Nghiên cứu chế tạo vật liệu xơ dừa biến tính để ứng dụng hấp phụ các ion kim loại ni2+ và pb2+ trong nước

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM


HUỲNH THỊ HỒNG PHÚC

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU XƠ DỪA
BIẾN TÍNH ĐỂ ỨNG DỤNG HẤP PHỤ CÁC
ION KIM LOẠI Ni2+ VÀ Pb2+ TRONG NƢỚC

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

ĐÀ NẴNG, NĂM 2020


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM


HUỲNH THỊ HỒNG PHÚC

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU XƠ DỪA
BIẾN TÍNH ĐỂ ỨNG DỤNG HẤP PHỤ CÁC
ION KIM LOẠI Ni2+ VÀ Pb2+ TRONG NƢỚC

Chuyên ngành: HÓA LÝ THUYẾT VÀ HÓA LÝ
Mã số: 60 44 01 19

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:

TS. TRẦN MẠNH LỤC

ĐÀ NẴNG, NĂM 2020


i

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Trần Mạnh Lục –
người thầy đáng kính đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo, động viên và tạo mọi
điều kiện tốt nhất để tơi hồn thành bài luận văn này.
Sau 2 năm được học tập tại khoa Hóa – Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng, tôi
đã tiếp thu được rất nhiều kiến thức và kinh nghiêm bổ ích để trang bị cho con đường
tương lai phía trước của mình. Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu
Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng, đặc biệt là các thầy cơ trong khoa Hóa, những
người ln ân cần, nhiệt huyết chỉ bảo và hỗ trợ chúng tôi rất nhiều trong quá trình học
tập và thực hiện đề tài này.
Tơi cũng xin gửi lời cảm ơn gia đình, bạn bè và người thân đã luôn bên cạnh cổ
vũ, động viên và giúp đỡ tơi hồn thành khóa luận này.
Vì thời gian và khả năng có hạn nên trong bài luận văn này khơng tránh được
nhũng thiếu sót, tơi rất mong nhận được sự đóng góp chân thành của thầy cơ và các
bạn để bài luận văn trở nên hồn chỉnh hơn.
Cuối cùng, xin kính chúc tất cả các thầy cô giáo luôn dồi dào sức khỏe, công tác
tốt và thành công trong công việc.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

v

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ i
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... ii
TÓM TẮT ................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ......................................................................................................................v
DANH MỤC CÁC BẢNG......................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................... ix
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài...................................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu.............................................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................2
4. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ..............................................................2
6. Cấu trúc .................................................................................................................2
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN .........................................................................................3
1.1. Giới thiệu về xơ dừa .................................................................................................3
1.1.1. Dừa và sợi xơ dừa ...........................................................................................3
1.1.2. Cấu trúc của sợi xơ dừa .................................................................................3
1.1.3. Tính chất của sợi xơ dừa ................................................................................4
1.1.4. Xử lý sợi xơ dừa.............................................................................................5
1.1.5. Tính hấp phụ của sợi xơ dừa ...........................................................................7
1.2. Giới thiệu về CHITIN...............................................................................................8
1.2.1. Nguồn gốc .......................................................................................................8
1.2.2. Cấu trúc ...........................................................................................................9
1.2.3. Tính chất vật lý .............................................................................................10
1.2.4. Tính chất hóa học ..........................................................................................11
1.2.5. Điều chế chitin từ vỏ tôm..............................................................................14
1.2.6. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng chitin ........................................................19

1.2.7. Ứng dụng của chitin/chitosan trong công nghệ môi trường .........................19
1.3. Phương pháp hấp phụ .............................................................................................20
1.3.1. Giới thiệu chung về phương pháp hấp phụ ...................................................20
1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ ...............................................21
1.3.3. Cơ chế hấp phụ .............................................................................................22
1.4. Kim loại nặng và vấn đề ô nhiễm môi trường ........................................................22
1.4.1. Vấn đề ô nhiễm môi trường ..........................................................................22


vi
1.4.2. Giới thiệu về niken và chì .............................................................................23
CHƢƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................26
2.1. Nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất ..............................................................................26
2.1.1. Nguyên liệu ...................................................................................................26
2.1.2. Dụng cụ và các thiết bị chính........................................................................26
2.1.3. Hóa chất ........................................................................................................26
2.2. Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ ......................................................................26
2.2.1. Quy trình xử lí sợi xơ dừa .............................................................................26
2.2.2. Quy trình tách chitin từ vỏ tơm .....................................................................27
2.2.3. Quy trình điều chế chitosan từ chitin ............................................................29
2.2.4. Nghiên cứu chế tạo VLHP xơ dừa biến tính bằng chitosan .........................31
2.3. Nghiên cứu khả năng hấp phụ Ion Ni2+, Pb2+ của vật liệu hấp phụ........................32
2.3.1. Cách tiến hành...............................................................................................32
2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ ......................................34
2.3.3. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ ......................................................34
2.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ion Ni2+, Pb2+ đến quá trình hấp phụ .......34
2.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của lực ion....................................................................35
2.3.6. Tái hấp phụ ...................................................................................................35
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..............................................................36
3.1. Kết quả nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ..........................................................36

3.1.1. Kết quả xử lý sợi xơ dừa ...............................................................................36
3.1.2. Kết quả tách chitin từ vỏ tôm ........................................................................40
3.1.3. Kết quả điều chế chitosan từ chitin ...............................................................41
3.1.4. Kết quả nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ xơ dừa biến tính .....................43
3.2. Nghiên cứu khả năng hấp phụ Ion Pb2+, Ni2+ bằng phương pháp hấp phụ bể .......47
3.2.1. Ảnh hưởng của pH ........................................................................................47
3.2.2 Thời gian đạt cân bằng hấp phụ .....................................................................48
3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ ion Ni2+, Pb2+ ban đầu...........................................50
3.2.4. Ảnh hưởng của lực ion..................................................................................53
3.2.5. Giải hấp và tái hấp phụ Pb2+, Ni2+ ................................................................60
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................62
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)


vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DD
IR

: Độ deaxetyl
: Phổ hồng ngoại

TGA
VLHP

: Phân tích nhiệt vi sai
: Vật liệu hấp phụ

viii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu

Tên bảng

bảng

Trang

1.1.

Tính chất cơ bản của sợi xơ dừa

4

1.2.

So sánh tính chất của sợi xơ dừa với những sợi tự nhiên khác

5

1.3.

