Tổng hợp vật liệu compozit bã chè – PANi – bã cafe định hướng xử lí môi trường ô nhiễm ion Mn2+

Ngoài ra PANi còn là vật liệu thân thiện với môi trường, bền nhiệt, bền cơ học, tồn tại ở nhiều trạng thái oxy hóa khử khác nhau và đặc biệt là khả năng điện hóa rất cao.. Phương pháp tổ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa lý

Người hướng dẫn khoa học

TS NGUYỄN THẾ DUYẾN

HÀ NỘI – 2017

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn giảng viên

TS Nguyễn Thế Duyến, người đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em

hoàn thành khóa luận này

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa hóa học - Trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 đã tận tình dạy dỗ và tạo điều kiện thuận lợi cho

em trong thời gian em học tập và nghiên cứu tại trường

Cảm ơn gia đình, bạn bè và những người thân đã luôn bên cạnh, động viên, hỗ trợ và giúp đỡ em trong quá trình làm khóa luận

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2017

Sinh viên

Nguyễn Thị Kim Oanh

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan khóa luận này là công trình nghiên cứu của riêng tôi

dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Nguyễn Thế Duyến Các kết quả và số

liệu trong khóa luận là trung thực và chưa được công bố trong bất cứ công trình nào khác

Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2017

Sinh viên

Nguyễn Thị Kim Oanh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Nội dung nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Giới thiệu về polyanilin (PANi) 3

1.1.1 Giới thiệu chung về polyme dẫn 3

1.1.2 Cấu trúc của PANi 3

1.1.3 Tính chất của PANi 4

1.1.3.1 Tính dẫn điện 4

1.1.3.2 Tính điện sắc 5

1.1.3.3 Khả năng tích trữ năng lượng 6

1.1.3.4 Tính chất cơ 6

1.1.4 Phương pháp tổng hợp PANi 7

1.1.4.1 Phương pháp hóa học 7

1.1.4.2 Phương pháp điện hóa 9

1.1.5 Ứng dụng của PANi 10

1.2 Giới thiệu về bã cafe, bã chè 12

1.2.1 Bã cafe 12

1.2.2 Bã chè 13

1.3 Xử lí môi trường từ phụ phẩm nông nghiệp 14

1.4 Xử lí môi trường bằng PANi 16

1.5 Xử lí môi trường bằng bã chè và bã cafe 16

CHƯƠNG 2 18

THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

2.1 Thực nghiệm 18

2.1.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị thí nghiệm 18

2.1.1.1.Hóa chất 18

2.1.1.2 Dụng cụ 18

2.1.1.3 Thiết bị 18

2.1.2 Tổng hợp vật liệu hấp thu 19

2.1.2.1 Xử lí bã chè, bã cafe trước khi tổng hợp 19

2.1.2.2 Tổng hợp vật liệu hấp thu 19

2.1.3 Khả năng hấp thu ion Mn2+ bằng vật liệu tổng hợp 20

2.1.3.1 Bã cafe 20

2.1.3.2 Bã chè 20

2.1.3.3 PANi 21

2.1.3.4 PANi-BC-BCF 21

2.2 Các phương pháp nghiên cứu 21

2.2.1 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 21

2.2.2 Phương pháp kính hiển vi điện tự quét (SEM) 23

2.2.3 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 23

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25

3.1 Tổng hợp vật liệu 25

3.1.1 Phổ hồng ngoại IR 25

3.1.2 Kết quả phân tích SEM 27

3.2 Khả năng xử lí ion kim loại nặng 28

3.2.1 Ảnh hưởng của vật liệu đến khả năng xử lí 28

3.2.2 Hiệu suất hấp thu của vật liệu 29

KẾT LUẬN 25

TÀI LIỆU THAM KHẢO 32

IR Phổ hồng ngoại Infrared spectroscopy

SEM Kính hiển vi điện tử quét Scanning electron

microscope

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Độ dẫn điện của PANi trong một số môi trường axit khác nhau 5

Bảng 1.2 Điện thế oxi hóa khử của một số chất oxi hóa 8

Bảng 1.3 Thành phần hóa học trong cafe trước khi rang 12

Bảng 1.4 Thành phần hóa học trong cafe sau khi rang 13

Bảng 1.5 Thành phần hóa học của lá chè 14

Bảng 3.1 Giá trị số sóng của các mẫu PANi, BCF, BC và PANi 26

các vật liệu Nồng độ ban đầu C0 = 20 mg/L, pH = 7 28

Hình 3.4 Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp thu ion Mn2+ theo thời gian của các vật liệu 29

