Báo cao nhóm mônhoá lý dược

CÁC HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT VÀ SỰ HẤP PHỤ MỘT SỐ
ỨNG DỤNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ VÀ QUÁ TRÌNH KIỄM
NGHIỆM PHÂN TÍCH.
TÌNH HÌNH SỬ DỤNG THAN HOẠT TÍNH VÀ ZEOLIT
TRONG Y HỌC

A.

CÁC HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT VÀ SỰ HẤP PHỤ MỘT SỐ ỨNG
DỤNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ VÀ QUÁ TRÌNH KIỄM NGHIỆM
PHÂN TÍCH.
1. HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT VÀ SỰ HẤP PHỤ
1.1 Một số khái niệm

Bề mặt là mặt tiếp xúc giữa pha lỏng với pha rắn với không khí. Liên bề
mặt để chỉ bề mặt tiếp xúc giữa hai pha như rắn – lỏng , rắn – khí hoặc lỏng –
khí .
Hiện tượng bề mặt là hiện tượng gây ra bởi sự khác nhau về lực tương tác
giữa các phân tử trên bề mặt so với các phân tử bên trong pha.
Hấp phụ là hiện tượng bề mặt có sự gia tăng tập trung chất trên bề mặt
phân cách pha.
Chất hấp phụ là chất có bề mặt trên đó diễn ra sự hấp phụ. Chất bị hấp
phụ là chất được tích luỹ trên bề mặt chất hấp phụ.
Trong trường hợp chất bị hấp phụ có thể đi qua bề mặt pha vào trong chất
hấp phụ được gọi là sự hấp thụ.


Hiện tượng mao dẫn là hiện tượng các chất lỏng được dâng lên cao trong
vùng không gian hẹp mà không cần, thậm chí ngược hướng, với ngoại lực.
Công dùng để kéo căng bề mặt giữa hai pha gọi là sức căng bề mặt. Ký hiệu là σ.
σ=

(1.1)

Với l là chiều dài bị lực căng F tác động
SCBM là lực tác dụng lên một đơn vị chiều dài bề mặt theo hướng song
song với bề mặt gây ra sự co diện tích bề mặt.
Một số ví dụ về SCBM
-

Thử nghiệm lâm sàng “chứng vàng da”: nước tiểu bình thường có SCBM khoảng

-

66 dyn/cm, nhưng nếu có acid mật trong nước tiểu , SCBM sẻ giảm (55 dyn/cm).
Thuốc sát khuẩn : là dung dịch có SCBM nhỏ , vì vậy , dung dịch d ể dàng tăng
diện tích bề mặt tiếp xúc với thành tế bào vi khuẩn và ức chế chúng
Năng lượng tự do bề mặt G là năng lượng thực hiện công A tạo ra trên bề
mặt tỉ lệ thuận với diện tích S:
G = σ.S

(1.2)

1.2 Bản chất của lực hấp phụ. Chất hấp phụ vật lý và chất hấp phụ

hoá học.
Hấp phụ vật lý là quá trình gia tăng lượng chất trên bề mặt bởi các lực hấp
phụ vật lý như lực Van der Waals.
Hấp phụ hoá học là quá trình gia tăng lượng chất trên bề mặt bằng các lực
hấp phụ hoá học như liên kết cộng hoá trị, liên kết ion...
1.2.1 Bản chất lực hấp phụ

a) Lực Wan der Waals
Lực này bao gồm:


-

Lực tương tác đồng cực như tương tác giữa các phân tử không phân cực và phân

-

tử không phân cực.
Lực cảm ứng sinh ra do các phân tử phân cực ít hoặc phân cực với các phân tử

-

không phân cực.
Lực định hướng tương tác giữa các phân tử phân cực với các phân tử phân cực .
b) Lực liên kết hoá học
Lực liên kết cộng hoá trị hoặc liên kết ion và thậm chí liên kết hidro tạo ra
các hợp chất trên bề mặt. Lực liên kết này giữ các phân tử bền chặt trên bề mặt
và cắt đứt liên kết hoá học cũ nếu nhiệt độ đủ lớn,
c) Lực liên kết hoá học là liên kết hydro và liên kết π
Ngoài các loại liên kết trên, liên kết hydro hoặc liên kết π cũng góp phần
quan trọng cho quá trình hấp phụ các phân tử có liên kết với nguyên tử hydro
như H-O, H-X,... hoặc các phân tử có hệ thống liên kết π cao như benzene trên
silicagel...

1.2.2 Phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học
- Sự khác nhau về 2 dạng hấp phụ được ghi nhận trong bảng sau:
Bảng 1. Bảng so sách hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học

Hấp phụ vật lý
Lực hấp phụ

Nhiệt hấp phụ
Tốc độ hấp phụ
Ảnh hưởng của nhiệt độ
Tính thuận nghịch

Lực Van der Waals
Lực liên kết hydro, liên
kết π
Nhỏ, 2-6 kcal/mol
Nhanh, không đồi hỏi
hoạt hoá
Nhiệt độ thấp, nhiệt độ
tăng làm tăng sự phản
hấp phụ (giải hấp)
Có tính thuận - nghịch

Hấp phụ hoá học
Lực liên hết hoá học
Lực liên kết hydro, liên
kết π
Lớn, vài chục đến vài
trăm kcal/mol
Chậm, cần sự hoạt hoá
Nhiệt độ cao, tăng
nhiệt độ diễn ra sự hấp
phụ hoá học tăng

Không có tính thuận nghịch, có thể tạo ra
liên kết hoá học mới


1.3 Hấp phụ trao đổi ion

1.3.1 Bản chất của hấp phụ trao đổi ion
Bản chất là sự tổ hợp của sự hấp phụ hoá học và phản ứng trao đổi ion xảy ra trên
bề mặt rắn - lỏng.
Chất hấp phụ trao đổi ion còn gọi là các chất ionit. Đặc điểm cấu tạo của ionit
gồm có 2 phần:
-

Khung polymer không tan
Các nhóm chức hoạt động gắn trên khung.

Dung lượng trao đổi ion là khối lượng các ion được hấp phụ trên một đợn vị khối
lượng hay thể tích chất ionit. Dung lượng trao đổi ion lớn với điều kiện khi ngâm ionit
trong dung dịch khung polymer có độ trương nở, độ xốp cao.

1.3.2 Phân loại các ionit
Các nhóm ionit chứa các nhóm chức hoạt động có khả năng phân ly H+ . do đó có
khả năng hấp phụ trao đổi cation. Chất như vậy gọi là cationit. Chẳng hạn, các chất có
chứa nhóm chức –SO3H, -COOH, -OH...
Các nhựa ionit chứa các nhóm chức có khả năng trao đổi anion được gọi là các
anionit. Chúng có khả năng phân ly ra HO- như các chất: R4N-OH, R3-NOH,...

1.3.3 Nguyên lý hấp phụ trao đổi ion
Gồm 2 quá trình trong dung dịch:
Hấp phụ trao đổi cation với cationit R1-H

R1-H

+

Men+

R1-Me +

nH+

Hấp phụ trao đổi anion với anionit R2-OH
R2-OH +

Xm-

R2-X +

mHO-

Với các Men+ hoặc Xm- là các ion cần loại bỏ hoặc tinh chế.

1.3.4 Ứng dụng của sự hấp phụ trao đổi ion
-

Loại tạp chất ion trong trong kỹ thuật điều chế nước khử khoáng, nước cất.
Điều chế, tinh chế hoạt chất từ dịch chiết.
Hấp phụ dược chất lên hạt nhựa ionit để tạo thuốc gải phóng dược chất kéo dài.

