Phương pháp nhiễu xạ tia X cung cấp trực tiếp những thông tin về cấu trúc lỗ xốp của vật liệu. Xét hai mặt phẳng song song I và II có khoảng cách d. Chiếu chùm tia Rơngen tạo với các mặt phẳng trên một góc . Để các tia phản xạ có thể giao thoa thì hiệu quang trình của hai tia 11’ và 22’ phải bằng số nguyên lần bước sóng :
Hình 2.5. Sự phản xạ trên bề mặt tinh thể
AB + AC = n hay 2dsin = n (2.10) Đó là phương trình Bragg. Như đã đề cập ở phần trên, do vật liệu xốp mao quản trung bình có cấu trúc thành lỗ ở dạng vô định hình nên kết quả nhiễu xạ tia X ở góc lớn không cho thông tin về cấu trúc vật liệu. Trong giản đồ nhiễu xạ tia X của loại vật liệu này chỉ xuất hiện những pic ở góc nhỏ (thường dưới 70) và những pic này phản ánh mức độ tuần hoàn của các lỗ xốp.
Từ giản đồ nhiễu xạ tia X ta có thể thu được một số thông tin quan trọng như: mức độ trật tự của các lỗ xốp, giá trị của khoảng cách giữa các mặt phẳng song song (cùng chỉ số Miller) từ đó suy ra giá trị khoảng cách giữa hai tâm mao quản liền nhau. Dựa vào giá trị khoảng cách giữa hai tâm mao quản liền kề kết hợp với dữ liệu đường kính mao quản thu được từ phương pháp hấp phụ nitơ ta có thể tính được độ dày của thành mao quản.
Nhiễu xạ tia X được đo tại Trung Tâm Hải Quan số 10 Ngô Quyền- TP Đà Nẵng
2.4.3. Phương pháp chụp SEM xác định bề mặt
SEM (scanning electron microscope) là thiết bị kính hiển vi điện tử quét, SEM có thể hiểu như là một chiếc kính lúp để phóng to mọi vật tuy nhiên kính lúp là việc nhìn một ảnh ảo của thấu kính có tiêu cự ngắn bằng ánh sáng quang học để làm vật thể to hơn thì SEM tạo ra chùm điện tử và sử dụng nó như một công cụ nhằm phóng to mọi vật mà kính lúp hay kính hiển vi thông thường không làm được.
Một chùm điện tử được tạo ra tại catot. Chùm electron đi theo một đường thẳng qua trường điện từ, thấu kính, trường quét rồi tập trung (hội tụ) xuống mẫu nghiên cứu. Chùm điện tử đập vào mẫu phát ra các điện tử phản xạ thứ cấp. Mỗi điện tử phát xạ này qua điện thế gia tốc vào phần thu và biến đổi thành tín hiệu sáng, chúng được khuếch đại đưa vào mạng lưới điều khiển tạo độ sáng trên màn hình. Mỗi điểm trên mẫu nghiên cứu cho một điểm trên màn hình. Độ sáng tối trên màn hình tuỳ thuộc lượng điện tử thứ cấp phát ra tới bộ thu, đồng thời còn phụ thuộc sự khuyết tật bề mặt của mẫu nghiên cứu. Đặc biệt do sự hội tụ các chùm tia nên có thể nghiên cứu cả phần bên trong của vật chất.
Chụp SEM được thực hiện tại Trung Tâm đánh giá hư hỏng vật liệu - Viện Khoa học Vật liệu- 18 Hoàng Quốc Việt- Cầu Giấy- Hà Nội.
Chương 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Xác định các chỉ số hóa lý của vỏ bưởi
3.1.1. Xác định độ ẩm của vỏ bưởi
Nhận xét: Độ ẩm trung bình vỏ bưởi tươi là 76,28%.
3.1.2. Xác định hàm lượng tro trong vỏ bưởi
Nhận xét: Vỏ bưởi có hàm lượng tro là 15,00%
3.1.3. Xác định hàm lượng kim loại trong vỏ bưởi
Kết quả xác định hàm lượng kim loại trong vỏ bưởi được trình bày ở bảng 3.3.
