Đang tải... (xem toàn văn)
Dung lượng trao đổi ion nói chung và CEC nói riêng cho biết số ion hoặc cation hấp phụ giữa các lớp trong cấu trúc và số ion hoặc cation hấp phụ lên bề mặt ngoài của kaolinit.. Ngoài ra,
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - - NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỢNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO PHỤ GIA PHÂN BĨN CHỨA ZEOLIT VÀ ỨNG DỤNG TRONG TRỒNG MÍA TẠI THANH HĨA NGÀNH: CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Hướng dẫn khoa học: PGS.TS TẠ NGỌC ĐÔN HÀ NỘI - 2008 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205136161000000 LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc PGS.TS Tạ Ngọc Đôn hướng dẫn quý báu suốt trình xây dựng hồn thiện luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới thầy, giáo Bộ mơn Hố Hữu cơ, Bộ mơn CN chất vơ Văn phịng khoa - Khoa cơng nghệ hố học giúp đỡ tạo nhiều điều kiện thuận lợi cho tơi q trình thực luận văn Tôi xin trân trọng cảm ơn cán thuộc Viện Đào tạo Bồi dưỡng sau đại học - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Trung tâm Khoa học Vật liệu – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội Trung tâm Phân tích thí nghiệm Địa chất – Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam giúp đỡ tơi q trình thực đề tài nghiên cứu Cuối tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình, người thân, đồng nghiệp bạn bè giúp đỡ, động viên tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt luận văn Hà Nội, ngày 12 tháng 11 năm 2008 Nguyễn Thị Hồng Phượng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu kết nghiên cứu nêu Luận văn trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa công bố cơng trình khác Tác giả Nguyễn Thị Hồng Phượng DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN AAS : Atomic Adsorption Spectroscopy (phổ hấp thụ nguyên tử) CEC : Cation Exchange Capacity (dung lượng trao đổi cation) CT : Công thức DO-15 : Structure directing agent (chất tạo cấu trúc) D6R : Double 6-rings (vòng kép cạnh) EDTA : Ethylene Diamine Tetra Acetic (tên hóa chất) IR : Infrared (phổ hồng ngoại) meq : Miliequivalents (mili đương lượng) MKN : Khối lượng nung KXĐ : Không xác định SBU : Secondary Building unit (đơn vị cấu trúc thứ cấp) SDA : Structure Directing Agent (chất tạo cấu trúc) SEM : Scanning Electron Microscopy (ảnh hiển vi điện tử quét) XRD : X-Ray Diffraction (phổ nhiễu xạ tia X) DANH MỤC CÁC BẢNG SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Bảng 1.1 Phân loại số khoáng sét thường gặp dựa theo thành phần nguyên tố chủ yếu Al, Fe, Mg (không kể Si) Bảng 1.2 Dữ liệu cấu trúc số zeolit thông dụng Bảng 1.3 Dung lượng trao đổi cation số zeolit Bảng 1.4 Kích thước phân tử đường kính động học số phân tử chất bị hấp phụ quan trọng Bảng 2.1: Tỷ lệ phối trộn zeolit Y, P khoáng sét tạo chất phụ gia phân bón chứa zeolit Bảng 2.2 Cơng thức phân bón chứa phụ gia đưa vào thử nghiệm trồng mía Bảng 3.1 CEC, AH2O , AC 6H6 nguyên liệu mẫu tổng hợp Bảng 3.2 Thành phần hóa học mẫu nghiên cứu, % khối lượng Bảng 3.3 Thành phần kim loại nặng độc hại mẫu nghiên cứu Bảng 3.4 Dung lượng trao đổi đơn ion khả hấp phụ mẫu nghiên cứu Bảng 3.5 Giá trị pHH2O pHKCl nhôm di động mẫu nghiên cứu Bảng 3.6 Tình hình mọc mầm mía Bảng 3.7 Tình hình đẻ nhánh mía Bảng 3.8 Theo dõi tăng trưởng chiều cao khả chịu hạn mía Bảng 3.9 Tình hình sâu bệnh mía Bảng 3.10 Năng suất yếu tố cấu thành suất Bảng 3.11 Kết phân tích tiêu chất lượng Bảng 3.12 Hạch tốn hiệu kinh tế cơng thức DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Hình 1.1 Sơ đồ khơng gian mạng lưới cấu trúc kaolinit Hình 1.2 Các vị trí trao đổi ion khác hạt kaolinit Hình 1.3 Các đơn vị cấu trúc sơ cấp zeolit : Tứ diện SiO 4(a), AlO4-(b) Hình 1.4 Các đơn vị cấu trúc thứ cấp (SBU) zeolit Hình1.5 Sự hình thành cấu trúc zeolit A, X (Y) từ kiểu ghép nối khác Hình 1.6 Quá trình hình thành zeolit từ nguồn Si Al riêng biệt Hình 1.7 Cấu trúc khung mạng zeolit Y Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp zeolit Y, P từ metacaolanh Hình 3.1 Phổ XRD cao lanh mẫu tổng hợp Hình 3.2 Phổ IR mẫu cao lanh (a) mẫu zeolit tổng hợp (b,c,d) Hình 3.3 Ảnh SEM mẫu cao lanh mẫu zeolit tổng hợp Hình 3.4 Phổ XRD mẫu BK-ZAF1 AF-TL MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Những vấn đề