Chương 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.4. Giới thiệu về vật liệu hấp phụ - vỏ lạc
1.4.1. Giới thiệu sơ lƣợc về cây lạc
Lạc, còn đƣợc gọi là đậu phộng (danh pháp khoa học là Arachis hypogaea), là một loài cây thực phẩm thuộc họ Đậu có nguồn gốc tại Trung và Nam Mỹ.
a
O Ccb
Ccb
a
Ccb O
M
α
Lạc là cây công nghiệp ngắn ngày, đƣợc phát hiện và gieo trồng từ khoảng 500 năm nay, giá trị kinh tế của lạc đƣợc chú ý đến khoảng từ 250 năm trở lại đây. Cây lạc có giá trị kinh tế cao và có nhiều công dụng, đặc biệt đƣợc dùng làm thực phẩm, trong công nghiệp thực phẩm, trong kĩ nghệ, trong trồng trọt,… Phụ phẩm của cây lạc gồm khô dầu, vỏ hạt và thân lá. Thân và lá cây lạc có thể dùng làm thức ăn cho gia súc và các loại phân bón có giá trị tương đương phân chuồng.
Cho đến thế kỷ XIX đầu thế kỷ XX, trên thế giới, lạc là cây họ đậu có diện tích lớn nhất, hiện nay đứng hàng thứ hai trong số các cây lấy dầu thực vật (về sản lƣợng và diện tích) với diện tích gieo trồng vào khoảng 20 – 21 triệu ha/năm, sản lƣợng vào khoảng 25.5 – 26 triệu tấn. Ở Việt Nam, lạc được trồng rộng rãi khắp cả nước. Trừ các loại đất quá dốc, đất chua, đất chua mặn, đất sét,…các loại đất khác đều trồng đƣợc lạc [13, 35].
ảng 1.3: Diện tích và sản lƣợng lạc của Viêt Nam từ 2008 – 2014 [36, 37]
Năm Diện tích (nghìn ha) Sản lƣợng (nghìn tấn)
2008 255,3 530,2
2009 245,0 510,9
2010 231,4 487,2
2011 223,8 468,7
2012 219,2 468,5
2013 216,3 492,6
2014 230,0 530,0
(Nguồn: TỔNG CỤC THỐNG KÊ) 1.4.2. Cấu tạo và thành phần chính của vỏ lạc
Vỏ dày từ 0,3 – 2 mm và gồm có ba lớp là: vỏ ngoài, vỏ giữa có mô cứng và vỏ trong có mô mềm (hình 1.1). Khi quả chín, trên vỏ quả có các đường gân ngang, dọc hình mạng lưới. Vỏ quả chiếm 25-28% khối lượng quả [35].
Hình 1.4: Cấu tạo vỏ lạc
Thành phần chính của vỏ lạc là gluxit, gồm: xenlulozơ, hemixenlulozơ, lignin và một số hợp chất khác. Thành phần hóa học của vỏ đậu phộng khác nhau tùy loại vỏ và điều kiện bóc vỏ. Thành phần gần đúng của vỏ lạc là: xenlulozơ 37%, hemixenlulozơ 18,7%, lignin 28%, protein 8,2%, cacbonhiđrat 2,5%,…[38]
Sự kết hợp giữa xenlulozơ và hemixenlulozơ đƣợc gọi là holoxenlulozơ có chứa nhiều nhóm OH, thuận lợi cho khả năng hấp phụ thông qua liên kết hiđro.
Xenlulozơ: là polisaccarit do mắt xích α-glucozơ [C6H7O2(OH)3]n nối với nhau bằng liên kết 1,4-glycozit. Phân tử khối của xenlulozơ rất lớn, khoảng từ 250000 100000 đvC. Trong mỗi phân tử xenlulozơ có khoảng 1000 15000 mắc xích glucozơ.
Hemixenlulozơ: về cơ bản hemixenlulozơ là polisaccarit giống nhƣ xenlulozơ nhưng có số lượng mắc xích nhỏ hơn. Hemixenlulozơ thường bao gồm nhiều loại mắc xích và có chứa nhóm thế axetyl và metyl.
Lignin: là loại polime đƣợc tạo bởi các mắc xích phenylpropan. Lignin giữ vai trò là chất kết nối giữa xenlulozơ và hemixenlulozơ [21].
1.4.3. Một số hướng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp làm VLHP Vỏ lạc: Đƣợc sử dụng để chế tạo than hoạt tính với khả năng tách Cd2+ rất cao, chỉ cần hàm lƣợng than hoạt tính là 0,7 g/l có thể hấp phụ rất tốt dung dịch chứa Cd2+
nồng độ 20 mg/l. Nếu so sánh với các loại than hoạt tính thông thường thì khả năng hấp phụ của nó cao gấp 31 lần [7].
Vỏ đậu tương: Có khả năng hấp phụ tốt đối với nhiều ion kim loại nặng nhƣ Cd2+, Zn2+ … và một số hợp chất hữu cơ, đặc biệt hấp phụ rất tốt Cu2+. Vỏ đậu tương sau khi xử lý với natri hiđroxit và axit xitric thì dung lượng hấp phụ cực đại lên tới 108 mg/g [30, 31].
Bã mía: Được đánh giá như phương tiện lọc chất bẩn từ dung dịch nước và đƣợc ví nhƣ than hoạt tính trong việc loại bỏ các ion kim loại nặng nhƣ Cr3+, Ni2+, Cu2+… Bên cạnh khả năng tách các kim loại nặng, bã mía còn thể hiện khả năng hấp phụ tốt đối với dầu [7, 29].
Lõi ngô: Sau khi đƣợc xử lý bằng natri hiđroxit và axit photphoric thì hiệu quả hấp phụ tương đối cao, dung lượng hấp phụ cực đại đối với Cd2+ và Cu2+ lần lượt là 25 mg/g và 69 mg/g [23, 29, 34].