ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGÔ VĂN TĨNH NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH TINH DẦU TỪ VỎ QUẢ CAM, BƯỞI (CITRUS) VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ RÁC THẢI XỐP LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Thái Nguyên - 2014 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGÔ VĂN TĨNH NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH TINH DẦU TỪ VỎ QUẢ CAM, BƯỞI (CITRUS) VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ RÁC THẢI XỐP Chuyên ngành : Khoa học môi trường Mã số : 6044 03 01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học:PGS TS. Đàm Xuân Vận Thái Nguyên - 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức và sự nghiên cứu khảo sát tình hình thực tiễn và dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Đàm Xuân Vận. Các số liệu, mô hình và những kết quả trong luận văn là trung thực, các đề xuất đưa ra xuất phát từ thực tiễn và kinh nghiệm, chưa từng được công bố dưới bất cứ hình thức nào trước khi trình, bảo vệ và công nhận bởi Hội đồng đánh giá luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Một lần nữa, tôi xin khẳng định về sự trung thực của lời cam kết trên. Thái nguyên, ngày 1 tháng 10 năm 2014 Học viên Ngô Văn Tĩnh ii LỜI CẢM ƠN Được sự nhất trí của ban giám hiệu nhà trường, ban chủ nhiệm khoa Môi Trường trong thời gian thực tập tốt nghiệp em đã tiến hành đề tài “Nghiên cứu chiết tách tinh dầu từ vỏ quả cam, bưởi (Citrus) và ứng dụng xử lý rác thải xốp” Để có thể hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, em đã nhận được sự giúp đỡ rất lớn từ các quý thầy cô trong nhà trường. Đầu tiên cho em gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu nhà trường, các quý thầy cô trong khoa cũng như các quý thầy cô bộ môn trong trường đã giúp em có được những kiến thức bổ ích về chuyên ngành Khoa Học Môi Trường, cũng như đã tạo điều kiện cho em được tiếp cận môi trường thực tế trong thời gian qua. Đặc biệt cho em gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy giáo: PGS. TS Đàm Xuân Vận - Khoa Môi trường. Trong thời gian viết luận văn, em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy, thầy đã giúp em bổ sung và hoàn thiện những kiến thức lý thuyết còn thiếu cũng như việc áp dụng các kiến thức đó vào thực tế trong thời gian thực tập để em có thể hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể gia đình, bạn bè đã hết lòng động viên, giúp đỡ tạo điều kiện cả về mặt vật chất và tinh thần cho em trong quá trình học tập và nghiên cứu. Em xin chân thành cảm ơn! Thái nguyên, ngày 1 tháng 10 năm 2014 Học viên Ngô Văn Tĩnh iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH viii MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của luận văn 1 2. Mục tiêu tổng quát của đề tài 2 3. Mục tiêu cụ thể của đề tài 2 4. Ý nghĩa của luận văn 2 Chương 1:TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 1.1. Cơ sở khoa học 3 1.1.1. Nguồn gốc họ Cam, Bưởi 3 1.1.2. Tổng quan về tinh dầu 9 1.2. Cơ sở thực tiễn 20 1.2.1. Tình hình nghiên cứu về tinh dầu thuộc họ citrus trên thế giới và Việt Nam 20 1.2.2. Tình hình xử lý rác thải xốp trên thế giới và Việt Nam 24 1.2.3. Tình hình sản xuất nhựa polystyren trên thế giới và Việt Nam 26 Chương 2: NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 31 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 31 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu 31 2.2. Nội dung nghiên cứu 31 2.3. Phương pháp nghiên cứu 31 iv 2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 31 2.3.2. Phương pháp lấy mẫu 32 2.3.3. Phương pháp tách chiết tinh dầu 32 2.3.4. Phương pháp bố trí thí nghiệm 32 2.3.5. Phương pháp phân tích: 33 2.3.6. Phương pháp xử lý số liệu 33 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34 3.1. Chiết xuất tinh dầu từ vỏ quả thuộc họ cam, bưởi 34 3.1.1. Xác định thành phần khối lượng của quả