NGHIÊN cứu CHẾ tạo vật LIỆU NANOCOMPOSITE TRÊN cơ sở NANOCELLULOSE TINH THỂ POLY(VINYL ACOHOL) và ỨNG DỤNG TRONG xử lý nước THẢI

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU
NANOCOMPOSITE TRÊN CƠ SỞ
NANOCELLULOSE TINH
THỂ/POLY(VINYL ACOHOL) VÀ ỨNG
DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, việc sử dụng nhựa có sẵn trên thị trường và polymer tổng hợp đã
trở nên phổ biến trong các nhà nghiên cứu. Tuy nhiên, trước cuộc cách mạng của
polymer tổng hợp, các nhà khoa học đã sử dụng polymer tự nhiên để làm cho cuộc
sống dễ dàng. Do những lo ngại về môi trường và nhận thức rằng tài nguyên dầu
mỏ là hữu hạn, việc sử dụng các polyme phân hủy sinh học được sản xuất từ các tài
nguyên tái tạo đã tăng lên đáng kể. Ví dụ về các polyme từ các tài nguyên tái tạo
bao gồm các polyme tự nhiên như cellulose, chitin và tinh bột. Cellulose có mặt ở

mọi nơi trong tự nhiên và đa dạng phong phú nhất có thể tạo ra polymer và được
phân lập từ thực vật và vi sinh vật.
Cellulose là một homopolyme tuyến tính của glucose (C6H10O5)n với các đơn
vị lặp lại bao gồm D-glucose trong cấu trúc 4C1, không hòa tan trong nước và phân
hủy hoàn toàn bởi các vi khuẩn và enzyme nấm. Cellulose là polyme tự nhiên bán
tinh thể tái tạo gồm cả cấu trúc vô định hình và tinh thể nhưng nó sẽ không tan chảy
khi đun nóng vì vùng kết tinh của nó. Vùng vô định hình có thể được loại bỏ bằng
quá trình thủy phân acid. Một trong những ứng dụng của cellulose là cellulose nano
tinh thể (CNC) được xem là vật liệu đáng để nghiên cứu và đã phát triển nhanh
chóng trong công nghiệp công nghệ nano. Tuy nhiên, có một số nhược điểm của
CNC là nó không có sẵn trên thị trường và tốn thời gian trong sản xuất, nó giới hạn
ứng dụng trong một số lĩnh vực.

SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

2

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường đang là chủ đề nóng trên các mặt báo
và nhận được rất nhiều sự quan tâm của người dân. Môi trường của chúng ta sống
đang bị ô nhiễm nặng nề bởi chất thải của các khu công nghiệp, rác thải sinh hoạt,
khói bụi các phương tiện giao thông... Với nhịp độ gia tăng dân số và tốc độ phát
triển công nghiệp và hoạt động đô thị hoá như hiện nay thì nguồn nước bị ô nhiễm
làm giảm độ đa dạng sinh vật trong nước. Ô nhiễm nước có nguyên nhân từ các loại
chất thải công nghiệp được thải ra lưu vực các con sông mà chưa qua xử lí đúng
mức; các loại phân bón hoá học và thuốc trừ sâu ngấm vào nguồn nước ngầm và

nước ao hồ; nước thải sinh hoạt được thải ra từ các khu dân cư ven sông gây ô
nhiễm trầm trọng,ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân, sinh vật trong khu vực.
Theo Unicef, tình trạng ô nhiễm nguồn nước hiện nay đang diễn ra ở khắp nơi trên
thế giới đặc biệt tại các nước đang phát triển như ở miền Nam sa mạc Sahara, Đông
Nam Á và Mỹ Latinh. Kể từ năm 2016, các tổ chức môi trường quốc tế đã báo động
Trung Quốc, Indonesia, Philippines, Thái Lan và Việt Nam đang đứng TOP 5 những
quốc gia có lượng rác thải đổ ra biển nhiều nhất thế giới. Nguồn nước ô nhiễm cũng
là nguyên nhân gây ra các bệnh mãn tính nguy hiểm. Từ những điều trên chúng ta
cần xử lý khắc phục kịp thời ô nhiễm nguồn nước để giảm những hậu quả sau này.
Chính vì vậy chúng ta cần chung tay xây dựng nguồn nước luôn sạch đẹp nhất.
Chính vì những lý do trên nên em đã chọn đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu
chế tạo vật liệu nanocomposite trên cơ sở nanocellulose tinh thể/poly(vinyl acohol)
và ứng dụng trong xử lý nước thải”.
Mục tiêu đề tài
Chiết xuất tinh thể nanocellulose từ giấy không in, chế tạo vật liệu
nanocomposite trên cơ sở nanocellulose tinh thể/poly(vinyl acohol) và ứng dụng
trong xử lý nước thải.
Nội dung đề tài
Tổng hợp lý thuyết các dữ liệu liên quan đến đề tài.
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp nanocellulose tinh thể
từ giấy.
Nghiên cứu đặc trưng hình thái của nanocellulose tinh thể tạo thành bằng
TEM, SEM, XRD.
SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

3

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng CNC, mật độ nối ngang của PVA đến các
tính chất của nanocomposite.
Nghiên cứu ứng dụng CNC/PVA nanocomposite trong xử lý nước thải.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu sơ lược về ngành giấy
Giấy - ngày nay đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của
chúng ta. Là một loại vật liệu thiết yếu, sản xuất từ nguồn nguyên liệu có thể tái
sinh, giấy đã và đang được liên tục nghiên cứu và phát triển với đa dạng phong phú
các ứng dụng khác nhau trong đời sống con người.
Trong suốt quá trình lịch sử lâu dài, từ lúc được phát minh cho đến khi phổ
biến như ngày nay, có lẽ công dụng được biết đến nhiều nhất của giấy là dùng làm
chất liệu cho việc ghi chép. Dĩ nhiên, đó không phải là lợi ích duy nhất của giấy, rất
nhiều ứng dụng khác nhằm phục vụ đời sống con người đã được phát minh. Giấy
được ứng dụng ở hầu hết các lĩnh vực trong đời sống mà chủ yếu nhất mà ta thường
gặp là ở các lĩnh vực sau, giấy đã thể hiện một vai trò to lớn trong cuộc sống hiện
đại ngày nay:
-

