Đồ án Nghiên cứu sự ảnh hưởng của loại thuốc bảo quản và thời gian ủ đến độ sâu thấm thuốc đối với gỗ bạch đàn trắng bằng phương pháp băng đa

tẩm sâu vào trong gỗ và lâm sản nhằm tiêu diệt chúng với cơ chế như sau [2]: Đối với nấm Gỗ sau khi tẩm bằng thuốc bảo quản thì nó sẽ tạo ra một môi trường khác hẳn so với gỗ khi không tẩm. Làm mất đi điều kiện thuận lợi cho sự nảy mầm bào tử hoặc phá huỷ các bào tử của nấm. Các chất thấm vào bào tử nấm sẽ phản ứng với các chất có trong bào tử làm cho bào tử không nảy mầm được vì trong thành phần cấu tạo của bào tử có nhiều nhóm có hoạt tính hoá học như: hydroxin, photphatamin, cacbonin, sunfnyrin amidzl… Mặt khác hoá chất khi đã xâm nhập được vào trong nấm thì chúng có khả năng tạo thành liên kết như: liên kết hydro, liên kết ion, liên kết bán phân cực… Với các amin, protein và các chất khác có trong quá trình trao đổi chất của nấm. Khi kết hợp với các thành phần, các chất hoá học làm tê liệt sự trao đổi chất của tế bào nấm. Tuỳ từng loại hoá chất mà một số men của tế bào bị ức chế làm rối loạn các thành phần dinh dưỡng như: hút nước, hút gluco quá nhiều làm ngưng kết hoặc làm biến tính protit. Đối với côn trùng, hà biển: Thuốc làm tê liệt hệ thần kinh của côn trùng, hà biển khi chúng tiếp xúc với thuốc hoặc ăn phải gỗ có tẩm thuốc. Vì thức ăn trong ruột côn trùng hà biển các hoá chất của thuốc sẽ tiêu diệt các vi khuẩn có tác dụng giúp côn trùng tiêu hoá thức ăn hoặc phá huỷ các men tiêu hoá. 2.3.3 Cơ chế thấm thuốc bảo quản Gỗ bao gồm có các bó mạch, sợi và quản bào phân bố rải rác trên nền các tế bào nhu mô tạo thành loại vật liệu xốp gồm nhiều mao mạch. Các thanhg phần tế bào này của gỗ giữ vai trò truyền dẫn nhựa nguyên và làm chức năng cơ giới trong cây. Với đặc điểm cấu tạo đó, khi gỗ được ngâm trong dung dịch thuốc bảo quản, thuốc sẽ thấm vào gỗ. Quá trình thấm này do một hoặc nhiều động lực tác động, đó là động lực mao dẫn, động lực khuyếch tán, động lực tác động từ bên ngoài. Các động lực này, tuỳ từng trường hợp cụ thể, nócó thể độc lập hoặc cùng lúc xẩy ra. 2.3.3.1. Thuốc thấm vào gỗ nhờ áp lực bên ngoài: Để đạt được độ sâu thấm thuốc theo yêu cầu, nếu tẩm gỗ theo nguyên lý mao dẫn hoặc khuyếch tán thì thời gian sử lý sẽ kéo dài. Trong nhiều trường hợp gỗ khó thấm sẽ không đạt được yêu cầu về chất lượng bảo quản. Để khắc phục nhược điểm này các phương pháp tẩm như: đun nóng ngâm lạnh, chân không áp lực… Dựa trên nguyên lý sự chênh lệch áp suất giữa môi trường dung dịch thuốc bên trong và bên ngoài gỗ để dung dịch thuốc dễ thấm sâu vào bên trong gỗ. Độ chênh lệch áp suất được tạo ra theo một số cách sau: 4Dùng thiết bị nén khí tạo áp lực lên dung dịch thuốc. Kết hợp với quá trình nén thuốc có thể rút trân không cho gỗ để tăng độ chênh lệch áp. 4Bình chứa dung dịch thuốc đặt ở độ cao cần thiết để tạo áp lực cho bề mặt gỗ. 4Làm nóng gỗ bằng các phương pháp khác nhau để không khí và hơi nước thoát ra, tạo ra trong gỗ có áp suất thấp hơn dung dịch thuốc bên ngoài khi bị làm lạnh đột ngột. Nguyên lý: Dựa vào đặc tính dẫn dung dịch vào gỗ (1994) của Dassi đã nghiên cứu về sự chuyển động của chất lỏng với chất khí. Nghiên cứu trong môi trường sốp khi dung dịch và chất khí đi qua có hai kết luận: Lưu lượng lọc của chất lỏng và chất khí gọi là sau một thời gian gọi là thì tỷ lệ với gradient (độ dốc) áp suất. (2-3) Trong đó: K: Hệ số lọc, đặc trưng cho các tính chất lọc của môi trường sốp, ứng dụng đối với chất khí và chất lỏng; : Diện tích thiết diện ngang của mẫu thử; : Khối lượng riêng của chất lỏng; : Chiều dài mẫu thử; : Gradien áp lực. Công thức (2-3) cho thấy lưu lượng lọc qua mẫu tỷ lệ thuận với độ chênh lệch áp suất đặt lên mẫu. Khi độ chênh lệch áp suất càng lớn thì lưu lượng lọc qua gỗ càng tăng. Lưu lượng () cũng tỷ lệ nghịch với khối lượng riêng của chất lỏng. Vì vậy trong thực tế của công tác bảo quản lâm sản, cần trọn loại thuốc bảo quản và dung môi có khối lượng riêng nhỏ để cho quá trình thuốc thấm vào gỗ được thuận lợi hơn. Quá trình thấm thuốc dưới tác động từ bên ngoài là một quá trình cưỡng bức để đạt được độ sâu thấm thuốc theo yêu cầu. Trong đó các phương pháp tẩm dựa trên nghuyên lý này là: Phương pháp chân không áp lực, phương pháp nóng lạnh, Phương pháp thay thế nhựa… 2.3.3.2 Thuốc bảo quản thấm vào gỗ nhờ áp lực mao dẫn. Khi gỗ ngâm vào trong môi trường là dung dịch thuốc, dung dịch thuốc thấm được vào trong gỗ là nhờ áp lực mao dẫn. Độ dẫn mao dẫn có thể xẩy ra trong trường hợp độ ẩm gỗ cao hơn điểm bão hoà thớ gỗ. Song độ ẩm gỗ nhỏ hơn điểm bão hoà thớ gỗ càng nhiều thì độ dẫn mao mạch càng lớn. Độ dẫn mao mạch phụ thuộc rất lớn vào sự có mặt của hệ thống phát triển của các phần tử dẫn ở trong gỗ, kích thước và vị trí của chúng trên thân cây. Nếu kích thước của các phần tử thuốc bảo quản lớn hơn kích thước các phần tử dẫn thì trong trường hợp này các phần tử thuốc sẽ không thể đi qua được hệ thống dẫn. áp lực mao dẫn được biểu thị bằng công thức: (2-1) Trong đó: : Hệ số sức căng mặt ngoài của chất lỏng. : Góc làm ướt. r: đường kính mạch. Nếu gỗ được dựng đứng trong mạch dung dịch, áp lực mao quản sẽ kéo theo thuốc lên một chiều cao h. (CT Jurin) (2-2) Trong đó: : Trọng lượng riêng của chất lỏng. g: Gia tốc trọng trường. Khi một vật thể rắn nhúng vào một dịch thể theo quy luật vật lý nơi tiếp xúc giữa dịch thể, chất rắn và không khí sẽ tạo ra bề mặt cong do sức cong mặt ngoài của chất lỏng và mức độ dính ướt của vật rắn tạo ra một góc . Nếu > 900 thì độ dính ướt (măt cong lồi) và do đó xuất hiện hai loại mao quản thuận, nghịch khác nhau. Khi áp lực mao quản thuận (0 < < /2) sự thấm thuốc sẽ tốt hơn và ngược lại. Sự hình thành mặt cong (lồi, lõm) tạo ra góc khi dung dịch tiếp xúc với thành mao quản. Công thức (2-1) cho thấy, áp lực mao dẫn tỷ lệ thuận với góc làm ướt. Theo (2-2) chiều cao cột chất lỏng (h) tỷ lệ nghịch với góc làm ướt và khối lượng riêng của chất lỏng. Vì vậy trong thực tế của công tác bảo quản lâm sản cần trọn loại thuốc bảo quản và dung môi có khối lượng riêng nhỏ, đồng thời khi ngâm nhúng cần đảm bảo tất cả các bề mặt gỗ phải được làm ướt hoàn toàn khi đó: = 0 , cos=1 và áp lực mao dẫn Chiều cao cột chất lỏng , quá trình thấm thuốc vào gỗ được thuận lợi. Trong thực