2. HẤP PHỤ CÁC CHẤT KHÍ LÊN BỀ MẶT RẮN
2.1 Sự hấp phụ lên bề mặt đồng nhất. Phương trình hấp phụ đẳng

nhiệt Langmuir


Langmuir đã giải quyết quá trình hấp phụ đẳng nhiệt khí lên bề mặt rắn là quá
-

trình hấp phụ đơn lớp. Nội dung cơ bản như sau:
Tiểu phân bị hấp phụ liên kết trên bề mặt hấp phụ tại các trung tâm hấp phụ xác định .
Mỗi trung tâm chỉ hấp phụ một tiểu phân.
Bề mặt chất hấp phụ đồng nhất , năng lượng hấp phụ tại mỗi trung tâm là như nhau và
không phụ thuộc vào sự có mặt của các tiểu phân đã bị hấp phụ bên cạnh.
Langmuir thiết lập phương trình hấp phụ như sau:
Gọi p là áp suất chất bị hấp phụ ở pha khí; θ là phần diện tích đã bị hấp phụ trước
đó nên (1-θ) là phần bề mặt tự do chưa bị hấp phụ trên 1 đơn vị diện tích.
Tốc độ hấp phụ tỷ lệ thuận với áp suất khí và bề mặt tự do còn trống:
vhp = khp.(1-θ)p

(1-3)

Tốc độ giải ấp ( phản hấp phụ ) tỷ lệ với diện tích đã bị hấp phụ:
vphp = kphp. θ

(1-4).

Khi quá trình hấp phụ đạt trạng thái cân bằng thì vhp = vphp:
khp.(1-θ)p = kphp. θ
khp.p - khp.p. θ = kphp. θ
khp.p = kphp. θ + khp.p. θ
khp.p = θ.( kphp + khp.p )
θ=

Sau đó, biến đổi toán học ta được :
θ=

(1-5)

Trong đó b =
Gọi a và m là tổng thể tích chất khí đã bị hấp phụ và tổng thể tích chất khí tối đa
có thể bị hấp phụ, khi đó : θ =
Thay θ = vào (1-5) rồi biến đổi về dạng tỷ lệ ta có:
=
a(1+bp)=mbp
p=
=
=+

(1-6)


2.2

Sự hấp phụ trên bề mặt không đồng nhất. Phương trình hấp phụ
Freundlich.
Thực nghiệm cho thấy, lực hấp phụ thường giảm khi tăng nồng độ che phủ do sự
hấp phụ. Điều này có thể do bề mặt hấp phụ không đồng nhất như Langmuir đã đề cập.
Bề mặt chất hấp phụ không đồng nhất. Các phân tử bị hấp phụ trước chiếm các
trung tâm hấp phụ mạnh, nhiệt hấp phụ lớn. Các trung tâm còn lại có nhiệt hấp phụ
yếu hơn.
Các phân tử có tương tác đẩy. Các phân tử bị hấp phụ trước đẩy các phân tử bị
hấp phụ sau. Do đó, nhiệt hấp phụ giảm khi tăng độ che phủ bề mặt.
Theo thực nghiệm, Freundlich đã thiết lập mối quan hệ thể tích khí đã bị hấp phụ

với áp suất khí :
v = k.p1/n
(1-7)
trong đó:
v là thể tích khí bị hấp phụ
p là áp suất khí
k và n là các hằng số thực nghiệm.
Muốn xác định k và n, tác giả đã chuyển(1-7)thành dạng:
lgp = lgp + lgk (1-8)

2.3

Sự hấp phụ vật lý nhiều lớp. Phương trình Brunauer-Emmett-Teller
(BET)
Thực nghiệm cho thấy có nhiều dạng đường đẳng nhiệt sai khác so với đường
đẳng nhiệt Langmuir. Brunauer-Emmett-Teller đã thiết lập phương trình dựa trên sự
hấp phụ đa lớp trên bề mặt đồng nhất :
Bề mặt hấp phụ có tính đồng nhất.(giống với Langmuir)
Hấp phụ xảy ra đa lớp, mổi tiểu phân hấp phụ trước trở thành tâm hấp phụ cho
các tiểu phân tiếp theo.
Sự hấp phụ từ lớp thứ 2 trở đi diển ra giống như sự hoá lỏng ( có niêtj hấp phụ
bằng nhiệt hoá lỏng). ở áp suất bảo hoà, số lớp hấp phụ trở nên vô hạn.
Phương trình BET có dạng:
=+ .
Trong đó :

( 1-9)

p là áp suất của chất bị hấp phụ trong pha khí
p0 là áp suất hơi bảo hoà của chất bị hấp phụ ở trạng thái lỏng .

k là hằng số
a,b là thể tích khí đã bị hấp phụ và thể tích tối đa khí bị hấp phụ.

Nêú số lớp hấp phụ hữu hạn bởi n lớp, phương trình BET tổng quát:


a=⋅

(1-10)

với x =
2.4

Cách tính diện tích bề mặt chất hấp phụ
Xuất phát từ phương trình BET, ta dựng đồ thị (p0 - p) phụ thuộc vào là đồ thị có
độ dốc và cắt trục tung tại
b là thể tích cực đại ứng với sự che phụ một lớp đơn phân tử trên bề mặt của 1
gam chất hấp phụ ( cm3 ở 0oC,1atm)thì diện tích bề mặt riêng S (m2/g)được tính theo
công thức:
S = NAm10-20

(1-11)

Trong đó: N là số Avogadro ; Am là diện tích bị chiếm chỗ bởi 1 phân tử
Nếu lượng hấp phụ cực đại là gam (xmax) ta dùng công thức :
S = NAm.10-20
Trong đó :

(1-12)

M là khối lượng phân tử chất bị hấp phụ

3. HẤP PHỤ CHẤT TAN TỪ DUNG DỊCH LÊN BỀ MẶT
3.1 Phương trình Langmuir về sự hấp phụ từ dung dịch.
Khi quá trình hấp phụ đạt tới trạng thái cân bằng, tốc độ hấp phục chất tan bằng
tốc độ giải hấp:
Gọi α là bề mặt đã bị chiếm chỗ bởi chất bị hấp phụ trước ; tổng bề mặt hấp phụ
đang xét là 1 đơn vị diện tích. C là nồng độ chất tan trong dung dịch. Ta có:
α=
Dung lượng hấp phụ (q)là lượng chất tan được hấp phụ trên 1 đơn vị khối lượng chất
hấp phụ tỷ lệ thuận với bề mặt đã bị chiếm chổ:
q = k’. α
Thay giá trị α trên vào (1-13)
Ta được:
q = k’


q=

 q=

(1-13)


gọi

k1 =
k2 =

Ta có

3.2

q=


=



= +

(1-14)
(1-15)

Phương trình Freundlich về sự hấp phụ từ dung dịch
Xét đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir ở 2 trường hợp đặc biệt:
Khi nồng độ chất tan rất nhỏ, k2C <<1 thì dung lượng hấp phụ tỉ lệ thuận với C:
q = k1C
Khi nồng độ chất tan rất lớn , k2C >>1, q sẻ đạt giá trị cực đại:
q=
Ở nồng độ trung bình, bằng thực nghiệm, Freundlich đã tìm ra phương trình thực
nghiệm:
q = k.Cn

(1-16)

trong đó k và n là các hằng số thực nghiệm. n có giá trị từ 0 tới 1 biểu thị cường độ
hấp phụ
Dạng logarit của phương trình Freundlich cho phép xác định được giá trị k và n

dựa vào đồ thị:
lgq = lgk + nlgC
3.3

(1-17)

Phương trình BET hấp phụ chất tan từ dung dịch
Phương trình BET xây dựng dựa trên giả định hấp phụ đồng nhất bề mặt có sự
hấp phụ đa lớp có dạng đường thẳng:
= +.
Trong đó

(1-18)

Cs là nồng độ bão hoà của chất tan
q là dung lượng hấp phụ
q0 là dung lượng hấp phụ đơn lớp
b là hằng số

Nếu C <<Cs và b >1 thì phương trình BET trở thành phương trình Langmuir.
3.4
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp phụ chất tan
3.4.1 Dung môi
Trong dung dịch, sự cạnh tranh hấp phụ diển ra giữa dung môi và chất tan.
Nếu dung môi có ái lực yếu với bề mặt chất tan sẻ dể được hấp phụ hơn. Ái lực của


dung môi với bề mặt rắn được xác định bởi sức căng bề mặt và nhiệt thấm ướt: ái lực
càng yếu thì sức căng bề mặt rắn – dung môi càng lớn, nhiệt thấm ướt bề mặt bởi dung
môi càng bé .

