Hiệu lực phòng chống mối của gỗ sau xử lý lắng đọng Silica, dung dịch hỗn hợp Silicat và Boric axit

Download

C«ng nghiÖp rõng

HIỆU LỰC PHÒNG CHỐNG MỐI CỦA GỖ SAU XỬ LÝ LẮNG ĐỌNG

SILICA, DUNG DỊCH HỖN HỢP SILICAT VÀ BORIC AXIT

Nguyễn Thị Bích Ngọc¹, Nguyễn Duy Vượng²

TÓM TẮT

Gỗ Bồ đề sau khi xử lý lắng đọng silica và dung dịch kết hợp natri silicat với boric axit được đánh giá hiệu lực

phòng chống mối nhà Coptotermes formosanus Shiraki. Hiệu quả phòng chống mối được xem xét trong 02 trường

hợp, mẫu không và có được tác động rửa trôi trước khi tiến hành khảo nghiệm với mối. Kết quả thực nghiệm cho thấy

gỗ xử lý lắng đọng silica không có khả năng phòng chống mối. Với gỗ tẩm dung dịch kết hợp natri silicat với boric

axit có diễn biến về hiệu lực với mối ở các mức tỷ lệ có xu hướng tương đồng nhau ở cả 2 trường hợp có và không tác

nhưng các mẫu có tác động rửa trôi bị mối phá hoại mạnh hơn, công thức cho hiệu quả chống mối tốt nhát là công

thức có sự kết hợp của dung dịch natri silicate 0,3M với boric axit 2,5%. Các kết quả so sánh cũng cho thấy gỗ được

tẩm có sự kết hợp 2 hóa chất cho hiệu quả chống mối tốt hơn là khi sử dụng riêng rẽ từng hóa chất.

Từ khóa: Boric axit, Natri silicat, Phòng chống mối, Xử lý gỗ.

Nghiên cứu của George C. Chen (2009) tiến

hành xử lý gỗ theo qui trình tẩm kép, ở giai

đoạn đầu, gỗ được tẩm dung dịch nước thủy

tinh lỏng có nồng độ lên đến trên 20%, ở bước

tiếp theo, gỗ được trung hòa bằng axit

photphoric để tạo gel. Do quá trình tẩm kép

phức tạp và khó kiểm soát quá trình, đồng thời

tiến hành tẩm silicate trong pha ban đầu có nguy

cơ ảnh hưởng đến độ bền cơ học cho gỗ. Nếu

tổng hợp hệ gel trước rồi tiến hành tẩm gỗ thì

phải dùng một áp lực rất lớn (Haruhiko

Yamaguchi, 2003), vượt rất xa phương tiện hiện

có ở Việt Nam và cũng chưa thấy xuất hiện

trong các thiết bị tẩm dùng trong công nghiệp.

I. MỞ ĐẦU

Xử lý bảo quản gỗ hạn chế sự phá hoại của

sinh vật nhằm kéo dài tuổi thọ sử dụng các sản

phẩm gỗ là việc làm hết sức cần thiết, đặc biệt

trong điều kiện khí hậu nhiệt đới của Việt

Nam. Dung dịch muối natri silicate hay còn

gọi là dung dịch nước thủy tinh (glass water)

đã được sử dụng trong một số nghiên cứu để

nâng cao độ bền tự nhiên chống lại các tác

nhân sinh học hại gỗ (Antje Pfeffer et al,

2011). Muối natri silicate được đánh giá có khả

năng nâng cao độ bền chống nấm hại gỗ và

chống cháy cho gỗ tẩm, nhưng dung dịch này

có nhược điểm rất lớn làm giảm nghiêm trọng

độ bền cơ học gỗ (Mai C, Militz H, 2004).

Nguyên nhân là do độ kiềm của dung dịch quá

lớn, gây tác động xấu đến cấu trúc của gỗ, và

nhất là gỗ sau tẩm còn được xử lý gia nhiệt.

Do vậy, trong nghiên cứu này, dung dịch

tẩm sử dụng chính axit boric làm tác nhân tạo

dung dịch sol. Bài báo này cung cấp các kết

quả khảo nghiệm hiệu l`ực phòng chống mối

nhà (Coptotermes formosanus Shiraki) của gỗ

được xử lý lắng đọng silica và dung dịch hỗn

hợp natri silicat + boric axit.