Giáo dục

-

Văn hóa – Nghệ thuật

-

Kinh doanh – Thương mại

-

Thực phẩm – Thức uống

-

Thông tin – Truyền thông – Quảng cáo

-

Sinh hoạt gia đình

SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

-

Dược phẩm

-

Bao bì – Vận tải

4

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Nguyên liệu của công nghiệp giấy là gỗ, tre, nứa, phế phẩm sản xuất côngnông nghiệp như rơm rạ, bã mía, giấy loại và các dạng thực vật khác. Ngành sản
xuất giấy ở Việt Nam sử dụng 2 loại nguyên liệu chính la tre nứa và gỗ lá rộng mọc
nhanh như bồ đề, bạch đàn, keo,… Giấy là sản phẩm được sản xuất từ cellulose nên
hàm lượng cellulose thu được là rất cao vì trong quá trình sản xuất giấy lignin đã
được loại bỏ gần như hoàn toàn. Một ít lượng hemicellulose và lignin và phần còn
lại là cellulose chiếm phần trăm rất lớn.

1.1.1. Thành phần hóa học của giấy
Giấy là một sản phẩm của xơ sợi cellulose có dạng tấm, trong đó sợi và các
phần sợi được liên kết với nhau tạo mạng không gian ba chiều [2].
Giấy in là một trong những nguyên liệu chính được sử dụng trong ngành in.
Về cơ bản, giấy được sản xuất từ bột gỗ như tre, nứa, bông, đay… và ngay cả nguồn
giấy vụn thu hồi (còn gọi là sơ sợi tái sinh, hay thứ cấp). Đó chính là nguồn sơ sợi
cellulose trong thực vật, hay tất cả nguyên liệu có chứa cellulose. Ngoài bột giấy
(cellulose), trong giấy còn có các phụ gia nhằm tăng độ trắng, độ mịn, nhẵn, độ
phản quang… Phụ gia được sử dụng phổ biến cho các loại giấy in được gọi là chất
độn. Các loại giấy có sử dụng chất độn còn được gọi là giấy tráng phấn hay giấy
tráng phủ (coated paper).
Chất độn là những chất màu trắng, mịn, không tan trong nước cho thêm vào
huyền phù bột giấy để làm tăng một số tính năng quan trọng của giấy như độ trắng,
độ đục, độ mịn, độ láng, giảm sự biến dạng của giấy khi gặp nước và làm giảm giá
thành của giấy. Các chất độn thường được sử dụng như bột đá vôi CaCO 3, cao lanh
Al2SO3, bột talc MgO.SiO3.nH2O, TiO2…
Các nguyên liệu phổ biến:
 Gỗ: gỗ cứng, gỗ mềm,…
 Phi gỗ:
- Rơm rạ, lanh, đay,…
- Bã mía
SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP



5

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

- Bèo
- Tre
Giấy đã qua sử dụng [2].

Bảng 1.1. Thành phần hóa học của một số loại thực vật [1,5].
Loại sợi

Cellulose (%)

Hemicellulose (%)

Lignin (%)

Bông

85-90

1-3

0,7-0,16

Lá chuối

56-63

15-17

0,7-0,9

Vỏ hạnh nhân

20-25

20-27

30-37

Bã mía

30-40

25-30

19-14

Vỏ đậu phộng

15-20

65-70

25-30

Gai dầu

57-77

14-17

0,9-13

Sisal

47-62

14-17

0,7-0,9

Đay

45-63

18-21

21-26

Giấy

85-99

0,1-5

0,1-15

SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

6

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

1.1.2. Cellulose
1.1.2.1. Cấu tạo của cellulose

Hình 1.1. Công thức cấu tạo cellulose.
Cellulose là một polysaccharide phổ biến trên thế giới, là polymer được hình
thành bởi phản ứng quang hợp của D-glucose, hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ
các liên kết mạch thẳng các mắt xích β-D-Glucose, có công thức cấu tạo là
(C6H10O5)n hay [C6H7O2(OH)3]n trong đó n có thể nằm trong khoảng 2000-10000, là
thành phần chủ yếu cấu tạo nên vách tế bào thực vật. Cellulose có độ kết tinh cao do
liên kết hydro giữa các phân tử cellulose, cellulose có độ kết tinh chiếm 65-73%.
Trong gỗ lá kim, cellulose chiếm khoảng 41-49%, trong gỗ lá rộng nó chiếm 4352% thể tích [1].
Cellulose có hình sợi dài, nhiều sợi liên kết song song với nhau thành chum
nhờ các liên kết hydro giữa các nhóm –OH. Các phân tử cellulose liên kết tạo thành
các microfibril. Các micro này liên kết với nhau tạo thành xơ. Nhiều bó xơ tập hợp
thành lớp có thể bong ra dưới tác dụng cơ học. Các vi sợi (microfibril) thường bao
gồm khoảng 500000 phân tử cellulose. Mỗi phân tử cellulose chứa khoảng 5000
phân tử D-glucose thì số nối hydro lên đến 2,5 triệu nối [2].

SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

7

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Hình 1.2. Cấu trúc phân tử cellulose.
Cellulose có cấu trúc của một tinh thể crystal và có tính khúc xạ kép vì do
cấu tạo mà phân tử có tính định hướng không gian ba chiều sắp xếp song song với
nhau.
1.1.2.2. Các tính chất của cellulose
1.1.2.2.1. Tính chất vậy lý
Là chất màu trắng, không mùi, không vị.

SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

8

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Cellulose không tan trong nước ngay cả khi đun nóng và các dung môi hữu
cơ thông thường. Tan trong một số dung dịch acid vô cơ mạnh như: HCl, HNO3,...
một số dung dịch muối: ZnCl2, PbCl2,...[1]

Là thành phần chính tạo nên lớp màng tế bào thực vật, giúp cho các mô thực
vật có độ bền cơ học và tính đàn hồi. Cellulose có nhiều trong bông (95-98%), đay,
gai, tre, nứa, gỗ... (Cellulose chiếm khoảng 40-45% trong gỗ).
1.1.2.2.2. Tính chất hóa học
Cellulose là hợp chất phức tạp và bền vững, không tan trong nước và trong
nhiều dung môi hữu cơ khác, các dung dịch kiềm loàng cũng không tác dụng, chỉ bị
phân hủy khi tác dụng khi đun nóng với acid và kiềm đặc.
Tác dụng với acid vô cơ hoặc hữu cơ sẽ tạo este (phản ứng este hóa). Ví dụ
như đun nóng cellulose trong dung dịch acid sunfuric đặc hoặc acid nitric đặc thu
được cellulose nitriat [1].
[C6H7O2(OH)3]n + 3nHNO3

[C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O

Cellulose được cấu tạo từ các mắc xích β-D-Glucose liên kết với nhau
bằng liên kết 1,4- glucozit, liên kết này không bền với acid. Dưới tác dụng của acid,
cellulose sẽ thủy phân tạo các sản phẩm có độ bền cơ học kém nhưng không hòa
tan. Khi cellulose thủy phân hoàn toàn sẽ thu được sản phẩm cuối cùng là glucose.
[C6H10O5]n + nH2O nC6H12O6
1.1.2.2.3. Tính chất phân hủy mạch
Cellulose khi bị phân hủy sẽ tạo thành monomer hoặc oligomer, hoặc tạo các
các biến thể khác phức tạp hơn. Cellulose thường bị phân hủy ở các trường hợp
thủy phân bằng acid haowjc kiềm đặc, phân hủy bằng các tác nhân oxi hóa, nhiệt
phân hoặc thủy phân bằng vi sinh vật,…
 Thủy phân cellulose
Cellulose bị thủy phân chậm trong môi trường nước ở nhiệt độ cao tuy nhiên
khi có xúc tác acid quá trình diễn ra ở tốc độ nhanh hơn. Quá trình này làm cho
mạch cellulose bị cắt ngắn. Sản phẩm cuối cùng của quá trình thủy phân cellulose là
đường D-glucose [1].
SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

9

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

 Nhiệt phân cellulose
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao độ bền của cellulose bị giảm đi và bắt đầu
phân hủy ở 180OC. quá trình nhiệt phân diễn ra theo cơ chế gốc tự do với sự chuyển
hóa thành levoglucozan, từ đó tạo thành các sản phẩm thấp hơn như aldehyde, acid,
ceton, nước, CO2,…
Do tác nhân oxy hóa
Cellulose dễ bị oxy hóa. Oxi sẽ tác động trực tiếp mở vòng pyranoz làm đứt
mạch hoặc tạo điều kiện để làm đứt mạch cellulose. Mức độ phân hủy cellulose phụ
thuộc vào điều kiện phản ứng và tác nhân oxy hóa.
1.1.1.1.1 Tính trương nở của cellulose
Sợi tự nhiên khi ngâm trong môi trường lỏng có tính phân cực như nước,
dimethylforamide, dimethylsulfoxyde,tetrahydrofuran, pyridine thì sẽ bị trương nở.
Các nhóm hydroxyl trong mạch cellulose của sợi đang trương nở vẫn còn có thể sử
dụng tiếp cho phản ứng hóa học khác nhưng các phân tử dung môi phân cực thì bị
bẫy giữ lại bên trong cấu trúc cellulose.
Ngược lại, các môi trường không phân cực như benzene, toluene, xăng thì
buộc các nhóm hydroxyl trở đầu quay vào bên trong cấu trúc của mạch cellulose.
Các phân tử dung môi không phân cực này có khả năng thay thế dần dần phân tử
dung môi phân cực đang bị bẫy giữ lại bên trong bó sợi cellulose chuyển môi
trường từ phân cực sang thấp phân cực hơn. Nhờ vậy, nó tạo và duy trì được một
mội trường không phân cực bên trong sợi cellulose đang trương nở [1] .

1.1.3. Hemicellulose

SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

10

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Hình 1.3. Cấu tạo của hemicellulose.
Hemilluloses là carbohydrat nằm tiếp cận với thành cellulose. Là carbohydrat
dex bị tác kích hơn cellulose. Không tan trong nước, nhưng tan trong kiềm loãng
nóng hoặc lạnh. Dễ bị phân hủy thành đường đơn [2].
Hemicellulose chứa nhiều monome đường khác nhau như [2]:
 Đường 6 carbon: glucose, galactose, mannoz.
 Đường 5 carbon: xyloz, arabinoz.
 Dẫn xuất của đường: glucorunic acid.
Là polymer mạch nhánh có độ trùng hợp thấp từ 70 đến 200 đơn phân, mạch
ngắn khoảng từ 500 đến 3000 đơn vị đường, chủ yếu ở dạng vô định hình, có một ít
là mạch thẳng, có thể kết tinh. Tạo sự kết dính giữa cellulose và lignin.
Hemicellulose được chia thành 2 loại [2]:
 Homopolymer: chỉ gồm một loại đơn vị cơ sở, có thể bị tách ra trong
quá trình đun nóng.
 Copolymer: gồm nhiều loại đơn vị cơ sở như xylan và manose.
Thành phần hemicellulose phụ thuộc vào loài, mức độ sinh trưởng, loại cây,
và vị trí trong tế bào [2].

