NGUYӈ1+2¬1*ĈӤM
NGHIÊN CӬ83+ѬѪ1*3+È3Ĉӎ1+/ѬӦNG AXIT HUMIC VÀ AXIT FULVIC TRONG PHÂN BÓN
BҴNG SҲC KÝ RÂY PHÂN TӰ HIӊ81Ă1*&$2
DETERMINATION OF HUMIC AND FULVIC ACIDS IN FERTILIZERS BY HIGH-PERFORMANCE
Trang 2&{QJWUuQKÿѭӧc hoàn thành tҥi: 7UѭӡQJĈҥi hӑc Bách Khoa ± Ĉ+4*-HCM
Cán bӝ Kѭӟng dүn khoa hӑF 76Ĉһng Bҧo Trung
Xác nhұn cӫa Chӫ tӏch Hӝi ÿӗQJÿiQKJLi/9Yj7Uѭӣng Khoa quҧn lý chuyên ngành sau khi luұn văn ÿã ÿѭӧc sӱa chӳa (nӃu có)
PGS TS NguyӉn Quang Long
Trang 3ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP.HCM
VÀ AXIT FULVIC TRONG PHÂN BÓN BҴNG SҲC KÝ RÂY PHÂN TӰ HIӊ81Ă1*&$2
II NHIӊM VӨ VÀ NӜI DUNG:
- Xây dӵng quy trình xӱ lý mүu và quy trình phân tích axit humic, axit fulvic trong mүu phân bón bҵng sҳc ký rây phân tӱ hiӋXQăQJFDR +3/&-SEC) - Xác nhұn giá trӏ sӱ dөng cӫDSKѭѫQJSKiSSKkQWtFKWKHRWLrXFKXҭn AOAC
(Association of Official Analytical Chemists HiӋp hӝi các nhà hoá hӑc phân tích chính thӭc)
III NGÀY GIAO NHIӊM VӨ: 21/09/2020
IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIӊM VӨ: 07/2021 V CÁN BӜ +ѬӞNG DҮN: 76Ĉһng Bҧo Trung
76Ĉһng Bҧo Trung PGS TS NguyӉn Quang Long
75ѬӢNG KHOA KӺ THUҰT HÓA HӐC
(Hӑ tên và chӳ ký)
Trang 4LӠI CҦ0Ѫ1
7Uѭӟc tiên, tôi xin gӱi lӡi cҧPѫQVkXVҳFÿӃn TiӃQVƭĈһng Bҧo Trung mӝt giҧng viên trҿ ÿҫy nhiӋt quyӃWÿmÿӏQKKѭӟQJYjOX{Qÿӝng viên tôi hoàn thành luұn YăQ7Kҥc sӻ cӫa mình NӃu không có sӵ hӛ trӧ cӫa thҫy, tôi không thӇ hoàn thành luұQYăQÿ~QJWKӡi hҥn
7{LFNJQJ[LQJӱi lӡi cҧPѫQFKkQWKjQKÿӃn PGS TS NguyӉn Quang Long và Quý thҫy cô ӣ khoa Kӻ thuұt Hóa hӑF ÿm NK{QJ QJҥL NKy NKăQ [Xӕng tұn Cà 0DXÿӇ truyӅQÿҥt cho tôi nhӳng kiӃn thӭc bә ích trong suӕt quá trình hӑc tұp và nghiên cӭu cӫa mình Xin cҧP ѫQFiF WKҫ\ F{ SKzQJ ĈjR WҥR 6DX Ĉҥi hӑF ÿm Wҥo ÿLӅu kiӋn cho tôi và lӟp Cao hӑc Kӻ thuұt Hóa hӑc tҥi Cà Mau hoàn thành khóa hӑc cӫa mình
Vӟi sӵ cҧm thông và chia sҿ tӯ JLDÿuQKVӵ hӛ trӧ tӯ ÿӗng nghiӋSÿmJL~Stôi hoàn thành khóa hӑFYjÿһc biӋt là luұQYăQ7Kҥc sӻ cӫa mình Xin gӱi lӡi cҧm ѫQÿӃn tҩt cҧ
