Nghiên cứu tái sử dụng phụ phẩm vỏ tôm để tổng hợp chitin hydrogel làm chất trợ ẩm đất.pdf

BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRẦN MẠNH HÙNG NGHIÊN CỨU TÁI SỬ DỤNG VỎ TÔM ĐỂ TỔNG HỢP CHITIN HYDROGEL LÀM CHẤT TRỢ ẨM ĐẤT Ngành : QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG Mã ngành : 8.85.01.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 Cơng trình đƣợc hồn thành Trƣờng Đại học Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Trƣơng Thị Cẩm Trang Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ Hội đồng ch m ảo vệ Luận văn thạc sĩ Trƣờng Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày 13 tháng 08 năm 2022 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Lê Hùng Anh - Chủ tịch Hội đồng TS Đào Minh Trung - Phản biện PGS.TS Đinh Đại Gái - Phản biện TS Nguyễn Thanh Phong - Ủy viên TS Trần Thị Tƣờng Vân - Thƣ ký CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG VIỆN TRƢỞNG VIỆN KHCN &QLMT BỘ CÔNG THƢƠNG CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trần Mạnh Hùng MSHV: 18000171 Ngày, tháng, năm sinh: 13/01/1992 Nơi sinh: Vĩnh Long Ngành: Quản lý Tài nguyên Môi trƣờng Mã số: 60.85.01.01 I TÊN ĐỀ TÀI: “Nghiên cứu tái sử dụng phụ phẩm vỏ tôm để tổng hợp chitin hydrogel làm ch t trợ ẩm đ t” NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Đề xu t quy trình chiết tách Chitin từ vỏ tơm quy trình tổng hợp chitin hydrogel - Tổng hợp vật liệu Chitin Hydrogel từ Chitin khảo sát tính ch t Chitin Hydrogel chế tạo từ vỏ tôm - Khảo sát khả sinh trƣởng có trợ ẩm vật liệu sinh học Chitin Hydrogel đánh giá độ ẩm đ t đƣợc bổ sung Chitin Hdrogel II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21/01/2021 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 13/07/2022 IV NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Trƣơng Thị Cẩm Trang Tp Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng 08 năm 2022 NGƢỜI HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TS TRƢƠNG THỊ CẨM TRANG VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƢỜNG PGS.TS LÊ HÙNG ANH LỜI CẢM ƠN Với lịng kính trọng iết ơn sâu sắc, Tơi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới Thầy hƣớng dẫn TS Trƣơng Thị Cẩm Trang tận tình giúp đỡ Tôi từ việc định hƣớng xây dựng nghiên cứu, triển khai nội dung đóng góp ý kiến để chỉnh sửa hồn thành áo cáo Đồng thời, Tơi xin gửi lời cảm ơn đến Viện Khoa học Công nghệ Quản lý Môi trƣờng – Trƣờng đại học Công nghiệp Tp Hồ Chí Minh đội ngũ Thầy/Cơ tham gia giảng dạy truyền đạt cho kiến thức chun ngành, làm tảng để tơi hồn thành luận văn nghiên cứu Ngồi ra, Tơi xin gửi lời tri ân tới học viên lớp, ngƣời thân bạn è động viên, chia sẻ, giúp đỡ Tơi q trình thực luận văn i TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Việc tiến hành nghiên cứu chế tạo vật liệu sinh học Hydrogel từ vỏ tôm nhằm sử dụng nhƣ vật liệu giữ nƣớc canh tác mang lại lợi ích kép kinh tế môi trƣờng Mục tiêu nghiên cứu để chiết tách chitin hydrogel đánh giá khả giữ ẩm đ t đƣợc bổ sung vật liệu chitin hydrogel Quá trình chiết tách chế tạo chitin hydrogel đƣợc thực phịng thí nghiệm phân tích mơi trƣờng – Trƣờng đại học Khoa học Tự Nhiên Thành phố Hồ Chí Minh Tính ch t vật liệu hydrogel đƣợc xác định thông qua phổ FT-IR, SEM, độ ngậm nƣớc (EWC) khả phân hủy sinh học Khả trợ ẩm vật liệu đƣợc đánh giá thông qua khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu, lƣợng nƣớc tƣới đến khả giữ ẩm khả sinh trƣởng Kết nghiên cứu cho th y hiệu su t chiết tách chitin 18,05%, hiệu su t tổng hợp 1g chitin an đầu tạo thành 30,315 g vật liệu chitin Hydrogel Việc bổ sung vật liệu làm tăng độ ẩm đ t khả sinh trƣởng Khả sinh trƣởng tối ƣu tƣơng ứng với tỷ lệ bổ sung vật liệu trợ ẩm 5g Vật liệu giữ ẩm đƣợc sử dụng nơng nghiệp độ sâu 6-12 cm tính từ bề mặt đ t Từ khóa: Vỏ tơm, Chitin, chitin hydrogel, trợ ẩm đ t ii ABSTRACT Conducting research to create hydrogel biomaterials from shrimp shells for use as a water-retaining material in farming will provide economic and environmental benefits The study's goal was to extract chitin hydrogel and assess the soil's ability to retain moisture when chitin hydrogel was added The extraction and fabrication of chitin hydrogel took place at the environmental analysis laboratory of the University of Natural Sciences in Ho Chi Minh City The hydrogel materials' properties were determined using FT-IR, SEM, hydration (EWC), and biodegradability spectra Surveys on the effects of material weight, amount