Một trong những giải pháp để khắc phục

nhược điểm này là tiến hành xử lý để lắng

đọng silica trong gỗ, tương tự như quá trình

lắng đọng silica tự nhiên. Quá trình này dựa

trên việc khai thác tính chất hóa học cơ bản

của dung dịch silicat là quá trình tạo dung dịch

keo chuyển từ trạng thái sol sang trạng thái gel.

II.NỘIDUNG,PHƯƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU

2.1. Nội dung

- Nghiên cứu hiệu lực phòng chống mối của

gỗ sau xử lý lắng đọng silica và dung dịch hỗn

hợp natri silicat + boric axit.

- Nghiên cứu hiệu lực phòng chống mối của

gỗ sau xử lý có tác động rửa trôi.

¹TS. Viện KHLN Việt Nam

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2012

105

C«ng nghiÖp rõng

2.2. Phương pháp nghiên cứu

- Các công thức hóa chất :

Ký hiệu công thức

Thành phần hóa chất

(Tỷ lệ kết hợp 1:1

về thể tích)

Ký hiệu

công thức

Thành phần hóa chất

(Tỷ lệ kết hợp 1:1

về thể tích)

Na₂SiO₃0,12M ;

Boric axit 1%

Na₂SiO₃0,15M ;

Boric axit 1,5%

Na₂SiO₃0,3M

Boric axit 2,5%

Na₂SiO₃0,6M ;

Boric axit 5%

Na₂SiO₃0,4M ; HCl 0,4M

Na₂SiO₃0,8M ; HCl 0,8M

Na₂SiO₃1,2M; HCl 1,2M

Na₂SiO₃1,6M; HCl 1,6M

- Vật liệu gỗ: Gỗ Bồ đề (Styrax

tonkinensis). Gỗ được xẻ thành mẫu nhỏ, kích

thước 150 x 30 x 10mm. Mỗi công thức thí

nghiệm có 10 mẫu: 6 mẫu tẩm thuốc, 4 mẫu

đối chứng. Số lần lặp: 3 lần.

cất với tỷ lệ nước/gỗ là 5/1 về thể tích. Thời

gian ngâm là 14 ngày, định kỳ thay nước 9 lần

trong khoảng thời gian trên. Nước được thay

ngay sau ngày ngâm đầu tiên và ngày thứ 2; 7

lần khác được thay trong 12 ngày còn lại. Mẫu

sau tác động rửa trôi, được hong khô tự nhiên,

hoặc sấy đến khối lượng không đổi trước khi

cho thử sinh học. Với một bình nước, chỉ ngâm

các mẫu tẩm cùng một công thức thí nghiệm.

- Qui trình xử lý mẫu: Mẫu gỗ được tẩm

bằng phương pháp chân không – áp lực. Độ

sâu chân không -600 mmHg, duy trì trong 30

phút. Áp lực tẩm 0,7 Mpa, duy trì 120 phút. Gỗ

sau tẩm được sấy ở nhiệt độ 60⁰C đến khối

lượng không đổi. Lượng hóa chất thấm vào gỗ

được tính toán theo công thức:

- Phương pháp khảo nghiệm hiệu lực phòng

chống mối: Đặt mẫu gỗ khảo nghiệm vào môi

trường đang có mối (Coptotermes formosanus

Shiraki) hoạt động mạnh. Sau thời gian một

tháng, gỡ mẫu và đánh giá kết quả khảo

nghiệm. Điều kiện để đánh giá kết quả khảo

nghiệm là 100% số mẫu đối chứng bị mối phá

hoại. các chỉ số đánh giá như sau:

WPG (%) = [(Ms – Md)/Md] x 100

Trong đó: - WPG là tỷ lệ tăng khối lượng

mẫu sau tẩm (%)

- Ms là khối lượng của mẫu gỗ

sau xử lý (g)

* Tỷ lệ % số mẫu tẩm thuốc không có vết

mối ăn so với đối chứng : X%

- Md là khối lượng của mẫu gỗ

trước khi xử lý (g)

* Tỷ lệ % số mẫu tẩm thuốc không có vết

mối ăn rộng ≥ 1cm²so với đối chứng: Y%

- Tác động rửa trôi: Lấy ½ số mẫu tẩm hóa

chất của mỗi công thức cho tác động rửa trôi

(theo tiêu chuẩn EN 84) để đánh giá hiệu lực

phòng chống mối nhà của mẫu tẩm trước và

sau rửa trôi. Các bước xử lý rửa trôi được tiến

hành như sau:

* Tỷ lệ % số mẫu tẩm thuốc không có vết

mối ăn sâu ≥ 1mm so với đối chứng : Z%

Kết quả được quy định:

X%, Y%, Z% từ 0% đến 30% đạt 3 điểm

X%, Y%, Z% lớn hơn 30% đến 60% đạt 2 điểm

Mẫu gỗ tẩm được ngâm chìm trong nước

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2012

106

C«ng nghiÖp rõng

X%, Y%, Z% lớn hơn 60% đến 100% đạt 1 điểm

nước thủy tinh có thể tạo gel ngay ở điều

kiện thường khi tỷ lệ kết hợp của chúng

không cho phép tồn tại một hệ keo bền ở

trạng thái sol. Các công thức kết hợp trong

nghiên cứu này là kết quả khảo sát để thu

được dung dịch bền, không bị tạo gel ngay ở

điều kiện phòng thí nghiệm.

Tổng hợp số điểm của 3 chỉ tiêu trên, công

thức thí nghiệm nào đạt 3- 4 điểm là có hiệu

lực tốt với mối, đạt 5 - 7 điểm là có hiệu lực

trung bình, đạt trên 8 điểm là có hiệu lực kém

với mối.

III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Hiệu lực phòng chống mối của các công

thức tẩm xử lý lắng đọng silica từ natri silicat

được trung hòa bằng HCl và natri silicat +

boric axit được tổng hợp tại bảng 1.

3.1. Hiệu lực phòng chống mối của gỗ xử lý

không có tác động rửa trôi

Do boric axit khi kết hợp với dung dịch

Bảng 1: Hiệu lực phòng chống mối của gỗ xử lý không tác động rửa trôi

Điểm đánh giá mức độ xâm hại của mối

với mẫu khảo nghiệm

Kết luận

về

Công

thức

WPG (%)

Điểm

tổng

hợp

hiệu lực

X% Điểm Y% Điểm Z% Điểm

6,58

10,77

20,44

24,32

Kém

Trung

bình

1,50

100

Trung

bình

1,81

6,01

8,72

100

Tốt

Trung

bình

Na₂SiO₃

0.4M

7,52

17,91

5,96

Kém

Na₂SiO₃

0.8M

H₃BO₃

Kết quả khảo nghiệm trên đây cho thấy,

mẫu tẩm được lắng đọng silica bằng dung dịch

sol của muối silicat và axit HCl không có khả

năng phòng chống mối nhà, ngay cả ở công

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2012

107

C«ng nghiÖp rõng

thức có hàm lượng hóa chất lớn nhất, cụ thể là

dung dịch Na₂SiO₃1,6M (tương đương với

dung dịch Na₂SiO₃20%). Hầu như không có

sự khác biệt nào giữa gỗ tẩm lắng đọng silica

và gỗ đối chứng.

nghiên cứu gần đây, khi xử lý gỗ bằng silicate

theo các con đường khác nhau đều bổ sung các

hóa chất có hoạt tính chống sinh vật hại gỗ như

các hợp chất của đồng và boron.

Mẫu tẩm các hóa chất đơn lẻ Na₂SiO₃0,4

M; Na₂SiO₃0,8M; boric axit 3% bị mối phá

hoại rất mạnh sau khảo nghiệm. Như vậy, dung

dịch muối silicat cũng không có vai trò gì trong

việc nâng cao hiệu lực phòng chống mối nhà.

Kết quả này cũng đã từng xuất hiện trong

nghiên cứu của Laurie James Cookson và đồng

tác giả (2007), gỗ được lắng đọng silica bằng

con đường thủy phân TEOS (tetra-

ethoxysilan). Kết quả nghiên cứu cho biết gỗ

được tẩm dung dịch sol 15% silica gần như bị

phá hoại hoàn toàn, khối lượng mẫu gỗ bị mối

sử dụng làm thức ăn lên đến hơn 80% so với

mẫu đối chứng là trên 90%. Nguyên nhân của

hiện tượng này là do silica có độ độc qua

đường miệng rất thấp với mối, được thể hiện

trong kết quả thử độ độc miệng trong nghiên

cứu của Yamaguchi (2003).

