(TIỂU LUẬN) báo cáo đồ án CHUYÊN NGÀNH CNHH tìm HIỂU về đất sét BENTONITE ỨNG DỤNG TRONG mỹ PHẨM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC -  - BÁO CÁO ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CNHH TÌM HIỂU VỀ ĐẤT SÉT BENTONITE ỨNG DỤNG TRONG MỸ PHẨM CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS Ngô Trương Ngọc Mai Ngành: CN Kỹ thuật hóa học-Khóa 46 Tháng 03/2021 MỤC LỤC 1.1 Giới thiệu đất sét 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Nguồn gốc hình thành 1.2 Giới thiệu Bentonite 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Thành phần khoáng thành phần hóa học 1.2.3 Cấu trúc bentonite 1.2.4 Tính chất đất sét bentonite  Tính trương nở  Tính dẻo  Tính hấp phụ  Khả trao đổi ion 1.3 Những nghiên cứu đất sét Bentonite 1.3.1 Ngoài nước 1.3.2 Trong nước I 3.1 Tiêu chuẩn đánh giá mỹ phẩm 21 3.1.1 Tiêu chuẩn tắm bùn 21 3.1.2 Tiêu chuẩn vi sinh mỹ phẩm 22 3.1.3 Tiêu chuẩn dược điển 23 3.2 Ứng dụng mỹ phẩm 24 II LỜI CẢM ƠN Nhóm xin gởi lời cảm ơn trân thành đến cô Ngô Trương Ngọc Mai, giảng viên mơn Cơng nghệ Hóa học – Đại học Cần Thơ, cán hướng dẫn nhóm thực đồ án Nhóm xin chân thành cảm ơn giúp đỡ góp ý thầy bạn bè suốt q trình thực đồ án chuyên ngành CNHH Trong trình thực đồ án, nhóm cố gắng hồn thiện đề tài thơng qua tìm kiếm, thảo luận tiếp thu ý kiến hiểu biết chưa đầy đủ nên đồ án cịn thiếu sót, mong nhận góp ý thầy bạn Nhóm xin chân thành cảm ơn! Đại học Cần Thơ, ngày tháng năm 2022 Nhóm Nguyễn Th Huỳnh Mi Trần Nhật III DANH MỤC HÌNH Hình 1- Đất sét bentonite Hình 1- Cấu trúc không gian mạng lưới montmorillonite Hình 1- Q trình hydrate hóa ion Hình 1-4 Quá trình trao đổi ion montmorillonite Hình 2- Quy trình xử lý đất sét bentonite thơ 19 IV DANH MỤC BẢNG Bảng 1- Thành phần đất sét bentonite thô nước .3 Bảng 1- Khối lượng bentonite ứng dụng lĩnh vực Error! Bookmark not defined Bảng 3-1.1a Tính chất hóa học tiêu biểu 21 Bảng 3-1.1b Tính huyền phù tiêu biểu 22 Bảng 3-1.2 Tiêu chuẩn vi sinh 23 Bảng 3-1.3 Tiêu chuẩn dược điển 24 V DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MMT Montmorillonite BEM Melo bentonite BC Bentonite clay E.coli Escherichia Coli (vi khuẩn e.coli) P.Aeruginosa Pseudomonas Aeruginosa (trực khuẩn mủ xanh) S Aureus Staphykococcus Aureus (vi khuẩn tụ cầu) C Albicans Candida Albicans (nấm Candida albicans) ppm Parts per million (một phần triệu) XRF X-Ray fluorescence (phương pháp huỳnh quang tia X) AAS Atomic Absorption Spectroscopy (phương pháp phổ hấp phụ nguyên tử) ICP-OES Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy (phương pháp phổ phát xạ nguyên tử plasma) VI MỞ ĐẦU Cùng với phát triển cơng nghệ hóa – đại hóa nhu cầu sử dụng mỹ phẩm làm từ thiên nhiên người ngày cao, lành tính, khơng sử dụng chất hóa học, khơng gây kích ứng da, rẻ tiền dễ tìm kiếm Bentonite loại đất sét ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nông nghiệp, công nghiệp làm giấy, lọc dầu khí,…đặc biệt mỹ phẩm Là lựa chọn thích hợp với nhu cầu người Trong đề tài nhóm tìm hiểu BC ứng dụng mỹ phẩm thành phần, cấu trúc, tính chất, tiêu mỹ phẩm, quy trình xử lý ứng dụng, lợi ích BC VII