

MỤC LỤC ...................................................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................... viii
DANH SÁCH CÁC BẢNG ............................................................................................ ix
DANH SÁCH CÁC HÌNH .............................................................................................. x
Chương 1. MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề ................................................................................................................. 1
1.2. Yêu cầu của đề tài ..................................................................................................... 1
1.3. Nội dung thực hiện.................................................................................................... 2
Chương 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................... 3
2.1. Ảnh hưởng của sự ô nhiễm kim loại nặng tới sức khoẻ con người ............................. 3
2.1.1. Tính chất độc hại của Cadimi (Cd) ......................................................................... 3
2.1.2. Tính chất độc hại của Niken (Ni) ........................................................................... 3
2.1.3. Tiêu chuẩn Việt Nam về nước thải chứa ion kim loại nặng ................................... 4
2.2. Giới thiệu về cây chuối ............................................................................................. 5
2.2.1. Phân loại, nguồn gốc cây chuối .............................................................................. 5
2.2.2. Đặc điểm hình thái cây chuối ................................................................................. 5
2.3. Quá trình hấp phụ ..................................................................................................... 8
2.3.1. Các khái niệm ........................................................................................................ 8
2.3.2 Hấp phụ trong môi trường nước .............................................................................. 9
2.4. Động học của quá trình hấp phụ .............................................................................. 10
2.5. Giới thiêu về phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử ........................................ 10
2.5.1. Nguyên tắc và trang bị của phép đo AAS ............................................................. 10
2.5.2. Hệ thống máy đo hấp thụ nguyên tử bằng ngọn lửa .............................................. 11
2.6. Một số nghiên cứu trong và ngoài nước ................................................................. 11
2.6.1. Nghiên cứu trong nước......................................................................................... 11
vi


2.6.2. Nghiên cứu ngoài nước ........................................................................................ 12
Chương 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................... 13

3.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ............................................................................ 13
3.2. Vật liệu nghiên cứu ................................................................................................. 13
3.3. Hoá chất, thiết bị và dụng cụ ................................................................................... 13
3.4. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 13
3.4.1. Chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ chuối .................................................................... 13
3.4.2. Chuẩn bị các dung dịch ....................................................................................... 14
3.4.3. Xây dựng đường chuẩn AAS ............................................................................... 14
3.4.3.1. Dựng đường chuẩn Cd2+ .................................................................................... 14
3.4.3.2. Dựng đường chuẩn Ni2+ ................................................................................... 15
3.5. Thí nghiệm 1: Khảo sát sự ảnh hưởng của khối lượng vỏ chuối và nồng độ của
từng ion kim loại nặng đến khả năng hấp phụ của vỏ chuối. .......................................... 15
3.6. Thí nghiệm 2: Khảo sát sự ảnh hưởng của khối lượng vỏ chuối và nồng độ hỗn hợp
ion kim loại nặng đến khả năng hấp phụ trong điều kiện tĩnh (không sử dụng máy lắc). 17
3.7. Thí nghiệm 3: Khảo sát sự ảnh hưởng của vỏ chuối và nồng độ hỗn hợp ion kim
loại nặng đến khả năng hấp phụ trong điều kiện sử dụng máy lắc ở tốc độ 120
vòng/phút. ..................................................................................................................... 19
3.8. Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ của vỏ
chuối. ............................................................................................................................. 20
3.9. Thí nghiệm 5: Xử lý mẫu nước thải chứa Ni2+ và Cd2+ bằng vỏ chuối ..................... 21
3.10. Phương pháp xử lý thống kê .................................................................................. 21
Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................................... 22
4.1. Kết quả xây dựng đường chuẩn ............................................................................... 22
4.2. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của khối lượng vỏ chối và nồng độ của từng ion
kim loại nặng đến khả năng hấp phụ của vỏ chuối ......................................................... 23
4.3. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của khối lượng vỏ chuối và nồng độ hỗn hợp ion
kim loại nặng đến khả năng hấp phụ trong điều kiện tĩnh (không sử dụng máy lắc). ...... 26
4.4. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của vỏ chuối và nồng độ hỗn hợp ion kim loại
nặng đến khả năng hấp phụ trong điều kiện sử dụng máy lắc ở tốc độ 120 vòng/phút.. .. 27
4.5. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ của vỏ chuối ... 28
4.6. Kết quả xử lý mẫu nước thải chứa Ni2+ và Cd2+ bằng vỏ chuối ............................. 29

vii


Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................... 31
5.1. Kết luận .................................................................................................................. 31
5.2. Đề nghị ................................................................................................................... 31
Tài liệu tham khảo ......................................................................................................... 32
Phụ lục

viii


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AAS:

Atomic Absorption Spectrophotometric

HQTT:

Hồi quy tuyến tính

TCVN:

Tiêu chuẩn Việt Nam

Ni:

Niken

Cd:

Cadimi

ix


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1 Giá trị giới hạn nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp ............ 4
Bảng 2.2 Thành phần hoá học trong 100g vỏ chuối.......................................................... 7
Bảng 2.3 Thành phần khoáng chất trong 100g vỏ chuối ................................................... 7
Bảng 3.1 Các nghiệm thức của ion Cd2+ trong thí nghiệm 1 ........................................... 15
Bảng 3.2 Các nghiệm thức của ion Ni2+ trong thí nghiệm 1 ............................................ 16
Bảng 3.3 Các nghiệm thức của thí nghiệm 2 .................................................................. 18
Bảng 3.4 Các nghiệm thức của thí nghiệm 4 .................................................................. 20
Bảng 4.1 Kết quả đo mật độ quang xây dựng đường chuẩn của Cd2+ ............................. 22
Bảng 4.2 Kết quả đo mật độ quang xây dựng đường chuẩn của Ni2+ .............................. 23
Bảng 4.3 Ảnh hưởng của khối lượng vỏ chuối và nồng độ của ion kim loại Cd2+ đến
khả năng hấp phụ của vỏ chuối ...................................................................................... 24
Bảng 4.4 Ảnh hưởng của khối lượng vỏ chuối và nồng độ của ion kim loại Ni2+ đến
khả năng hấp phụ của vỏ chuối ...................................................................................... 25
Bảng 4.5 Kết quả ảnh hưởng của ion Cd2+ trong hỗn hợp ion kim loại ........................... 26
Bảng 4.6 Kết quả ảnh hưởng của ion Ni2+ trong hỗn hợp ion kim loại............................ 26
Bảng 4.7 Kết quả ảnh hưởng của ion Cd2+ trong hỗn hợp ion kim loại trong
điều kiện sử dụng máy lắc.............................................................................................. 27
Bảng 4.8 Kết quả ảnh hưởng của ion Ni2+ trong hỗn hợp ion kim loại trong
điều kiện sử dụng máy lắc.............................................................................................. 28
Bảng 4.9 Kết quả ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ của vỏ chuối ............. 29
Bảng 4.10 Kết quả xử lý mẫu nước thải chứa Ni2+ và Cd2+ bằng vỏ chuối ..................... 30

x


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1 Các mức độ chín của quả chuối ......................................................................... 6
Hình 3.1 Quả chuối tiêu (chuối già) chín ở mức 5 ......................................................... 13
Hình 3.2 Vỏ chuối sau khi sấy ....................................................................................... 14
Hình 4.1 Đồ thị đường chuẩn để xác định nồng độ Cd2+ ................................................ 22
Hình 4.2 Đồ thị đường chuẩn để xác định nồng độ Ni2+ ................................................. 23

xi


Chương 1. MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Hiện nay, trên thế giới đang rung hồi chuông báo động về thực trạng ô nhiễm
môi trường toàn cầu. Nằm trong hoàn cảnh chung của thế giới thì môi trường Việt
Nam cũng đang xuống cấp một cách trầm trọng. Nguyên nhân chính dẫn đến sự ô
nhiễm môi trường là do nguồn nước thải, khí thải của các khu công nghiệp, khu chế
xuất. Các nguồn nước thải này điều chứa nhiều ion kim loại nặng như: Cd(II), Ni(II),
Mn(II) trước khi đưa ra môi trường hầu hết chưa được xử lý hoặc xử lý sơ bộ, vì vậy
đã gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là môi trường nước.
Có nhiều phương pháp khác nhau đã được nghiên cứu và áp dụng để hấp phụ các
ion kim loại nặng ra khỏi môi trường nước. Một trong những phương pháp đang được
nhiều người quan tâm hiện nay là tận dụng các phụ phẩm nông nghiệp, công nghiệp
làm vật liệu hấp phụ các ion kim loại (Trịnh Ngọc Châu và ctv, 2001; Nguyễn Đình
Huề, 1982).
Phương pháp này có ưu điểm là sử dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền, sẵn có và
không đưa thêm vào môi trường các tác nhân độc hại khác. Vì vậy, việc tận dụng chất