Kết quả tại bảng 1 cho thấy, các công thức

hóa chất tẩm kết hợp giữa natri silicat và boric

axit cho hiệu quả chống mối nhà được cải thiện

rõ rệt. Hiệu lực chống mối tốt nhất là công

thức tẩm S7, các mẫu tẩm công thức S5, S6 và

S8 bị mối xâm hại nhẹ, mặc dù lượng hóa chất

thấm vào mẫu gỗ tẩm công thức S8 là lớn nhất.

Để làm rõ hơn mức độ phá hoại của mối đối

với mẫu khảo nghiệm, chỉ tiêu về tỷ lệ hao hụt

khối lượng mẫu gỗ do bị mối sử dụng làm thức

ăn được xem xét đánh giá.

Do mẫu gỗ lắng đọng silica không có khả

năng phòng chống mối nhà nên trong các

Bảng 2: Tỷ lệ hao hụt khối lượng mẫu sau khảo nghiệm

Tỷ lệ hao hụt

khối lượngmẫu (%)

Tỷ lệ hao hụt

Công thức

khối lượngmẫu (%)

5,28

3,23

6,90

Đối chứng

Ghi chú: ký hiệu (-) phản ánh không thể xác định được phần khối lượng của mẫu còn lại do mối

đã sử dụng gần như hoàn toàn mẫu làm nguồn thức ăn.

Mẫu gỗ của các công thức tẩm lắng động

silica (từ S1 đến S4) bị mối sử dụng làm thức

ăn rất mạnh, mẫu bị nát nên không thể xác

định chính xác khối lượng còn lại. Đối với các

công thức từ S5 đến S8, phần khối lượng mẫu

bị mất mát không lớn và không chênh lệch

nhau nhiều. Như vậy, các công thức được xử lý

bằng natri silicat có thêm boric axit trong

dung dịch tẩm có tác động làm giảm rõ rệt mức

độ phá hoại của mối, và tỷ lệ hao hụt khối

lượng mẫu là không đáng kể so với đối chứng.

3.2. Hiệu lực phòng chống mối của gỗ xử lý

có tác động rửa trôi

Mẫu gỗ khảo nghiệm trong phần này sau khi

xử lý hóa chất đã được tiến hành rửa trôi. Kết

quả khảo nghiệm được thể hiện trong bảng 3.

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2012

108

C«ng nghiÖp rõng

Bảng 3: Hiệu lực phòng chống mối của gỗ xử lý sau tác động rửa trôi

Điểm đánh giá mức độ xâm hại của mối

với mẫu khảo nghiệm

Kết luận

về

hiệu lực

Công thức

Điểm

tổng

hợp

Điểm

Trung

bình

Trung

bình

100

Tốt

Kém

Kết quả khảo nghiệm với mối cho thấy, sau

khi chịu tác động rửa trôi, hiệu quả chống mối

thể hiện bằng chỉ số điểm đánh giá không có

nhiều khác biệt so với mẫu không tác động rửa

trôi. Các mẫu xử lý lắng đọng silica vẫn bị mối

phá hoại hoàn toàn. Các mẫu tẩm dung dịch có

sự kết hợp silicat và boric axit ở cấp nồng độ

lớn nhất bị phá hoại mạnh hơn so với mẫu

không chịu tác động rửa trôi. Mẫu bị mối tấn

công vào tâm, cũng như xung quanh diện tích

trên bề mặt. Mẫu được xử lý bằng công thức có

tỷ lệ kết hợp là Na₂SiO₃0,3M; Boric axit 2,5%

gần như không chịu bất cứ tác động nào của

mối, mặc dù vẫn bị mối tạo tiếp xúc, thể hiện

qua lớp đất mỏng mà mối đắp lên khi di

chuyển qua. Ở các công thức S5 và S6, mẫu

tẩm bị tấn công nhẹ.

Bảng 4: Tỷ lệ hao hụt khối lượng mẫu

có tác động rửa trôi sau khảo nghiệm

Tỷ lệ hao hụt

Công thức

khối lượngmẫu (%)

6,75

9,95

12,99

Đối chứng

Kết quả bảng 6 thể hiện mẫu gỗ sau rửa trôi bị

mối phá hoại mạnh hơn so với mẫu không có

tác động rửa trôi. Thực vậy, ở mẫu tẩm công

thức S6, mẫu sau rửa trôi bị mối sử dụng

khoảng 9,95% khối lượng làm nguồn thức ăn

so với 3,23% ở mẫu không tác động rửa trôi. Ở

mẫu tẩm công thức S8, phần khối lượng mà

mối sử dụng làm nguồn thức ăn lên đến

12,99% so với 6,90% ở mẫu tẩm không tác

động rửa trôi . Riêng đối với công thức tẩm S7,

tỷ lệ kết hợp của boric axit với Na₂SiO₃cho

hiệu quả phòng chống mối hữu hiệu nhất.