Hàm lượng chitin trong vỏ một số loại giáp xác ở Việt Nam.

9

1.4.

Một số tiêu chuẩn vật lý đánh giá chất lượng chitin.

19

3.1.

Kết quả xử lý ảnh hưởng của thời gian do xử lý bằng dịch NaOH
0,1N và dung dịch NaOH 0,1N+H2O2 5% đến quá trình tách loại

36

3.2.

Kết quả xử lý ảnh hưởng của thời gian do xử lý bằng dịch NaOH
0,5N và dung dịch NaOH 0,5N+H2O2 5% đến quá trình tách loại

37

3.3.

Kết quả xử lý ảnh hưởng của thời gian do xử lý bằng dịch NaOH
1N và dung dịch NaOH 1N+ H2O2 5% đến quá trình tách loại

38

3.4.

Kết quả thể hiện hàm lượng chitin có trong vỏ tơm

40

3.5.

Độ ẩm của chitin

41

3.6.

Độ tro của chitin

41

3.7.

Kết quả hiệu suất của quá trình điều chế chitosan từ chitin

42

3.8.

Hàm lượng tro của chitosan

42

3.9.

Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn- rắn chitosan/ xơ dừa đến quá trình điều

chế VLHP xơ dừa biến tính

43

3.10.

Những dải hồng ngoại chính của mẫu xơ dừa và VLHP xơ dừa
biến tính

45

3.11.

Kết quả ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ

47

3.12.

Kết quả ảnh hưởng của thời gian đạt cân bằng hấp phụ

49

3.13.

Kết quả ảnh hưởng của nồng độ ion Ni2+, Pb2+ ban đầu đến khả
năng hấp phụ

50

3.14.

Ảnh hưởng của lực ion NaCl đến quá trình hấp phụ

54

3.15.

Ảnh hưởng của lực ion Na2CO3 đến quá trình hấp phụ

55

3.16.

Ảnh hưởng của lực ion Na3PO4 đến quá trình hấp phụ

56

3.17.

Ảnh hưởng của lực ion CaCl2 đến quá trình hấp phụ

57

3.18.

Ảnh hưởng của lực ion MgCl2 đến quá trình hấp phụ

58

3.19.

Dữ liệu giải hấp và tái hấp phụ đối với Ni2+

61

3.20.

Dữ liệu giải hấp và tái hấp phụ đối với Pb2+

61


ix

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình

Tên hình

Trang

1.1.

Quả dừa và sợi xơ dừa

3

1.2.

Cấu trúc của chitin.

9

1.3.

Sắp xếp các mạch trong phân tử chitin.

10

1.4.

Cấu trúc của chitosan.

10

1.5.

Phản ứng điều chế glycol-chitin và glycol-chitosan.

14

1.6.

Phản ứng điều chế o-cacboxymetyl chitin.

14

2+

2+

1.7.

Cấu trúc phức Ni -chitin và phức Ni -chitosan.

20

1.8.

Tác hại của chì đối với con người

24

2.1.

Xơ dừa (a), vỏ tơm (b)

26

2.2.

Quy trình xử lí sợi xơ dừa

27

2.3.

Quy trình tách chitin

28

2.4.

Quy trình sản xuất chitosan

30

2.5.

Quy trình điều chế VLHP xơ dừa biến tính

31

3.1.

Sợi xơ dừa (a) và bột xơ dừa (b)

36

3.2.

Ảnh hưởng của thời gian do xử lý bằng dịch NaOH 0,1N và
dung dịch NaOH 0,1N+ H2O2 5% đến quá trình tách loại

37

3.3.

Ảnh hưởng của thời gian do xử lý bằng dịch NaOH 0,5N và
dung dịch NaOH 0,5N+ H2O2 5% đến quá trình tách loại

38

3.4.

Ảnh hưởng của thời gian do xử lý bằng dịch NaOH 1N và dung
dịch NaOH 1N+ H2O2 5% đến quá trình tách loại

39

3.5.

Xơ dừa sau xử lí

40

3.6.

Mẫu Chitin tách từ vỏ tơm

41

3.7.

Chitosan thu được từ chitin

42

3.8.

Ảnh hưởng của tỉ lệ chitosan : xơ dừa đến q trình điều chế
VLHP xơ dừa biến tính

43

3.9.

Phổ hồng ngoại của xơ dừa

44

3.10.

Phổ hồng ngoại của VLHP xơ dừa biến tính

44

3.11.

Phổ phân tích nhiệt trọng lượng của xơ dừa

46

3.12.

Phổ phân tích nhiệt trọng lượng TGA của VLHP xơ dừa biến
tính

46

3.13.

Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ

47


x
Số hiệu

Tên hình

hình

Trang

3.14.

Ảnh hưởng của pH đến tải trọng hấp phụ

48

3.15.

Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ

49

3.16.

Ảnh hưởng của thời gian đến tải trọng hấp phụ

49

3.17.

Ảnh hưởng của nồng độ ion Ni2+ , Pb2+ ban đầu đến hiệu suất
hấp phụ

51

3.18.
3.19.
3.20.

Ảnh hưởng của nồng độ ion Ni2+ , Pb2+ ban đầu đến tải trọng
hấp phụ
Dạng tuyến tính của phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir
của ion Ni2+
Dạng tuyến tính của phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir
của ion Pb2+

51
52
53

3.21.

Ảnh hưởng của lực ion NaCl đến hiệu suất hấp phụ Ni2+, Pb2+

54

3.22.

Ảnh hưởng của lực ion Na2CO3 đến hấp phụ Ni2+, Pb2+

55

3.23.

Ảnh hưởng của lực ion Na3PO4 đến hấp phụ Ni2+, Pb2+

56

3.24.

Ảnh hưởng của lực ion CaCl2 đến hấp phụ Ni2+, Pb2+

57

3.25.

Ảnh hưởng của lực ion MgCl2 đến hấp phụ Ni2+, Pb2+

58

3.26.

Ảnh hưởng các cation Na+, Ca2+, Mg2+ đến hiệu suất hấp phụ
Ni2+

59

3.27.

Ảnh hưởng các cation Na+, Ca2+, Mg2+ đến hiệu suất hấp phụ
Pb2+

59

3.28.

Ảnh hưởng của các anion Cl-, CO32-, PO43- đến hiệu suất hấp
phụ Ni2+

60

3.29.

