Chương 1: Tổng quan. 28 trang (từ trang 4 đến trang 31) Chương 2: Thực nghiệm. 8 trang (từ trang 32 đến trang 40) Chương 3: Kết quả và thảo luận 24 trang (từ trang 41 đến trang 65) Kết luận 2 trang (từ trang 66 đến trang 67) Tàu liệu tham khảo 3 trang ( từ 68 đến trang 70) 3 Luan van CHƯƠNG1:TỔNG QUAN 1.1 Dừa và sợi xơ dừa 1. Đặc điểm và nguồn gốc Dừa (danh pháp khoa học: Cocos nicifera) thuộc giới thực vật, bộ Arecales, họ Arecacee, phân họ Arecoideae, tông Cocoeae, chỉ Cocos, loài C, nucifera.
Nguồn gốc của loài thực vật này là chủ đề đê gây tranh cãi, một số học giả cho rằng nó có nguồn gốc ở khu vực Đông Nam Á, số khác cho rằng nó có nguồn gốc ở miền Tây Bắc khu vực Nam Mỹ. Các mẫu hóa thạch tìm thấy ở New Zealand cho thấy các loai thực vật nhỏ tương tự như cây dừa đã mọc ở khu vực này khoảng 15 triệu năm trước. Về mặt thực vật học, dừa là loại quả khô đơn độc được biết đến như quả hạch có xơ. Vỏ quả ngòai thường cứng, nhẵn, nổi rõ ba gờ, lớp vỏ quả giữa là các sợi xơ gọi là xơ dừa và bên trong nó là lớp vỏ quả trong hay gáo dừa hoặc sọ dừa, lớp vỏ quả trong hóa gỗ, khá cứng, có ba lỗ mầm có thể nhìn thấy rất rõ từ phía mặt ngoài khi bóc hết lớp vỏ ngoài và vỏ giữa (gọi là các mắt dừa) Dừa phát triển tốt trên đất pha cát và có khả năng chống chịu mặn tốt cũng như nó ưa thích các nơi sinh sống có nhiều nắng và lượng mưa bình thường (750- 2.000 mm hàng năm), điều này giúp nó trở thành loại cây định cư bên các bờ biển nhiệt đới một cách tương đối dễ dàng.
Ở Việt Nam ta có rất nhiều loại dừa như: dừa ta, dừa sọc, dừa dứa, dừa sáp, dừa giấy, dừa Tam Quan, dừa Xiêm, dừa lùn cao sản,… Xơ dừa là một chất xơ tự nhiên được tách ra từ vỏ quả dừa và được sử dụng trong các sản phẩm như nệm, dây thừng, chão, thảm, bàn chải, khảm thuyền cũng như vật liệu lèn; nó còn được sử dụng rộng rãi trong nghề làm vườn để làm chất độn trong phân bón. Vỏ và xơ dừa có thể làm nguồn nhiên liệu hay để sản xuất than củi. Một loại dừa hiếm tại Nam bộ có xơ dừa tươi cho nước khá ngọt khi nhai, trong khi các loài khác có vị chát. Xơ dừa là một chất xơ tự nhiên được tách ra từ vỏ quả dừa và được sử dụng trong các sản phẩm như thảm sàn, bàn chải, nệm, dây thừng,…Về mặt kỹ thuật xơ dừa là vật liệu sợi được tìm thấy ngoài lớp vỏ cứng của trái dừa.
4 Luan van Hình 1. Trái dừa và sợi xơ dừa 1. Cấu trúc và tính chất của sợi xơ dừa 1. Cấu trúc của sợi xơ dừa Các sợi xơ dừa có các tế bào sợi cá nhân được thu hẹp và rỗng, với những bức tường dày được làm từ xenlulozo.
Chúng có màu nhạt khi chưa trưởng thành nhưng sau đó trở thành cứng và có màu vàng của một lớp lignin được lắng đọng trên các xenlulozo [23]. Mỗi tế bào dài khoảng 1mm (0.04 in) và đường kính thường từ 10 đến 20 micromet (0,0004 đến 0,0008 in). Sợi xơ dừa có chiều dài thường là từ 10 đến 30 cm. Xơ dừa nâu được thu hoạch từ dừa chín hoàn toàn.
