NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH XỬ LÝ RÁC THẢI XỐP BẰNG TINH DẦU CHIẾT XUẤT TỪ VỎ QUẢ THUỘC HỌ CAM QUÝT TẠI VÙNG NÚI PHÍA BẮC VIỆT NAMNGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH XỬ LÝ RÁC THẢI XỐP BẰNG TINH DẦU CHIẾT XUẤT TỪ VỎ QUẢ THUỘC HỌ CAM QUÝT TẠI VÙNG NÚI PHÍA BẮC VIỆT NAMNGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH XỬ LÝ RÁC THẢI XỐP BẰNG TINH DẦU CHIẾT XUẤT TỪ VỎ QUẢ THUỘC HỌ CAM QUÝT TẠI VÙNG NÚI PHÍA BẮC VIỆT NAM
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
BÁO CÁO TÓM TẮT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ
NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH XỬ LÝ RÁC THẢI XỐP BẰNG TINH DẦU CHIẾT XUẤT TỪ VỎ QUẢ THUỘC HỌ CAM QUÝT
TẠI VÙNG NÚI PHÍA BẮC VIỆT NAM
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
BÁO CÁO TÓM TẮT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ
NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH XỬ LÝ RÁC THẢI XỐP BẰNG TINH DẦU CHIẾT XUẤT TỪ VỎ QUẢ THUỘC HỌ CAM
QUÝT TẠI VÙNG NÚI PHÍA BẮC VIỆT NAM
Trang 3DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP
TT Họ và tên Đơn vị công tác và
Giảng viên chuyên ngành cây
ăn quả, Trường ĐH Nông lâm Thái Nguyên
Bố trí thí nghiệm, xử lý mẫu thí nghiệm, tham gia tổ chức hội thảo
ĐH Nông lâm Thái Nguyên
Điều tra khảo sát, xử lý số liệu thống kê, tham gia tổ chức hội thảo, viết báo cáo chuyên đề
3 PGS.TS Đỗ
Thị Lan
Giảng viên phân tích và đánh giá môi trường, Trường ĐH Nông lâm Thái Nguyên
Bố trí thí nghiệm và viết báo cáo chuyên đề
4 TS Hoàng
Hùng
Giảng viên ô nhiễm môi trường, trường ĐH Nông lâm Thái Nguyên
Bố trí cơ sở vật chất phục vụ thí nghiệm và tổ chức hội thảo
5 TS Dư Ngọc
Thành
Giảng viên: Công nghệ môi trường, trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên
Xử lý mẫu vỏ cam quýt, xây dựng
mô hình ứng dụng, viết báo cáo chuyên đề
ĐH Nông lâm Thái Nguyên
Tham gia điều tra khảo sát, xây dựng mô hình ứng dụng, viết báo cáo chuyên đề
7 ThS Hoàng
Thị Lan Anh
Giảng viên khoa học môi trường, Trường ĐH Nông lâm Thái Nguyên
Tham gia xử lý mẫu rác thải xốp
Thư ký hành chính, tập hợp số liệu nghiên cứu, tham gia xây dựng mô hình ứng dụng, viết báo cáo chuyên đề
Trang 4MỤC LỤC
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1
INFORMATION ON RESEARCH RESULTS 3
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU 7
1.1 Cơ sở khoa học 7
1 2 Tổng quan về rác thải xốp 7
1 2.1 Nguồn gốc của xốp 7
1 2.2 Công nghệ chế tạo xốp 7
1.2.3 Tác hại của xốp đến môi trường 7
1.3 Tổng quan về tinh dầu 7
CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 7
2.1 Đối tượng nghiên cứu 7
2.2 Nội dung nghiên cứu 6
2.3 Phương pháp nghiên cứu: 7
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 8
3.1 Tổng quan tài liệu về các quy trình triết tách tinh dầu từ vỏ quả thuộc họ cam quýt và các quy trình xử lý rác thải xốp 8
3.1.1 Phương pháp chiết (Extraction) 8
3.1.2 Phương pháp ướp 8
3.1.3 Phương pháp ép cơ học 8
3.1.4 Phương pháp tách tinh dầu bằng phương pháp trích ly bằng dung môi rễ bay hơi 8
3.1.5 Phương pháp chưng cất 8
3.2 Đánh giá thực trạng rác thải xốp tại khu vực miền núi phía Bắc 8
3.2.1 Đánh giá thực trạng rác thải xốp tại Thái Nguyên 8
3.2.2 Đánh giá thực trạng rác thải xốp tại Hà Giang 8
3.3 Nghiên cứu chiết xuất tinh dầu từ vỏ quả thuộc họ cam, quýt 8
3.3.1 Thiết kế thiết bị chưng cất tinh dầu 8
3.3.2 Quy trình chưng cất tinh dầu 8
3.4 Nghiên cứu tách chiết hợp chất có khả năng hòa tan xốp thay thế aceton và toluen 9
3.5 Nghiên cứu khả năng hòa tan rác thải xốp bằng hợp chất có nguồn gốc thiên nhiên được tách triết từ tinh dầu vỏ quả thuộc họ cam, quýt 14