thải, phụ phẩm của ngành nông nghiệp để xử lý ô nhiễm môi trường không những đem
lại những lợi ích về kinh tế, xã hội mà còn có ý nghĩa trong bảo vệ môi trường. Đặc
biệt nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước thải bằng vật liệu hấp phụ có giá thành
thấp, thân thiện với môi trường.
Chuối là một trong những sản phẩm nông nghiệp có diện tích công 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 (www.agroviet.gov.vn). Do đó, lượng vỏ chuối thải ra ở nước ta
cũng không nhỏ.
Kết quả nghiên cứu của Hossain và ctv (2012) cho rằng vỏ chuối có thể hấp phụ
kim loại nặng ra khỏi nước. Ở nước ta, nếu vỏ chuối được ứng dụng để xử lý các ion
kim loại nặng trong nước thải sẽ mang lại lợi ích không nhỏ về mặt kinh tế, xã hội và
môi trường.
1


Nhận thấy được lợi ích trong việc tận dụng vỏ chuối làm nguồn nguyên liệu xử lý
các ion kim loại nặng nên đề tài “Khảo sát khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng
trong nước bằng vỏ của quả chuối tiêu” được thực hiện.
1.2. Yêu cầu
Khảo sát sự ảnh hưởng của các yếu tố vật lý như: điều kiện lắc, thời gian đến khả
năng hấp phụ ion kim loại trong nước của vỏ chuối.
Khảo sát sự ảnh hưởng của các yếu tố hóa học như nồng độ ion kim loại đến khả
năng hấp phụ trong nước của vỏ chuối.
1.3. Nội dung thực hiện
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp phụ của vật liệu hấp phụ như:nồng
độ ion kim loại, khối lượng vỏ chuối, điều kiện lắc, thời gian.
Thử nghiệm khả năng xử lý một mẫu nước thải bằng vật liệu hấp phụ chế tạo
được.

2


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Ảnh hưởng của sự ô nhiễm kim loại nặng tới sức khoẻ con người
Ở hàm lượng nhỏ một số kim loại nặng là các nguyên tố vi lượng cần thiết cho
cơ thể người và sinh vật phát triển bình thường, nhưng khi có hàm lượng lớn chúng lại
thường có độc tính cao. Khi được thải ra môi trường, một số hợp chất kim loại nặng bị
tích tụ và đọng lại trong đất, song có một số hợp chất có thể hoà tan dưới tác động của
nhiều yếu tố khác nhau. Điều này tạo điều kiện để các kim loại nặng có thể phát tán
rộng vào nguồn nước ngầm, nước mặt và gây ô nhiễm. Các kim loại nặng có mặt trong
nước, đất qua nhiều giai đoạn khác nhau trước sau cũng đi vào chuỗi thức ăn của con
người. Khi nhiễm vào cơ thể, kim loại nặng tích tụ trong các mô, tác động đến các quá
trình sinh hóa. Ở người, kim loại nặng có thể tích tụ vào nội tạng như gan, thận, xương
khớp gây nhiều căn bệnh nguy hiểm như ung thư, thiếu máu, ngộ độc (Lê Huy Bá,
2000; Trịnh Thị Thanh, 2001).
2.1.1. Tính chất độc hại của Cadimi (Cd)
Trong thiên nhiên, cadimi là nguyên tố ít phổ biến và thường tồn tại trong các
khoáng vật. Gần một nửa lượng cadimi hằng năm trên thế giới dùng để mạ thép, phần
còn lại dùng để chế tạo hợp kim, làm pin khô và acquy.
Cadimi xâm nhập vào cơ thể người chủ yếu do ăn uống các nguồn thực vật được
trồng trên đất giàu cadimi hoặc nước bị nhiễm cadimi. Khi xâm nhập vào cơ thể,
chúng được tích tụ trong xương và thận. Trong cơ thể người, cadimi gây nhiễu loạn
một số enzyme nhất định, gây nên hội chứng tăng huyết áp và ung thư phổi, làm rối
loạn chức năng thận, gây thiếu máu, phá huỷ tuỷ xương (Nguyễn Văn Dục và ctv,
2001; Hoàng Nhâm, 2003).
2.1.2. Tính chất độc hại của Niken (Ni)
Niken là kim loại có màu trắng bạc, dễ rèn, dễ dát mỏng, được ứng dụng rộng rãi
trong công nghiệp luyện kim, mạ điện, sản xuất thuỷ tinh, gốm, sứ.