1.1.4. Lignin

SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

11

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Trong tự nhiên, lignin là chất có chủ yếu ở lớp trung gian giữa các vách tế
bào, có nhiệm vụ kết dính các vách chứa xơ sợi. Rất khó để có thể tách lignin hoàn
toàn.
Là một polymer phức tạp, khối lượng phân tử lớn, được cấu tạo bởi các đơn
vị phenyl propan. Lignin là một polyphenol có cấu tạo mạch nhánh, tồn tại ở trang
thái vô định hình. Thành phần của lignin gồm 62 đến 65% C, khoảng 5 đến 6% H,
nhiều nhóm metoxyl (-OCH3) và hydroxyl (-OH) tự do [2].
Lignin được tổng hợp từ hdroxi phenyl propan, có cấu trúc phức tạp, liên kết
chủ yếu là liên kết C-C và liên kết ete. Liên kết giữa lignin – hemicellulose là liên
kết ete, ester, glycoside.
Ở các loài thực vật, lignin đóng vai trò như một chất kết dính đặc biệt, liên
kết các tế bào lại với nhau, làm tang dộ cứng cho xơ cellulose, tăng độ bề cơ học
cho tế bào, ổn định kích thước tế bào, chống côn trùng, chống thấm nước và các vi
si vật bên ngoài như nấm mốc [2].
1.1.5. Chất độn trong giấy
Chất độn thường được sử dụng để tăng độ trắng, trắng độ đục và hạ giấy thành
phẩm xuống. Thường dùng là loại bột mịn vô cơ, có màu trắng, không tan trong
nước, rẻ hơn bột giấy. Ví dụ: đá vôi, cao lanh, bột talc, dioxit titan [2].
1.1.5.1. Bột đá vôi (CaCO3)
Tên gọi: Canxi cacbonat
Công thức hóa học : CaCO3

Phân tử khối :100,087 g/mol
Ngoại quan: Dạng bột màu trắng
Độ hòa tan trong nước : Không hòa tan
Điểm nóng chảy: 825 °C
CaCO3 là một hợp chất hóa học với công thức hóa học là CaCO3. Ước tính,
khoảng 5% vỏ quả đất là một dạng nào đó của canxi cacbonat, chất này thường
được tìm thấy dưới dạng đá (đá vôi, đá phấn, đá cẩm thạch …) ở khắp nơi trên thế
giới, là nhân tố chính trong mai/vỏ của các loài sò, ốc hoặc vỏ của ốc.

SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

12

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Canxi cacbonat có 2 vai trò chính trong sản xuất giấy là chất độn và chất
tráng phủ bề mặt.
 Chất độn trong giấy:
- Chất độn trong giấy viết, giấy in, giấy bìa cứng, giấy đóng gói.
- Giấy có bề mặt nhẵn bóng, độ sáng, độ dục, độ bóng cao hơn.
- Khả năng in ấn được cải tiến.
 Chất tráng phủ trong giấy:
- Tăng chất lượng bề mặt của giấy, giấy cứng.
- Quá trình tráng phủ giúp bề mặt giấy đồng đều, quá trình in ấn tốt hơn.
1.1.5.2. Cao lanh (Al2O3.2SiO2.2H2O)
- Công thức hóa học: Al2O3.2SiO2.2H2O
- Thành phần lý thuyết: Al2O3: 39,48%; SiO2: 46,6%; H2O: 13,92%

- Tỷ trọng: 2,57 - 2,61 g/cm3
- Độ cứng: 1 - 2,5
- Đường kính: 0,2 – 12 m
Trong sản xuất giấy: kaolin được sử dụng làm chất độn tạo cho giấy có mặt
nhẵn hơn, tăng độ kín, giảm độ thấu quang và làm tăng độ ngấm mực in tới mức tốt
nhất. Loại giấy thông thường chứa 20% kaolin, có loại chứa tới 40%. Thông
thường, một tấn giấy đòi hỏi 250-300 kg kaolin. Chất lượng kaolin dùng làm giấy
được xác định bởi độ trắng, độ phân tán và mức độ đồng đều của các nhóm hạt.
1.1.5.3. Các loại oxit:
- Dioxit titan (TiO2): có độ trắng cao nhất và có độ đục tốt nhất song giá thành cao.
Nó chỉ sử dụng đối với loại giấy đòi hỏi lượng độn thấp nhưng độ đục, độ trắng cao.
Mức dùng độn chỉ khoảng 2-3 %.
- Bột Talc (Silicat magie-3MgO.4SiO2.H2O ) : là loại chất độn tạo ra độ mềm mại
cho tờ giấy, talc có ái lực tốt với nhựa, vì thế nó được dùng để ngăn chặn sự kết
dính của nhựa trong hệ thống sản xuất giấy. Tuy nhiên gần đây talc bị hạn chế sử
dụng và gây hại cho sức khỏe con người khi hít phải nó vào phổi.

SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

13

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

1.1.6. Ứng dụng của ngành giấy
Giấy đã xuất hiện hàng nghìn năm trên Trái Đất từ khi con người tìm ra cách
để ghi chép lại do đó giấy đóng một vai trò rất quan trọng trong cuộc sống của
chúng ta. Và vì giấy được ứng dụng ở hầu hết các lĩnh vực trong xã hội hiện nay

nên nó sẽ ảnh hưởng đến các ngành liên quan khác khác như in ấn, bao bì, vệ sinh,
…
 Đối với ngành bao bì: ngành giấy có một vai trò vô cùng to lớn vì nó
chiếm hầu hết các sản phẩm bao bì hàng tiêu dùng. Bao bì giấy đang trên
đà phát triển ở Việt Nam nói riêng và trên thế giới nói chung.
 Đặc biệt là ngành in ấn: hàng năm nước ta sản xuất ra hàng nghìn mặt
hàng giấy báo các loại, các loại sách đa dạng được xuất bản hằng năm.
 Giấy tái chế là một trong những ngành có tiềm năng lớn gần đây ở các
nước đang phát triển. Một số sản phẩm của giấy tái chế như túi giấy,
thùng carton, các loại bao bì đựng thực phẩm,… Việc tái sử dụng phế liệu
giấy làm nguyên liệu mang lại nhiều lợi ích cho xã hội, như giảm khai
thác tài nguyên, giảm đi việc chặt phá rừng.
1.2. Giới thiệu chung về Cellulose Nanocrystals (CNC)
Cellulose nanocrystal chính là cellulose đã được thu nhỏ và tái cấu trúc ở cấp
độ nano. Cellulose là loại nguyên liệu phổ biến nhất hành tinh, là thành phần chủ
yếu của thành tế bào thực vật, chính là yếu tố tạo nên màu xanh cho hầu hết thực vật
trên Trái đất. Cellulose có ở tại thân cây hoặc cành hoa, có tính chất đặc biệt là khi
kết hợp với nước sẽ bị trương lên, tạo thành một chiếc khung xương cho cây, giúp
cây có thể đứng vững được. Cellulose đơn giản là sự kết hợp của các phân tử
glucose được lên kết với nhau tạo thành một chuỗi dài. Khi ta thu nhỏ chuỗi
cellulose này ở cấp độ nano, sau đó tái cấu trúc nó thành một chuỗi polyme dài hoặc
đan chuỗi ấy tạo thành một mạng tinh thể, ta sẽ có được nanocrystal cellulose – một
loại vật liệu siêu bền, siêu nhẹ, dẫn điện. Chính những tính chất này đã tạo nên một
siêu vật liệu với những tiềm năng to lớn có thể thay đổi thế giới của chúng ta.

SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

14

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Hình 1.4. Quy trình chế tạo nanocrystal cellulose từ sợi cellulose.
Hiện nay, tinh thể của cellulose chủ yếu thu được từ các sợi cellulose tự
nhiên bằng cách loại bỏ các phân đoạn vô định hình khỏi các nguồn tái tạo thông
qua quá trình thủy phân bằng acid mạnh. Vì vậy, các tinh thể nanocellulose được ổn
định trong dung dịch huyền phù có tích điện âm trên bề mặt. CNC thu được đã cung
cấp cho chúng ta một loại vật liệu chi phí thấp, bền vững và thân thiện với môi
trường và được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khoa học công nghệ. Ngoài ra,
CNC có các tính chất độc đáo như khả năng phân tán đồng nhất, diện tích bề mặt
cao, độ bền cơ học cao và tính chất tinh thể lỏng. Vật liệu CNC cơ bản là ưa
nước, tuy nhiên chúng có thể được biến tính bề mặt để đáp ứng các yêu cầu kết hợp
với các vật liệu khác nhau để tạo thành vật liệu mới có tính năng vượt trội hơn [15].
1.2.1. Nguồn nguyên liệu để sản xuất CNC

SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

15

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Cellulose là hợp chất tự nhiên có mặt khắp nơi trên Trái Đất vì vậy các
nguồn nguyên liệu chứa cellulose rất đa dạng và khác nhau. Ví dụ như từ nguồn sợi
tự nhiên người ta có thể thu được CNC các loài thực vật dạng sợi như cây bông, vỏ
bắp ngô, rơm rạ, tre nứa, vỏ quả dứa, vỏ quả chuối,… Nguồn nguyên liệu sản xuất

CNC thứ hai là các loại tảo, giấy, dạng vi tinh thể của cellulose,… Một số loại CNC
có cấu trúc biến đổi, tính chất và ứng dụng có thể thu được bằng cách dựa vào
nguồn gốc, độ chín, phương pháp thực hiện.

Hình 1.5. Nguồn nguyên liệu sản xuất CNC từ nông nghiệp.
1.2.2. Phương pháp sản xuất CNC bằng phương pháp thủy phân acid
Sợi cellulose trong thực vật thường bao gồm các chuỗi vô định hình và các
miền tinh thể. CNC được sản xuất thông qua quá trình thủy phân acid các sợi
cellulose. Trong quá trình thủy phân acid, các vùng vô định hình trong cellulose sợi
được phân rã và các miền tinh thể riêng biệt được phân lập giúp ta thu được CNC.
CNC có nguồn gốc từ các nguồn thực vật có kích thước là 5-70nm và chiều dài dao
động từ 100-400nm. Các loại acid khoáng khác nhau, chẳng hạn như acid sulfuric,
hydrochloric và phosphoric có thể được sử dụng cho quá trình thủy phân sợi bột
giấy để sản xuất CNC. Độ ổn định keo của CNC phụ thuộc vào loại acid được sử
dụng vì nó xác định nhóm chức năng cụ thể mà nó có được. CNC được sản xuất
thông qua thủy phân acid sulfuric có tính ổn định keo tuyệt vời vì lực đẩy tĩnh điện
mặt khác gây ra bởi các nhóm este sulfat tích điện âm trên bề mặt của nó.
1.2.3. Các đặc tính của CNC
SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

16

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

CNC có đặc tính lý hóa và cơ học độc nhất như diện tích bề mặt cao
(250m2/g, độ bền kéo cao (7500MPa), độ cứng cao (mô đun Young lên tới 100200GPa), và một phần lớn các nhóm hydroxyl có trên bề mặt. Các nhóm hydroxyl
bề mặt này tại nên một nền tảng vững chắc cho sựu biến đổi hóa học và chức năng

bề mặt của CNC. Chức năng chính của CNC là có thể chuyển đổi các nhóm
hydroxyl thành các acid carboxylic, amin, aldehyde hoặc các nhóm thyol. Hoặc
chúng có thể biến đổi để có thể ghép với các phân tử nhỏ hơn, ví dụ như hạt nano
kim loại, hoặc các đại phân tử lớn hơn như polymer hoặc protein. Ngoài ra, các
nhóm hydroxyl còn mang đặc tính ưa nước cho CNC, giúp cải thiện khả năng phân
tán của chúng trong các hợp chất polymer. Các đặc tính vượt trội và biến đổi bề mặt
của CNC đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng CNC như các hạt nano hóa
trong các hệ thống như nhũ tương dầu nước, các phức keo, màng 2D và các
hydrogel và aerogel 3D [12].
Tỉ lệ CNC được thể hiện dầy đặc và diện tích bề mặt lớn nhờ kích thước
nano của chúng, đã làm cho CNC trở thành sản phẩm lý tưởng cho việc chế tạo vật
liệu sinh học có thể sử dụng như một thành phần gia cường bên trong vật liệu
nanocomposites hiệu năng cao. Các vật liệu nanocomposites được gia cố bằng CNC
đã cho thấy sự gia tăng đa chiều trong mô đun đàn hồi và sự thay đổi đáng kể trong
quá trình chuyển đổi thủy tinh, đồng thời giữ được các tính chất quang học tuyệt vời
của polymer gốc và tích hợp các đặc tính cơ học thích hợp.

