Đề tài 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

à loại thuốc có nguồn gốc từ liên xô, là loại hỗn hợp của đỗng sunfat và bicrommatnatri. Hỗn hợp này đã được tiêu chuẩn hoá (GOXT 13327-73) gồm có hai loại XM-5A và XM-5B với các thành phần là [2]: XM5A: CuSO4.5H2O 50% Na2Cr2O7 48.3% CrO3 1.7% XM5B: CuSO4.5H2O 50% Na2Cr2O7 50% Cả hai thành phần thuốc XM-5 là CuSO4 và Na2Cr2O7 đều hoà tan trong nước, nhưng hai thành phần trên kết hợp với nhau và một số thành phần hoá học khác trong gỗ vẫn có tinhs độc với sâu nấm nhưng không hoà tan trong nước, do đó trống được rửa trôi. Nguyễn Văn Thống[33] đã diễn giải phương trình tạo phức sau khi gỗ thấm vào gỗ trong các nghiên cứu ở Hungari và Việt Nam như sau: 8CuSO4 + Na2Cr2O7 + 2CrO3 + 9H2O= (2.1) 2Cu[Cr2(SO4)4]H2O + 2NaOH + 6Cu(OH)2 + 6O2 Hỗn hợp này được sử dụng rộng rãi vì nó ít độc với người và gia súc so với các loại thuốc bảo quản khác. Dung dịch thuốc thường pha ở nồng độ 3-15 %. Có tác dụng chống nấm, côn trùng và hà biển, có khả năng hạn chế sự rửa trôi khỏi gỗ dùng cho các công trình dưới nước mái che và không có mái che, gỗ dùng trong các công trình dưới nước, kể cả nước biển, gỗ làm tàu thuyền, gỗ dán. Thuốc XM-5A có màu xám nên gỗ sau khi tẩm thường có màu vàng xanh, ít ăn mòn kim loại và không ảnh hưởng đến keo dán gỗ[2]. Thuốc XM-5B được phòng bảo quản lâm sản Việt Nam-Viện Khoa Học Lâm Nghiệp Việt Nam đăng ký pha chế và sử dụng tại nước cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam năm 1998. Một số tính chất hoá học của thuốc: Mối quan hệ giữa đồng và xenlulo (Copper-Cellulocs of finity) mối quan hệ này tạo thành liên kết offinity. Đồng trong thuốc bảo quản khi thấm vào gỗ sẽ kết hợp với xenlulo, hemixenlulo, linnhin tạo thành hỗn hợp đồng-Canplexiny. Theo kết quả nghiên cứu của Eadie và Wallace cho thấy khi dung dịch thuốc bảo quản có nồng độ lớn hơn 5% thì đồng được cố định trức tiếp với gỗ. Theo (2.1) sự hoàn vòng của Cr (Hexavalent-Crom nium reduetion) trong thuốc bảo quản có chứa crom thường sau Cr sau khi vào trong gỗ dưới tác dụng của đường nó chuyển từ Cr về Cr tạo thành hỗn hợp không hoà tan trong nước có rửa trôi. Việc Cr chuyển từ Cr về Cr có liên quan đến chỉ số PH. Trong quá trình thực hiện phải ứng chuyển Cr về Cr thì độ PH của môi trường giảm. Nếu tăng giá trị PH lên thì năng lực chuyển hoá tăng, kéo dài thời gian thì lượng Cr chuyển thành Cr càng tăng. Hỗn hợp thuốc NaF-BB.[2] Muối NaF là loại muối trung tính PH=7, màu trắng, không mùi, được sản xuất từ phế liệu của nhà máy supephotphat theo phương trình: SiF6H2+2NaCl = SiF6Na2+2CO3Na2+2HCl SiF6Na2+2CO3Na2=6NaF6+SiO2+2CO2 ít tan trong nước, trong nước lạnh khoảng 4.28%; Trong nước sôi khoảng 4.96%. Do đó trong công nghiệp nó thường được sử dụng dưới dạng hỗn hợp và được chế tạo sẵn. Dung dịchNaF có tính ăn mòn kim loại, khi nồng độ tăng thì tính ăn mòn kim loại cũng tăng. Khi tẩm gỗ có đóng đinh, bu lông nẹp sắt, người ta thường pha vào dung dịch NaF khoảng 2% Dinitrophenolatnatri hoặc cácbonat amom. Trị số pH ở nồng độ 2-4 % thường khoảng 7.2-7.4 dung dịch rất ổn định trong không khí. Dễ bị rửa trôi khỏi gỗ, tuy tốc độ rửa trôi có kém hơn clorua kẽm nhưng lại nhanh hơn triolit. Tác dụng hạn chế hoặc phòng chống ở chỗ chất khó tan mà vẫn có độ độc cao. NaF là thành phần chính của nhiều loại hỗn hợp. Trong các thuốc hỗn hợp có chứa Bicromatnatri hoặc Bicromat kali với sự hỗ trợ của gỗ NaF sẽ có tác dụng đối với các thành phần này để tạo thành phức chất theo phương trình sau: 12NaF+Cr2O7Na2+4H2O = 2Na3F6Cr+8NaOH+3O. NaF là một loại thuốc bảo quản được dùng rất sớm và khá phổ biến ở nhiều thuốc hỗn hợp tan trong nước có sự tham gia của NaF và chiếm tỷ lệ quan trọng trong các thuốc ấy. Đặc biệt NaF là thành phần của nhiều hỗn hợp thuốc cao. Nếu dùng NaF thuần tuý thì chỉ có thể tẩm cho các vật liệu dùng dưới mái che. Nhưng cần lưu ý rằng khi vật liệu tẩm NaF tiếp xúc với vôi, thạch cao sẽ giảm hiệu lực trống nấm. Trong đề tài này tôi dùng hỗn hợp thuốc NaF-BB ở dạng cao với tỷ lệ: Na2B4O7.10H2O: 40%. H3BO3: 40%. NaF: 20%. Khi kết hợp các thành phần này với nhau tạo thành hỗn hợp thuốc bảot quản rất tốt có khả năng chống mối, mọt, côn trùng, có khả năng hạn chế sự rửa trôi. 2.3.2 Cơ chế tác dụng của thuốc. Do có nhiều đối tượng sinh vật hại gỗ, có nhiều loại thuốc khác nhau, nên tác dụng của mỗi loại cũng khác nhau. Thuốc có thể được sử lý trực tiếp lên cơ thể sinh vật (Như phương pháp lây nhiễm đối với mối) hoặc 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 l