Niken thường có mặt trong các chất sa lắng, trầm tích, trong thuỷ hải sản và một
số trong thực vật.

3


Niken là kim loại có tính linh động cao trong môi trường nước, có khả năng tạo
phức bền với các chất hữu cơ.
Niken có thể gây các bệnh về da, tăng khả năng mắc bệnh ung thư đường hô hấp.
Khi bị nhiễm niken, các enzyme mất hoạt tính, cản trở quá trình tổng hợp protein của
cơ thể. Cơ thể bị nhiễm niken chủ yếu qua đường hô hấp, gây ra các triệu chứng khó
chịu, buồn nôn, đau đầu, nên tiếp xúc nhiều sẽ ảnh hưởng đến phổi, hệ thần kinh trung
ương, gan, thận và có thể gây ra các chứng bệnh kinh niên. Nếu da tiếp xúc lâu dài với
niken sẽ gây hiên tượng việm da, xuất hiện dị ứng ở một số người (Nguyễn Văn Dục
và ctv, 2001).
2.1.3. Tiêu chuẩn Việt Nam về nước thải chứa ion kim loại nặng
TCVN 5945:2005 quy định nồng độ ion kim loại trong nước thải công nghiệp
gồm các chỉ tiêu như ở bảng 2.1.
Bảng 2.1 Giá trị giới hạn nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp
STT

Nguyên tố

Đơn vị

1

Chì

2

Giá trị giới hạn
A

B

C

mg/l

0.1

0.5

1.0

Cadimi

mg/l

0.005

0.010

0.500

3

Crom (VI)

mg/l

0.05

0.10

0.50

4

Đồng

mg/l

2.0

2.0

5.0

5

Niken

mg/l

0.2

0.5

2.0

6

Mangan

mg/l

0.5

1.0

5.0

Trong đó:
Nước thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm bằng
hoặc nhỏ hơn giá trị quy định trong cột A có thể đổ vào các vực nước thường được
dùng làm nguồn nước cho mục đích sinh hoạt.
Nước thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm lớn
hơn giá trị qui định trong cột A nhưng nhỏ hơn hoặc bằng giá trị qui định trong cột B
thì được đổ vào các vực nước nhận thải khác, như: các vực nước dùng giao thông, thuỷ
lợi tưới tiêu cho trồng trọt, nuôi thuỷ hải sản,…trừ các thuỷ vực quy định ở cột A.
Nước thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm lớn
hơn giá trị quy định trong cột B nhưng không vượt quá giá trị qui định trong cột C chỉ
4


được phép thải vào các nơi được qui định (như hồ chứa nước thải được xây dựng
riêng, cống dẫn đến nhà máy xử lý nước thải tập trung).
2.2. Giới thiệu về cây chuối

2.2.1. Phân loại, nguồn gốc của cây chuối
Cây chuối có tên khoa học là: Musa sp.
Thuộc chi: Musa
Họ: Musaceae
Bộ: Zingiberales
Chuối có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới ở Đông Nam Á.
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, không sinh sản, còn được gọi là bắp chuối,
còn ở gần cọng của nụ là hoa lưỡng phái. Hoa chuối có tính ấm, có vị chua
mặn.
 Chuối là giống vô 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 gồm 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.

