Nghiên cứu quy trình biến tính vỏ chuối ứng dụng làm vật liệu hấp phụ dầu khoáng

282 
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH BIẾN TÍNH VỎ CHUỐI ỨNG DỤNG 
LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ DẦU KHOÁNG 
Phạm Nguyễn Hoàng Long, Nguyễn Công Minh Trí, Vũ Ngọc Bảo Trân 
Viện Khoa học Ứng dụng HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP.Hồ Chí Minh 
GVHD: PGS.TS Thái Vĕn Nam, ThS. Trịnh Trọng Nguyễn 
TÓM TẮT 
Ô nhiễm dầu từ các sự cố tràn dầu là một trong những mối quan tâm hiện nay. Có nhiều phương 
pháp để xử lý sự cố dần tràn và hấp phụ là một trong những phương pháp khả thi nhất. Hiện nay, 
việc nghiên cứu, chế tạo các loại vật liệu hấp phụ dầu có nguồn gốc tự nhiên đang được quan tâm. 
Mục tiêu của nghiên cứu này là xây dựng quy trình biến tính vỏ chuối nhằm gia tăng hiệu quả hấp 
phụ dầu đồng thời hạn chế khả năng ưa nước của các vật liệu hấp phụ tự nhiên truyền thống. Vỏ 
chuối được xử lý sơ bộ, xử lý hoá học sau đó được biến tính với acid oleic ở tỷ lệ thích hợp. Sau đó, 
vật liệu được đánh giá khả năng xử lý dầu khoáng (dầu diesel) và khảo sát một số thông số ảnh 
hưởng đến khả năng hấp phụ dầu của vật liệu. 
Từ khóa: Acid oleic, biến tính, dầu diesel, hấp phụ, vỏ chuối. 
1 ĐẶT VẤN ĐỀ 
Hiện nay việc ô nhiễm dầu từ các sự cố tràn dầu đang diễn ra thường xuyên hơn, gây ảnh hưởng 
đến môi trường và sinh vật biển. Theo số liệu thống kê của Cục Môi trường, từ năm 1987 đến năm 
2007 đã xảy ra hơn 90 vụ tràn dầu ở các vùng cửa sông và ven bờ gây thiệt hại lớn về kinh tế cũng 
như gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng trong thời gian dài [22]. 
Việc xử lý dầu tràn có nhiều biện pháp như: Cơ học, hoá học và sinh học. Trong đó biện pháp 
hoá học cụ thể là sử dụng chất hấp phụ từ nông nghiệp cho thấy tiềm năng rất lớn, bởi việc vừa 
hạn chế được các phế phẩm nông nghiệp thải ra môi trường vừa khắc phục được các vấn đề ô 
nhiễm dầu. 
Ở nước ta chuối là loại trái cây có diện tích và sản lượng tương đối cao, chiếm 19% tổng diện tích 
cây ăn trái của Việt Nam hàng năm, cho sản lượng khoảng 1,4 triệu tấn/năm [15]. Trong đó, diện 
tích trồng chuối chủ yếu tập trung ở các tỉnh miền Trùng và miền Nam, một số tỉnh như Thanh Hóa, 
Nghệ An, Khánh Hòa, Đồng Nai, Sóc Trăng, Cà Mau có diện tích từ 3.000 ha đến gần 8.000 ha. 
Trong khi đó, các tỉnh miền Bắc có diện tích trồng chuối lớn nhất như: Hải Phòng, Nam Định, Phú 
Thọ chưa đạt đến 3.000 ha [15]. Vỏ chuối chiếm 18 - 33% trọng lượng của quả chuối, theo đó sản 
lượng sản xuất chuối từ 8 – 10 tấn/ngày cho thấy tiềm năng nguồn nguyên liệu đầu vào rất lớn. 
Một trong những yếu tố quan trọng của các chất hấp phụ tự nhiên là thành phần cellulose chiến tỷ 
lệ cao. Theo đó, thành phần cellulose của vỏ chuối chiếm khoảng 4,5 – 4,6% khối lượng, thành 
phần cấu tạo chính là các hợp chất polime được hợp thành từ các mắt xích β-glucozơ nối với nhau 
283 
bởi các liên kết β-1,4-glicozit, phân tử cellulose không phân nhánh, không xoắn dẫn đến vỏ chuối 
có độ xốp cao thích hợp để làm vật liệu hấp phụ [15]. Với những yếu tố trên, cho thấy vỏ chuối có 
nhiều tiềm năng trong việc ứng dụng làm vật liệu hấp phụ dầu. 
