Nghiên cứu quy trình tổng hợp và khảo sát một số đặc trưng của vật liệu phức hợp sắt polymaltose (IPC) từ muối sắt Fe(NO3)3.9H2O

Trang 1

Trường Đại Học Sự Phạm Hà Nội 2 Khĩa Luận Tốt Nghiệp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM HÀ NỘI2 KHOA HĨA HỌC

LƯƠNG THỊ HUỜNG

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TỎNG HỢP VÀ KHAO SAT MOT SO DAC TRUNG CUA VAT LIEU PHUC HOP SAT -POLYMALTOSE ( IPC)

TU MUOI SAT Fe(NOs)3.9H2O

KHOA LUAN TOT NGHIEP DAI HOC

Chuyên ngành: Hĩa Vơ cơ

HÀ NỘI - 2013

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HĨA HỌC

LƯƠNG THỊ HUỜNG

NGHIEN CUU QUY TRINH TONG HOP VA KHAO SAT MOT SO DAC TRUNG CUA VAT LIEU PHUC HOP SAT -POLYMALTOSE ( IPC)

TU MUOI SAT Fe(NO3)3.9H2O

KHOA LUAN TOT NGHIEP DAI HOC

Chuyên ngành: Hĩa Vơ cơ

Người hướng dẫn khoa học:

Trang 3

Ti tường Đại Học Sự Phạm Hà Nội 2 Khĩa Luận Tốt Nghiệp

LỜI CÁM ƠN

Đầu tiên tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS.Vũ Duy Hiển, người đã

giành nhiều thời gian quý báu của mình để tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tơi trong suốt quá trình học tập

Tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đào Quốc Hương, ThS Nguyễn Thị

Hạnh, TS Phan Thị Ngọc Bích, KS Phạm Văn Lâm và KS Quản Thị Thu Trang đã tạo điều kiện thuận lợi cho tơi được tìm tịi, học hỏi, tham gia nghiên

cứu, đồng thời cũng gĩp nhiều ý kiến quý báu giúp tơi hồn thành luận văn này Tơi xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Văn Quang, cùng tồn

thé các thầy cơ giáo trong khoa Hĩa học - Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2

đã luơn tạo điều kiện thuận lợi cho tơi trong suốt quá trình thực tập tại Viện

Hĩa Học - Viện Khoa Học và Cơng Nghệ Việt Nam

Cuối cùng, tơi xin cảm ơn các anh, các chị, các bạn cùng thực tập,

Trang 4

Tì tường Đại Học Sự Phạm Hà Nội 2 Khĩa Luận Tốt Nghiệp

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BIÊU BANG

Hình 1: Dụng cụ điều chế Fe(NO); .-.2- 22-5222 ecEEEcEEeerkerrkerreerek 17

Hình 2: Maltodextrin « « T8

Hình 3 : Cơng thức cấu tạo của polymafOse c¿-ccccc+ccxececcxs 19

Hình 4: Một số dược phẩm điều trị thiếu máu do thiếu sắt .- 20

cĩ thành phần chính là phức sắt polymaltose ¿ ¿z++ 20 Hình 5: Máy đo nhiễu xạ tia X 22

Hình 6: Hình vẽ cấu tạo máy nhiễu xạ bỘC ¿- 2 2 2+s+S+EE+E+Erx+xerssre 22

Hình 7: Sơ đồ nguyên lý của SEM -.2-©2<©se+cExevErxeerrkerrrreerrvee 26

Hình 8: Giản đồ nhiễu xạ tia X của maltodextrin 2-2 se e+se+zxerx 29

Hình 9: Ảnh SEM của maltodextrin nguyên liệu (a), maltodextrin kết tỉnh

trong €fanỌ (Ư)) - -c - xxx vn HH HH TT HH ng 29

Hình 10: Giản đồ phân tích nhiệt của maltodextrin -2- s2 sz+s 30 Hình 11: Sơ đồ tĩm tắt quy trình tổng hợp phức IPC -¿ 31

Hình 12: Cơng thức cau tạo và cấu trúc bát diện 3D của đại phân tử

299.1 ố 35

Hình 13: Phố chuẩn FT-IR của sắt (IID) hydroxit đa nhân - 35

Hình 14: Phố hồng ngoai FT-IR cua phức IPC ở: pH = 8 (a),pH = 9 (b), pH =

In): nh .:

Hinh 15: Gian d6 XRD (a) va phé FT-IR ctia bét IPC téng hop 6 25°C

Hinh 16: Gian d6 XRD (a) và phơ FT-IR (b) của bột IPC tổng hợp ở 60°C 38

Hình 17: Gian d6 XRD(a) va FT-IR (b) của bột IPC tổng hợp ở nhiệt độ 70°C 39 Hình 18: Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu IPC thu được ở nhiệt độ 25°C (a) và 00590 41

Hình 19: Phé héng ngoai FT-IR ctia phitc [PC sccsssescssscsseesssescsseccsseessseesses 42 Hình 20: Ảnh SEM của phức IPC phĩng đại 1000 lần (a) và 80.000 lan (b) 43

Bang 1: Ty trong các dung dịch nước FeŒNĐO3)a -. - 5+6 +< «<< 15

Bảng 2: Lượng tạp chất tối đa cho phép trong Fe(NO3)3.9H2O các hạng (%) 15 Bảng 3: pH và độ dẫn điện của dung dịch của IPC ở 25, 60 và 709C 37

Trang 5

MỤC LỤC

)E 0 1

CHUONG 1: TĨNG QUAN - 2-52 56 2S SE E111 cExcrkrrkee 10

1.1 Thiếu máu do thiếu sắt -ccccccccscccttttrrrrtrrrrtrrrrrrrrrrrrrree 10

1.1.1 Vai trị của sắt đối với sự sống -ccccccccckccrkerkrerkrerrrres 10

1.1.2 Các hợp chất chứa sắt dùng điều trị thiếu máu do thiếu sắt 12 1.2 Giới thiệu về phức sắt-polyimaltose 2- 2-2 +e+c+++zxe+rveee 13 1.2.1 Tính chất của phức sắt-polymaltose . ¿-¿-cc¿©csc+cxcccx 13 1.2.2 Ứng dụng [2] -+-©++©++vE+xeEExetErtetrkterrrrerrrrerrrrerrrree 13 1.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng IPC - +++++ss+x+ex+ex+x 14 1.3.1 Tromg co 14 1.3.2 Trên thế giới -+-©++2E£EEEEEEEEEE122112211211211211 111 ryee 14 1.4 Muối sắt Fe(NO)s.9HzO 2-5 SE 921122112111221122112111 xe 15 1.4.1.Tính chất của Fe(NO)s.9HO 2-2¿©225c©2+eccxeccrxeerrxee 15 1.4.2 Tính chất hĩa học cc++++tEEv+ktrrrttttttktkrrrrrrrrrrirrrrrree 16 1.4.3 Điều chế -cccvvvttttttttrnrrrrrrrrrrriiirrrrre 16

1.4.4 Ung dung cta Fe(NO3)3.9H2O sscsssesssessssesssssssssessseessessessseeeseees 18

1.5 Matodextrin (PolyImaÏ{OS€) .- - s3 vn ri, 18

1.5.1 Tính chất của matodextrin -.-ccccc: cccvvvveeerrrrrrrrverrrrrrrrrker 18

1.5.2 Ứng dụng của maltodextrin -s+©++©+++£x++£xevrrsrrrerrreee 19

1.6 Phương pháp xác định đặc trưng của vật liệu - - -s>+ 21 1.6.1 Phương pháp nhiễu xa tia X @XRD) [3.4] -: + 21 1.6.2 Phương pháp phố hồng ngoại (FT-IR) [3.4] - - + 24 1.6.3 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)) 2 5s-=5e+¿ 25

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM c2 rererrrrrrrrrrerererrree 27

Trang 6

Ti ruong Đại Học Sự Phạm Hà Nội 2 Khĩa Luận Tốt Nghiệp

2.1 Hĩa chất, dụng cụ, thiết bị và chuẩn bị dung dịch - 27

»INN: ĩ7 a1 27

PIN on 27

"In 100 ẽ ẽ.ẽẻ -4.£ŒÄ.H.H 27

2.2 Các đặc trưng của maltodextrin [2] - -¿ s«+s«+s£+x+sxxsxexseesess 28

2.3 Nghiên cứu quy trình tổng hợp phức IPC 2- 2 z+cxz+cve+e 30

2.3.1 Thực nghiệm tổng hợp phức IPC -2- 2©+s+cx+crrrrerrreee 30

2.3.2 Tổng hợp phức IPC ở các pH khác nhau - - «+ +s+ 32 2.3.3 Tổng hợp phức IPC ở các nhiệt độ khác nhau - 32 2.3.4 Chuẩn bị mẫu phân tích . -+¿©+++++c++++cxxzrxsezrxee 33