Hình 1.6. Tóm tắt các tính chất vật lý và hóa học của tinh thể nanocellulose.
SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

17

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

1.2.3.1. Tính chất cơ lý
CNC có chiều rộng 2-20 nm và chiều dài 100-600 nm. Chiều dài, chiều rộng
và độ kết tinh của CNC có thể thay đổi tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu cellulose.

Các tính chất như kết tinh và hình thái của CNC có nguồn gốc từ các nguyên liệu
nông nghiệp giúp cải thiện độ bền kéo và độ ổn định nhiệt tuyệt vời khi được sử
dụng làm chất gia cố cho vật liệu tổng hợp.
Có một số lượng lớn các nhóm hydroxyl trên bề mặt của CNC, mang đặc
tính ưa nước. Ngoài ra, CNC từ quá trình thủy phân acid có thể bị phân tán trong
nước do bề mặt mang điện tích âm của chúng. Cellulose vô định hình được loại bỏ
bằng cách thủy phân bằng acid sulfuric để chuẩn bị các CNC có nhóm este sulfate
mới được tạo ra (-SO3) trên bề mặt. Hơn nữa, khi CNC được sấy khô sẽ cải thiện
diện tích bề mặt cụ thể so với cellulose ban đầu.
1.2.3.2. Kết tinh lỏng
Trong điều kiện thích hợp và ở nồng độ tới hạn, tất cả các hạt giống hình que
hoặc dạng tấm không đối xứng tự hình thành các cấu trúc có trật tự, dẫn đến sự hình
thành của một pha nactic. Các CNC giống như dạng que, khi phân tán trong nước,
đã tự sắp xếp với nhau tạo thành các pha nactic chetic với đặc tính tinh thể lỏng.
Các yếu tố khác nhau như kích thước, hình dạng, độ phân tán, điện tích, chất điện
phân và kích thích bên ngoài có thể ảnh hưởng đến độ tinh thể lỏng, độ dài, kích
thước miền, thứ tự và các đặc tính khác. Tuy nhiên, các tinh thể cellulose được biết
là có vòng xoắn ốc theo một trục dài tương tự như một ốc vít, có thể dẫn đến một
pha chetic nactic hoặc pha cholesteric của các mặt phẳng xếp chồng lên nhau dọc
theo trục vuông góc tùy thuộc vào nồng độ. Các yếu tố như kích thước, điện tích,
hình dạng, độ phân tán, chất điện phân và các kích thích bên ngoài cũng có thể ảnh
hưởng đến độ kết tinh lỏng của CNC. Độ tinh thể lỏng của tinh thể nano kết hợp với
tính chất lưỡng chiết dẫn đến hiện tượng quang học thú vị [12].

SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

18

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Loại acid được sử dụng để thủy phân cũng có thể ảnh hưởng đến bản chất
tinh thể lỏng. CNC thu được từ quá trình thủy phân acid sunfuric thường có bề mặt
mang điện tích âm, thúc đẩy sự phân tán đồng đều trong nước do lực đẩy tĩnh điện.
Mặc dù các tương tác giữa các tinh thể nano rất mạnh, nhưng quá trình khử lưu
huỳnh cao rất dễ bị phân tán và điều này dẫn đến sự phát triển của trạng thái lyot.
Các dạng CNC có nguồn gốc acid sulfuric và acid photphoric thường tạo ra cấu trúc
cấu trúc choper, trong khi các CNC có nguồn gốc acid clohydric với quá trình
sunfon hóa phản ứng tạo ra pha thủy tinh lưỡng chiết.

1.2.3.3. Tính chất lưu biến
Các thông số lưu biến của CNC bị ảnh hưởng bởi các tính chất như độ kết
tinh lỏng, thứ tự sắp xếp và tính chất keo hóa. Pha loãng dung dịch huyền phù CNC
cho thấy trạng thái đứt gãy của chúng và thể hiện sự phụ thuộc vào nồng độ ở mức
thấp. Ở nồng độ cao hơn, các huyền phù là lyotropic, chúng biểu hiện trạng thái dị
thường. Lý do chính cho trạng thái này là vì các tinh thể nano hình que có xu hướng
sắp xếp theo tốc độ cắt tới hạn. Khi tốc độ cắt đạt đến điểm tới hạn, tính không đối
xứng của huyền phù CNC bị phá vỡ theo cấu trúc đơn giản [12].
Hằng số thời gian phục hồi phụ thuộc vào tỷ lệ hình dạng và các CNC có tỷ
lệ hình dạng cao hơn được giữ trong thời gian dài hơn ngay cả sau khi cắt. Loại acid
được sử dụng để thủy phân cũng có thể ảnh hưởng đến tính chất lưu biến của huyền
phù CNC. Các tinh thể được xử lý bằng acid sunfuric cho thấy sự đứt gãy không
phụ thuộc vào thời gian, trong khi các tinh thể có nguồn gốc HCl cho thấy trạng thái
đứt gãy cao hơn nhiều, trạng thái sol-gel thuận nghịch ở nồng độ cao hơn.
1.2.4. Các ứng dụng của CNC trong các lĩnh vực

SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

19

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Hình 1.7. Ứng dụng của CNCs.
CNC đã thu hút sự quan tâm lớn trong lĩnh vực nanocomposite do các đặc
tính đặc biệt của chúng như kích thước nano, diện tích bề mặt cao, hình thái độc
đáo, mật độ thấp, độ bền cơ học cao, khả năng tái tạo và khả năng phân hủy sinh
học cao. Hơn nữa, chúng dễ dàng được biến đổi và có sẵn. Do đó, CNC đã được sử
dụng rộng rãi làm chất độn trong các polyme khác nhau. Nanocomposite có thể
được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Khả năng ứng dụng của
CNC từ sản phẩm nông nghiệp vào các ngành kỹ thuật thực phẩm, điện tử và ứng
dụng y sinh cũng như kỹ thuật mô là rất cao.
Kỹ thuật và công nghệ thực phẩm

SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

20

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Các ứng dụng nanocomposite của CNC cho kỹ thuật và công nghệ thực
phẩm chủ yếu là trong các loại màng. Đặc biệt, màng bao bì polymer dựa trên CNC
đã đạt được tiến bộ đáng kể làm nguyên liệu để cải thiện việc bảo quản thực phẩm.