of irrigation water on moisture holding capacity, and plant growth were used to assess the ability of materials to support moisture According to the research findings, the chitin extraction efficiency is 18.05 percent, and the initial yield of 1g chitin will yield 30,315 g chitin Hydrogel material Material addition can increase soil moisture and plant growth With the addition of moisture-supporting materials, the optimal plant growth was 5g This moisture-retaining material can be used in agriculture at depths ranging from to 12 cm below the soil's surface Key words: Shrimp shell, Chitin, Hydrogel chitin, soil moisture iii LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Trần Mạnh Hùng, tác giả luận văn “Nghiên cứu tái sử dụng vỏ tôm để tổng hợp chitin hydrogel làm chất trợ ẩm đất”, Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu khoa học thân dƣới hƣớng dẫn TS Trƣơng Thị Cẩm Trang Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ b t kỳ nguồn dƣới b t kỳ hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) đƣợc thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tôi xin cam đoan nội dung ghi thật hoàn toàn chịu trách nhiệm toàn ộ nội dung nghiên cứu kết luận văn Học viên Trần Mạnh Hùng iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ .ii ABSTRACT iii LỜI CAM ĐOAN iv MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT x MỞ ĐẦU 1 Đặt v n đề Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu: Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Cách tiếp cận phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa thực tiễn đề tài CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình phát triển ngành ni trồng chế iến tôm 1.2 Tổng quan đặc tính vỏ tơm 1.3 Tổng quan Chitin 1.4 Tổng quan Hydrogel 17 1.5 Tổng quan phƣơng pháp giữ ẩm đ t polyme phân hủy sinh học 23 1.6 Tổng quan v n đề nghiên cứu 24 CHƢƠNG NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1 Nội dung nghiên cứu 29 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 30 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 41 3.1 Nghiên cứu chiết tách Chitin từ vỏ tôm tổng hợp chitin hydrogel 41 3.2 Khảo sát tính ch t Chitin Hydrogel chế tạo từ vỏ tôm 49 v 3.3 Đánh giá hiệu giữ ẩm đ t sử dụng chitin hydrogel làm ch t trợ ẩm 56 3.4 Khảo sát khả sinh trƣởng đ t có ch t trợ ẩm 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 Kết luận 62 Kiến nghị 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC 65 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN 68 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Chitin vỏ tơm 10 Hình 1.2 1) Chitin; 2) chitosan; 3) xenlulose 11 Hình 1.3 C u trúc hóa học Chitin .11 Hình 1.4 Phân loại Chitin theo c u trúc 12 Hình 1.5 Đƣờng đẳng nhiệt h p phụ 13 Hình 1.6 Sơ đồ sản xu t Chitin phƣơng pháp hóa học .14 Hình 1.7 Sơ đồ quy trình thu hồi Protein 16 Hình 2.1 Máy móc sử dụng cho thí nghiệm 31 Hình 2.2 Sơ đồ trình chiết tách Chitin từ vỏ tôm .32 Hình 2.3 Sơ đồ trình tổng hợp vật liệu sinh học Chitin Hydrogel .34 Hình 2.4 Mơ hình ủ phân compost 36 Hình 2.5 Mơ hình khảo sát khối lƣợng vật liệu 38 Hình 2.6 Mơ hình khảo sát lƣợng nƣớc tƣới 39 Hình 2.7 Mơ hình trồng .39 Hình 3.1 Vỏ tôm sau đƣợc phơi khô nghiền nhỏ 41 Hình 3.2 Vỏ tơm sau đƣợc phơi khô nghiền nhỏ 43 Hình 3.3 Vỏ tơm trƣớc sau khử protein 44 Hình 3.4 Vỏ tơm trƣớc sau khử protein 45 Hình 3.5 Vỏ tơm trƣớc sau khử protein 45 Hình 3.6 Cơ chế hòa tan chitin DMAc/LiCl 47 Hình 3.7 Dung dịch chitin sau ly tâm .47 Hình 3.8 Vật liệu chitin hydrogel 48 Hình 3.9 Phổ FT-IR chitin chiết tách từ vỏ tôm 49 Hình 3.10 Phổ FT-IR vật liệu chitin hydrogel 50 Hình 3.11 Ảnh chụp SEM bề mặt chitin độ phóng đại 1000 (A), 5000 (B) 51 Hình 3.12 Ảnh chụp SEM bề mặt vật liệu chitin hydrogel độ phóng đại 1000 (A), 5000 (B) 51 vii ... TÀI: ? ?Nghiên cứu tái sử dụng phụ phẩm vỏ tôm để tổng hợp chitin hydrogel làm ch t trợ ẩm đ t” NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Đề xu t quy trình chiết tách Chitin từ vỏ tơm quy trình tổng hợp chitin hydrogel. .. thực đề tài ? ?Nghiên cứu tái sử dụng vỏ tôm để tổng hợp chitin hydrogel làm ch t trợ ẩm đ t” Mục tiêu nghiên cứu - Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu khả trợ ẩm cho đ t ằng vật liệu Chitin Hydro gel... Shrimp shell, Chitin, Hydrogel chitin, soil moisture iii LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Trần Mạnh Hùng, tác giả luận văn ? ?Nghiên cứu tái sử dụng vỏ tôm để tổng hợp chitin hydrogel làm chất trợ ẩm đất”, Tôi