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Hiện nay việc loại bỏ ion kim loại nặng trong nước là một vấn đề chính trong xử lí môi trường bởi vì tính độc hại của chúng ngay cả khi ở nồng độ thấp Những chất ô nhiễm này xuất hiện trong nước là từ các quá trình sản xuất công nghiệp mà ra Có rất nhiều cách khác nhau để loại bỏ kim loại ra khỏi nước như trao đổi ion, thẩm thấu ngược, kết tủa hoặc hấp phụ…Trong

đó hấp phụ là một trong những phương pháp có nhiều ưu điểm hơn so với nhiều phương pháp khác Do vậy việc tìm kiếm và nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ có khả năng xử lí các ion kim loại gây ô nhiễm nước là rất cần thiết

Trong các nghiên cứu gần đây, polyanilin kết hợp với phụ phẩm nông nghiệp là vật liệu có khả năng hấp phụ ion kim loại nặng Theo hướng này sử dụng bã chè và bã cafe là phụ phẩm làm vật liệu hấp thu có hiệu quả và khả thi do chúng có khả năng tách kim loại nặng hòa tan và màu trong nước nhờ vào cấu trúc xốp và thành phần xenlulozơ Bên cạnh đó nguồn nguyên liệu bã chè và bã cafe rất đa dạng và phong phú, Việt Nam nằm trong nhóm 5 quốc gia đứng đầu Châu Á về lượng tiêu thụ cafe bình quân đầu người trên một năm, đứng thứ 5 về diện tích và thứ 6 về sản lượng chè trên thế giới

Vì những lí do trên em chọn đề tài: “Tổng hợp vật liệu compozit bã

chè – PANi – bã cafe định hướng xử lí môi trường ô nhiễm ion Mn 2+ ”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Tổng hợp vật liệu định hướng xử lí môi trường ô nhiễm kim loại nặng

- Đánh giá khả năng xử lí ion kim loại Mn2+ của vật liệu hấp thu

3 Nội dung nghiên cứu

- Khảo sát các yếu tố trong quá trình tổng hợp vật liệu

- Khảo sát sự biến đổi nồng độ ion kim loại nặng khi hấp thu bằng vật liệu được tổng hợp

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) xác định được vị trí (tần số) của vân phổ

- Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) xác định hình dạng, cấu trúc bề mặt vật liệu

- Phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) xác định hàm lượng các ion nguyên tử trước và sau khi hấp phụ

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Tổng hợp được vật liệu PANi-BC-BCF hấp thu ion kim loại nặng Mn2+

trong nước thải với nguồn nguyên liệu tổng hợp có sẵn, phong phú, vật liệu thân thiện với môi trường

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về polyanilin (PANi)

1.1.1 Giới thiệu chung về polyme dẫn

Polyme dẫn điện lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1977 khi các nhà khoa học phát hiện ra khả năng dẫn điện của polyaxetilen Từ đó đã mở ra cho các nhà khoa học một hướng nghiên cứu mới về một loại vật liệu mới đó là polyme dẫn điện Polyme dẫn đã và đang thu hút được sự quan tâm nghiên cứu của rất nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước Trong số đó polyanilin (PANi) là polyme dẫn được quan tâm nhiều nhất Do PANi có khả năng ứng dụng rất lớn với nguồn nguyên liệu có sẵn và dễ tổng hợp Ngoài ra PANi còn

là vật liệu thân thiện với môi trường, bền nhiệt, bền cơ học, tồn tại ở nhiều trạng thái oxy hóa khử khác nhau và đặc biệt là khả năng điện hóa rất cao Nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu nâng cao tính năng của PANi nhờ sử dụng

kĩ thuật cài các chất vô cơ hay hữu cơ [4]

1.1.2 Cấu trúc của PANi

PANi được mô tả như là mạch chính của cặp phân tử anilin đầu cuối ở vị trí para của vòng thơm PANi là sản phẩm cộng hợp của nhiều phân tử anilin trong điều kiện có mặt tác nhân oxi hóa làm xúc tác Công thức tổng quát của PANi như hình 1.1

b a

Các trạng thái oxi hóa khử cụ thể:

