Nghiên Cứu Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Đặc Tính Hóa Lý Của Nanocellulose Từ Phế Phẩm Nông Nghiệp

• Tác giả: Bùi Thị Ngọc Diễm
• 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 Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Đặc Tính Hóa Lý Của Nanocellulose Từ Phế Phẩm Nông Nghiệp
• Loại tài liệu: luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.1. Lí do thực hiện đề tài
• 1.2. Mục tiêu đề tài
• 1.3. Phạm vi nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Dư lượng cây trồng
• 2.2. Giới thiệu về nguyên liệu lõi ngô
• 2.3. Tổng quan về cây ngô
• 2.4. Tình hình sản xuất ngô trong và ngoài nước
• 2.5. Tổng quan về nanocellulose
• 2.5.1. Giới thiệu chung
• 2.5.2. Cấu trúc và tính chất
• 2.5.3. Các phương pháp trích xuất
• 2.5.4. Ứng dụng của nanocellulose
• 2.5.5. Tổng hợp các bài báo có liên quan
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
• 3.1. Nguyên liệu và hóa chất sử dụng
• 3.2. Chuẩn bị nguyên liệu thí nghiệm
• 3.3. Hóa chất sử dụng
• 3.4. Trích xuất sợi nanocellulose bằng phương pháp nitro-oxidation
• 3.5. Tiến hành thí nghiệm
• 3.6. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)
• 3.7. Phương pháp phân tích nhiệt (TGA)
• 3.8. Phương pháp xác định độ kết tinh (XRD)
• 3.9. Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR)
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BIẾN LUẬN
• 4.1. Kết quả phân tích kính hiển vi điện tử quét (SEM)
• 4.2. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (FTIR)
• 4.3. Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X (XRD)
• 4.4. Kết quả phân tích nhiệt (TGA)
• 4.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích xuất nanocellulose
• 4.5.1. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng
• 4.5.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng
• 4.5.3. Ảnh hưởng của nồng độ axit HNO3
• 4.5.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ thể tích HNO3 và khối lượng mẫu
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

I. Tổng quan về nghiên cứu nanocellulose từ phế phẩm nông nghiệp

Nghiên cứu về nanocellulose từ phế phẩm nông nghiệp đang thu hút sự chú ý lớn trong cộng đồng khoa học. Nanocellulose là một vật liệu có tiềm năng lớn nhờ vào các đặc tính vượt trội như độ bền cao, nhẹ và khả năng tương thích sinh học. Việc khai thác phế phẩm nông nghiệp như lõi ngô không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra nguồn nguyên liệu giá trị cho ngành công nghiệp. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính hóa lý của nanocellulose.

1.1. Định nghĩa và ứng dụng của nanocellulose

Nanocellulose là cellulose có kích thước nano, có nhiều dạng như sợi nanocellulose (CNF) và tinh thể nanocellulose (CNC). Chúng được ứng dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm, dược phẩm và vật liệu xây dựng nhờ vào tính chất cơ học và hóa học vượt trội.

1.2. Tầm quan trọng của phế phẩm nông nghiệp

Phế phẩm nông nghiệp, đặc biệt là lõi ngô, là nguồn nguyên liệu phong phú và rẻ tiền. Việc sử dụng chúng để sản xuất nanocellulose không chỉ giúp giảm thiểu lãng phí mà còn tạo ra giá trị kinh tế cao cho nông dân.

II. Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính hóa lý của nanocellulose

Đặc tính hóa lý của nanocellulose phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thời gian phản ứng, nhiệt độ và nồng độ axit. Việc hiểu rõ các yếu tố này sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc điều chỉnh các yếu tố này có thể cải thiện đáng kể độ kết tinh và tính chất cơ học của nanocellulose.

2.1. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng

Thời gian phản ứng là yếu tố quan trọng trong quá trình trích xuất nanocellulose. Nghiên cứu cho thấy, thời gian phản ứng dài hơn có thể dẫn đến độ kết tinh cao hơn, nhưng cũng cần cân nhắc để tránh phân hủy vật liệu.

2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng

Nhiệt độ phản ứng ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ phản ứng và độ kết tinh của nanocellulose. Nghiên cứu cho thấy, nhiệt độ tối ưu giúp tăng cường hiệu suất trích xuất mà không làm giảm chất lượng sản phẩm.

2.3. Ảnh hưởng của nồng độ axit

Nồng độ axit sử dụng trong quá trình trích xuất cũng là một yếu tố quan trọng. Nồng độ axit cao có thể làm tăng tốc độ phản ứng nhưng cũng có thể dẫn đến sự phân hủy của nanocellulose.

III. Phương pháp trích xuất nanocellulose từ lõi ngô

Phương pháp trích xuất nanocellulose từ lõi ngô sử dụng kỹ thuật nitro-oxidation, một phương pháp đơn giản và hiệu quả. Quy trình này không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn giảm thiểu lượng hóa chất sử dụng. Kết quả cho thấy, phương pháp này cho ra sản phẩm có độ kết tinh cao và tính chất cơ học tốt.

3.1. Quy trình nitro oxidation

Quy trình nitro-oxidation bao gồm việc sử dụng hỗn hợp axit nitric và natri nitrit để trích xuất nanocellulose. Phương pháp này cho phép thu được sản phẩm với độ tinh khiết cao và ít tạp chất.

3.2. Đặc trưng sản phẩm nanocellulose

Sản phẩm nanocellulose thu được được đặc trưng bằng các phương pháp như SEM, FTIR và XRD. Các kết quả phân tích cho thấy sản phẩm có độ kết tinh cao và hình thái đồng nhất.

IV. Ứng dụng thực tiễn của nanocellulose trong ngành công nghiệp

Nanocellulose có nhiều ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực như thực phẩm, dược phẩm và vật liệu xây dựng. Đặc biệt, nanocellulose có khả năng loại bỏ kim loại nặng trong nước, góp phần bảo vệ môi trường. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc ứng dụng nanocellulose trong xử lý nước có thể mang lại hiệu quả cao và tiết kiệm chi phí.

4.1. Ứng dụng trong ngành thực phẩm

Trong ngành thực phẩm, nanocellulose được sử dụng như một chất tạo độ nhớt và ổn định cho sản phẩm. Điều này giúp cải thiện chất lượng và thời gian bảo quản thực phẩm.

4.2. Ứng dụng trong xử lý nước

Nanocellulose có khả năng hấp thụ kim loại nặng, giúp cải thiện chất lượng nước. Nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng nanocellulose trong xử lý nước có thể giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu nanocellulose

Nghiên cứu về nanocellulose từ phế phẩm nông nghiệp như lõi ngô mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp. Việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và ứng dụng nanocellulose sẽ góp phần vào sự phát triển bền vững. Tương lai của nanocellulose hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho cả môi trường và kinh tế.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc trích xuất nanocellulose từ lõi ngô có thể đạt được hiệu suất cao với chất lượng tốt. Các yếu tố như thời gian, nhiệt độ và nồng độ axit cần được tối ưu hóa để nâng cao chất lượng sản phẩm.

5.2. Triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc phát triển các ứng dụng mới cho nanocellulose và cải thiện quy trình sản xuất để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.