3.4.2 Chất hấp phụ
Bản chất cuả chất hấp phụ quyết định dung lượng và tốc độ hấp phụ. Chất
hấp phụ có nhiều lỗ xốp, mao quản có kích thước nhỏ, hấp phụ khá tốt vì diện tích bề
mặt riêng lớn.
Than hoạt (cacbon) là chất hấp phụ được sử dụng rộng rãi. Than hoạt được
sản xuất trên quy mô khác nhau sẻ có khả năng hấp phụ khác nhau được biểu thị bởi
hằng số Langmuir và bề mặt riêng:
Bảng 2. Bề mặt than hoạt và hằng số Langmuir trong hấp phụ nitrophenol
Than hoạt ( ký hiệu) Bề mặt riêng (m2/g)
BPL
E400
FS100
WPLL
CBP

1255
853
751
315
127

Hằng số Langmuir
k1 (g/g)
0,33
0,30
0,28
0,097
0,068

k2(L/g)

2,3
6,2
5,6
3,2
1,7

3.4.3 Chất bị hấp phụ
Laudelius và Traube đã đưa ra quy tắc dựa trên thực nghiệm như sau:
- Chất tan có độ tan càng lớn trong dung dịch, sự hấp phụ lên bề mặt rắn càng yếu.
- Độ dài mạch cacbon của các chất hửu cơ tăng độ tan trong nước giảm, sự hấp phụ
trong dung dịch nước trên bề mặt rắn tăng.
Các chất tan không phân cực trong dung môi phân cực sẻ hấp phụ mạnh
trên bề mặt không phân cực. Ngược lại chúng sẻ khó bị hấp phụ trong dung môi không
phân cực lên bề mặt phân cực .
Trong dung dịch điện ly, bề mặt rắn sẻ ưu tiên hấp phụ ion có trong thành
phần cấu tạo bề mặt, sau đó hấp phụ ion trái dấu với điện tích tạo ra trên bề mặt. Ion có
điện tích càng lớn chúng càng dể bị hấp phụ.
3.4.4 pH của dung dịch
pH của dung dịch ảnh hưởng gián tiếp đến sự hấp phụ thông qua ảnh hưởng
đến độ hoà tan và độ phân ly của chất tan trong dung dịch.
3.4.5 Nhiệt độ


Hấp phụ vật lý thông thường là quá trình toả nhiệt, hấp phụ hoá học thì thu
nhiệt. Nhiệt độ càng tăng thì sự hấp phụ vật lý giảm .
Mức độ giảm hấp phụ vật lý trong dung dịch không bị ảnh hưởng mạnh như
quá trình hấp phụ khí lên bề mặt rắn.
Đối với chất ít tan, nhiệt độ tăng dẫn đến độ tan tăng có thể góp phần sự
hấp phụ tốt hơn đôi chút.

4. CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT VÀ CƠ CHẾ LÀM TĂNG
ĐỘ TAN CỦA CHẤT DIỆN HOẠT
4.1 Khái niệm
- Chất hoạt động bề mặt là chất hoá học có khả năng làm giảm sức căng bề mặt
chất lỏng.
- Chất diện hoạt là chất hoạt động bề mặt có khả năng tập trung lên bề mặt phân
cách pha và là giảm sức căng bề mặt phân cách.

Hình . mô hình các phân tử chất diện hoạt

4.2 Đặc điểm cấu trúc phân tử
Phân tử chất diện hoạt có cấu trúc lưỡng thân: phần thân dầu và phần thân nước .
Phân tử này thực chất có hai đầu có tính chất tương tác khác nhau
-

Phần thân dầu: là mạch hydrocacbon dài hoặc mạch vòng hoặc tổ hợp.
Phần thân nước: chứa các nhóm chức phân cực như – OH, -COOH, -SO3H,....
Phần thân dầu có thể được ký hiệu R cho gốc hydrocacbon, R càng lớn hoạt tính
bề mặt càng mạnh, tuy nhiên độ tan cũng hợp lý để chất diện hoạt có thể tập trung lên
bề mặt tiếp xúc. Với phần R như nhau, phần thân nước càng phân cực thì hoạt tính bề
mặt càng mạnh. Thứ tự:
-SO3H > -COOH >-OHphenol > -OHancol


Tương quan giữa phần thân nước và phần thân dầu được biểu hiện qua chỉ số
HLB ( Hydrophyl Lipophyl Balance), là chỉ số căng bằng thân dầu thân nước:
HLB = ∑chỉ số nhóm thân nước - ∑chỉ số thân dầu +7

(1-19)

Nếu ta sử dụng hỗn hợp chất diện hoạt A (a gam) và B (b gam) thì HLB:
HLBhh =
Bảng . HLB của các nhóm thân dầu , nhóm thân nước
Nhóm thân nước
-SO4Na+
-COONa+
-COOK+
-COOH
-OH

HLB
38,7
19,1
21,1
2,1
1,9

Nhóm thân dầu
-CH-CH2-CH3

HLB
- 0,475

Công thức tính HLB không áp dụng được cho các chất diện hoạt không ion hoá.
Chỉ số HLB các chất đó, tra theo bảng :
Bảng:HLB của 1 số chất diện hoạt
Tên chất diện hoạt
Ethylenglycol distearat
Span 80
Span 40

Methyl cellulose
Triton X-100
Tween 80
Kali oleat

HLB
1,5
4,3
6,7
10,5
13,5
15
20

Tên chất diện hoạt
Propylenglycol monostearat
Span 60
Acacia
Trietthanolamin oleat
Tween 60
Natri oleat
Natri lauryl sulfat

HLB
3,4
4,7
8
12
14,9
18

40

Một số công thức tính HLB theo thức nghiệm, tính cho chất diện hoạt chứa nhóm
polyoxyethylen :
HLB =
Trong đó E là % khối lượng mạch oxyethylen trong chất diện hoạt.
Tính HLB cho chất diện hoạt là ester của acid béo và các polyancol:
HLB = 20.(1 - )
Trong đó S là chỉ số xà phòng của ester , A là chỉ số acid của acid béo .
Chỉ số HLB có mối tương quan mật thiết với hệ số phân bố dầu - nước (KND)
theo phương trình :


HLB = a + b.KDN
Trong đó a, b là các hằng số

4.3 Phân loại
Theo tính phân ly :
- Chất diện hoạt anionit.
- Chất diện hoạt cationit
- Chất diện hoạt non-ionit
- Chất diện hoạt lưỡng phân
Theo lĩnh vực sử dụng:
- Chất diện hoạt chống tạo bọt (có HLB từ 1-3)
- Chất diện hoạt nhũ hoá (có HLB từ 3-8)
- Nhũ hóa là sự phân tán của hai pha không đồng tan vào nhau tạo thành hệ phân tán
có các tiểu phân rất nhỏ. Tuy nhiên để lâu rất dễ bị tách lớp.
- Chất diện hoạt tập trung ở bề mặt phân cách hai pha, làm giảm sức căng bề mặt hai
pha từ đó dễ dàng cho hai pha phân tán vào nhau

4.4 Cơ chế làm tăng độ tan của chất diện hoạt
Nồng độ tối thiểu của các chất diện hoạt bắt đầu tạo micell gọi là nồng độ tới hạn
micelle.
Khi sử dụng chất diện hoạt ở nồng độ cao hơn nồng độ tới hạn micelle thì chúng
tạo thành các micelle. Trong quá trình này các phân tử chất tan được phân tán trong
cấu trúc micell được phân tán trong cấu trúc micelle. Nồng độ các chất tan trong cấu
trúc đó lớn hơn nhiều so với chất tan ở ngoài dung dịch. Do đó, độ tan của chất khó tan
được tăng lên nhiều lần. Dung dịch được tạo thành theo cơ chế này vừa có cấu trúc
dung dịch thật vừa có cấu trúc hệ phân tán keo.
Ứng dụng trong dược học
Nhiều dược chất ít tan khi được pha thành dung dịch thuốc thường được sử dụng
thêm một số chất diện hoạt để làm tăng độ tan.
Dùng chất diện hoạt Tween 80 làm tăng độ tan cho một số steroid trong thuốc
nhỏ mắt chống viêm.
Tuy nhiên, chúng ta cần chú ý sự tương kỵ của một số chất diện hoạt làm tăng độ
tan các chất nhưng làm giảm hiệu lực của các chất kháng sinh , chất sát khuẩn, ...