Bảng 1: So sánh giữa vỏ chuối và chất hấp thụ dầu tràn hiện tại [6] 
Vật liệu hấp thụ Khả năng hấp thụ (g/g) 
Bông (Cotton) 37,9 ± 2,6 
Rơm lúa mạch 7-12 
Trấu 6-10 
Giấy thải 8-9,5 
Mạt cưa 4,5-8,5 
Vỏ chuối 5-7 
Lõi bắp 5-7 
Bã mía 3-6 
Đất sét 3,4-4 
Rơm lúa mì 2-4 
Vỏ hành tây 0.455 
Vỏ tỏi 0.385 
2 CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN 
Hossain M.A. và cộng sự (2012), đã nghiên cứu sử dụng vỏ chuối để hấp phụ ion Cu2+ và kết quả 
cho thấy giá trị pH tối ưu là 6 sẽ cho dung lượng hấp phụ cực đại là 28 mg/g [11]. 
Đặng Văn Phi (2012) thuộc Trường Đại học Đà Nẵng cũng nghiên cứu việc biến tính vỏ chuối bằng 
acid citric để hấp phụ hai ion là Cu2+và Pb2+. Kết quả thu được là khả năng hấp phụ của vỏ chuối 
biến tính ở điều kiện pH tối ưu là 6 và thời gian cân bằng hấp phụ là 60 phút đối với cả hai ion Cu2+ 
và Pb2+ là cao hơn nhiều so với nguyên liệu ban đầu. Dung lượng hấp phụ cực đại đối với ion Cu2+ 
là 7,704 mg/g và 24,272 mg/g đối với ion Pb2+ [5]. 
Arunakumara và cộng sự (2013), đã sử dụng vỏ chuối để hấp phụ các ion kim loại như: Pb2+, Ni2+, 
Zn2+, Cu2+, Co2+. Kết quả nghiên cứu cho thấy dung lượng hấp phụ cực đại cao nhất đối với ion Pb2+, 
khoảng 7,97 mg/g. Dung lượng hấp phụ hđối với các ion còn lại như: Ni2+, Zn2+, Cu2+, Co2+ lần lượt 
là: 6,88 mg/g; 5,8 mg/g; 4,75 mg/g; 2,55 mg/g [3]. 
M.N.A. Al-Azzawi và cộng sư (2013) cũng nghiên cứu dùng vỏ chuối làm vật liệu hấp phụ các ion 
kim loại Cr3+, Ni2+, Zn2+. Kết quả nghiên cứu chỉ ra ở nhiệt độ 25oC và pH bằng 5, dung lượng hấp 
phụ cực đại của Cr3+ là 76 mg/g; Ni2+ là 19 mg/g và Zn2+ là 66 mg/g [12]. 
Zahra Abbasi và cộng sự (2013), dùng vỏ chuối để hấp phụ ion Co2+ và Ni2+. Kết quả cho thấy dung 
lượng hấp phụ cực đại đối với Co2+ là 9,02 mg/g; Ni2+ là 8,91 mg/g [20]. 
284 
M.S. Mahmoud (2014) đã sử dụng vỏ chuối để hấp phụ ion Mn2+. Kết quả cho thấy khả năng hấp 
phụ ion Mn2+ đạt tối ưu sau khi khuấy 1 giờ, nhiệt độ và pH tối ưu lần lượt là 22oC và 5. Dung lượng 
hấp phụ cực đại là 11,806 mg/g [13]. 
Ngoài ra, G. Alaa El-Din và cộng sự (2018) đã chỉ ra rằng, vỏ chuối có khả năng hấp phụ dầu tương 
đối tốt nhất ở điều kiện 25oC, kích thước hạt trung bình 0,3625 mm, thời gian hấp phụ là 15 phút với 
mẫu nước biển nhân tạo 3,5% và độ dày màng dầu là 5 mm. Cụ thể, khả năng hấp phụ dầu tối đa 
đối với dầu khí và dầu thô sau quá trình phòng hoá một ngày và 7 ngày lần lượt là 5,31; 6,35; 
6,63 g/g vật liệu. Bên cạnh đó, vật liệu có thể tái sử dụng được 10 lần với hiệu suất xử lý hơn 50% [6]. 