Với a 0: Pernigraniline (màu xanh tím) trạng thái bị oxy hóa hoàn toàn

Với a b: Emeraldine (màu xanh lá cây) trạng thái oxi hóa một nửa

liên kết đơn C-C và liên kết đôi C C, tạo nên đám mây electron π linh động

có thể dịch chuyển từ đầu chuỗi đến cuối chuỗi polyme một cách dễ dàng Tuy nhiên sự dịch chuyển từ chuỗi này sang chuỗi khác gặp khó khăn nên các polyme đơn thuần có độ dẫn điện không lớn Vì vậy người ta cần đưa thêm (doping) các chất pha tạp vào polyme nên đặc trưng thứ hai là do sự hiện diện của các chất pha tạp, chất này có thể là vô cơ, hữu cơ hoặc nguyên tử như Cl, I, Br… chúng có thể nhận electron để tạo ra các ion âm Cl-

, I-, Br-, kết hợp với mạch hidrocacbon liên hợp của polyme để chuyển sang dạng muối dẫn làm tăng tính dẫn của PANi [5]

Trong các môi trường axit khác nhau thì độ dẫn điện của PANi cũng khác nhau được thể hiện ở bảng 1.1

Bảng 1.1 Độ dẫn điện của PANi trong một số môi trường axit khác nhau.

Axit Độ dẫn điện

(S/cm).10-2 Axit

Độ dẫn điện (S/cm).10-2

H2SO4 9,72 H3PO4 8,44 HCl 9,14 HClO4 8,22 HNO3 8,63 H2C2O4 7,19

Để tăng độ dẫn điện của PANi hiện nay người ta thường sử dụng phương pháp đưa các phân tử có kích thước nanomet của kim loại hay oxit kim loại chuyển tiếp hoặc ống nano cacbon [9] vào màng polyme để tạo ra vật liệu có

độ dẫn vượt trội Nó có vai trò như cầu nối để dẫn electron từ chuỗi polyme này sang chuỗi polyme khác

1.1.3.2 Tính điện sắc

PANi là một chất vô định hình, có màu sắc thay đổi tùy vào từng trạng thái oxi hóa khử của nó Từ màu vàng nhạt đến xanh lá cây, xanh thẫm và tím đen

Màu sắc của PANi có thể quan sát tại các điện thế khác nhau (so với điện cực calomen bão hòa) trên điện cực Pt ta thấy rằng tại -0,2V thì PANi có màu vàng, tại 0,0V có màu xanh nhạt, tại điện thế 0,65V có màu xanh thẫm, các màu sắc này tương ứng với các trạng thái oxy hóa khử của PANi [14]

Khi doping các chất khác thì sự thay đổi màu sắc của PANi đa dạng hơn

1.1.3.3 Khả năng tích trữ năng lượng

PANi có khả năng tích trữ năng lượng cao nên người ta đã sử dụng nó làm vật liệu chế tạo nguồn điện thứ cấp Ví dụ PANi có thể thay thế MnO2trong pin Leclanche để trở thành acquy Zn/polyanilin do MnO2 là chất độc hại với môi trường Ngoài ra pin dùng PANi có thể dùng phóng nạp nhiều lần Đây là ứng dụng có nhiều triển vọng trong công nghiệp năng lượng [1]

1.1.3.4 Tính chất cơ

Thuộc tính cơ học của PANi phụ thuộc nhiều vào điều kiện tổng hợp PANi tổng hợp bằng phương pháp điện hóa có độ xốp cao, độ dài phân tử ngắn, độ bền cơ học kém Phương pháp hóa học thì ít xốp hơn và được sử dụng phổ biến, PANi tồn tại dạng màng, sợi hay phân tán hạt

Màng PANi tổng hợp theo phương pháp điện hóa có cơ tính phụ thuộc nhiều vào điện thế tổng hợp Ở điện thế 0,65V (so với Ag/Ag+) màng PANi

có khả năng kéo dãn tốt tới 40% Trong khoảng 0,8 - 1V màng giòn, dễ vỡ và khả năng kéo giãn kém [11]

Hầu hết các sợi và các màng PANi đã được tạo ra từ quá trình chuyển đổi từ dạng emeraldin sang muối axit bởi quá trình pha tạp Sự lựa chọn chất pha tạp có ảnh hưởng lớn đến tính chất cơ học Trong thực tế MacDiarmid đã chỉ ra rằng các tính chất cơ học phụ thuộc một cách phức tạp vào các chất pha

tạp [11] Những ảnh hưởng cụ thể tác động của cấu trúc polyme (như chịu ảnh hưởng của chất pha tạp và dung môi) về tính chất cơ học vẫn chưa được nghiên cứu rõ ràng