tế do tế bào gỗ có cấu tạo phức tạp một số loại gỗ còn có các chất dầu nhựa, cản trở việc thấm và việc xác định các thông số trên sẽ gặp nhiều khó khăn. Do vậy công thức trên chỉ có ý nghĩa về mặt lý thuyết, khó có thể áp dụng được trong thực tế. 2.3.3.3 Thuốc bảo quản vào gỗ nhờ quá trình khuyếch tán. Bản chất của quá trình khuyếch tán là quá trình truyền dẫn làm cho dung dịch đồng nhất về khối lượng riêng và áp suất. Dung dịch thuốc bảo quản khuyếch tán vào gỗ là quá trình phân tử hoặc ion của thuốc bảo quản tự do vận động từ vùng có nồng độ cao đến vùng có nồng độ thấp. Khi gỗ có độ ẩm và được ngâm trong dung dich thuốc muối pha trong nước (hoặc ủ trong thuốc cao),các màng tế bào được coi là màng bán thấm, tạo ra sự thấm một chiều của các phân tử thuốc từ ngoài vào. Đồng thời với quá trình thấm của thuốc vào gỗ thì có một số phần tử nước chuyển động ngược trở ra dung dịch thuốc. Tốc độ chuyển động của hai chiều ngược nhau nàyphụ thuộc vào độ ẩm gỗ, nồng độ dung dịch, loại gỗ… các phần tử hoặc ion chất hoà tan trong nước sẽ có chuyển động với một động năng trung bình của chuyển động tịnh tiến nào đó là , và áp suất p do các phân tử gây nên là: (N/m3) (2-4) Trong đó: : Số phân tử chất hoà tan trong một đơn vị thể tích. : Động năng của phân ử; K: Hằng số bolzmann, ; R: Hằng số lý tưởng; : Hằng số Avogadro; T: Nhiệt độ tuyệt đối; áp suất P còn gọi là áp suất thẩm thấu. Vận tốc chuyển động của các chất hoà tan phụ thuộc vào độ ẩm gỗ, nồng độ và nhiệt độ dung dịch. Khi nhiệt độ càng cao thì vận tốc chuyển dịch tăng lên. Bằng các phép đo chính xác, người ta đo được tốc độ chuyển động tỷ lệ với . Tẩm khuyếch tán đối với gỗ có độ ẩm cao, dựa vào sự khuyếch tán của phân tử hoặc ion chất tẩm bao bọc xung quanh gỗ. Phương trình khuyếch tán có thể được biểu diễn theo công thức: (2-5) Trong đó: C: nồng độ chất khuyếch tán. X, y , z: các toạ độ không gian. : Hệ số khuyếch tán vật chất được nghiên cứu trong ba hướng vuông góc. Phương trình (2-5) có tính đến yếu tố gỗ là môi trường dị hướng. Do vậy cần phân biệt ba giá trị của hệ số khuyếch tán dọc thớ (), tiếp tuyến (), xuyên tâm (). Các số liệu thực nghiệm của A. Stamm đã chỉ ra rằng độ khuyếch tán thuốc bảo quản trong gỗ lá kim tươi là: Dx=0.045Do; Dz=0.65Do; Dy=Do Trong đó: D là hệ số khuyếch tán của chất trong dung dịch tự do. Sự giảm độ lớn của D so với chứng tỏ rằng trong gỗ chất khuyếch tán không những cần đi qua dung dịch mà còn đi qua các hệ thống lỗ thông ngang ở trên vách tế bào. Qua công thức (2-4) cho thấy áp suất P do các phân tử gây nên tỷ lệ thuận với số phân tử chất hoà tan và nhiệt độ ngâm tẩm. Công thức (2-5) cho thấy, khả năng thấm thuốc của gỗ theo một phương (x) tỷ lệ thuận với thời gian ngâm tẩm và nồng độ thuốc. Vì vậy trong thực tế bảo quản lâm sản muốn khả năng thấm thuốc vào trong gỗ tăng cần tăng nồng độ thuốc và nhiệt độ ngâm tẩm cho phù hợp với điều kiện ngâm tẩm cụ thể. 2.4 Cơ sở lý thuyết về phương pháp bảo quản. 2.4.1Những yêu cầu cần thiết trong bảo quản [2]. Yêu cầu về độ thấm sâu của thuốc: Độ thấm sâu của thuốc tuỳ thuộc vào phương án tẩm, và tuỳ thuộc vào tính chất của thuốc, các yếu tố công nghệ tẩm, loại nguyên liệu, độ ẩm của nguyên liệu gỗ và yêu cầu người sử dụng. Tiêu chuẩn về độ thấm sâu của thuốc phụ thuộc vào yêu cầu sử dụng và loại gỗ. Những loại gỗ tạp khối lượng thể tích thấp như gỗ cao su, gỗ trám… Còn những loại gỗ giác lõi phân biệt khối lượng riêng lớn hơn 500 kg/m3 thì bắt buộc phần gỗ giác phải được thấm hoàn toàn. Nếu phần gỗ giác tẩm theo phương pháp nhúng hoặc ngâm, phun, quét màng thuốc bao bọc gỗ một lớp mỏng. Do vậy sau khi bào thuốc sẽ bị mất đi và sinh vật tiếp tục phá hoại gỗ khô. Gỗ đã qua xử lý như vậy sẽ sẩy ra bình thường như những loại gỗ không tẩm. Yêu cầu về tác dụng độc của thuốc và liều lượng thuốc. 4 Sử dụng thuốc có hiệu lực đối với đối tượng sinh vật phá hoại: Ví dụ như nếu yêu cầu chống nấm mốc đơn thuần thì chỉ nên sử dụng thuốc chống nấm mốc, hoặc chỉ yêu cầu có độ độc cao đối với mọt thì chỉ nên tẩm thuốc có độ độc cao đối với mọt… 4 Phải tẩm đủ liều lượng thuốc thấm theo yêu cầu độ thấm sâu, các quy định này cụ thể ở các quy trình. 4 Thuốc phải phù hợp với yêu cầu người sử dụng. Trong đó đặc biệt chú ý đến khả năng rửa trôi của thuốc. Nếu là môi trường dễ bị rửa trôi phải tăng thầnh phần chống rửa trôi trong hỗn hợp thuốc để thuốc có tác dụng ổn định lâu trong gỗ. 4 Trong quá trình bảo quản thường xuyên phải kiểm tra nồng độ thuốc, chất lượng thuốc, chất lượng ngâm tẩm. 2.4.2. Phương pháp bảo quản [1,2] Phương pháp bảo quản là các tác dộng đưa thuốc bảo quản vào gỗ, nhằm làm cho gỗ có khả năng chống lại các yếu tố ngoại cảnh, phá hoại gỗ (làm tăng tuổi thọ cho gỗ). Đã từ lâu trong lĩnh vực bảo quản gỗ đã hình thành nên nhiều phương pháp và việc áp dụng nó cũng rất đa dạng, thông thường người ta phân loại các phương pháp bảo quản như sau: Phương pháp bảo quản kỹ thuật: chỉ dùng để bảo quản tạm thời. Phương pháp bảo quản hoá chất. Phương pháp thay thế nhựa Phương pháp này có ưu điểm đơn giản, không cần trang thiết bị phức tạp phù hợp cho việc bảo quản với số lượng lớn. không tập trung ở các vùng nông thôn miền núi. Tuy nhiên phương pháp này không cơ giới được, cho năng suất thấp hiệu quả bảo quản không cao, chỉ được áp dụng với cây gỗ còn tươi, thuốc sau khi tẩm khó thu hồi. Phương pháp phun quét: Phương pháp này nhằm sử lý bề mặt, bảo quản tạm thời cho gỗ với lượng thuốc thấm ít, độ sâu thấm thuốc không đáng kể. Phương pháp này có ưu điểm đơn giản, không cần trang thiết bị phức tạp, thời gian bảo quản nhanh. Tuy nhiên với mục đích là chỉ xử lý bề mặt cho nên hiệu quả bảo quản không cao. Phương pháp nóng lạnh: Gỗ được đun nóng trong dung dịch thuốc bảo quản, sau đó chuyển gỗ nóng vừa ngâm vào trong dung dịch thuốc ở nhiệt độ bình thường hoặc ngâm trong thuốc bảo quản có nhiệt độ cao và để nguội dần. Phương pháp này có ưu điểm là cho kết quả bảo quản cao, độ sâu thấm thuốc và lượng thuốc thấm lớn, có thể bảo quản được một số loại gỗ khó tẩm. Nhược điểm là thời gian tẩm dài, chi phí cao, thiết bị phức tạp, quy trình thao tác khó khăn và rất lãng phí thuốc. Phương pháp ngâm thường: Đây là phương pháp dùng thuốc muối để ngâm, gỗ khi ngâm