3.5.1 Khả năng xử lý xốp của tinh dầu họ cam quýt 14
Trang 53.5.2 Xác định thời gian tối ưu khi sử dụng tinh dầu chiết tách từ vỏ họ cam quýt để xử lý xốp 14
3.5.3 So sánh khả năng xử lý xốp giữa tinh dầu họ quả citrus và acetone 15
3.5.4 Cơ chế của quá trình xử lý xốp bằng tinh dầu cam, quýt 15
3.5.5 Hiệu quả kinh tế của việc sử dụng tinh dầu quất, quýt xử lý xốp thay thế cho acetone 16
3.6 Đề xuất quy trình xử lý rác thải xốp bằng phương pháp sinh học sử dụng tinh dầu chiết tách từ vỏ họ quả Citrus 16
Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 16
4.1 Kết luận 16
4.2 Kiến nghị 17
DANH MỤC HÌNH Hình 3.1: Biểu đồ thể hiện tỷ lệ xốp được sử dụng trong một ngày 7
DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Thể tích tinh dầu thu hồi trong quá trình chưng cất 8
Bảng 3.2: Kết quả phân tích thành phần hóa học trong tinh dầu bưởi 9
Bảng 3.3: Kết quả phân tích thành phần hóa học trong tinh dầu cam 10
Bảng 3.4: Kết quả phân tích thành phần hóa học trong tinh dầu quýt 11
Bảng 3.5 Kết quả phân tích thành phần hóa học trong tinh dầu quất 12
Bảng 3.6 Kết quả xử lý xốp của tinh dầu họ quả citrus 13
Bảng 3.7 Diễn biến thời gian và khối lượng rác thải xốp được xử lý 13
Bảng 3.8 So sánh kết quả xử lý xốp của tinh dầu họ quả citrus và acetone 14
Bảng 3.9 Kết quả chưng cất thu hồi tinh dầu quất sau xử lý xốp 14
Bảng 3.10 Chi phí chưng cất 10 mẻ nguyên liệu tinh dầu họ citrus 15
Trang 6BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1 Thông tin chung:
- Tên đề tài: Nghiên cứu và xây dựng quy trình xử lý rác thải xốp bằng tinh dầu chiết
xuất từ vỏ quả thuộc họ cam quýt tại vùng núi phía Bắc Việt Nam
- Mã số: B2014-TN02-02
- Chủ nhiệm đề tài: TS Trần Thị Phả
- Tổ chức chủ trì: Đại học Thái Nguyên
- Thời gian thực hiện: Năm 2014 - 2016
2 Mục tiêu:
Xác định hợp chất có nguồn gốc thiên nhiên thay thế aceton và toluen trong quá trình
xử lý rác thải xốp Xây dựng quy trình xử lý và tái chế rác thải xốp bằng phương pháp sinh học
sử dụng tinh dầu chiết xuất từ vỏ quả thuộc họ cam
3 Tính mới và sáng tạo:
Chiết xuất tinh dầu từ vỏ quả họ citrus và sử dụng tinh dầu để xử lý xốp phế thải
thay thế cho acetone đã mở ra một một hướng đi mới đầy triển vọng trong lĩnh vực môi trường bởi hiệu quả xử lý xốp cao, tiết kiệm, có thể tái thu hồi, đặc biệt là không ảnh
hưởng tới môi trường và sức khỏe con người
4 Kết quả nghiên cứu:
Qua nghiên cứu đề tài đã đưa ra được một số kết quả chính:
- Có 5 phương pháp nghiên cứu chiết tách tinh dầu và trong đó phương pháp chứng cất tinh dầu bằng phương pháp lôi cuốn được sử dụng để làm nghiên cứu trong quá trình chiết tách tinh dầu của đề tài
- Lượng rác thải xốp phát sinh chủ yếu là các quán ăn uống, các khu chợ tập trung của
thành phố Các loại hộp xốp được sử dụng đều không rõ nguồn ngốc, không có hướng dẫn sử dụng và không có một hướng dẫn sử dụng cụ thể nào
- Limonene là thành phần quyết định tới khả năng xử lý xốp của tinh dầu chiếm 90,19% trong tinh dầu quất, quýt Sau khi xử lý rác thải xốp bằng tinh dầu có thể đem đi tái chế thu hồi lại tinh dầu
- Khi tiến hành thí nghiệm đánh giá khả năng xử lý xốp của tinh dầu họ citrus với 3 công thức và 3 lần nhắc lại ta thấy ở công thức thí nghiệm 2 (10ml xử lý 5g xốp) là công thức tối ưu nhất Theo kết qủa nghiên cứu và phân tích đã chứng minh được rằng tinh dầu xử lý xốp chỉ là quá trình hòa tan vật lý thông thường
- Tinh dầu sau khi xử lý xốp có thể thu hồi tới 90% - 95% Tinh dầu sau thu hồi vẫn có thể tái