Tổng quan TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu đất sét 1.1.1 Khái niệm Là thuật ngữ dùng để miêu tả nhóm khống vật phyllosilicat nhơm ngậm nước, thơng thường có đường kính hạt nhỏ μm Đất sét bao gồm loại khoáng chất phyllosilicat giàu oxit hydroxit silic nhôm bao gồm lượng lớn nước tham gia vào việc tạo cấu trúc thay đổi theo loại đất sét 1.1.2 Nguồn gốc hình thành Đất sét tạo phong hóa loại đá chứa silicari tác đơng axit cacbonic số loại đất sét hình thành hoạt động thủy nhiệt Đất sét phân biệt với loại hạt đất đá nhỏ khác có đất, chẳng hạn bùn nhờ kích thước nhỏ chúng, hình dạng tạo bơng hay tạo lớp, khả hút nước số độ dẻo cao 1.2 Giới thiệu Bentonite 1.2.1 Khái niệm Bentonite sản phẩm tro núi lửa lắng đọng vùng biển, bồn trũng có mơi trường kiềm, loại đất sét phyllosilicate nhôm hút nước, bao gồm chủ yếu montmorillonite, cực mịn, có tính keo cao, trương nở nước gọi “xà phịng khống” “đất sét xà phịng” với tên gọi taylorite nhà địa chất tên Wilbur C Knight Năm 1888, chủ mỏ đá tên William Taylor thực chuyến hàng thương mại đất sét tên taylorite bắt nguồn từ Nhưng trùng tên loại khống chất khác nên taylorite Knight đổi tên thành “bentonite”, theo thành hệ đá phiến sét Benton kỷ Phấn Trắng gần Rock River, Wyoming Mỹ vào năm 1898 [1, 2] Tổng quan Hình 1- Đất sét bentonite [3] Bentonite phát nhiều nơi giới như: Canada, Nam Phi, Tây Đức, Ý, Pháp, Hungari, Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản,…Trong nước, bentonite phát nhiều nơi Cổ Định (Thanh Hóa), Mộc Châu, Thuận Hải, Bình Thuận… với trữ lượng dồi Bentonite đa phần có màu sáng: xám xanh, xám trắng, xám phớt vàng, vàng nhạt, có đơi nơi xám đen Khi trạng thái ướt; bentonite mịn, dẻo, dính nhờn tay, khơ giịn dễ vỡ.Trong tự nhiên, bentonite có hai loại chủ yếu: bentonite trao đổi + cation chủ yếu Na gọi bentonite trương nở hay bentonite natri (còn gọi montmorillonite natri) Do khả trương nở nên ứng dụng công nghiệp bùn khoan, hàn vết nứt, giữ kim loại nhiễm đất, nước…; bentonite có trao đổi cation chủ yếu Ca 2+, Mg 2+ bentonite trương nở, calcium bentonite hay magnesium bentonite (còn gọi calcium montnorillonite magnesium montnorillonite) Bentonite sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực cơng nghiệp, ngành hóa dầu, hóa than, nơng nghiệp, mơi trường, mỹ phẩm, dược phẩm,…Trong ngành mỹ phẩm, bentonite có nhiều tác dụng lên da ngăn ngừa mụn trứng cá, làm lỗ chân lông cho da, loại bỏ độc tố, tẩy tế bào chết tự nhiên, làm mềm da, giảm xuất sẹo [2] 1.2.2 Thành phần khống thành phần hóa học Tiêu chuẩn đánh giá ứng dụng đất sét Bentonite mỹ phẩm Bảng 3-1.2 Tiêu chuẩn vi sinh [23] 3.1.3 Tiêu chuẩn dược điển Chuyên luận Bentonite có dược điển Nhật, Châu Âu Mỹ thử nghiệm định tính, tính chất, độ kiềm, giới hạn vi sinh vật, hạt thô, pH pha phân tán tring nước, khối lượng làm khơ, asen, kim loại nặng, chì, khả tạo gel, thể tích sa lắng, độ trương nở bột, độ mịn bột [24] Tiêu chuẩn đánh giá ứng dụng đất sét Bentonite mỹ phẩm Bảng 3-1.3 Tiêu chuẩn dược điển [25] 3.2 Ứng dụng mỹ phẩm Ngày nhu cầu làm đẹp tăng lên, nhiều loại mỹ phẩm đời có loại mỹ phẩm làm đất sét Bentonite mặt nạ, sữa rửa mặt, kem dưỡng tóc, kem đánh răng, Nhờ vào tính chất đất sét Bentonite mà sản phẩm từ đất sét Bentonite có hiệu việc giữ ẩm, cung cấp độ ẩm tiêu chuẩn cho da, chống oxy hoá mạnh ( chống lão hố, hình thành vết nhăn ), làm sâu lỗ chân lông – hút bụi bẩn/ bã nhờn thúc đẩy tuần hoàn máu da tăng cường máu tới, tăng khả nuôi máu tới tế bào biểu bì mơ da [26, 27] Kết luận KẾT LUẬN Nhìn chung, nhu cầu sống người ngày tăng, cụ thể lĩnh vực chăm sóc sức khỏe làm đẹp nên có nhiều sản phẩm từ thiên nhiên nói chung đất sét bentonite nói riêng nghiên cứu cho đời Đất sét bentonite ứng dụng ngành mỹ phẩm làm mặt nạ, tẩy tế bào chết, chữa bệnh viêm da; dưỡng tóc giúp tóc gàu, mềm mượt, khỏe hỗ trợ việc chữa viêm nướu BC chứa loại khoáng,… Đất sét bentonite khai thác xử lý qua nhiều giai đoạn khác Từ quy trình xử lý thơ sơ phương pháp học, phân tích thành phần có mẫu đất sét phương pháp hóa học đến xác định tính chất bentonite để tạo sản phẩm đạt tiêu chuẩn an toàn Tùy vào nhu cầu sử dụng BC mà lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp mang lại hiệu cao Qua phần tìm hiểu thấy hữu dụng mà bentonite mang lại đời sống, góp phần tăng tính đa dạng ngành khoa học vật liệu toàn giới 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ernst A Hauser & Umberto Colombo (1953), "Colloid Science of Montmorillonites and Bentonites", Clays and Clay Minerals, 2, p 439–461 [2] Huỳnh Lệ Diễm (2019), "Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ từ bentonite Lâm Đồng", Luận văn thạc sĩ hóa học, Đại Học Cần Thơ, Cần Thơ [3] CT Hóa chất & DV dầu khí "Bentonite Ấn Độ", 25/4/2021 [4] PGS.TS Trần Văn Chính (2006), "Giáo Trình Thổ Nhưỡng", NXB Đại Học Nơng Nghiệp Việt Nam [5] Nguyễn Quang Trung "Tổng quan Bentonite", Đại Học Bách Khoa, Hà Nội [6] Grim R.E (1953), "Clay Mineralogy", McGraw-Hill, New York [7] Nguyễn Lê Mỹ Linh (2016), "Nghiên cứu biến tính bentonite Cổ Định ứng dụng xúc tác hấp phụ", Luận án Tiến sĩ Hóa học, Huế [8] Lưu Việt Hùng (2018), "Chế tạo vật liệu nano Bentonite phương pháp bóc tách siêu âm ứng dụng xử lý Mn(II) môi trường nước", Luận án thạc sĩ hóa học, Đại Học Thái Nguyên, [9] Đặng Tuyết Phương (1995), "Nghiên cứu cấu trúc, tính chất hóa lý số ứng dụng bentonite Thuận Hải Việt Nam", Luận án phó tiến sĩ, Hà Nội [10] "Clay Minerals and Soil Structure Outline", 27/4/2021 [11] Võ Phong Nguyễn Hồng Linh, Nguyễn Trí Thắng, Nguyễn Chí Linh (2014), "Đất Sét", Tiểu luận Cơng Nghệ Hóa Học, Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm, TPHCM [12] Kunimine Industries "What is bentonite", 27/4/2021 [13] Đỗ Hữu Phú (1998), "Hấp phụ xúc tác bề mặt vô mao quản", NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [14] B Al-Bashir F.A Banat, S Al-Asheh, O Hayajneh (1999), "Adsorption of phenol by bentonite", Environmental Pollution, 107, p 391-398 [15] Maria das Graỗas da Silva Valenzuela Liaqat Ali Shah, Abdul Mannan Ehsan (2013), "Characterization of Pakistani purified bentonite suitable for possible pharmaceutical application", Applied Clay Sciene, 83-84, p 50-55 [16] Maryan MOOSAVI (2017), "Bentonite Clay as a Natural Remedy: A Brief Review", Iran J Public Health, 46(9), p 1176–1183 [17] ValeriaWeiss-Angelia, Lucas BonanGomesbDiego (2019), "Evaluation and characterization of Melo Bentonite clay for cosmetic applications", Science Direct, 175, p 40-46 [18] Fatma M Dardir, Aya S Mohamed, , Mostafa R Abukhadra, , Ezzat A Ahmed, , Mamdouh F Soliman (2018), "Cosmetic and pharmaceutical qualifications of Egyptian bentonite and its suitability as drug carrier for Praziquantel drug", National Library of Medicine 26 [19] PGS TS Nguyễn Hoài Châu (2012), "Tác dụng khoáng bentonite thức ăn gia cầm", 28/4/2021 [20] Lê Hữu Nghĩa (2011), "Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu khả hấp phụ vi khuẩn e.coli bentonite biến tính", Khoa hóa học cơng nghệ thực phẩm, Trường đại học Bà Rịa - Vũng Tàu, [21] Xiaonan Kang and partner Shiqing Gu (2019), "Clay mineral adsorbents for heavy metal removal from wastewater: a review", Environmental Chemistry Letters, p 629-654 [22] CTCP Hiệp Phú "Bentonite sodium tắm bùn", 25/4/2021 [23] Thư Đỗ (2020), "Giới hạn vi sinh vật mỹ phẩm", Sức Khỏe & Đời Sống [24] Phạm Chiến (2021), "Đất sét Bentonite gì? Tiêu chuẩn, giá bán & ứng dụng mỹ phẩm", 25/4/2021 [25] Paul J Sheskey and Siân C Owen Raymond C Rowe "Sổ tay tá dược “excipient”", chuyên luận “tá dược Bentonite” [26] Công ty TNHH Anh Minh Việt Nam " Bentonite ? Những cơng dụng Bentonite " [27] Cơng dụng đất sét bentonite mỹ phẩm Việt Nam: drcuaban.com " đất sét bentonite " 27 PHỤ LỤC A XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA A.1 Phương pháp hóa học Chuẩn bị mẫu: Mẫu đất sét để sản xuất gạch ngói nung, lấy theo TCVN 4344 : 86 với khối lượng không vượt 500 g kích thước mm, trộn mẫu sau lấy 100 g nghiền nhỏ lọt qua sàng 0,25 mm Từ mẫu lấy 50 g tiếp tục nghiền nhỏ đến lọt qua sàng 0,1 mm Sau lấy 15 g làm mẫu phân tích hóa học, phần cịn lại bảo quản lọ kín dùng làm mẫu lưu Tiếp tục nghiền mịn o o mẫu thử đến lọt qua sàng 0,063 mm sau sấy nhiệt độ 105 C ± C đến khối lượng không đổi Các bước tiến hành: Hình A-1 Sơ đồ phân tích thành phần hóa đất sét (xác định: SiO2, Fe2O3, CaO, MgO, TiO2, Al2O3) 29 Hình A-2 Sơ đồ phân tích thành phần hóa đất sét (xác định SO3, MKN, K2O, Na2O, Cl) A.2 Phương pháp huỳnh quang tia X (XRF) Chuẩn bị mẫu: Dùng 200 g đến 1000 g mẫu đất, loại bỏ vật liệu không liên quan dùng thiền nghiền mịn sau rây để loại bỏ hạt có kích thước lớn mm Sử dụng mẫu lọt qua rây mm sấy mẫu nhằm giảm độ ẩm đáp ứng cho tiêu chuẩn Tiến hành đo mẫu: Cài đặt máy quang phổ XRF theo hướng dẫn nhà sản xuất Đo mẫu chuẩn bị đọc thành phần mẫu mục tiêu Ngoài thơng tin định tính, thu mức nồng độ bán định lượng Nếu cần dùng đồ thị hiệu chuẩn cho vị trí cụ thể, cần tiến hành đo điều kiện hoạt động lấy mẫu tương tự hiệu chuẩn Đối với mẫu có hiệu ứng lớn chưa biết, nên dùng phương pháp tiếp cận tham số Phạm vi hàm lượng đặc trưng cho nguyên tố lựa chọn loại đất có nguồn gốc từ tài liệu pháp lý quốc gia khác trình bày bảng A-1 30 Bảng A.1 - Các phạm vi nhiễm điển hình lựa chọn Bảng A.2 - Dữ liệu thạch tín xác tiêu chuẩn ISO 5725-2 L N NLab w(X) ref value sR CV,R Sr CV,r Trong đó: a tổng tỷ lệ khối lượng nguyên tố (mg / kg) b tỷ lệ khối lượng nguyên tố nước cường toan chiết xuất (mg / kg) 31 W(X) giá trị trung bình nguyên tố (mg / kg) SR độ lệch chuẩn sai sót người đo theo (mg / kg) Sr độ lệch chuẩn sai sót máy đo, tính (mg / kg) CV,R độ lệch chuẩn sai sót người đo tương đối theo (%) CV, r độ lệch chuẩn sai sót máy đo tương đối theo (%) L số phòng thí nghiệm sau loại trừ điểm dị biệt NLab tổng số phịng thí nghiệm N số kết 32 PHỤ LỤC B TIÊU CHUẨN GIỚI HẠN VI KHUẨN NẤM MỐC TRONG MỸ PHẨM B.1 Giới hạn vi khuẩn nấm mốc Không chứa vi khuẩn sau: Staphylococcus aureus Candida albicans Pseudomonas aeruginosa Tổng số vi khuẩn hiếu khí sống lại khơng lớn 1000/1 g ml sản phẩm Tổng số nấm mốc sống lại không lớn 100/1g 1ml sản phẩm Số lượng Enterobacteria vi khuẩn Gram âm khác không lớn 10/1 g ml sản phẩm B.2 Phương pháp thử Lấy mẫu: Một mẫu đem thử phải làm đơn vị đóng gói nhỏ Pha chế mẫu: Tuỳ theo sản phẩm, lấy lượng sản phẩm đại diện từ đơn vị đóng gói (khoảng từ 10-50 g 10-50 ml sản phẩm) vào bình nón, thêm dung mơi pha lỗng thích hợp để pha lỗng sản phẩm thành nồng độ đem thử nghiệm -1 -2 -3 thích hợp như: 10 , 10 , 10 1/2; 1/5; 1/20; 1/40 vv cho đếm khuẩn lạc đĩa Petri có đường kính 90-100 mm, số lượng khuẩn lạc không vượt 300 đĩa Tiến hành nuôi cấy, xác định phân lập: Đếm tổng số vi khuẩn hiếu khí, nấm mốc sống lại phương pháp pha loãng, cấy truyền, đổ đĩa, ủ ấm sau tính tốn kết = 1+⋯+ 33 A: số tế bào vi khuẩn g hay ml mẫu N: số khuẩn lạc đếm đĩa chọn ni: số lượng đĩa cấy độ pha loãng thứ I V: thể tích dịch mẫu (ml) cấy vào đĩa fi: độ pha loãng tương ứng Bảng B-1 Các mơi trường pha lỗng nấm mốc, vi khuẩn Mơi trường Nước pepton Nước muối sinh lý Môi trường thạch Sabouraud Mơi trường thạch thường Cách pha: Hồ tan chất nước, đun nhỏ lửa, khuấy cho tan hoàn tồn Đóng vào bình dung tích 250 ml, bình 150 ml Hấp tiệt trùng nồi hấp 110 º º C thời gian 15-20 phút Môi trường bảo quản C sử dụng vịng 30 ngày 34 Bảng B-2 Các mơi trường phân lập vi khuẩn, nấm mốc Môi trường Môi trường thạch Cetrimid Môi trường thạch để phát Fluorescin Pseudomonas Môi trường thạch để phát Pyocyanin Pseudomonas Mơi trường RAT Mơi trường thạch muối mật có lactose glucose, thị tím tinh thể, đỏ trung tính Canh thang làm giàu Enterobacteriaceae – Mossel Môi trường thạch Manitolmuối Môi trường lỏng Casein đậu tương Phân lập vi khuẩn: Tìm Staphylococcus aureus Tìm Pseudomonas aeruginosa Enterobacteriaceae vi khuẩn gram âm khác Tìm Candida albicans 36 ... ứng dụng đất sét Melo bentonite (BEM), đất sét Uruguay qua thử nghiệm khác Đánh giá vi sinh, độ nhớt, độ pH cho thấy đất sét Melo bentonite chấp nhận theo luật Brazil sản phẩm mỹ phẩm ứng dụng. .. thu đất sét cô đặc Sau thu đất sét cô đặc, sau làm lạnh để đất sét đơng cứng lại, làm tan, lặp lại ba lần Cuối làm khô để thu đất sét bentonite tinh khiết 19 Tiêu chuẩn đánh giá ứng dụng đất sét. .. 19 Tiêu chuẩn đánh giá ứng dụng đất sét Bentonite mỹ phẩm TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ VÀ ỨNG DỤNG CỦA ĐẤT SÉT BENTONITE TRONG MỸ PHẨM 3.1 Tiêu chuẩn đánh giá mỹ phẩm 3.1.1 Tiêu chuẩn tắm bùn Bảng 3-1.1a