B.

TÌNH HÌNH SỬ DỤNG THAN HOẠT TÍNH VÀ ZEOLIT TRONG
Y HỌC
1. THAN HOẠT TÍNH

-

-

-

Có rất nhiều định nghĩa về than hoạt tính, tuy nhiên có thể nói chung rằng, than hoạt
tính là một dạng của cacbon đã được xử lý để mang lại một cấu trúc rất xốp, do đó có
diện tích bề mặt rất lớn.
Than hoạt tính ở dạng than gỗ đã hoạt hóa được sử dụng từ nhiều thế kỷ
trước. Người Ai cập sử dụng than gỗ từ khoảng 1500 trước công nguyên làm chất
hấp phụ cho mục đích chữa bệnh. Người Hindu cổ ở Ấn độ làm sạch nước uống
của họ bằng cách lọc qua than gỗ.Việc sản xuất than hoạt tính trong công
nghiệp bắt đầu từ khoảngnăm 1900 và được sử dụng làm vật liệu tinh chế
đường. Than hoạt tính này được sản xuất bằng cách than hóa hỗn hợp các
nguyên liệu có nguồn gốc từ thực vật trong sự có mặt của hơi nước hoặc CO 2.
Than hoạt tính được sử dụng suốt chiến tranh thế giới thứ nhất trong các mặt
nạ phòng độc bảo vệ binh lính khỏi các khí độc nguy hiểm
Than hoạt tính là chất hấp phụ quí và linh hoạt,được sử dụng rộng rãi cho nhiều
mục đích như loại bỏ màu, mùi, vị không mong muốn và các tạp chất hữu cơ, vô
cơ trong nước thải công nghiệp và sinh hoạt, thu hồi dung môi, làm sạch không khí,
trong kiểm soát ô nhiễm không khí từ khí thải công nghiệp và khí thải động cơ, trong
làm sạch nhiều hóa chất, dược phẩm, sản phẩm thực phẩm và nhiều ứng dụng trong
pha khí. Chúng được sử dụng ngày càng nhiều trong lĩnh vực luyện kim để thu hồi
vàng,bạc, và các kim loại khác,làm chất mang xúc tác. Chúng cũng được biết đến
trong nhiều ứng dụng trong y học, được sử dụng để loại bỏ các độc tố và vi khuẩn của
một số bệnh nhất định.
Cacbon là thành phần chủ yếu của than hoạt tính với hàm lượng khoảng 85 –95%. Bên
cạnh đó than hoạt tính còn chứa các nguyên tố khác như hidro, nitơ, lưu huỳnh và oxi.
Các nguyên tử khác loại này được tạo ra từ nguồn nguyên liệu ban đầu hoặc liên kết
với cacbon trong suốt quá trình hoạt hóa và các quá trình khác. Thành phần các
nguyên tố trong than hoạt tính thường là 88% C, 0.5% H, 0.5% N, 1%S, 6 –7%
O.Tuy nhiên hàm lượng oxy trong than hoạt tính có thể thay đổi từ 1- 20% phụ
thuộc vào nguồn nguyên liệu ban đầu, cách điều chế. Than hoạt tính thường có
diện tích bề mặt nằm trong khoảng 800 đến 1500m2 /g và thể tích lỗ xốp từ 0.2
đến 0.6cm3/g.Diện tích bề mặt than hoạt tính chủ yếu là do lỗ nhỏ có bán kính

nhỏ hơn 2nm.


1.1 Cấu tạo:

Hình minh hoạ than hoạt tính

Diện tích bề mặt của than hoạt tính nếu tính ra đơn vị khối lượng thì là từ
500 đến 2500 m2/g (lấy một ví dụ cụ thể để so sánh thì một sân quần vợt có
diện tích rộng khoảng chừng 260 m2). Bề mặt riêng rất lớn này là hệ quả của
cấu trúc xơ rỗng mà chủ yếu là do thừa hưởng từ nguyên liệu hữu cơ xuất xứ,
qua quá trình chưng khô (sấy) ở nhiệt độ cao trong điều kiện yếm khí . Phần lớn
các vết rỗng – nứt vi mạch , đều có tính hấp phụ rất mạnh và chúng đóng vai trò
các rãnh chuyển tải. Than hoạt tính thường được tự nâng cấp (ví dụ, tự rửa tro
hoặc các hóa chất tráng mặt ), để lưu giữ lại được những thuộc tính lọc hút, để
có thể thấm hút được các thành phần đặc biệt như kim loại nặng .
Thuộc tính làm tăng ý nghĩa của than hoạt tính còn ở phương di ện nó là
chất không độc (kể cả một khi đã ăn phải nó), than hoạt tính được tạo từ gỗ và
than đá thường có giá thành thấp, từ xơ dừa, vỏ trái cây thì giá thành cao và ch ất
lượng hơn. Chất thải của quá trình chế tạo than hoạt tính dễ dàng được tiêu h ủy
bằng phương pháp đốt. Nếu như các chất đã được lọc là những kim loại nặng thì
việc thu hồi lại, từ tro đốt, cũng rất dễ. Phần lớn than hoạt tính có mặt trong đời
sống được làm từ gỗ bằng cách đốt cháy thân cây rồi phun nước lên thân cây
đang cháy(loại này còn có tên là than hoa) hoặc nung thân gỗ trong môi trường
yếm khí.

1.2 Những thông số của than hoạt tính:

1.2.1 Kích thước, thể tích lỗ xốp và diện tích bề mặt riêng:

- Kích thước của lỗ xốp được tính bằng khoảng cách giữa hai cạnh của
rãnh hoặc đường kính của ống xốp. Theo tiêu chuẩn của IUPAC thì kích thước lỗ
xốp được chia ra làm ba loại: micro pore có kích thước bé hơn 2 nm, meso pore
có kích thước từ 2-50 nm và macro pore có kích thước từ 50 nm trở lên.
- Diện tích bề mặt riêng của than hoạt tính được đo bằng m²/g và là
một thông số hết sức quan trọng đối với than, cho biết khả năng hấp phụ của
than hoạt tính. 95% diện tích bề mặt riêng của than là diện tích của nh ững l ỗ
xốp micro. Những lỗ xốp meso có diện tích bề mặt chiếm không quá 5% tổng