Ảnh hưởng của các anion Cl-, CO32-, PO43- đến hiệu suất hấp
phụ Pb2+

60


1

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài
Như chúng ta đã biết, nước có vị trí và vai trị rất là quan trọng trong cuộc sống
của con người, là một dạng tài nguyên đặc biệt, là thành phần thiết yếu của sự sống và
môi trường. Trong những năm gần đây, do sự phát triển kinh tế và gia tăng dân số, môi
trường nước ngày càng bị ô nhiễm bởi các kim loại nặng mà nguồn gốc chủ yếu là
công nghiệp. Các kim loại nặng nói chung rất khó loại bỏ bằng các phương pháp xử lí
thơng thường và nếu chúng xâm nhập vào nguồn nước sinh hoạt với mức cao hơn cho
phép sẽ là nguồn gốc của nhiều bệnh hiểm nghèo đe dọa đến sức khỏe, sự phát triển
của con người và cân bằng hệ sinh thái. Việc nghiên cứu loại trừ kim loại nặng ra khỏi
môi trường nước là một trong những mối quan tâm hàng đầu của các quốc gia và tổ
chức trên thế giới.
Nhiều phương pháp xử lí kim loại nặng trong nước thải đã được nghiên cứu và
áp dụng như: phương pháp sinh hóa, phương pháp hóa lí, phương pháp hóa học, ...
Trong đó, phương pháp hấp phụ - sử dụng vật liệu hấp phụ chế tạo từ các phụ phẩm
nông nghiệp, công nghiệp như: xơ dừa, vỏ tơm, bã mía, vỏ chuối, bã đậu nành, ... để
tách các kim loại nặng ra khỏi môi trường nước được nghiên cứu nhiều vì chúng có
các ưu điểm là nguồn nguyên liệu có sẵn, giá thành rẻ, vật liệu thân thiện với mơi
trường. Nhiều ngun liệu có nguồn gốc sinh học đã được nghiên cứu là chất hấp phụ
để loại bỏ kim loại nặng trong nước.
Xơ dừa là nguồn nguyên liệu phổ biến ở Việt Nam. Xơ dừa có khả năng tách
các kim loại hòa tan trong nước nhờ cấu trúc nhiều lỗ xốp và thành phần gồm các
polymer như xenlulozơ, hemixenlulozơ, lignin, pectin và protein. Các polymer này có
thể hấp phụ được nhiều chất tan đặc biệt là các ion kim loại rất thích hợp cho việc
nghiên cứu biến tính các vật liệu hấp phụ để tách loại các ion kim loại nặng ra khỏi
môi trường nước.
Đặc biệt chitosan, dẫn xuất N-decacetylation của chitin – một polysaccharide tự
nhiên có nhiều trong phế liệu thủy sản như vỏ tơm, vỏ cua ghẹ, tăm mực, ... đã được
nghiên cứu có khả năng hấp phụ các ion kim loại nặng trong nước như: chì, niken,
cadimi, crom, đồng, ...
Hiện nay, ở Việt Nam, tôm đông lạnh chiếm một phần khá lớn trong ngành xuất

khẩu thủy sản. Như vậy, hằng năm các nhà máy này thải ra hàng nghìn tấn vỏ tơm phế
liệu. Vỏ tôm phế liệu phần lớn dùng làm thức ăn gia súc, tuy nhiên do chưa sử dụng
hết, vỏ tôm bị thối gây lãng phí và ơ nhiễm mơi trường.
Chính vì những lí do trên, chúng tơi chọn đề tài:“ nghiên cứu chế tạo vật liệu


2
xơ dừa biến tính để ứng dụng hấp phụ các ion kim loại Ni2+ và Pb2+ trong nước”.
2. Mục đích nghiên cứu
- Tách chitin từ vỏ tôm phế liệu và điều chế chitosan từ chitin thu được.
- Chế tạo vật liệu hấp phụ (VLHP) xơ dừa biến tính.
- Ứng dụng VLHP xơ dừa biến tính để xử lí ion Ni2+, Pb2+trong nước.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Xơ dừa
- Chitin/ chitosan được điều chế từ vỏ tôm phế liệu được cung cấp bởi Công ty
xuất nhập khẩu thủy sản hải sản thọ Quang, quận Sơn Trà, TP. Đà Nẵng.
- Khả năng hấp phụ ion Ni2+, Pb2+ của VLHP xơ dừa biến tính.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
- Thu thập, tổng hợp, phân tích các tài liệu, tư liệu, sách báo trong và ngoài
nước liên quan đến đề tài.
- Xử lí các thơng tin về lí thuyết để đưa ra các vấn đề cần thực hiện trong quá
trình thực nghiệm.
4.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
- Phương pháp hóa lí: Các đặc trưng hóa lí của vật liệu được khảo sát bằng
phương pháp ghi phổ hồng ngoại (IR), phương pháp phân tích nhiệt vi sai (TGA).
- Phương pháp hóa học: Khả năng hấp phụ được xác định xử lí bằng phương
trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Sự thành cơng của đề tài sẽ góp phần tạo ra một loại vật liệu có khả năng hấp

phụ các ion kim loại, ứng dụng trong tách làm giàu kim loại q và xử lí ơ nhiễm mơi
trường.
6. Cấu trúc
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo. Nội dung luận
văn gồm 3 phần chính:
Chương 1 – Tổng quan
Chương 2 – Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
Chương 3 – Kết quả và thảo luận


3

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về xơ dừa
1.1.1. Dừa và sợi xơ dừa
Dừa (danh pháp khoa học: Cocos nucifera) thuộc giới thực vật, bộ Arecales, họ
Arecacee, phân họ Arecoideae, tông Cocoeae, chi Cocos, loài C, nucifera.
Về mặt thực vật học, dừa là loại quả khô đơn độc được biết đến như quả hạch
có xơ. Vỏ quả ngồi thường cứng, nhẵn, nổi rõ ba gờ, lớp vỏ quả giữa là các sợi xơ gọi
là xơ dừa và bên trong nó là lớp vỏ quả trong hay gáo dừa hoặc sọ dừa, lớp vỏ quả
trong hóa gỗ, khá cứng, có ba lỗ mầm có thể nhìn thấy rất rõ từ phía mặt ngồi khi bóc
hết lớp vỏ ngồi và vỏ giữa (gọi là các mắt dừa).
Dừa phát triển tốt trên đất pha cát và có khả năng chống chịu mặn tốt cũng như
nó ưa thích các nơi sinh sống có nhiều nắng và lượng mưa bình thường (750-2000 mm
hàng năm), điều này giúp nó trở thành loại cây định cư bên các bờ biển nhiệt đới một
cách tương đối dễ dàng [29].
Ở Việt Nam ta có rất nhiều loại dừa như: dừa ta, dừa sọc, dừa dứa, dừa sáp, dừa
giấy, dừa Tam Quan, dừa Xiêm, dừa lùn cao sản, ...