trong hoá chất xảy ra diễn biến rất phức tạp thông thường có hai nguyên lý: thuốc chuyển động vào gỗ nhờ nguyên lý áp lực mao quản, nhờ áp lực bên ngoài. Phương pháp này cho hiệu quả bảo quản tốt, không cần trang thiết bị phức tạp, đơn giản, dễ thực hiện, có thể tẩm tập tung với số lượng lớn. Tuy niên phương pháp này có nhược điểm là thời gian tẩm kéo dài, đối với một số loại gỗ khó thấm thuốc bảo quản nếu ngâm thường thì khó đáp ứng được yêu cầu bảo quản. Nếu tẩm với số lượng ít và không liên tục thì sẽ gây lãng phí thuốc sau khi ngâm. Phương pháp tẩm áp lực chân không: Phương pháp này đạt được một lượng thuốc thấm và độ sâu thấm thuốc lớn hơn so với bất kỳ phương pháp tẩm nào khác. Trong thời gian ngắn, mà nó còn đạt được năng suất tẩm cao, thích hợp đối với các cơ sở có số lượng gỗ tẩm lớn. Dễ công nghiệp hoá cơ sở ngâm tẩm, mặc dù nó đòi hỏi các trang thiết bị phức tạp và hiện đại hơn. Phương pháp khuyếch tán: Phương pháp khuyếch tán thường được dùng bảo quản gỗ tươi sau khi chặt hạ ở những nước phát triển như: Australia, Newzeaiand, Nhật... phương pháp này rất hiệu quả với cả những loại gỗ khó thấm thuốc của các phương pháp khác. Phương pháp khuyếch tán với nguyên lý cơ bản là khi gỗ có độ ẩm cao được ngâm trong dung dịch thuốc có nồng độ cao, hoặc quét cao xung quanh, do chêng lệch nồng độ giữa các phân tử hoặc ion của các thuốc bảo quản từ dung dịch hoặc từ cao chuyển động theo các tia mạch có chứa nước để vào sâu trong gỗ. Tất nhiên sự chuyển động này chậm hơn nhiều so với khi chuyển động ở một dung dịch tự do, vì thuốc phải phắc phục nhiều trở ngại. Khi đi qua màng tế bào tốc độ khuyếch tán phụ thuộc thuận với độ ẩm và nồng độ dung dịch: ẩm độ gỗ ít nhất phải trên 40-50% nồng độ dung dịch phải cao hơn gấp hai ba lần so với nồng độ thuốc ấy khi tẩm bằng phương pháp khác. Đặc điểm của phương pháp khuyếch tán yêu cầu gỗ tuơi hoặc gỗ có độ ẩm cao. Đây là một trong nhữnh nhân tố quyết định độ thấm sâu của thuốc. Ngoài ra yêu cầu về thuốc phải là thuốc muối có nồng độ cao. Phương pháp bảo quản khuyếch tán dùng thuốc dạng cao (phương pháp băng đa) gồm hai giai đoạn chủ yếu: Giai đoạn một: Là giai đoạn tẩm thuốc bảo quản vào gỗ 4 Gỗ tròn trước khi sử lý bóc vỏ từng đoạn trên khúc gỗ, mỗi đoạn bóc vỏ từ 20-30 cm, cần bóc sạch vỏ lụa. 4 Hỗn hợp thuốc chuẩn bị trước khi pha chế và nấu lên ở nhiệt độ 70-80C có chất kết dính tạo thuốc thành dạng đặc sệt. Sau đó đổ thuốc lên miếng nilon để nguội rồi quét thuốc lên bề mặt gỗ. Giai đoạn hai: Sau khi tẩm thuốc, gỗ được ủ kín một thời gian để tạo điều kiện cho thuốc tiếp tục khuyếch tán vào gỗ và cố định trong gỗ. Độ ẩm của gỗ, nhiệt độ và thời gian ủ là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình khuyếch tán của thuốc. Sự khuyếch tán này là bất thuận nghịch, nó diễn ra cho tới khi nồng độ được san bằng hoàn toàn. Trong cả hai giai đoạn có thể nói áp suất thẩm thấu là nguyên nhân gây ra sự khuyếch tán, điều này rất tiện lợi cho việc thiết lập các biểu thức định lượngvề khuyếch tán. Cụ thể ta xét hai trường hợp: khuyếch tán ổn định với gradien nồng độ không đổi và khuyếch tán không ổn định với građien nồng đô thay đổi. Năm 1855, Fick đã tìm ra định luật thứ nhất (Fick 1) về khuyếch tán: Trong đó: dm: lượng chất khuyếch tán qua diện tích S sau khoảng thời gian dt; D : hệ số khuyếch tán; dc/dx: Građien nồng độ theo phương x. Dấu trừ đưa vào để triệt tiêu dấu âm của građien nồng độ. Hệ số khuyếch tán D phụ thuộc vào tính chất của các hạt khuyếch tán, nồng độ dung dịch ở mức độ nào đấy, đặc biệt trong những trường hợp nồng độ cao và dung dịch không phải là lý tưởng. Để tính gần đúng hệ số khuyếch tán trong dung dịch loãng có thể dùng công thức: , m2/s Trong đó: M: khối lượng mol; : Thể tích mol của chất khuyếch tán, cm3/mol; T: Nhiệt độ,0K; : Độ nhớt của dung môi, N.s/m2; : Thông số tính đến liên kết phân tử trong dung môi, đối với nước=2.6; Hệ số khuyếch tán đối với chất lỏng khoảng 0,4.10-9-5.10-9m2/s. Nếu gọi hệ số khuyếch tán (i) là lượng chất khuyếch tán qua một đơn vị diện tích sau một đơn vị thời gian, thì trong trường hợp khuyếch tán ổn định (các hạt khuyếch tán chuyển động với vận tốc không đổi) ta có biểu thức sau: Vì vậy: Khi građien nồng độ biến đổi thì ta có trường hợp khuyếch tán không ổn định. Nồng độ dung dịch là hàm số của toạ độ và thời gian. Mật độ dòng khuyếch tán vì vậy cũng thay đổi theo biểu thức: Từ định luật Fick 1: Ta được : Điều kiện sự khuyếch tán ổn định là hay . Nếu xét sự khuyếch tán theo cả ba phương x, y, z ta có: đây là biểu thức toán học của định luật thứ hai của Fick về sự khuyếch tán. Ưu điểm của phương pháp khuyếch tán (băng đa) 4Bảo quản gỗ tươi bằng phương pháp băng đa là một phương pháp bảo quản đơn giản, dễ thực hiện. 4Trong quá trình vận chuyển gỗ không cần phải giữ kỹ vỏ như các phương pháp khác. 4Với phương pháp băng đa ta có thể tẩm ở bất cứ nơi nào nhằm có lợi cho việc vận chuyển và sử dụng. 4Hiệu quả bảo quản cao nhờ có việc sử dụng các yếu tố làm thay đổi độ nhớt của dung dịch thuốc bảo quản. Phương pháp này phù hợp cho việc sử dụng gỗ có khối lượng thể tích thấp tiếp xúc hoặc không tiếp xúc với nền đất. Đặc biệt nó phù hợp cho việc bảo quản gỗ rừng trồng ở các vùng nhiệt đới. Đồng thời phương pháp này cũng được đánh giá có hiệu quả cao khi tẩm các loại gỗ khó tẩm và phù hợp cho việc bảo quản gỗ ở vùng nông thôn. Nhược điểm của phương pháp tẩm băng đa [1]: Yêu cầu gỗ phải tươi hoặc có độ ẩm lớn vì phương pháp này dựa vào đặc tính tự nhiên của gỗ, khi gỗ còn tươi độ ẩm cao tế bào gỗ còn khả năng dẫn nước và phân phối dinh dưỡng thì trong quá trình tẩm thuốc sẽ dễ dàng thấm sâu vào trong gỗ. Phương pháp này tốn nhiều thời gian vì sau khi gỗ tẩm xong phải mất ít nhất 5-6 tháng mới dùng được. Một số yếu tố ảnh hưởng đến độ sâu thấm thuốc trong phương pháp khuyếch tán (băng đa) [6]: Sức thấm thuốc trong bảo quản nói chung và trong bảo quản gỗ nói riêng là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá hiệu quả quá trình sử lý ngâm tẩm. Sức thẩm thấu của gỗ không chỉ quan trọng trong lĩnh vực ngâm tẩm thuốc bảo quản, thuốc chống cháy, mà nó còn có ý nghĩa trong việc loại bỏ lignin trong công nghệ sản xuất giấy và sự thoát ẩm trong công nghệ sấy gỗ. Đây là