CHƯƠNG 3: KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN -2-©cccceerxs 34

3.1 Quy trình tổng hợp sắt-polymaltose . -¿c©ce+cccc+crscccred 34 3.2 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến phản ứng tạo phức IPC 34 3.3 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng tạo phức IPC 37

3.3.1 Độ dẫn điện và pH . s- 2£ ©s+Ex+EEEEEEvEEeEErrkerkerkerrerrerree 37 3.3.2 Thành phần pha 2- 22 ©+E+2EE2EEEEEEEEEEE22112211211 211.1 rreeE 37 3.4 Tổng hợp IPC từ FeCls [2] - + ©++2+++£+++£+++Exevrxevrxerrreee 40 3.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng tạo phức IPC 40

50H 005 9001.0900 1) 4I

3.4.2 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) -:2-©+e+2x+Exsrreerxeerreee 43 KẾT LUẬN .- 2 55-©2ScS E2 E2 221122112211 2211221122112112121E 11a 45

Trang 7

MO DAU

1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay, hĩa học là một ngành khơng thê thiếu trong cuộc sống của nhân loại Hĩa học được ứng dụng rộng rãi trong cơng nghiệp, nơng nghiệp, y tế, sinh học Chính nhờ sự phát triển mạnh mẽ đĩ, người ta đã phát hiện ra ngày càng nhiều hợp chất vơ cơ và hữu cơ cĩ khả năng ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống, đặc biệt là trong xét nghiệm, điều trị y học, cũng như chế tạo

các vật liệu sinh học

Trong các hợp chất vơ cơ cĩ mặt trên cơ thể con người, thì sắt và các hợp chất của sắt đĩng vai trị rất quan trọng Bình thường, lượng sắt trong cơ

thể được duy trì ở nồng độ khơng đổi bằng cách cân bằng lượng sắt hấp thụ

vào cơ thể từ thức ăn với lượng sắt bị đào thải ra ngồi Nhu cầu dinh dưỡng

của trẻ em từ 1 tới 3 tuổi là 6-7mg, và tăng lên ở độ tuổi dậy thì, đặc biệt là

các em gái, phụ nữ trong thời kì kinh nguyệt, mang thai và cho con bú Một

chế độ dinh dưỡng thiếu sắt sẽ đẫn đến thiếu máu, khiến cơ thể mệt mỏi, giảm

khả năng lao động, suy giảm khả năng phát triển thê chất và tư duy Với phụ nữ mang thai, thiếu máu gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe của bào thai cũng như người mẹ, cĩ thể dẫn đến sảy thai, đẻ non hoặc thậm chí tử vong Việc bổ sung sắt cho phụ nữ trong giai đoạn mang thai, sinh nở, cho con bú và hiện tượng mất máu hàng tháng là hết sức quan trọng Người ta nhận thấy rằng hầu hết các trường hợp thiếu máu do thiếu sắt đều cĩ thể điều trị hiệu quả bằng cách bổ sung sắt hàng ngày [5] Tuy nhiên, theo đánh giá

của WHO năm 1989 cĩ xấp xỉ trên hai tỉ người bị thiếu máu do sắt, năm 2002

cĩ đến 58% phụ nữ mang thai ở các nước đang phát triển mắc chứng bệnh này Theo thống kê của bộ y tế thì tình hình bệnh thiếu máu do thiếu sắt ở Việt Nam cũng tương tự như vậy và chỉ cĩ 20% phụ nữ mang thai được uống viên sắt Điều đĩ cho thấy nhu cầu được bổ sung sắt ở nước ta cũng như tồn thế giới rất lớn mà nguồn cung cấp cịn hạn chế

Trang 8

Nhiều loại thuốc cung cấp điều trị thiếu máu đã được sản xuất trên thế giới bao gồm cả sắt vơ cơ và sắt hữu cơ với sắt hĩa trị (I) và (II Trong đĩ phải kế đến loại thuốc sản xuất từ sắt (II) Tuy nhiên các ion sắt đưa vào cơ thể các ion sắt sinh ra từ các muối sắt cĩ thể thâm nhập vào hệ thống tuần hồn và gây ngộ độc sắt Nhược điểm này được khắc phục bằng cách ơn định các nhân nano sắt oxi - hydroxit FeOOH khơng ion bằng các tác nhân tạo phức tan trong nước Cacbohydrat được xem là thích hợp tạo ra phức sắt tan trong nước đáp ứng các yêu cầu chữa bệnh gồm độc tính thấp, dễ kết hợp với

máu và độ ơn định cao Với các loại thuốc chứa sắt sử dụng bằng đường tiêm truyền, việc lựa chọn đúng loại polysaccarit sẽ tạo ra được dung dịch đăng

trương và cĩ độ nhớt thấp [1]

Một số nghiên cứu đã khẳng định hiệu quả của phức sắt với

maltodextrin (IPC) trong viéc điều trị và phịng bệnh thiếu máu do thiếu sắt

Ở Việt Nam, những nghiên cứu về hợp phức IPC cịn chứa quan tâm nhiều Trong khi đĩ, nhu cầu sử dụng IPC làm thực phẩm chức năng bổ sung sắt và nguyên liệu bào chế thuốc chống thiếu máu cho trẻ em, người già, phụ nữ nĩi chung, phụ nữ mang thai nĩi riêng là rất lớn Hiện tại, chỉ cĩ một vài cơng ty bào chế và đưa ra thị trường sản phẩm chứa IPC nhưng nguồn nguyên

liệu nhập khẩu (ví dụ: Cơng ty Dược phẩm 2-9 ở thành phố Hồ Chí Minh)

Từ năm 2009 tới nay, Phịng Vơ cơ, Viện hĩa học đã thực hiện đề tài “Nghiên

cứu tơng hợp phức hợp sắt polymaltose (IPC) định hướng dùng làm thực phẩm chức năng và nguyên liệu bào chế chất chống thiếu máu” Việc nghiên cứu tơng hợp IPC từ Fe(NO;):.9H;O và polymaltose đang được triển khai

Trên cơ sở kết quả đạt được, với mục tiêu tạo ra sản phẩm IPC cĩ tính ứng

dụng cao từ nguồn nguyên liệu polymaltose sản xuất trong nước, tơi chọn đề

tài: “Nghiên cứu quy trình tống hợp và khảo sát một số đặc trưng của vật

Trang 9

Ti tường Dai Hoc Su Phạm Hà Nội 2 Khĩa Luận Tốt Nghiệp

2 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

Theo các tài liệu nước ngồi đã cơng bố, hợp phức IPC đang được nghiên cứu tổng hợp từ muối sắt và maltodextrin bằng các phương pháp khác nhau Đối với phương pháp kết tủa hĩa học cĩ nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của phức IPC như: nhiệt độ, thời gian và mơi trường pH của phản ứng, tốc độ khấy, tốc độ thêm chất phản ứng, nồng độ chất tham gia phản ứng Trong các yếu tố này thì nhiệt độ phản ứng và pH của phản ứng cĩ ảnh hưởng rõ rệt đến chất lượng của IPC bột

Trong thời gian khuơn khổ của một luận văn tốt nghiệp cùng với thời

gian cĩ hạn, chúng tơi lựa chọn mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu như sau:

- Tong hợp IPC bột từ mudi Fe(NO3)3.9H,O va maltodextrin

- Xác định thành phần và nồng độ chat phan ứng để tạo thành phức IPC tới tỉ lệ nhân B- FeOOH trên vỏ maltodextrin thich hop

- Xác định ảnh hưởng của pH đến quá trình hình thành và chất lượng phức IPC

- Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình hình thành và chất

lượng phức IPC

3 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Gĩp phần tạo ra một loại vật liệu, định hướng làm thực phẩm chức

năng và nguyên liệu bào chế thuốc chống thiếu máu ứng dụng trong y sinh

học nĩi chung và trong dược học nĩi riêng Đặc biệt, đã nghiên cứu tổng hợp

được loại vật liệu y sinh cĩ tính ứng dụng cao từ nguồn gốc muối

Fe(NO3)3.9H2O va maltodextrin

Trang 10

CHUONG 1: TONG QUAN 1.1 Thiếu máu do thiếu sắt

1.1.1 Vai trị của sắt đối với sự sống

Sắt cĩ vai trị cần thiết đối với mọi cơ thể sống, ngoại trừ một SỐ VÌ

khuẩn Nĩ chủ yếu liên kết ổn định bên trong các protein kim loại, vì trong

dạng tự do nĩ sinh ra các gốc tự do nĩi chung là độc lập với các tế bào Nĩi

rang sắt tự do khơng cĩ nghĩa là nĩ tự đo di chuyển trong các chất lỏng trong

cơ thể Sắt liên kết chặt chẽ với mọi phân tử sinh học vì thế nĩ sẽ gắn VỚI Các

màng tế bào, axít nucleic, protein v.v

Phần rất lớn chất sắt trong cơ thể được phân tán trong đường máu, đặc biệt ở sắc tố Hemoglobin của hồng cầu erthyrocytes hay cịn gọi là hồng huyết cầu, chiếm khoảng 70% tổng số chất sắt của cơ thể Ngồi ra khoảng 3- 5% chất sắt phân tán ở loại hemoglobin khác ở bắp thịt gọi là myoglobin Sắt trong các Hemoglobin (Hb) và Myoglobin cĩ thể gắn với oxy phân tử rồi chuyển chúng vào trong máu và dự trữ ở trong cơ