Do thӡi gian nghiên cӭu còn hҥn chӃ nên luұQYăQQj\NK{QJWKӇ tránh khӓi nhӳng thiӃu sót, rҩt mong nhұQÿѭӧc sӵ ÿyQJJySFKkQWKjQKWӯ các thҫy cô
Trang 57Ï07Ҳ7
Trong nghiên cӭu này, quy trình phân tích axit humic và axit fulvic trong các mүu phân bón bҵng kӻ thuұt sҳc ký rây phân tӱ hiӋX QăQJ FDR +3/&-6(& ÿmÿѭӧc phát triӇn, dӵa trên viӋc phân lұp các hӧp chҩt humic này tӯ các mүX ÿӕi chӭng thӵc tӃ làm chҩt chuҭn VӟL ÿһc thù có cҩu trúc hóa hӑc không rõ ràng và thiӃu tính nhҩWTXiQÿһc biӋt là sӵ WKD\ÿәi các tính chҩt hóa lý trong tӯQJÿLӅu kiӋn phân tích cho thҩy axit humic và axit fulvic cҫn phҧLÿѭӧc xây dӵng mӝt quy trình cө thӇ cho mӝWÿӕLWѭӧng thӵc tӃ So vӟi các quy trình phân tích ÿDQJOѭXKjQKWҥi ViӋt Nam (Tiêu chuҭn QuӕF JLD 7&91 SKѭѫQJ SKiS PӟL JL~S ÿӏnh OѭӧQJD[LWKXPLFYjD[LWIXOYLFFKtQK[iFKѫQWUiQKFiFVDLVӕ có thӇ gây ra do các quá trình nhiӉu hóa hӑFWURQJJLDLÿRҥn oxy hóa Bên cҥQKÿyEҵng viӋc phân tích sӵ phân bӕ khӕL Oѭӧng cӫa hai loҥi axit này, nghiên cӭX FNJQJ FKӍ ra sӵ NKy NKăQtrong viӋc sӱ dөng các chҩt chuҭQWKѭѫQJPҥi có sҹQÿӇ ÿӏQKOѭӧng chúng ViӋc xác nhұn giá trӏ sӱ dөng cӫD SKѭѫQJ SKiS SKkQ WtFK EDR JӗP ÿӝ chөP ÿӝ ÿ~QJkhoҧng tuyӃn tính, giӟi hҥn phát hiӋn, giӟi hҥQÿӏQKOѭӧQJYjÿӝ NK{QJÿҧm bҧRÿR theo tiêu chuҭn cӫa AOAC (Association of Official Analytical Chemists HiӋp hӝi các nhà hoá phân tích chính thӭF ÿmFKRWKҩy kӃt quҧ phân tích tӯ SKѭѫQJSKiSQj\ÿҥt yêu cҫXYjÿiQJWLQFұy
Trang 6$%675$&7
This study aims to develop a quantitative method of humic and fulvic acids in commercial fertilizer samples, using high performance liquid chromatography size exclusion chromatography (HPLC-SEC) with a UV detector In comparison with the Walkley-Black method applying a redox titration (TCVN 8561:2010), this method eliminates the chemical interferences caused by the oxidation of the organic impurities (positive errors in determination of carbon contents) Furthermore, size exclusion chromatography technique permits to measure the molecular weights and their distribution of such the humic substances, which are the key factors affecting their mobility and nutrient