diện tích bề mặt của than. Những lỗ xốp kích thước lớn không có nhiều ý nghĩa
trong hoạt tính của than vì diện tích bề mặt riêng của chúng không đáng k ể.
1.2.2 Chỉ số iot
- Đây là một chỉ số cơ bản của than hoạt tính đặc trưng cho diện tích
bề mặt của lỗ xốp cũng như khả năng hấp phụ của than. Chỉ số iot được tính
bằng khối lượng iot có thể được hấp phụ bởi một đơn vị khối lượng của than.
(mg/g). Nguyên lý của phương pháp đo dựa trên sự hấp phụ lớp đơn phân tử iot
trên bề mặt của than. Chỉ số iot càng lớn thì mức độ hoạt hóa càng cao. Giá trị
của chỉ số iot rơi vào khoảng 500–1200 mg/g. Từ giá trị của chỉ số iot có thể tính
ra được diện tích bề mặt riêng của than
1.2.3 Độ cứng
- Là khả năng chống chịu mài mòn của than hoạt tính. Đây là một
thông số quan trọng bởi vì trong quá trình sử dụng, than hoạt tính còn phải ch ịu
những tác động vật lý như: bị đặt dưới dòng chảy lỏng hoặc khí, dưới tác động
của áp suất, do đó than cần phải đảm bảo được những yếu tố về độ cứng nhằm
giữ được nguyên vẹn cấu trúc trong quá trình sử dụng và phục hồi. Độ cứng của
than phụ thuộc rất nhiều vào nguyên liệu đầu vào cũng như mức độ quá trình
hoạt hóa.
1.2.4 Phân bố kích thước hạt
- Kích thước hạt ảnh hưởng lớn đến khả năng tiếp cận của chất được

hấp phụ tới bền mặt của than. Kích thước càng nhỏ thì khả năng tiếp cập càng
dễ và quá trình hấp thụ diễn ra càng nhanh. Điều này đặc bi ệt có ý nghĩa khi hấp
thụ trong hệ khí có áp suất thấp. Tính toán kỹ được phân bố kích thước hạt giúp
chúng ta có thể chọn lựa được những thông số áp suất tối ưu để gi ảm thi ểu tối
đa mức tiêu thụ năng lượng.

1.3 Ứng dụng:
Than hoạt tính được sử dụng trong tinh chế khí, thức uống không chứa
caffein, tinh chế quặng vàng, chiết kim loại, làm tinh khiết nước, y tế, xử lý chất
thải, lọc không khí trong mặt nạ phòng độc và khẩu trang.
1.3.1 Trong công nghiệp:
Một ứng dụng công nghiệp chính là xử lý kim loại cuối. Nó được sử
dụng rộng rãi trong tinh chế dung dịch mạ điện. Ví dụ, nó là kỹ thuật tinh chế
chính trong việc loại bỏ những tạp chất hữu cơ từ dung dịch mạ kền sáng.
Nhiều chất hữu cơ đựoc thêm vào dung dịch mạ để cải thiện tính bám dính và
tăng tính chất như độ sáng, nhẵn, tính uốn v.v... Sự truyền dòng điện trực ti ếp và
phản ứng điện hóa của oxi hóa anot và khử catot, những phụ gia hữu cơ sinh ra
những sản phẩm phân hủy không mong muốn trong dung dịch. Sự sinh ra quá
nhiều của chúng có thể có hại cho chất lượng mạ và tính chất vật lý của kim
loại. Sự xử lý bằng than hoạt tính loại bỏ những tạp chất như vậy và trả lại hiệu
suất mạ về mức độ mong muốn.


1.3.2 Trong y học:
- Than hoạt tính được sử dụng để xử lý chất độc và sự dùng quá liệu
qua đường miệng. Những viên hoặc nang than hoạt tính được sử dụng ở nhiều
nước như một thuốc không cần kê toa bác sĩ để xử lý bệnh tiêu chảy, chứng khó
tiêu và đầy hơi.
- Tuy nhiên, nó không hiệu quả cho nhiều sự ngộ độc của acid hoặc
kiềm mạnh, xianua, sắt, liti, arsen, methanol, ethanol hay ethylene glycol.

- Ứng dụng gián tiếp (ví dụ cho vào phổi) dẫn đến sặc hệ hô hấp, có
thể gây chết người nếu không đựoc xử lý y tế ngay lập tức.
1.3.3 Trong hoá phân tích:
Than hoạt tính, hỗn hợp 50/50 khối lượng diatomit và than hoạt tính
đựoc sử dụng như pha tĩnh trong sắc khí áp suất thấp cho carbohydrate sử dụng
dung dịch rượu (5-50%) như pha động trong đinh chuẩn chuẩn bị và phân tích.
1.3.4 Trong môi trường:
Sự hấp phụ cacbon có nhiều ứng dụng trong loại bỏ chất gây ô nhiễm từ không
khí hay nước như:


Làm sạch dầu tràn



Lọc nước ngầm



Lọc nước uống



Làm sạch không khí



Giữ tạp chất hữu cơ không bay hơi từ màu vẽ, lọc khô, bay hơi xăng và
những quá trình khác.
Trong suốt đầu sự bổ sung của Luật nước uống an toàn 1974 ở Mỹ, EPA đã phát

triển một điều luật đề xuất yêu cầu những hệ thống xử lý nước uống sử dụng
than hoạt tính dạng hạt. Nhưng do giá quá cao, điều luật gọi là luật GAC gặp
những phản đối mạnh mẽ trong cả nước từ công nghiệp cung cấp nước, bao
gồm nhà máy nước lớn nhất ở California, nên luật đã bị bãi bỏ.
Than hoạt tính cũng được dùng để đo nồng độ Radon trong không khí.






Trong y tế (Carbo medicinalis – than dược): để tẩy trùng và các độc tố sau
khi bị ngộ độc thức ăn...
Trong kỹ thuật, than hoạt tính là một thành phần lọc khí (trong đầu
lọc thuốc lá, miếng hoạt tính trong khẩu trang ); tấm khử mùi trong tủ lạnh và
máy điều hòa nhiệt độ...
Trong xử lý nước (hoặc lọc nước trong gia đình): để tẩy các chất bẩn vi
lượng, diệt khuẩn và khử mùi....v.v.v.




Tác dụng tốt trong phòng tránh tác hại của tia đất.
Một số lợi ít của than hoạt tính:
Do có cấu trúc rất xốp mà than hoạt có tính hấp thụ cực kỳ tốt cho một
loạt các độc tố, làm đẹp và dễ dàng được sử dụng trong gia đình.
Than hoạt tính được sản xuất từ nguyên liệu hữu cơ như xơ dừa, vỏ trấu, than
bùn, gỗ, nhựa thông qua một quá trình chưng khô (sấy) ở nhiệt độ cao trong
điều kiện yếm khí. Do có cấu trúc rất xốp mà than hoạt có tính hấp thụ cực kỳ
tốt cho một loạt các độc tố, làm đẹp và dễ dàng được sử dụng trong gia đình.

Một số công dụng tuyệt vời của than hoạt tính bao gồm:

-

-

-

a. Giúp răng sáng bóng
Răng của bạn bị ố vàng do uống cà phê, trà, rượu vang, nghệ,...? Than hoạt tính
sẽ giúp răng trắng bóng đồng thời củng cố sức khoẻ răng mi ệng b ằng cách thay
đổi nồng độ pH trong miệng, giúp ngăn ngừa sâu răng, hôi mi ệng và các b ệnh v ề
nướu.
Than hoạt tính làm trắng răng bằng cách hấp thụ mảng bám và vi khu ẩn trên
răng. Phương pháp làm trắng răng này được các nha sỹ khuyên dùng vì có nguyên
liệu thiên nhiên, an toàn, hiệu quả và chi phí thấp.
Cách làm: Làm ướt bàn chải đánh răng và nhúng vào bột than ho ạt tính. Đánh
răng như bình thường, đặc biệt chú ý đến các khu vực có vết ố vàng. Súc mi ệng
lại thật sạch với nước. Bạn nên duy trì đánh răng với than ho ạt tính 2 đ ến 3 l ần
mỗi tuần.

b. Giảm đầy hơi
Theo một nghiên cứu trên tạp chí Journal of Gastroenterology c ủa Mỹ, than ho ạt
tính có tác dụng tuyệt vời để làm giảm bớt đầy hơi bằng cách k ết h ợp và th ải
các chất làm đầy bụng trong thực phẩm.
Cách làm: Pha 500mg bột than hoạt tính với một ly n ước đầy và u ống tr ước khi
ăn. Bạn nên bổ sung thật nhiều nước cho cơ thể khi bị đầy bụng, khó tiêu.