Hầu hết các nghiên cứu đều tập trung vào ứng dụng vỏ chuối để hấp phụ các ion KLN trong nước 
[3], [5], [11], [12], [13], [20], trong đó chỉ có nghiên cứu của G. Alaa El-Din và cộng sự (2018) sử dụng vỏ 
chuối để làm vật liệu hấp phụ dầu [6]. Tuy nhiên, khả năng hấp phụ dầu chưa cao. Do đó, trong 
nghiên cứu này, chúng tôi đề xuất quy trình xử lý vỏ chuối biến tính với acid oleic nhằm tăng khả 
năng hấp phụ dầu của vật liệu và hạn chế khả năng ưa nước của vật liệu. 
3 ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU 
Từ những phân tích như trên, vỏ chuối sẽ được tiền xử lý hoá học với kiềm, acid sau đó sẽ được biến 
tính với acid oleic. Theo đó, mục đ ch của việc xử lý kiềm nhằm để loại bỏ lignin, sáp, pectin, lớp 
phủ và làm lộ ra bề mặt bên trong của sợi tự nhiên giúp tăng khả năng hấp phụ dầu (Wahi và cộng 
sự., 2013, Abdullah và cộng sự., 2010) [1]; trong khi đó, việc xử lý vật liệu bằng acid sẽ ngăn chặn sự 
phơi nhiễm và tăng các nhóm cellulose hydrôxyl của thành sợi xơ vỏ chuối [1]. Bên cạnh đó, việc 
gắn các phân tử acid oleic sẽ hình thành các liên kết este tạo thành các xúc tua bắt dầu, dẫn đến 
gia tăng khả năng hấp phụ dầu đồng thời làm mất các nhóm hydrôxyl (OH-) sẽ hạn chế khả năng 
ưa nước của vật liệu [14]. 
Quy trình xử lý vật liệu vỏ chuối sử dụng để làm vật liệu hấp phụ dầu được đề xuất theo Hình 1. Vỏ 
chuối sau khi được thu gom từ các cơ sở sản xuất sẽ được rửa sạch sẽ và xử lý sơ bộ để loại bỏ bụi 
bẩn. Sau đó, vỏ chuối được sấy ở nhiệt độ 85 2oC trong 24 giờ và hút ẩm, bảo quản ở nhiệt độ 
phòng. Do trong vỏ chuối hàm lượng lignin chiếm từ 15 - 20% vậy nên nếu sấy ở nhiệt độ quá cao 
thì vỏ chuối sẽ bị khét, nhiệt độ thích hợp để sấy vỏ chuối là 85oC. Tiếp theo, vỏ chuối sẽ được 
nghiền và cho qua các rây có kích thước khác nhau từ 0,15 – 0,3 mm. Vật liệu vỏ chuối thô sẽ được 
ngâm trong dung dịch kiềm (NaOH) và tiếp tục được ngâm trong dung dịch acid (H2SO4), sau đó rửa 
vật liệu cho đến khi pH trung tính. Vật liệu sau khi được xử lý hóa học sẽ được biến tính với acid 
oleic với các tỷ lệ vỏ chuối/acid oleic = 1/0,4 đến 1/1 đến theo khổi lượng. Sau đó, vật liệu được rửa 
sạch nhiều lần bằng n-hexan để loại bỏ acid oleic dư thừa. Cuối cùng, vật liệu được bảo quản 
trong hũ/túi nilon. 
285 
Hình 1: Sơ đồ nghiên cứu 
Để đánh giá khả năng hấp phụ của vỏ chuối, các vật liệu hấp phụ được chế tạo từ vỏ chuối bao 
gồm vật liệu thô và vật liệu biến tính với acid oleic sẽ được chụp SEM (Kính hiển vi điện tử quét), FTIR 
(Quang phổ hồng ngoại) và quan sát dưới kính hiển vi để xác định hình thái bề mặt. Sau đó, được 
chụp ảnh TEM (Kính hiển vi điện tử truyền qua), FTIR để xác định sự hình thành các liên kết. Tiếp 
theo, áp dụng phương pháp: Xác định dầu mỡ tổng (SMEWW 5520 OIL AND GREASE B2012) để xác 
Xác định các yếu tố ảnh hưởng 
Vỏ chuối 
Xử lý sơ bộ 
Sấy (85 2 oC) 
Nghiền 
Rây 
Sấy lần 2 (85 2 oC) 
Vật liệu thô 
Vật liệu hấp phụ 
tự nhiên 
Xử lý hóa học 
Biến tính với acid 
oleic 
Vật liệu hấp phụ 
biến tính 
Khảo sát bề mặt hình thái qua ảnh: SEM, TEM, FTIR 
Khảo sát khả năng hấp phụ 
Ứng dụng xử lý nguồn nước 
nhiễm dầu 
ả ề ặ ả
286 
định được dung lượng hấp phụ qua các thí nghiệm khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại, các yếu 
tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ của vỏ chuối. 
