CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.3. Nghiên cứu xử lý hóa học xơ khóm
1.3.2. Xử lý Alkaline (KOH) đối với PALF
Nhiều nhà nghiên cứu đã chỉ ra ảnh hưởng của xử lý kiềm bằng Natri hydroxit (NaOH) trên bề mặt xơ cellulose tự nhiên. Hầu hết các nghiên cứu tập trung vào các tính chất cơ học của các xơ và vật liệu tổng hợp của nó. Sau khi xử lý NaOH, độ giãn dài, Modul và độ bền kéo của xơ tự nhiên tăng lên. Ngược lại, những nghiên cứu liên quan đến hiệu ứng Kali hydroxit (KOH) trên tính chất xơ tự nhiên vẫn cịn hạn chế. Hiện tại vẫn chưa có nghiên cứu nào viết về q trình xử lý PALF bằng KOH trong ứng dụng trong kéo sợi dệt. Tuy nhiên, quá trình xử lý KOH vẫn được nghiên cứu để xử lý PALF trong ứng dụng vật liệu Composite [14]. Quá trình xử lý Alkaline đối với PALF được tiến hành độc lập giữa NaOH và KOH.
- Trước khi xử lý, các xơ được cắt nhỏ đến 3mm.
- Trong quá trình xử lý NaOH, các xơ được ngâm trong thùng chứa dung dịch NaOH 1N trong 1 giờ để xử lý hoá học và rửa sạch bằng nước cất nhiều lần.
- Trong quá trình xử lý KOH 1N được chuẩn bị sau khi thêm 40g KOH vào 1000ml nước cất. Các xơ được ngâm trong 1 giờ sau đó được rửa sạch bằng axit Hydrochloric loãng để loại bỏ lượng dư KOH cịn xót lại trên bề mặt xơ.
- Sau khi xử lý KOH đối với PALF, chúng được trộn với Polyester tạo thành hỗn hợp bằng kỹ thuật nén ép nhiệt.
Cơ chế tác động: Cơ chế tác động của KOH tương tự như NaOH đã được trình bày ở trên.
Nhìn chung, các ion Na + và K + xâm nhập vào các xơ cellulose được bao quanh bởi các phân tử nước dẫn đến phá vỡ liên kết hydro và làm xơ trương nở. Ở cùng nồng độ của các dung dịch, đường kính của ion Na + ngậm nước nhỏ hơn so với ion K +. Hơn nữa, trong trường hợp lignocellulose khi xử lý alkaline còn kèm theo sự hòa tan của các phân tử nhỏ dưới dạng hemicelluloses và pectin.
Sau khi xử lý xơ PALF, người ta tiến hành phân tích phổ FTIR để xác định các thành phần xơ còn lại để so sánh hiệu quả xử lý tạp chất giữa KOH và NaOH với khi chưa xử lý.
52
Hình 1.26: Phổ FTIR của xơ PALF khi không xử lý và được xử lý Alkaline [14]
Các giá trị các đỉnh rung (cm-1) của phổ FTIR của xơ PALF khi không xử lý và được xử lý Alkaline có sự khác biệt. Tại đỉnh 1425 cm -1 tương ứng với lignin đã xuất hiện trong các trường hợp không được xử lý và xử lý NaOH. Tuy nhiên, tương ứng với trường hợp xử lý KOH thì khơng xuất hiện lignin. Điều này cho thấy xử lý KOH đã tẩy trắng hồn tồn lignin có trong PALF.
Ngồi ra, để đánh giá được hiệu quả của xử lý xơ tự nhiên bằng Kali Hydroxit so với Natri Hydroxit, một số nghiên cứu cũng đã tiến hành xử lý chúng trên xơ từ cây tra dệt chiếu (Hibiscus Tiliaceus - HT) để ứng dụng trong vật liệu composite [39]. Trong nghiên cứu về đặc tính kéo của xơ HT, q trình xử lý xơ bằng KOH được tiến hành như sau: Xơ được ngâm trong dung dịch KOH 8% ở nhiệt độ môi trường (32oC) trong 2 giờ. Sau khi xử lý KOH, các xơ được rửa sáu lần bằng nước cất theo thứ tự để loại lượng KOH còn dư bám trên bề mặt xơ và sấy khô ở nhiệt độ 70oC. Sau khi xử lý KOH, đường kính của xơ HT đã giảm 34 ± 0,2% so với xơ chưa qua xử lý. Song với đó, độ ẩm và trọng lượng riêng của xơ cũng bị suy giảm đáng kể và được thể hiện trong bảng 1.7 dưới đây:
53
Bảng 1.7: Một số tính chất của xơ HT trước và sau khi xử lý KOH [39]
Loại Xơ Đường kính (cm) Trọng lượng riêng
(gr/cm3) Độ ẩm (%)
Chưa xử lý 0.41 ± 0.02 0.76 ± 0.01 11.32 ± 0.01
Xử lý KOH 0.27 ± 0.02 0.68 ± 0.01 7.49 ± 0.01
Sự suy giảm các tính chất này là do việc loại bỏ các thành phần lignin và hemicellulose trong xơ. Trong nghiên cứu của Sari (2019) cho cũng kết quả rằng: Khi xử lý xơ với NaOH 8% ở 31oC trong 2 giờ làm giảm 22% đường kính xơ. Sự gia tăng độ bền kéo có liên quan đến việc giảm đường kính và hiệu quả làm sạch trên bề mặt trên xơ HT, dưới tác dụng xử lý KOH 8% ở 32oC, độ bền kéo của xơ HT được quan sát được tăng 700% (5144,9 MPa) so với HT chưa được xử lý (650 ± 110 MPa). Như vậy, sau khi xử lý xơ bằng KOH 8% có thể loại bỏ hemicellulose và lignin hiệu quả hơn so với sử dụng NaOH 8% ở cùng điều kiện và cải thiện tốt một số các tính chất của xơ như đường kính, trọng lượng, độ bền [14].
Như vậy, việc xử lý KOH đối với một số xơ tự nhiên là có hiệu quả hơn so với xử lý NaOH
cùng điều kiện. Đây cũng là cơ sở để việc nghiên cứu xử lý KOH đối với xơ PALF được phát triển. Tuy nhiên trong nghiên cứu này NaOH là kiềm được lựa chọn do tính phổ biến của loại kiềm này.