Nghiên cứu thực nghiệm khả năng giải độc kim loại nặng của chế phẩm Antitoxin có nguồn gốc thảo dược

Mặc dù đã có nhiều chương trình, dự án cho việc tập huấn, truyền thông về cách sử dụng hoá chất bảo vệ thực vật nhưng phần lớn nông dân vẫn sử dụng không đúng kỹ thuật về liều lượng, hàm

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Việc sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật như thuốc trừ sâu, diệt cỏ, chất kích thích tăng trưởng, phân bón hoá học…trong sản xuất nông nghiệp tại Việt Nam nói riêng và trên thế giới nói chung đang ngày càng phổ biến Đáng lo ngại hơn

là số lượng thuốc bảo vệ thực vật và chủng loại thuốc bảo vệ thực vật được sử dụng cũng ngày càng tăng Mặc dù đã có nhiều chương trình, dự án cho việc tập huấn, truyền thông về cách sử dụng hoá chất bảo vệ thực vật nhưng phần lớn nông dân vẫn sử dụng không đúng kỹ thuật về liều lượng, hàm lượng, thời điểm thu hái hoa màu …nên dư lượng thuốc bảo vệ thực vật và kim loại nặng có trong môi trường vẫn tồn dư trong thực phẩm thực vật gây nhiễm độc lâu dài qua thức

ăn rau củ quả cho người dùng là điều khó tránh khỏi

Mặt khác môi trường đang ngày càng ô nhiễm, nhất là ô nhiễm kim loại nặng từ các hoạt động công nghiệp và sinh hoạt của con người đã, đang và sẽ thải vào môi trường đất, nước - nơi sản xuất và cung cấp các loại rau xanh, củ, quả… những loại thực vật dùng làm thực phẩm cho con người Vì những nguyên nhân đó mà nhu cầu cần có một chế phẩm giải độc và giảm độc thuốc bảo vệ thực vật, kim loại nặng cho thức ăn là rau, củ, quả…trước khi đưa vào chế biến thức ăn hoặc trước bữa ăn là cần thiết và đáp ứng nhu cầu xã hội

Trên cơ sở sưu tầm các cây thuốc có tác dụng giải độc và một số nguyên liệu trong thiên nhiên như than hoạt tính, đất sét…được sử dụng trong dân gian

từ bao đời nay, chúng tôi bước đầu bào chế ra chế phẩm Antitoxin với hy vọng

nó có tác dụng làm trung hòa hoặc hấp thụ các chất độc như kim loại nặng, thuốc bảo vệ thực vật còn tồn lưu trong thức ăn được chế biến từ rau xanh được trồng hoặc sản xuất trong vùng đất có nguy cơ ô nhiễm các chất độc nói trên

Xuất phát từ những lý do đó, chúng tôi thực hiện đề tài luận văn có tên “ Nghiên cứu thực nghiệm khả năng giải độc kim loại nặng của chế phẩm Antitoxin có nguồn gốc thảo dược”

2 Mục tiêu của đề tài

Kiểm tra được khả năng làm giảm hàm lượng kim loại nặng của chế phẩm

AT nguồn gốc thảo dược ở mức độ phòng thí nghiệm và chứng minh được khả năng không gây độc của chế phẩm trên động vật thí nghiệm

3 Nội dung của đề tài

Để đạt được mục tiêu của đề tài, chúng tôi thực hiện các nội dung chính sau:

- Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm khả năng làm giảm hàm lượng một

số kim loại nặng độc hại là Pb, Cd, As, Cu, Fe, Mn có trong dung dịch thử của chế phẩm AT;

- Xác định hàm lượng một số thành phần chính của chế phẩm Antitoxin như nitơ tổng số, lipits thô, khoáng tổng số, hemicellulose và một số kim loại nặng liên quan… bằng các thiết bị phân tích hiện có tại Viện Khoa học Sự sống – Đại học Thái Nguyên

- Thử khả năng gây độc của chế phẩm AT trên động vật thí nghiệm

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường và trong thực phẩm

1.1.1 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới

Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi theo hướng tiêu cực toàn thể hay cục bộ từng phần môi trường bằng những chất gây tác hại Các yếu tố gây ô nhiễm chủ yếu là do con người tạo ra một cách trực tiếp hay gián tiếp Sự biến đổi môi trường như vậy có thể ảnh hưởng đến đời sống con người và sinh vật, gây tác hại cho nông nghiệp, công nghiệp và làm giảm chất lượng của môi trường tự nhiên cũng như môi trường sống của con người Hiện nay vấn đề ô nhiễm môi trường

đã trở thành nỗi lo của toàn nhân loại Hoạt động kinh tế trên thế giới hàng năm

đã thải vào khí quyển khoảng 200 triệu tấn CO2, 150 triệu tấn H2S, 120 triệu tấn bụi và hàng chục triệu tấn ô nhiễm khác [9], [7] Dân số trên thế giới từng giờ từng ngày tiếp nhận vào cơ thể nhiều chất độc hại qua đường tiêu hóa, hô hấp,

trong số đó có các nguyên tố độc hại như As, Cd, Pb, Hg Người ta đã xác định

được rằng từ năm 1970 trở lại đây khối lượng các kim loại nặng có độc tính cao

như As, Cd được con người đào thải vào môi trường tăng lên gấp bội Chúng

làm ô nhiễm khoảng 6 triệu ha đất màu mỡ bị biến thành hoang mạc, hàng vạn loài động vật thực vật bị biến mất trên bề mặt trái đất, 14.000 người bị nhiễm độc nông dược, 700.000 người bị mắc bệnh vì uống nước không đảm bảo vệ sinh [2] Nền sản xuất hiện đại không chỉ tạo ra những vật liệu mới mà còn tạo ra những chất mới chưa có trong thiên nhiên và phần lớn là xa lạ với cơ thể sống Các cơ thể động vật và thực vật chưa được chuẩn bị để tồn tại trong một sinh quyển bị biến đổi mạnh như vậy và điều đó tất yếu dẫn đến khủng hoảng sinh thái

Môi trường bị ô nhiễm nặng bởi các chất thải công nghiệp, phân bón, thuốc trừ sâu, khí đốt nhiên liệu, các chất độc hại xâm nhập vào cây cối, rau hoa mầu

gây ra nhiều trường hợp ngộ độc thực phẩm cấp tính dẫn đến tử vong Còn những trường hợp nhiễm độc dưới mức gây chết thì không thể kiểm soát được

[8] Hầu hết các kim loại nặng như As, Cd, Pb, Hg đều tồn tại trong nước dạng

ion Chúng phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau, trong đó chủ yếu từ các hoạt động công nghiệp Các kim loại nặng khi đã có mặt trong môi trường chúng tồn tại trong một thời gian rất dài Chúng tích tụ vào các mô sống qua chuỗi thức ăn

mà ở đó con người là mắt xích cuối cùng [10]

