2.1. Xác định đặc trưng của chitosan
Chitosan là một polime, thu được sau quá trình deaxetyl hóa không hoàn toàn chitin, do vậy các thông số cần xác định là khối lượng phân tử trung bình (M) và độ deaxetyl (DD). Các phương pháp thực hiện cần đơn giản, phù hợp với trang thiết bị hiện có, mặt khác lại phải cho các kết quả đáng tin cậy. Do vậy phương pháp chuẩn độ dẫn điện đã được dùng để xác định độ deaxetyl và phương pháp đo độ nhớt được dùng để xác định khối lượng phân tử trung bình.
a) Xác định độ deaxetyl (DD) của chitosan
Độ deaxetyl của chitosan được xác định bằng phương pháp chuẩn độ độ dẫn điện. Mẫu đem xác định độ deaxetyl được hòa tan trong HCl 0,05N, khuấy không gia nhiệt trong 18 tiếng. Quá trình chuẩn độ được tiến hành ngay sau khi quá trình khuấy kết thúc, chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0,1N, độ dẫn điện của dung dịch được đo bằng máy Jenvay 4310. Độ deaxetyl của mẫu chitosan được xác định theo công thức:
Trong đó: CB – là nồng độ của dung dịch NaOH (mol/l);
∆V – là hiệu số thể tích giữa hai bước nhảy (l), được xác định trên đồ thị; mcs – là khối lượng chitosan trong dung dịch đem chuẩn độ (g);
Kết quả đo được dùng để vẽ đồ thị VNaOH – σ, từ đồ thị này xác định được ∆V. Thay vào công thức (II.1) ta xác định được độ deaxetyl.
b) Xác định khối lượng trung bình (KLPTTB) của chitosan
Phương pháp phổ biến nhất xác định khối lượng trung bình của các loại polime là phương pháp đo độ nhớt của dung dịch. Phương pháp này dựa vào phương trình Kunl- Mark- Howink biểu diễn mối quan hệ giữa độ nhớt đặc trưng của dung dịch polime với khối lượng phân tử trung bình của nó:
40
η = k.Mα (2.2)
Trong đó η là độ nhớt đặc trưng của dung dịch polime; k, α là các hệ số phụ thuộc bản chất của polime, hệ dung môi và điều kiện tiến hành thí nghiệm. Với chitosan, độ nhớt được tính toán theo phương trình thực nghiệm Robbert:
ηo = k.Mα (2.3)
Với k, α là các hệ số phụ thuộc vào độ deaxetyl. Được tính bằng các công thức thực nghiệm. k = 1,64.10-30.DD14, α = 1,82 – 1,02.10-2 .DD (2.4) ηo = (2.5) Từ (II.3) ta có lnηo = lnk + αlnM (2.6) M = Exp (2.7)
Sau khi xác định được độ deaxetyl của chitosan, ta dễ dàng tính được các hệ số k và α (theo 2.4). Độ nhớt đặc trưng được xác định thông qua đồ thị C - (ηt/η0-1)/C. Đồ thị này được xây dựng bằng cách đo độ nhớt của các dung dịch chitosan, với dung môi là hỗn hợp axit axetic 0,2M với natri axetat 0,3M. Nồng độ chitosan là 1.10-4 ÷ 10.10-4 (g/ml) (10 dung dịch).
Độ nhớt của dung dịch được đo bằng máy đo độ nhớt SV - 10, tại Viện khoa học vật liệu - Viện khoa học và công nghệ Việt Nam (Hình 2.1).
Đây là loại máy đo độ nhớt hiện đại sử dụng phương pháp rung âm thoa để xác định độ nhớt dung dịch. Phương pháp này có độ chính xác cao (1%), khoảng đo rộng (0,3-10000 cP), khả năng đo đa dạng, ngay cả khi thay đổi chất lỏng hay thay đổi nhiệt độ vẫn không cần thay thế cảm biến, đo được cả những chất lỏng có độ nhớt thấp, chất có tạo bọt… do tấm cảm biến mỏng và kích thước nhỏ nên máy có thời gian đáp ứng nhanh, giảm được nhiều nhất ảnh hưởng tới mẫu.
Độ nhớt của dung dịch được xác định bằng cách đo dòng điện cần thiết để duy trì hai tấm cảm biến ở tần số xác định là 30Hz và biên độ nhỏ hơn 1mm, dung dịch có độ nhớt lớn cản trở mạnh hơn với sự rung của các cảm biến, và ngược lại dung
41
dịch có độ nhớt nhỏ cản trở ít hơn. Dòng điện cần thiết để giữ các cảm biến ở tần số và biên độ như trên được quy đổi thành độ nhớt của dung dịch.
Hình 2.2 - Máy đo độ nhớt SV- 10