hiện tượng phức tạp nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: loại gỗ, loại thuốc, độ ẩm gỗ, thời gian ngâm nhúng, thời gian ủ. Loại gỗ, cấu tạo gỗ: Chiều sâu thấm thuốc của các loại gỗ rất khác nhau, thậm chí ngay trong cùng một cây gỗ thì sức thấm thuốc ở gỗ giác và gỗ lõi cũng khác nhau, ở gốc khác với ở ngọn. sự khác nhau này chủ yếu do cấu tạo và tính chất của gỗ gây ra. Gỗ là kim có cấu tạo đơn giản, do quản bào và tế bào mô mềm cấu tạo nên. Dịch thể thấm vào gỗ nhờ lỗ thông ngang có vành trên vách tế bào. Bailey (1913) cho thấy màng lỗ thông ngang mang các lỗ nhỏ, và các hạt nhỏ trong nước sẽ chui qua màng lỗ thông ngang vào sâu trong gỗ. ở gỗ là rộng, các mạch gỗ là các tế bào vách dày, xếp dọc thân cây. Mạch gỗ có kích thước lớn, ruột lớn, hai đầu mang lỗ xuyên mạch (màng mỏng xốp cho phép một số dịch thể thấm qua một cách dễ dàng). Điều này cho thấy khả năng thấm thuốc theo chiều dọc thớ (đặc biệt ở phần gỗ giác) cao hơn khả năng thẩm thấu theo chiều xuyên tâm và tiếp tuyến. Christensen [32] minh hoạ, ở gỗ cây Hoa phục, hệ số khuyếch tán theo chiều xuyên tâm là12.8; theo chiều tiếp tuyến là 8.8; còn theo chiều dọc hẳn là 288. Sức thẩm thấu ở gỗ giác cao hơn so với gỗ lõi, nguyên nhân do hàm lượng nước trong gỗ (độ ẩm gỗ) ở hai phần này khác nhau. Thông thường lượng nước trong gỗ giác lớn hơn ở gỗ lõi. Tuy nhiên sự chênh lệch này tuỳ thuộc vào những loại gỗ, ở những loại gỗ mà gỗ lõi có nhiều tinh thể kim loại kết tinh hoặc các vật chất trong cây tạo ra thể bít làm cản trở khả năng dẫn truyền của các phân tử thuốc thì khả năng khuyếch tán của gỗ lõi và gỗ giác là khác nhau rất nhiều. Theo nghiên cứu của Becker [32], khi hàm lượng nước như nhau, khả năng khuyếch tán trong gỗ lõi và gỗ giác của gỗ thông bằng nhau nhưng ở gỗ vân sam và gỗ lãnh sam thì khả năng khuyếch tán của gỗ giác lại lớn hơn gỗ lõi. Độ ẩm gỗ: Độ ẩm gỗ là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tốc độ khuyếch tán của dung dịch thuốc vào gỗ. Đối với thuốc muối, độ ẩm gỗ từ 50% đến 100% thì khả năng khuyếch tán tăng. Độ ẩm của gỗ cao hay thấp là nói lên lượng nước có trong gỗ nhiều hay ít. Khi gỗ tươi trong ruột tế bào vẫn còn bọt khí có đường kính lớn hơn đường kính của lỗ trên vách lỗ thông ngang, do đó chất lỏng có thể dịch chuyển từ tế bào này sang tế bào khác và do chênh lệch nồng độ giữa dung dịch thuốc và nước trong gỗ cao [31]. Trong quá trình khuyếch tán của thuốc bảo quản vào gỗ thì nước là xúc tác trung gian nên khi gỗ có độ ẩm càng cao thì sẽ làm tăng quá trình khuyếch tán. Các thí nghiệm của Peter Viden (1984) đã chứng minh được rằng khi độ ẩm gỗ thấp hơn 50% thì quá trình thẩm thấu diễn ra rất chậm. Bởi với độ ẩm gỗ thấp, nước tự do trong khoang rỗng các tế bào không liên tục làm cho quá trình khuyếch tán bị cản trở. Độ ẩm càng cao thì độ sâu thấm thuốc càng lớn. Tuy nhiên, có nhiều loạl gỗ lá rộng có khối lượng thể tích lớn, lượng nước trong gỗ so với hàm lượng gỗ khô kiệt có thể thấp, thậm chí chỉ đạt 40%, nhưng do các lỗ mạch nhỏ, độ liên tục trong gỗ cao, nên khả năng khuyếch tán vẫn tốt. Còn với những gỗ có khối lượng thể tích thấp mà hàm lượng thấp, nước trong gỗ không liên tục, thì khả năng khuyếch tán kém. Phản ứng của ion điện tích và vách tế bào làm cản trở quá trình khuyếch tán. Thuốc bảo quản do những điện tử có hoá trị một cấu thành tác động vào vách té bào ít hơn so với thuốc bảo quản do những ion có hoá trị cao,vì vậy thuốc bảo quản có hoá trị cao, vì vậy, thuốc bảo quản có ion hoá trị càng cao thì sự khuyếch tán càng giảm. Christensen [32] chứng minh rằng tỷ suất khuyếch tán của ion có hoảtị cao giảm xuống, đặc biệt nổi bật đối với gỗ lõi có khối lượng thể tích dương tương đối lớn, lỗ mạch nhỏ không thông thoáng. Ion âm (F-, Cl-) bị can trở hơn so với ion dương. Ông giảl thích rằng, đó là do tác dụng bàl trừ của vật chất mang đlện tích âm trong vách tế bào gây nên. Những ion nhỏ có thể chui vào vách tế bào. Đồng thời cách tế bào phảl thấm một cách ị động. Khối lượng thể tích: Khối lượng thể tích của gỗ tỷ lệ nghịch với khả năng khuyếch tán. Gỗ có khối lượng thể tích lớn thì khả năng thấm thuốc thấp hơn so với gỗ có khối lượng thể tích thấp. Vì gỗ có khối lượng thể tích cao thì độ rỗng trong gỗ, đường kính của mạch gỗ và tia gỗ nhỏ làm cho khả năng thấm thuốc bảo quản vào trong gỗ là thấp. Do đó mà phần gỗ giác bao giờ cũng có độ sâu thấm thuốc cao hơn ở phần gỗ lõi. Christensen [32] nghiên cứu sự khuyếch tán của thuốc bảo quản phòng mục ở gỗ Eucalyptus maculata có khối lượng thể tích là 0.79 chậm hơn sự khuyếch tán ở gỗ cây Hoa phục có =0.55. Loại thuốc: Một số loại thuốc khác nhau thì sức thấm thuốc, tốc độ và thời gian thấm thuốc cũng khác nhau, trong cùng một loại thuốc khi thay đổi nồng độ dung dịch cũng có thể ảnh hưởng đến quá trình thấm của thuốc nhưng nó lại làm thay đổi đáng kể khi tính toán lượng thuốc thấm. Khi cùng thấm một lượng dung dịch như nhau, nhưng ở các nồng độ khác nhau tất nhiên lượng thuốc thấm vào lâm sản sẽ khác nhau trong cùng một thời gian. Trong một số trường hợp gỗ khó thấm nhưng có độ ẩm lớn, lại ngâm trong dung dịch thuốc có nồng độ cao, có thể làm thay đổi cả quá trình thấm thuốc vào gỗ. Thời gian ủ: Thời gian ủ là khoảng thời gian để cho thuốc tiếp tục khuyếch tán và ổn định trong gỗ. Thời gian ủ phụ thuộc vào nhiều yếu tố: loại thuốc, loại gỗ, nồng độ thuốc, điều kiện môi trường. Thông thường thời gian ủ phụ thuộc vào độ sâu thấm thuốc theo yêu cầu, thời gian ủ dài hay ngắn thì độ sâu thấm thuốc lớn hoặc nhỏ hay thời gian ủ và độ sâu thấm thuốc tỷ lệ thuận với nhau. Tuy nhiên tỷ lệ này không ổn định trong suốt quá trình tẩm. ở thời gian đầu của quá trình ủ thì thuốc thấm vào gỗ nhanh hơn và độ sâu thấm thuốc cũng tăng nhanh, nhưng càng về sau tốc độ tăng này càng chậm và đến thời điểm bão hoà thì độ sâu thấm thuốc không tăng cho dù thời gian ủ vẫn cứ tăng. Nhiệt độ và độ ẩm không khí trong đống gỗ: Nhiệt độ có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thấm thuốc vào gỗ. Khi nhiệt độ tăng thì động năng phân tử tăng, khả năng chuyển động của các phân tử phân ly cũng tăng. Do đó nhiệt độ tăng thì khả năng khuyếch tán tăng (độ sâu thấm thuốc tăng). Độ ẩm trong không khí trong đống gỗ gián tiếp ảnh hưởng đến ẩm độ gỗ tẩm. Nhiệt độ và độ ẩm không khí trong đống gỗ cao sẽ thuận lợi cho các phân tử thuốc khuyếch tán vào trong đống gỗ dễ dàng hơn. Nct: Dung lượng quan sát cần thiết. S%: Hệ số biến động. 2.6. Lập phương trình hồi quy và xác định hệ số tương quan [1,7] Sau khi số liệu thực nghiệm đã thu được muốn biểu thị mối quan hệ giữa các yếu tố dưới một dạng hàm số nào đó trước hết ta xét mối quan hệ giữa các yếu tố. Các hàm đó được biểu diễn tuyến tính hoặc phi tuyến tính, tuyến tính một lớp hay nhiều lớp. Tương quan giữa thời gian ủ và chiều sâu thấm thuốc là phương trình tương quan một lớp. Phương trình có dạng: Y= a + bx Trong đó: b, a là tham số của phương trình. x, y là các biến của phương trình. Trước hết ta lập bảng tính hệ số tương quan đ và các tham số của phương trình hồi quy a và b theo phương pháp bình phương bé nhất. Hệ số tương quan là chỉ tiêu thuyết minh mức độ liên hệ giữa các đại lượng trong tương quan tuyến tính. phần 3 phương pháp nghiên cứu 3.1. Dụng cụ và trang thiết bị dùng cho thí nghiệm. 3.1.1. Dụng cụ cân đo. * Cân điện tử (OHACLS) 4000g có độ chính xác 0.01g dùng để cân mẫu xác định độ ẩm. * Thước kép có độ chính xác 0.01 mm dùng để đo mẫu. * ống đong thuỷ tinh có dung tích 1000 ml, dùng để đong dung dịch khi pha thuốc. * ống đong thuỷ tinh có dung tích 100 ml dùng để đong hoá chất pha thuốc thử. * Thước dây dùng để đo kích thước mẫu chia vạch chính xác 1mm. * Cốc đong có dung tích 500 ml dùng để pha thuốc thử màu. * Cốc đong có dung tích 50 ml dùng để pha thuốc thử màu để đo độ sâu thấm thuốc. 3.1.2. Các trang thiết khác: * Tủ sấy có nhiệt độ tối đa 300() dùng để sấy mẫu xác định độ ẩm, khối lượng thể tích của mẫu và sấy khô bề mặt gỗ phun thuốc thử đo độ sâu thấm thuốc. * Cưa tay, cưa xăng dùng cắt gỗ thí nghiệm. * Đũa thuỷ tinh. * Bình phun thuốc thử màu. * Keo epoxy bịt đầu gỗ. * Bình thuỷ tinh có nắp đạy kín, dưới đặt xilicazen dùng để đựng mẫu xác định độ ẩm sau khi sấy. * Túi nilon dùng để ủ mẫu, găng tay, chổi quét, giấy nilon dùng để quấn băng vào gỗ, nồi nấu thuốc, chậu đựng và pha thuốc. 3.2. Nguyên liệu dùng trong đề tài. 3.2.1 Nguyên liệu: Gỗ bạch đàn trắng sinh trưởng tại khu vực núi Trầm thôn Long Châu-Xã Phụng Châu- Huyện Chương Mỹ-Tỉnh Hà Tây. Độ tuổi cây là 9 tuổi, đường kính từ 15-20 cm độ dài từ 10-20 m. 3.2.2 Thuốc bảo quản dùng trong đề tài [8,9]. Để đánh giá được các loại thuốc trong đề tài này tôi thí nghiệm với ba loại thuốc sau: Hỗn hợp thuốc Neobo (BB) có công thức [(Na2B4O7.10H2O) và axit Boric (H3PO3)] tỷ lệ pha như sau: H3PO3:Na2B4O7.10H2O = 1.00:1.18. Hỗn hợp thuốc NaF-BB với tỷ lệ hỗn hợp như sau: HPO:Na2B4O7 .10H2O:NaF = 4:4:1. Thuốc XM-5B (CuSO4.5H2O và K2Cr2O7) với tỷ lệ như sau: CuSO4.5H2O:K2Cr2O7 = 1:1. ị Tất cả các loại thuốc trên tỷ lệ đều được phòng bảo quản lâm sản thuộc Viện Khoa Học Lâm Nghiệp Việt Nam thí nghiệm. Thuốc này đáp ứng được yêu cầu đối với thuốc dạng cao. Thuốc hoà tan và khuyếch tán được vào gỗ tươi đảm bảo khả năng chống rửa trôi. Khi ngấm vào trong gỗ thuốc sẽ tạo dạng phức bám vào gỗ. Để tạo ra thuốc cao ta chọn chất đệm là bột sắn (khoai mì) đáp ứng được yêu cầu là: Đảm bảo khả năng kết dính các tinh thể thuốc và khi quét thuốc lên gỗ có độ ẩm cao (80-88)% có thể hoà tan và khuyếch tán vào gỗ. 3.3. Phương pháp pha chế thuốc cao. Thuốc bảo quản dạng cao bao gồm các thành phần chính là: Chất kết dính: Dạng bột sắn; Thuốc bảo quản. Bước 1: Tạo chất kết dính. Tỷ lệ bột sắn và nước là 15:85 nghĩa là cứ 150g bột sắn hoà tan vào trong 850g nước. Hỗn hợp được đun dưới nhiệt độ 70-800C, vừa đun vừa khuấy đều tay. Khi chín (thấy dung dịch trong) ở dạng sền sệt nhấc ra để nguội Được chất kết dính. Bước 2: Tạo thuốc bảo quản dạng cao. Tỷ lệ thuốc bảo quản: chất kết dính là1:4. Sau khi tạo được chất kết dính ta tiến hành cho từ từ thuốc bảo quản, vừa cho vừa khuấy đến khi chúng thành hệ đồng nhất. Đó chính là thuốc bảo quản dạng cao (20% thuốc bảo quản, 80% chất kết dính). 3.4. phương pháp lấy mẫu thí nghiệm [6]. Gỗ bạch đàn trắng khi vừa mới chặt hạ tiến hành cắt khúc. Cắt khúc loại bỏ 1.3m gốc, cắt bỏ 1m ngọn tính từ cành đầu trở xuống. Do mục đích sử dụng của gỗ ở dạng cột tròn nên ta cắt mẫu theo hình vẽ dưới đây: 2 1 3 3 2 2 Hình 3.1: Vị trí cắt mẫu trên thân cây Chú thích: Vị trí 1, Cắt bỏ 1.3m gốc; Vị trí 2, lấy mẫu thử tính chất cơ lý (Độ ẩm gỗ); Vị trí lấy mẫu thí nghiệm. Đặc điểm của cây lấy mẫu; Trong đề tài này tôi lấy mẫu 9 cây để làm mẫu thí nghiệm có các thông số kích thước sau; STT Độtuổi (năm) Đường kính (cm) Chiều cao (m) 1 9 17.5 16 2 9 16.5 17.5 3 9 18.5 21 4 9 19 16.5 5 9 18 18 6 9 16 17 7 9 17.5 14 8 9 19 15.5 9 9 17 17 TB 9 17.75 17.66 Bảng 3.1 các thông số của cây lấy mẫu thí nghiệm Ngoại hình cây: thân thẳng, tán thưa, phân cành cao, vỏ nhẵn màu tro. Kích thước mẫu tẩm Trên mỗi cây ta tiến hành cắt khúc mẫu tẩm với chiều dài mỗi mẫu là 50 cm. Các seri thí nghiệm Một thang độ ẩm và một thang nồng độ cùng với ba loại thuốc bảo quản ta có 9 xeri thí nghiệm mỗi xeri có 9 mẫu (sáu khúc trên một cơ số). Với 9 xeri tổng số mẫu thí nghiệm là 81 mẫu. Sơ đồ lấy mẫu và cách đánh số Sau khi cây được chặt hạ, chúng được cắt ra thành nhiều khúc, mỗi khúc có chiều dài 50 cm và được đánh số lần lượt từ gốc lên ngọn theo phương pháp của giáo sư Peter Winden thuộc trường đại học tổng hợp MelBowen - Austraylia [32] Sau khi cắt khúc, tiến hành bóc vỏ cây và dùng keo Epoxy quét vào hai đầu khúc gỗ sau đó dùng nilon bọc kín hai đâù khúc gỗ nhằm hạn chế sự thoát hơi nước và sự thấm thuốc theo chiều dọc thớ gỗ trong quá trình ngâm tẩm. STT Khúc gốc Khúc giữa Khúc ngọn Cây 1 A g.1 g.3 g.2 i.1 i.3 C i.2 n.1 n.3 n.2 D Cây 2 A g.2 g.2 g.1 i.2 i.2 C i.1 n.2 n.2 n.1 D Cây 3 A g.3 g.1 g.3 i.3 i.1 C i.3 n.3 n.1 n.3 D Cây 4 A g.1 g.3 g.2 i.1 i.3 C i.2 n.1 n.3 n.2 D Cây 5 A g.2 g.2 g.1 i.2 i.2 C i.1 n.2 n.2 n.1 D Cây 6 A g.3 g.1 g.3 i.3 i.1 C i.3 n.3 n.1 n.3 D Cây 7 A g.1 g.3 g.2 i.1 i.3 C i.2 n.1 n.3 n.2 D Cây 8 A g.2 g.2 g.1 i.2 i.2 C i.1 n.2 n.2 n.1 D Cây 9 A g.3 g.1 g.3 i.3 i.1 C i.3 n.3 n.1 n.3 d Bảng 3.2 Sơ đồ lấy mẫu thí nghiệm Chú thích: A, B, C: Vị trí lấy mẫu xác địng tính chất vật lý (Độ ẩm); G, I, N: Vị trí lấy mẫu tương ứng trên các đoạn gốc, giữa, ngọn của cây; Số cây từ 1-9 lấy mẫu tương ứng với 9 seri thí nghiệm. Sự sắp xếp mẫu và cách đánh số như trên nhằm mục đích phân bố trong mỗi seri thí nghiệm đều có cả ba phần gốc, ngọn và phần giữa của cây. tạo sự đồng đều ở mọi vị trí (gốc, giữa, ngọn) gỗ trong mỗi seri thí nghiệm. 