5

 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 vàng 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.
+ Mức 4: Vỏ chuối có màu vàng xanh.
+ Mức 5: Vỏ chuối đã vàng, nhưng cuống và phần đuôi vẫn còn xanh.
+ Mức 6: Vỏ vàng hoàn toàn.
+ Mức 7: Vỏ vàng có đốm nâu.

Hình 2.1 Các mức độ chín của quả chuối
Nguồn:
 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.
6

Về dinh dưỡng nếu so sánh trái chuối 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 khoáng và các sinh tố khác gấp 2 lần.
Ngoài việc cung cấp chất dinh dưỡng và năng lượng kể trên thì chuối còn 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.
 Thành phần hóa học của vỏ chuối
Bảng 2.2 Thành phần hoá học trong 100g vỏ chuối
Thành phần

Hàm lượng (g) trong 100g

Chất khô

14,08

Protein

7,87

Chất béo

11,60

Cellulose

7,68

Carbohydrate

59,51

Tro

13,44

 Thành phần khoáng của vỏ chuối
Bảng 2.3 Thành phần khoáng chất trong 100g vỏ chuối
Thành phần khoáng

Hàm lượng (mg) trong 100 g

Canxi

0,007

Natri

0,034

Photpho

0,04

Kali

0,044

Sắt

0,00043

Magie

0,026

Lưu huỳnh

0,012

Acid ascorbic

0,018

7


2.3. Quá trình hấp phụ
2.3.1. Các khái niệm
Hấp phụ là sự tích luỹ trên bề mặt phân cách các pha (khí – rắn, lỏng – rắn, khí –
lỏng, lỏng – lỏng).
Chất hấp phụ là chất mà phần tử ở lớp bề mặt có khả năng hút các phần tử của
pha khác nằm tiếp xúc nó.
Chất bị hấp phụ là chất bị hút ra khỏi pha thể tích đến tập trung trên bề mặt chất
hấp phụ.
Thông thường quá trình hấp phụ là quá trình toả nhiệt.
Tuỳ 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 hoá học.
 Hấp phụ vật lý

Các phân tử chất bị hấp phụ liên kết với những tiểu phân (nguyên tử, phân tử, các
ion) ở bề mặt phân chia pha bởi lực liên kết Van Der Walls 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 chất hấp phụ không tạo
thành hợp chất hóa học (không hình thành các liên kết hóa học) mà chất bị hấp phụ chỉ
bị ngưng tụ trên bề mặt phân chia pha và bị giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ. Ở hấp
phụ vật lí, nhiệt hấp phụ không lớn (Lê Văn Cát, 2002; Nguyễn Đình Huề, 1982;
Hoàng Nhâm, 2003).
 Hấp phụ hoá học
Hấp phụ hóa học xảy ra khi các phân tử chất hấp phụ tạo hợp chất hóa học với
các phân tử chất bị hấp phụ. Lực hấp phụ hóa học khi đó là lực liên kết hóa học thông
thường (liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, liên kết phối trí). Nhiệt hấp phụ hóa học lớn,
có thể đạt tới giá trị 800kJ/mol.
Trong thực tế sự phân biệt hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học chỉ là tương đối, vì
ranh giới giữa chúng không rõ rệt. Trong một số quá trình hấp phụ xảy ra đồng thời cả
hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học. Ở vùng nhiệt độ thấp xảy ra quá trình hấp phụ vật
lý, khi tăng nhiệt độ khả năng hấp phụ vật lý giảm và khả năng hấp phụ hoá học tăng
lên (Lò Văn Huynh, 2002; Trần Văn Nhân và ctv, 1998).

8


2.3.2 Hấp phụ trong môi 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 môi, 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 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.
Một số phương pháp tái sinh vật liệu hấp phụ


Phương pháp nhiệt: được sử dụng cho các trường hợp chất bị hấp phụ

bay hơi hoặc sản phẩm phân huỷ nhiệt của chúng có khả năng bay hơi.