cam, bưởi 34 3.1.2 .Tách chiết tinh dầu từ vỏ quả cam, bưởi 35 3.1.3. Xác định các tính chất lý – hóa của tinh dầu và thành phần hóa học 42 3.2. Khả năng hòa tan hòa tan rác thải xốp bằng hợp chất có nguồn gốc thiên nhiên được tách chiết từ tinh dầu vỏ quả cam, bưởi 49 3.2.1. Kết quả xử lý xốp của tinh dầu cam, bưởi 49 3.2.2. Xác định thời gian tối ưu khi sử dụng tinh dầu chiết tách từ vỏ cam, bưởi để xử lý xốp 52 3.2.3. So sánh khả năng xử lý xốp giữa tinh dầu tự nhiên (chiết tách từ vỏ cam, bưởi) và acetone 53 3.3. Nghiên cứu xử lý rác thải xốp bằng phương pháp sinh học sử dụng tinh dầu chiết tách từ vỏ quả cam, bưởi nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường 55 3.3.1. Nghiên cứu lượng tinh dầu hao hụt khi sử dụng để xử lý rác thải xốp 55 3.3.2. So sánh hiệu quả kinh tế khi sử dụng tinh dầu tự nhiên và acetone 57 3.4. Đề xuất mô hình xử lý rác thải xốp tại các khu vực có nguồn nguyên liệu vỏ cam, bưởi 58 v KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 1. Kết luận 61 2.Kiến nghị 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt CT Công thức CTTNHH Công ty trách nhiệm hữu hạn CTR Chất thải rắn CTTƯ Công thức tối ưu ĐV Đơn vị LC 50 Coefficient of variation Giá trị LC thường tham khảo với nồng độ của một hóa chất trong không khí. LD 50 Chemical Oxygen Demand Liều lượng của hoá chất phơi nhiễm trong cùng một thời điểm, gây ra cái chết cho 50% của một nhóm động vật dùng thử nghiệm PS Polystyren Polystyren vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Tóm tắt một số công trình nghiên cứu tinh dầu vỏ quả họ cam, quýt (Citrus) 22 Bảng 1.2: Tính chất vật lý của polystyren 29 Bảng 2.1: Thể tích tinh dầu được chọn nghiên cứu để xử lý 5g xốp 33 Bảng 3.1. Thành phần (%) khối lượng của nguyên liệu quả cam, bưởi 34 Bảng 3.2. Xác định thể tích (ml) lượng tinh dầu thu hồi trong quá trình chưng cất vỏ quả cam, bưởi 40 Bảng 3.3. Các chỉ số lý - hóa của tinh dầu được thu hồi sau khi chưng cất và làm khan 42 Bảng 3.4. Kết quả phân tích thành phần hóa học trong tinh dầu bưởi, cam 43 Bảng 3.5. Kết quả xử lý xốp của tinh dầu cam, bưởi 50 Bảng 3.6. Diễn biến thời gian và khối lượng rác thải xốp được xử lý ở công thức tối ưu 53 Bảng 3.7: Kết quả xử lý xốp của acetone so với tinh dầu cam, bưởi 53 Bảng 3.8. Kết quả thí nghiệm chưng cất thu hồi tinh dầu cam, bưởi sau xử lý rác thải xốp 56 Bảng 3.9. Chi phí chưng cất 10 mẻ nguyên liệu 57 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Phản ứng tổng hợp Polystyrene 28 Hình 3.1. Quy trình chiết tách tinh dầu từ vỏ cam, bưởi 39 Hình 3.2. Công thức cấu tạo của Limonene 45 Hình 3.3. Công thức cấu tạo của α- pinene và β- pinene 46 Hình 3.4. Công thức cấu tạo của Myrcene 47 Hinh 3.5. Công thức cấu tạo của Caveol 48 Hinh 3.6.Công thức cấu tạo của Cymene 49 Hình 3.7. Công thức cấu tạo của Terpine 49 Hình 3.8. Kết quả xử lý xốp của tinh dầu cam 50 Hình 3.9. Kết quả xử lý xốp của tinh dầu bưởi 51 Hình 3.10. So sánh khả năng xử lý xốp của tinh dầu cam, bưởi với acetone. 54 Hình 3.11. Mô hình xử lý rác thải xốp bằng tinh dầu 60 [...]... được xốp Vì vậy vỏ cam, bưởi có khả năng làm nhiên liệu cho công nghiệp tái chế xốp rẻ tiền, vừa hiệu quả vừa bảo vệ môi trường Việc sử dụng vỏ cam, bưởi không những làm giảm đi lượng rác thải hữu cơ mà đồng thời làm quang cảnh trở nên xanh- sạch-đẹp hơn.Chính vì thế việc triển khai đề tài Nghiên cứu xử lý rác thải xốp bằng tinh dầu chiết tách từ vỏ cam, bưởi (Citrus) và ứng dụng xử lý rác thải xốp ... (tinh dầu cam, bưởi) không gây ảnh hưởng tới sức khỏe của con người với chi phí thấp 3 Mục tiêu cụ thể của đề tài - Xác định hợp chất có nguồn gốc thiên nhiên thay thế aceton và toluen trong quá trình xử lý rác thải xốp - Khả năng xử lý rác thải xốp bằng tinh dầu cam, bưởi - Đề xuất mô hình xử lý rác thải xốp bằng phương pháp sinh học sử dụng tinh dầu chiết xuất từ vỏ quả thuộc họ (Citrus) là cam, bưởi. .. được tách chiết từ tinh