1.1.4 Phương pháp tổng hợp PANi

Trong các polyme dẫn thì PANi được quan tâm nhiều nhất, một trong các

lí do đó là khả năng tổng hợp đơn giản PANi có thể được tổng hợp bằng con đường điện hóa hoặc hóa học, trong đó phương pháp điện hóa có nhiều ưu điểm hơn

PANi tổng hợp bằng phương pháp hóa học có cấu tạo mạch thẳng chưa được oxy hóa hay tạo muối gọi gọi là Leucoemeraldin và có cấu tạo như sau:

Trong phương pháp này PANi được tổng hợp bằng cách sử dụng các chất oxy hóa để oxy hóa anilin trong môi trường axit và người ta thường sử dụng amonipesunfat (NH4)2S2O8 làm chất oxy hóa Bởi (NH4)2S2O8 tạo được polyme có khối lượng phân tử rất cao (KLPT > 20000) và độ dẫn tối ưu hơn

so với các chất oxi hóa khác [7]

Môi trường axit là H2SO4, HCl, HClO4 hay môi trường các hoạt chất oxy hóa như các chất tetra aouroborat khác nhau (NaBF4, NO2BF4, Et4NBF4)

Trong những hệ PANi-NaBF4, PANi-NO2BF4, PANi-Et4NBF4, do tính chất thủy phân yếu của các cation nên anion sẽ thủy phân tạo ra HBF4, HBF4 đóng vai trò như một tác nhân prôton hóa rất hiệu quả được sử dụng để làm tăng độ dẫn của polyme [7]

Quá trình tạo PANi bắt đầu cùng với quá trình tạo gốc cation anilium, đây là giai đoạn quyết định tốc độ của quá trình Hai gốc cation kết hợp lại để tạo N - phenyl-1,4-phenylendiamin hoặc gốc không mang điện sẽ kết hợp với gốc cation anilium tạo thành dạng trime, trime này dễ dàng bị oxy hóa thành một gốc cation mới và lại dễ dàng kết hợp với một gốc cation anilium khác để tạo thành dạng tetrame Phản ứng chuỗi xảy ra liên tiếp cho đến khi tạo thành polyme có khối lượng phân tử lớn Bản chất của phản ứng polyme hóa này là

tự xúc tác [7]

Ngoài ra người ta còn sử dụng các chất oxi hóa khác như H2O2 [20], FeCl3, K2Cr2O7 [12], MnO2 [17,19], NH4VO3 [17]…Điện thế oxi hóa khử của các chất này được thể hiện trong bảng 1.2 FeCl3 có điện thế oxi hóa khử thấp nhất tuy nhiên nó là chất oxi hóa phù hợp để tạo ra PANi có khối lượng phân

tử 200 000 Trong các môi trường axit khác nhau với các nồng độ khác nhau thì sản phẩm PANi thu được có độ tan, độ dẫn điện và độ bền rất khác nhau [5]

Bảng 1.2 Điện thế oxi hóa khử của một số chất oxi hóa

Chất oxi hóa E0 (V) (NH4)2S2O8 1,94

H2O2 1,78 Ce(SO4)2 1,72

K2Cr2O7 1,23 FeCl3 0,77

Nhiệt độ của quá trình tổng hợp polyanilin cũng ảnh hưởng đến khối lượng phân tử trung bình cũng như sự phân bố của các chuỗi polyme Theo

nghiên cứu của Kwangsun- Ryu và các đồng nghiệp, PANi tổng hợp tại nhiệt

độ phòng có khối lượng phân tử thấp hơn PANi được tổng hợp tại 00

C, PANi

có khối lượng phân tử thấp có khả năng hòa tan cao hơn và có độ dẫn điện thấp hơn Tương tự theo [13] độ dẫn điện của PANi tổng hợp trong môi trường HCl ở 00C là 7,58 S/cm, còn ở 200

C là 4,37 S/cm

PANi có cấu trúc sợi nano có thể được tổng hợp bằng phương pháp trùng hợp bề mặt (interfacial polymerization) Trong phương pháp này anilin được hòa tan trong clorophom, chất oxi hóa amoni pesunfat được hòa tan trong dung dịch axit HCl Khi cho 2 dung dịch phản ứng với nhau thì PANi sẽ được hình thành trên bề mặt tiếp xúc giữa hai pha dung môi hữu cơ và nước, tiếp theo PANi có cấu trúc sợi nano sẽ hòa tan vào nước Tùy theo tỷ lệ monome/chất oxi hóa ta sẽ thu được sợi PANi có hình thái và sự đồng đều khác nhau