Hiện nay vấn đề ô nhiễm môi trường nước đã không còn là hiện tượng của mỗi nước nào mà nó trở thành sự quan tâm của toàn thế giới Theo số liệu của các tổ chức môi trường thế giới, hàng năm các con sông của Châu Á chuyển tải

ra biển 50% chất cặn lắng (tương đương với 13,5 tỉ tấn) của các con sông trên thế giới Tình hình ô nhiễm môi trường xảy ra chủ yếu ở các nước đang phát triển Hơn 90% các cống rãnh đô thị ở các nước này không được xử lý và thải trực tiếp ra môi trường Các khu công nghiệp, nhà máy đã thải vào trong nước rất nhiều kim loại nặng, chất độc, hay các chất thải rắn Theo số liệu của các cơ quan chức năng, trong khoảng thời gian từ năm 1950 đến năm 1975, tập đoàn Chisso của Nhật Bản đã thải một lượng lớn chất thải có chứa metyl thủy ngân vào vịnh Minamata gây ra căn bệnh Minamata từng là nỗi kinh hoàng của bao người dân Nhật Bản [25]

Cd là nguyên tố được quan tâm bởi nó là một trong những chất có khả năng tích lũy trong chuỗi thức ăn của người và động vật Nhiều nghiên cứu đã chứng minh khả năng chuỗi thức ăn bị ô nhiễm đang là hiện trạng của nhiều nước trên thế giới Vấn đề này sẽ làm tăng tích lũy Cd ở một số cơ quan của cơ thể nhất là

ở gan và thận Mức Cd lưu thông trong máu bằng 1/3 – 1/2 mức tích lũy trong

mô, cơ quan Hàm lượng Cd trong các loại thực phẩm dao động từ 0,01 – 0,05 mg/kg thực phẩm, có nhiều ở gạo (0.017 – 0.061 mg/kg); lúa mỳ (0.54 mg/kg);

Ngày nay vấn đề ô nhiễm As đang trở thành sự quan tâm của cả thế giới Hội nghị quốc tế về As được tổ chức tại Bắc Kinh (Trung Quốc), Sandiago (Mỹ)

có tới 5 nước tham gia Trong hội nghị này các quốc gia đã báo cáo về thực trạng nhiễm As, xem xét nguyên nhân và tìm ra các giải pháp khắc phục tình trạng nhiễm As trong nước nhằm bảo vệ sức khỏe nhân dân [16], [17] As từ đất, nước xâm nhập vào cơ thể sinh vật là nguyên nhân khiến As được tìm thấy trong hầu hết các loại lương thực, thực phẩm Hiện nay trên thế giới đã xuất hiện nhiều vùng đất bị ô nhiễm As Trung bình hàng năm ở Canada người dân phun thuốc diệt côn trùng vào vườn cây ăn quả đã làm cho lượng As trong đất tăng lên Các nghiên cứu đều khẳng định rằng có tới 94% As trong đất tồn tại ở pha rắn còn lại chỉ 6% tổng As tồn tại trong dung dịch đất, dễ dàng di chuyển ra khỏi đất Khi tồn tại ở dạng linh động As đặc biệt nguy hiểm cho sinh vật và con người [19]

1.1.2 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng ở Việt Nam

Nước ta đang trong giai đoạn thực hiện công nghiệp hoá - hiện đại hoá và đương nhiên là kéo theo đô thị hoá Theo kinh nghiêm của nhiều nước, tình hình

ô nhiễm môi trường cũng gia tăng nhanh chóng Nếu tốc độ tăng trưởng GDP trong vòng 10 năm tới tăng bình quân khoảng 7%/năm, trong đó GDP công nghiệp khoảng 8-9%/năm, mức đô thị hoá từ 23% năm lên 33% năm 2000, thì đến năm 2010 lượng ô nhiễm do công nghiệp có thể tăng lên gấp 2,4 lần so với bây giờ, lượng ô nhiễm do nông nghiệp và rác thải sinh hoạt cũng có thể gấp đôi mức hiện nay Hiện nay ở Việt Nam, mặc dù các cấp, các ngành đã có nhiều cố gắng trong việc thực hiện chính sách và pháp luật về bảo vệ môi trường, nhưng tình trạng ô nhiễm nước là vấn đề rất đáng lo ngại Tốc độ công nghiệp hoá và

đô thị hoá khá nhanh và sự gia tăng dân số gây áp lực ngày càng nặng nề đối với tài nguyên nước trong vùng lãnh thổ Môi trường nước ở nhiều đô thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ô nhiễm bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn Ở các thành phố lớn, hàng trăm cơ sở sản xuất công nghiệp đang gây ô

nhiễm môi trường nước do không có công trình và thiết bị xử lý chất thải Ô nhiễm nước do sản xuất công nghiệp là rất nặng [27]

Ở nước ta hiện nay nhiều sông, suối, ao, hồ đã trở thành nơi tiếp nhận nước thải đô thị và sinh hoạt, nước thải công nghiệp, đô thị và bệnh viện, các chất rò rỉ

từ các phương tiện giao thông, phân bón dùng trong nông nghiệp chưa qua xử lý

đã xả trực tiếp ra các ao hồ gây ô nhiễm nguồn nước mặt nghiêm trọng và theo các con sông đổ vào vùng sản xuất nông nghiệp Theo kết quả nghiên cứu của Unicef cho thấy 15% mẫu nước giếng khoan tại Hà Nội và các vùng phụ cận hàm lượng As đều cao hơn 0.05 mg/l và 92 % mẫu nước giếng khoan vượt TCCP của WHO [11]

Năm 2002, Lương Thị Hồng Vân tiến hành nghiên cứu sự tồn lưu của Pb

và As trong thực phẩm nguồn gốc thực vật được trồng trong vành đai khu công nghiệp luyện kim mầu Thái Nguyên đã đưa ra một số kết luận: Hàm lượng Pb và

As trong một số rau quả được trồng ở xung quanh khu công nghiệp cao hơn TCCP và cao hơn vùng đối chứng từ 4 – 6 lần [12]

Ở Việt Nam hiện nay tình hình ô nhiễm Cd chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng [4] Theo nghiên cứu của Đào Thị Hằng Nga và Vũ Thị Thư (2001) đã tiến hành khảo sát dư lượng một vài KLN có trong một số rau quả được lưu thông trên các chợ nội ngoại thành Hà Nội cho thấy : trong số 71 mẫu rau quả được phân tích tỉ

lệ các mẫu có hàm lượng Cd vượt quá giới hạn cho phép là 36,62 %

Thái Nguyên là một tỉnh trung du miền núi phía Bắc có nhiều điều kiện thuận lợi cho phát triển các khu công nghiệp Ở đây cũng tập trung nhiều nhà máy xí nghiệp lớn như nhà máy Gang Thép Thái Nguyên, xí nghiệp luyện kim mầu II, nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ Chính vì vậy mà lượng nước thải đổ ra môi trường rất lớn Nước thải của nhiều doanh nghiệp trong số đó được thải trực

hệ thống xử lý nước thải Các cơ sở luyện kim, cán thép, chế tạo thiết bị máy móc tập trung ở Thái Nguyên với tổng lượng nước thải hơn 16.000 m3

/ngày cũng là một trong những “thủ phạm” khiến nguồn nước sông Cầu bị ô nhiễm Riêng KCN gang thép Thái Nguyên mỗi năm có hơn 1,3 triệu m3

nước thải được dẫn đổ ra sông Cầu KCN lớn thứ hai của Thái Nguyên là KCN Sông Công với các nhà máy sản xuất cơ khí, chế tạo máy động lực mặc dù đã hoạt động từ năm