Hình 1.1. Quả dừa và sợi xơ dừa
Xơ dừa là một chất xơ tự nhiên được tách ra từ vỏ quả dừa và được sử dụng
trong các sản phẩm như nệm, dây thừng, chão, thảm, bàn chải, khảm thuyền cũng như
vật liệu lèn; nó cịn được sử dụng rộng rãi trong nghề làm vườn để làm chất độn trong
phân bón [20].
Vỏ và xơ dừa có thể làm nguồn nhiên liệu hay để sản xuất than củi. Một loại
dừa hiếm tại Nam Bộ có xơ dừa tươi cho nước khá ngọt khi nhai, trong khi các lồi
khác có vị chát.
1.1.2. Cấu trúc của sợi xơ dừa
Các sợi xơ dừa có các tế bào sợi cá nhân được thu hẹp và rỗng, với những bức
tường dày được làm từ xenlulozo. Chúng có màu nhạt khi chưa trưởng thành nhưng


4
sau đó trở thành cứng và có màu vàng của một lớp lignin được lắng đọng trên các
xenlulozo. Mỗi tế bào dài khoảng 1mm (0.04 in) và đường kính thường từ 10 đến 20
micromet (0.0004 đến 0.0008 in). Sợi xơ dừa có chiều dài thường là từ 10 đến 30 cm.
Có hai loại xơ dừa. Xơ dừa nâu được thu hoạch từ dừa chín hồn tồn. Chúng dày,
chắc và có khả năng chống mài mòn cao. Chúng thường được sử dụng trong chiếu,
bàn chải…Sợi xơ dừa nâu trưởng thành có chứa lignin và xenlulozo ít hơn so với
những sợi khác như lanh, bơng và vì nó mạnh mẽ nhưng ít linh hoạt hơn. Sợi xơ dừa
trắng được thu hoạch từ các quả dừa trước khi chín. Những sợi này có màu trắng hoặc
ánh sáng màu nâu và mượt mà và mịn hơn, những cũng yếu hơn. Chúng thường được
quay thành sợi để sử dụng trong chiếu thảm chùi chân hoặc dây thừng [18].
Các sợi xơ dừa tương đối không thấm nước và là một trong những loại sợi tự
nhiên có khả năng chịu được sự phá hủy của nước muối. Nước ngọt được xử dụng để
xử lý xơ dừa nâu, trong khi nước biển và nước ngọt đều được sử dụng để xử lí xơ dừa
trắng.
1.1.3. Tính chất của sợi xơ dừa
Xơ dừa được tách ra từ vỏ quả dừa. Chiều dài sợi khác nhau, từ 10–30cm. Sợi

xơ dừa mạnh, đàn hồi, có một độ bền màu thấp và độ bền cao (vì thành phần xenlulozo
35-45%, 40-45% lignin và pectin 2,7-4% và hemixenlulozo 0,15-0,25%) [18]. Xơ dừa,
cũng như các sợi thiên nhiên khác, số lượng đáng kể của đường kính đi kèm với chiều
dài riêng biệt của các sợi. Chất lượng sợi được tính dựa trên nhiều nhân tố khác nhau
như kích cỡ, cường độ trưởng thành và tất nhiên là còn tùy vào các loại cây dừa khác
nhau cũng như là các q trình, phương pháp ni dưỡng [24].
Những nghiên cứu về độ mạnh của sợi xơ dừa được lấy từ những vùng khác
nhau ở Kerala đã được đưa ra bởi MathaiPrabhu đã nghiên cứu những tính chất cơ học
của sợi xơ dừa như mô đun Young độ bền kéo, độ giãn dài, độ dẫn điện…và so sánh
với các loại sơi tự nhiên khác nhau như dứa, chuối, đay, ...Các kết quả được đưa ra
dưới các bảng 1.1 và 1.2 [22], [26].
Bảng 1.1. Tính chất cơ bản của sợi xơ dừa
Giá trị

Đơn vị

Mô đun Young

4000-5000

Mpa

Độ bền kéo

140-150

Mpa

Độ dẫn điện

0,047

W/mK

Tỷ trọng

1.15-1.33

g/cm3

Độ thấm nước

10

%


5
Bảng 1.2. So sánh tính chất của sợi xơ dừa với những sợi tự nhiên khác
Dừa

Chuối

Dừa

Đay

Đường kính

100-460

80-250

20-80

-

Tỷ trọng

1.15

1.35

1.44

1.45

Suất điện trở riêng
tại 100V

9-14

6.5 - 7

0.7-0.8

-

Góc hình sợi

30-49

11

14 - 18

8.1

43/45

65/5

81/12

63/12

Mơ đun đàn hồi

4-6

8-20

34-81

20-22

Độ bền

131-175

529-759

413-1627

533

Độ giãn

15-40

1.0-3.5

0.8-1.6

1-1.2

Tỷ lệ
xenlulozo/lignin

1.1.4. Xử lý sợi xơ dừa
a) Khả năng tiếp cận phản ứng của xenlulozo
Xenlulozơ là polyme vừa phân cực mạnh vừa kết tinh cao, chỉ hoà tan trong số
ít dung mơi. Về phương diện nhiệt động học q trình hồ tan chỉ xảy ra khi năng
lượng tự do G của quá trình âm:
G = H - TS < 0
Do tương tác hydro mạnh, kết tinh cao, giá trị H dương và lớn, mạch
xenlulozơ cứng nhắc không uyển chuyển như các polyme khác nên entropy ít thay đổi,
nghĩa là S nhỏ. Như vậy, về phương diện nhiệt động xenlulozơ khó hồ tan. Với
những dung mơi đặc biệt có thể làm trương mạnh xenlulozơ và dẫn đến hoà tan. Sự
trương xảy ra khi chất gây trương lọt vào khoảng trống giữa các tinh thể hoặc lọt vào