3.5 Phương pháp xác định độ ẩm ban đầu cho gỗ thí nghiệm. Độ ẩm là một tính chất vật lý rất quan trọng của gỗ. Độ ẩm là tỷ lệ phần trăm giữa lượng nước có trong gỗ so với khối lượng của gỗ. Có nhiều phương pháp xác định độ ẩm ban đầu: Trong thí nghiệm tôi dùng phương pháp cân sấy để thực hiện. Đây là phương pháp hay dùng trong thí nghiệm. Chủ yếu dựa vào khối lượng đầu và cuối của mẫu khi sấy khô kiệt. Mẫu được lấy theo tiêu chuẩn VN358 - 70. Độ ẩm của gỗ chủ yếu thể hiện ở hai loại sau [2]: Độ ẩm tương đối: Nếu lấy khối lượng nước chứa trong gỗ so với khối lượng gỗ có nước gọi là độ ẩm tương đối kí hiệu là: Wa Độ ẩm tuyệt đối: Nếu lấy lượng nước chứa trong gỗ so với khối lượng gỗ khô kiệt gọi là độ ẩm tuyệt đối kí hiệu là: Wo Trong đó: m1: Khối lượng gỗ có nước. m0: Khối lượng gỗ hoàn toàn khô. Mẫu lấy theo [31], mẫu lấy ở ba phần gốc, thân, ngọn. Mẫu sau khi được cắt cho vào túi nilon buộc kín để tránh thoát ẩm. Dùng bút đánh số thứ tự cho từng mẫu của từng seri thí nghiệm. Toàn bộ số mẫu lấy là 27 mẫu. Dùng cân điện tử (Ohous) độ chính xác 1/100g cân lần lượt các mẫu trên để xác định khối lượng gỗ tươi m1. Sau đó cho mẫu vào tủ sấy tăng dần nhiệt độ, nhiệt độ cuối cùng là 100050C. Cứ sau 2 giờ cân một lần, đến khi nào cân ba lần liên tiếp mà khối lượng gỗ không thay đổi thì coi như là gỗ đã khô. 3.6 phương pháp xác định độ sâu thấm thuốc của gỗ thí nghiệm, phương pháp thử. Phương pháp xác định ĐSTT có chứa Crôm Để xác định độ sâu thấm thuốc của gỗ thí nghiệm ta dùng thuốc thử là: 5g Diphenyl Caobazit. 70 ml cồn 95C. 25 ml axit axetics. Khi hỗn hợp này được phun lên bề mặt gỗ, thì phần gỗ thấm thuốc bảo quản nhanh chóng chuyển sang màu tím. Phần gỗ không thấm thuốc bảo quản gần như không có sự thay đổi màu sắc. 3.6.2 Phương pháp xác định ĐSTT của Boron. Thuốc thử gồm hai dung dịch Avà B có thành phần như sau: Dung dịch A: Lấy 10 g bột nghệ ngâm trong 90g rượu etylíc rồi tiến hành lắng lọc để thu được dung dịch đồng nhất. Dung dịch B: Hoà tan 20 ml axit Clohydric (HCl) với 6g axit Salixilic (rồi thêm vào một lượng cồn 950 vừa đủ để đạt 100 ml dung dịch. Cách tiến hành pha thuốc theo các bước sau: Bước 1: Gia công bề mặt mẫu thử đảm bảo yêu cầu phẳng, nhẵn và khô, nếu không được như vậy thí nghiệm sẽ không được đảm bảo. Bước 2: Phun hoặc nhỏ dung dịch A lên bề mặt gỗ đã được bảo quản, và để ráo sau vài phút. Bước 3: Tương tự như trên, dung dịch B đưa lên vùng gỗ đã phun dung dịch A (màu vàng). Tiến hành quan sát cẩn thận sự thay đổi màu sắc trong vài phút vùng nào có sự chuyển màu từ vàng nghệ sang đỏ chứng tỏ đã có mặt của Boron. Phương pháp đo ĐSTT: 1 2 3 4 Sau khi mẫu thí nhgiệm đã tẩm và ủ mẫu đủ thời gian quy định. Ta tiến hành cắt mẫu để đo độ sâu thấm thuốc, trên mỗi khúc chúng ta cắt ba mặt cắt. Mặt cắt thứ nhất cách đầu khúc gỗ 20 cm mặt cắt thứ hai cắt mặt cắt đầu 5 cm, mặt cắt thứ ba cách mặt cắt thứ hai 5 cm. Trên mỗi mặt cắt là trị số của 4 điểm, độ sâu thấm thuốc trên mỗi mặt cắt là trị số trung bình của 4 điểm vừa đo đó. 50cm 5 5 20cm Hình 1.2 Mẫu đo độ sâu thấm thuốc của gỗ bạch đàn trắng. Chú thích; Vị trí 1, 2, 3, 4 là vị trí đo độ sâu thấm thuốc. 3.7 Cơ sở lựa chon các thông số thực nghiệm. Theo kết quả nghiên cứu khoa học năm 2002 chúng tôi đã nghiên cứu với một cấp thời gian ngâm là ba ngày. Thuốc bảo quản là boron với ba cấp nồng độ 10%, 15%, 20% thời gian ủ là 4 tuần, 5tuần, 6 tuần. Ta thấy ở nồng độ thuốc là 20% cho ta độ sâu thấm thuốc là tốt nhất. Theo tài liệu [34] để bảo quản gỗ theo phương pháp Khuyếch tán thì thời gian ủ là từ 4-12 tuần. Trên cơ sở đó tôi chọn các thông số thí nghiệm như sau: thời gian ủ 4 tuần, 8 tuần, 12 tuần. Nồng độ là 20 %. Ba loại thuốc bảo quản dùng trong đề tài là: Boron, XM-5B, BB-NaF. 3.8 Quá trình thực nghiệm . 4 Gỗ sau khi chặt hạ tiến hành cắt khúc bỏ vỏ, mỗi khúc dài 50 cm. Ta tiến hành cắt 4 cây mỗi cây cắt 14 khúc và đánh số thứ tự từ gốc lên ngọn. 4 Dùng keo epoxy quét vào hai đầu khúc gỗ để không cho nước trong gỗ thoát theo chiều ngang và không cho thuốc bảo quản thấm vào gỗ theo chiều dọc thớ. Ta tiến hành với 9 series thí nghiệm cùng với 3 loại thuốc và 3 cấp thời gian ủ. 4 Pha cao trước khi quét ít nhất hai giờ nhưng không sớm quá trước 10 h. 4 Quét cao lên mặt khúc gỗ bằng chổi mềm một lượt sao cho thuốc phủ kín toàn bộ khúc gỗ (trừ hai đầu). 4 Dùng giấy nilon quấn kín khúc gỗ và cứ 9 khúc này cùng một loại thuốc tạo thành một series cho vào một túi bóng để ủ. 4 Dùng giấy nilon… phủ kín đống gỗ để không cho gió lùa vào đống gỗ và để hạn chế độ khô của thuốc và của gỗ. Sau khi ủ đủ thời gian quy định ta tiến hành cắt mẫu và xác định độ sâu thấm thuốc. 3.9. Xử lý số liệu Các chỉ số thống kê để xử lý kết quả thí ngiệm . : Số trung bình mẫu. S: Sai tiêu chuẩn. Gd: Giới hạn dưới của khoảng ước lượng. Gtr: giới hạn trên của khoảng ước lượng. : Sai số của trung bình mẫu. Min: Trị số quan sát nhỏ nhất. Max: Trị số quan sát lớn nhất. : Sai số cực hạn của khoảng ước lượng. P%: Sai số tương đối trung bình của số trung bình mẫu. Chúng tôi tiến hành sử lý số liệu theo phương pháp thống kê toán học thông thường cùng với sự trợ giúp của máy vi tính và phần mềm excel Phần 4 Kết quả và thảo luận 4.1 Kết quả xác định độ ẩm ban đầu của gỗ mối chặt hạ Để xác định lượng nước chứa trong gỗ, trước khi tẩm thuốc bảo quản. Chúng tôi xác định độ ẩm ban đầu của gỗ bằng phương pháp cân sấy. Kết quả tính toán được ghi ở (Bảng 4.1) Bảng 4.1 Độ ẩm ban đầu của gỗ thí nghiệm Độ ẩm Các thang độ ẩm Trị số độ ẩm (%) P (%) Độ ẩm tương đối (W) Min Max TB 44.13 56.30 50.20 1.3 Độ ẩm tuyệt đối (W) Min Max TB 79.00 128.84 101.54 2.33 Nhận xét: Từ bảng 4.1 ta thấy gỗ bạch đàn trắng 9 tuổi khai thác ở Chương Mĩ - Hà Tây. Có độ ẩm tươi ngay sau khi chặt hạ là 101.54%. Với giá trị này thì độ ẩm ban đầu của gỗ là lớn. Điều này rất có lợi cho quá trình ngâm tẩm bảo quản gỗ theo phương pháp khuyếch tán. Khi nói đến độ ẩm của gỗ là nói đến độ ẩm tuyệt đối vì khối lượng của gỗ khô kiệt là một trị số cố định, nên độ ẩm tuyệt đối chính xác và ổn định hơn. Kết quả trên cho thấy độ ẩm đầu của gỗ bạch đàn trắng là lớn > 100%. 