D i đơy lƠ b ng so sánh n ng su t thu h i s i lá d a t các ph ng pháp khác nhau
[94]. B ng 1.1. B ng so sánh n ng su t thu h i s i lá d a t các ph ng pháp khác nhau Ph ngăpháp N ngăsu t s i (%) Giã 1,80 C o 1,40 Nghi n bi 2,90 Phay 2,80 Xay lá khô 3,00 C o b ng máy 2,00 Máy PALF M1 3,75
Tình hình nghiên c u trong và ngồi n c
Tình hình t ng h p nanocellulose t lá d a
Trong th p k qua, lá d a đ c nhi u nhà khoa h c quan tâm do ti m n ng phơn l p NC có giá tr k thu t cao. N m 2013, nhóm nghiên c u c a dos Santos RM đư phơn l p thành công CNC t s i lá d a b ng ph ng pháp th y phân acid v i chi u dài trung bình
lƠ 24λ,7 nm vƠ đ ng kính 4,45 nm, t l co kho ng 60 [17]. Theo đó, lá d a thơ đ c
nghi n mn, sau đó x lý ki m v i dung d ch NaOH 2% vƠ đ c r a s ch và s y. Ti p
đ n, nguyên li u đ c t y tr ng b ng h n h p đ m acetate (NaOH và glacial acid acetic
28
s ch v i n c và s y khô. t ng h p CNC t nguyên li u đư ti n x lỦ, ph ng pháp
th y phân b ng acid đ c th c hi n 45°C trong 5 phút, 30 phút và 60 phút k t h p
khu y c h c. M i gam nguyên li u đư ti n x lỦ đ c ph n ng v i 20 mL H2SO4 64%.
Sau ph n ng, huy n phù ly tơm đ lo i b acid d . Ph n k t t a đ c th m tách đ lo i b nhóm sulfate ch a ph n ng, mu i vƠ đ ng cho đ n khi v pH trung tính.
K t qu phân tích thành ph n hóa h c cho th y sau khi ti n x lỦ, hƠm l ng cellulose trong lá d a t ng t 36,3% lên 74,5%. Khi đ c th y phân b ng H2SO4, các nhóm sulfate ph n ng v i b m t cellulose b ng cách ester hóa các nhóm hydroxyl (-OH) trên
cellulose. i u này cho phép s n đnh anion b ng l c đ y, d n đ n s phân tán CNC
trong n c n đnh. Ngoài ra, khi th i gian th y phơn t ng lên cho hƠm l ng sulfate
cao h n trong huy n phù. M u đ c th y phân trong 30 và 60 phút m i thu đ c huy n
phù trong n c n đ nh (Hình 1.15), trong khi đó m u th y phơn 5 phút có xu h ng k t
t sau vài gi , có th s k t t h t nƠy liên quan đ n kích th c tinh th l n và di n tích b m t nh .
Hình 1.15. Huy n phù NC sau th y phơn acid trong 5 phút, 30 phút vƠ 60 phút [17]. Qua phân tích b ng kính hi n vi l c nguyên t (AFM) (Hình 1.16), các m u CNC
đ c th y phân trong 30 phút và 60 phút có hình que, ch ng t vi c t ng h p NC di n ra thành cơng.
29
Hình 1.16. Hình nh AFM c a các m u th y phơn 5 phút (CNPL5), 30 phút (CNPL30)
và 60 phút (CNPL60) [17].
N m 2016 c a Fu TK và các c ng s t ng h p NC t là d a b ng cách s d ng cơng
ngh đ ng hóa áp su t cao [63]. C th , lá d a đ c ti n x lý trong dung d ch NaOH
đ lo i b t p ch t vƠ t ng hƠm l ng cellulose đ t 83,13%. Sau đó, ngun li u đ c hịa tan trong ch t l ng ion 1-butyl-3-methylimidazolium chloride (BMIMCl) 150°C
vƠ đ c gia nhi t b ng vi sóng 400 W. t ng h p NC, dung d ch ch a cellulose và ch t l ng ion đ c đ a vƠo thi t b đ ng hóa áp su t cao v i chu k áp su t nh t đnh. Ti p theo, m t l ng n c đun sôi đ c thêm h n h p đ ng nh t và khu y trong vòng 10 phút b ng máy khu y t đ k t t a NC ra kh i h đ ng nh t ban đ u. Ti p đ n, ti n hành ly tâm, thu h i k t t a và s y khơ NC. Nhóm nghiên c u cho r ng ban đ u m ng
l i cellulose c a nguyên li u b phá v theo s l ng chu k đ ng hóa t ng d n. Nh ng
khi kích th c h t gi m đ n m t giá tr nh t đnh, l c hút gi a các phân t cellulose tr
nên m nh h n vƠ có s tái k t h p m nh m gi a các h t, cho ra h t có kích th c l n
h n. NC sau khi đ c t ng h p có di n tích b m t riêng vƠ đ ng kính l n l t là 2,8
m2/g và 4-10 nm.