regulation in soil In accordance with Association of Official Analytical Chemists (AOAC) and EURACHEM, the method validation was assessed involving selectivity, method linearity, limit of detection (LOD) and limit of quantification (LOQ), precision (repeatability and reproducibility) and trueness (recovery), and measurement uncertainty
Trang 7/Ӡ,&$0Ĉ2$1
7{L[LQFDPÿRDQUҵQJVӕOLӋXYjNӃWTXҧQJKLrQFӭXWURQJOXұQYăQQj\OjKRjQWRjQWUXQJWKӵFYjFKѭDWӯQJÿѭӧFVӱGөQJWURQJEҩWNuOXұQYăQKD\WjLOLӋXNKRDKӑFQjRWUѭӟFÿk\
1ӃXSKiWKLӋQFyEҩWNuVӵVDRFKpSQjRYӅVӕOLӋXYjNӃWTXҧQJKLrQFӭXW{L[LQKRjQWRjQFKӏXWUiFKQKLӋP
+ӑFYLrQ
1JX\ӉQ+RjQJĈӥP
Trang 80Ө&/Ө&
NHIӊM VӨ LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ ii
CÁN BӜ +ѬӞNG DҮN ii
CHӪ NHIӊM BӜ 0Ð1Ĉ¬27ҤO ii
75ѬӢNG KHOA KӺ THUҰT HÓA HӐC ii
1.1.4 Vai trò quan trӑng cӫa chҩt humic vӟi cây trӗng 7
1.2 &iFSKѭѫQJSKiS[iFÿӏnh Axit Humic và Axit Fulvic 8
1.2.1 ThӃ giӟi 8
1.2.2 7URQJQѭӟc 10
1.2.3 Các nghiên phân tích axit humic và axit fulvic trên HPLC-SEC 11
1.3 Mөc tiêu và nӝi dung nghiên cӭu 12
1.3.1 Mөc tiêu nghiên cӭu 12
1.3.2 Nӝi dung nghiên cӭu 12
Trang 92.3.4 Ĉӏnh Oѭӧng HA hay FA bҵng HPLC-SEC-UV 27
2.3.5 ;iFÿӏnh phân bӕ khӕLOѭӧng cӫa HA và FA 28
3.1.3 Phân tích HA và FA bҵng sҳc ký rây phân tӱ (HPLC-SEC-UV) 32
3.1.4 ;iFÿӏnh phân bӕ khӕLOѭӧng cӫa HA và FA 39
Trang 103.2 Xác nhұn giá trӏ sӱ dөQJSKѭѫQJSKiSSKkQWtFKWUrQPүu nguyên liӋu 40
3.2.1 Ĉӝ chӑn lӑc 40
3.2.2 Tính phù hӧp hӋ thӕng 41
3.2.3 ;iFÿӏnh khoҧng tuyӃQWtQKYjÿѭӡng chuҭn 43
3.2.4 ;iFÿӏnh giӟi hҥn phát hiӋn (MDL) và giӟi hҥQÿӏQKOѭӧng (MQL) 463.2.5 Ĉӝ FKtQK[iFÿӝ lһp lҥi RSDrÿӝ tái lһp RSDR vjÿӝ ÿ~QJ ÿӝ thu hӗi) 47
Trang 11'$1+0Ө&&+Ӳ9,ӂ77Ҳ7
1 AOAC HiӋp hӝi các nhà hoá hӑc phân tích chính thӭc 2 CDFA Sӣ Thӵc phҭm và Nông nghiӋp California
9 RSDR Ĉӝ tái lұp
10 TCVN Tiêu chuҭn ViӋt Nam
11 U Ĉӝ NK{QJÿҧm bҧRÿR
Trang 12'$1+0Ө&+Î1+9Ӏ
Hình 1.1 CҩXWU~FÿLӇn hình HA (hình trên) và cҩu trúc hóa hӑc cӫa HA dӵa trên
các sҧn phҭPR[\KyD KuQKGѭӟi) 5
Hình 1.2 Cҩu trúc mô hình HA hai chiӅu 6
Hình 1.3 Cҩu trúc cӫa mӝt FA ÿLӇn hình tӯ tӵ nhiên 7