vùng vô định hình của cấu trúc xenlulozơ ở đó các phân tử liên kết với nhau lỏng lẻo.
Nếu đặt xơ xenlulozơ vào nước, đường kính xơ sẽ tăng lên khoảng 25% [14]. Tuy
nhiên tương tác giữa nước và xenlulozơ không đủ mạnh nên nước không xâm nhập
vào vùng tinh thể của xenlulozơ. Sự trương trong tinh thể xảy ra khi có chất gây
trương có ái lực mạnh hơn tương tác giữa các phân tử xenlulozơ, phá vỡ liên kết giữa
các phân tử xenlulozơ. Trong kỹ thuật thường dùng dung dịch NaOH đậm đặc, dung
dịch đồng ammoniac, ... gây trương.
Do cấu trúc phân tử xenlulozơ rất chặt chẽ, vừa tồn tại ở vùng tinh thể vừa tồn
tại ở vùng vơ định hình nên để phản ứng xảy ra, hoá chất cần xâm nhập vào hình thái
cấu trúc này, đặc biệt là vùng tinh thể. Vùng vơ định hình vốn có nhiều khoảng trống
để tác nhân phản ứng lọt vào, do đó phản ứng hoá học thường xảy ra ở vùng này. Ở


6
vùng tinh thể để tăng cường khả năng tiếp cận và khả năng phản ứng, liên kết hydro ở
các mạch ở vùng này cần được phá vỡ để tạo điều kiện cho các nhóm hydroxyl sẵn
sàng tham gia phản ứng đồng thời các mạch phân tử rời xa nhau để lại khoảng trống
dành cho tác nhân phản ứng. Để đạt được mục tiêu trên, xơ xenlulozơ cần được gây
trương bằng pha hơi hoặc pha lỏng. Một số tác nhân gây trương thường sử dụng là
H2SO4, NaOH, ZnCl2.
b) Xử lý xơ dừa bằng dung dịch kiềm
Dung dịch NaOH có nồng độ 5  30% có khả năng hịa tan các chất vơ định
hình. Khi ngâm sợi thực vật trong dung dịch NaOH thì có hai q trình đồng thời cùng
xảy ra đó là q trình tách lignin, các phần vơ định hình và quá trình NaOH tương tác
với các đại phân tử holoxenlulozơ, chúng phụ thuộc vào nồng độ NaOH và thời gian
xử lý. Khi nồng độ dung dịch NaOH thấp thì nó hịa tan phần vơ định hình, cịn
xenlulozơ chỉ bị tác động nhẹ. Khi tăng nồng độ NaOH và tăng thời gian xử lý thì q
trình tách phần vơ định hình tăng khơng đáng kể vì hàm lượng của chúng có trong sợi
là giới hạn, trong khi đó quá trình tương tác giữa NaOH và các mạch đại phân tử
holoxenlulozơ lại tăng [9].

Trong dung dịch NaOH 16  18%, xenlulozơ bị trương mạnh. Qua phân tích
bằng phương pháp nhiễu xạ tia X, ta thấy cấu tạo tinh thể bị thay đổi so với xenlulozơ
ban đầu. Điều đó chứng tỏ tác nhân gây trương lọt vào vùng tinh thể, phá hủy một
phần liên kết hydro. Hợp chất phân tử được tạo thành là (C6H10O5)x(NaOH)y(H2O)z.
Độ lớn x, y, z là vấn đề chưa thống nhất. Dung dịch kiềm mạnh như KOH và NaOH
có khả năng hịa tan hemixenlulozơ mạnh.
Theo một số tác giả nghiên cứu về ảnh hưởng của xử lý sợi tre bằng tác nhân
NaOH 0,1; 0,5; 1N với thời gian thay đổi từ 2; 4; 8; 16; 32; 48; 72; 80 giờ, tỷ lệ sợi
tre/ dung dịch là 1/100 (g/ml), ở nhiệt độ 300C. Kết quả là với cùng nồng độ ngâm, khi
tăng thời gian ngâm (trong giới hạn thời gian khảo sát) thì phần trăm bị tách loại càng
tăng. Do khi thời gian ngâm tăng thì lượng tạp chất tách ra được cũng tăng. Thời gian
và nồng độ tốt nhất chọn là 72 giờ, NaOH 1N. Phần trăm tách loại đạt 28,50%.
Nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý sợi bơng bằng tác nhân NaOH có nồng độ
thay đổi từ 0,1  1,0N; thời gian ngâm 6 giờ; tỉ lệ sợi bông/dung dịch=1/50 (g/ml);
nhiệt độ 300C. Kết quả cũng cho thấy lượng tạp chất bị tách ra càng nhiều khi nồng
độ NaOH càng tăng. Tuy nhiên, nếu tăng đến một giới hạn nào đó thì lượng tạp chất
bị tách ra sẽ giảm không đáng kể. Điều này được giải thích là do trong thành phần
sợi bơng hàm lượng các chất bị hịa tan và trích ly có giới hạn. Cụ thể tại điểm
NaOH có nồng độ 0,7 N cho phần trăm tách loại tốt nhất. Phần trăm tách loại đạt
20,10%.


7
c) Xử lý xơ dừa bằng tác nhân oxy hóa
Trong q trình xử lý sợi các tác nhân oxi hóa cũng góp phần đáng kể vào q
trình tách các tạp chất. Một số tác nhân oxi hóa thường dùng là H2O2, O2, ...
Tác nhân oxi hóa có thể oxi hóa lignin trong mơi trường kiềm, các sản phẩm
của q trình này sẽ dễ hịa tan vào các dung mơi như kiềm, ... Mặt khác, nó cũng có
thể phân hủy mạch xenlulozơ. Dưới tác dụng oxi hóa của oxi trong mơi trường kiềm,
mạch phân tử xenlulozơ bị cắt ngắn, thể hiện qua giá trị độ nhớt đặc trưng liên tục