Chúng dày, chắc và có khả năng chống mài mòn cao. Sợi xơ dừa nâu trưởng thành có chứa lignin và xenlulozo ít hơn so với những sợi khác như lanh, bông và vì nó mạnh mẽ nhưng ít linh hoạt hơn. Sợi xơ dừa trắng được tu hoạch từ các quả dừa trước khi chín. Những sợi này có màu trắng hoặc ánh sáng màu nâu và mượt mà và mịn hơn, nhứng cũng yếu hơn.
Chúng thường được quay thành sợi để sử dụng trong chiếu thảm chùi chân hoặc dây thừng [20]. Các sợi xơ dừa tương đối không thấm nước và là một trong những loại sợi tự nhiên có khả năng chịu được sự phá hủy của nước muối. Nước ngọt được xử dụng để xử lý xơ dừa nâu, trong khi nước biển và nước ngọt đều được sử dụng để xử lí xơ dừa trắng [25]. Tính chất của sợi xơ dừa Xơ dừa được tách ra từ vỏ quả dừa.
Chiều dài sợi khác nhau, từ 10-30cm. Sợi xơ dừa mạnh, đàn hồi, có một độ bền màu thấp và độ bền cao (vì thành phần xenlulozo 35-45%, 40-45% lignin và pectin 2,7-4% và hemixenlulozo 0,15-0,25%. Chất lượng sợi được tính dựa trên nhiều nhân tố khác nhau như kích cỡ, cường độ trưởng thành và tất nhiên là còn tùy vào các loại cây dừa khác nhau cũng như là các quá trình, phương pháp nuôi dưỡng [22]. Những nghiên cưu về độ mạnh của sợi xơ dừa được lấy từ những vùng khác nhau ở Kerala đã được đưa ra bởi Mathai Prabhu đã nghiên cứu những tính chất cơ học của sợi xơ dừa như mô đun Young độ bền kéo, độ giãn dài, độ dẫn điện…và so sánh với các loại sơi tự nhiên khác nhau như dứa, chuối, đay Bảng 1.
Tính chất cơ bản của sợi xơ dừa [21] Giá trị Đơn vị Mô đun Young 4000-5000 Mpa Độ bền kéo 140-150 Mpa Độ giản dài 15-17.3 % Độ dẫn điện 0,047 W/mK Tỷ trọng 1.33 g/cm3 Độ thấm nước 10 % Bảng 1. So sánh tính chất của sợi xơ dừa với những sợi tự nhiên khác[19] Dừa Chuối Dừa Đay Đường kính 100-460 80-250 20-80 - Tỷ trọng 1.45 Suất điện trở riêng tại 100V 9-14 6.1 Tỷ lệ xenlulozo/lignin 43/45 65/5 81/12 63/12 Mô đun đàn hồi 4-6 8-20 34-81 20-22 Độ bền 131-175 529-759 413-1627 533 Độ giãn 15-40 1. Xử lí sợi xơ dừa 1. Lý thuyết chúng về quá trình xứ lí sợi Thành phần của sợi thực vật gồm: xenlulozo, hemixenlulozo, lignin, và các chất khác.
Thực chất của quá trình xử lí sợi là dùng hóa chất để tách những thành phần không cần thiết có trong sợi thực vật như: lignin, pectin, chất trích ly,…đó là những thành phần vô định hình, kém ổn định, làm giảm tính chất cơ lý, hóa lý của sợi thực vật. Để phản ứng xảy ra, hóa chất cần xâm nhập vào hình thái cấu trúc này. Để tăng cường khả năng tiếp cận và khả năng phản ứng, xenlulozo cần được gây trương và loai bỏ hemixenlulozo, lignin. Một số tác nhân gây trương thường được sử dụng là H2SO4, NaOH, ZnCl2… 1.
Ảnh hưởng của NaOH [9]. Dung dịch NaOH có nồng độ 5÷30% có khả năng hòa tan các chất vô định hình. Khi ngâm sợi thực vật trong dung dịch NaOH thì có hai quá trình đồng thời xảy ra đó là quá trình tách lignin, các phần vô định hình và quá trình NaOH tương tác với các đại phân tử holoxenlulozo, chúng phụ thuộc vào nồng độ NaOH và thời gian xử lý. Khi nồng độ dung dịch NaOH thì nó hòa tan phần vô định hình, còn xenlulozo chỉ bị tác động nhẹ.