-

c. Lọc nước
Thanh hoạt tính có công dụng lọc các tạp chất trong nước bao g ồm thu ốc tr ừ
sâu, chất thải công nghiệp và các hoá chất. Đây là lý do than ho ạt tính được s ử
dụng rộng rãi trong các hệ thống lọc nước trên toàn thế gi ới. Tuy nhiên, than
hoạt tính không lọc được các virus, vi khuẩn và các khoáng chất.

- Theo một nghiên cứu mới đây được công bố trên Tạp chí của Hiệp hội Nha
Khoa Canada, bộ lọc carbon có trong than hoạt tính có khả năng loại b ỏ các ch ất
fluoride giúp bảo vệ sức khoẻ răng miệng, củng cố hệ th ống mi ễn dịch và giúp
thận, gan hoạt động khoẻ mạnh.
d. Loại bỏ khẩn cấp các độc tố
- Than hoạt tính hấp thụ các hợp chất hữu cơ khác bằng cách dính ch ặt ở
mức độ phân tử. Khi được đưa vào đường tiêu hóa, than hoạt tính hút đ ộc t ố và
hóa chất trong khi bỏ qua lớp phospholipid – chất tạo nên l ớp niêm m ạc ru ột.
Sau khi tất cả độc tố được hấp thụ, than hoạt tính di chuyển một cách vô hại
trong cơ thể và mang theo những chất độc tố đã h ấp th ụ. Than ho ạt tính có th ể
được sử dụng ngay khi nuốt phải chất độc hoặc trong trường hợp dùng thu ốc
quá liều để giảm nguy cơ gây tổn hại nghiêm trọng cho cơ thể - đặc bi ệt h ữu ích
khi chưa có biện pháp chữa trị kịp thời. Vì lý do này, bạn nên đ ể m ột ho ặc hai
chai than hoạt tính xung quanh nhà hoặc trong bộ đồ sơ cứu của gia đình.


- Bạn có thể cho vật nuôi uống than hoạt tính hòa v ới n ước khi chúng đã
tiếp xúc với thuốc trừ sâu, thuốc diệt chuột, phân bón, chất tẩy rửa độc
hại bằng cách sử dụng một ống tiêm thức ăn.
- Tuy nhiên, hãy nhớ rằng, nếu bạn hay người quen của bạn đã ăn phải chất
độc, hãy đến gặp bác sỹ ngay lập tức. Carbon không phải là m ột ch ất có th ể thay
thế cho điều trị y tế chuyên nghiệp và chỉ nên được sử dụng sau khi đã ki ểm soát
được chất độc.

-

e. Trị vết côn trùng cắn và mụn trứng cá
Than hoạt tính có hiệu quả rất tốt trong vi ệc đi ều tr ị mùi c ơ th ể, m ụn tr ứng cá,
và làm giảm đau ở vết côn trùng cắn, giảm phát ban.
Sau khi bị muỗi cắn, ong chích hoặc thậm chí các vết cắn của rắn và nh ện, b ạn
chỉ cần trộn một viên than hoạt tính với 1/2 muỗng canh dầu dừa và thoa vào
vùng bị ảnh hưởng. Bôi lại sau mỗi 30 phút cho đến khi hết ngứa và khó chịu.

- Để điều trị mụn trứng cá, trộn một viên bột than hoạt tính với hai muỗng
cà phê gel lô hội rồi thoa đều khắp mặt. Sau đó, để 20 phút rồi rửa sạch hoàn
toàn. Thanh hoạt tính sẽ loại bỏ hoàn toàn các độc tố môi tr ường, bụi b ẩn trong
khi đó lô hội sẽ cung cấp chất dưỡng ẩm cho làn da.

-

f. Hệ tiêu hoá khoẻ mạnh
Than hoạt tính được sử dụng để thúc đẩy một hệ tiêu hoá khoẻ mạnh bằng cách
loại bỏ các độc tố gây ra các phản ứng dị ưng, tổn thương, oxy hoá và làm gi ảm
chức năng miễn dịch.


-

-

Các yếu tố từ môi trường, bao gồm thuốc trừ sâu từ thực phẩm, các hoá chất có
trong nước, nấm mốc, tạo ra một gánh nặng độc hại cho cơ th ể. Hãy s ử d ụng
than hoạt tính thường xuyên để làm sạch đường tiêu hoá, hỗ tr ợ s ức kho ẻ tổng

thể. Để thanh lọc cơ thể với than hoạt tính, chỉ cần pha 10mg bột than v ới n ước,
uống 90 phút trước mỗi bữa ăn trong hai ngày.
Ngoài ra, để có một hệ tiêu hoá khoẻ mạnh, bạn nên sử dụng các s ản ph ẩm hữu
cơ như trái cây và rau hữu cơ, th ịt ăn cỏ hoặc cá bi ển thiên nhiên. N ếu b ạn th ấy
mình bị táo bón, điều đó có nghĩa là bạn chưa uống đủ nước. Hãy u ống m ột ly
nước ấm với một lát chanh cùng một chút mật ong để giúp điều trị táo bón.

g. Giảm lượng Cholesterol

-

Các nghiên cứu trên toàn thế giới đã chứng minh rằng than hoạt tính làm gi ảm
các Cholesterol xấu và tăng các Cholesterol tốt. Một nghiên th ậm chí đã chứng
mình rằng, sử dụng than hoạt tính thường xuyên giúp gi ảm 25% lượng
Cholesterol xấu trong khi đó làm tăng đến 41% Cholesterol tốt cho cơ th ể.

-

Chống chỉ định: Không dùng than hoạt tính trong vòng 90 phút đ ến 2 gi ờ sau khi
dùng bất cứ loại thuốc nào theo đơn vì than hoạt tính sẽ ngăn chặn s ự h ấp th ụ
các chất này.

h. Giải độc cho da


-

Than hoạt tính có thể hấp thụ các chất độc từ các l ỗ chân lông của b ạn, vì v ậy
bạn cũng có thể trộn than hoạt tính với các m ặt n ạ đ ể loại bỏ độc tố ra khỏi cơ
thể. Tuy nhiên, độc tố có thể bị mắc lại trong các mô cơ và mỡ gây đau nh ức, hôn

mê và các vấn đề sức khỏe khác. Hãy thử tr ộn than hoạt tính v ới đất sét và d ầu
dừa để tạo ra một thuốc đắp giải độc.

2. ZEOLIT
Zeolit là khoáng chất silicat nhôm (aluminosilicat) của một số kim loại có cấu
trúc vi xốp với công thức chung:
Me2/xO.Al2O3.nSiO2.mH2O
Trong đó: Me là kim loại kiềm như Na, K (khi đó x = 1) hoặc kim loại ki ềm thổ
như Ca, Mg... (khi đó x = 2).
Những năm gần đây, các vật liệu rây phân tử ngày càng đóng vai trò quan trọng
trong xúc tác công nghiệp, đặc biệt là Zeolit. Nó càng ngày càng thay th ế v ị trí các
loại xúc tác trước đây, vì thế đã thu hút được sự chú ý của nhiều nhà khoa h ọc
trên thế giới.
Zeolit là một loại vô cơ được tìm thấy trong tự nhiên (khoảng 40 cấu trúc zeolit
khác nhau và một số được tổng hợp từ nhiều nguyên liệu khác nhau như đi từ Si,
Al riêng lẻ, cao lanh (200 loại zeolit tổng hợp) chúng được ứng dụng rộng rãi
trong nhiều lĩnh vực khoa học cũng như công nghiệp với vai trò chính là ch ất xúc
tác, chất hấp phụ và trao đổi ion. Chúng còn được sử dụng để tách và làm sạch
khí, tách ion phóng xạ từ các chất thải phóng xạ và đặc bi ệt là xúc tác cho nhi ều
quá trình chuyển hoá hydrocacbon. Chính nhờ những đặc tính nổi trội của nó so
với các loại xúc tác khác như: bề mặt riêng lớn, có th ể điều chỉnh được lực axit
và nồng độ tâm axit, cấu trúc tinh thể xốp với kích thước mao qu ản đồng đ ều
phù hợp với nhiều loại phân tử có kích cỡ từ 5Ao - 12Ao và khả năng biến tính
tốt. Do đó Zeolit được đánh giá là loại xúc tác có độ bền, hoạt tính và ch ọn l ọc
cao.
Việc tìm ra Zeolit tự nhiên và tổng hợp được chúng đã tạo nên bước ngoặt l ớn
trong công nghiệp hoá học, đặc biệt trong ngành dầu khí. Sự ứng dụng Zeolit làm
tăng cả về số lượng và chất lượng của sản phẩm dầu khí. Nó được sử dụng
trong hầu hết các công đoạn quan trọng như:
- Cracking