giảm trong quá trình phản ứng.
Theo một số nghiên cứu đã khảo sát xử lý sợi tre bằng các tác nhân NaOH +
5% H2O2; H2SO4 0,2% và NaOH + 5% H2O2. Quá trình xử lý sợi tre với nồng độ
NaOH thay đổi tử 0,1; 0,5 đến 1N và thời gian thay đổi từ 2 đến 72 giờ, tỷ lệ sợi
tre/dung dịch vẫn là 1/100 (g/ml), nhiệt độ là 300C, tác nhân oxi hóa ở đây là H2O2
30% (chiếm thể tích bằng 5% thể tích của dung dịch). Kết quả cho thấy phần trăm bị
tách loại tăng dần theo sự tăng nồng độ NaOH và thời gian. Thời gian và nồng độ
NaOH cho phần trăm tách loại tốt nhất với tác nhân NaOH + 5% H2O2 là 67 giờ và
NaOH 1N. Phần trăm tách loại đạt khoảng 31%. Thời gian và nồng độ NaOH cho
phần trăm tách loại tốt nhất của quá trình xử lý hai giai đoạn với tác nhân H2SO4 0,2%
và NaOH + 5% H2O2 là 45 giờ và NaOH 1N. Phần trăm tách loại đạt khoảng 40,2%.
Khảo sát xử lý sợi bơng cũng bằng các tác nhân oxi hóa trên (NaOH + 5%
H2O2). Tuy nhiên, ở nghiên cứu này cố định nồng độ NaOH ở 0,7N, thay đổi nồng độ
H2O2 từ 0,2.10-3 M; 0,4.10-3 M; 0,6.10-3 M đến 1.10-3 M, tỷ lệ sợi bông/dung dịch=
1/50 (g/ml), nhiệt độ ngâm là 500C, thời gian ngâm 6 giờ. Kết quả nghiên cứu cho thấy
khi nồng độ H2O2 tăng lên thì phần trăm bị tách loại sẽ tăng lên. Điều này có thể được
giải thích như sau: Do trong mơi trường kiềm, H2O2 có khả năng oxi hóa lignin, các
sản phẩm của quá trình này bị hịa tan trong dung dịch kiềm dẫn đến phần trăm tách
loại sẽ tăng lên. Tuy nhiên nếu hàm lượng H2O2 trong dung dịch q cao thì nó có thể
làm phân hủy mạch xenlulozơ. Nồng độ H2O2 trong dung dịch cho khả năng tách loại
tốt nhất là 0,4.10-3 M.
1.1.5. Tính hấp phụ của sợi xơ dừa
Xơ dừa chứa một hàm lượng đáng kể cenllulose (43,44%), đây là một loại
polyme tự nhiên được làm từ các đơn vị glucose với các nhóm hydroxyl sơ cấp và thứ
cấp phổ biến. Xơ dừa cũng chứa 45,84% hàm lượng lignin, loại này có mạng lưới cấu
trúc là methoxy và các nhóm hydroxyt tự do. Cả hai hợp chất này đều có khả năng hấp
thụ các ion kim loại nặng [25], [28].
Xơ dừa khơng hoạt hóa vẫn có khả năng hấp phụ/trao đổi ion Ni2+ và Cd2+ .
Tuy hiệu suất xử lý của xơ dừa khơng hoạt hóa (63,51% đối với Ni2+ nồng độ 100ppm)

8
thấp hơn so với xơ dừa đã được hoạt hóa nhưng nguyên liệu này rất phong phú và rất
rẽ nên 63,51% vẫn là một số liệu rất có ý nghĩa. Việc hoạt hóa xơ dừa bằng acid citric
có tác dụng nâng cao rõ rệt hiệu suất xử lý ion Ni2+ và Cd2+, làm tăng hiệu suất cả hai
lên khoảng 30%. Hiệu suất này không thay đổi nhiều khi thay đổi nồng độ ion kim loại
trong dung dịch [8].
Xơ dừa ngoài việc xử lý bằng sút để tăng khả năng hấp phụ, xơ dừa có thể kết
hợp với một số hợp chất để tạo vật liệu biến tính với khả năng hấp phụ cao hơn. Xơ
dừa sau khi xử lí bằng NaOH được ngâm 24 trong dung dịch chitosan/axit axetic, sau
đó trung hòa bằng dung dịch NaOH 0,1 N. Lọc lấy lại xơ dừa, rửa sạch, sấy khô. Thu
được chitosan bọc xơ dừa. Khả năng hấp phụ ion Cu2+ của chitosan bọc xơ dừa cao
hơn so với xơ dừa và sự hấp phụ Cu2+ sẽ đạt hiệu quả cao nhất khi xơ dừa được xử lý
sơ bộ bằng NaOH trước khi được bọc chitosan [1].
Như vậy, xơ dừa có khả năng hấp phụ các ion kim loại nặng trong nước. Khả
năng hấp phụ của xơ dừa biến tính bằng nhiều cách khác nhau sẽ làm tăng khả năng
hấp phụ của vật liệu này.
1.2. Giới thiệu về CHITIN
1.2.1. Nguồn gốc

Chitin là một polyme sinh học tự nhiên có thể tìm thấy trong những màng
tế bào của rất nhiều sinh vật sống trong tự nhiên, đặc biệt ở lồi giáp xác; chitin
cũng có trong các loài sâu bọ, nấm sinh học, vi khuẩn, nấm và những sinh vật
sống khác.
Ở động vật bậc thấp: Chitin được tìm thấy trong lớp vỏ cutin của lồi chân
đốt, trong tế bào ống của loài mực, ở lớp vỏ bao ngoài của loài bọ cánh cứng,
trong vỏ mai của loài giáp xác, trong các loài nhện và bướm. Ở Việt Nam, tùy
theo lồi và mơi trường sống mà hàm lượng chitin có sự thay đổi theo [12].
Đối với sinh vật bậc thấp khác: Chitin cịn có ở một số loài vi nấm, nấm
và tảo [27]. Ở nấm, chitin đóng vai trị tương tự như thành xenlulozo của các

lồi cây. Trong lớp vỏ của nấm, chitin không tồn tại một mình mà liên kết với
những thành phần khác có trong vỏ. Tuy nhiên, lượng chitin tinh thu được từ các
lồi nấm rất thấp, thơng thường hàm lượng trung bình chỉ từ 3% đến 5%.


9
Bảng 1.3. Hàm lượng chitin trong vỏ một số loại giáp xác ở Việt Nam.

Hàm lƣợng (%)

Nguyên liệu
Vỏ hến

0,48

Vỏ ốc

1,24

Vỏ cua đồng

18,2

Vỏ tôm đồng

30,0

Vỏ tôm biển

33,1

1.2.2. Cấu trúc

Chitin là polysaccarit mạch thẳng, có thể xem như là dẫn xuất của
xenlulozo, trong đó nhóm hydroxyl (–OH) ở nguyên tử C2 trong phân tử
xenlulozo được thay thế bằng nhóm axetamit (–NHCOCH3). Như vậy chitin là
poli(N-axetyl-2-amino-2-deoxi-β-D-glucopyranozo) liên kết với nhau bởi các
liên kết β-(1-4) glicozit. Trong đó, các mắt xích của chitin cũng được đánh số
như của glucozo.
6
CH2OH
5

H
4

6
CH2OH
O

H

1

OH

H

3

2

H

H
O

4

5

O

H
OH

H

NHCOCH3

3
H

1
H

O

H
2

NHCOCH3

n

Hình 1.2. Cấu trúc của chitin.