Phương pháp hoá lý: có thể thực hiện tại chỗ, ngay trong cột hấp phụ nên

tiết kiệm được thời gian, tháo dỡ, vận chuyển, không vỡ vụn chất hấp phụ và có thể
thu hồi chất bị hấp phụ ở trạng thái nguyên vẹn. Phương pháp hoá lý có thể thực
hiện theo cách: chiết với dung môi, sử dụng phản ứng oxi hoá khử, áp đặt các điều
kiện làm dịch chuyển cân bằng không có lợi cho quá trình hấp phụ.


Phương pháp vi sinh: là phương pháp tái tạo khả năng hấp phụ của chất

hấp phụ nhờ vi sinh vật (Lê Văn Cát, 2002).
 Cân bằng hấp phụ
Hấp phụ vật lý là một quá trình thuận nghịch. Các phần tử chất bị hấp phụ khi đã

hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ vẫn có thể di chuyển ngược lại pha mang (hỗn hợp
tiếp xúc với chất hấp phụ). Theo thời gian, lượng chất bị hấp phụ tích tụ trên bề mặt
chất hấp phụ càng nhiều thì tốc độ di chuyển ngược trở lại pha mang càng lớn. Đến
9


một thời điểm nào đó, tốc độ hấp phụ bằng tốc độ phản hấp phụ thì quá trình hấp phụ
đạt cân bằng (Lò Văn Huynh, 2002; Trần Văn Nhân và ctv, 1998).
2.4. Động học của quá trình hấp phụ
Trong môi trường nước, quá trình hấp phụ xảy ra chủ yếu trên bề mặt chất hấp
phụ, vì vậy động học 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 toàn
bộ quá trình hấp phụ (Lê Văn Cát ,2002; Nguyễn Đình Huề, 1982; Trần Văn Nhân và
ctv, 1998).
2.5. Giới thiệu về phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử
Phương pháp này có thể phân tích lượng vết của hầu hết kim loại. Do đó, nó
được sử dụng rộng rãi trong các ngành: địa chất, công nghiệp hóa học, hóa dầu, công
nghiệp dược phẩm, nông nghiệp, dược phẩm,…
2.5.1 Nguyên tắc và trang bị của phép đo AAS
Theo Phạm Luận (2006), phương pháp phân tích dựa trên cơ sở đo phổ hấp thu
nguyên tử của một nguyên tố được gọi là phép đo hấp thu nguyên tử (phép đo AAS).
Cơ sở lý thuyết của phép đo này là sự hấp thu năng lượng (bức xạ đơn) của nguyên tử

tự do ở trạng thái hơi (khí) khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi của nguyên tố ấy
trong môi trường hấp thu. Vì thế muốn thực hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của
một nguyên tố cần thực hiện các quá trình sau:
Chọn các điều kiện và một loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ
trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do.
Đó là quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu, có hai kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu đó
là nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa (lúc này ta có phép đo F – AAS) và nguyên tử
10


hóa không ngọn lửa ( lúc này ta có phép đo GF – AAS). Chiếu chùm tia sáng bức xạ
đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi. Các nguyên tử của nguyên tố cần
xác định, hơi sẽ hấp thu những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thu của nó.
Nhờ một hệ thống quang phổ người ta sẽ thu được toàn bộ chùm sáng, phân li và
chọn một vạch phổ hấp thu của nguyên tử cần nguyên cứu để đo cường độ của nó.
Cường độ đó chính là tín hiệu của vạch hấp thu nguyên tử. Trong một giới hạn nhất định
của nồng độ C, giá trị cường độ này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố.
2.5.2 Hệ thống máy đo hấp thụ nguyên tử bằng ngọn lửa
Theo Phạm Luận (2006), trong phép đo phổ hấp thu nguyên tử, hệ thống máy
đo hấp thu nguyên tử dùng kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa bao gồm các
phần cơ bản sau:
Nguồn phát tia phát xạ cộng hưởng của nguyên tố phân tích (vạch phổ phát xạ
đặc trưng của nguyên tố cần phân tích), để chiếu vào môi trường hấp thu chứa các
nguyên tử tự do của nguyên tố. Đó là các đèn catot rỗng (HCL), các đèn phóng điện
không điện cực (EDL). hệ thống nguyên tử hóa mẫu (tạo thể sol khí); bộ nguyên tử
mẫu (Burner head) để đốt cháy hỗn hợp khí có chứa mẫu ở thể huyền phù sol khí. Bộ
đơn sắc, có nhiệm vụ thu, phân li và chọn tia sáng (vạch phổ) cần đo hướng vào nhân
quang điện để phát tín hiệu hấp thụ AAS của vạch phổ.
2.6. Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về khả năng hấp phụ ion kim loại
nặng trong nước bằng phụ phẩm nông nghiệp