4.2 Kết quả thí nghiệm ở mức trung gian. Trước khi làm thí nghiệm theo kế hoạch thực nghiệm, chúng tôi thực hiện thí nghiệm trung gian với độ ẩm gỗ khi chặt hạ thời gian ủ 4 tuần, để làm cơ sở xác định sai số tiêu chuẩn thực nghiệm với số lượng quan trắc cần thiết của mỗi thí nghiệm. ( biểu 2; 3; 4). Với số lượng quan trắc cần thiết; Biểu2: NCT>8.71 Biểu 3: NCT>4.79 Biểu 4: NCT>8.79 Như vậy từ kết quả ở mức trung gian và qua tính toán, số lượng quan trắc của mốithí nghiệm để đảm bảo độ tin cậy là 9 mầu trong một seri thí nghiệm 4.3. Kết quả xác định ĐSTT của gỗ bach đàn trắng Sau quá trình thực nghiệm và sử lý số liệu chúng tôi thu được kết quả xác định độ sâu thấm thuốc như sau: 4.2.1 Thuốc XM-5B Bảng 4.2 Chế độ tẩm và độ sâu thấm thuốc của thuốc XM-5B. STT Nồng độ (%) Nhiệt độ (C) Thời gian ủ ( tuần ) Các thang ĐSTT Trị số ĐSTT (mm) P (%) 1 20 203 4 Min Max TB 6.29 7.41 6.71 1.91 2 20 203 8 Min Max TB 7.89 9.79 8.64 1.93 3 20 203 12 Min Max TB 8.98 11.11 9.6 1.945 Từ kết quả bảng 4.2 cho thấy thời gian ủ cho thuốc bảo quản thấm vào trong gỗ tỷ lệ thuận với chiều sâu thấm thuốc. Đê xét mối tương quan giữa thời gian ủ và độ sâu thấm thuốc chúng tôl lập phương trình tương quan. Lý thuyết về lập phương trình tương quan, hệ số tương quan tôi đã trình bày trong phần cơ sở lý thuyết. Các tham số của phương trình hồi quy được xác lập theo phương pháp bình phương bé nhất. Y = 5.4533 + 0.4X Trong đó: Y là chiều sâu thấm thuốc, mm. X là thời gian ủ, tuần. Hệ số tương quan : r = 0.9976 Từ kết quả bảng 4.2 ta lập được biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa thời gian ủ với độ sâu thấm thuốc của gỗ bạch đàn trắng. Hình 4.1 Đồ thị mối tương quan giữa thời gian ủ và độ sâu thấm thuốc của XM-5B 4.2.2 Thuốc bảo quản BB Bảng 4.3 Chế độ tẩm và độ sâu thấm thuốc của thuốc bảo quản BB. Xeri Nồng độ (%) Nhiệt độ (C) Thời gian ủ (tuần) Các thang ĐSTT Trị số ĐSTT (mm) P (% ) 1 20 203 4 Min Max TB 19.31 35.27 26.73 4.4908 2 20 203 8 Min Max TB 25.68 43.68 29.19 1.91 3 20 203 12 Min Max TB 28.19 36.82 32.99 1.73 Kết quả bang 4.3 rên cho thấy thời gian ủ tỷ lệ thuận với chiều sâu thấm thuốc. Từ đó ta xác lập phương trình tương quan, hệ số tương quan và vẽ đồ thị cho sự tưong quan giữa thời gian ủ và chiều sâu thấm thuốc. Ta có phương trình tương quan sau: Y= 17.17+1.01X Trong đó: Y là chiều sâu thấm thuốc (mm); X là Thời gian ủ (tuần). Hệ số tương quan: r = 0.97 Hình 4.2 Đồ thị tương quan giữa thời gian ủ và độ sâu thấm thuốc của thuốc bảo quản BB 4.2.3 Thuốc BB-NaF Bảng 4.4 Chế độ tẩm và chiều sâu thấm thuốc của thuốc BB-NaF. Xeri Nồng độ (%) Nhiệt độ (C) Thời gian ủ (tuần) Các thang ĐSTT Trị số ĐSTT P (%) 1 20 203 4 Min Max TB 27.08 32.06 29.41 1.923 2 20 203 8 Min Max TB 28.05 37.70 33.74 1.896 3 20 203 12 Min Max TB 32.34 46.96 35.51 1.866 Kết quả trên cho thấy thời gian ủ tỷ lệ thuận với chiều sâu thấm thuốc. Từ đó ta xác lập phương trình tương quan, hệ số tương quan và vẽ đồ thị cho sự tưong quan giữa thời gian ủ và chiều sâu thấm thuốc. Ta có phương trình tương quan sau: Y= 26.738+0.886X Trong đó: X là thời gian ủ, tuần; Y là chiều sâu thấm thuốc, mm. Hệ số tương quan: r = 0.972 Hình 4.3 Đồ thị tương quan giữa thời gian ủ và độ sâu thấm thuốc của thuốc bảo quản BB-Na 4.2.4 Kết quả ĐSTT, XM-5B, BB, BB-NaF ở các cấp thời gian ủ của gỗ bạch đàn trắng. Từ kết quả bảng 4.2; 4.3; 4.4 ta thấy độ sâu thấm thuốc của gỗ thí nghiệm phụ thụôc vào từng loại thuốc bảo quản. Để có thể nhận biết rõ hơn sự chênh lệch này chúng ta có biểu đồ sau: Thời gian ủ/Loại thuốc 4 8 12 XM-5B 6.71 8.64 9.6 BB 26.73 29.19 32.99 NaF-BB 29.41 33.74 35.51 Hình 4.3 Đồ thị mối tương quan giữa thời gian ủ và độ sâu thấm thuốc của các loại thuốc XM-5B; BB; BB-NaF. 4.4. Nhận xét và thảo luận về kết quả nghiên cứu 4.4.1. Nhận xét và thảo luận về kết quả xác định độ ẩm ban đầu của gỗ thí nghiệm. Từ kết quả ở bảng 4.1, độ ẩm ban đầu của gỗ Wđ = 101.54 > 100% là cao. Độ ẩm cao rất thuận lợi cho quá trình ngâm tẩm bằng phương pháp khuyếch tán. Theo luận văn tốt nghiệp của Vũ Hà Phương (2000), Hoàng Tùng Lâm (2001) và đặc biệt là của Hoàng Minh Huấn (2002) ta thấy ẩm độ gỗ có tác động rất lớn đến khả năng thấm thuốc của gỗ. Điều đó có thể giải thích rằng, ở mức độ ẩm gỗ cao hơn điểm bão hoà thớ gỗ, thuốc thấm vào gỗ chủ yếu theo nguyên lý khuyếch tán. Sự chênh lệch nồng độ giữa môi trường dung dịch thuốc và nước trong gỗ càng lớn thì khả năng khuyếch tán càng tăng. Khi đó nước là trung gian dẫn truyền thuốc bảo quản vào trong gỗ. Các phân tử thuốc dịch chuyển từ môi trường dung dịch vào gỗ. Một phần các phân tử nước ở trong gỗ lại dịch chuyển ngược trở ra môi trường dung dịch thuốc nhằm trung hoà nồng độ dung dịch. Khi độ ẩm gỗ cao hơn mức bão hà thớ gỗ, tức trong khoang rỗng của tế bào bắt đầu chứa nước tự do. Nếu ẩm tự do chưa đủ lớn để lấp đầy hệ thống mao mạch thì chuyển động của chất lỏng không vượt qua các túi khí kín được tạo ra trong mao mạch (hiệu ứng Jamen). Do vậy, lượng thuốc thấm vào trong gỗ không sâu và không nhiều. Nhưng khi nước trong gỗ đủ lớn để lấp đầy các khoảng trống trong tế bào gỗ, thì khả năng thấm thuốc của gỗ tăng lên rất nhiều so với khả năng thấm thuốc khi gỗ ở độ ẩm dưới mức độ ẩm bào hoà thớ gỗ. Điều đó một lần nữa làm sáng tỏ lý thuyết khuyếch tán của thuốc bảo quản khi ngâm tẩm gỗ bạch đàn trắng, độ sâu thấm thuốc ở gỗ có độ ẩm > 100%.. T.S Lê Duy Phương đã nghiên cứu với gỗ keo lai, độ sâu thấm thuốc ở gỗ có độ ẩm 95% bao giờ cũng cao hơn ở gỗ có độ ẩm 80% và 65%.[26] Hình 4.4 Đồ thị biểu diễn Mối quan hệ giữa độ ẩm và độ sâu thấm thuốc [10]. 