- Oligome hoá
- Alkyl hoá
- Thơm hoá các alkan, alken
- Izome hóa
Hiện nay, Zeolit chiếm khoảng 95% tổng lượng xúc tác trong lọc và hoá dầu, có
nhiều ứng dụng trong công nghiệp, trong đời sống: làm các chất xúc tác, trao đổi
ion, chất hấp phụ...
Zeolit là nhôm silicat có cấu trúc tinh thể xác định, có các l ỗ x ốp v ới kích th ước
nano đều đặn. Trong tinh thể zeolit, các tứ diện SiO4 và AlO4 liên kết v ới nhau
qua nguyên tử oxy. Không gian bên trong tinh thể gồm các hốc nhỏ được nối với
nhau bằng các đường rãnh có kích thước ổn định. Nhờ hệ thống lỗ xốp và các
đường rãnh mà zeolit có thể hấp phụ những phân tử có kích thước nhỏ hơn kích


thước lỗ và đẩy ra những phân tử có kích thước lớn hơn.
Giả sử nếu zeolit chỉ thuần có SiO4 thì nó kị nước và mạng tinh thể của nó sẽ
trung hòa về điện tích. Tuy nhiên do zeolit được tạo thành khi nhôm thay th ế
một số nguyên tử silic trong mạng lưới tinh thể của SiO4 kết tinh, nên mạng lưới
tinh thể zeolit mang điện tích âm. để đảm bảo tính trung hòa về điện tích, zeolit
cần có các ion dương (cation) để bù trừ điện tích âm dư. Trong thiên nhiên hay ở
dạng tổng hợp ban đầu những cation đó thường là cation kim loại kiềm (Na+,
K+...) hay kiềm thổ (Mg2+, Ca2+...). Những cation này nằm ngoài mạng l ưới tinh
thể zeolit và dễ dàng tham gia vào các quá trình trao đổi ion v ới các cation khác.
Chính nhờ đặc tính đó mà người ta có thể biến tính zeolit và đem đến cho nó
những tính chất và ứng dụng mới trong các quá trình hấp phụ và xúc tác.
Dưới đây chúng tôi xin giới thiệu một số kết quả mới trong lĩnh vực nghiên cứu
về zeolit:
- Thông thường người ta điều chế zeolit nhân tạo từ gel được đun trong autoclav
chứa các hợp chất nhôm, silic; một loại dung môi; chất khoáng hóa và một tác
nhân định hình cấu trúc (SDA). Tính chất của gel, các điều ki ện ph ản ứng và kích

thước của tác nhân SDA là những yếu tố quan trọng giúp zeolit có được những
kích thước lỗ xốp (đặc biệt là loại lỗ vi xốp) mà người ta mong muốn. Trước đây
các nhà khoa học chỉ dựa trên cơ sở thực nghiệm để điều chế zeolit nhân tạo v ới
các kích thước lỗ xốp theo yêu cầu. Ngày nay dựa trên các thành tựu mới của
khoa học kỹ thuật người ta đã thiết kế và tổng hợp được các tác nhân SDA mới,
nhờ đó tạo ra nhiều cấu trúc tinh thể zeolit mới với các tính chất ưu việt. Các
SDA với kích thước lớn có giá thành khá đắt. đặc biệt, nó lại bị đốt cháy trong
quá trình nung để tạo ra các lỗ xốp mở, vì vậy giá thành sản xuất zeolit b ị tăng
cao. để tránh nhược điểm này người ta đã điều chế một số loại SDA chứa xetal,
sau khi làm xong việc định hình các lỗ xốp zeolit, nó có thể được tách ra nh ờ trao
đổi ion và được tái sinh để sử dụng lại.
- Người ta đã phát hiện ra một loại zeolit mới, đó là nhôm photphat (AlPO4). Lo ại
zeolit này khi được thế bởi nhóm thế khác hóa trị sẽ có tính axit và làm xúc tác
cho phản ứng oxy hóa - khử.
- Việc thế kim loại vào zeolit sẽ làm cho nó có một số tính chất mới. Thí dụ: khi
thế kim loại thiếc (Sn) vào zeolit sẽ tạo ra zeolit b có thể làm xúc tác cho ph ản
ứng oxy hóa xeton thành este và lacton.
- Khi thế mangan hoặc coban vào zeolit nhôm photphat sẽ tạo ra loại zeolit có l ỗ
xốp nhỏ và có khả năng oxy hóa chọn lọc các nguyên tử cacbon cuối của alcan
(CnH2n+2).
- Người ta đã tổng hợp được titansilicat mà kích thước lỗ xốp của nó được thay
đổi tùy theo sự điều chỉnh nhiệt độ nung. Titansilicat được sử dụng như một
loại rây phân tử để tách một số hỗn hợp khí quan trọng.
- Scanđi (Sc) có tính chất gần như nhôm nhưng vì trước đây có giá đắt nên người
ta khó áp dụng trong các nghiên cứu về zeolit. Tuy nhiên, hi ện nay do giá scanđi
hạ nên việc này có thuận lợi hơn. Người ta đã điều chế được scanđisilicat có cấu
trúc rất giống với cấu trúc của zeolit ZSM - 5 với nhiều tính chất đặc bi ệt.
Ngày nay các zeolit nhân tạo đang được áp dụng ngày càng rộng rãi. Một s ố lo ại
zeolit có những tính chất rất độc đáo (ví dụ: khi làm nóng lên nó sẽ co lại...) sẽ là
đối tượng nghiên cứu của các nhà khoa học để tìm ra các ứng dụng mới (đi ều

chỉnh độ dài sóng của tia laser, chế tạo các linh kiện điện tử cực nh ỏ v.v...).