2.6.1. Nghiên cứu trong nước
Theo báo cáo của tác giả Nguyễn Thuỳ Dương (2008) cho rằng vỏ lạc có khả
năng hấp phụ ion kim loại nặng và có khả năng hấp phụ ion kim loại nặng trong nước
thải công nghiệp. Một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ
vỏ lạc cũng được khảo sát như: quá trình xử lý vật liệu ban đầu, pH, thời gian đạt trạng
thái cân bằng của vật liệu hấp phụ. Kết quả nghiên cứu này cho thấy vật liệu hấp phụ
từ vỏ lạc có thể cải thiện mức độ ô nhiễm của nguồn nước thải nhà máy quốc phòng.
Kết quả nghiên cứu Mai Thị Phương Thảo (2011) cho rằng vật liệu hấp phụ chế
tạo từ cuống lá chuối có khả năng hấp phụ một số kim loại nặng trong nước và thử
nghiệm xử lý môi trường. Tác giả cũng tiến hành khảo sát khả năng hấp phụ và các
yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ của VLHP chế tạo theo phương pháp hấp phụ

11


tĩnh. Cụ thể là các yếu tố: Khối lượng VLHP, pH, thời gian đạt cân bằng hấp phụ, sự
có mặt của một số ion, nồng độ ban đầu.
Đặng Văn Phi (2012) nghiên cứu sử dụng vỏ chuối để hấp phụ một số ion kim
loại nặng trong nước. Tác giả nghiên cứu khả năng hấp phụ của vỏ chuối với một số
ion kim loại nặng trong nước, biến tính vỏ chuối tạo ra vật liệu hấp phụ ion kim loại
nặng trong nước cũng như sử dụng vỏ chuối để làm vật liệu hấp phụ.
2.6.2. Nghiên cứu ngoài nước
Theo kết quả nghiên cứu của Castro và ctv (2011) cho rằng vỏ chuối cũng có thể
lấy 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 của ông Castro 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. Họ cho rằng một hệ thống lọc làm bằng vỏ chuối có thể được
sử dụng 11 lần mà không mất đi những hoạt tính hút kim loại của nó. Vỏ chuối là công

cụ lọc nước đáng chú ý do giá thành rẻ và không cần bổ sung hoá chất mới phát huy
tác dụng.
Bên cạnh đó theo kết quả nghiên cứu Hossain và ctv (2012), tác giả đã tận dụng
một phụ phế phẩm của trái cây là vỏ chuối để tiến hành tạo ra vật liệu hấp phụ sinh
học. Vỏ chuối được cắt, rửa sạch, sấy khô và nghiền thành bột có khả năng hấp phụ
ion đồng. Khả năng hấp phụ đồng hấp phụ của vỏ chuối phụ thuộc vào các thông số
kiểm soát như kích thước và khối lượng vật liệu hấp phụ, pH, thời gian tiếp xúc , tốc
độ khuấy và nhiệt độ. Kết quả đã xác định nước có tính acid (pH = 6) phù hợp để loại
bỏ đồng. Khả năng cân bằng hấp phụ là 1,439; 8,849; 18,182; 31,250 và 71,429 mg/g
khi nồng độ ion kim loại đồng ban đầu là 10, 50, 100, 200, và 400 mg/l. Axit sulfuric
0,1N cho giải hấp phụ cao hơn đồng (94%) và quá trình hấp phụ - giải hấp có thể được
tiếp tục hiệu quả đến bảy chu kỳ.

