Nghiên cứu chế tạo hạt composite microcapsule từ chitosan và tinh dầu sả chanh hướng tới ứng dụng làm chất đuổi muỗi hữu cơ

Tính dễ bay hơi và khả năng phản ứng cao của các hợp chất này là những thách thức đối với việc ứng dụng tinh dầu trong một số ngành công nghiệp.. Để khắc phục những hạn chế này, công

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HẠT COMPOSITE MICROCAPSULE TỪ CHITOSAN VÀ TINH DẦU SẢ CHANH HƯỚNG TỚI ỨNG DỤNG LÀM CHẤT ĐUỔI MUỖI HỮU CƠ GVHD: TS TRẦN THANH TÂM SVTH: HỒ HOÀNG BẢO NHƯ SKL011786 Tp Hồ Chí Minh, tháng 9/2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG BỘ MƠN CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HẠT COMPOSITE MICROCAPSULE TỪ CHITOSAN VÀ TINH DẦU SẢ CHANH HƯỚNG TỚI ỨNG DỤNG LÀM CHẤT ĐUỔI MUỖI HỮU CƠ GVHD : TS TRẦN THANH TÂM SVTH : HỒ HOÀNG BẢO NHƯ LỚP: 191300POLY MSSV: 19130001 KHĨA: 2019 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2023 KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG BỘ MƠN CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2023 NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: TS Trần Thanh Tâm Cơ quan công tác giảng viên hướng dẫn: Đại học Tài nguyên môi trường TP.HCM Sinh viên thực hiện: Hồ Hoàng Bảo Như MSSV: 19130001 Tên đề tài: “ Nghiên cứu chế tạo hạt composite Microcapsule từ chitosan tinh dầu sả chanh hướng tới ứng dụng làm chất đuổi muỗi hữu cơ” Nội dung khóa luận: - Nghiên cứu quy trình chuyển hóa chitin thành chitosan với thơng số ảnh hưởng - Nghiên cứu quy trình chế tạo hạt Microcapsule Chitosan với thông số ảnh hưởng đến trình tạo hạt - Nghiên cứu quy trình chế tạo hạt composite chitosan tinh dầu sả chanh với ảnh hưởng tỉ lệ phối trộn thông số công nghệ chế tạo Sản phẩm tạo thành: - Quy trình cơng nghệ chế tạo chitosan từ chitin - Quy trình cơng nghệ chế tạo hạt Microcapsule Chitosan - Quy trình cơng nghệ chế tạo composite chitosan với tinh dầu sả chanh Ngày giao đồ án: 20/02/2023 Ngày nộp đồ án: 25/08/2023 Ngôn ngữ trình bày: Tiếng Anh  Tiếng Việt Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh  Tiếng Việt  Bản báo cáo: TRƯỞNG BỘ MÔN (ký, ghi rõ họ tên) TS Nguyễn Thụy Ngọc Thủy GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (ký, ghi rõ họ tên)  LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất những người đồng hành hỗ trợ suốt trình thực luận văn Đầu tiên trước hết, xin gửi lời cảm ơn đến Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, thầy cô Khoa Khoa học ứng dụng tạo môi trường học tập tốt để tơi phát triển đạt được những thành công luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến với thầy TS Trần Thanh Tâm, người đồng hành suốt kỳ luận văn Những hướng dẫn, phản hồi gợi ý Thầy giúp tơi vượt qua những khó khăn, nắm bắt được hướng đắn phát triển khả nghiên cứu thân Bên cạnh đó, tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô TS Lê Hữu Quỳnh Anh Công ty Cổ phần Paint & More nhiệt tình hỗ trợ về kiến thức, kĩ năng, trang thiết bị hóa chất q trình tơi thực luận văn Tơi chân thành bày tỏ lịng biết ơn đến bạn bè người thân động viên đồng cảm với tơi những lúc khó khăn Sự ủng hộ tinh thần những lời khích lệ không ngừng nguồn động viên quý báu, giúp tơi khơng bị lịng tin tiếp tục vượt qua những thách thức Cuối cùng, xin dành lời tri ân đặc biệt đến gia đình Sự ủng hộ tình u thương vơ điều kiện từ phía gia đình nguồn động viên mãnh liệt, giúp tơi vượt qua những khó khăn trì tinh thần suốt hành trình Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tất những người đóng góp vào thành cơng luận văn Sự hỗ trợ động viên q vị góp phần khơng nhỏ vào việc giúp tơi hồn thành chương trình học đại học với niềm tự hào thành công Xin chân thành cảm ơn kính chúc q vị ln được sức khỏe, hạnh phúc thành đạt Trân trọng, Hồ Hoàng Bảo Như iv LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan tồn khóa luận tốt nghiệp cơng trình nghiên cứu với hướng dẫn TS Trần Thanh Tâm, với hỗ trợ TS Lê Hữu Quỳnh Anh hỗ trợ thiết bị nghiên cứu Công ty Cổ phần Paint and More Kết báo cáo trung thực chưa công bố cơng trình nghiên cứu khác Các số liệu kết luận văn tốt nghiệp thuộc quyền sở hữu tôi, giảng viên hướng dẫn Công ty Cổ phần Paint and More Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng năm 2023 Sinh viên thực Hồ Hồng