Hemoglobin cĩ trong tế bào hồng cầu và làm hồng cầu cĩ màu đỏ, đĩng vai trị quan trọng trong sự hơ hấp, chuyên đổi khí oxy và cacbonic nhờ tác động biến đổi của những nguyên tử sắt trong cấu tạo Hemoglobin (Hb) là

1 protein màu, phức tạp thuộc nhĩm chromoproteid màu đỏ, cĩ nhĩm ngoại là

hem Hb là thành phần chủ yếu của hồng cầu, chiếm 28% và tương ứng với 14,6g trong 100 ml mau Trọng lượng phân tử của Hb là 64.458

Hb gồm 2 phần: hem và globin Mỗi phân tử Hb cĩ 4 hem và | globin Nĩ được tạo thành từ 4 đưới đơn vị Mỗi dưới đơn vị là I hem kết hợp với globin

Trang 12

Khoảng 5-10% tống số chat sắt trong cơ thể được tìm thấy trong những cấu chất liên quan tới hoạt động hơ hấp như các enzim trực tiếp hay gián tiếp tác dụng trong các phản ứng hơ hấp và sự sống của động vật Như là enzim cytochrome oxidase hay chất cytochrome liên hệ trong các phản ứng phĩng thích năng lượng từ chất đường bột, axit béo xảy ra trong cơ thể

mitochondrion trong té bao chat [9]

1.1.2 Các hợp chất chứa sắt dùng điều trị thiếu máu do thiếu sắt

1.1.2.1 Thuốc Nycoplus Ferro-Retart (thuốc chứa hợp chất FeSO¿) [14] - Dạng viên nén 100g

- Thành phần tá dược: Ferro sulf aeqv Fe?' 100 mg, lactos 43 mg Fargestoff: Jernoksid (E 172), titandioksid (E 171) Filmdrasjert

- Ưu điểm: chữa bệnh thiếu sắt, thiếu máu thiếu sắt

- Nhược điểm:

+ Khả năng dung nạp thuốc:

Liều lượng vừa đủ là 400 mg Fe ?* (tương đương với 4 viên Nycoplus Ferro-Retard) Liều gây chết tối thiểu ở trẻ em là 650 mg Fe ?*(tương đương với máy tính bảng 6-7 khoảng Nycoplus Ferro-Retard.)

+Tác dụng phụ:

Tác dụng phụ thơng thường bao gồm kích ứng tiêu hĩa và đau dạ dày với buồn nơn và nơn Những tác dụng phụ thường liên quan đến lượng sắt ăn vào Táo bĩn và tiêu chảy cĩ thể xảy ra Trong một số trường hợp cĩ thể làm hẹp thực quản

1.1.2.2 Thuốc Ferrovit [15]

Thuốc Ferrovit bố sung sắt và acid folic hữu hiệu

Sat (II) fumarate, cịn được gọi là fumarate sắt, là sắt (II) muối của axit

fumaric, xuất hiện như một màu đỏ - cam bột, được sử dụng để bố sung lượng

sắt Nĩ cĩ cơng thức hĩa học CạH;FeOx Tinh khiết fumarate sắt cĩ hàm lượng

Trang 13

- Ưu điểm:

+ Chứa các thành phần cần thiết cho quá trình tạo máu giúp phịng ngừa và điều trị thiếu máu thiếu sắt hiệu quả

+ Cung cấp axit folic giúp phịng ngừa dị tật Ống thần kinh ở thai nhỉ + Cung cấp lượng sắt cần thiết thích hợp cho mọi đối tượng: phụ nữ độ tuổi sinh sản, phụ nữ trước thụ thai, phụ nữ mang thai và thiếu nữ tuổi dậy thì

- Nhược điểm:

+ Khả năng dung nạp thuốc

Sự hấp thụ sắt bị ức chế bởi magie trisilicate, các thuốc kháng acid và các loại thức ăn như trứng và sữa Do vậy nên bổ sung sắt trước 1 hoặc 2 giờ

sau khi sử dụng các thức ăn như trứng, sữa, trà, cà phê, lúa mỳ, ngũ cốc,

thuốc kháng acid hoặc các chế phẩm bồ sung canxi + Tác dụng phụ

Cĩ thể gặp các rối loạn tiêu hĩa như buổn nơn, táo bĩn, tiêu chảy, đau

bụng, đau dạ dày, đau quặn bụng Dùng các chế phẩm bổ sung sắt cĩ thé làm phân cĩ màu đen

1.2 Giới thiệu về phức sắt-polymaltose 1.2.1 Tính chất của phức sắt-polymaltose

- Phức IPC dạng bột vơ định hình, màu nâu đỏ đến đen, khơng mùi, tan

tốt trong nước, khơng tan trong cồn và một số dung mơi khác

- Dung dịch nước của phức IPC cĩ màu nâu đỏ, cĩ độ dẫn điện thấp và

pH trung tính, khơng tạo kết tủa như các muối sắt thơng thường

- Phức sắt-polymaltose là một nguồn chất sắt, là một thành phần thiết yếu của cơ thể, là sự cần thiết cho sự hình thành hemoglobin và cho các quá trình oxy hĩa của các mơ sống

1.2.2 Ứng dụng [2]

- Phức sắt-polymaltose được làm nguyên liệu cho thực phẩm chức năng bồ sung sắt và thuốc chống thiếu máu

Trang 14

Tì tường Đại Học Sự Phạm Hà Nội 2 Khĩa Luận Tốt Nghiệp - Ưu điểm của IPC so với các loại thuốc chứa sắt khác:

Các loại thuốc chứa sắt khác thường ton tai 6 trạng thái Fe”', thường gây ra các hiệu ứng phụ cĩ hại như rối loạn đường ruột, biến màu men răng nếu lượng sắt đưa vào cơ thể quá cao Các ion sắt sinh ra từ các muối sắt cĩ thể thâm nhập vào hệ tuần hồn và gây ngộ độc sắt Phức IPC khắc phục được

nhược điểm của các loại thuốc trên bằng cách ơn định các nhân sắt nano sắt

oxi-hydroxit FeOOH khơng ion bằng các tác nhân tạo phức tan trong nước

đáp ứng được yêu cầu chữa bệnh gồm độc tính thấp, dễ kết hợp với máu và độ

ồn định cao

1.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng IPC 1.3.1 Trong nước

Ở Việt Nam, những nghiên cứu về hợp phức IPC cịn chưa được quan

tâm nhiều Các được phẩm chứa IPC như Maltofer, Ferofol, MIGHTY-fer, FEROBIN, HEMOVIT đều được sản xuất ở nước ngồi và nhập vào Việt

Nam với giá thành cao Hiện tại, chỉ cĩ Cơng ty Dược phâm 2-9 (thành phố Hồ Chí Minh) đã bào chế và đưa ra thị trường sản phẩm Soluhema chứa IPC nhưng nguồn nguyên liệu nhập khẩu Cơng ty cổ phần thực phẩm Minh Dương

(Hà Nội) sản xuất tỉnh bột cĩ độ biến tính khác nhau với sản lượng khá lớn

1.3.2 Trên thế giới

Trên thế giới, những năm gần đây, Tổ chức Y tế Thế giới WHO đã triển khai nhiều chương trình bổ sung sắt vào thực phẩm (bổ sung

NaFeEDTA vào nước mắm ở Việt Nam, Thái Lan, Campuchia; bổ sung

NaFeEDTA vào nước tương ở Trung Quốc ) cho thấy mức độ cần thiết và tầm quan trọng của việc đây lùi bệnh thiếu máu do thiếu sắt là rất quan trọng

Trên thế giới, phức hợp IPC đang được nghiên cứu tổng hợp bằng phản

ứng tạo phức và khảo sát chi tiết về mặt hĩa học, sinh hĩa và được học bằng

Trang 15

1.4 Mudi sat Fe(NO3)3.9H2O0

1.4.1.Tinh chat cia Fe(NO3)3.9H20

Fe(NO3)3.9H,O 1a tinh thé don ta mau tim, mii axit nitric nhẹ, trọng lượng riêng 1,68, trọng lượng phân tử 404 g/mol Nĩng chảy ở nhiệt độ 47,2° trong nước kết tỉnh của nĩ tạo thành chất lỏng màu đỏ Chất lỏng này mất một phần HNO; ở 50%C và sơi khi cĩ thành phần thành phần ở 125C Thành phần đã nĩng cháy khi để nguội đến 210C vẫn ở dạng lỏng Cần đề thành phẩm chỗ mát Nĩ đễ tan trong nước ngay cả trong nước lạnh

Bang 1: Ty trong các dung dich nwéc Fe(NO3)3 Fe(NO3)3% | d'75_ | Fe(NO3)3 % | d'75_ | Fe(NO3)3% | 75 5 1,0398 30 1,2622 50 1,4972 10 1,0770 35 1,3164 55 1,5722 15 1,1182 40 1,3746 60 1,6572 20 1,1612 45 1,4338 65 1,7532 25 1,211 -_ Tiêu chuẩn thuốc thử Theo TCQG 4111-48 thành phẩm bất kì hạng nào cũng cần cĩ ít nhất 13,6% sắt Bảng 2: Lượng tạp chất tối da cho phép trong Fe(NO3)3.9H20 các hạng (%)

Tạp chất Tinh khiết phân tích Tinh khiết

Trang 16

1.4.2 Tính chất hĩa học

Nước là mơi trường trung tính nên khơng ảnh hưởng tới phản ứng Vì

vay Fe(NO3)3.9H2O van thé hiện các tính chất của muối Fe(NO›);.9H;O

- Tính oxi hĩa: Thể hiện khi tác dụng với chất khử như Cu, Fe:

Fe + 2Fe(NO3)3 — 3Fe(NO3)2

Cu + 2Fe(NO3)3 — 2Fe(NO3)2 + Cu(NO3)2 - Fe(NO3)3 nhiét phan thanh oxit trong ứng

2Fe(NO3)3 — Fe;O; + 2NO; +11/2 O; 1.4.3 Điều chế - Dụng cụ: Bình cầu đáy trịn llít — (1) Nồi cách thủy (2) Ong cĩ nhánh (3) Ống sinh hàn ngược (4)

Binh hap thu khí cỡ 200ml (5)

Giá sắt, bát sứ, giấy lọc, đũa thủy tỉnh

-_ Hĩa chất

HNO;, vỏ bào sắt - _ Cách tiến hành

Lấy bình cầu đáy trịn cỡ I1 (hình 1 đưới đây) đặt vào nồi cách thủy (2),

ống này nối với ống sinh hàn ngược (3)

Một ống dẫn khí từ miệng ống sinh hàn từ hai bình hấp thụ khí (4) cỡ

200ml Qua nhánh đứng của ống, lắp thêm một ống thủy tinh (5) dài gần đến mắt chất lỏng để đưa khơng khí vào bình cầu Đỗ vào bình cầu 120ml nước và

330ml HNO; (trọng lượng riêng 1,38) đun nĩng đến 40 -500 và bắt đầu thêm

vỏ bào sắt ngang qua nhánh của bình cầu (1) Mỗi bình rửa đựng 60ml HNO:,

Trang 17

Ti tường Đại Học Sự Phạm Hà Nội 2 Khĩa Luận Tốt Nghiệp lên rất mạnh sẽ cho sục qua axit nitric và hịa tan vào trong axit làm cho thể

tích của axit tăng lên nhiêu, chỉ nên dùng nút cao su đê nơi các chỗ nơi

Hình 1: Dung cu diéu ché Fe(NOs)3

1 Bình cầu đáy trịn cĩ nhánh; 2 Nồi cách thủy

3 Ống sinh hàn ngược; 4 Bình rửa; 5 Ống

Phản ứng tiến hành trong 2-2,5h, trong khoảng thời gian đĩ thêm dần cho hết 60g vỏ bào sắt Lọc chất lỏng trong bình cầu vào bát sứ, cơ dung dịch đến khi tạo thành váng dày và đồ ngay tức khắc vào đĩ 225ml axit nitric, axit này đã được bão hịa khí nitơ oxyt và chứa trong các bình rửa

Dùng đũa thủy tỉnh cứng trộn chất trong bát và cọ các tinh thé bám vào thành bát

Lấy tắm kính đậy bát và dé dung dịch kết tỉnh ở nhiệt độ dưới 0C

Nếu sau một ngày khơng thấy các tinh thể xuất hiện thì bỏ vào dung

dịch 1 tỉnh thể bé ở thành phẩm cĩ sẵn và để yên trong 3-4h ở nhiệt độ thấp

Sau đĩ đồ nước cái ra, lấy tinh thể, rửa vài lần với 1 it axit nitric 20% ( tổng cộng khơng quá 25-30ml) và đỗ ngay vào lọ khơ rùi đậy nút chặt, rồi gắn paraffin

Trang 18

Nếu cần phải kết tinh lại thì cĩ thé thay thé axit bão hịa khí nitơ oxyt

bằng nước cái của lần kết tinh đầu

1.4.4 Ứng dụng của Fe(NO:):.9HzO

- Dùng làm tác nhân oxi hĩa trong quá trình phân tổng hợp chất phản ứng Được sử dụng trong quá trình oxy hĩa adamantane Một ứng dụng quan trong của sắt (II) nitrat là một làm thuốc thử hiệu quả cho quá trình oxy hĩa của rượu Oxy hĩa và nitrat hĩa của các hợp chất nitơ cầu

- Lam chất gắn màu trong nhuộm và in ấn (riêng hoặc kết hợp với

axetat), dạng dung dịch nước tỉnh khiết được được sử dụng trong y học 1.5 Matodextrin (Polymaltose)

1.5.1 Tính chất của matodextrin

Matodextrin (hay cịn gọi là polymaltose) là chất khơng ngọt, khơng

mùi, màu trắng, dễ tan trong nước

Hinh 2: Maltodextrin

Maltodextrin 1a san pham thủy phân va oxi hĩa một phần tỉnh bột (sắn, ngơ, khoai tây ) bằng phương pháp ezim hoặc axit Maltodextrin với cơng thức tổng quát là —[C,(H20)y]n — (trong dé y = x -1), c6 cau trúc mạch thẳng

Maltodextrin là hỗn hợp các polymer D- glucozo cĩ cơng thức (CøHioOs)n với

phân tử dao động tương đối lớn

Trang 19

Ti tường Dai Hoc Su Pham Hà Nội 2 Khĩa Luận Tốt Nghiệp Monome D-glucozo (cơng thức C¿H¡oOs) đầu tiên liên kết với

monome kế tiếp ở vị trí a -(1,6), các monome D-gulucozo trong dãy liên tiếp nhau ở các vị trí ø -(1,4) bằng liên kết hidro yếu Nĩi chung, polymaltose cĩ n nằm trong khoảng 3 đến 20 và chỉ số đương lượng dextro (dextro equivalence DE, đặc trưng cho khả năng khử của mẫu so với chuẩn là 100% ở đextro) thấp Maltodextrin tan trong nước và cĩ thể kết tủa trong cồn Việc tổng hợp

IPC bằng phương pháp hĩa học được thực hiện từ các muối tan gốc VƠ CƠ hoặc hữu cơ của sắt (II) voi cdc maltodextrin mach thang cĩ phân tử lượng

thay đối trong khoảng từ 30.000 đến 80.000 hoặc đến 500.000 Dalton (DE từ 5 đến 37 [1] HO © O O 1 OH OH H HO sb O y OH OH

Hình 3 : Cơng thức cấu tạo của polymafose 1.5.2 Ứng dung cua maltodextrin

Maltodextrin 14 mét chat phu gia được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực chế biến thực phẩm và được phẩm

-_ Dược phẩm

Thuộc nhĩm cacbohydrat, maltodextrin cĩ khả năng tạo phức với sắt Phức chất sắt Polymaltose tan tốt trong nước và đã được sử dụng làm thuốc chống thiếu máu cả ở dạng viên nén và dạng dung dịch Thuốc sắt polymaltose chống thiếu máu được ghi nhận là hiệu quả trong việc tăng nồng độ hemoglobin trong máu mà chưa cĩ trường hợp sốc phản vệ nào xảy ra

Trang 20

Trường Đại Học Sự Phạm Hà Nội 2 Khĩa Luận Tốt Nghiệ

Một số thuốc chống thiếu máu mà thành phần chính là phức sắt polymaltose cĩ thể kế tên ở đây như Mighty-fer, Maltofer, Haem up, Ipec-plus, Ferofol, Hemovit, Ferobin, EUROFER

Hình 4: Một số dược phẩm điều trị thiếu máu do thiếu sắt

cĩ thành phần chính là phức sắt polymaltose

- Thực phẩm trẻ sơ sinh

Maltodextrin là hình thức đơn giản nhất của đường, nĩ mềm và dễ tiêu hĩa Chính điều này làm cho việc sử dụng rộng rãi trong thực phẩm trẻ em, bố sung thức ăn, thực phẩm lão hĩa Nĩ cũng được sử dụng như một chất mang và phân tán cho hương vị và rất phù hợp để đĩng gĩi

