CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên tác giả luận văn: Vũ Thị Thủy Đề tài luận văn: Nghiên cứu tổng hợp vật
TỔNG QUAN
MỦ CAO SU TÁCH LOẠI PROTEIN
1.1.1 Tổng quan về mủ cao su
Cao su (Hevea brasiliensis) là một loài cây thân gỗ thuộc họ Đại kích (Euphorbiaceae) và là thành viên quan trọng nhất trong chi Hevea Loài cây này có giá trị kinh tế lớn vì chất lỏng chiết ra từ nó, gọi là mủ, được thu thập để sản xuất cao su tự nhiên.
Hình 1.1 Hình ảnh cây cao su và thu hoạch mủ cao su
Cây cao su có thể cao tới trên 30m và bắt đầu cho thu hoạch mủ khi đạt độ tuổi 5-6 năm Việc thu hoạch mủ được thực hiện bằng cách rạch các vết vuông góc với mạch mủ theo chiều xoắn ốc quanh thân cây, với góc khoảng 30° và độ sâu vừa phải để không gây hại cho cây Cây cao su ban đầu chỉ mọc ở rừng mưa Amazon, nhưng với nhu cầu tăng cao và công nghệ lưu hóa phát triển, cây đã được trồng rộng rãi ở nhiều quốc gia, đặc biệt là Đông Nam Á Tại Việt Nam, cây cao su đầu tiên được trồng ở Phú Nhuận vào năm 1897 và nhanh chóng phát triển ở Nam Bộ, sau đó lan rộng ra Bắc Bộ, đặc biệt là Tây Nguyên Đông Nam Bộ hiện là vùng trồng cao su lớn nhất cả nước với diện tích 548,864 ha, chiếm 56.6% tổng diện tích, sản lượng đạt 777,243 tấn, tương đương 71% sản lượng cả nước, với năng suất trung bình 1,863 kg/ha/năm Tây Nguyên đứng thứ hai với 249,014 ha, chiếm 26% tổng diện tích, sản lượng đạt 215,374 tấn và năng suất trung bình 1,412 kg/ha/năm.
141,461 ha chiếm 14.6%, năng suất trung bình đạt 1 237 kg/ha/năm[3]
Hình 1.2 Biểu đồ diện tích trồng cao su theo khu vực
Sản lượng cây sắn toàn cầu năm 2022 đạt 14.174 triệu tấn, tăng 1,7% so với 13.934 triệu tấn năm 2021 Việt Nam xếp thứ năm thế giới về diện tích canh tác với 930,5 nghìn ha, chỉ sau Thái Lan, Indonesia, Trung Quốc và Malaysia Đặc biệt, Việt Nam đứng thứ ba về sản lượng với 1.271,8 nghìn tấn cây sắn, dẫn đầu khu vực châu Á về năng suất.
Hình 1.3 Diện tích và sản lượng CSTN của 7 nước dẫn đầu năm 2021
Thái Lan Indonesia Việt Nam
Bờ biển Nga Trung Quốc Ấn ĐộMalaysia Khác
Ngành kinh tế CSTN tại Việt Nam đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế nông nghiệp, với sản phẩm được xuất khẩu sang nhiều quốc gia như Trung Quốc, Nhật Bản, Mỹ, Hàn Quốc, Đức và Pháp.
Sản lượng cao su tự nhiên (CSTN) của Việt Nam đạt khoảng 1.2 triệu tấn mỗi năm, chiếm hơn 7% tổng sản lượng cao su thế giới Năm 2021, giá trị xuất khẩu cao su Việt Nam đạt khoảng 2.7 tỷ USD, tăng trưởng 47% so với năm trước, trong đó Trung Quốc là thị trường xuất khẩu chính, chiếm khoảng 65% tổng giá trị Nhật Bản và Mỹ lần lượt chiếm khoảng 9% và 7% tổng giá trị xuất khẩu Các sản phẩm chủ yếu bao gồm mủ cao su, bánh xe cao su, dây đai cao su, băng tải và các sản phẩm cao su khác Dữ liệu từ năm 2017 đến 2022 cho thấy ngành cao su Việt Nam đã có sự tăng trưởng ổn định, bất chấp biến động về khí hậu và thị trường.
Bảng 1.1 Diện tích thu hoạch, sản lượng và năng suất CSTN trong giai đoạn năm 2017-2022
Năm Diện tích thu hoạch
Tăng trưởng bình quân/năm (%) 7.6% 7.9% 0.2%
Cao su được trồng chủ yếu để khai thác mủ cao su thiên nhiên và thu hoạch gỗ vào cuối chu kỳ khai thác Mủ cao su là polymer có tính đàn hồi, chịu ma sát và bền, được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất vỏ, ruột xe, chi tiết ô tô, dụng cụ y tế, găng tay, băng tải, dây đai, nệm, giày dép và đồ chơi Gỗ cao su cũng đang trở thành mặt hàng giá trị cao trong ngành nội thất và trang trí nhờ vào tính thẩm mỹ của nó.
1.1.2 Thành phần, cấu trúc và tính chất mủ cao su thiên nhiên (latex)
Mủ cao su, hay còn gọi là mủ nước (latex), là chất lỏng màu trắng đục hoặc hơi vàng được thu hoạch từ cây cao su khi cạo Chất lỏng này là một huyền phù keo chứa các hạt cao su.
Các hạt cao su nhỏ, có hình cầu với đường kính từ 0.5-3 μm, lơ lửng trong dung dịch chủ yếu là nước Mỗi hạt được bao quanh bởi một lớp protein phospholipid mang điện tích âm, dày khoảng 20 nm và có cấu trúc phức tạp.
1.1.2.1 Thành phần mủ cao su thiên nhiên (latex)
Bảng 1.2 Thành phần hóa học của mủ nước
TT Thành phần Khối lượng (%)
4 Acid béo và dẫn xuất 1-2
Latex là mủ cao su thiên nhiên, tồn tại dưới dạng phân tán trong dung dịch chứa nhiều chất vô cơ và hữu cơ Thành phần chính của latex bao gồm khoảng 90% hydrocacbon cao su, với công thức (C5H8)n Ngoài hydrocacbon, latex còn chứa nhiều chất thiết yếu trong tế bào sống như protein, axit béo, dẫn xuất axit béo, sterol, gluxit, heterosit, enzym và muối khoáng Hàm lượng các chất này trong latex thay đổi tùy thuộc vào điều kiện khí hậu, hoạt tính sinh lý và tình trạng sống của cây cao su Các phân tích từ nhiều loại cây cao su khác nhau chỉ cung cấp các con số ước lượng về thành phần của latex.
Các thành phần chính như sau[7-9]:
Serum là một dung dịch có tính chất keo nhờ chứa protein và phospholipit, đồng thời cũng mang tính chất dung dịch thật do có mặt các muối khoáng, carbohydrate và một lượng nhỏ axit amin.
Protein có điểm đẳng điện 4.55, là thành phần chính trong pha cao su và serum, với hàm lượng khoảng 1% trong latex mới thu được từ cây trồng Trong đó, 20% protein hấp phụ trên hạt cao su, phần còn lại tan trong serum Khối lượng phân tử của protein khoảng 3400, và thành phần hóa học của protein được xác định bằng phương pháp Kjeldahl, bao gồm: 50÷55% C, 6.5÷7.3% H, 21÷24% O, 15÷18% N và 0÷2.4% S.
- Lipid: hàm lượng Lipid trong latex mới thu từ cây khoảng 0.5-1.6% Trong đó Lipid trung tính 50%, glucolipid 30%, phospholipid 20% Phần lớn Lipid hấp thụ trên hạt cao su
- Cacbohydrat: chủ yếu là quebrachitol với hàm lượng 1-2% đường saccarozơ khoảng 0.1-1% Cacbohydrat chủ yếu tan trong serum
Muối khoáng trong latex cao su thiên nhiên chủ yếu bao gồm K+ (0.2%) và Mg2+ (0.05%), trong đó phosphate chiếm tỷ lệ lớn với 0.4% Việc kiểm soát ion Mg2+ là rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến độ bền cơ học của sản phẩm.