Những tấm màng này có khả năng cải thiện sự ổn định của thực phẩm bằng cách
cung cấp một màng bọc kháng khuẩn khi tiếp xúc với thực phẩm. CNC có thể củng
cố các polyme bằng cách hình thành một mạng lưới kết nối các liên kết hydro với
các CNC phân tán tốt. Nanocomposite của alginate và CNC không chỉ cải thiện
đáng kể tính thấm hơi nước mà còn cải thiện tính ổn định nhiệt. CNC được sản xuất
bằng xử lý Ammonium Persulfate (APS) cung cấp hàng rào oxy cao hơn so với
CNC được xử lý bằng acidsulfuric, với các đặc tính như hình thành nhóm carboxyl,
độ tinh thể cao, độ trong suốt của dung dịch và mật độ điện tích cao hơn. Do đó,
màng nanocomposite kết hợp với CNC được xử lý APS không chỉ cải thiện các đặc
tính của các giải pháp đóng gói thực phẩm hiện tại, mà còn có thể được áp dụng như
một lớp màng mỏng để giảm sự ô nhiễm môi trường. Hơn nữa, các polyme như
chitosan và polyoxyetylen đã được nghiên cứu làm vật liệu tổng hợp CNC để sản
xuất màng. Các nanocomposite của carboxymethyl cellulose với CNC thu được từ
các sản phẩm phụ nông nghiệp khác nhau (rơm rạ, rơm lúa mì và rơm lúa mạch) đã
cải thiện tính chất rào cản hơi nước và cơ học của nó và xác nhận khả năng CNC
được gia cố chất độn cho các sản phẩm như màng bao bì thực phẩm [11].
Kỹ thuật sinh học

SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

21

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Việc sử dụng CNC để phân tích sinh học cảm biến và ý tưởng sinh học cũng
đã được nghiên cứu do khả năng gắn acidnucleic, protein protein và fluorophores.
Các nghiên cứu về phức hợp CNC/oxit sắt đã được báo cáo do sự tiếp cận tuyệt vời

của các phân tử NO2 đến bề mặt cảm biến thông qua CNC, đã được chứng minh là
một vật liệu cảm biến mới hữu ích trong một số ứng dụng, bao gồm ô nhiễm môi
trường và phát hiện rò rỉ trong nghiên cứu phòng thí nghiệm. Dựa trên tính ổn định
và hiệu quả của nó, CNC là đáng chú ý nhất trong lĩnh vực y sinh. Nó cũng có một
tính chất hấp dẫn là chất mang nano cho các phân tử hoạt tính sinh học. CNC không
độc hại đối với các tế bào và đã chứng minh tiềm năng của nó như là một chất mang
trong các ứng dụng phân phối thuốc được định sẵn trước đó. Gần đây, các vật liệu
tổng hợp với curcumin-cyclodextrin/CNC được đóng viên capsule đã được báo cáo
là có tác dụng chống đông trong ung thư đại trực tràng và các tế bào ung thư đại
trực tràng và tuyến tiền liệt trong các thí nghiệm sơ bộ trong ống nghiệm. Ngoài ra,
hydrogel được điều chế bằng cách sử dụng gelatin trong CNC được chiết xuất từ
các sản phẩm phụ nông nghiệp. Hydrogel CNC-gelatin được chuẩn bị rất nhạy cảm
với những thay đổi pH và có tính chất cơ học tuyệt vời, cho thấy rằng nó là một chất
mang chất tuyệt vời [11].
Hơn thế nữa, CNC là vật liệu nano thích hợp cho nhiều ứng dụng trong y
sinh, như cố định enzyme; tổng hợp vật liệu kháng khuẩn và y tế; chất xúc tác xanh,
sinh học; tổng hợp chất mang thuốc trong y học trị liệu và chẩn đoán. Các vật liệu
nano này mang lại một số lợi thế tiềm năng là tá dược phân phối thuốc do các đặc
tính của chúng như kích thước nhỏ hơn, tính kỵ nước, tính tương thích sinh học. Do
diện tích bề mặt rất lớn và khả năng thu được điện tích âm trong quá trình thủy
phân, một lượng lớn thuốc có thể được gắn vào bề mặt của các vật liệu này với khả
năng kiểm soát liều tối ưu. Các nhóm hydroxyl bề mặt dồi dào có trong tinh thể
nano cung cấp các vị trí để biến đổi bề mặt với nhiều nhóm chữ khác nhau. Sự biến
đổi bề mặt có thể được sử dụng để điều chỉnh việc nạp và giải phóng các loại thuốc
thường không liên kết với cellulose, chẳng hạn như thuốc không ion hoặc kỵ nước.

SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

22

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Aerogel dựa trên CNC cũng đang nhận được sự quan tâm ngày càng tăng
trong các ứng dụng y sinh và dược phẩm do cấu trúc lỗ chân lông mở của chúng và
diện tích bề mặt cao, có thể cung cấp khả dụng sinh học của thuốc tăng cường và
khả năng tải thuốc tốt hơn. Giàn giáo khí dung nanocellulose có độ xốp cao đã được
báo cáo để đạt được giải phóng thuốc bền vững, điều này cũng cho thấy những khả
năng mới khi vận chuyển thuốc được kiểm soát [11].