4.4.2 Nhận xét và thảo luận về kết quả xác định độ sâuthấm thuốc của gỗ thí nghiệm Độ sâu thấm thuốc của gỗ bạch đàn trắng tăng lên khi thời gian ủ tăng, ở thời gian ủ 4 tuần độ sâu thấm thuốc là thấp nhất và ở thời gian ủ 12 tuần độ sâu thấm thuốc là cao nhất. Hay độ sâu thấm thuốc tỷ lệ thuận với thời gian ủ. Nhưng mức độ tăng chiều sâu thấm thuốc không đều nhau, ở giai đoạn đầu tăng nhanh càng kéo dài thời gian ủ ĐSTT tăng càng chậm dần. Điều này có thể giải thích như sau: Trong vách tế bào, Xenluloza là thành phần cơ bản Trong mạch phân tử xenluloza, mỗi một gốc đường gluco có ba nhóm OH tự do ở các vị trí 2, 4, 6. Các nhóm OH này có thể tạo ra rất nhiều liên kết hoá học với các ion mang điện tích dương và có xu hướng đẩy các ion mang điện tích âm. Khi hoá chất bảo quản hoà tan trong dung môi nước cũng sẽ phân ly thành các ion mang điện tích. Các ion này liên kết với gốc OH của phân tử xenluloza tạo thành hiện tượng ‘nhị điện’. Hiện tượng này sẽ dẫn đến một số phần tử của thuốc cố định vào vách tế bào, làm cho nồng độ ion tham gia khuyếch tán giảm xuống. Dẫn đến độ sâu thấm thuốc của gỗ bạch đàn trắng thời gian ủ 8 tuần tăng nhiều hơn độ sâu thấm thuốc khi ủ 12 tuần. Tốc độ tăng này đến một mức độ nào đó sẽ không tăng nữa. Cấu tạo gỗ là nguyên nhân làm cho độ sâu thấm thuốc tăng như vậy vì trong công nghệ bảo quản gỗ cấu tạo gỗ được thể hiện ở 03 thành phần đó là tia gỗ, mạch gỗ, mao mạch. Nếu kích thước và mật độ của các thành phần này mà lớn thì độ sâu thấm thuốc tăng và ngược lại. Cho nên ở đây bạch đàn trắng có cấu tạo lỗ mạch tương đối lớn xếp phân tán với số lượng lớn, tia gỗ có kích thước trung bình. Đây là những yếu tố làm thuốc thấm sâu vào trong gỗ, gỗ giác có mật độ và kích thước lớn hơn gỗ lõi. Điều này làm cho gỗ giác có độ sâu thấm thuốc cao hơn gỗ lõi. Ngoài ra độ ẩm ban đầu rất cao, khối lượng của gỗ là trung bình làm thúc đẩy quá trình thấm thuốc vào trong gỗ sâu hơn. Độ sâu thấm thuốc còn tuỳ thuộc vào từng loại thuốc bảo quản. ở đây thuốc XM 5B có độ sâu thấm thuốc là thấp nhất, sau đó đến BB và ĐSTT lớn nhất là BB - NaF . Sự chênh lệch nhau về độ sâu thấm thuốc như vậy có thể giải thích như sau: Các thành phần có trong thuốc bảo quản, phân tử lượng của các thuốc khác nhau thì độ sâu thấm thuốc khác nhau (Cu=64 trong khi đó B=10.82). khi các loại thuốc này thấm vào trong gỗ thuốc sẽ tạo dạng phức bám vào gỗ. Có thể khi thuốc thấm vào gỗ các phản ứng sẩy ra, phản ứng của thuốc XM-5B với các thành phần trong gỗ tạo phức nhanh hơn thuốc BB, BB-NaF, làm bịt đường dẫn nên thuốc không thể vào sâu trong gỗ. Phương trình tạo phức sẩy ra như sau: 8CuSO4 + Na2Cr2O7 + 2CrO3 + 9H2O = 2Cu[Cr2(SO4)4]H2O + 2NaOH + 6Cu(OH)2 + 6O2 Mặt khác khi hỗn hợp Boron kết hợp với NaF (thuốc có khả năng hoà tan rất tốt) làm tăng độ hoà tan của hỗn hợp BB-NaF. Tạo thành hỗn hợp thuốc đồng nhất nên các phân tử thuốc dễ dàng thấm sâu vào trong gỗ. Điều đó chính tỏ rằng thuốc bảo quản có mặt của Boron là rất tốt. Quá trình khuyếch tán còn chịu ảnh hưởng của phản ứng giữa các ion điện tích và vách tế bào. Thuốc bảo quản do những điện tử có hoá trị một cấu thành tác động vào vách tế bào ít hơn so với thuốc bảo quản do những ion có hoá trị cao. Vì vậy thuốc bảo quản có hoá trị cao thì sự khuyếch tán càng giảm. Điều đó cho chúng ta thấy thuốc bảo quản có chứa Cr6+ khả năng khuyếch tán kém hơn thuốc bảo quản có chứa B3+; đây là một trong những nguyên nhân làm cho ĐSTT của mỗi loạl thuốc khác nhau. Trong vách tế bào Xenluloza là thành phần cơ bản của vách tế bào gỗ. Trong mạch phân tử xenluloza, mỗi một gốc đường gluco có ba nhóm OH tự do ở các vị trí 2, 4, 6. Các nhóm OH này có thể tạo ra rất nhiều liên kết hoá học với các ion mang điện tích dương và có xu hướng đẩy các ion mang điện tích âm. Khi hoá chất bảo quản hoà tan trong dung môi nước cũng sẽ phân ly thành các ion mang điện tích. Các ion này liên kết với gốc OH của phân tử xenluloza tạo thành hiện tượng ‘nhị điện’. Hiện tượng này sẽ dẫn đến một số phần tử của thuốc cố định vào vách tế bào, làm cho nồng độ ion tham gia khuyếch tán giảm xuống. Nên độ sâu thấm thuốc của gỗ bạch đàn trắng thời gian ủ 8 tuần tăng nhiều hơn độ sâu thấm thuốc khi ủ 12 tuần. Tốc độ tăng này đến một mức độ nào đó sẽ không tăng nữa. Phần 5 Kết luận và kiến nghị 5.1 Kết luận Sau thời gian thực tế nghiên cứu làm thí nghiệm về gỗ bạch đàn trắng, sinh trưởng tại khu vực Núi Trầm- Chương Mỹ- Hà Tây với độ tuổi 9, đường kính (15-20) cm. Gỗ có độ ẩm ngay sau khi chặt hạ tương đối lớn, điều này rất có lợi cho quá trình bảo quản, ngâm tẩm theo phương pháp khuyếch tán. Qua kết quả thí nghiệm tôi có những kết luận sau: Độ sâu thấm thuốc của gỗ phụ thuộc thời gian ủ. Khi thời gian ủ tăng thì độ sâu thấm thuốc cũng tăng theo nhưng tốc độ này tăng không đều, Tốc độ tăng chậm dần khi thời gian ủ tăng lên. Mặt khác kết quả thí nghiệm cho thấy độ sâu thấm thuốc phụ thuộc rất lớn vào loại thuốc, với mỗi loại thuốc khác nhau cho ta độ sâu thấm thuốc là khác nhau. Thuốc XM-5B cho ta độ sâu thấm thấp nhất. Tiến hành thí nghiệm với 3 loại thuốc bảo quản XM-5B; BB; NaF-BB tôi thấy NaF-BB; BB cho kết quả độ sâu thấm thuốc là tốt nhất, thuốc XM-5B cho kết quả độ sâu thấm thuốc là kém nhất. Cho thấy thuốc hỗn hợp của Borron rất có ưu thế cho gỗ khi tẩm bằng phương pháp khuyếch tán (băng đa) hơn hẳn thuốc XM-5B. Thuốc hỗn hợp Boron khi bảo quản bằng phương pháp băng đa không làm mất màu gỗ rất thuận tiện cho quá trình sử dụng. 5.2 Kiến nghị Để góp phần nâng cao hiệu quả bảo quản và nâng cao hiệu quả sử dụng của gỗ bạch đàn trắng tôi đưa ra một số kiến nghị sau: Gỗ bạch đàn trắng có độ ẩm ban đầu cao như vậy nếu sử dụng ngay thì sẽ dễ bị sâu nấm phá hoại, ảnh hưởng đến tuổi thọ sử dụng của sản phẩm cho nên ta phải tiến hành bảo quản chúng bằng chế độ tẩm khác nhau với nhiều loại thuốc khác nhau để tìm ra thông số tối ưu. Tẩm gỗ bạch đàn trắng bằng phương pháp Băng Đa dễ thực hiện, đơn giản, hiệu quả vì thế nên được áp dụng ở những vùng nông thôn, miền núi. Độ sâu thấm thuốc của thuốc BB và thuốc NaF-BB thuốc đã thấm vào lõi vì vậy với loại gỗ này, phương pháp bảo quản này không nên tăng thêm thời gian ủ. Với thuốc XM-5B thấm vào gỗ rất kém cần đưa ra phương pháp bảo quản phù hợp để nâng cao hiệu quả kinh tế như phương pháp áp lực chân không. 5.3 Hướng nghiên cứu tiếp. Cần nghiên cứu bảo quản gỗ bạch đàn trắng bằng phương pháp Băng Đa ở nhiều cấp độ tuổi khác nhau, ở các nồng độ khác nhau và các khu vực khác nhau. Cần thay đổi các thông số chế độ tẩm, điều kiện nhiệt độ trong thời gian ủ để kết quả bảo quản là tốt nhất. Cần có các nghiên cứu tiếp tỷ lệ thuốc bảo quản trong hỗn hợp thuốc, tỷ lệ thuốc bảo quản với chất kết dính.