2001 nhưng đến nay vẫn chưa có hệ thống xử lý nước thải tập trung Hầu hết các nhà máy trong KCN cũng chưa có hệ thống xử lý nước thải, hoặc chỉ có hệ thống

xử lý lắng cặn sơ bộ rồi thải thẳng ra Sông Công đem theo rất nhiều dầu mỡ, kim loại nặng độc hại [28]

Như vậy các thông tin trên đều cho thấy sự ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm đều bắt nguồn từ môi trường bị ô nhiễm Với tình trạng diện tích môi trường bị ô nhiễm ngày càng tăng theo đà phát triển kinh tế xã hội và tiến trình thực hiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa…ở nước ta thì nguy cơ thức ăn

và nước uống bị ô nhiễm KLN ngày càng nhiều là điều khó tránh khỏi

1.2 Một số đặc điểm của các kim loại nặng nghiên cứu trong đề tài

1.2.1. Asen (As)

As là một trong những nguyên tố rất phổ biến trong thiên nhiên, chiếm 1,1 – 4 % tổng số nguyên tử trong vỏ trái đất As là nguyên tố thứ 33 trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học As thuộc chu kỳ 4, phân nhóm phụ nhóm V Các đặc trưng cấu tạo và thông số vật lý ở Bảng 1.2 cho thấy khả năng ứng dụng rộng rãi As như một chất bán dẫn, và sự tồn tại của As trong tự nhiên [6] As có vài dạng thù hình, dạng không kim loại và dạng kim loại Dạng không kim loại của As được tạo nên khi làm ngưng tụ hơi của chúng Chúng là những chất màu vàng gọi là As vàng Dạng kim loại của As có màu trắng bạc, mịn, dễ nghiền [15]

Bảng 1.1 Các đặc trưng cấu tạo và thông số vật lý của As

Đặc trƣng Cấu tạo và thông số vật lý

Khối lượng nguyên tử 74.9216 g/mol

As có nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo Nguồn gốc tự nhiên chủ yếu của

As là núi lửa bay hơi nhiệt độ thấp, xói mòn do gió, lửa rừng và bụi tự nhiên Nguồn gốc As nhân tạo là các quá trình nấu chảy đồng, chì, kẽm, sản xuất thép, đốt rừng, đồng cỏ, sử dụng thuốc trừ sâu diệt cỏ, đốt chất thải và nhà máy thủy tinh Ước tính sản xuất 1 tấn đồng có khoảng 3,5 – 3,9 kg As giải phóng vào không khí, thủy vực và đất [14]

As về tính chất hóa học rất giống với nguyên tố đứng trên nó là phốtpho Tương tự như phốtpho, nó tạo thành các ôxít kết tinh, không màu, không mùi như As2O3và As2O5 là những chất hút ẩm và dễ dàng hòa tan trong nước để tạo thành các dung dịch có tính axít Axít asenic (V), tương tự như axít phốtphoric,

là một axít yếu Tương tự như phốtpho, asen tạo thành hiđrua dạng khí và không

ổn định, đó là arsin (AsH3) Sự tương tự lớn đến mức asen sẽ thay thế phần nào cho phốtpho trong các phản ứng hóa sinh học và vì thế nó gây ra ngộ độc [13]

As gây độc cho người và vật nuôi, cây trồng nhưng liều độc rất khó xác

hàm lượng 1,5- 50 g/kg trọng lượng cơ thể sẽ gây tử vong Tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam số 5944.1995 thì hàm lượng As vào trong máu khoảng 1 – 6,4 µg/l [18]

1.2.2 Chì (Pb)

Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học Pb là nguyên tố thuộc nhóm IVA, là kim loại màu xám, có ánh xanh trên bề mặt cắt, dễ nóng chảy, rất mềm, dẻo Dễ dàng cắt Pb bằng dao thành các miếng dạng lá hoặc sợi Pb có cấu trúc lập phương tâm diện

Pb tác dụng với oxi ngay ở nhiệt độ phòng, vì vậy nó thường được bao bọc bởi lớp oxit màu xám trên bề mặt và ngăn cản oxi không khí tiếp tục oxi hóa chì Khi nhiệt độ tăng, quá trình oxi hóa xảy ra nhanh hơn Khi đốt nóng, Pb tác dụng với các halogen, lưu huỳnh, selen và telu tạo thành PbX2 (X: các halogen), PbS, PbSe, PbTe

Trong dãy điện thế, Pb đứng ngay trước Hidro, vì vậy nó hầu như không tan trong dung dịch HCl và H2SO4 loãng Pb khó tan trong các dung dịch HCl và

H2SO4 có nồng độ trung bình do chì clorua và chì sunfat có độ tan bé Do đó chì được dùng để làm acquy Tuy vậy, chì lại dễ dàng tan trong axit acetic khi có mặt oxi hoặc không khí và trong dung dịch HNO3 loãng [6]

Bảng 1.2 Các đặc trưng cấu tạo và thông số vật lý của Pb

Đặc trƣng Cấu tạo và thông số vật lý

Khối lượng nguyên tử 207.2 g/mol

1.2.3 Cadimi (Cd)

Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, Cd là nguyên tố thuộc nhóm IIB, chu kỳ 5, số thứ tự nguyên tử là 48, ký hiệu hóa học là Cd Cd là kim loại màu trắng bạc nhưng ở trong không khí ẩm nó dần bị bao phủ bởi lớp màng oxit nên mất ánh kim Cd là kim loại mềm, dễ nóng chảy Trong thiên nhiên Cd có 3 đồng vị bền trong đó 114Cd chiếm 28% và 112Cd chiếm 24,2% Đặc biệt là đồng

vị 113Cd có tiết diện bắt notron rất lớn nên Cd kim loại được dùng làm thanh điều chỉnh notron trong lò phản ứng nguyên tử

Cd là kim loại tương đối hoạt động ở nhiệt độ thường Trong không khí

ẩm Cd bền nhờ có lớp màng oxit bảo vệ Nhưng ở nhiệt độ cao chúng cháy mãnh liệt tạo thành oxit Cd cháy cho ngọn lửa mầu sẫm Ở nhiệt độ thường Cd bền với nước vì màng oxit bảo vệ Trong dãy hoạt động hóa học, Cd đứng trước hidro nên nó đẩy được hidro ra khỏi axit Cd phản ứng được với các axit không

có tính oxi hóa như HCl, H2SO4 loãng [6]

Sau khi xâm nhập vào cơ thể Cd được hấp thụ, sự hấp thụ Cd liên quan đến giới tính, thời kỳ phát triển, tình trạng dinh dưỡng Các nghiên cứu cho thấy khẩu phần ăn ít protein và các chất khoáng cần thiết như kẽm, canxi, đồng, sắt làm tăng hấp thụ Cd, ngược lại nếu nhiều protein và khoáng chất khẩu phần ăn

Cd tồn tại trong cơ thể từ 10 - 30 năm nên gây bệnh âm thầm và kéo dài Hiện chưa có phương pháp giải độc hữu hiệu, do đó phòng ngừa nhiễm độc Cd

là chủ yếu, tránh việc tạo ra Cd làm ô nhiễm môi trường, khuyên mọi người không nên ăn các thực phẩm nghi ngờ có Cd vượt ngưỡng cho phép nếu phải tiếp xúc với Cd cần có biện pháp phòng ngừa tích cực

1.2.4 Sắt (Fe)

Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleev, Fe nằm trong nhóm VIIIB cùng với các nguyên tố Co, Ni, Ru, Rh, Ir, Os, Pd và Pt Fe là một kim loại màu trắng bóng, có ánh kim, nhiệt độ nóng chảy 1528 0

C, không quá cứng và tồn tại ở 5 dạng đa hình:

Các dạng α và β đều có mạng lập phương tâm khối (I) nhưng khác nhau

về kích thước của tế bào đơn vị Dạng γ thuộc mạng lập phương tâm diện (F) Dạng δ cũng thuộc mạng lập phương tâm khối nhưng với kích thước khác cả 2 dạng α và β α – Fe có tính sắt từ, trong khi các dạng còn lại chỉ có tính thuận từ

Fe là kim loại sinh học quan trọng bậc nhất, chiếm 0,02% khối lượng của thực vật và 0,01% khối lượng của động vật Cơ thể người trung bình có 5g sắt, tập trung chủ yếu trong hemoglobin của máu Khi thiếu Fe cơ thể mắc bệnh thiếu máu, sức khỏe suy giảm, da xanh Fe cực kỳ cần thiết cho sự phát triển của bào thai Nhu cầu về Fe của người khoảng 15mg/người/ngày Vì cơ thể chỉ có thể đồng hóa khoảng 10% lượng sắt có trong thực phẩm, cho nên tổng lượng Fe cần

có trong thực phẩm phải lớn hơn 150 mg Các vitamin và thực phẩm có nguồn gốc thực vật giúp cho việc đồng hóa Fe tốt hơn [6]

Bảng 1.4 Một số hằng số vật lý quan trọng của Fe

Đặc trƣng Cấu tạo và thông số vật lý

Nhiệt độ nóng chảy 1536 oC

Nhiệt độ sôi 2880 oCNhiệt độ thăng hoa 418 kJ/mol

1.2.5 Mangan (Mn)

Mn là kim loại màu trắng xám, giống sắt Nó là kim loại cứng và rất giòn, khó nóng chảy, nhưng lại bị ôxi hóa dễ dàng Mn kim loại chỉ có từ tính sau khi đã qua xử lý đặc biệt Trạng thái ôxi hóa phổ biến của nó là +2, +3, +4, +6 và +7, mặc dù trạng thái ôxi hóa từ +1 đến +7 đã được ghi nhận Mn2+thường tương tác với Mg2+

trong các hệ thống sinh học, và các hợp chất có mangan mang trạng thái ôxi hóa +7 là những tác nhân ôxi hóa mạnh

Mangan chiếm khoảng 1000 ppm (0,1%) trong vỏ Trái Đất, đứng hàng thứ 12 về mức độ phổ biến của các nguyên tố ở đây Đất chứa 7–9000 ppm

Mn với hàm lượng trung bình 440 ppm Nước biển chỉ chứa 10 ppm Mn và trong khí quyển là 0,01 µg/m3

Mn có mặt chủ yếu trong pyrolusit (MnO2), braunit, (Mn2+Mn3+6)(SiO12), psilomelan (Ba,H2O)2Mn5O10, và ít hơn trong rhodochrosit (MnCO3) [29]

cơ thể thực vật và 10-5

trong cơ thể động vật) Mn thuộc loại nguyên tố vi lượng Cũng như các nguyên tố vi lượng khác, Mn thường nằm ở trung tâm hoạt động của một số enzyme kim loại kiểm soát hoạt động của những quá trình quan trọng Mn cần thiết cho sự phát triển bình thường của tế bào, đồng hóa vitamin B1, sắt và đồng Trong cơ thể có các enzyme chứa Mn như arginaza, cholinesteraza kiểm soát các quá trình tương ứng như phân tách các α – aminoaxit, đông máu và trao đổi cacbohidrat Mn còn tham gia vào quá trình tổng hợp các vitamin B và C, clorophin và hemoglobin [6]

1.2.6 Đồng (Cu)

Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, Cu là một nguyên tố thuộc nhóm IB, là một kim loại màu đỏ, có cấu trúc tinh thể kiểu lập phương tam diện, tương đố mềm, dễ kéo dài và dát mỏng Cu có độ dẫn điện và dẫn nhiệt rất cao Thể hiện 3 mức oxi hóa chính là +1, +2 và +3, trong đó mức +2

là bền nhất và là một kim loại kém hoạt động

Tuy hàm lượng của Cu trong cơ thể sinh vật nói chung và cơ thể người nói riêng rất bé, khoảng 10-4%, nhưng vai trò của Cu đối với sự sống là vô cùng quan trọng Cu là một trong những kim loại thiết yếu của sự sống Cho đến nay người ta đã xác định được 25 protein và enzyme chứa Cu Chúng có mặt trong các dạng khác nhau của sự sống và đóng những vai trò rất khai nhau Giống như Fe, kẽm và các kim loại chuyển tiếp khác, Cu thường năm ở trung tâm hoạt động của các phân tử sinh học, trong đó Cu có thể ở các mức oxi hóa +1 hay +2

Bảng 1.6 Một số hằng số vật lý quan trọng của Cu

Đặc trƣng Cấu tạo và thông số vật lý

đó dẫn đến bệnh thiếu máu Sự thiếu Cu cũng dẫn đến chứng bạc tóc Cu có vai trò trong sự tạo thành myelin, loại vật liệu làm nên vỏ của các dây thần kinh [6].

1.3 Đặc điểm của một số loại thảo dƣợc chính và vật liệu có trong tự nhiên dùng làm nguyên liệu bào chế ra AT

Chế phẩm AT được bào chế từ một số loại dược liệu sau:

1.3.1 Cây Tỳ giải (Rhizoma Dioscoreae)

Cây Tỳ giải hay còn gọi là xuyên Tỳ giải, Tất giã, phấn Tỳ giải

Tên khoa học: Dioscorea tokoro Makino

Thuộc họ Củ nâu (Dioscoreaceae)

Tỳ giải là một loại cây leo, sống lâu năm, có rể phình to thành củ, mặt ngoài màu vàng nâu, trong có màu trắng vàng, chất cứng, vị đắng, thân nhỏ, gầy Lá mọc so le, hình trái tim, cuống lá dài, đầu nhọn, có 7-9 hoặc 11 gân lớn Lá kèm biến thành tua cuốn Hoa đơn tính, khác gốc, màu xamh nhạt, mọc thành bông Quả nhỏ, có dìa như cánh Ra hoa vào mùa hạ và mùa thu Cây mọc nhiều ở một số vùng núi nước ta

Thành phần hoá học chính của tỳ giải là Saponin steroid, tinh bột Theo Nhật Bản dược học tập chí 1936, 56:802 Trong tỳ giải có hai chất saponozit

là dioxin và dioscorea sapotoxin

Dioxin là hợp chất có tinh thể, độ chảy 2880C, tan trong nước, tan trong cồn, cồn metylic, hơi tan trong axeton Thủy phân dioxin sẽ cho diosgenin

C27H42O3 và đường ramnoza

Dioscorea sapotoxin có độ chảy 2200C Thuỷ phân sẽ cho phân tử diosgenin, một phân tử ramnoza và một phân tử glucoza Diosgenin cũng có tinh thể, độ chảy 204o

C – 207oC, tan trong các dung môi hữu cơ thông thường

và trong axit axetic, có thể cho tủa như digitalin

Ngoài ra Diosgenin kết hợp với phân tử glucoza thì sẽ cho trilin

C33H52O8, kết hợp với hai phân tử glucoza thì sẽ cho trilarin C39H64O13

Hình 1.1 Cây tỳ giải Theo tài liệu cổ, tỳ giải có vị đắng, tính bình, vào hai kinh can và vị Có tác dụng khử phong thấp, phân thanh khử trọc Dùng chữa bạch trọc, lưng, gối

tê đau, mụn nhọt, phong thấp, đau nhức mình mẩy, lợi tiểu, đái buốt

Trong dân gian Tỳ giải được dùng làm thuốc lợi tiểu tiện, uống vào có tác dụng tiêu độc, chữa mụn nhọt, đau gân cốt, lưng gối đau mỏi, nước tiểu có phản ứng axit Hiện nay tỳ giải còn là nguyên liệu được nhiều nước dùng chiết saponin sterolic, nguyên liệu trung gian chế hocmon và coctizon [5]

1.3.2 Cây Xương bồ (Acorus)

Còn gọi là thạch xương bồ, thủy xương bồ

Tên khoa học Acorus gramineus Soland: Acorus calamus L

Thuộc họ Ráy (Araceae)

Thạch xương bồ (Rhizoma Acori graminei) là thân rễ phơi khô của cây thạch xương bồ Acorus gramineus Soland

Thủy xương bồ (Rhizoma Acori calami) là thân rễ phơi khô của cây thủy xương bồ Acorus calamus L

Chi Xương bồ là một chi của một số loài thực vật một lá mầm trong

thực vật có hoa Chi này đã từng được đặt trong họ Ráy (Araceae), nhưng các

nghiên cứu phát sinh loài gần đây lại đặt nó trong họ riêng của chính nó là họ

Xương bồ (Acoraceae), thuộc bộ Xương bồ (Acorales), trong đó nó là chi duy

nhất của một dòng dõi các thực vật một lá mầm cổ nhất còn tồn tại Tuy

nhiên, quan hệ chính xác của chi Acorus với các thực vật một lá mầm khác

vẫn còn gây tranh cãi giữa các nhà khoa học Một số nghiên cứu chỉ ra rằng

nó nên được đặt trong nhánh dòng dõi của bộ Trạch tả (Alismatales), bao gồm

cả các loài ráy, khoai nước, khoai môn (họ Araceae), họ Tofieldiaceae và một vài họ thực vật một lá mầm thủy sinh khác (chẳng hạn Alismataceae,

Posidoniaceae) Các loài được biết đến nhiều là thạch xương bồ và thủy

xương bồ Xương bồ là mặt hàng được buôn bán trong hàng ngàn năm ở nhiều nền văn minh Nó được sử dụng trong y học để điều trị một số loại bệnh

Hình 1.2 Lá và bông của cây thủy xương bồ và thạch xương bồ

Thời cổ đại ở phương Đông và Ai Cập, thân rễ của các loài xương bồ

được cho là có tính chất kích thích tình dục mạnh Tại châu Âu, Acorus

calamus thường được thêm vào rượu vang còn rễ của nó cũng là một thành

phần tùy chọn trong các loại rượu ngải Trong số các tộc người thổ dân Bắc

Mỹ, xương bồ được dùng như là một loại thuốc cũng như là chất kích thích; ngoài ra, rễ của chúng được sử dụng như là chất có tác dụng hoạt hóa tâm lý

Ở liều cao, nó là chất gây ảo giác; nó đã từng được sử dụng như là chất thay thế cho ma túy ở một vài nơi

- Thạch xương bồ (Rhizoma Acori Graminei): Là một loại cỏ sống lâu

năm, có thân rễ mọc ngang, đường kính to bằng ngón tay, có nhiều đốt, trên

có những sẹo lá Lá mọc đứng, hình dải, dài 30 – 50cm, rộng 2 – 6mm, chỉ có gân giữa Hoa mọc thành bông mo ở đầu một cán dẹt dài 10 – 30cm, cán này được phủ bởi một lá bắc; lá bắc này dài 7 – 20cm rộng 2 – 4mm vượt cao hơn hoa tự rất nhiều, làm cho hoa tự trông như lệch sang một bên, dài 5 – 12cm, đường kính 2 – 4mm Quả mọng, màu đỏ nhạt, một ngăn, có thành gần như khô Quanh hạt có một chất gôm nhầy

Hoa tự rộng 7cm, không cuống, hình chùy dài 15 – 30cm Hoa trắng, điểm hồng, dài 20 – 25cm, tràng hình ống ngắn không vượt quá đài Quả hình cầu hay hình trứng, dài 12mm, rộng 8mm, màu đỏ nâu

- Thủy xương bồ (Rhizoma Acori calami) cũng giống như thạch xương

bồ nhưng to và cao hơn Lá dài 50 – 150cm, rộng 6 – 30mm Lá bắc của cán hoa so với loài trước cũng dài hơn, thường dài tới 45cm Hoa tự mọc thành bông mẫm, so với hoa tự của loài trên cũng to và ngắn hơn, thường dài 4 – 8cm, đường kính 6 - 12mm Mùa hoa tháng 5 đến tháng 7, mùa quả từ tháng 6 đến tháng 8

Trong thạch xương bồ có chừng 0,5 – 0,8% tình dầu, trong tinh dầu có chừng 86% asaron C12H16O3 Ngoài ra còng có một chất phenol và axit béo Tinh dầu có tỷ trọng 1,058 ở 15oC, chỉ số xà phòng 1,3, chỉ số este 5,79, độ sôi 140 – 160oC ở 6mm thủy ngân

Trong thủy xương bồ có 1,5 – 3,5% tinh dầu, trong đó thành phần chủ yếu cũng là asaron C12H16O3 (4 propenyl 1 – 3 – 5 tri-metoxybenzol), rooif ddens asarylandehyt C10H12O4 Ngoài ra còn một glucozit đắng gọi là acorin

và chất tanin

Xương bồ là một vị thuốc được dùng trong cả đông y và tây y

Tinh vị xương bồ theo đông y: vị cay, tính ôn, vào kinh tâm và can Tác dụng tẩy uế, khai khiếu, tuyên khi, trục đờm dùng chữa thần kinh suy nhược kém tiêu hóa, thông cửu khiếu, sáng tai mắt, ôn tràng vị, trị phong hàn, tê thấp

Cây xương bồ có tác dụng xúc tiến sự phân tiết các dịch tiêu hóa và hạn chế sự lên men không bình thường của dạ dày và ruột, làm bớt sự căng thẳng của cơ trơn trong ruột, ngoài ra nó hơi có tác dụng kích thích với da

Theo sự nghiên cứu của Trịnh Vũ Phi (1952) Trung Hoa y học tạp chí

38 (4): 315 -318 trong ống nghiệp thì xương bồ có tác dụng sát khuẩn đối với một số khuẩn ngoài da

Năm 1996, Nguyễn Ngọc Doãn, Nguyễn Địch, Bùi Thế Kỷ và Vũ Anh Vinh (Tạp chí y học Việt Nam, I: 8-14) đã nghiên cứu tác dụng của xương bồ trên thực nghiệm và trên lâm sàng đã đi tới kết luận:

- Xương bồ có tác dung dự phòng và điều trị loạn nhịp tim gây ra trên động vật (thỏ và chó) bằng clorua bary, strophantin, hoặc thắt động mạch vành trái Các súc vật đều được theo dõi bằng điện tâm đồ, huyết áp và nhịp thở Khi xương bồ ổn định nhịp tim thì huyết áp và nhịp thở động vật không

bị rối loạn, sóng R của điện tâm đồ đều cao lên

- Trong lâm sàng, xương bồ có tác dụng điều hòa nhịp tim trong các trường hợp: nhịp xoang nhanh, nhịp đa huyệt xoang nút, ngoại tâm thu thành chuỗi Nhưng có trường hợp không có kết quả đối với rung tâm nhĩ hoặc ngoại tâm thu, nhịp hai, nhịp ba đã có khá lâu

- Xương bồ có thể dùng kéo dài hàng tháng mà không gây độc, đáp ứng rất tốt trong điều trị ở các cơ sở y tế [5]

1.3.3 Cây Thài lài tía (Zebrina pendula Shnizl)

Tên khác: Rau trai, hồng trai

Tên nước ngoài: Wandering jew, spidewory (Anh); misère (Pháp)

Họ: Thài lài (Commelinaceae)

Là một loài cây thảo, mọc bò, cao 20 – 25 cm Thân mọc sát mặt đất, phân nhánh, bén rễ và phình ở các mấu, sau vương thẳng, có lông trắng ở gần mấu, lá mọc so le, hình bầu dục, dài 2,5 – 5cm, rộng 1,5 – 2,5cm, gốc tròn, đầu thuôn nhọn, mép nguyên, hai mặt nhẵn, mặt trên màu xanh lục có vân dọc màu trắng, mặt dưới tía; cuống ngắn; bẹ lá dài 6 – 10mm

Cụm hoa mọc ở ngọn thân thành chùm co lại nằm trong 2 lác bắc dạng

lá hàn liền; hoa màu hồng, tụ họp 1 – 2 cái; đài 3 răng dài, màu trắng lục, hàn liền ở phía dưới thành ống; tràng 3 cánh dính liền thành ống màu trắng; nhị 6, gần bằng nhau, chỉ nhị có lông dài; bầu 3 ô không đều, mỗi ô chứa 2 noãn

Quả nang; hạt nhiều, có áo

Chi Zebrina Chinizl gần đây được Brummitt (1992) đề nghị lấy lại tên

cũ do Linné đã xác định từ năm 1753 là Tradescandia L., gồm một số loài

phân bố rải rác khắp các vùng nhiệt đới Hiện nay thài lài tía chưa rõ về nguồn gốc, có vùng phân bố tự nhiên từ phía nam Trung Quốc đến Lào, Việt Nam và một vài nước khác ở Đông – Nam Á

Ở Việt Nam, thài lài tía thường thấy ở các tỉnh Cao Bằng, Lạng Sơn, Quảng Ninh, Thái Nguyên, Ninh Bình và Thanh Hóa Cây còn được trồng làm cảnh Thài lài tía là cây ưa sáng, chịu được hạn, thường mọc ở núi đá vôi; sinh trưởng mạnh trong mùa mưa ẩm, nửa tàn lụi về mùa đông; có hoa quả hàng năm, tái sinh tự nhiên chủ yếu từ hạt Từng đoạn thân cành khi bị cắt rời khỏi cây vẫn có khả năng tự tái sinh Theo nghiên cứu của Yang Chunxin và các cộng sự năm 1996, thài lài tía có β - ecdyson Thí nghiệm trên súc vật chất này có tác dụng loại trừ được loạn nhịp tim do aconitin gây ra

Thài lài tía có vị ngọt nhạt, tính mát, có tác dụng lợi niệu, nhuận tràng, thanh nhiệt, tiêu độc, lương huyết, tiêu thúng, trừ ho [1]

Hình 1.3 Cây Thài lài (Commelina coelestis)

1.3.4 Cây Bảy lá một hoa (Paris polyphylla Sm)

Còn gọi là thất diệp nhất chi hoa, độc cước liên, thiết đăng đài, chi hoa đầu, tảo hưu, thảo hà xa

Tên khoa học: Paris polyphylla Sm

Thuộc họ Hành tỏi (Liliaceae)

Cây bảy lá một hoa là một loại cỏ nhỏ, có dạng rất đặc biệt, sống lâu năm, thân rễ ngắn, dài chừng 5 – 15cm, đường kính 2 – 2,5cm, rất nhiều đốt, khó bẻ; vết bẻ trong như có bột, màu vàng trắng hay xám vàng Từ thân rễ nổi lên mặt đất một thân mọc thằng đứng cao tới 1m; phía gốc có một số lá thoái hóa thành vẩy, bao lấy thân cây Giữa thân có một tầng lá mọc vòng gồm 3 đến 10 lá nhưng thường chỉ 7 lá Cuống lá dài 2,5 – 3cm phiến lá hình mác rộng, dài 15 – 21cm, rộng 4 – 8cm, đầu phiến lá nhọn, mép nguyên, hai mặt nhẵn, mặt dưới màu xanh nhạt, đôi khi có màu tím nhạt Hoa mọc đơn độc ở đỉnh cành, cuống hoa dài 15 – 30cm Lá đài gồm 5 đến 10, thường là 7, màu xanh lá cây, dài 3 – 7cm, rời từng cái một, trong như lá, không rụng Số cánh tràng bằng số lá đài, hình sợi rủ xuống, màu vàng nâu, chiều dài bằng hay ngắn hơn chiều dài của lá đài Nhị hình sợi, bao phấn màu nâu Nhụy màu tím

đỏ, bầu thường gồm 3 ngăn Quả mọng màu tím đen Mùa hoa vào các tháng

3 – 4 – 5 (Vùng sapa) mùa quả vào các tháng 10 – 11

Gần đây cây bảy lá một hoa được phát hiện tại các vùng núi Cúc Phương, Sapa, Đà Bắc, Sơn Động…

Trong cây bảy lá một hoa có chất glucozit, tính chất saponin gọi là paridin C16H28O7 và paristaphin C38H64O18 cũng là một loại glucozit (theo lý

Lý Thừa Cố, 1960, Trung Quốc dược dụng thực vật đồ giám, Bắc Kinh)

Trong thân rễ và quả người ta chiết xuất được một glucozit gọi là paristaphin, khi thủy phân paristaphin sẽ cho glucoza và một glucozit mới gọi

là paridin; thủy phân paridin ta lại được glucoza và một chất nhựa gọi là paridol

Hình 1.4 Cây Bảy lá một hoa Cây bảy là một hoa là một vị thuốc dùng trong phạm vi dân gian Theo đông y, vị (thân rễ của cây bảy lá một hoa) có vị ngọt, hơi cay, tính bình không độc Tác dụng chủ yếu của nó là thanh nhiệt giải độc, nhất là đối với loài rắn độc Tại vùng Quảng Tây (Trung Quốc) trong nhân dân có câu:

nghĩa là trong nhà mà có cây bảy lá một hoa thì rắn độc không vào được Ngoài công dụng chữa sốt và rắn độc, còn dùng chữa mụn nhọn, viêm tuyến

vú, sốt rét, ho lao, ho lâu ngày, hen xuyễn; dùng ngoài thì giã đắp lên những nơi sưng đau [5]

1.3.5 Cây Đào đông (Prunus persica)

Tên khoa học: Prunus persica Stokes (Amygdalus persica L.)

Thuộc họ Hoa hồng (Rosaceae)

Là một loài cây thân gỗ, cao từ 3 – 4m, da thân cây nhẵn Trên thân thường có chất nhầy đùn ra gọi là nhựa đào Lá đơn, mọc so le, có cuống ngắn, hình mác Phiến lá dài 5 – 8cm, rộng 1,2 – 1,5cm, mép lá có răng cưa Khi vò có mùi hạnh nhân Hoa xuất hiện trước lá, màu hồng nhạt, 5 cánh, 8 nhị màu vàng Quả hạch hình cầu, đầu nhọn có một ngấn lõm vào, chạy dọc theo quả Vỏ ngoài có lông rất mịn, quả chín có những đám đỏ

Cây đào có nguồn gốc Ba Tư Hiện được trồng ở nhiều nước như Liên

Xô, Trung Quốc, Lào, Việt Nam Mọc cả ở rừng núi và đồng bằng Ở Việt Nam nhiều nhất tại Hoàng Liên Sơn (Sapa), Hà Giang, Cao Bằng, Lạng Sơn Hạt đào thu hái vào tháng 7, lấy hạch về đập lấy hạt phơi hay sấy khô gọi là đào nhân

Trong phần thịt quả đào có chữa chất mầu carotenoit, lycopen, cryp – oxatin (crytoxathin) C40H56O và zeaxantin (zeaxanthin) C40H56O2: chừng 15% chất đường, các loại axit hữu cơ (xitric, tactric) vitamin C, Axit clorogenic, rất

ít tinh dầu (trong đó chủ yếu có axetandeyt, este của linalola và các axit axetic, valerianic,caprilic…)

Trong phần hạt đào chứa tới hơn 50% dầu, tỷ trọng 0,9114 – 0,9325m chỉ số xà phòng 190 Chỉ số iot 72 – 99 Ngoài ra còn có 3,5% amygladin, ít tinh dầu (0,4 – 0,7%), men emunsin Năm 1952, một số tác giả còn nghiên

cứu thấy trong hạt đào có colin và axetylcolin (J Formos Med Ass 5 (2) 1952: 75 – 83)

Lá đào có amygdalin, axit tanic, cumarin

Hạt đào có vị đắng, ngọt, tính bình, vào 2 kinh tâm và can Có tác dụng phá huyết, hành ứ, nhuận táo, hoạt trường, dùng chữa huyết ứ, huyết bế…Hạt đào ngoài công dụng chữa ho như nhân hạt mơ còn được dùng làm thuốc điều kinh, cầm máu sau khi đẻ Theo các nhà nghiên cứu ở Đài Loan (Trung Quốc) hạt đào được dùng thay chất ecgotin làm co tử cung, tác dụng trên mạch máu của tử cung làm đông máu

Hình 1.5 Cây Đào đông (đào núi)

Lá đào thường được dùng nấu nước để tắm bên ngoài trị các bệnh ghẻ,

lở, ngứa Tuy nhiên cần chú ý trong lá đào có chất Hydrocyanic acid (HCN) độc, khi dùng phải hết sức cẩn thận, liều vừa dùng, dù dùng ngoài hay dùng trong cũng vậy

Hoa đào được một số người dùng làm thuốc thông tiểu tiện và tẩy,

1.3.6 Cây bèo cái (Pistia stratiotes L.)

Còn gọi là đại phù bình, bèo ván, bèo tai tượng, bèo tía, thủy phù liên

Tên khoa học: Pistia stratiotes L

Thuộc họ Ráy (Areceae)

Bèo cái sống trôi nổi trên mặt nước, là một loại cây lâu năm Các lá dầy, mềm có thể dài tới 14cm và không có cuống lá Lá có mầu xanh lục nhạt với các gân lá song song, các mép lá được che phủ bằng các sợi lông tơ nhỏ

và ngắn

Hình 1.6 Cây và hoa bèo cái Thành phần chủ yếu của cây bèo cái là nước (93,13%), chất khô (6,87%) và chất hữu cơ (5,09%) Ngoài ra còn chứa một số các chất khác như protit, tro, photpho, xeluloza…[5]

1.3.7 Than hoạt tính

Là một chất gồm chủ yếu là nguyên tố carbon ở dạng vô định hình (bột), một phần nữa có dạng tinh thể vụn grafit (ngoài carbon thì phần còn lại thường là tàn tro, mà chủ yếu là các kim loại kiềm và vụn cát) Than hoạt tính

có diện tích bề mặt ngoài rất lớn, nếu tính ra đơn vị khối lượng thì từ 500 đến 2500m2/g (lấy một ví dụ cụ thể để so sánh thì: một sân quần vợt có diện tích rộng khoảng chừng 260m2), do vậy mà nó là một chất lý tưởng dùng để lọc

hút nhiều loại hóa chất

Hình 1.7 Than hoạt tính

Bề mặt riêng rất lớn của than hoạt tính là hệ quả của cấu trúc xơ rỗng

mà chủ yếu là do thừa hưởng từ nguyên liệu hữu cơ xuất xứ, qua quá trình chưng khô (sấy) ở nhiệt độ cao, trong điều kiện thiếu khí Phần lớn các vết rỗng - nứt vi mạch, đều có tính hấp thụ rất mạnh và chúng đóng vai trò các rãnh chuyển tải (kẽ nối) Than hoạt tính thường được tự nâng cấp (ví dụ, tự rửa tro hoặc các hóa chất tráng mặt), để lưu giữ lại được những thuộc tính lọc hút, để có thể thấm hút được các thành phần đặc biệt như kim loại nặng Thuộc tính làm tăng ý nghĩa của than hoạt tính là: nó là chất không độc (kể cả một khi đã ăn phải nó), giá thành sản xuất rẻ (được tạo từ gỗ thành than hoạt tính và từ nhiều phế chất hữu cơ khác, ví dụ: từ vỏ, xơ dừa, trấu), và đồng thời cũng xử lý chất thải rất dễ sau khi đã dùng (bằng cách đốt) Nếu như các chất

đã được lọc là những kim loại nặng thì việc thu hồi lại, từ tro đốt, cũng rất dễ Trong y tế than hoạt tính được dùng để tẩy trùng và các độc tố sau khi bị ngộ độc thức ăn Trong công nghiệp hóa học: làm chất xúc tác và chất tải cho các chất xúc tác khác Trong kỹ thuật thì làm một thành phần của cái lọc khí (trong đầu lọc thuốc lá, cũng như trong tủ mát và máy điều hòa nhiệt độ);