- Chất chống oxy hóa: tocotrienol nằm trong pha Lipid, hàm lượng 0.02- 0.15%, đóng góp 80% hoạt tính chống oxy hóa cao su thiên nhiên
- Các chất chống oxy hóa thường gặp là:
• Đồng: có hiệu ứng làm giảm cấp cao su Muối đồng của axit béo như stearat, linoleat rất hoạt động Hàm lượng đồng 4.2-13.5ppm
• Mangan: cũng làm giảm cấp cao su nhưng mức độ yếu hơn, chỉ bằng một phần tám so với đồng, hàm lượng Mn khoảng 2ppm
Hình 1.4 Cấu trúc hạt cao su trong mủ cao su thiên nhiên
Hạt cao su có hình dạng cầu hoặc quả lê với đường kính từ 0.5 đến 3μm, mỗi hạt chứa hàng trăm đến hàng nghìn phân tử cao su được bảo vệ bởi lớp màng phim mỏng có điện tích âm từ phospholipid-protein Độ âm điện của hạt chủ yếu đến từ protein, do lipid chưa bị thủy phân Các điện tích âm trên bề mặt hạt không chỉ tạo lực đẩy giữa các hạt mà còn tăng khả năng hydrat hóa, từ đó nâng cao độ bền phân tán của hệ latex.
Tỷ trọng của latex khoảng 0.97, được tính từ tỷ trọng của cao su là 0.91 và của serum là 1.02 Serum có tỷ trọng cao hơn nước do chứa các chất hòa tan.
Các hạt cao su có khả năng tích điện nhờ vào lớp protein bao bọc xung quanh các phân tử cao su Tuy nhiên, bản chất của lớp protein này vẫn chưa được xác định rõ ràng Lớp protein này đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tính ổn định của latex Chúng ta có thể giả định rằng công thức phân tử của lớp protein này có thể được xác định.
VẬT LIỆU NANO CoFe 2 O 4 @Al 2 O 3
Nhôm oxit là một hợp chất hóa học của nhôm và oxy với công thức hóa học
Al2O3, hay còn gọi là alumina, là một hợp chất quan trọng trong các ngành khai khoáng, gốm sứ và khoa học vật liệu Nhôm oxit là một chất rắn màu trắng, không tan trong nước và không phản ứng với nước Nó có điểm nóng chảy rất cao, vượt quá 2000°C, và có hệ số giãn nở nhiệt là 0.063 K^-1.
Trong vỏ quả đất, Al2O3 tồn tại dưới dạng tinh thể khan hoặc quặng nhôm oxit không nguyên chất Tinh thể nhôm oxit có thể trong suốt hoặc có màu, được sử dụng chủ yếu trong ngành trang sức và chế tạo chi tiết cho các ngành kỹ thuật chính xác như chân kính đồng hồ và máy phát laze Ngoài ra, nhôm oxit lẫn tạp chất với độ rắn cao cũng được ứng dụng làm vật liệu mài như đá mài, bột giấy ráp và bột đánh bóng.
Nhôm oxit hoạt tính đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực dầu khí, nơi nó được sử dụng làm chất hấp phụ trong chế biến khí thiên nhiên, chất mang xúc tác hoặc xúc tác trong chế biến các phân đoạn dầu mỏ, và xúc tác cho các phản ứng chuyển hoá hydrocacbon Các yếu tố như diện tích bề mặt riêng, phân bố lỗ xốp và độ axit của nhôm oxit là rất quan trọng trong ứng dụng của nó trong ngành dầu khí.
Nhôm hydroxyd được phân loại dựa vào nhiệt độ chuyển hóa thành nhôm oxit Nhôm oxit tạo thành ở nhiệt độ thấp (Al2O3.nH2O) với 0