Bảng 3.3. Hàm lượng kim loại trong vỏ bưởi
Kim loại As Cu Pb Zn
Hàm lượng kim loại trong vỏ
bưởi tươi 0,032 1,308 0,976 3,048
TCVN (mg/Kg) 1 20 2 20
Từ kết quả ở bảng 3.3 ta thấy hàm lượng kim loại trong vỏ bưởi tươi tuân theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) cho vê ̣ sinh thực phẩm (theo quyết đi ̣nh của bô ̣ y tế số 505/BYT-QĐ ngày 13 tháng 4 năm 1992) về hàm lượng kim loại nă ̣ng tối đa cho phép.
3.2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chiết tinh dầu
Nguyên liệu: vỏ bưởi đem rửa sạch, gọt lấy vỏ xanh bên ngoài. Một kilogam quả bưởi thu được 130 gam vỏ xanh. Tinh dầu vỏ quả bưởi được chiết tách bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Hiệu suất tinh dầu được tính theo khối lượng tinh dầu thu được trên khối lượng nguyên liệu tươi đã qua xử lí.
3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ muối
Chọn tỉ lệ khối lượng nguyên liệu tươi/khối lượng nước là 1:4. Thay đổi nồng độ muối NaCl từ 0% đến 20% và ngâm nguyên liệu trong thời gian 90 phút. Sau đó chưng cất bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước trong thời gian 60 phút. Thể tích tinh dầu thu được với 100 gam nguyên liệu đã qua xử lí được trình bày ở bảng 3.4.
Bảng 3.4. Thể tích tinh dầu thay đổi theo nồng độ muối
Nồng độ NaCl (%) 0 4 6 9 15 17 20 Thể tích tinh dầu bưởi (mL) 4,25 5,43 5,75 5,32 6,75 6,72 6,70
Từ bảng 3.4 cho thấy, nồng độ muối thích hợp cho quá trình tách lấy tinh dầu vỏ bưởi là 15% tương ứng với thể tích là 6,75 ml. Mục đích thêm NaCl vào để tạo hệ đẳng trương nhằm tăng khả năng tách tinh dầu ra khỏi vật liệu; đồng thời gia tăng tỉ trọng của nước, phá vỡ hệ nhũ tương tinh dầu/nước nên làm tinh dầu tách ra dễ dàng trong quá trình chưng cất. Nồng độ NaCl đạt tối ưu là 15%.
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng lượng nước chưng cất
Thay đổi lượng nước chưng cất từ 120 ml đến 460 ml đối với 100 gam
nguyên liệu. Ngâm nguyên liệu trong dung dịch muối NaCl 15%, thời gian
ngâm là 90 phút, thời gian chưng cất là 60 phút. Khảo sát sự thay đổi thể tích
tinh dầu theo tỉ lệ khối lượng nguyên liệu/nước chưng
Kết quả được trình bày ở bảng 3.5
Bảng 3.5. Thể tích tinh dầu thay đổi theo tỉ lệ khối lượng nguyên liệu/nước
Tỉ lệ 1:1,2 1:1,8 1:2,4 1:3,0 1:3,6 1:4,0 1:4,6
Qua bảng 3.5 cho thấy, tỉ lệ khối lượng giữa nguyên liệu và nước thích
hợp để chưng cất tinh dầu từ vỏ bưởi là 1:3,6 tương ứng với thể tích tinh dầu
là 7,20 ml.
3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian chưng cất
Chọn tỉ lệ khối lượng nguyên liệu/nước chưng và nồng độ muối thích hợp với từng loại nguyên liệu như trên. Kết quả khảo sát hiệu suất tinh dầu theo thời gian chưng cất được trình bày ở bảng 3.3.
Bảng 3.6. Hiệu suất tinh dầu thay đổi theo thời gian chưng cất
Thời gian (phút)
Hiệu suất (%) tinh dầu bưởi 5 5,98 15 6,42 25 6,65 35 6,70 45 6,81 55 7,15 65 7,19 75 7,21 85 7,20
Dựa vào bảng kết quả trên, thời gian tối ưu để chưng cất tinh dầu vỏ bưởi là 65 phút. Sau thời gian này nếu tiếp tục chưng cất lượng tinh dầu tăng lên không đáng kể.