Cũng như ở phần trước, bên cạnh chỉ số điểm

để đánh giá hiệu lực phòng chống mối, phần

khối lượng mẫu sau thử cũng được thu thập để

so sánh phần khối lượng bị mối sử dụng làm

nguồn thức ăn so với đối chứng.

(1)

(2)

Ảnh mẫu sau khảo nghiệm: Mẫu xử lý (1), Mẫu đối chứng (2)

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2012

109

C«ng nghiÖp rõng

hợp natri silicat 0,3M + boric axit 2,5% thể

hiện hiệu lực tốt nhất.

IV. KẾT LUẬN

- Gỗ tẩm silicat hoặc lắng đọng silica không

có hiệu lực phòng chống mối nhà Coptotermes

formosanus Shiraki. Hầu hết mẫu tẩm đều bị

mối phá hủy hoàn toàn.

- Với các công thức xử lý có tác động rửa

trôi cho diễn biến kết quả về hiệu lực gần

tương đương với mẫu thử không có tác động

rửa trôi nhưng phần khối lượng mẫu bị mối sử

dụng làm nguồn thức ăn lớn hơn.

- Sự kết hợp silicat với boric axit để xử lý

gỗ có khả năng nâng cao hiệu quả phòng

chống mối rõ rệt. Công thức xử lý với tỷ lệ kết

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Antje Pfeffer và cộng sự (2011) Effects of water glass and DMDHEU treatment on the colonisation of wood by

Aureobasidium pullulans, European journal of wood and wood products, 69, pp: 303-309.

2. George Chen (2009), Treatment of wood with polysilicic acid derived from sodium silicate for fulgal decay

protection, Wood and Fiber science, 41(3), pp: 220 - 228.

3. Haruhiko Yamaguchi (2003), “Silicic acid: boric acid complexes as wood preservatives”, Wood science and

technology, 37, pp:287-297.

4. Laurie James Cookson và đồng nghiệp (2007), The effectiveness of silica treatments against wood - boring

invertebrates, Holzforschung, Vol 61, pp: 326 -322.

5. Mai C, Militz H (2004), “Modification of wood with silicon compounds. Inorganic silicon compounds and sol

gel systems”. Wood science and technology, 37, 339 - 348.

EFFECTS ON RESISTANCE TO TERMITE OF WOOD TREATED

BY MEANS OF CONDENSATION OF SILICA, COMBINATION WITH MIXTURE OF SODIUM

SILICATE AND BORIC AXIT

Nguyen Thi Bich Ngoc, Nguyen Duy Vuong

SUMMARY

Effects on resistance to termite Coptotermes formosanus Shiraki of wood from styrax tonkinensis tree species

treated by means of condensation of silica in combination with solution of sodium silicate and boric acid were

examined in laboratory conditions. The resistance to termite is assessed by comparing the state of the treated samples

before and after being leached to see how they are damaged by termites. The findings showed that the wood samples

treated alone with silica do not get resistance to termites. The samples treated with mixed solutions are similarly

resistant to termites; however, the leached samples were damaged by termites more seriously than non leached ones.

The most effective formula of exterminating termite preparations is the solutions of sodium silicate 0,3M mixed with

boric acid 2, 5%. In every case the mixture of the two substances is more effective than the solutions of sodium silicate

or boric acid separated.

Keywords: Boric Acid, Resistance to Termite, Sodium Silicate, Wood Treatment.

Người phản biện: PGS. TS. Trần Văn Chứ

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2012

110

6 trang yennguyen 13300 Free

Download

Bạn đang xem tài liệu "Hiệu lực phòng chống mối của gỗ sau xử lý lắng đọng Silica, dung dịch hỗn hợp Silicat và Boric axit", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

hieu_luc_phong_chong_moi_cua_go_sau_xu_ly_lang_dong_silica_d.pdf