4 KẾT QUẢ NHIÊN CỨU Ơ BỘ 
Tiến hành thí nghiệm cho 1g vật liệu hấp phụ vào trong 100 ml mẫu nước nhiễm dầu giả định với 
váng dầu dày 5 mm, thời giap hấp phụ là 20 phút. Sau đó, tách vật liệu hấp phụ ra khỏi dung dịch 
bằng phương pháp lọc nhanh và xác định hàm lượng dầu còn lại trong nước sau hấp phụ. 
Hình 1: Cho vật liệu vào trong mẫu nước nhiễm dầu giả định 
Kết quả sơ bộ cho thấy khả năng hấp phụ dầu của 3 mẫu vật liệu hấp phụ: vật liệu thô, vật liệu xử 
lý hóa học, vật liệu biến tính như sau: 
Bảng 2: Kết quả nghiên cứu sơ bộ 
Mẫu Lượng dầu ban đầu (g) Lượng dầu còn lại (g) Lượng dầu hấp phụ (g) 
Vật liệu hấp phụ thô 8.012 6,78 1.232 
Vật liệu xử lý hóa học 8.037 5,61 2.427 
Vật liệu biến tính 8.126 4 4.146 
6 KẾT LUẬN 
Qua các đánh giá ban đầu dựa trên các tài liệu liên quan và quá trình khảo sát ban đầu qua các 
thí nghiệm cơ bản, vỏ chuối có cấu trúc gồm nhiều sợi cellulose, đây là một cấu trúc tiền đề cho 
việc sử dụng làm vật liệu hấp phụ dầu. Các nghiên cứu thực tế cho thấy vỏ chuối bản chất đã có 
thể hấp phụ dầu tương đối tốt, nhưng do bản chất đây là loại vật liệu hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên 
nên có khối riêng lớn làm cho khả năng nổi được của vật liệu trong môi trường nước kém, dẫn đến 
hiệu quả hấp phụ dầu chưa ở mức tốt nhất và khả năng thu gom sau xử lý gặp nhiều khó khăn. 
Tuy nhiên, đối với vỏ chuối đã bổ sung acid oleic thì khả năng hấp phụ dầu có thể sẽ được cải thiện 
một cách đáng kể vì nó hạn chế đi các nhược điểm của vật liệu hấp phụ tự nhiên. 
287 
Vỏ chuối đến nay thường được coi là rác, giá trị kinh tế thấp có thể sử dụng làm vật liệu hấp phụ để 
xử lý nước nhiễm dầu tốt khi được bổ sung thêm một số tác nhân hóa học. Nếu tân dụng được 
nguồn nguyên liệu này để sử dụng làm vât liệu hấp phụ dầu thì sẽ là một hướng đi mới và có ý 
ngh a bởi vì nguồn nguyên liệu có có sẵn và có sản lượng lớn tại Việt Nam. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Abdullah M., Muhammad Faez Mohd Kamaruzaman, Amirul Afif Zulkifli, Nur Haniza Md 
Kamis1 and Nur Amirah Mohd Shahar, Oil removal using durian peel wastes: effect of 
adsorbent condition, Malaysian Journal of Industrial Technology, Volume 1, No. 1, 2016, ISSN: 
2462-2540 
[2] Ahmed Bayat, Seyed Foad Aghamiri, Ahmed Moheb, G. RezaVakili-Nezhaad, Oil spill 
cleanup from sea water by sorbentmaterial, Chem. Eng. Technol. 28 (2005). 
[3] Arunakumara, Buddhi Charana Walpola, Min- Ho Yoon, Banana peel: A green solution 
for metal removal from contaminated waters, Korean J Environ Agric Vol 32, No 2 (2013), pp. 
108- 116 
[4] D. Sidiras, F. Batzias, I. Konstantinou, M. Tsapatsisb, Simulation of auto-hydrolysis effect on 
adsorptivity of wheatstraw in the case of oil spill cleaning, Chem. Eng. Res. Des. (2014) 1–11 
[5] Đặng Văn Phi (2012), Nghiên cứu sử dụng vỏ chuối để hấp phụ một số ion kim loại nặng 
trong nước, Luận văn thạc s , Trường Đại học Đà Nẵng. 