1.3.8 Kaolin

Cao lanh hay đất cao lanh (kaolin) là một loại đất sét màu trắng, bở, chịu lửa, với thành phần chủ yếu là khoáng vật kaolinit cùng một số khoáng vật khác như illit, montmorillonit, thạch anh v.v Trong công nghiệp, cao lanh được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như sản xuất đồ gốm

sứ, vật liệu chịu lửa, vật liệu mài, sản xuất nhôm, phèn nhôm, đúc, chất độn sơn, cao su, giấy, xi măng trắng v.v Cao lanh có nguồn gốc tên gọi từ Cao Lĩnh thổ, một khu vực đồi tại Cảnh Đức Trấn, Giang Tô, Trung Quốc Các

mỏ đất sét trắng tại đây được khai thác để làm nguồn nguyên liệu sản xuất đồ

sứ Trung Quốc Tên gọi kaolin được các giáo sĩ dòng Tên người Pháp du nhập vào châu Âu trong thế kỷ 18 và khi được phiên âm ngược trở lại tiếng

Việt thì nó đã trở thành cao lanh

Hình 1.8 Một mẫu Cao lanh và nơi khai thác Cao lanh trong tự nhiên

Có nhiều kiểu phân loại cao lanh khác nhau, phụ thuộc vào nguồn gốc phát sinh, mục đích sử dụng, độ chịu lửa, độ dẻo, độ xâm tán, hàm lượng các ôxít nhuộm màu v.v Theo nguồn gốc phát sinh, có thể chia cao lanh thành hai dạng là phát sinh từ các nguồn sơ cấp và phát sinh từ các nguồn thứ cấp Cao lanh sơ cấp sinh ra từ quá trình phong hóa hóa học hay thủy nhiệt của các loại

đá có chứa fenspat như rhyolit, granit, gơnai Cao lanh thứ cấp được tạo ra từ

sự chuyển dời của cao lanh sơ cấp từ nơi nó sinh ra vì xói mòn và được vận chuyển cùng các vật liệu khác tới vị trí tái trầm lắng Một số kaolinit cũng

được sinh ra tại nơi tái trầm lắng do biến đổi thủy nhiệt hay phong hóa hóa học đối với acco (arkose), một dạng đá trầm tích mảnh vụn với hàm lượng fenspat trên 25 % Theo nhiệt độ chịu lửa, cao lanh được phân thành loại chịu lửa rất cao (trên 1.750°C), cao (trên 1.730°C), vừa (trên 1.650°C) và thấp (trên 1.580°C) Theo thành phần Al2O3+ SiO2 ở trạng thái đã nung nóng, cao lanh được phân thành loại siêu bazơ, bazơ cao, bazơ hoặc axít Kaolin có cấu trúc 2 lớp 1:1 (tương tự như dickit, nacrit, halloysit) với công thức chung là

Al2Si2O5(OH)4.nH2O (n = 0, 2), thành phần gồm SiO2, Al2O3, H2O, ngoài ra còn có một lượng nhỏ tạp chất Fe, Ti, K và Mg Kaolin có màu trắng, trắng xám, dạng đặc sít hoặc là những khối dạng đất sáng màu, tập vảy nhỏ, tinh thể đơn vị dạng hình lục lăng liên kết thành các tấm nhỏ, mỏng, đường kính khoảng 0,2- 12 µm, khối lượng riêng khoảng 2,1-2,6 g/cm3, độ cứng 1-2,5, có khả năng trao đổi cation khoảng 2–15 meq/100g và phụ thuộc nhiều vào kích thước của hạt, nhưng các phản ứng thay thế cation xảy ra với tốc độ rất lớn Khi ngấm nước, nó có tính dẻo, nhưng không có hiện tượng co giãn Đây là tính chất được biết đến sớm nhất của kaolin, người ta dùng nó ở dạng hồ quánh để định hình và nung thiêu kết để tạo ra các đồ gốm sứ Nhiệt độ nóng chảy của kaolin: 1.750-1.787oC Khi nung nóng, kaolin có hiệu ứng thu nhiệt, pic ở 510-600 oC liên quan đến sự mất nước kết tinh và hiện tượng không định hình của khoáng vật Hai pic toả nhiệt từ 960 đến 1.000 và 1.200o

C liên quan đến quá trình mulit hoá của các sản phẩm kaolin không định hình, với pic 1.200oC là quá trình kết tinh của oxyt silic không định hình để tạo thành cristobalit

Kaolin được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như: Công nghiệp gốm sứ, giấy, sơn, cao su, sợi thuỷ tinh, chất dẻo, vật liệu

hấp thụ cả các loại vi rut và vi khuẩn, vì vậy, kaolinin được ứng dụng cả trong các lĩnh vực y tế, dược phẩm, mỹ phẩm

Công nghiệp sản xuất giấy: trong công nghiệp giấy, kaolin được sử dụng làm chất độn tạo cho giấy có mặt nhẵn hơn, tăng độ kín, giảm độ thấu quang và làm tăng độ ngấm mực in tới mức tốt nhất Loại giấy thông thường chứa 20% kaolin, có loại chứa tới 40% Thông thường, một tấn giấy đòi hỏi

250 - 300kg kaolin Chất lượng kaolin dùng làm giấy được xác định bởi độ trắng, độ phân tán và mức độ đồng đều của các nhóm hạt

Công nghiệp sản xuất đồ gốm: công nghiệp sản xuất sứ, gốm sứ dân dụng, sứ mỹ nghệ, dụng cụ thí nghiệm, sứ cách điện, sứ vệ sinh, v.v đều sử dụng chất liệu chính là kaolin; chất liệu kết dính là sét chịu lửa dẻo, có mầu trắng Chất lượng kaolin đòi hỏi rất cao và phải khống chế các oxit tạo mầu (Fe2O3 và TiO2) Hàm lượng Fe2O3 không được quá 0,4 - 1,5%; TiO2không quá 0,4 - 1,4%; CaO không quá 0,8% và SO3 không quá 0,4%

Công nghiệp sản xuất vật liệu chịu lửa: trong ngành sản xuất vật liệu chịu lửa, người ta dùng kaolin để sản xuất gạch chịu lửa, gạch nửa axit và các

đồ chịu lửa khác

Trong ngành luyện kim đen, gạch chịu lửa làm bằng kaolin chủ yếu được dùng để lót lò cao, lò luyện gang, lò gió nóng Các ngành công nghiệp khác cần gạch chịu lửa với khối lượng ít hơn, chủ yếu để lót lò đốt, nồi hơi trong luyện kim mầu và công nghiệp hóa học, ở nhà máy lọc dầu, trong công nghiệp thủy tinh và sứ, ở nhà máy xi măng và lò nung vôi

Công nghiệp chế tạo sợi thuỷ tinh: một lĩnh vực khác cũng sử dụng kaolin tăng nhanh hàng năm đó là dùng làm nguyên liệu vào của sản xuất sợi thuỷ tinh Trong thành phần của kaolin có chứa cả silica và alumina, chất có trong thành phần của sợi thuỷ tinh Kaolin được sử dụng đồng thời với một lượng nhỏ sắt và titan Nguyên nhân tăng nhu cầu sử dụng kaolin trong lĩnh