Khi tăng nồng độ NaOH và tăng thời gian xử lý thì quá trình tách phần vô định hình tăng không đáng kể vì hàm lượng của chúng có trong sợi là giới hạn, trong khi đó quá trình tương tác giữa NaOH và các mạch đại phân tử holoxenlulozo lại tăng 1. Ảnh hưởng của dung dịch axit Xenlulozo bị trương nở trong dung dịch axit loãng. Trong môi trường axit đậm đặc như H2SO4 72%, HCl 44%, H3PO4 85%,…xenlulozo sẽ bị hòa tạn Dưới tác dụng của axit, mối liên kết glucozit sẽ bị thủy phân làm cho mạch xenlulozo bị đứt. Tốc độ của quá trình thủy phân phụ thuộc vào độ mạnh yếu của axit.
Ngoài ra, tốc độ thủy phân xenlulozo phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường.Đối với việc khảo sát ảnh hường của dung dịch axit trong xử lý sợi xenlulozo thì thông thường người ta khảo sát xử lý hai giai đoạn: giai đoạn 1 là giai đoạn xử lý với axit, giai đoạn 2 là giai đoạn xử lý với kiềm [9]. Khi thời gian ngâm trong dung dịch axit tăng thì hàm lượng tạp chất bị loại 7 Luan van khỏi sợi cũng tăng. Dung dịch kiềm không chỉ có tác dụng hòa tan các chất sáp, vô cơ và các hemixenlulozo, lignin có độ trùng hợp thấp. Kiềm còn có tác dụng làm trương nở mạch xenlulozo, tuy nhiên không phá hủy xenlulozo mà chỉ gây ra những biến đổi về hóa lý trong cấu trúc.
Trong khi đó, axit có tác dụng làm đứt các liên kết axetal giữa nhóm chức lignin với nhóm hydroxyl của xenlulozo. Các sản phẩm lignin bị tách ra tuy chưa hòa tan trong dung dịch này nhưng ở giai đoạn xử lý kiềm chúng sẽ dê dàng tham gia vào các phản ứng hóa học và tạo nên các sản phẩm dễ tan trong dung dịch kiềm, thậm chí tan trong nước. Trong môi trường axit, hemixenlulozo dễ bị thủy phân và tăng khả năng phân tán trong nước [10]. Xử lý sợi tự nhiên tạo ra các loại sợi đáp ứng nhu cầu biến tính [9] Khi sử dụng xenlulozo tự nhiên như: đay, tre, bột gỗ mềm, bột vỏ trấu, hạt bông.làm vật liệu nền thì trong hầu hết các trường hợp, thông số ghép phụ thuộc vào hàm lượng lignin có mặt trong chất nền.
Nói chung hàm lượng lignin càng cao thì hiệu suất tổ hợp càng thấp. Điều đó là do lignin hoạt động như một chất bắt gốc tốt, làm hạn chế quá trình tổ hợp. Chẳng hạn ta nhận thấy có sự giảm cường độ tín hiệu phổ ESR (phổ cộng hưởng spin điện tử) liên quan đến việc tăng hàm lượng lignin của xenlulozo được chiếu xạ quang học. Như đã nói ở trên, mặc dù lignin là một chất làm chậm quá trình tổ hợp, nhưng đôi khi ở một số phương pháp lại cho kết quả ngược lại.
Kết quả nghiên cứu thu được khi tổ hợp xơ dừa và than bùn cho hiệu suất cao. Kết quả cho thấy một lượng lớn lignin có mặt trong bột có thể tạo thuân lơi cho việc tổ hợp. Nguồn gốc, phân loại và tính chất của than bùn 1. Nguồn gốc than bùn ở Việt Nam Nước ta rất giàu mỏ than bùn.
Đây là nguồn tài nguyên lớn cho đất nước, đặc biệt có lợi cho nông nghiệp phân bón và công nghiệp khí đốt. Than bùn được hình thành do sự tích lũy lâu đời của các xác thực vật phân giải trong điều kiện thừa ẩm, thiếu không khí. Kết quả của sự phân giải này là các xác thực vật không được phân giải hoàn toàn mà hình thành một chất lớp hữu cơ gồm 8 Luan van những phần còn lại của thực vật đang bị dở dang, mùn mục và chất khoáng. Lớp chất hữu cơ đó gọi là ”than bùn”[2].
Do điều kiện tự nhiên, điều kiện khí hậu và đặc điểm thực vật khác nhau của từng vùng, các mỏ than bùn ở nước ta có những đặc điểm khác nhau.