การผลิตยิปซัมคอมโพสิตจากฟางข้าว

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

อภิชญา บุญตา, ระรินฝัน อิ่นพันธุ์

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

สุวรรณา ธิมา

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนวิทยาศาสตร์จุฬาภรณราชวิทยาลัย เชียงราย

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2561

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

  1. 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

  1. 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.