[6] G. Alaa El-Din, A.A. Amer, G. Malsh, M. Hussein (2018) Study on the use of banana peels for 
oil spillremoval, Alexandria Engineering Journal (2018) 57, pp 2061-2068 
[7] Gerald Deschamps, Herve Caruel, Marie-Elisabeth Borredon, Christophe Bonnin, Chrstian 
Vignoles, Oil Removal from Waterby Selective Sorption on Hydrophobic Cotton Fibers. 1. 
Studyof Sorption Properties and Comparison with Other CottonFiber-Based Sorbents, Environ. 
Sci. Technol. 37 (2003) 1013–1015. 
[8] I.M. Muhammad, U.A. El-Nafaty, S. Abdulsalam, Y.I. Makarfi, Removal of oil from oil produced 
water usingEggshell, Civil Environ. Res. 2 (8) (2012). 
[9] Kudaybergenov Kenes, Ongarbayev Yerdos, MansurovZulkhair, Doszhanov Yerlan, Study on 
the effectiveness ofthermally treated rice husks for petroleum adsorption, J. Non-Cryst. Solids 
358 (2012) 2964–2969 
[10] M. Husseien, A.A. Amer, Azza El-Maghraby, NeamaHamedallah, A comprehensive 
characterization of corn stalkand study of carbonized corn stalk in dye and gas oil sorption, J. 
Anal. Appl. Pyrol. 86 (2009) 360–363. 
[11] M.A. Hossain, H. Hao Ngo, W.S. Guo, T.V. Nguyen (2012), Removal of Copper from water by 
absorption onto banana peels as bioadsorbent, Int.J. of Geomate, Vol 2, pp. 227- 234 
288 
[12] M.N.A. Al- Azzawi, S.M. Shartooth, S.A.K. Al- Hiyaly (2013), The removal of Zinc, Nickel from 
Industerial Waste- Water using banana peels, Iraqi Journal of science, Vol 54, No.1, pp. 72- 
81. 
[13] M.S. Mahmoud (2014), Banana peels as an Eco-sorbent for Manganese ions, International 
Journal of Biomolecular, Agricultural, Food and Biotechnological Engineering, Vol 8, No 11 
[14] Nam T.V., Nguyen T.T., Dung D.N., Phuong P.T.H., 2020, Esterified Durian Peel Adsorbents 
with Stearic Acid for Spill Removal, Chemical Engineering Transactions, 78, 271-276. 
[15] Nguyễn Thị Kiều Duyên (2016), Điều chế và khảo sát ứng dụng của vật liệu hấp phụ từ vỏ 
chuối, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học Sư Phạm TP. Hồ Chí Minh 
[16] Rafeah Wahi, Luqman Chuah Abdullah, Thomas ChoongShean Yaw, Zainab Ngaini, Mohsen 
Nourouzi Mobarekeh, Oil removal from aqueous state by natural fibrous sorbent: 
anoverview, Sep. Purzf. Technol. 13 (2013) 1–4 
[17] Renata S. D. Castro (2011), Banana Peel Applied to the Solid Phase Extraction of Copper and 
Lead from River Water: Preconcentration of Metal Ions with a Fruit Waste, I & EC, pp. 3446- 
3451. 
[18] Shariff Ibrahim, Ha-Ming Ang, Shaobin Wang, Removal ofemulsified food and mineral oils 
from wastewater usingsurfactant modified barley straw, Biores. Technol. 100 (2009)5744–
5749. 
[19] Teik-Thye Lim, Xiaofeng Huang, Evaluation of kapok (Ceibapentandra (L.) Gaertn.) as a natural 
hollow hydrophobic–oleophilic fibrous sorbent for oil spill cleanup, Chemosphere 66(2007) 
955–963. 
[20] Z. Abbasi, M. Alikarami, E.R. Nezhad, F. Moradi, V. Moradi (2013), Adsorptive removal of Co2+ 
and Ni2+ by peels of banana from aqueous solution, Universal Journal of chemistry 1(3): 90- 
95. 
[21] Những hậu quả ô nhiễm môi trường biển do tràn dầu [online], viewed 11/02/2016, 
from:<
dau/173158.vnp>. 
[22] Báo cáo đề tài Ô nhiễm tràn dầu ở bờ biển miền Trung [online], viewed 15/06/2016, 
from: