Nghiên Cứu Trích Xuất Nanocellulose Từ Phế Phẩm Nông Nghiệp Lõi Ngô - Ứng Dụng Trong Xử Lý Nước Thải

• Tác giả: Nguyễn Lê Hoàng Vũ
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Chí Thanh
• Trường học: Trường Đại Học Nông Lâm
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Trích Xuất Nanocellulose Từ Phế Phẩm Nông Nghiệp Lõi Ngô - Định Hướng Ứng Dụng Trong Xử Lý Nước Thải
• Loại tài liệu: Khóa Luận
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• LỜI CÁM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Phương pháp nghiên cứu
• 1.3.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
• 1.3.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Dư lượng cây trồng
• 2.2. Tổng quan về cây ngô
• 2.3. Tình hình sản xuất ngô trong và ngoài nước
• 2.4. Thành phần cấu tạo lõi ngô
• 2.5. Tổng quan sinh khối lignocellulosic
• 2.6. Cellulose
• 3. CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Nguyên liệu và hóa chất sử dụng
• 3.1.1. Chuẩn bị nguyên liệu thí nghiệm
• 3.1.2. Hóa chất sử dụng
• 3.2. Trích xuất sợi nanocellulose bằng phương pháp nitro - oxidation
• 3.2.1. Chuẩn bị thí nghiệm
• 3.2.2. Tiến hành thí nghiệm
• 3.3. Các phương pháp phân tích
• 3.3.1. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét
• 3.3.2. Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR)
• 3.3.3. Phương pháp xác định độ kết tinh (XRD)
• 3.3.4. Phương pháp phân tích nhiệt (TGA)
• 3.4. Ứng dụng của nanocellulose trong hấp phụ kim loại Crom
• 4. CHƯƠNG 4
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Trích Xuất Nanocellulose Từ Lõi Ngô

Nghiên cứu trích xuất nanocellulose từ phế phẩm nông nghiệp, đặc biệt là lõi ngô, đang thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học. Lõi ngô là một nguồn nguyên liệu phong phú và rẻ tiền, có thể được sử dụng để sản xuất nanocellulose với nhiều ứng dụng tiềm năng. Nanocellulose có cấu trúc nano, mang lại nhiều lợi ích về mặt cơ học và hóa học, hứa hẹn sẽ là một vật liệu quan trọng trong tương lai.

1.1. Tính Cấp Thiết Của Nghiên Cứu Nanocellulose

Nhu cầu về vật liệu bền vững và thân thiện với môi trường ngày càng tăng. Việc sử dụng phế phẩm nông nghiệp như lõi ngô để sản xuất nanocellulose không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra giá trị kinh tế từ nguồn nguyên liệu sẵn có.

1.2. Định Nghĩa Nanocellulose Và Các Dạng Của Nó

Nanocellulose là cellulose có kích thước nano, bao gồm các dạng như sợi nanocellulose (CNF) và tinh thể nanocellulose (CNC). Những dạng này có tính chất vượt trội, như độ bền cao và khả năng tương thích sinh học, làm cho chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho nhiều ứng dụng.

II. Vấn Đề Ô Nhiễm Nước Và Vai Trò Của Nanocellulose

Ô nhiễm nước là một trong những thách thức lớn nhất hiện nay, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Nanocellulose có khả năng hấp phụ các ion kim loại nặng, giúp cải thiện chất lượng nước. Việc nghiên cứu ứng dụng nanocellulose trong xử lý nước thải là một giải pháp tiềm năng để giải quyết vấn đề này.

2.1. Nguyên Nhân Gây Ô Nhiễm Nước

Ô nhiễm nước có thể do nhiều nguyên nhân, bao gồm các ion vô cơ, kim loại nặng và vi sinh vật. Những chất này không chỉ gây hại cho môi trường mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

2.2. Tác Động Của Ô Nhiễm Nước Đến Sức Khỏe

Ô nhiễm nước có thể dẫn đến nhiều bệnh tật, từ các bệnh về tiêu hóa đến các vấn đề nghiêm trọng hơn như ung thư. Việc tìm kiếm các giải pháp hiệu quả để xử lý nước thải là rất cần thiết.

III. Phương Pháp Trích Xuất Nanocellulose Từ Lõi Ngô

Quy trình trích xuất nanocellulose từ lõi ngô bao gồm nhiều bước, từ thu gom nguyên liệu đến xử lý hóa học. Phương pháp nitro-oxidation đã được áp dụng để tối ưu hóa quy trình này, giúp giảm thiểu lượng hóa chất sử dụng và tiết kiệm năng lượng.

3.1. Quy Trình Trích Xuất Nanocellulose

Quy trình bắt đầu bằng việc thu gom và làm sạch lõi ngô, sau đó áp dụng phương pháp nitro-oxidation để tách nanocellulose. Phương pháp này cho phép thu được sản phẩm với chất lượng cao và hiệu suất tốt.

3.2. Phân Tích Tính Chất Nanocellulose

Các phương pháp phân tích như SEM, FTIR và TGA được sử dụng để xác định tính chất của nanocellulose thu được. Những phân tích này giúp đánh giá độ kết tinh, cấu trúc và khả năng hấp phụ của vật liệu.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Nanocellulose Trong Xử Lý Nước

Sợi nanocellulose có khả năng hấp phụ các ion kim loại nặng, cho thấy tiềm năng lớn trong việc xử lý nước thải. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng nanocellulose có thể loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm, góp phần cải thiện chất lượng nước.

4.1. Khả Năng Hấp Phụ Của Nanocellulose

Nghiên cứu cho thấy nanocellulose có khả năng hấp phụ cao đối với các ion kim loại nặng như Cr, Pb và Hg. Điều này mở ra cơ hội ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp.

4.2. Tiềm Năng Ứng Dụng Trong Ngành Công Nghiệp

Với tính chất vượt trội, nanocellulose có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, từ xử lý nước thải đến sản xuất vật liệu sinh học, giúp giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường.

V. Kết Luận Và Định Hướng Tương Lai Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu trích xuất nanocellulose từ lõi ngô không chỉ giúp tận dụng phế phẩm nông nghiệp mà còn mở ra hướng đi mới trong xử lý ô nhiễm nước. Tương lai của nanocellulose hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực khác nhau.

5.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng nanocellulose có thể được trích xuất thành công từ lõi ngô và có khả năng hấp phụ tốt các ion kim loại nặng, góp phần vào việc xử lý nước thải hiệu quả.

5.2. Định Hướng Nghiên Cứu Trong Tương Lai

Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình sản xuất và mở rộng ứng dụng của nanocellulose trong các lĩnh vực khác như y học và vật liệu xây dựng, nhằm phát huy tối đa tiềm năng của vật liệu này.