1.1.4.2 Phương pháp điện hóa

Tổng hợp PANi nói riêng và polyme dẫn nói chung theo con đường điện hóa có nhiều ưu điểm Đó là độ tinh khiết rất cao, tất cả các quá trình hóa học đều xảy ra trên bề mặt điện cực

Các phương pháp điện hóa thường dùng để tổng hợp PANi như dòng tĩnh, thế tĩnh, quét tuần hoàn, xung dòng, xung thế

Trong phương pháp điện hóa các phân tử monome trong dung dịch điện

ly sẽ được oxy hóa trên bề mặt điện cực dưới tác dụng của dòng điện

Các giai đoạn trung gian chính xảy ra:

 Khuếch tán và hấp thụ anilin

 Oxy hóa anilin

 Hình thành polyme trên bề mặt điện cực

 Ổn định màng polyme

 Oxi hoá bản thân màng và doping

Sản phẩm PANi tổng hợp bằng phương pháp điện hóa thu được ở anot của hệ 2 hoặc 3 điện cực PANi có thể được tổng hợp trên các điện cực Pt,

Au, Al, Cu, thép không rỉ,than thủy tinh, graphit,…[5]

Cả nồng độ monome và mật độ dòng đều có ảnh hưởng trực tiếp đến tốc

độ và hiệu suất polyme hóa Ngoài hai yếu tố kể trên tính chất sản phẩm polyme còn phụ thuộc vào dung dịch điện ly, nhiệt độ, thời gian, pH và vật liệu làm điện cực nghiên cứu Bằng phương pháp điện hóa ta có thể tạo ra các PANi có tính chất khác nhau tùy theo nhu cầu ứng dụng

Bằng phương pháp điện hóa ta có thể thu được màng mỏng PANi có khả năng bám dính tốt trên bề mặt của các điện cực và ta có thể thay đổi chiều dày của màng tùy thuộc vào chế độ tổng hợp Như vậy, có thể tạo trực tiếp PANi lên mẫu kim loại cần bảo vệ, đây chính là một ưu điểm của phương pháp tổng hợp PANi bằng điện hóa

Các thiết bị điện hóa đang được sử dụng là máy Potentiostat, thiết bị tạo được điện thế hay dòng điện theo yêu cầu để phân cực, đồng thời cho phép ghi lại các tín hiệu phản hồi nhằm điều khiển quá trình phản ứng polyme bám trên bề mặt điện cực nhúng trong dung dịch Nhờ các thiết bị điện hóa này người ta có thể kiểm soát và điều chỉnh được tốc độ polyme hóa PANi, cho phép chế tạo những màng mỏng đồng thể, bám dính tốt trên bề mặt mẫu Ngoài ra phương pháp này cho phép theo dõi được tính chất oxi hóa khử của PANi trong quá trình tổng hợp [7]

1.1.5 Ứng dụng của PANi

PANi hay một số polyme khác hiện nay đang được ứng dụng rất rộng rãi vào tất cả các ngành công nghệ kĩ thuật cao bởi các đặc tính ưu việt của chúng (chế tạo điện cực của pin, thiết bị điện sắc, cố định enzim, ) Hợp chất cao phân tử thường nhẹ, kết hợp với độ bền cao, có nhiều những tính chất đặc biệt nên trong một số trường hợp không dùng vật liệu khác để thay thế được

Màng PANi có thể tồn tại ở các trạng thái oxy hóa khử khác nhau tương ứng với các màu sắc khác nhau tùy thuộc vào pH của dung dịch điện ly và thế đặt vào Nhờ tính chất này màng PANi phủ lên vật liệu vô cơ như: Al, Fe, Pt để tạo ra linh kiện hiển thị điện sắc gồm hai điện cực [10]

PANi có thể sử dụng để chế tạo sen sơ khi dựa trên nguyên lý sự thay đối điện trở thông qua quá trình hấp thụ khi trên bề mặt điện cực Tại các giá trị pH khác nhau thì PANi tồn tại ở các trạng thái khác nhau tương ứng với các điện thế khác nhau Dựa vào tính chất này có thể ứng dụng PANi làm sen

sơ đo pH Ngoài ra PANi được pha tạp thêm một số chất khác để ứng dụng làm các sen sơ khác nhau như sen sơ chọn lọc ion, sen sơ xác định metanol, etanol ở trạng thái hơi, sen sơ độ ẩm…[16]

PANi còn ứng dụng rộng rãi trong việc chống ăn mòn kim loại Do khả năng bám dính cao, có điện thế dương nên màng PANi có khả năng chống ăn mòn cao, có triển vọng khả quan thay thế một số màng phủ gây độc hại, ô nhiễm môi trường PANi bảo vệ kim loại chủ yếu theo cơ chế bảo vệ anot, cơ chế che chắn, cơ chế ức chế Bằng thực nghiệm, các nghiên cứu gần đây đã cho thấy dạng Pemigranilin màu xanh thẫm - trạng thái oxy hóa cao nhất của PANi

có khả năng ngăn chặn sự tấn công của axit hay môi trường ăn mòn

Ngoài ra, do PANi có khả năng hấp thụ kim loại nặng nên người ta có thể dùng nó để hấp thụ các kim loại nặng có trong nước thải công nghiệp cũng như nước thải dân dụng Để tăng quá trình hấp thụ (tăng bề mặt tiếp xúc) và làm giảm giá thành sản phẩm người ta phủ nên chất mang như: mùn cưa, vỏ lạc, vỏ đỗ, vỏ trứng (tài nguyên chất thải, có ích, rẻ tiền nên có thể khai thác sử dụng) một lớp màng PANi mỏng Các compozit này có khả năng hấp thụ rất tốt đối với Pb2+

, Cd2+, Cr6+,… [15,18]

1.2 Giới thiệu về bã cafe, bã chè

1.2.1 Bã cafe

Cafe là thức uống được nhiều người trên thế giới yêu thích và cafe được coi như là phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện tại của chúng ta.Việt Nam là một trong năm quốc gia đứng đầu Châu Á về lượng tiêu thụ cafe tính theo bình quân đầu người/năm (1,15 kg) chỉ đứng sau Hàn Quốc (2,42 kg) và Nhật Bản (2,90 kg) [21] Hằng ngày có rất nhiều bã cafe được thải ra từ các quán cafe trong cả nước Khi bã cafe được thải trực tiếp vào đất, lâu ngày sẽ

bị nấm mốc, vi khuẩn phân hủy làm bốc mùi hôi rất khó chịu Ngoài ra, bã cafe để lâu trong không khí còn trực tiếp sản sinh ra khí Metan (CH4) - một loại khí gây ra hiệu ứng nhà kính vì vậy ảnh hưởng rất lớn tới môi trường Thành phần hóa học trong cafe thay đổi tùy thuộc vào từng loại cafe, mức độ rang, quá trình rang và một số yếu tố khác Tuy nhiên các thành phần như xenlulozơ và lignin không thay đổi nhiều, nhờ có cấu trúc những thành phần này nên bã cafe được sử dụng làm vật liệu compozit của PANi

Thành phần hóa học trong cafe được tóm tắt trong bảng 1.3 và 1.4 [22]

Bảng 1.3 Thành phần hóa học trong cafe trước khi rang

Thành phần % khối lượng

Xenlulozơ 31 Tinh bột và chất keo 13

Bảng 1.4 Thành phần hóa học trong cafe sau khi rang

Thành phần % khối lượng

Xenlulozơ 32 Tinh bột và chất keo 15

Chè là cây công nghiệp thế mạnh của Việt Nam Việt Nam đứng thứ 5

về diện tích và thứ 6 về sản lượng chè trên thế giới Chè phân bố trên 34 tỉnh nhưng tập trung ở 12 tỉnh trọng điểm (chiếm 94% diện tích toàn quốc) Diện tích trồng chè dao động khoảng 126.000 – 133.000 héc ta Trong năm 2011 cả nước có diện tích trồng chè là 133.000 ha, sản lượng (thô) đạt 888.600 tấn, sản lượng (đã chế biến) đạt 165.000 tấn Năm 2014, Việt Nam có khoảng 500

cơ sở sản xuất chế biến chè với tổng công suất 500.000 tấn chè khô/năm Trong số 180.000 tấn chè khô năm 2014, Việt Nam xuất khẩu 130.000 tấn, sản lượng chè nội tiêu khoảng 33.000 tấn [23]

Từ lâu, người ta đã xem cây chè như một vị thuốc quý, dịch chiết lá chè được sử dụng trong công nghiệp thuộc da Nước chè là một thức uống ngon,

bổ dưỡng, được xem là một thức uống truyền thống có tác dụng giảm nhiệt, giảm mệt mỏi, có khả năng kháng khuẩn, ngăn ngừa sự phát triển của các tế bào ung thư, hạn chế quá trình lão hóa… Con người đã và đang khai thác