Hình 1.4 Công dөng cӫa HA, FA ÿӕi vӟLÿҩt và cây trӗng 8
Hình 2.8 GiҧQÿӗ vӅ sӵ tách cӫa hai peak sҳFNê$Yj%WѭѫQJӭng các Rs. 24
Hình 2.9 Minh hӑa a, b lҩy tҥi vӏ trí peak sҳFNêÿӝ cao 5% 25
Hình 2.10 Ĉѭӡng chuҭn khӕLOѭӧng phân tӱ theo thӡLJLDQOѭXJLӳ cӫa các PEG 28
Hình 3.1a /ѭXWiFK+$Yj)$Eҵng pH 31
Hình 3.1b ;iFÿӏnh HA và FA chuҭn H và F cô lұp 32
Hình 3.2 Phә hҩp thu cӫD+$ D )$ E YjSKDÿӝng (c) ÿѭӧc ghi nhұn bӣLÿҫu dò DAD WURQJYQJEѭӟc sóng 200400 nm 33
Hình 3.3 SҳF Nê ÿӗ thӡL JLDQ OѭX WKHR WӕF ÿӝ ÿzQJ POSK~W Fӫa FA: (a)1,0; (b) 0,75; (c) 0,50; (d) 0,25) và HA: (e)1,0; (f) 0,75; (g) 0,50; (h) 0,25 34
Hình 3.4 SҳFNêÿӗ cӫa HA và FA vӟLSKDÿӝQJOjQѭӟF ÿӋm phosphate pH 6,8 chӭa Na2SO4 0,025 M) vӟi tӕFÿӝ dòng 0,5 mL/phút 35
Hình 3.5 Ĉѭӡng chuҭn và sҳFNêÿӗ ÿѭӡng chuҭn HA và FA 37
Hình 3.6 /ѭXÿӗ phân tích HA và FA bҵng HPLC-SEC-UV) 38
Hình 3.6 Phân bӕ khӕLOѭӧng cӫa HA và FA trong mүu 39
Hình 3.7 SҳFNêÿӗ các dung dӏch HA (8,6 mg/L), FA (0,98 mg/L) so vӟi nӅn 41
Hình 3.8 SҳFNêÿӗ khҧRViWÿӝ lұp lҥi HA và FA 42
Hình 3.9 Ĉѭӡng chuҭn HA trên mүu nguyên liӋu 44
Hình 3.10 Ĉѭӡng chuҭn FA trên mүu nguyên liӋu 45
Trang 13'$1+0Ө&%Ҧ1*%,ӆ8
Bҧng 1.1 Ĉһc tính cӫa axit humic, axit fulvic và humin 4
Bҧng 2.1 Thông tin mүu nghiên cӭu 16
Bҧng 3.1 Khҧo sát thӡi gian chiӃt mүu 30
Bҧng 3.2 NӗQJÿӝ HA và FA cӫa dung dӏch H và dung dӏFK)WѭѫQJӭng 32
Bҧng 3.3 Thông sӕ khҧo sát tӕWÿӝ dòng HA và FA 35
Bҧng 3.4 Thông sӕ tín hiӋu sҳc ký cӫa HA và FA 36
Bҧng 3.6 Phân bӕ MW cӫa HA và FA trong dung dӏFK+Yj)WѭѫQJӭng 40
Bҧng 3.6 Tính phù hӧp cӫa hӋ thӕQJÿӕi vӟi HA và FA 43
Bҧng 3.7 KӃt quҧ khҧo sát diӋn tích peak HA theo nӗQJÿӝ HA trong dung dӏch H 44
Bҧng 3.8 KӃt quҧ khҧo sát diӋQWtFKPNJL)$WKHRQӗQJÿӝ FA trong dung dӏch F 45
Bҧng 3.9 Khoҧng tuyӃQWtQKYjÿѭӡng chuҭn cӫa HA và FA 46
Bҧng 3.10 MDL và MQL cӫa quy trình phân tích HA, FA 47
Bҧng 3.11 7LrXFKtÿiQKJLiÿӝ chính xác qua RSDr và RSDR 48
Bҧng 3.12 KӃt quҧ ÿiQKJLi56'r, RSDR Yjÿӝ ÿ~QJFӫDSKѭѫQJSKiS 48
Bҧng 3.13 7LrXFKtÿiQKJLiÿӝ NK{QJÿҧm bҧRÿRPӣ rӝng 49
Bҧng 3.14 Ĉӝ NK{QJÿҧm bҧRÿRFӫa quy trình phân tích HA, FA 50
Bҧng 3.15 Bҧng tәng hӧp các thông sӕ xác nhұn giá trӏ sӱ dung cӫDSKѭѫQJSKiS 50
Trang 14MӢ ĈҪU
Hӧp chҩWKXPLFÿѭӧc mӋnh danh là YjQJÿHQWURQJQ{QJQJKLӋp", ÿyQJYDL
trò quan trӑng quyӃt ÿӏQKÿӝ màu mӥ cӫDÿҩWYjGLQKGѭӥng cây trӗng Cây trӗng phát triӇQWUrQÿҩt chӭDKjPOѭӧng humin, axit humic (HA) và axit fulvic (FA) hӧp lý sӁ khӓH KѫQ Yj QăQJ VXҩW FDR KѫQ FKҩW OѭӧQJ GLQK Gѭӥng cӫa thӵc phҭm và OѭѫQJWKӵc tӕWKѫQ
ViӋc sӱ dөng ngày càng nhiӅu chҩt humic trong nông nghiӋS ÿm Wҥo ra sӵ quan tâm mҥnh mӁ cӫa các nhà sҧn xuҩWQJѭӡLWLrXGQJYjFѫTXDQTXҧQOêÿӕi vӟi mӝW SKѭѫQJ SKiS FKtQK [iF Yj ÿiQJ WLQ Fұ\ ÿӇ ÿӏQK Oѭӧng HA và FA trong nguyên liӋu và sҧn phҭm Do các HA không có cҩu trúc hóa hӑc rõ ràng và nhҩt quán, nên mӝt kӻ thuұWSKkQWtFKÿӇ ÿӏQKOѭӧng chính xác nó không tӗn tҥi Trong ÿDVӕ FiFWUѭӡng hӧSSKѭѫQJSKiSFKXҭQÿӝ oxy hóa khӱ WKѭӡQJÿѭӧc sӱ dөng, nhҵP[iFÿӏQKKjPOѭӧng cӫa HA và FA thông qua tәQJKjPOѭӧng cacbon Gҫn ÿk\FiFNӻ thuұt sҳc ký rây phân tӱ hiӋXQăQJFDR HPLC-SEC ÿDQJÿѭӧc quan tâm nghiên cӭX WURQJ SKkQ WtFK ÿӏQK Oѭӧng các hӧp chҩt hӳX Fѫ KzD WDQ Fy NKӕi Oѭӧng phân tӱ lӟQ ÿһc biӋt là khҧ QăQJ [iF ÿӏnh phân bӕ NtFK WKѭӟc cӫa chúng 7URQJNKLÿy+$Yj)A lҥLOjFiFSRO\PHUFyNtFKWKѭӟc phân tӱ lӟn và sӵ phân bӕ NtFKWKѭӟFWKD\ÿәLWKHRFiFÿLӅu kiӋQP{LWUѭӡng phân tích
ViӋc phát triӇn các sҧn phҭm phân bón sinh hӑc theo chiӃQOѭӧc cӫa Công ty Cә phҫn Phân bón DҫXNKt&j0DXÿmÿzLKӓi mӝWSKѭѫQJSKip phân tích HA và )$ÿѫQJLҧn, tiӋn lӧLYjFKtQK[iFĈһc biӋt, khӕLOѭӧng trung bình và sӵ phân bӕ khӕL Oѭӧng cӫa các loҥL SRO\PHU Qj\ FNJQJ Fҫn quan tâm, trong khi thành phҫn
nguyên liӋXWKѭѫQJPҥLFKѭDU}UjQJ'RÿyÿӅ tài LuұQYăQ7Kҥc sӻ ³Nghiên cӭu
SKѭѫQJSKiSÿӏQKOѭӧng axit humic và axit fulvic trong phân bón bҵng sҳc ký rây phân tӱ hiӋXQăQJFDR´ dӵa trên các mөc tiêu thӵc tӃ này cӫD1KjPi\Ĉҥm
Cà Mau
Trang 15&+ѬѪ1*
TӘ1*48$1Ĉӄ TÀI
Trang 161.1 Giӟi thiӋu vӅ các hӧp chҩt humic