Như vậy, điều kiện tối ưu cho quá trình chiết tách tinh dầu từ vỏ bưởi là: nguyên liệu dạng bột ngâm trong dung dịch NaCl 15%, tỉ lệ khối lượng
3.3 Xác định các chỉ số hóa học từ tinh dầu vỏ bưởi
3.3.1. Xác định chỉ số axit
Chỉ số axit của tinh dầu vỏ bưởi được trình bày ở bảng 3.7.
Bảng 3.7. Chỉ số axit của tinh dầu
Lần TN m (g) V (ml) Chỉ số axit
1 1.04 0.35 1.68
2 1.03 0.33 1.60
3 1.01 0.30 1.48
Chỉ số axit trung bình 1.59
Chỉ số axit phụ thuộc vào phương pháp khai thác và mức độ tươi của tinh dầu. Khi bảo quản lâu chỉ số axit của tinh dầu sẽ tăng lên do bị oxi hóa và este trong tinh dầu bị phân giải.
3.3.2. Xác định chỉ số este
Chỉ số este của tinh dầu vỏ bưởi được trình bày ở bảng 3.8.
Bảng 3.8. Chỉ số este của tinh dầu
STT m (g) V1(ml) V2 (ml) Chỉ số Este
Lần 1 1.04 7.7 7.9 1.08
Lần 2 1.03 7.6 7.8 1.09
Lần 3 1.01 7.4 7.5 0.55
Chỉ số este trung bình 0.91
Qua bảng 3.8 ta thấy chỉ số este trung bình của vỏ bưởi là 0,91. Chỉ số này tương đối cao.
3.3.3. Xác định chỉ số xà phòng hóa
Bảng 3.9. Chỉ số xà phòng hóa STT Axit Este Xà phòng 1 1.68 1.08 2.76 2 1.60 1.09 2.69 3 1.48 0.55 2.03 Chỉ số xà phòng trung bình 2.49
Chỉ số xà phòng của tinh dầu bưởi là 2,49.
3.3.4. Xác định tỷ trọng tinh dầu
Tỷ trọng tinh dầu vỏ bưởi được trình bày ở bảng 3.10.
Bảng 3.10. Tỷ trọng tinh dầu m(g) m1 (g) m2(g) 18.953 69,391 60,183 69,387 69,382
Tỉ trọng trung bình của tinh dầu vỏ bưởi là: 0,8175
Nhận xét:
Tỉ trọng tinh dầu là 0,8175, nhẹ hơn nước. So sánh với tỉ trọng của vỏ bưởi
theo tác giả Vũ Ngọc Lộ là 0,8025 – 0,8482 thấy kết quả thực nghiệm tương tự.
3.4. Định danh các hợp chất trong tinh dầu
3.4.1. Kết quả phân tích thành phần có trong tinh dầu vỏ bưởi
Vỏ bưởi sau khi làm sạch, xay nhỏ và ngâm với muối, chưng cất lôi cuốn hơi nước thu được tinh dầu và dịch chiết của vỏ bưởi. Xác định thành phần của tinh dầu và dịch chiết bằng phương pháp sắc kí khí gắn kết khối phổ (GC-MS) trên máy Fisons Instrument tại trung tâm dịch vụ phân tích số 2
Nguyễn Văn Thủ, thành phố Hồ Chí Minh. Kết hợp với phổ MS của các chất, đã xác định được thành phần các chất có trong tinh dầu và dịch chiết vỏ quả bưởi thu được theo phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước được trình bày ở hình 3.1 và bảng 3.11.
Hình 3.1. Sắc kí đồ của tinh dầu vỏ bưởi
Bảng 3.11. Các hợp chất có trong tinh dầu vỏ bưởi STT Tên Hàm lượng % 1 Á-cis- Ocimene 0,74 2 Beta-Phellandrene 0,19 3 Beta-Pinene 0,16 4 Beta-Myrcene 2,71 5 Alpha-Phellandrene 0,27 6 Limonene 90,32 7 Ç-Terpinen 3,59 8 Isocaryophyllene 0,13 9 1H-Cyclopenta[1,3]cyclopropa[1,2]benzene 1,66 10 Germacrene B 0,23 Tổng cộng 100
Theo phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước, trong tinh dầu vỏ bưởi thu được 10 tử, cấu tử chính là limonene, cấu tử có hàm lượng lớn thứ hai là Ç-Terpinen.
3.4.2. Kết quả phân tích thành phần có trong dịch chiết vỏ bưởi
Vỏ bưởi sau khi xử lý nguyên liệu, ngâm với muối.Tiến hành chưng cất lôi cuốn hơi nước thu lấy tinh dầu, phần còn lại trong bình cầu đem lọc qua giấy lọc thu được dịch chiết. Sau đó lấy phần dịch chiết này đi
Hình 3.2. Dịch chiết vỏ bưởi
trên máy Fisons Instrument tại trung tâm dịch vụ phân tích thí nghiệm số 2 Nguyễn Văn Thủ, thành phố Hồ Chí Minh. Kết quả phân tích sắc kí được trình bày ở hình 3.3 và bảng 3.12.
Hình 3.3. Sắc kí đồ của dịch chiết vỏ bưởi
Bảng 3.12. Các hợp chất trong dịch chiết vỏ bưởi
Số thứ tự Tên Hàm lượng(%)
1 D-Limonene 0.96
2 Furfuryl alcohol, tetrahydro-à,à, 5-trimethyl-5-vinyl- 15.62 3 Trans-Linaloloxide 7.07 4 Beta-Linalool 3.78 5 Trans-P-2,8-Menthadien-1-ol 0.59 6 p-Menthan-3-one 2.97 7 4-isopropyl-1,3-cyclohexanedione 0.59 8 Menthol 7.44
9 P-Menth-1-en-8-ol 17.67
10 Cis-Geraniol 16.65
11 Citral (isomer 1) cis, trans- 3.29 12 2,6-Octadien-1-ol,2,7-dimethyl- 14.27
13 Menthol, acetate,iso- 8.56
14 Isocaryophyllene 0.53
Tổng cộng 100
Theo bảng 3.12, trong dịch chiết vỏ bưởi gồm 14 cấu tử, trong đó cấu tử có hàm lượng lớn nhất là P-Menth-1-en-8-ol, cấu tử có hàm lượng lớn thứ hai là Cis-Geraniol. Ngoài ra trong dịch chiết có lẫn tinh dầu. Do vậy dịch chiết có số lượng cấu tử nhiều hơn tinh dầu và có chứa cấu tử của tinh dầu như D- Limonene.
3.5. Tính chất ức chế ăn mòn kim loại của dịch chiết và tinh dầu vỏ quả bưởi bưởi
Hình 3.5. Mẫu đồng ngâm trong hệ tinh dầu- ancol 3.5.1. Khả năng ức chế ăn mòn kim loại của tinh dầu vỏ quả bưởi
3.5.1.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ tinh dầu trong hệ tinh dầu-ancol
a. Môi trường muối +Mẫu thép
Cân 1 mẫu thép có khối lượng mk. Ngâm 1 mẫu thép vào cốc thủy tinh
250 ml chứa dung dịch NaCl 3,5% trong thời gian 24h.Vớt ra để ráo trong thời gian 30 phút ở nhiệt độ thường.
Cân chính xác 5 mẫu thép có khối lượng mk, (đánh số từ 2 - 6). Ngâm 5
mẫu thép (từ 2-6) có cùng kích thước vào 5 cốc thủy tinh loại 250 ml chứa 5 dung dịch ức chế ăn mòn với tỉ lệ thể tích tinh dầu-ancol tương ứng trong cùng thời gian 24h. Vớt ra để khô ráo trong thời gian 30 phút. Cân được khối
lượng mc.
Sau đó lấy 5 mẫu thép trên ngâm vào dung dịch NaCl 3,5% trong thời
quả ảnh hưởng của tỉ lệ tinh dầu đến khả năng ức chế ăn mòn thép trong dung dich NaCl được thể hiện ở bảng 3.13.