sử dung để xử lý xốp, đồng nghĩa với việc chỉ hao hụt khoảng 5% - 10% tinh dầu cho việc hòa tan hoàn toàn một khối lượng xốp nhất định
- Qua kết quả thí nghiệm cho ta thấy, khả năng xử lý rác thải xốp của tinh dầu chiết tách từ vỏ quả quất, quýt và acetone là gần như nhau Tuy nhiên, việc sử dụng acetone trong xử lý và tái chế xốp hiện nay vẫn còn hạn chế do chi phí cao và acetone là hóa chất độc hại cho con người cũng như sinh vật
Trang 7- Trần Thị Phả, Vũ Văn Biển, Nguyễn Thị Hảo, Hứa Văn Đáo, Vương Văn Ánh (2014),
“Kết quả bước đầu nghiên cứu xây dựng mô hình chưng cất tinh dầu cam, bưởi phục vụ xử lý
rác thải xốp”, Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Đại học Thái Nguyên, số 122(80), tr 117 –
123
- Trần Thị Phả, Vũ Văn Biển, Nguyễn Thị Hảo, Hứa Văn Đáo, Vương Văn Ánh (2015),
“Nghiên cứu sử dụng tinh dầu cam, bưởi xử lý rác thải xốp”, Tạp chí Khoa học & Công nghệ -
Đại học Thái Nguyên, số 128(14), tr.71 - 77
- Trần Thị Phả, Nguyễn Thị Huệ (2015), “Nghiên cứu khả năng xử lý rác thải xốp bằng
tinh dầu vỏ quất”, Tạp chí Khoa học đất, số 45, tr 59-64
- Vũ Văn Biển, Nguyễn Thị Hảo, Hứa Văn Đáo, Vương Văn Ánh, Trần Thị Phả (2014),
“Nghiên cứu khả năng xử lý rác thải xốp bằng tinh dầu bưởi”, Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ
tuổi trẻ các trường đại học và cao đẳng khối Nông – Lâm – Ngư – Thủy sản toàn quốc lần thứ 6 tại Trường Đại học Tây Nguyên tháng 9 năm 2014, tr 933 – 938
5.2 Sản phẩm đào tạo:
a Hỗ trợ nghiên cứu sinh: Có 01 nghiên cứu sinh tham gia làm cùng đề tài và đã bảo vệ xong đề cương nghiên cứu sinh được đào tạo tại Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên
- Nguyễn Thị Huệ, Nghiên cứu và xây dựng quy trình xử lý rác thải xốp bằng tinh dầu
chiết xuất từ vỏ quả họ cam quýt tại các tỉnh miền núi phía Bắc, Việt Nam
Nghiên cứu sinh đã bảo vệ được 1 seminar khoa học về: Nghiên cứu phương pháp tách chiết tinh dầu từ vỏ quả họ cam quýt
b Luận văn thạc sĩ: Có 02 thạc sĩ đã bảo vệ thành công luận văn được đào tạo tại Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên
- Nguyễn Thị Hằng (2015), Nghiên cứu chiết tách tinh dầu từ vỏ quả quất, quýt (Citrus)
để xử lý rác thải xốp tại Thành phố Thái Nguyên, Luận văn thạc sĩ Khoa học môi trường –
Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên
- Ngô Văn Tĩnh (2015), Nghiên cứu chiết tách tinh dầu từ vỏ quả cam, bưởi
(Citrus) và ứng dụng xử lý rác thải xốp, Luận văn thạc sĩ Khoa học môi trường – Trường Đại
học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên
c Đề tài luận văn tốt nghiệp Đại học: Có 4 sinh viên đã bảo vệ xong khóa luận tốt nghiệp đại học được đào tạo tại Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên
- Vương Văn Ánh, lớp 42AKHMT, Nghiên cứu khả năng xử lý xốp của tinh dầu quất
- Vũ Văn Biển, lớp 42AKHMT, Nghiên cứu khả năng xử lý xốp của tinh dầu bưởi
- Nguyễn Thị Hảo, lớp 42AKHMT, Nghiên cứu khả năng xử lý xốp của tinh dầu cam
- Bùi Thu Trang, lớp 43AKHMT, Nghiên cứu khả năng xử lý xốp bằng tinh dầu quýt
d Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học
- Vũ Văn Biển (2013), Xử lý xốp bằng tinh dầu cam, quýt, Mã số: SV 2013 – 31
Trang 85.3 Sản phẩm khác:
+ Đạt giải nhất trong triển lãm sáng tạo trẻ tại triển lãm thành tựu đào tạo và nghiên cứu khoa học Đại học Thái nguyên – do Đại học Thái Nguyên và Bộ khoa học Công nghệ tổ chức, sản phẩm là kết quả mô hình chưng cất tinh dầu
+ Đạt giải khuyển khích Hội nghị KHCN trẻ các trường đại học và cao đẳng khối Nông – Lâm – Ngư – Thủy sản toàn quốc lần thứ 6 do Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức tại Trường Đại học Tây Nguyên tháng 9 năm 2014, sản phẩm là bài báo đăng kỷ yếu