1. Sử dụng ZEOLIT trong y học :
1.1 Tái sinh các dung dịch chất thẩm tích của thận nhân tạo
Xử lý thẩm tích máu trong các hệ thận nhân tạo gồm chuyển chất thải urê
huyết qua các màng thích hợp bằng thẩm tích thành các chất lỏng sản phẩm thẩm tích
trong khi các lổ nhỏ của màng ngăn cản mất mát các hợp phần máu mong muốn. Một
thể tích khá lớn (100-300 lit) của dung dịch sản phẩm thẩm tích cần thiết cho một lần
xử lý. Những điều quan tâm trong việc giảm kích thước của dụng cụ và đạt khả năng
mang theo người đã dẫn đến phát triển một quá trình loại bỏ các sản phẩm thải ra khỏi
dung dịch thẩm tích đã dùng sao cho dung dịch sản phẩm thẩm tích có thể tiếp tục
được dùng lại. Theo đó, một lượng nhỏ khoảng 1-2 lít chất thẩm tích là có thể chấp
nhận được cho một lần xử lý thẩm tích máu.
Các hệ thẩm tích mang theo người áp dụng đã được phát triển và được công
ty CCI Life Systems, Inc. Bán trên thị trường. Hệ thống thẩm tích tuần hoàn vạn năng
áp dụng chất xúc tác enzym urease cố định để thuỷ phân urê thành NH 4+ , sau đó, nhờ
chất trao đổi ion vô cơ để loại bỏ các cation NH4+ và chất trao đổi anion zirconi oxit
hydrat để loại bỏ các anion phosphat và flo , Ca2+ và Mg2+ cũng được loại ra bằng chất
trao đổi ion zirconi phosphat , rồi được quay trở lại ở nồng độ mong muốn vào sản
phẩm thẩm tích đã được tái sinh .
Như đã nói trên, chất trao đổi ion zeolit có độ lựa chọn đặc biệt đối với
+
NH4 khi có mặt các cation kim loại kiềm và kiềm thổ. Như vậy zeolit có thể hoàn
thiện khả năng của zirconi phosphat trong quá trình tái sinh sản phẩm thẩm tích.
Thật vậy, chất trao đổi ion zeolit thực sự đã được dùng vào đúng mục đích
đó. Một vài zeolit có độ lựa chọn đối với ion NH4+cao hơn so với các cation Na+ , Ca2+
và Mg2+ , và độ lựa chọn trao đổi cũng cao hơn so voiứ chất trao đổi ion zirconi
phosphat. Có độ lựa chọn NH4+ cao nhất là zeolit phillipsit và NaF.
1.2 Ứng dụng sản xuất oxi cho bệnh viện từ không khí

Zeolit hấp phụ N2 mạnh hơn oxi. Do đó , sau khi cho dòng không khí đi
qua lớp zeolit, khí thu được càng ngày càng giàu oxi. Đồng th ời trong quá trình đó
zeolit cũng hấp phụ và loại các tạp chất khác và lượng ẩm ra khỏi dòng khí giàu
có. Khí vào oxi này có thể được dùng trong bệnh viện cho các bệnh nhân .
Thường dùng zeolic loại X dạng trao đổi với cation Li +.
Không khí gồm chủ yếu là oxi(21%) và nitơ (79%). Zeolic ở dạng Li +
hấp phụ mạnh nitơ hơn so với oxi. Do đó, khi cho dòng không khí đi qua l ớp ch ất
hấp phụ zeolit chứa Li+ , thì nitơ , argon , CO2 và hơi nước bị giữ lại, còn không
khí có thành phần dạng khử nước là Li48Na3(AlO2)51(SiO2)141
Ngoài zeolic X , clinoptilolit cũng được áp dụng vào việc tách oxi từ
không khí. Tốc độ tách phụ thuộc vào dạng cation trao đổi . tốc độ tách tăng theo
trật tự các cation như sau : K > Rb > Na > Cs > Li.
Một nghiên cứu tại Viện khoa học và Công nghệ Việt Nam đã chế tạo
được zeolit này từ nguyên liêụ có sẳn trong nước và khả năng tách oxi đạt được
oxi có hàm lượng 90%. Hiện nay nước ta phải nhập mổi năm 1000 máy làm giầu
oxi , mổi máy giá 20 triệu đồng. nêu tri ển khai được công nghệ này , thì có th ể
tiết kiệm được 1 số ngoại tệ đáng kể.
1.3 Hiệu quả kháng khuẩn của zeolit
Có thể sử dụng zeolit khống chế nhiễm khuẩn đường niệu, đặc biệt có
hiệu quả đối với các vi khuẩn . tác dụng kháng khuẩn có quan hệ v ới hàm l ượng
và kích thước hạt zeolit trong ống thuỷ, nhất là đối với những bệnh nhân bị


bệnh về đường niệu dài ngày, phải dùng ống thông, ví dụ các bệnh bàng quang
do thần kinh,phải dùng ống thông 3-6 tháng , dể bị nhiểm trùng đường ni ệu.
Zeolit chứa Cu có hiệu quả kháng khuẩn tốt , cả đối với vi khuẩn Gram
dương và Gram âm. Zelit chưa Ag có tác dụng kháng nắm tốt. Kết hợp v ới các
thành phần khác có thể chống lại vi khuẩn Candida albicans.
1.4 Tác dụng trong thẩm tích máu và truyền máu
Do tác dụng loại bỏ được các tạp chất của zeolit, nên nó được dùng

trong thẩm tích máu. Có thể dùng zeolit loại trừ được NH3 trong dòng thẩm tích
tuần hoàn. Các zeolit loại F,W và clinoptilolit có khả năng điều chỉnh tốc đ ộ cột 2
mol/L NaCl sau khi trao đổi ion. Zeolit clinoptilolit dùng trong c ột truy ền máu.
Trong khảng 2 giờ truyền máu , số tiểu cầu và bạch cầu giảm đáng kể. Zeolit
tổng hợp 4A được đưa vào ống thoát nước. Tác nhân chống đông được mang trên
zeolit và đưa vào ống thoát nước. Lượng pentosan polysulfate natri tách dần ra
khỏi thành ống trong quá trình truyền máu và có tác dụng chống động tụ trong
dòng huyết tương.
1.5 Tác dụng tạo xương của zeolit
Zeolit có tác dụng tốt đối với cấu trúc của xương và quá trình tạo
xương. Zeolit A có thể dược dùng điều trị bệnh loãng xương và có khả năng kích
thích tạo xương. Zeolit A làm tăng quá trình chuyển hoá tạo c ốt bào.
1.6 Tác dụng của zeolit đối với bệnh tiểu đường
Từ năm 1997 , trong thuốc chống bệnh tiểu dường cho người có dùng
thành phần zeolit clinoptilolit . Zeolit này có hiệu quả ngăn ngừa hoặc gi ảm các
rối loạn do tiểu đường, nhất là các rối loạn về thần kinh .Xử lý thuỷ nhi ệt zeolit
clinoptilolit với FeSO4 tạo được tính lựa chọn đối với hấp phụ glucô. Clinoptilolit
cũng có thể làm giảm lượng nước uống và số lần đi tiểu của bệnh nhân tiểu
đường. zeolit Y siêu bền có tác dụng loại bỏ các chất độc, như phenol hay mcresol, có trong các chế phẩm insulin.
1.7 Tác dụng của zeolit đối với bệnh tiêu chảy cấp
Zeolit có khả năng hấp phụ các chất độc giải phóng ra trong bệnh dịch
tả và kiềm hãm vi khuẩn E.coli. zeolit có tác dụng rõ trong bệnh tiêu chảy cấp
1.8 Hoạt tính giảm axit của zeolit
Clinoptilolit đủ bền khi chuyển qua đường tiêu hoá , nên có thể được
dùng để chống bệnh tăng axit trong hệ tiêu hoá. Kết hợp clinoptilolit với Na 2CO3
có tác dụng chống tăng axit trong dạ dày. Sản phẩm thương mại Neutacid là một
loại thực phẩm bổ sung , gồm clinoptilolit , vitamin và các chất khoáng có tác
dụng chống oxi hoá , giảm chất độc trong hệ tiêu hoá tạo ra từ quá trình lên men
yếm khí sao khi tiêu hoá thực phẩm, và tạo ra các chất có l ợi sau khi x ữ lý các
bệnh như ung thư , gan và thận.

1.9 Hiệu quả đối với bệnh ung thư
Zeolit clinoptilolit nghiền mịn là chất phụ trợ trong điều trị ung thư,
tăng sức khoẻ và kéo dài thời gian sống. đắp clinoptilolit lên da bị ung th ư có th ể
làm giảm hối u , kiêm hãm tăng khối u
1.10
Dùng zeolit làm chất mang các dược phẩm
Zeolit có thể làm chất mang thuốc thích hợp và có thể giải phóng
thuốc chậm , kéo dài tác dụng của thuốc.ví dụ , mang các thuốc ch ống giun sán ,


như pyrantel, fenbendasole hay dichlorovos lên zeolit, thì tác dụng di ệc giun sán
tốt hơn so với khi chỉ dùng riêng các thước đó.