Bảng 3.13. Ảnh hưởng của tỉ lệ tinh dầu-ancol đến mẫu thép trong môi
trường muối Mẫu thép ∆mk =mk’ -mk Mẫu thép ∆mc =mc’ -mc Z% Mẫu 1 0,033 Mẫu 2 (20%) 0,025 24,24 Mẫu 3 (30%) 0,021 36,36 Mẫu 4 (40%) 0,017 48,48 Mẫu 5(50%) 0,018 45,45 Mẫu 6 (60%) 0,020 39,39
Từ bảng trên cho thấy, ở tỉ lệ tinh dầu 40% thì hiệu quả bảo vệ thép tốt nhất vì lúc này tạo ra màng bảo vệ bề mặt kim loại bền và cách li với môi trường xung quanh. Tuy nhiên, khi tỉ lệ tinh dầu trong hệ tinh dầu bưởi-ancol lớn hơn 40% thì hiệu quả ức chế ăn mòn giảm, điều này có thể do quá trình tạo màng nhanh, dày xốp trên bề mặt thép.
+Mẫu đồng
Với mẫu đồng các bước khảo sát tiến hành tương tự như mẫu thép. Kết quả được thể hiện qua bảng 3.14.
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của tỉ lệ tinh dầu-ancol đến mẫu đồng trong môi
trường muối Mẫu đồng ∆mk =mk’ -mk Mẫu đồng ∆mc =mc’ -mc Z% Mẫu 1 0,025 Mẫu 2 (20%) 0,017 32,00 Mẫu 3 (30%) 0,014 44,00 Mẫu 4 (40%) 0,011 56,00 Mẫu 5 (50%) 0,012 52,00 Mẫu 6 (60%) 0,013 48,00
Qua bảng 3.14 và bảng 3.13 cho thấy đồng ít bị ăn mòn hơn thép, hệ số tác dụng bảo vệ của tinh dầu bưởi với mẫu đồng lớn hơn mẫu thép.Ở mẫu đồng với tỉ lệ thể tích tinh dầu trong hệ 40% thì hiệu quả bảo vệ là cao nhất.
b. Môi trường axit HCl 0,1M + Mẫu thép
Trong môi trường axit, khảo sát yếu tố ảnh hưởng tỉ lệ tinh dầu với mẫu thép, các bước thí nghiệm làm tương tự như trong môi trường muối, chỉ thay môi trường muối bằng axit. Kết quả xác định ở bảng 3.15
Bảng 3.15. Ảnh hưởng của tỉ lệ tinh dầu -ancol đến mẫu thép
môi trường axit
Từ kết quả trên ta thấy khi tăng tỉ lệ thể tích tinh dầu trong hệ thì hệ số tác dụng bảo vệ tăng dần và đến 42,86% đạt cực đại. Sau tỉ lệ này thì hệ số tác dụng bảo vệ giảm dần theo tỉ lệ thể tích tinh dầu trong hệ.
+Mẫu đồng
Trong môi trường axit, khảo sát yếu tố ảnh hưởng tỉ lệ tinh dầu với mẫu
đồng, các bước thí nghiệm làm tương tự như trong môi trường muối, thay môi trường muối bằng axit. Kết quả xác định ở bảng 3.16.
Bảng 3.16. Ảnh hưởng của tỉ lệ tinh dầu -ancol đến mẫu đồng trong
môi trường axit
Mẫu đồng ∆mk =mk -mk, Mẫu đồng ∆mc =mc -mc, Z% Mẫu 2 (20%) 0,017 26,09 Mẫu thép ∆mk =mk -mk, Mẫu thép ∆mc =mc -mc, Z% Mẫu 1 0,035 Mẫu 2 (20%) 0,026 25,71 Mẫu 3 (30%) 0,024 31,43 Mẫu 4 (40%) 0,023 34,29 Mẫu 5 (50%) 0,020 42,86 Mẫu 6 (60%) 0,022 37,14
Mẫu 1 0,023
Mẫu 3 (30%) 0,015 34,78
Mẫu 4 (40%) 0,014 39,13
Mẫu 5 (50%) 0,011 52,17
Mẫu 6 (60%) 0,012 47,83
Dựa vào kết quả bảng 3.16 cho thấy, mặc dù ở cùng tỉ lệ thể tích tinh dầu-ancol nhưng mẫu đồng có hệ số tác dụng bảo vệ cao hơn.
3.5.1.2. Ảnh hưởng của thời gian ngâm
a. Môi trường muối NaCl +Mẫu thép
Tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng của thời gian ngâm trong hệ