12


CHƯƠNG 3
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
Đề tài được thực hiện tại Viện Nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Môi Trường,
trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM từ tháng 7/2012 đến tháng 12/2013.
3.2. Vật liệu nghiên cứu
Vỏ của quả chuối già hay còn gọi là chuối tiêu. Chọn chuối chín ở mức 5, sử
dụng vỏ chuối đã chuyển sang vàng nhưng cuống và đuôi vẫn còn xanh.

Hình 3.1 Quả chuối tiêu (chuối già) chín ở mức 5
3.3. Hoá chất, thiết bị và dụng cụ
Chuẩn Cadimi 1000 ppm (Merck), chuẩn Niken 1000 ppm (Merck), nước khử
ion, NaOH 99% (Trung Quốc), HCl (Trung Quốc), HNO3 (Trung Quốc), máy quang
phổ hấp phụ nguyên tử (AAS, Varian, SpectrAA 220), máy đo pH, tủ sấy, máy lắc,

cân phân tích, bếp đun, bình định mức, cốc thuỷ tinh, pipet, phễu, giấy lọc.
3.4. Phương pháp nghiên cứu
3.4.1. Chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ chuối
Vỏ chuối già sau khi cắt bỏ những phần dập, hư trên và cắt thành những miếng
nhỏ khoảng 4 – 5 mm. Sau đó rửa dưới vòi nước sạch 3 lần, rửa lại 3 lần bằng nước
cất, nhằm mục đích loại bụi bẩn, đất cát ra khỏi nguyên liệu. Để vỏ chuối ráo nước ở
nhiệt độ phòng. Khi đã ráo nước mang đi sấy ở nhiệt độ 105oC trong 24 giờ. Giữ vỏ
chuối đã qua xử lý trong bình thủy tinh và bảo quản trong bình hút ẩm để dùng cho các
thí nghiệm sau.

13


Hình 3.2 Vỏ chuối sau khi sấy và nghiền
3.4.2. Chuẩn bị các dung dịch
 Chuẩn bị dung dịch Cd2+:
Dung dịch Cd2+ có nồng độ 10 ppm: Lấy 5 ml dung dịch Cd2+ chuẩn có nồng độ
1000 ppm cho vào bình định mức 500 ml và định mức bằng nước khử ion.
Dung dịch Cd2+ có nồng độ 5 ppm: Lấy 125 ml dung dịch Cd2+ chuẩn 10 ppm đã
pha ở trên cho vào bình định mức 250 ml, định mức bằng nước khử ion.
Dung dịch Cd2+ có nồng độ 0,5 ppm: Lấy 10 ml dung dịch Cd2+ chuẩn 5 ppm đã
pha ở trên cho vào bình định mức 100 ml, định mức nước khử ion.
 Chuẩn bị dung dịch Ni2+:
Dung dịch Ni2+ có nồng độ 20 ppm: Lấy 10 ml dung dịch Ni2+ chuẩn có nồng độ
1000 ppm cho vào bình định mức 1000 ml và định mức bằng nước khử ion vừa.
Dung dịch Ni2+ có nồng độ 10 ppm: Lấy 125 ml dung dịch Cd2+ chuẩn 20 ppm
đã pha ở trên cho vào bình định mức 250 ml, định mức bằng nước khử ion.
Dung dịch Ni2+ có nồng độ 2 ppm: Lấy 50 ml dung dịch Cd2+ chuẩn 10 ppm đã
pha ở trên cho vào bình định mức 250 ml, định mức nước khử ion.
3.4.3. Xây dựng đường chuẩn AAS

3.4.3.1. Dựng đường chuẩn Cd2+
Từ dung dịch Cd2+ chuẩn 1000 ppm, ta pha thành dung dịch Cd2+ 20 ppm, sau đó
pha thành dung dịch Cd2+ tương ứng ở các nồng độ 0,1 ppm; 0,2 ppm; 0,4 ppm; 0,8
ppm, 1 ppm.
Ở nồng độ 0,1 ppm: dùng pipet 1 ml hút 0,5 ml dung dịch Cd2+ 20 ppm cho vào
bình định mức 100 ml, định mức đến vạch bằng HNO3 5%.
Các nồng độ còn lại thực hiện tương tự như ở nồng độ 0,1 ppm Cd2+.

14