Hydrogel dựa trên cellulose
Hydrogel là cấu trúc hút nước ba chiều được cấu tạo từ các polyme ưa nước
và có thể được sử dụng làm chất vận chuyển thuốc, kính áp tròng và giá đỡ.
Hydrogel bảo vệ các tế bào và các loại thuốc nhạy cảm có thể được kết hợp trong
mạng để phân phối có kiểm soát tại nơi bị thương vì môi trường nước của chúng.
Hydrogel dựa trên CNC, được điều chế bằng phương pháp ổn định hóa lý hoặc hóa
học của dung dịch nước, có thể được kết hợp với các polyme tự nhiên hoặc tổng
hợp để thu được hydrogel tổng hợp.
Một hydrogel nanocomposite polyacrylamide/cellulose có hiệu suất hấp phụ
hơn 90% và có thể là chất hấp thụ tuyệt vời khi loại bỏ thuốc nhuộm khỏi dung dịch
nước. Hydrogel dựa trên cellulose chiết xuất từ dứa và mực nâu đỏ rất hiệu quả để
loại bỏ xanh methylen, một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường
nghiêm trọng. Chúng cũng có thể được sử dụng cho việc hấp thụ kim loại độc hại
trong xử lý nước thải. Sự hấp phụ mạnh mẽ của các polyme poly (oligoetylen glycol
methacryit) biến tính trên bề mặt của CNC thúc đẩy sự phân tán đồng đều của CNC
trong hydrogel và tăng cường tính chất cơ học. Hydrogel đã được điều chế bằng
cách sử dụng gelatin được tăng cường bằng CNC được chiết xuất từ trấu và cho
thấy độ ổn định cơ học cao và độ nhạy pH tuyệt vời [11].

Xử lý nước thải

SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

23

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Nguồn ước ngày càng bị ô nhiễm bởi nhiều chất gây độc hại từ các khu công
nghiệp, đô thị và nông nghiệp, bao gồm các ion kim loại nặng, thuốc nhuộm, phụ
gia thực phẩm, dược phẩm, chất tẩy rửa, thuốc trừ sâu, hydrocarbon thơm đa vòng,
và các phân tử sinh học. Do đó, nguồn nước gần như bị ô nhiễm nặng và việc sử
dụng nước sạch đã dần trở nên khó khăn hơn, và các công nghệ hiệu quả có thể làm
sạch nước bị ô nhiễm đã trở nên cần thiết hơn bao giờ hết. Các phương pháp xử lý
vật lý, hóa học và sinh học khác nhau đã được sử dụng để loại bỏ các chất gây ô
nhiễm khỏi nước thải. Trong số các phương pháp khác nhau, hấp phụ là giải pháp
tốt nhất để sản xuất nước được xử lý chất lượng cao với chi phí phải chăng, do
những lợi thế như đơn giản trong thiết kế và vận hành, vốn đầu tư ban đầu thấp,
hiệu quả trong khi áp dụng và không nhạy cảm với các chất khác có trong dòng
nước. Việc sử dụng vật liệu nano bền vững như CNC để hấp phụ các ion kim loại
nặng và các loại khác chất gây ô nhiễm từ nước thải đang đạt được nhiều sự chú ý
từ các nhà khoa học.
Màng và bộ lọc có thể được sử dụng để phân tách các chất hóa học khác
nhau bằng cách cho phép một số chất hóa học vượt qua trong khi những chất hóa
học khác bị chặn lại. Độ chọn lọc của màng có liên quan đến cấu trúc vi mô và hóa
học của vật liệu cấu tạo màng. Màng có thể được thiết kế với các lỗ được xác định
rõ để loại trừ kích thước và một bề mặt hóa học phù hợp để hấp thụ chọn lọc các

chất hòa tan cụ thể. Theo sự quan tâm ngày càng tăng về tính bền vững và công
nghệ nano, việc sử dụng CNC trong các ứng dụng xử lý nước cũng tăng lên. CNC
đã được tích cực nghiên cứu để sử dụng trong các hệ thống xử lý nước khác nhau,
chẳng hạn như hấp phụ, hấp thụ, keo tụ, màng lọc, phân hủy xúc tác và khử trùng.
Sự kết hợp của cường độ cao, tính trơ hóa học, bề mặt ưa nước, diện tích bề mặt
cao, tính kỵ nước, khả năng phân hủy sinh học và khả năng chức năng hóa bề mặt
làm cho CNC trở thành một vật liệu đầy hứa hẹn cho các màng và bộ lọc hiệu suất
cao để loại bỏ các chất gây ô nhiễm có chọn lọc và nước uống [13].
1.3. Màng nanocomposite dựa trên cơ sở tinh thể nanocellulose/PVA ứng dụng
trong xử lý nước thải
1.3.1. Giới thiệu về màng xử lý nước thải

SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

24

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Nước rất cần thiết cho các hoạt động hàng ngày của chúng ta, tuy nhiên, chất
lượng của các nguồn nước mà chúng ta đang sử dụng đang ngày càng cạn kiệt do sự
tăng trưởng nhanh chóng về dân số, công nghiệp hóa, các hoạt động nông nghiệp,
thay đổi địa chất và môi trường,… Do đó, việc loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm
hữu cơ, vô cơ và sinh học khác nhau xâm nhập vào nước của chúng ta là một điều
cực kỳ quan trọng và cấp thiết hiện nay. Các quy trình xử lý nước thải như hấp thụ,
lọc màng, keo tụ, phân hủy và khử trùng có xúc tác được sử dụng rộng rãi và các
quá trình này khi được thực hiện sử dụng các hệ thống được thiết kế tốt rất hiệu quả
trong việc xử lý các chất ô nhiễm độc hại trong nước. Vật liệu thông thường được

sử dụng trong các quy trình xử lý nước như than hoạt tính và dầu mỏ, tuy nhiên
lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính; chi phí cần thiết để sản xuất và tái tạo than
hoạt tính tăng. Vì một tương lai bền vững, việc quan trọng nhất là sử dụng các giải
pháp xanh xanh thân thiện với môi trường với chi phí thấp với hiệu suất vượt trội và
lượng khí thải carbon thấp hơn. Tiềm năng của nguồn sinh học dồi dào có sẵn trên
hành tinh là cellulose đã được khám phá rộng rãi.

SVTH: LẠI TRẦN NGỌC TRÂN