6 Phương thức chuyển giao, địa chỉ ứng dụng, tác động và lợi ích mang lại của kết quả nghiên cứu:
+ Quy trình xử lý rác thải xốp bằng tinh dầu chiết tách từ vỏ quả họ Citrus tại CTCP Môi trường đô thị Thái Nguyên và Hà Giang
+ Đã thiết kế được hệ thống liên hoàn chưng cất tinh dầu từ vỏ quả họ citrus – xử lý rác thải xốp và hoàn lưu tinh dầu sau xử lý tại phòng thí nghiệm Khoa Môi trường để phục đào tạo
và nghiên cứu cho viên sinh viên ngành Khoa học Môi trường
Trang 9MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING
THAI NGUYEN UNIVERSITY
INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
1 General information:
- Project title: Studying and buildingthe treatment process of styrofoam waste
(polystyrene) by using essential oil extracted from citrus peels in the northern mountains of
Vietnam
- Code: B2014-TN02-02
- Coordinator: Dr Tran Thi Pha
- Implementing institution: Thai Nguyen University
- Duration: 2014 - 2016
2 Objectives:
Identifying compounds of natural origin as alternatives of acetone and toluene in styrofoam waste treatment processes Building processes for treatment and recyclingstyrofoam waste by a biological method using essential oils extracted from citrus peels
3 Creativeness and innovativeness:
Extracting essential oil from citrus peel and using them for processing styrofoamwasteby replacing acetone have opened a promising new direction in the field
of environment by its high treatment efficiency, saving, recovery, especially it does not affect the environment and human health
4 Research results:
The main results of the study are summarized as follows:
- There are 5 research methods of oil extraction including steam distillation method, which is used in the process of oil extraction of the project
- The amount of styrofoam waste generated mostly from restaurants, markets in the
city The styrofoam boxes used were of unknown origin with no guidance for specific use
- Limonene is a crucial component to the capacity of essential oils in treatingstyrofoam accounting for 90.19% of kumquat and tangerine oils After thetreatment of styrofoam waste, essential oils can be recycled and recovered
- When conducting experiments for evaluating the capacity to treat styrofoam of citrus essential oils with 3treatments and 3 replications, the treatment 2 (10ml of essential oil to treat 5g of styrofoam) is found as the optimal treatment According to the analysis results of research,
it is demonstrated that the process of treating styrofoam by essential oilsis just a normal physical solubility process
- After treatment, essential oils can be recovered to 90% - 95% The essential oil can still be recovered for re-use for styrofoam waste treatment, meaning that only about 5% - 10% of essential oils will belost fordissolving completely a certain styrofoam volume
- The result of the experiment shows the capacity of treating the styrofoam waste
by using oil extracted from the peels of kumquat and tangerine, and acetone is almost the same However, the use of acetone in the processing and recycl ing of styrofoam is still limited due to high costs and acetone are hazardous substances to humans and animals
Trang 10- Trần Thị Phả, Vũ Văn Biển, Nguyễn Thị Hảo, Hứa Văn Đáo, Vương Văn Ánh (2014),
“Initial results of the study on distillation modeling of orange and grapefruit essential oil for
styrofoam waste treatment”, Journal of Science & Technology - Thai Nguyen University, vol
122(80), pp 117 – 123
- Trần Thị Phả, Vũ Văn Biển, Nguyễn Thị Hảo, Hứa Văn Đáo, Vương Văn Ánh (2015),
“Research on the utilization of orange and grapefruit essential oils for styrofoam waste
treatment”, Journal of Science & Technology - Thai Nguyen University, vol 128(14), pp 71 -
77
- Trần Thị Phả, Nguyễn Thị Huệ (2015), “Study on the capacity of kumquat essential
oil in treating styrofoam”, Journal of Soil Science, vol 45, pp59-64
- Vũ Văn Biển, Nguyễn Thị Hảo, Hứa Văn Đáo, Vương Văn Ánh, Trần Thị Phả (2014),
“Study on the capacity of grapefruit essential oil in treating styrofoam”, The Proceedings of the
6 th National Youth Science and Technology Conference for Agriculture - Forestry - Fisheries – Marine Universities and Colleges in Tay Nguyen University, pp 933-038
5.2 Training products:
a Support for fellows: There is 01 fellow (educated at Colleges of Agriculture and Forestry – Thai Nguyen University) participated in the project and accomplished the research proposal defense.
- Nguyễn Thị Huệ, Studying and building the treatment process of styrofoamwaste by
using essential oil extracted from citrus peels in the northern mountainous provinces, Vietnam
- The fellow accomplished a scientific seminar: “Research on treatments of extracting
essential oil from citrus peels”
b Masters thesis: There are 02 masters (educated at Colleges of Agriculture and Forestry – Thai Nguyen University) successfully defended their theses
- NguyễnThị Hằng (2015), Research on essential oil extraction from kumquat and mandarin
(Citrus) for styrofoam waste treatment at Thai Nguyen city”, Master’s thesis of Environmental
Sciences - Colleges of Agriculture and Forestry - Thai Nguyen University
- Ngô Văn Tĩnh (2015), Research on essential oil extraction from orange and grapefruit
(Citrus) and applications in styrofoam waste treatment,Master’s thesis of Environmental Sciences - Colleges of Agriculture and Forestry - Thai Nguyen University
c Univeristy undergraduate thesis: There are 4 students (educated at Colleges of Agriculture and Forestry – Thai Nguyen University) finished defendingtheir undergraduate theses.
- Vương Văn Ánh, class 42AKHMT, Study on the ability of kumquat essential oil in
d Research themes for student scientific research
Vũ Văn Biển, Treating styrofoam by using essential oils from citrus , Code: SV -2013 –
03, Duration 2013
Trang 115.3 Other products:
+ Won the first prize in the young creative exhibition at the exhibition achievements and research training at Thai Nguyen University - Thai Nguyen University and the Ministry of
Science and Technology organization, the productis results of the study on distillation model
+ Receivedconsolation prize in the Proceedings of the 6thNational Youth Science and Technology Conference for Agriculture - Forestry - Fisheries – Marine Universities and Colleges by the Ministry of Education and Training organized at Tay Nguyen University in September 2014, product is the article published in the proceedings
6 Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of research results:
+ Process for styrofoam waste (polystyrene) treatment by essential oil extracted from
peels of Citrus family at Urban Environment Joint Stock Company in Thai Nguyen and Ha Giang
+ Having a continuous system designed for essential oil distillation from citrus peels - styrofoam waste treatment and essential oil circulation after processing in the Laboratory of Environmental Sciences Faculty to support training and research for students majoring in Environmental Science