Trong tӵ nhiên, do sӵ phân hӫy cӫDGѭOѭӧng thӵc vұWÿӝng vұt và vi sinh vұt, và tӯ hoҥWÿӝQJWUDRÿәi chҩt cӫa vi khuҭQÿҩt sӱ dөng các chҩt hӳXFѫFyVҹn, hình thành các chҩWKXPLF1JRjLUDFK~QJFNJQJÿѭӧc chiӃt xuҩt tӯ các chҩt hӳXFѫtӵ nhiên (ví dө: than bùn hoһFÿҩt núi lӱa), phân ӫ, phân hӳXFѫKRһc tӯ mӓ khoáng (leonardite, mӝt dҥng oxit hóa cӫa than non) [1]
Humic là thành phҫn cӫa hӧp chҩt mùn và là hӧp chҩt có trӑQJOѭӧng phân tӱ lӟn, có cҩX WU~F ÿD ÿLӋn tích và khҧ QăQJ K~W Qѭӟc Rҩt nhiӅu trong sӕ các thành phҫn cӫa hӧp chҩt mùn là các hӧp chҩt hӳX Fѫ WѭѫQJ ÿӕi әQ ÿӏQK Yj NK{QJ ÿӗng nhҩt, có vai trò tҥo nên cҩXWU~FÿҩWWѫL[ӕp, khҧ QăQJJLӳ Qѭӟc, sӵ WUDRÿәi ion và cation, và liên quan mұt thiӃW ÿӃn quá trình chelate các khoáng chҩt Nhӳng phân tích nguyên tӕ cӫa chҩt humic chӍ ra rҵng chúng vӕQÿѭӧc cҩu tҥo tӯ cacbon, oxy, K\GURQLWѫYjOѭXKXǤnh trong chuӛi phӭc hӧp cacbon (phҫn chҩt béo chiӃm tӟi 40-50% tәng sӕ), C=C=C=C, 4, 5 và 6 vòng cacbon (hӧp chҩWWKѫPFKLӃm tӟi 35-60%) cùng vӟi nhóm C=C, C=N và C=O Quá trình oxy hóa cӫa mӝt vài chҩt humic tҥo ra axit béo, axit phenol, axit benzenecacboxylic cùng vӟi axit no và axit béo [1]
ChҩWKXPLFÿѭӧc chia thành 3 phҫn chính: humin, axit humic và axit fulvic, dӵa trên sӵ hòa tan cӫa mӛi thành phҫQ WURQJ QѭӟF GѭӟL FiF ÿLӅu kiӋn pH khác
nhau MӝWYjLÿһc diӇm nәi bұt cӫDFK~QJÿѭӧc trình bày trong Bҧng 1.1
Trang 17Bҧng 1.1 Ĉһc tính cӫa axit humic, axit fulvic và humin
Thành phҫn phân tӱ
C: 56,2-61,9% H: 3,4-4,8% O: 29,5-34,8% N: 3,5-4,7%
C: 44,7-49,8% H: 3,4-5,1% O: 43,8-47,3% N: 2,3-4,2%
Thӡi gian tӗn tҥi
.tFKWKѭӟc phân
tӱ 10.000-100.000 1.000-10.000
10.000.000
Tan trong tҩt cҧ FiFP{LWUѭӡng
1.1.2 Axit humic
Axit humic (HA) bao gӗm hӛn hӧp axit béo yӃu (mҥch thҷQJ YjD[LWWKѫP(mҥch vòng) không tan trong dung dӏFKD[LWQKѭQJWDQWURQJGXQJGӏch kiӅm HA bao gӗm các chҩt humic kӃt tӫa tӯ dung dӏFKNKLÿӝ pH thҩSKѫQ
Trang 18$[LWKXPLFÿѭӧc coi là chҩWÿDSKkQWiQYuQKӳQJÿһc tính hóa hӑc phӭc tҥp Xét vӅ mһW NtFK WKѭӟF +$ ÿѭӧc coi là hӧp chҩt polymer tuyӃn tính tӗn tҥi dҥng cuӝn ngүu nhiên kӃt hӧp vӟi dây kӃt nӕi Trung bình 35% phân tӱ HA là chҩWWKѫP(mҥch vòng) trong khi phҫn còn lҥi là chҩt béo (mҥch thҷQJ