- Phương trình đẳng nhiệt Freundlich
1.3.2.2. Một số tính chất của chitosan
Chitosan là polysacharid khơng độc hại, cĩ khối lượng phân tử lớn. Chitosan ở trạng thái rắn, xốp, nhẹ, hình vảy, cĩ thể xay nhỏ theo các kích cỡ khác nhau. Chitosan cĩ màu trắng hay vàng nhạt, khơng mùi vị.
Chitosan khơng tan trong nước, dung dịch kiềm và axit đậm đặc nhưng tan trong axit lỗng, tạo dung dịch keo trong, cĩ khả năng tạo màng tốt, nhiệt độ nĩng chảy 309÷311oC. Khả năng phân huỷ sinh học dễ hơn chitin.
Tính chất của chitosan phụ thuộc vào độ deacetyl, sự phân bố của nhĩm acetyl trong mạch, chiều dài của chuỗi, khối lượng phân tử. Chitosan cịn được xem như một polymecationic cĩ khả năng bám dính vào bề mặt tích điện. pKa của chitosan 6.2÷6.8 (Guibal, 1999) hay 6.3÷7 [48,51]. Vì thế, chitosan tồn tại dạng proton hĩa (tích điện dương) ở pH < 5, và khơng tích điện ở pH = 5÷8 và tích điện âm ở pH > 8.
Chitosan cĩ nhiều ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau:
-Trong mỹ phẩm: dùng làm phụ gia để tăng độ bám dính, tăng độ hịa hợp sinh học với da, chống tia cực tím, làm mềm da, làm kem lột mặt…
-Trong cơng nghiệp: Chitosan dùng làm phụ gia để tăng cường chất
lượng sản phẩm trong kỹ nghệ làm giấy, chế biến gỗ, điện tử, mực in, phim ảnh.
- Trong nơng nghiệp: Chitosan chống lại các vi nấm và vi khuẩn gây
bệnh của mơi trường xung quanh, để bảo vệ thực vật. Chitosan cịn được dùng làm chất kích thích sinh trưởng cho cây trồng, thuốc chống bệnh đạo ơn, khơ vằn cho lúa.
- Trong cơng nghiệp thực phẩm: để bảo quản, đĩng gĩi thức ăn, bảo quản thực phẩm, hoa quả, rau tươi…vì nĩ tạo màng sinh học khơng độc.
Công nghệ sau thu hoạch 2006
- Trong cơng nghệ sinh học: dùng để cố định enzym và các tế bào vi sinh vật, làm chất mang sử dụng trong sắc ký chọn lọc.
- Trong y tế: Đây là ứng dụng quan trọng nhất mang lại hiệu quả kinh tế cao của chitosan (làm phụ gia trong kỹ nghệ bào chế dược phẩm, chất mang sinh học để gắn thuốc, tạo ra thuốc polyme tác dụng chậm kéo dài, làm hoạt chất chính để sản xuất thuốc điều trị liền vết thương, vết phỏng, giảm lipid và cholesterol máu…)
- Trong xử lý nước thải: Olin và Bailey đã đưa ra 12 loại chất hấp phụ cĩ
khả năng tách kim loại khỏi các dịng thải với chi phí thấp. Trong số 12 loại này, chitosan cĩ dung lượng hấp phụ cao nhất đối với kim loại [23]. Do đĩ, chitosan được dùng để xử lý nước thải trong cơng nghiệp, để lọc trong nước sạch tiêu dùng [43].
Do sự cĩ mặt của nhĩm -NH2 ở vị trí C2 và hai nhĩm -OH ở vị trí C3 và C6 nên phân tử chitosan cĩ khả năng bắt giữ hiệu quả các ion kim loại, đặc biệt là các ion kim loại độc và nguy hiểm như Sn2+ Sn4+, Hg2+, Pb2+, U6+; Cd2+, Cu2+, Cr6+, Zn2+, Ni2+, V4+. Nhĩm amin của chitosan cĩ khả năng giữ cation kim loại ở khoảng pH trung tính. Tuy nhiên, ở pH thấp chitosan tồn tại dưới dạng proton hĩa do đĩ cĩ khả năng hấp phụ một số ion kim loại tồn tại dưới dạng anion oxyt. Chính nhờ tính chất lý tưởng này mà chitosan cĩ khả năng hấp phụ được rất nhiều loại ion kim loại. Khả năng hấp phụ kim loại dường như phụ thuộc vào kích thước, lượng chitosan cĩ mặt trong dung dịch và nồng độ ion kim loại cĩ trong dung dịch [35,48].
Cơ chế hấp phụ ion kim loại của chitosan [34,36,42,48]
- Liên kết phối trí với nhĩm amino: Với sự hiện diện của nhĩm amin ở vị
trí C2 và hydroxyl ở vị trí C3, C6 chitosan dễ hình thành phức càng cua (chelate) với hầu hết các ion kim loại.
Công nghệ sau thu hoạch 2006
- Tương tác tĩnh điện: Các cation polyme cĩ khả năng hút bám nhiều
nhĩm mang điện tích âm từ mơi trường lỏng.
- Trao đổi ion với nhĩm amin: Chitosan ở điều kiện pH khác nhau thì cĩ
trạng thái mang điện khác nhau.
Tĩm lại, nhờ cĩ các nhĩm chức amin, hydroxyl nên chitosan cĩ khả năng hấp phụ kim loại nhờ hấp phụ vật lý và hĩa học. Các tương tác của kim loại với chitosan rất phức tạp. Khả năng hấp phụ kim loại của chitosan phụ thuộc chiều dài chuỗi, độ deacetyl, sự phân phối nhĩm acetyl dọc theo chuỗi. Nhờ vậy, chitosan cĩ nhiều khả năng ứng dụng trong cơng nghiệp xử lý nước thải nhờ khả năng hấp phụ được nhiều kim loại cĩ nồng độ thấp.