dầu vỏ quả cam, bưởi có giá thành rẻ, an toàn đối với người sử dụng và an toàn mới môi trường - Góp phần giảm bớt được sự ô nhiễm của rác thải xốp với môi trường và giải quyết được nguồn nguyên liệu thải bỏ là vỏ quả cam, bưởi trong nông nghiệp 3 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cơ sở khoa học 1.1.1 Nguồn gốc họ Cam, Bưởi 1.1.1.1 Nguồn gốc bưởi Bưởi có nguồn gốc từ Nam Á và Malaysia,... lá và hoa cũng chứa tinh dầu Tinh dầu hoa cam (tinh dầu neroli), hoa bưởi được đánh giá rất cao Đặc biệt là tinh dầu neroli Đây là tinh dầu nổi tiếng nhất và cũng thuộc loại đắt tiền nhất trong những tinh dầu chưng cất từ chanh, cam, quít Người ta bắt đầu khai thác tinh dầu này từ thế kỷ thứ 16 Tên tinh dầu Neroli” là do vợ của hoàng tử xứ Neroli, nước Ý, đã dùng để làm thơm găng tay của mình Tinh dầu. .. phút), nhưng tinh dầu thu được có màu vàng nhạt và hiệu suất thấp (Bưởi: 0,51%; Cam: 0,48%; Chanh: 0,40%) Kết quả thử nghiệm về hoạt tính kháng khuẩn cho thấy tinh dầu vỏ trái giống Citrus kháng khuẩn tốt trên một số chủng vi khuẩn thử nghiệm.[7] - Một số nghiên cứu khác về chiết tách tinh dầu như Đề tài Tách tinh dầu và alkaloid từ quả Quất (Citrus japonica Thumb.)” của Nguyễn Thị Lý và Cs…hay đề... giống Citrus đều có chứa tinh dầu trong tất cả các bộ phận của cây, đặc biệt là vỏ trái, lá và hoa Hàm lượng tinh dầu trong vỏ trái thường rất cao (thay đổi từ 1,5 đến 6,5% so với sinh khối tươi của vỏ hoặc từ 0,15 đến 0,85% so với sinh khối trái tươi) Tinh dầu vỏ trái được quan tâm và nghiên cứu rất nhiều, bởi lẽ chứa hàm lượng tinh dầu và limonen cao Chính vì vậy, tinh dầu vỏ trái xem như là nguồn... lưu lại trên hộp xốp, khi dính vào thực phẩm sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe con người 26 Sau khi sử dụng, các hộp xốp được thải ra môi trường gây ra vấn đề ô nhiễm rác thải xốp đang trở nên ngày càng nghiêm trọng Do đó, các giải pháp sinh học xử lý rác thải xốp đang ngày càng được xã hội quan tâm  Một số nghiên cứu về xử lý rác thải xốp - Chế tạo keo dán gỗ kỵ nước từ xốp phế thải: Trần Đình Đại, sinh viên... học của tinh dầu chiết từ vỏ của các loại Citrus khác nhau trong đó có giống Bưởi Citrus paradisi Kết quả cho thấy tinh dầu vỏ Bưởi thu được có chỉ số khúc xạ là 1,472 và cặn còn lại không bay hơi là thấp nhất (3,122%) Khả năng hòa tan trong etanol 95% của các loại tinh dầu thu được khác nhau.[25] 22 Bảng 1.1 Tóm tắt một số công trình nghiên cứu tinh dầu vỏ quả họ cam, quýt (Citrus) Loài Bưởi Phương... đơn vị đo) và nhiệt độ trong khuôn 800C là có thể thu được tấm gỗ kích thước 20 x 20 cm.[14] - “Tái chế xốp bằng tinh dầu thực vật” – Đề tài của Hà Thúc Tiến và Đoàn Phạm Phước học sinh trường Chuyên Quốc học Huế đã nghiên cứu và thử nghiệm phương pháp hòa tan xốp bằng tinh dầu chiết xuất từ vỏ cam, quýt Bước đầu đã cho kết quả cao, xốp bị hòa tan nhanh chóng khi được tiếp xúc với tinh dầu vỏ cam, quýt... sản phẩm nước giải khát và nước ép trái Citrus một cách vượt bậc Trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về tinh dầu, nhất là các loại tinh dầu thuộc chi Citrus như Cam, Chanh, Bưởi …vì các tác dụng ưu việt của nó mang lại như thanh nhiệt, giải cảm, giảm stress Tinh dầu từ vỏ quả, lá và hoa của các cây thuộc chi Citrus là một chất tạo mùi và hương thơm tự nhiên và được sản xuất hàng nghìn . của tinh dầu cam, bưởi 49 3.2.2. Xác định thời gian tối ưu khi sử dụng tinh dầu chiết tách từ vỏ cam, bưởi để xử lý xốp 52 3.2.3. So sánh khả năng xử lý xốp giữa tinh dầu tự nhiên (chiết tách từ. Kết quả xử lý xốp của tinh dầu cam 50 Hình 3.9. Kết quả xử lý xốp của tinh dầu bưởi 51 Hình 3.10. So sánh khả năng xử lý xốp của tinh dầu cam, bưởi với acetone. 54 Hình 3.11. Mô hình xử lý rác thải. vì thế việc triển khai đề tài Nghiên cứu xử lý rác thải xốp bằng tinh dầu chiết tách từ vỏ cam, bưởi (Citrus) và ứng dụng xử lý rác thải xốp là rất cần thiết và cấp bách. Đề tài sẽ tìm ra được