Như vậy chitin có cơng thức phân tử là (C8H13O5N)n.
Chitin có cấu trúc tinh thể, cấu tạo thành một mạng lưới sợi hữu cơ. Do
đó, chitin làm tăng độ bền, độ cứng, là điểm tựa cho các sinh vật.
Chitin có hai loại cấu trúc đặc trưng là dạng α-chitin và dạng β-chitin.
Một dạng thứ ba kém phổ biến hơn là γ-chitin, nhưng từ các số liệu phân tích,
người ta vẫn cho rằng dạng thứ ba chỉ là một loại khác trong cấu trúc của αchitin. α-chitin phổ biến nhất trong tự nhiên, nó có trong vỏ tơm, trong các lồi
nhuyễn thể thức ăn của cá voi, trong dây chằn và vỏ của tơm hùm, cua cũng như
trong biểu bì của các loại cơn trùng. Hiếm hơn là dạng β-chitin, được tìm thấy
trong mai mực ống.
Cấu trúc của tinh thể α-chitin theo kiểu hệ tinh thể trực giao. Dạng chitin


10

kiểu đối song là dạng phổ biến và bền vững nhất vì có các liên kết hidro mạnh
dần với mức độ kết tinh lớn nhất. Các mạch đại phân tử của β-chitin được sắp
xếp theo kiểu song song với các liên kết hidro yếu nên β-chitin kém bền hơn; ở
trạng thái hịa tan và trương thì nó chuyển thành α-chitin. Tuy nhiên, khơng thể
biến tính α-chitin thành β-chitin. Tuy có cấu trúc tinh thể theo kiểu đơn tà nhưng
thực tế β-chitin thường tồn tại ở dạng tinh thể ngậm nước theo kiểu hệ tinh thể
trực giao. γ-chitin là dạng ít gặp nhất, nó được coi là hỗn hợp hoặc dạng trung
gian của α-chitin và β-chitin với sự sắp xếp các phân tử theo kiểu song song lẫn
đối song [6].

α-chitin

β-chitin

γ-chitin

Hình 1.3. Sắp xếp các mạch trong phân tử chitin.

Chitosan là dẫn xuất deaxetyl hố của chitin, trong đó nhóm amin (–NH2)
thay thế nhóm axetamit (–NHCOCH3) ở vị trí C2.
6
CH2OH
H
4

5

6
CH2OH
O

H

H
1

OH

H

3

2

H

NH2

O

4

5

O

H
OH

H

3
H

1
H
2
NH2

O

H
n

Hình 1.4. Cấu trúc của chitosan.

Như vậy chitosan có cơng thức phân tử là (C6H11O4N)n.
Tỉ lệ giữa nhóm amino và nhóm axetyl amino được gọi là độ deaxetyl
(DD). Người ta quy ước, nếu DD > 50% thì gọi là chitosan, DD < 50% gọi là
chitin [4], [23].
1.2.3. Tính chất vật lý

Chitin là một chất rắn vơ định hình, màu trắng hoặc trắng ngà, có cấu trúc
lỗ xốp, khơng mùi, khơng vị và khơng tan trong hầu hết các dung mơi.
Tính khơng tan trong hầu hết các dung mơi của chitin được giải thích như
sau: do chitin có liên kết hidro chặt chẽ giữa các phân tử nên thể hiện ái lực còn
hạn chế với phần lớn dung môi. α-chitin không tan và hầu như không trương


11

trong các dung môi thông dụng mà chỉ tan trong các dung mơi đặc biệt như N,Ndimetylaxetamit có chứa 5-10% LiCl, hay một số dung mơi đã được flo hóa như
hexafloaxeton hay hexaflo-2-propanol với mức tan phụ thuộc vào nguồn gốc
điều chế. Ngồi ra để có thể hịa tan chitin, người ta có thể dùng một số hệ dung
mơi khác như axit fomic-axit dicloaxetic, axit tricloaxetic-dicloetan, MeOH bão
hòa CaCl2.H2O, … .
So với α-chitin thì β-chitin có liên kết hidro giữa các phân tử yếu hơn nên
nó có ái lực với nước và dung mơi hữu cơ mạnh hơn α-chitin. Vì thế mà β-chitin
có thể trương đáng kể trong nước và tan được trong axit fomic hoặc axit axetic
loãng.

Chitin bị phân hủy trước khi nóng chảy, đây là đặc tính tiêu biểu của
polysaccarit có liên kết hidro. Ngồi ra chitin có khối lượng phân tử lớn nên dễ
bị cắt mạch làm giảm khối lượng phân tử. Chitin cịn có khả năng phân hủy sinh
học tự nhiên cao, có khả năng sát trùng, kháng khuẩn, kích thích sinh trưởng [2].
1.2.4. Tính chất hóa học

Phân tử chitin/chitosan có các nhóm chức -OH, -NHCOCH3 trong các
mắc xích N-axetyl-D-glucosamin và nhóm -OH, nhóm -NH2 trong các mắc xích
D-glucosamin, có nghĩa là chúng vừa là ancol, vừa là amin, vừa là amit. Phản
ứng hóa học có thể xảy ra ở vị trí nhóm chức tạo ra các dẫn xuất thế O-, dẫn
xuất thế N-, hoặc dẫn xuất thế O-, N-.
Qua cấu trúc của chitin và chitosan, ta thấy chitin chỉ có một nhóm chức
hoạt động là -OH (H ở nhóm hidroxyl bậc 1 linh động hơn H ở nhóm hidroxyl
bậc 2 trong vịng 6 cạnh), cịn chitosan có 2 nhóm chức hoạt động là -OH và NH2. Do đó chitosan dễ dàng tham gia phản ứng hóa học hơn chitin. Trong thực
tế, các mạch chitin/chitosan đan xen nhau, vì vậy tạo ra nhiều sản phẩm đồng
thời, việc tách và phân tích chúng rất phức tạp.
Mặt khác, chitin/chitosan là những polyme mà các monome được nối với
nhau bởi các liên kết β-(1-4)-glicozit, các liên kết này dễ bị cắt đứt bởi các chất
hóa học như axit, bazơ, tác nhân oxi hóa và các enzim thủy phân [5].
a) Phản ứng thủy phân