- Đồ uống

Maltodextrin là phổ biến như một hương liệu và làm khơ chất trong thức uống sơ cơ la, hương vị bột, chế độ ăn đặc biệt, bột chanh và bột cà phê,

bên cạnh những thứ khác Nĩ cũng được sử dụng để thay thế một phần trong đồ uống cĩ ga

- Thực phẩm ăn liền

Đối với thực phẩm ăn liền, maltodextrin là chất mang hồn hảo vì tính linh hoạt của nĩ, cấu trúc mở, phân tán trong nước lạnh và khả năng duy trì sự

Trang 21

rõ ràng và hấp dẫn mắt Do đĩ, nĩ được sử dụng rộng rãi như một chất dùng trong bánh, súp và mĩn tráng miệng đơng lạnh

- Các sản phẩm bánh

Do sự hiện diện của sacarit trọng lượng phân tử cao hơn, maltodextrin

được sử dụng trong các đồ ăn nhẹ, loại chất hàn kem, đơng lạnh và bánh ngọt Nĩ cũng được sử dụng như một chất giữ âm trong bánh mì, bánh ngọt và các loại thịt

- Cơng nghiệp thực phẩm, sữa

Maltodextrin được sử dụng trong bột canh, tập trung vào các loại gia vi,

pha trộn gia vị hương vị, nước sốt pho mát, nước sốt kem, nước sốt bánh pizza va salad, lam tang hương vị, rào cản oxi, điều khiển màu SẮC, ổn định và tạo độ nhớt

- Maltodextrin cịn được sử dụng rộng rãi trong chất làm trắng cà phê,

kem chua giả, pho mat

1.6 Phương pháp xác định đặc trưng của vật liệu

1.6.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) [3,4]

Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ trên các mặt tỉnh thé của chất rắn do tính tuần hồn của cấu trúc tinh thể tạo nên các cực đại và

cực tiêu nhiễu xạ Kỹ thuật nhiễu xạ tia X (thường viết gọn là phương pháp

XRD) được sử dụng để phân tích cấu trúc chất rắn, vật liệu Xét về bản chất

vật lý, nhiễu xạ tia X cũng gần giống với nhiễu xạ điện tử, sự khác nhau trong tính chất phố nhiễu xạ là do sự khác nhau về tương tác giữa tia X với nguyên tử và sự tương tác giữa điện tử và nguyên tử

Nguyên tắc : Theo lý thuyết cấu tạo tỉnh thể, mạng lưới tỉnh thể được cấu tạo từ những nguyên tử hay ion phân bố đều đặn trong khơng gian theo một quy luật xác định Khoảng cách giữa các nguyên tử (hay 1on) cỡ vài A° xấp xi bước sĩng tia X Do đĩ khi chùm tia X tới đập vào bề mặt tỉnh thể và đi vào bên trong no thi mang tinh thể đĩng vai trị một cách tử Trong

Trang 22

mạng tỉnh thể các nguyên tử hay ion cĩ thể phân bố trên các mặt phẳng song song nhau Các nguyên tử bị kích thích bởi chùm tia X này sẽ trở

thành những tâm tán xạ Hiệu quang trình của hai tán xạ bất kỳ trên hai mặt

phẳng cạnh nhau theo điều kiện giao thoa phải bằng số nguyên lần độ dài bước sĩng ánh sáng

Phương pháp nhiễu xạ tia X dùng để nghiên cứu cấu trúc tỉnh thể của vật liệu, cho phép xác định nhanh, chính xác các pha tỉnh thé, định lượng pha

tỉnh thể và kích thước tỉnh thể với độ tin cậy cao

Hình 5: Máy đo nhiễu xạ tỉa X

Kỹ thuật nhiễu xạ tia X được sử dụng phổ biến nhất là phương pháp bột hay phương pháp Debye Trong kỹ thuật này, mẫu được tạo thành bột với mục đích cĩ nhiều tinh thể cĩ tính định hướng ngẫu nhiên để chắc chắn rằng

Trang 23

Nguyên lý phương pháp nhiễu xạ bột

Nhiễu xạ bột (Powder X-ray diffraction) là phương pháp sử dụng với các mẫu là đa tinh thể, phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để xác định cấu trúc tỉnh thể, bằng cách sử dụng một chùm tia X song song hẹp, đơn sắc, chiếu vào mẫu Người ta sẽ quay mẫu và quay đầu thu chùm nhiễu xạ trên đường trịn đồng tâm, ghi lại cường độ chùm tia phản xạ và ghi phổ nhiễu

xa bac 1 (n= 1)

Phé nhiéu xa sé 1a su phụ thuộc của cường độ nhiễu xạ vào 2 lần gĩc

nhiễu xạ (28) Đối với các mẫu màng mỏng, cách thức thực hiện cĩ một chút

khác, người ta chiếu tia X tới dưới gĩc rất hẹp (để tăng chiều dài tia X tương

tác với màng mỏng, giữ cố định mẫu và chí quay đầu thu

Phương pháp nhiễu xạ bột cho phép xác định thành phần pha, tỷ phần

pha, cấu trúc tỉnh thể (các tham số mang tinh thé) va rat dé thực hiện

Khoảng cách d giữa các mat mang tinh thé liên hệ với gĩc nhiễu xạ cực

đại và chiều dài bước sĩng tia X theo phương trình Vulff— Bragg: nÀ = 2d.sin 0

Trong đĩ:

- n: bậc nhiễu xạ, n cĩ giá trị nguyên n = 1, 2, 3 - À: chiều đài bước sĩng tia X

- d: khoảng cách giữa hai mặt tinh thể

Ngồi ra bằng phương pháp nhiễu xạ tia X cịn cĩ thể định lượng pha

tỉnh thể và kích thước tinh thé với độ tin cậy cao

Từ giản đồ XRD cĩ thể xác định được kích thước tỉnh thể qua độ rộng

của vạch nhiễu xạ Một cách định tính, mẫu cĩ các tỉnh thể với kích thước hạt

Trang 24

Tì tường Đại Học Sự Phạm Hà Nội 2 Khĩa Luận Tốt Nghiệp Du là kích thước hat tinh thé, 6 1a goc nhiéu xa (độ), B là độ rộng vạch đặc trưng (radian) ở độ cao bằng nửa cường độ cực đại, ^= 1,5406 Ä là bước

sĩng của tia tới, k là hằng số Scherrer phụ thuộc vào hình đạng của hạt và chỉ

số Miller của vạch nhiễu xạ

1.6.2 Phương pháp phố hồng ngoại (FT-IR) [3,4]

Phương pháp phân tích theo phố hồng ngoại là một trong những kỹ

thuật phân tích rất hiệu quả Một trong những ưu điểm quan trọng nhất của

phương pháp phơ hồng ngoại vượt hơn những phương pháp phân tích cấu trúc khác (nhiễu xạ tia X, cộng hưởng từ điện tử vv ) là phương pháp này cung cấp thơng tin về cấu trúc phân tử nhanh, khơng địi hỏi các phương pháp tính tốn phức tạp Kỹ thuật này dựa trên hiệu ứng đơn giản là: các hợp chấp hố

học cĩ khả năng hấp thụ chọn lọc bức xạ hồng ngoại Sau khi hấp thụ các bức

xạ hồng ngoại, các phân tử của các hơp chất hố học dao động với nhiều vận

tốc đao động và xuất hiện đải phổ hấp thụ gọi là phố hấp thụ bức xạ hồng

ngoại.Các đám phơ khác nhau cĩ mặt trong phố hồng ngoại tương ứng với các nhĩm chức đặc trưng và các liên kết cĩ trong phân tử hợp chất hố học Bởi vậy phơ ngoại của một hợp chất hố học coi như "dấu vân tay", cĩ thể căn cứ vào đĩ dé nhận dạng chúng Vùng bức xạ hồng ngại là một vùng phơ bức xạ điện từ rộng nằm giữa vùng trơng thấy và vùng vi ba; vùng này cĩ thé chia thành 4 vùng nhỏ

- Vùng tác dụng với phim ảnh: từ cuối vùng trơng thấy đến 1,2micro - Vùng hồng ngoại cực gần 1,2 - 2,5micro (1200 — 2500picromet).- Vùng hồng ngoại gần cũng gọi là vùng phố đao động

Trang 25

Ti tường Dai Hoc Su Pham Hà Nội 2 Khĩa Luận Tốt Nghiệp

những thơng tin quan trọng về các dao động của các phân tử do đĩ là các thơng tin về cầu trúc của các phân tử

Phổ hấp thụ hồng ngoại dùng trong xác định cấu trúc phân tử của chất cần nghiên cứu Dựa vào vị trí và cường độ các giải hấp thụ trong phố hồng ngoại người ta cĩ thể phán đốn trực tiếp về sự cĩ mặt các nhĩm chức, các liên kết xác định trong phân tử chất nghiên cứu

Khi chiếu một chùm tia đơn sắc cĩ bước sĩng nằm trong vùng hồng ngoại (50-10.000 cm'') qua chất nghiên cứu, một phần năng lượng bị chất hap

thụ làm giảm cường độ của tia tới Sự hấp thụ này tuân theo định luật

Lambert-Beer

Dinh luật Lambert — Beer :

A=logT2=z*I*C

Trong đĩ: e là hệ số hấp thụ phân tử, C nồng dé dung dich (mol/L), 1 d6

dày truyền anh sang (cm), A là độ hấp thụ quang

Phân tử hấp thụ năng lượng sẽ thực hiện dao động (xê dịch các hạt

nhân nguyên tử xung quanh vị trí cân bằng) làm thay đổi độ dài liên kết và các gĩc hố trị tăng giảm tuần hồn, chỉ cĩ những dao động làm biến đổi moment lưỡng cực điện của liên kết mới xuất hiện tín hiệu hồng ngoại Đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của độ truyền quang vào bước sĩng là phố hồng ngoại hấp thụ Mỗi nhĩm chức hoặc liên kết cĩ một tần số (bước sĩng) đặc trưng thể hiện bằng pic trên phổ hồng ngoại Như vậy, căn cứ vào các tan số đặc trưng này cĩ thể xác định được các liên kết giữa các nguyên tử hay nhĩm nguyên tử, từ đĩ xác định được cấu trúc của chất phân tích

1.6.3 Phương pháp hiến vi điện tử quét (SEM)

Phương pháp SEM được sử dụng đề xác định hình dạng và cấu trúc bề mặt của vật liệu Ưu điểm của phương pháp SEM là cĩ thể thu được những bức ảnh 3 chiều chất lượng cao và khơng địi hỏi phức tạp trong khâu chuẩn

Trang 26

bị mẫu Tuy nhiên, phương pháp SEM cĩ độ phĩng đại nhỏ hơn so với phương pháp TEM Phương pháp SEM đặc biệt hữu dụng, vì nĩ cho độ

phĩng đại cĩ thể thay đổi từ 10 đến 100.000 lần với hình ảnh rõ nét, hiển thị

ba chiều phù hợp cho việc phân tích hình dạng và cấu trúc bề mặt XNguơn cấp electron Ong ha caste © Vat kink Ảnh Thee hin qué trinh

ants ding bd Chayla think tn hide

Trưởng quét - “đị n sẻ À huyếc h đai

Phần xe _„ Detector

, "

Mew -“

Hình 7: Sơ đồ nguyên lý của SEM

Nguyên tắc cơ bản của phương pháp SEM là dùng chùm điện tử để tạo ảnh của mẫu nghiên cứu, ảnh đĩ khi đến màn huỳnh quang cĩ thể đạt độ phĩng đại lên tới đến 100.000 lần Chùm electron được tạo ra sau khi ra khỏi thấu

kính tạo thành một tập hợp các hạt thứ cấp đi tới detector Tại đây electron sẽ

được chuyền thành tín hiệu điện Các tín hiệu điện sau khi được khuếch đại đi tới ống tia catot và được quét lên ảnh Các vùng tối hay sáng trên ảnh phụ thuộc vào số hạt thứ cấp đập vào ống tia cactot Độ nét của ảnh được xác định bởi số hạt thứ cấp vào ống tia cafot, số hạt này lại phụ thuộc vào gĩc bắn ra của

electron khỏi bề mặt mẫu, tức là phụ thuộc vào mức độ lồi lõm của bề mặt Vì

thế ánh thu được sẽ phản ánh diện mạo của bề mặt vật liệu

Trang 27

CHUONG 2: THUC NGHIEM

2.1 Hĩa chất, dụng cụ, thiết bị và chuẩn bị dung dịch 2.1.1 Hĩa chất Sử dụng tắt cả các loại hĩa chất tinh khiết từ Trung Quốc -_ Tinh thể Fe(NO:);.9H;O - Dung dịch NaOH 5N - Dung dịch HCI 5% - Etanol (C2Hs;OH) - Maltodextrin 2.1.2 Dung cu - Binh cau 500ml, 1000ml - Binh định mức 250ml -_ Cốc thủy tinh 500ml - _ Cốc thủy tỉnh 100ml, 250ml - Ong dong 100ml, 200ml, 500ml

- _ Nhiệt kế thủy ngân 100°C

- Chén nung, céc cân, đĩa thủy tỉnh, thìa cân, đũa thủy tinh - Binh tia - Ong li tim - _ Cốc thủy tinh 600ml, 1000ml - _ Con từ, nam châm -_ Giấy lọc

-_ Giấy quỳ tím đo pH -_ Cối và chày mã não 2.1.3 Thiết bị

Trong quá trình làm nghiên cứu thí nghiệm, chúng tơi sử dụng các thiết bị sẵn cĩ thuộc Phịng Hĩa Vơ cơ, Viện Hĩa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Cơng nghệ Việt nam

Trang 28

Thiết bị gồm:

- Máy khuấy từ (Heidolph Đức) - Binh hut 4m

- Tủ sấy (M109014 - Hàn Quốc)

- Máy ly tâm (Heidolph - CHLB Đức)

- Cân điện tử cĩ độ chính xác đến 10g (Anh)

- Máy đơng khơ

Máy khuây từ Binh hut am

Mây lv tam điện tử cĩ độ Mây đơng khơ 2.2 Các đặc trưng của maltodextrin [2]

Trang 29

Theta - Scale S!IEHENS DSAH0, X-Rau Lab Hanoi 46-Feb-2019 11:16 T T T T T —— T T 459.00 * Crs io "ha Me Iw! 8.28 L——> T T — T T T T T T as 2a zs 38 3E 40 45 sa SE eg

CESUSERDATANVHHSPOLENAL FPW POLIMAL (CT @.7s, 9E A.@38ds NL: 1.54B6A5 TC hcem 3

Hình 8: Giản đề nhiễu xạ tỉa X của malfodextrin

Hình 9: Ảnh SEM cia maltodextrin nguyén liéu (a), maltodextrin két tinh trong etanol (b)

Ảnh SEM (hình 9a) cho thấy maltodextrin kích thước trung bình khoảng 10-40/zn, hình cầu trịn cĩ các khoảng lõm trên bề mặt Ảnh SEM

(hình 9b) cho thấy maltodextrin kết tỉnh trong cồn các hạt cĩ kích thước nhỏ

hơn, đồng đều hơn và cĩ hình dạng sắc cạnh hơn polymalotose nguyên liệu

Trang 30

Trường Đại Học Sự Phạm Hà Nội 2 Khĩa Luận Tốt Nghiệp DTA TGA uV * 100.00 15000 100.00 00.00 $0.00 00.00 0.00 00.00 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 Time[min]

Hình 10: Giản đồ phân tích nhiệt của maltodextrin

Trên giản đồ TGA của mẫu maltodextrin thể hiện ba giai đoạn mắt khối

lượng Đoạn thứ nhất bắt đầu từ nhiệt độ phịng đến khoảng 140°C cĩ thể

được gián cho sự mất nước hơi ấm và một phần kết tỉnh ứng với ~7% khối

lượng mẫu Giai đoạn mất khối lượng tiếp theo (58%) từ 140°C đến 335°C

được gán cho sự bắt đầu phân hủy một phần maltodextrin Sau đĩ khối lượng

mẫu tiếp tục giảm (45%) với tốc độ chậm hơn, cho đến khoảng 480°C thì mẫu

maltodextrin bị mắt tồn bộ 100% khối lượng

2.3 Nghiên cứu quy trình tổng hợp phức IPC 2.3.1 Thực nghiệm tổng hợp phức IPC

Hình I1 là sơ đồ tĩm tắt của phương pháp tổng hợp phức IPC từ

Fe(NO3)3.9H2O va maltodextrin:

Trang 31

Trường Đại Học Sự Phạm Hà Nội 2 Khĩa Luận Tốt Nghiệ <> Muéi Fe (Ill) + polymaltose Khuấy, gia nhiệt/siêu âm khơng tan Loại bỏ mm] | Điều chỉnh pH | Kết tủa phức IPC à Loại bỏ nước, [em - } {se | | Làm khơ | Hình I1: Sơ đồ tĩm tắt quy trình tống hợp phức IPC - Cách tiến hành:

Hịa tan 35g polymatose trong cốc chứa 100ml nước cất, hịa tan 25g Fe(NO;)s.9H;O trong 50ml nước cất rồi rĩt tồn bộ dung dịch này vào dung dịch polymatose Khuấy đều, đồng thời nhỏ giọt 4lml dung dịch NaOH với

tốc độ 1ml/phút 41ml vào hỗn hợp sắt-polymatose Sau khi tồn bộ NaOH đã được đưa vào phản ứng rồi tiếp tục khuấy thêm 2 giờ Khi phản ứng kết thúc để nguội hỗn hợp tới nhiệt độ phịng rồi ly tâm để loại cặn khơng tan Phần

dung dịch được trung hịa với axit HCI đến trung tínhvới pH từ 6-7 rồi kết tủa phức IPC bằng etanol theo tỉ lệ thế tích dung dich:etanol bằng 1:1 Kết tủa IPC được làm khơ bằng phương pháp đơng khơ

Trang 32

2.3.2 Tống hợp phức IPC ở các pH khác nhau

Tổng hợp phức IPC ở các pH = 8, pH = 9, pH = 10 và pH = 11

Đối với mỗi pH khảo sát, quy trình tống hợp phức IPC cần chú ý các

điểm sau:

Với pH = 8: Lượng NaOH được dùng trong quy trình trên là 38ml Với pH =9: Lượng NaOH được dùng trong quy trình trên là 39ml Với pH = 10: Lượng NaOH được dùng trong quá trình trên là 40ml Với pH = II: Lượng NaOH được dùng trong quá trình trên là 41ml

Các sản phẩm sau khi thu được được nghiền bằng cối mã lão và được

đo phổ hồng ngoại và nhiễu xạ tỉa X

2.3.3 Tổng hợp phức IPC ở các nhiệt độ khác nhau

Chuẩn bị 4 mẫu để tiến hành phản ứng ở các nhiệt độ 25, 60 và 70°C

Đối với mỗi nhiệt độ khảo sát, cần thực hiện các bước sau: Cho hỗn

hợp dung dịch muối sắt và maltodextrin đã pha ở trên, đặt vào máy khuấy từ

và khuấy mạnh Dùng 41ml dung dịch NaOH 5N nhỏ xuống dung dịch với tốc độ 1ml/phút cho tới khi pH = 10, đây là mơi trường thuận loi dé tổng hợp

phức IPC Trong suốt quá trình tổng hợp cần duy trì nhiệt độ phản ứng ốn định Thường xuyên kiểm tra, bố sung NaOH dé dam bao pH = 10

Sau khi lượng đã nhỏ hết lượng NaOH, tiến hành quá trình già hĩa

bằng cách tiếp tục khuấy khoảng 2 giờ ở nhiệt độ cần khảo sát, mơi trường pH = 10, quá trình này sẽ giúp phản ứng điễn ra hồn tồn

Sau khi khuấy xong, để nguội về nhiệt độ phịng và trung hịa bằng

dung dịch HCI 5% để pH = 6-7, ly tâm lấy phần dung dịch và bỏ phần cặn

Kết tủa phức IPC bằng dung dịch etanol theo tỉ lệ 1:1 Để loại bỏ hết cặn

muối NaNO: trong phức ta rửa bằng nước và kết tinh lại bằng etanol 3 lần Phần phức IPC kết tỉnh được lọc qua giấy lọc và được sấy khơ bằng máy đơng khơ Phức IPC được nghiền trong cối mã não đến khi nhỏ và mịn, sau đĩ

Trang 33

Sản phẩm được đánh giá bằng các đặc trưng XRD, FT-IR, SEM, và so

sánh các đặc trưng này với tiêu chuẩn NIST 2.3.4 Chuẩn bị mẫu phân tích

Trước khi phân tích, sấy mẫu IPC bằng phương pháp đơng khơ, nghiền mịn Các mẫu được đo bằng phương pháp sau:

2.3.4.1 Nhiéu xa tia X (XRD)

Các mẫu được đo XRD trên máy SIEMENS D5000 Bruker (CHLB

Đức), tại Viện khoa học Vật liệu, ở các điều kiện như sau: bức xạ Cu-Kø cĩ

bước sĩng 4= 1.5406 A°, cường độ dịng điện 30mA, điện áp 40kV, gĩc quét 2Ø =10—70°, tốc độ quét 0,0309/giây

2.3.4.2 Phố hồng ngoại (FT-IR)

Phố FT-IR của các mẫu được ghi trên máy IMPAC 410 — Nicolet (Mỹ),

tại Viện Hĩa học (Viện KH & CN Việt Nam) Các mẫu được nén ép thành

viên với KBr theo tỉ lệ (1:400), được đo trong khoảng từ 500 đến 4000em'! 2.3.4.3 Hiển vi điện tử quét (SEM)

Ảnh SEM của các mẫu được đo trên trên thiết bị hiển vi điện tử quét

Hitachi $4800 (Nhat Ban), tai Vién khoa học Vật liệu (Viện KH & CN Việt Nam) Trước khi đo các mẫu được phủ Pt trong chân khơng để tăng cường độ

nét của anh SEM do IPC cĩ độ dẫn điện kém

Trang 34

Ti tường Dai Hoc Su Pham Hà Nội 2 Khĩa Luận Tốt Nghiệp

CHƯƠNG 3: KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Quy trình tổng hợp sắt-polymaltose

Quá trình tổng hợp IPC thu được sản phẩm phức chất IPC là chất rắn

màu nâu đỏ tới nâu đen, tan trong nước, khơng tan trong cồn và các dung mơi hữu cơ khác

Phương pháp tổng hợp phức IPC từ sắt Fe(NO:)s và maltodextrin cĩ ưu điểm là cĩ thể khống chế các thơng số phán ứng thơng qua việc tìm hiểu và can thiệp vào quá trình phản ứng đề thu được sản phẩm IPC cĩ chất lượng mong muốn Bản chất của phương pháp này là đi từ các tiểu phân nhỏ, dạng ion trong dung dịch để tạo thành các sản phẩm kết tủa cĩ kích thước nanomet ban đầu Do vậy thay đối các điều kiện tổng hợp như nhiệt độ, độ pH cĩ thể kiểm sốt được hình dạng và độ tinh thể của sản phẩm Đây là phương pháp dùng các nguyên liệu và hĩa chất cơ bản, dễ kiếm, quy trình và thiết bị đơn gián Tuy nhiên, điều kiện để tổng hợp được IPC cĩ trạng thái của sắt trong phức là Akaganeite là khá chặt chẽ Quá trình kết tủa này cĩ thể tạo ra sản phẩm phụ của quá trình phản ứng cĩ thể lẫn vào phức IPC một lượng muối NaNO¿ Tuy vậy, lượng muối này trong quá trình rửa và kết tỉnh lại phức IPC sẽ bị rửa trơi

Sử dụng các phương pháp vật lý để khảo sát các điều kiện phản ứng đến chất lượng sản phẩm IPC như độ đơn pha, độ tỉnh thế, kích thước hạt và phân bồ kích thước hạt trung bình

3.2 Khảo sát ảnh hướng của pH đến phản ứng tạo phức IPC

Một mơ hình cấu trúc mơ phỏng hình học của sắt (III) bat diện được

thiết lập dựa trên lý thuyết liên kết cộng hĩa trị đồng thời cĩ lưu ý đến sự tương tác giữa các phân tử nước trong hai quả cầu hidrat hĩa gần nhất Ngược

với các ion Fe nằm trong khối cĩ liên kết cầu oxi (O) và hydro (OH) với các

Trang 35

ngồi của lớp vỏ hydrat hĩa thứ hai chỉ liên kết với hydro đơn với lớp thứ nhất trong khi đĩ chúng tạo phức liên kết đơi trạng thái khơ Tương tác giữa các ion sắt với hai quả cầu hydrat hĩa gần nhất của chúng làm biến đổi dạng

hình học của bát điện chứa sắt bề mặt so với bát diện chứa sắt trong khối, và

độ dài liên kết Fe-OH và Fe-H;O ở trạng thái khơ và ướt được ước lượng theo lý thuyết cộng hĩa trị H On OH & +t re H nad 09 OH FeOOH T/% 8 4000 3008 2900 1090 v/cm

Hình 13: Phố chuẩn FT-IR của sắt (HH) hydroxit đa nhân

Phố chuẩn FT-IR của FeOOH với các đải dic trang v(OH) 3407 cm",

6(HOH) 1637 cm", 6(OH) 1540 va 1347 cm'!, z(on) 698 cm! va v(FeO)459

cm được trình bày trên hình 12

Trang 36

Truong Dai Hoc Su Pham Ha Nội 2 Khĩa Luận Tốt Nghiệ

Bốn mức pH là 8, 9, 10, 11 được chọn đề khảo sát sự phụ thuộc của quá

trình tạo phức IPC vào pH phản ứng ị : Ì \ \ (| l Ộ -| |] ay Wea me 2 hạ | ate: Sat ee 10048229 2012 8 °C-28°C- pny do 2590013 Oe Sat ov 19051808 2012 PHO CFC May 6028902013 KBr Score 32 * : My \ \ l \ x \ f Ỳ | l I i aN li N | i a Loyd: ! Hình 14: Phố hồng ngoại FT-IR của phức IPC ở: pH = 8 (a), pH =9 (b), pH = 10 (c), pH = 11 (d)

Phổ FT-IR của sản phẩm phức IPC của cả bốn chất đều thể hiện một

dai hap thu rất mạnh và rộng Tuy nhiên ba chất cĩ pH = 8, pH = 9 pH =

1 1với cực hấp thụ nằm nằm trong khoảng 3600-3300 cm'!, chỉ cĩ pH = 8 cực hấp thụ nằm trong khoảng 3400-3300 cm', dải hấp thụ này được gán cho

vùng dao động v(ØØ) của FeOOH và oligosaccrit

Cả bốn chất trong vùng bước sĩng 700 cm, cường độ hấp thụ biến đối

đáng kế Cường độ hấp thụ mạnh ở vùng 754-672 cm trên phố IPC 6 pH = 10 so

với ba phơ cĩ pH = 8, pH = 9 pH = I1 là do dao dong (OH) trong @— FeOOH

Vậy kết quả phân tích phổ FT-IR của bốn chất trên thì phố IPC ở pH = 10 là tốt

Trang 37

3.3 Khảo sát ảnh hướng của nhiệt độ đến phản ứng tạo phức IPC

3.3.1 Độ dẫn điện và pH

Dung dịch nước của [PC cĩ màu nâu đỏ, độ dẫn điện thấp và pH trung tính

Bảng 3: pH và độ dẫn điện của dung dịch của IPC ở 25, 60 và 70°C Dung dịch chứa 167 mgEe/L pH Độ dẫn điện (5 /cm ) IPC (25°C) 8,28 27,2 IPC (60°C) 6,98 38,9 IPC (70°C) 6,7 42,7

Bảng trên trình bày kết quả đo độ dẫn điện và pH của dung dich IPC

167mgFe/L ở các nhiệt độ khác nhau Số liệu cho thấy lượng lon hịa tan

trong dung dịch phức IPC ở nhiệt độ 60°C là thấp (độ dẫn điện thấp và pH

trung tính) trong khi các dung dịch ở nhiệt độ cao hơn thủy phân mạnh hơn,ở

25°C cĩ độ dẫn điện thấp và pH cao Như vậy sản phẩm IPC ở 60°C thu được

Trang 38

Ti tường Dai Hoc Su Phạm Hà Nội 2 Khĩa Luận Tốt Nghiệp Nhận xét:

Giản đồ XRD của hình 15 cho thấy sắt tồn tại ở dạng vơ định hình do

khơng thể hiện các vạch nhiễu xạ đặc trưng của các hợp chất chứa sắt Phố

FT-IR hình 14 gồm các dải hấp thụ từ 3400-3200 em! dai hấp thụ này được gán cho vùng đao động v(ØH) của FeOOH và oligosaccrit Vùng nằm trong

khoảng 699 cm đặc trưng cho nhĩm OH, trên dải 1641 cm! đặc trưng cho

nhĩm v(HOH) nhưng cường độ hấp thụ nhỏ

Những kết quả phân tích trên XRD cho thấy trong mẫu nghiên cứu này

khơng tim thấy các phố đặc trưng của ankegeneite

e_ Hình 16 là giản đồ XRD (a) và phố FT-IR (b) của bột IPC tống hợp ở nhiệt độ 60°C a3 (a) eseeeases Pepe mn >— iy se c= == TS IÊ ut g7 99 8'0384,, ME: 1.249As, TC Rove) * TH NI ca mi 'Weseeunbere (m1) ene weer ViASAnafAt PCM Pr A TCP CT Hình 16: Gidn dé XRD (a) và phố FT-IR (b) của bột IPC tong hop 6 60°C Nhận xét:

Giản đồ XRD của mẫu (hình lĩa), cho thấy đã xuất hiện các vạch của

phổ đặc trưng cho B-FeOOH tại vị trí gĩc 20 = 26,8; 35,2; 39,2; 46,5; 64,5

Cĩ thể nhận thấy các vạch đặc trưng này cĩ cường độ nhỏ, khơng rõ nét và

hầu như tách được khỏi đường nền tín hiệu

Trang 39

Ti tường Đại Học Sự Phạm Hà Nội 2 Khĩa Luận Tốt Nghiệp Từ các kết qua XRD va FT-IR cho thay tại nhiệt độ phản ứng 60°C va

pH = 10 đã xuất hiện các B-FeOOH Các tỉnh thể B-FeOOH tạo thành cĩ kích thước rất nhỏ và hầu hết cĩ thể tồn tại ở dạng vơ định hình

e©_ Hình17 là giản đồ XRD (a) và FT-IR của bột IPC tổng hợp ở nhiệt độ 70°C emma = Seale SUED 25009, Kooy Leb» Nero HH 7019 10°68 Ay, XE â 6 ôO&O CNUSERDATANUIMIPCHTE.RAG IPEWTO CCT 8.7a, 9900.839Ảy, dừ: 1.5484As, TE: Room? = > — (a) = #® ® søs z J # 8 # % 8 Nụ" we 4 | { S0 _ 200 70 1900 1090 'Wereausbe (em) Hình 17: Gián đồ XRD(a) và FT-IR (b) của bột IPC tong hop 6 nhiét dé 70°C Nhận xét:

Phân tích đặc trung XRD và FT-IR của tỉnh thể IPC ở 70°C ta cũng

thay B-FeOOH cé thé ton tại ở dạng vơ định hình do khơng thể hiện các vạch

nhiễu xạ đặc trưng của các hợp chất chứa sắt và phổ FT-TR cũng xuất hiện

một số vạch các dải hấp thụ từ 3500-3200 cm dải hấp thụ này được gán cho

vùng dao động v(OH) đặc trưng cho FeOOH nhưng cũng chưa đúng với kết

quả đã cơng bố

Kết luận:

Qua quá trình nghiên cứ tổng hợp phức IPC từ muối Fe(NO¿)s ở nhiệt

độ và pH khác nhau cho thấy, hợp chất 8-FeOOH được tạo thành cĩ thể tồn

tại ở dạng vơ định hình Tại nhiệt độ phản ứng ở 60°C, pH = 10 đã xuất hiện

các tỉnh thể B-FeOOH cĩ kích thước rất nhỏ

Do sản phẩm IPC tổng hợp được khơng thỏa mãn một số mục tiêu đã đề ra Do vậy, chúng tơi khơng tiếp tục khảo sát một số đặc trưng khác như

ảnh SEM, TEM, phân tích nhiệt

Trang 40

Dựa trên cơ sở các kết quả đã nghiên cứu trước đây tại Phịng Hĩa Vơ cơ, chúng tơi tiến hành tống hợp phức IPC từ muối FeCl: ở các nhiệt độ khác nhau, mơi trường pH thích hợp cho phản ứng nằm trong khoảng 6,5 - 7 Từ các kết quả nghiên cứu này, sẽ tìm nguyên nhân và đưa ra các kết luận xác

thực hơn về quá trình tổng hợp IPC từ muối Fe(NO;)a 3.4 Tống hợp IPC từ FeCl› [2]

Phản ứng tổng hợp phức IPC như trên được thực hiện ở ba nhiệt độ 25°C, 60°C và 90°C, pH = 7

Hịa tan 35 g maltodextrin trong 100 ml nước cất Hịa tan 25 g FeCl:.6H;O trong 50 ml nước cất, sau đĩ rĩt tồn bộ dung dịch này sang cốc

chứa maltodextrin Khuấy mạnh đồng thời thêm từ từ 45 ml dung dịch NaOH

10N vào cốc chứa hỗn hợp muối sắt va maltodextrin Tiếp tục khuấy hỗn hợp

thêm 1h sau khi tồn bộ NaOH đã được đưa vào hệ phản ứng Quá trình trên

được duy trì ở các nhiệt độ cần khảo sát

Để nguội hỗn hợp phản ứng đến nhiệt độ phịng và ly tâm để loại bỏ

cặn khơng tan sau đĩ chỉnh pH về khoảng 6.5 - 7 bằng dung dịch HCI 2N Dùng một lượng etanol cĩ thể tích tương đương với thể tích hỗn hợp phản ứng đề kết tủa phức sắt maltodextrin Tiến hành ly tam dé thu sản phẩm phức IPC, làm khơ sản phâm bằng phương pháp bay hơi chân khơng Sản phẩm khơ được nghiền mịn và bảo quản trong bình hút ẩm trên silicagel để phân

tích các đặc trưng thành phần và cấu trúc bằng XRD, FT-IR và SEM 3.4.1 Ảnh hướng của nhiệt độ đến phản ứng tạo phức IPC

Hình 18 là giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu IPC tổng hợp được ở nhiệt

độ 25°C (a) và 60°C (b)

Két qua cho thay, mau IPC thu duoc & 25°C sat cĩ thể tồn tại ở trạng

thái vơ định hình do khơng thể hiện các vạch nhiễu xạ đặc trưng của các hợp

Định dạng
Số trang	47
Dung lượng	12,91 MB