N m 201λ, nhóm nghiên c u c a Chawalitsakunchai W đư phơn l p thành công CNC
b ng ph ng pháp th y phân acid t b t lá d a đ c ti n x lý b ng ki m có ho c khơng
có áp su t [64]. C th , m u b t lá d a 1 đ c x lý trong NaOH 4% trong 2 gi tr c
30
hòa và s y 70°C. M u b t lá d a 2 đ c x lý trong NaOH 2% trong 1 gi b ng n i
h p tr c khi đ c t y tr ng v i NaClO2 trong 2 gi . T ng t m u b t lá d a 1, quá
trình t y tr ng c a di n ra nhi u b c.
Vi c th c hi n th y phân b ng acid đ thu h i CNC di n ra trên t ng m u nguyên li u. i v i m u b t lá d a 1, cellulose ph n ng v i H2SO4 64% 45°C trong 1 gi .
Sau đó m u đ c ly tơm đ phân tách huy n phù và lo i b acid d , trung hòa b ng
màng th m tách và siêu ơm. i v i m u b t lá d a 2, cellulose c ng đ c th y phân
trong acid nh ng v i n ng đ th p h n lƠ 10% 45°C trong 4 gi . Hình d ng c a CNC
sau t ng h p có d ng hình que v i chi u dài và chi u r ng trung bình l n l t là 130,02 và 5,14 nm. Ngồi ra, CNC t q trình th y phân b ng acid có k t h p ti n x lý trong
đi u ki n áp su t có hình d ng t ng t v i kích th c chi u dài và chi u r ng t ng
ng là 117,14 và 3,52 nm.
Hình 1.17. nh TEM c a CNC th y phơn b ng acid t m u lá d a 1 (a-c) và 2 (d-e) [64].
Nh v y, trên th gi i vƠ trong n c, ph ng pháp th y phân b ng acid đ c áp
d ng ch y u đ c t m ch cellulose c a lá d a thành các CNC. Các k t qu cho th y
ph ng pháp nƠy lƠ hi u qu v i kích th c s n ph m trong kho ng vài ch c tr m nm
cho chi u dài v i d i 30 nm cho chi u r ng. Tuy nhiên, Vi t Nam ch a có nghiên
c u nào v phân l p NC t lá d a b ng ph ng pháp ti n x lỦ c h c k t h p hóa h c và th y phân acid và ng d ng chúng m c dù đơy lƠ ngu n nguyên li u có giá thành r t th p, g n nh b b không nh ng có nhi u ti m n ng t o s n ph m có giá tr kinh t cao.
Sau khi đ c t ng h p, NC thu h i ti p t c đ c t n d ng làm nguyên li u đ t ng h p
31
Tính c p thi t c aăđ tài
Nhìn chung, các nghiên c u v t ng h p NC t lá d a đ u t p trung nghiên c u các
ph ng pháp thơn thi n môi tr ng đ t ng h p NC, do đó lƠm gi m các v n đ v môi
tr ng, t ng c ng ng d ng nó trong các l nh v c nh nanocomposite, x lý ch t th i...
Th nh ng hi u su t t ng h p v n ch a cao, ch a đ c t i u, c n ph i kh o sát th i
gian th y phân, n ng đ acid, nhi t đ x ki m NaOH, t l r n l ng đ thu h i NC thích h p nh t. Bên c nh đó, tình hình s n xu t NC trên th gi i đang phát tri n khá m nh m . Tuy nhiên Vi t Nam, ch a có nghiên c u v t ng h p NC t lá d a m c dù đơy lƠ
ngu n nguyên li u d i dào, có giá thành th p nh ng có ti m n ng mang l i giá tr kinh t cao.
M c tiêu c a nghiên c u là kh o sát quá trính thu h i cellulose và t ng h p NC t lá d a b ng ph ng pháp ti n x lỦ c h c k t h p v i hóa h c, th y phân acid v i m c tiêu thu h i cellulose có hƠm l ng cao, hi u qu , ti t ki m chi phí hóa ch t, thân thi n v i môi tr ng. M t trong nh ng ng d ng n i b t c a NC là gia c cho màng biocomposite, vi c s d ng NC đ gia c cho h n h p t o màng PVA và chitosan hi n nay v n còn r t m i m l i có ti m n ng ng d ng trong các ngành công nghi p nh
màng b c th c ph m, màng l c khí,... Do đó, s n ph m NC thu đ c sau kh o sát s ti n hành gia c màng biocomposite t PVA và chitosan. Các ph ng pháp phơn tích hi n
đ i nh phơn tích s c kí l ng hi u n ng cao (HPLC), kính hi n vi đi n t quét (SEM),
kính hi n vi đi n t truy n qua (TEM), tán x ánh sáng đ ng (DLS), phân tích nhi t tr ng l ng (TGA), gi n đ nhi u x tia X (XRD), ph h ng ngo i bi n đ i Fourier
(FTIR) đ c s d ng đ đánh giá tính ch t c a NC, huy n phù NC và màng
biocomposite. .
32
TH C NGHI M
i t ng, n i dung nghiên c u
iăt ng:
- Nanocellulose đ c t ng h p t ph ph m nông nghi p lá d a.
N i dung nghiên c u:
- nh h ng c a ph ng phápc h c tách s i đ n quá trình thu h i cellulose t lá
d a.
- Kh o sát nh h ng c a ph ng pháp hóa h c ki m hóa vƠ t y tr ng đ n quá
trình thu h i celluloset lá d a.
- Kh o sát nh h ng c a các thông s công ngh đ n quá trình t ng h p
nanocellulose b ng ph ng pháp th y phơn acid.
- T ng h p v t li u biocomposite t NC ng d ng gia c ng v tli u.
Hóa ch t, d ng c , thi t b, đ a đi m th c hi n
2.2.1. Hóa ch t
Các hóa ch t s d ng trong lu n v n đ c trình bày b ng 2.1.
B ng 2.1. Các hóa ch t s d ng
STT Hóaăch t KỦăhi uăhóaăh c Tr ngăthái cătính Ngu năg c
1 Sodium hydroxide NaOH r n ≥ λλ,0% Trung Qu c
2 Hydrogen peroxide H2O2 l ng ≥ 30,0% Trung Qu c
3 Acid sulfuric H2SO4 l ng ≥ λ8,0% Trung Qu c
4 Poly vinyl alcohol PVA r n ≥ λλ,0% Trung Qu c
5 Acid acetic CH3COOH l ng ≥ λλ,5% Trung Qu c
6 Chitosan CS r n đ nh t 150 ậDD ≥ 75,0%, 500 cP Vi t Nam
2.2.2. D ng c và thi t b
D ng c : pipet, beaker, nhi t k , ng nghi m, bình ph n ng, v i l c, đ a khu y, gi y cân, gi y l c, cá t , ng ly tâm, ng hút, màng th m tách,...
33
Thi t b : Cơn phơn tích, máy ch ng n c c t, m y khu y t có gia nhi t, máy ly tâm, máy siêu âm, t hút, t s y, máy đ ng hóa, thi t b kính hi n vi đi n t quét (SEM), thi t
b phơn tích kích th c h t (DLS), thi t b phân tích nhi t tr ng l ng (TGA), thi t b
phân tích ph h ng ngo i bi n đ i Fourier (FTIR), thi t b nhi u x tia X (XRD), thi t b đo đ b n kéo.
2.2.3. aăđi m th c hi n
Lu n v n đ c th c hi n t i Trung tâm Nghiên c u Công ngh L c Hóa D u (RPTC),
Tr ng i h c Bách Khoa ậ HQG TP.HCM.
Ph ng pháp nghiên c u