 Thủy phân bằng axit
Khi xử lí chitin/chitosan trong môi trường axit mạnh với nồng độ lớn
thường xảy ra phản ứng depolime hóa (cắt mạch) làm giảm khối lượng phân tử


12

polime.
Trong môi trường axit, chitin và chitosan đều bị thủy phân. Khả năng bị

thủy phân phụ thuộc vào các nhóm thế trong mạch polime theo thứ tự sau:
-NHCOCH3 < -OH < -NH2.
Mức độ thủy phân phụ thuộc vào loại axit, nồng độ axit, nhiệt độ và thời
gian phản ứng. Các kết quả nghiên cứu cho thấy trong môi trường H2SO4, sự
thủy phân chitosan ln kèm theo q trình O,N-sunfat hóa, làm cắt mạch phân
tử chitosan một cách ngẫu nhiên.
 Thủy phân bằng enzim:
Để thủy phân chitin, ta sử dụng enzim chitinazo, lysozim, … [23]. Ngồi
ra, xử lí chitin với hidrolaza (men thủy phân) cũng là một cách để cắt mạch.
Chitinazo cũng có khả năng phân cắt chitosan tùy thuộc mức độ axetyl
hóa của cơ chất. Chitinazo thường hoạt động trên cơ chất có tỉ lệ nhóm N-axetyl
cao hoặc trên chitosan có tỉ lệ khử nhóm N-axetyl thấp (20% ÷ 45%).
b) Phản ứng deaxetyl hóa

 Phản ứng deaxetyl hóa chitin thành chitosan
Nhóm axetyl gắn với nguyên tử N của chitin có thể loại bỏ bằng phản ứng
thủy phân với kiềm. Tiến hành phản ứng deaxetyl hóa α-chitin bằng dung dịch
NaOH hoặc KOH ở 100 ÷ 160oC thu được chitosan có DD bằng 70% ÷ 95%.
Nếu muốn thu được chitosan có mức độ deaxetyl hóa hồn tồn DA ≈ 0
phải rửa sạch mẫu rồi xử lí lặp lại. Phản ứng thủy phân mạch chính cũng diễn ra
song song với phản ứng deaxetyl hóa. Chitosan deaxetyl hóa hồn tồn cịn
được điều chế bằng phương pháp đồng thể từ chitin tan trong nước (DA ≈ 56%)
với nồng độ NaOH khoảng 5%. Để ngăn cản sự phân hủy mạch trong q trình
phản ứng deaxetyl hóa, một số chất chống oxi hóa như thiophenol hay natri
borohidrua (NaBH4) được cho thêm vào phản ứng. NaBH4 là chất chống oxi hóa
được sử dụng để ngăn cản sự phân hủy mạch polyme tốt như thiophenol [21],
[23].
 Phản ứng deaxetyl hóa chitin thành chitin tan trong nước
Phản ứng deaxetyl hóa chitin diễn ra thuận lợi trong dung dịch chitin
kiềm. Mẫu thu được sau khi deaxetyl hóa chitin nếu có DD ≈ 50% sẽ tan trong

nước trung tính. Tiến hành deaxetyl chitin dần dần thì chitin thu được có DD <
45% hoặc DD > 55% thể hiện độ tan kém hơn và một phần tạo gel trong nước


13

[19]. Trong điều kiện đồng thể, phản ứng deaxetyl diễn ra một cách ngẫu nhiên
trên mạch chính, khi chitin có DD ≈ 50% thì khả năng ưa nước đặc biệt lớn dần
tới khi nó tan được trong nước trung tính. Cũng với chitin có DD ≈ 50% điều
chế trong điều kiện dị thể thì khơng tan trong nước, có lẽ do trong mạch có
những khối tập trung các nhóm axetyl. Sự phân bố các nhóm axetyl của chitin
với DD ≈ 50% điều chế trong điều kiện dị thể và đồng thể là khác nhau, điều
này dẫn tới các thông số vật lí và khả năng thủy phân bởi lysozim cũng khác
nhau. Chitin tan trong nước cũng có thể điều chế bằng phản ứng N-axetyl hóa
ngẫu nhiên chitosan.
Chitin tan trong nước được dùng làm tiền chất cho nhiều phản ứng biến
tính hóa học vì các phản ứng này sẽ diễn ra có hiệu quả hơn trong mơi trường
đồng thể hoặc trạng thái trương trong dung mơi hữu cơ. Tính ưa nước đặc biệt
của chitin tan trong nước là tính chất quý báu trong nhiều lĩnh vực ứng dụng và
loại vật liệu này đã trở thành thương phẩm trong mỹ phẩm [5].
c) Phản ứng axyl hóa

Chitin khơng tan trong các dung mơi thích hợp cho phản ứng axetyl hóa
nên phản ứng này được thực hiện trong môi trường dị thể. Phản ứng axetyl hóa
hồn tồn chitin bằng anhidrit axetic có thể thực hiện trong môi trường axit
metansunfonic (CH3SO2OH). Hỗn hợp tricloaxetic và 1-2-dicloetan cũng là
dung mơi tốt cho chitin khi axetyl hóa, nhưng do môi trường axit mạnh nên làm
phân hủy mạch chitin và chitin bị clo hóa ở mức độ thấp bởi axit tricloaxetic.
Giống như α-chitin, β-chitin không tan trong các dung môi thông thường, nhưng
trương đáng kể trong nhiều dung mơi hữu cơ. Do đó, nhóm amin tự do trong βchitin có thể được axetyl hóa trực tiếp trong metanol bởi anhidrit axetic. Đối với

α-chitin trong cùng điều kiện này thì phản ứng acetyl hóa khơng xảy ra. Phản
ứng axetyl hóa có thể xảy ra hồn tồn mà khơng có phản ứng phụ khi xử lí βchitin ở dạng huyền phù với anhidrit axetic trong piridin dưới tác dụng của chất
xúc tác 4-dimetylaminopiridin.
d) Phản ứng ankyl hóa

2-hidroxyetyl-chitin (glycol-chitin) là một dẫn xuất tan trong nước trung
tính đã được thương mại hóa. Nó được điều chế bằng cách xử lí chitin kiềm với
etylen oxit. Vì phản ứng này thực hiện trong mơi trường kiềm mạnh nên phản
ứng N-deaxetyl hóa cũng diễn ra đồng thời, do đó sẽ thu được cả glycol-chitin