Bảo Như v TĨM TẮT KHÓA LUẬN Tinh dầu sả chanh được xem chất đuổi muỗi hiệu quả, tính chất dễ bay nên hạn chế ứng dụng Do đó, cơng nghệ Microcapsule được ứng dụng để đảm bảo vật liệu được bao bọc bảo vệ khỏi tiếp xúc trực tiếp với mơi trường kiểm sốt khả giải phóng chúng Bên cạnh đó, nguồn phế phẩm từ nơng nghiệp có nguồn gốc từ Chitin gây nhiễm mơi trường ảnh hưởng đến sức khỏe người khơng được xử lý cách Mục đích nghiên cứu sử dụng phế thải nông nghiệp từ polymer sinh học có nguồn gốc từ Chitin/Chitosan để chế tạo vật liệu Microcapsule ứng dụng làm chất đuổi muỗi hữu Các hạt Microcapsule (MC) được điều chế bằng phương pháp gel ion đơn giản Lớp vỏ bên được hình thành thơng qua q trình liên kết ngang giữa Chitosan Sodium Tripolyphosphate (STPP) Tinh dầu được bảo vệ bên cấu trúc theo dạng matrix, có khả làm chậm trình bay tinh dầu mơi trường bên ngồi Các mẫu được khảo sát bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) Ảnh SEM cho thấy chế tạo thành công hạt Microcapsule CSO với hình dạng bề mặt tương đối cầu Ngồi ra, phân bố kích thước hạt được phân tích bằng tán xạ ánh sáng động (DLS) được nghiên cứu Khi tinh dầu được kết hợp CS/STPP, kích thước hạt tăng lên Bên cạnh đó, ảnh hưởng nồng độ pH, thời gian phản ứng, nồng độ tinh dầu,… được khảo sát để đánh giá khả hình thành hạt Microcapsule CSO Môi trường pH dung dịch STPP điều kiện quan trọng để tạo thành Microcapsule Ảnh hưởng nồng độ tinh dầu đến thành phần hóa học khả giải phóng hạt Microcapsule CSO được khảo sát Kết cho thấy rằng sau 28 ngày lượng tinh dầu bay hoàn toàn Điều cho thấy Chitosan bao bọc lấy tinh dầu, qua làm chậm q trình bay chúng, hướng đến ứng dụng làm chất đuổi muỗi hữu vi MỤC LỤC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT KHÓA LUẬN vi DANH MỤC VIẾT TẮT x DANH MỤC BẢNG BIỂU xi DANH MỤC HÌNH ẢNH xii PHẦN MỞ ĐẦU .xiv CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Chitin 1.1.1 Tổng quan 1.1.2 Đặc điểm cấu tạo tính chất chitin 1.2 Chitosan 1.2.1 Tổng quan 1.2.2 Tính chất chitosan 1.2.3 Phương pháp tổng hợp CS 1.2.4 Ứng dụng CS 1.2.5 Biến tính CS 1.3 Công nghệ Microcapsule 12 1.3.1 Tổng quan 12 1.3.2 Một số phương pháp đóng gói Microcapsule CS 15 1.3.3 Cách lựa chọn vật liệu core-shell 16 1.3.4 Điều kiện hình thành Microcapsule CS 16 1.4 Tinh dầu sả chanh 17 1.5 Tổng quan tình hình nghiên cứu 19 1.5.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 19 1.5.2 Tình hình nghiên cứu nước 20 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1 Nội dung thực nghiệm 22 vii 2.2 Hóa chất dụng cụ thí nghiệm 22 2.3 Quy trình tổng hợp 25 2.3.1 Tổng hợp CS từ CT 25 2.3.2 Quy trình tổng hợp Microcapsule CS/ STPP 26 2.2.3 Tổng hợp hạt composite Microcapsule CS/oil 28 2.3 Các phương pháp phân tích mẫu 30 2.3.1 Kính hiển vi điện tử OM ( Optical Microscopy): 30 2.3.2 Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy): 30 2.3.3 Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (Fourier-transform infrared spectroscopy): 30 2.3.4 Nhiễu xạ tia X ( XRD – X Ray Powder Diffractometry): 31 2.3.5 Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) 31 2.3.6 Phương pháp sắc ký gel ( GPC- Gel Permeation Chromatography) 31 2.3.7 Phương pháp tán xạ ánh sáng động (Dynamic Light Scattering – DLS) 32 2.3.8 Phương pháp đánh giá khả giải phóng tinh dầu bằng FTIR 32 2.3.9 Đánh giá độ hòa tan 32 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 Ảnh hưởng thông số phản ứng đến đặc tính CS 33 3.1.1 Ảnh hưởng nồng độ NaOH 33 3.1.2 Ảnh hưởng thời gian phản ứng 35 3.1.3 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng 36 3.1.4 Đánh giá đặc tính CS tối ưu (CS50-1-70) 38 3.2 Ảnh hưởng thông số phản ứng đến trình tạo hạt Microcapsule CS rỗng 42 3.2.1 Ảnh hưởng pH dung dịch STPP đến trình tạo hạt Microcapsule CS rỗng 42 3.2.2 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến trình tạo hạt Microcapsule CS 45 3.2.3 Đánh giá đặc tính hạt Microcapsule CS/STPP tối ưu (CS-S9-2) 46 3.3 Ảnh hưởng thông số phản ứng đến trình tạo hạt composite Microcapsule Chitosan Oil (CSO) 50 3.3.1 Ảnh hưởng STPP đến trình hình thành hạt Microcapsule CSO dung dịch 50 3.3.2 Ảnh hưởng nồng độ tinh dầu đến trình hình thành hạt Microcapsule CSO rắn 51 3.3.3 Đánh giá đặc tính mẫu Microcapsule CS Oil 55 viii