chung khoáng sét tự nhiên 1.2 Những vấn đề chung cao lanh 1.3 Những vấn đề chung zeolit 1.4 Cây trồng nông nghiệp 28 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 41 2.1 Nguyên liệu hóa chất 41 2.2 Tổng hợp zeolit Y, P từ metacaolanh 42 2.3 Chế tạo phụ gia phân bón chứa zeolit Y, P cho trồng mía 43 2.4 Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc tính chất 43 2.5 Ứng dụng sản phẩm cho trồng mía 47 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50 3.1 Tổng hợp zeolit Y, P từ cao lanh 50 3.2 Kết chế tạo phụ gia phân bón chứa zeolit Y, P 56 3.3 Kết ứng dụng BK-ZAF1 trồng mía 61 KẾT LUẬN 70 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 MỞ ĐẦU Như biết, zeolit vật liệu vô rắn, cấu trúc vi mao quản, có bề mặt riêng lớn, dung lượng trao đổi ion cao, khả hấp phụ xúc tác tốt Vì zeolit sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực Trên giới, người ta chứng kiến phát triển nhiều ngành kinh tế mũi nhọn thiết yếu lọc dầu, hóa dầu, hóa dược, tổng hợp hữu cơ, trồng trọt, chăn nuôi, xử lý mơi trường…nhờ góp mặt zeolit Ở Việt Nam, nhiều năm qua nhà khoa học tập trung nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng ứng dụng vật liệu zeolit thông thường, zeolit hệ từ nhiều nguồn nguyên liệu khác để ứng dụng ngành kinh tế khác Đặc biệt giai đoạn nay, ứng dụng sản phẩm chứa zeolit vào sản xuất nông nghiệp nhằm tăng hiệu kinh tế góp phần nâng cao chất lượng nơng sản, chất lượng đất hướng đắn Theo số liệu công bố rộng rãi nước giới, lượng chất dinh dưỡng phân bón đưa xuống đất ln bị mát bị phân huỷ thời tiết từ 40-50% khơng có biện pháp ngăn ngừa Bởi ý tưởng đưa zeolit vào trồng trọt việc hạn chế bớt mát chất dinh dưỡng phân bón, ý tưởng thực từ lâu nước có cơng nghiệp phát triển Mỹ, Thái Lan, Australia, Cơng hồ Séc…nhưng Việt Nam chưa chưa có cơng nghệ sản xuất zeolit hiệu Bên cạnh đó, Việt Nam nước nông nghiệp, hàng năm phải nhập hàng trăm nghìn phân bón, áp dụng zeolit trồng trọt thành cơng hiệu kinh tế - xã hội thu lớn Trong Hội nghị “Doanh nghiệp nông thôn Việt Nam gia nhập WTO” xác định Chương trình mía đường chương trình khởi đầu để tiến hành cơng nghiệp hóa - đại hóa nơng nghiệp nơng thơn, xóa đói, giảm nghèo, giải việc làm cho lao động nông nghiệp Hiện Bộ Nông nghiệp Phát triển nơng thơn trình Chính phủ phê duyệt tổng quan phát triển mía đường Việt Nam đến năm 2010 tầm nhìn đến năm 2020 Trong có đề giải pháp đạo địa phương xây dựng vùng nguyên liệu tập trung, thực giải pháp đồng quy hoạch, giống, kỹ thuật thâm canh, đầu tư sở hạ tầng, áp dụng giới hóa để nâng nhanh suất, chất lượng mía Liên quan đến vấn đề này, tính riêng tỉnh Thanh Hóa có 30.000 mía áp dụng triệt để sản phẩm chứa zeolit làm phụ gia phân bón năm với 01 vụ mía làm lợi nhiều tỷ đồng Vì lý trên, nhiệm vụ luận văn nghiên cứu chế tạo phụ gia phân bón chứa zeolit ứng dụng sản phẩm chế tạo trồng mía Thanh Hóa sở nguồn khống sét chỗ Hy vọng rằng, kết từ luận văn có đóng góp quan trọng vào việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ sản xuất zeolit phục vụ nông nghiệp Việt Nam Chương TỔNG QUAN 1.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ KHỐNG SÉT TỰ NHIÊN Khống sét tự nhiên tìm nghiên cứu từ lâu Hiện biết có khoảng 40 loại khác [3] Chúng phân loại dựa thành phần hóa học cấu trúc [28] 1.1.1 Thành phần khoáng sét Uỷ ban danh pháp quốc tế họp Copenhagen vào năm 1960 định nghĩa khống sét loại silicat có cấu trúc lớp, hình thành từ tứ diện oxyt silic xếp thành mạng hình lục giác, liên kết với mạng bát diện Hạt sét có kích thước nhỏ, tác dụng với nước tạo thành vật liệu dẻo Khoáng sét chứa nguyên tố silic (Si) nhơm (Al) (hàm lượng Al nhỏ Si), ngồi cịn có ngun tố khác sắt (Fe), magie (Mg), kali (K), natri (Na), canxi (Ca)… Tùy theo hàm lượng chúng có mặt khống sét mà chia thành loại khác [3] Có thể nhận biết loại khống sét dựa vào có mặt nguyên tố Al, Fe, Mg (không kể Si) thành phần [28] Bảng 1.1 Phân loại số khoáng sét thường gặp dựa theo thành phần nguyên tố chủ yếu Al, Fe, Mg (không kể Si) Ngun tố có nhiều thành phần Tên khống sét Ngun tố có nhiều thành phần Tên khống sét Al Beidelit Al Kaolinit, haloysit Al (Mg, Fe2+ ít) Montmorilonit Mg, Al Sepiolit, palygorskit Fe3+ Nontronit K, Al, (Fe, Mg ít) Ilit Mg, Al Saponit Mg, Fe2+ , Al Clorit Mg, Fe2+, Al, (Fe 3+ ít) Vermiculit Mg, Fe2+ Talc