การผลิตยิปซัมคอมโพสิตจากฟางข้าว
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
อภิชญา บุญตา, ระรินฝัน อิ่นพันธุ์
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
สุวรรณา ธิมา
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
1.บทนำ
ฟางข้าวเป็นผลพลอยได้อย่างหนึ่งที่ได้จากการเก็บเกี่ยวข้าว แต่ถูกจัดเป็นวัสดุเกษตรเหลือทิ้ง
ชาวไทยมีการบริโภคข้าวเป็นอาหารหลัก นอกจากนี้ยังเป็นผู้ผลิตและส่งออกข้าวรายใหญ่ของโลก
ปัจจุบันปัญหามลพิษทางอากาศเเละปัญหาหมอกควันเป็นปัญหาที่สำคัญอย่างมาก ซึ่งสาเหตุหลักของปัญหามลพิษทางอากาศคือ การเผาขยะ โดยปัญหาการเผาขยะที่เกิดในชุมชนของผู้จัดทำมักมาจากการเผาฟางข้าวซึ่งเป็นขยะจากการเกษตร โดยหลังจากที่เกษตรกรในชุมชนได้เก็บเกี่ยวผลิตภัณฑ์ จะเหลือฟางข้าวที่ไม่ได้ใช้ประโยชน์ ชาวบ้านจึงนำฟางข้าวมาเผาทิ้งเป็นจำนวนมากเเละอาจเกิดไฟลุกลามบ้านเรือนได้ ซึ่งการเผาฟางข้าวนี้ ทำให้หายใจไม่สะดวก และยังมีหมอกควันจำนวนมากปกคลุมพื้นที่อีกด้วย
ฟางข้าว คือ ลำต้นแห้งของต้นข้าวหลังจากการเก็บเกี่ยว ซึ่งมีคุณสมบัติสามารถดูดซับความชื้น มีน้ำหนักที่เบา และมีเส้นใยค่อนข้างเยอะและแข็งแรง นอกจากนี้ยังถือเป็นวัสดุท้องถิ่นที่สามารถหาได้ง่าย จากการที่ฟางข้าวนั้นเป็นขยะที่ไม่ได้มีการใช้ประโยชน์หลังจากการทำการเกษตร ทำให้ผู้จัดทำสนใจการเพิ่มมูลค่าให้กับฟางข้าว จึงได้สืบค้นเเละศึกษาเกี่ยวกับคุณสมบัติในการดูดซับความชื้นและความแข็งแรงของตัวเส้นใยจากฟางข้าว ด้วยการนำฟางข้าวมาผ่านกรรมวิธีต่างๆ จากนั้นขึ้นรูปเป็นแผ่น และมีต่อยอดโดยนำฟางข้าวนั้นไปเป็นส่วนผสมของยิปซัม และได้ผลสำเร็จออกมาเป็นวัสดุคอมโพสิตที่มีฟางข้าวเป็น โดยผู้จัดทำจะมีการเปรียบเทียบความสามารถความแข็งแรงและความทนทานของ แผ่นยิปซัมปกติ และแผ่นยิปซัมที่มีฟางข้าวเป็นวัสดุคอมโพสิต
2.ปัญหา
การทำลายฟางข้าวที่มีความสามารถดูดซับความชื้นและมีเส้นใยที่แข็งแรงทิ้ง แทนการนำมาแปรรูปเพื่อใช้ประโยชน์
สมมติฐาน
ถ้าฟางข้าวสามารถใช้แทนส่วนผสมบางส่วนในการทำแผ่นยิปซัมได้ดังนั้นแผ่นฟางข้าวจากยิปซัมสามารถใช้เป็นวัสดุคอมโพสิตได้
4.กระบวนการหรือขั้นตอนในการทำโครงงานอย่างละเอียด
ขั้นตอนในการดำเนินการ ได้แก่ การขึ้นรูปฟางข้าวให้เป็นแผ่น
การขึ้นรูปฟางข้าวให้เป็นแผ่น
4.1 นำฟางข้าวมาตากให้แห้ง และนำไปตัดหรือสับให้เป็นชิ้นเล็กๆเพื่อเป็นการเพิ่มพื้นที่ผิว
4.2 นำฟางข้าวจำนวน 1 กิโลกรัม(น้ำหนักสด) โดยชั่งน้ำหนักไปเรื่อยๆจนกว่าน้ำหนักจะคงที่ ต้มกับโซเดียมไฮดรอกไซด์400 กรัมต่อน้ำ 1 ลิตร เป็นเวลา 2 ชั่วโมง โดยต้มในโหลแก้ว
4.3 นำฟางข้าวที่ต้มกับโซดาไฟจนกลายเป็นเยื่อฟางข้าวแล้ว ไปล้างโซดาไฟออก ตรวจสอบการล้างโซดาไฟโดยการวัดค่า pH ของฟางข้าวด้วย pH Meter จนกว่าค่า pH จะเป็นกลางจึงถือว่าล้างออกหมด
4.4 จาก 4.3 จะได้ เยื่อฟางข้าว นำไปเกลี่ยในถาดให้ทั่ว
4.5 นำถาดที่ทำการใส่ฟางข้าว เข้าตู้อบอุณหภูมิ 75 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 5 ชั่วโมง
4.6 ได้น้ำหนักแห้งของฟางข้าวที่อบแล้ว จำนวน 100 กรัม
4.7 นำฟางข้าวที่อบแล้วจำนวน 100 กรัม ต้มกับกรดไฮโดกรคลอลิกใน ความเข้มข้น 6 โมล จำนวน 36.5 ml ต่อน้ำ 1 ลิตร เป็นเวลา 2 ชั่วโมง โดยต้มในโหลแก้ว
4.8 นำฟางข้าวที่ต้มแล้วไปล้างกรดไฮโดรคลอลิกออกให้หมด ตรวจสอบการล้างไฮโดรคลอลิกโดยการวัดค่า pH ของฟางข้าวด้วย pH Meter จนกว่าค่า pH จะเป็นกลางจึงถือว่าล้างออกหมด
4.9 นำฟางข้าวที่ได้จากข้อ 4.8 ไปเกลี่ยลงในตะแกรงให้ทั่ว โดยเว้นบริเวณขอบเพื่อให้ง่ายต่อการลอกออก และเกลี่ยให้มีความหนาเท่ากันทั่วทั้งแผ่น ใช้กระดาษไขวางทาบตะแกรงก่อนเกลี่ยฟางข้าวและหลังเกลี่ยฟางข้าว เพื่อให้ได้แผ่นที่เรียบเท่ากันทั้งแผ่น
4.10 นำตะแกรงเข้าตู้อบอุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 5 ชั่วโมง
4.11 นำตะแกรงออกจากตู้อบและลอกแผ่นฟางข้าวออก
5.การวิเคราะห์ข้อมูลการทดลอง
นำผลที่ได้ไปทดสอบกับเครื่องทดสอบความแข็งแรงของวัสดุ แบบไฮโดรลิค และทำการเปรียบเทียบความแข็งแรงระหว่างแผ่นยิปซัมทั่วไปกับแผ่นยิปซัมที่มีฟางข้าวเป็นวัสดุคอมโพสิต
6.ประโยชน์และผลที่คาดว่าจะได้รับ
1.สามารถผลิตแผ่นยิปซัมที่มีฟางข้าวเป็นวัสดุคอมโพสิตได้
2.ได้แผ่นยิปซัมจากฟางข้าวที่สามารถใช้ประโยชน์ได้จริง
สามารถเพิ่มมูลค่าให้แก่ฟางข้าวได้
4.ลดการกำจัดฟางข้าวโดยการเผา โดยหันมากำจัดด้วยการทำเป็นส่วนประหอบของยิปซัม
5.ได้ยิปซัมที่มีต้นทุนต่ำ
7.เอกสารอ้างอิง
[1] ธนาชัย จงสุวรรณไพศาล. (2553). ผนังดูดซับความชื้นด้วยซิลิกาจากแกลบ.
ปริญญาวิศวกรรมศาสตร์มหาบัณฑิต สาขาวิชาวิศวกรรมพลังงาน ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล
มหาวิทยาลัยศิลปากร.
[2] อรณิชา ศรีจันทร์. (2550). โครงงานการนำของเสีย (ยิปซั่ม) จากกระบวนการผลิตไปเป็นปูนปลาสเตอร์.
คลังปัญญา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี.