1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm

71 0 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột/PVA và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Tác giả Lại Tiến Dũng
Người hướng dẫn PGS. TS. Nguyễn Vinh Tiến
Trường học Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học
Thể loại Khóa luận tốt nghiệp đại học
Năm xuất bản 2023
Thành phố Thành phố Hồ Chí Minh
Định dạng
Số trang 71
Dung lượng 10,1 MB

Nội dung

TÓM TẮT Đã có nhiều nghiên cứu sử dụng các loại vật liệu nhằm kiểm soát tốc độ nhả chất dinh dưỡng cho phân bón, từ đó tiết kiệm được chi phí và giảm thiểu ô nhiễm môi trường do thất tho

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC

Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2023NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG TRÊN CƠ SỞ

TINH BỘT/PVA VÀ THAN VỎ TRẤU

CHO PHÂN NHẢ CHẬM

GVHD: PGS TS NGUYỄN VINH TIẾN SVTH: LẠI TIẾN DŨNG

SKL011838

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

- -

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

SVTH: Lại Tiến Dũng MSSV: 19128023

GVHD: PGS.TS Nguyễn Vinh Tiến NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG TRÊN CƠ

SỞ TINH BỘT/PVA VÀ THAN VỎ TRẤU

CHO PHÂN NHẢ CHẬM

Trang 10

LỜI CẢM ƠN

Em cảm ơn thầy Nguyễn Vinh Tiến đã hướng dẫn một cách tận tình, đầy nhiệt huyết, cung cấp cho em nhiều thông tin và kiến thức quan trọng trong quá trình thực hiện đề tài Nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột/PVA và than vỏ trấu cho phân nhả chậm

Em cũng xin cảm ơn đến quý thầy cô Bộ môn Công nghệ Hóa học, Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện môi trường học tập thuận lợi, giúp em trau dồi những kiến thức và kỹ năng quan trọng, làm nền tảng cho luận văn này cũng như trong công việc và cuộc sống sau này

Cảm ơn gia đình luôn tạo điều kiện, hỗ trợ, động viên trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Cảm ơn các bạn lớp 191280 đã luôn đồng hành và giúp đỡ em trong khoảng thời gian qua, đặc biệt những người bạn luôn luôn bên cạnh, động viên, khích lệ trong những lúc khó khăn

Do vốn kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình thực hiện luận văn, rất mong nhận được sự đóng góp của thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn

Tp Hồ Chí Minh, 31 tháng 7 năm 2023

Sinh viên thực hiện

Trang 11

ii

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đây là kết quả nghiên cứu của mình dưới sự hướng dẫn của thầy PGS.TS Nguyễn Vinh Tiến Các kết quả và kết luận nêu trong luận văn là hoàn toàn trung thực

Em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này

Trang 12

1.1.2.1 Phân loại theo nguồn gốc phân bón 2

1.1.2.2 Phân loại theo chất dinh dưỡng 3

1.1.3 Vai trò của phân bón với cây trồng 3

1.1.4 Tác động của việc sử dụng phân bón tới môi trường và sức khỏe 5

1.2 Giới thiệu về phân bón nhả chậm 6

1.2.1 Khái niệm, phân loại và những ưu điểm của phân bón nhả chậm 6

1.2.1.1 Khái niệm về phân bón nhả chậm 6

1.2.1.2 Phân loại phân bón nhả chậm 6

1.2.1.3 Ưu điểm và hạn chế của phân bón nhả chậm[4], [5] 8

1.2.2 Nguyên liệu cho sản xuất phân bón nhả chậm 9

1.2.2.1 Phân không bọc nhả chậm 9

1.2.2.2 Phân bọc nhả chậm 9

1.2.3 Cơ chế phân bón nhả chậm 10

Trang 13

iv

1.3.1 Tinh bột và tinh bột biến tính 12

1.3.2 Polyvinyl ancol 14

1.3.3 Than vỏ trấu 15

1.3.4 Phân lân nung chảy 16

1.3.5 Phân diamoni phosphat 17

1.4 Nghiên cứu phát triển phân bón nhả chậm thân thiện với môi trường 17

1.4.1 Các nghiên cứu trên thế giới 17

1.4.2 Các nghiên cứu trong nước 18

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 20

2.1 Nguyên liệu, hóa chất 20

2.2 Dụng cụ, thiết bị nghiên cứu 20

2.3 Phương pháp tiến hành 20

2.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình hình thành than vỏ trấu 20

2.3.2 Tách chiết silica từ than vỏ trấu 21

2.3.3 Khảo sát dung môi axit thủy phân phân lân nung chảy đến hàm lượng P 2 O 5

22

2.3.4 Nghiên cứu chế tạo màng PVA/TB/Than vỏ trấu làm vỏ bọc viên phân nhả chậm 24

2.3.5 Quá trình tạo lớp vỏ bọc cho hạt phân 26

2.3.5.1 Quá trình tạo lớp vỏ bằng phương pháp nhúng 26

2.3.5.2 Tạo lớp vỏ cho hạt phân dựa trên thiết bị đĩa quay và súng phun sương

27

2.4 Một số phương pháp đo đạt phân tích 29

2.4.1 Quang phổ UV-Vis 29

2.4.1.1 Xác định hàm lượng phospho hòa tan trong nước 29

2.4.1.2 Xác định hàm lượng silic hòa tan trong nước 30

2.4.2 Kính hiển vi điện tử quét SEM – EDS 33

2.4.3 Phổ hồng ngoại biến đổi Fuorier (FTIR) 33

2.4.4 Khảo sát quá trình hút ẩm và nhả dinh dưỡng của phân bón 34

Trang 14

2.4.4.1 Khảo sát quá trình hút ẩm của phân bón 34

2.4.4.2 Khảo sát quá trình nhả dinh dưỡng trong nước 34

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 35

3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến than vỏ trấu 35

3.2 Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến lượng silic được tách chiết trong than vỏ trấu 36

3.2.1 Kết quả đo UV-Vis 36

3.2.2 Kết quả phân tích FTIR của các mẫu than vỏ trấu 37

3.2.3 Kết quả SEM các mẫu than 39

3.3 Ảnh hưởng của nồng độ và loại axit thủy phân phân lân nung chảy đến hàm lượng P2O5 được hòa tan 39

3.4 Phân tích lớp màng 40

3.5 Tạo màng bọc PVA/TB/than vỏ trấu cho phân DAP 42

3.5.1 Kết quả tạo lớp vỏ bọc cho phân DAP bằng phương pháp nhúng 42

3.5.2 Kết quả tạo hạt bằng phương pháp đĩa quay và súng phun sương 45

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

Trang 15

vi

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần các chất có trong các mẫu: 26

Bảng 2.2 Trình tự pha dẫy chuẩn P2O5 29

Bảng 2.3 Bảng kết quả đo độ hấp thu dãy chuẩn P2O5 30

Bảng 2.4 Trình tự pha dẫy chuẩn Na2SiO3 31

Bảng 2.5 Bảng kết quả đo độ hấp thu dãy chuẩn Na2SiO3 33

Bảng 3.1 Thành phần các nguyên tố trong than vỏ trấu 35

Bảng 3.2 Phần trăm SiO2 được chiết tách ra khỏi than (%) 36

Bảng 3.3 Kết quả % P2O5 bị hòa tan từ phân lân nung chảy theo nồng độ các loại axit 40

Bảng 3.4 Tỉ lệ khối lượng lớp vỏ so với viên phân 43

Bảng 3.5 Mức độ hút ẩm của các mẫu hạt phân 44

Bảng 3.6 Phần trăm P2O5 các mẫu phân có lớp bọc so với phân DAP sau 2 h và 24 h 44

Trang 16

Hình 1.6 Phân lân nung chảy dạng bột 16

Hình 1.7 Công thức phân tử của DAP 17

Hình 1.8 Phân DAP Phú Mỹ 17

Hình 2.1 Quá trình nung vỏ trấu: a) Trấu được cho vào ống inox, b) Ống được đậy kín và cho vào trong lò, c) Lò nung được sử dụng nung vỏ trấu 21

Hình 2.2 Quy trình tách chiết silicat từ than vỏ trấu 22

Hình 2.3 Sơ đồ khối quy trình thủy phân phân lân nung chảy 23

Hình 2.4 Sơ đồ quy trình tạo hỗn hợp lớp vỏ PVA/TB/Than vỏ trấu 24

Hình 2.5 Các lớp màng của các mẫu lớp vỏ phân nhả chậm 25

Hình 2.6 Kết quả hạt phân được phủ bằng phương pháp nhúng 27

Hình 2.7 Dụng cụ quá trình nhúng tạo lớp vỏ 27

Hình 2.8 Máy nén khi và súng phun 28

Hình 2.9 Đĩa tạo hạt và máy sấy cầm tay 28

Hình 2.10 Kết quả tạo lớp vỏ phân DAP bằng đĩa quay và súng phun 28

Hình 2.11 Dãy chuẩn (nồng độ tăng dần từ trái qua phải) 29

Hình 2.12 Đồ thị thể hiện sự thay đổi độ hấp thu theo nồng độ P2O5 30

Hình 2.13 Dãy chuẩn (nồng độ tăng dần từ phải qua trái, mẫu trắng) 32

Hình 2.14 Đồ thị thể hiện sự thay đổi độ hấp thu theo nồng độ Na2SiO3 33

Hình 3.1 Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến lượng silic được tách chiết trong than vỏ trấu 36

Hình 3.2 Phổ FTIR của các mẫu than 38Hình 3.3 (a) Bột than vỏ trấu nguyên bản, (b) Than vỏ trấu với NaOH 0,1 M, (c) Than vỏ

Trang 17

viii

Hình 3.4 Phổ FTIR của các lớp màng 41

Hình 3.5 Các hạt phân được phủ hoặc chưa được phủ lớp vỏ 42

Hình 3.6 Các hạt phân sau khi hút ẩm 12h 43

Hình 3.7 Hạt phân được phủ bằng phương pháp đĩa quay và súng phun sương 45

Trang 18

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

1 ASC Axit ascorbic - C6H8O5

2 APS Amoni pesunfat - (NH4)2S2O8

3 CRF

Phân bón nhả có kiểm soát (Controlled Release

Fertilizer)

4 CDU Ure formaldehit/Ure-crotonaldehit

5 DAP Điamonihiđrophotphat - (NH4)2HPO4 6 FTIR quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier

7 IFA Hiệp hội phân bón quốc tế

12 SRF Phân bón nhả chậm (Slow Release Fertilizer)

13 PVA Polyvinyl ancol

14 PCF Phân bọc polyme

15 PSCF Phân bọc bằng polyme và lưu huỳnh

16 PU Polyurethan

17 UF Ure formaldehit

Trang 19

x 18 SCU Phân bọc lưu huỳnh

19 MMT Montmorillonit

20 FAO Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc

21 FAV Hiệp hội phân bón Việt Nam

Trang 20

TÓM TẮT

Đã có nhiều nghiên cứu sử dụng các loại vật liệu nhằm kiểm soát tốc độ nhả chất dinh dưỡng cho phân bón, từ đó tiết kiệm được chi phí và giảm thiểu ô nhiễm môi trường do thất thoát phân bón gây ra Các loại polyme bao bọc kiểm soát và hạn chế tốc độ nhả của phân bón rất được quan tâm, đặc biệt các polyme thân thiện với môi trường Yêu cầu đặt ra là tạo một lớp vỏ vừa có khả năng nhả chậm phân bón, vừa có khả năng phân hủy sinh học, độc tính thấp, giá thành rẻ và thân thiện với môi trường Các polyme tự nhiên như tinh bột, chitosan, cellulose, pectin, lignin…được ưu tiên hơn cả Nhưng có nhược điểm là cơ lý thấp, tuổi thọ ngắn, nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng người ta biến tính hay ghép cùng với các polyme tổng hợp khác (polyvinyl ancol, polyvinyl acetate, acrylic axit…) để làm tăng độ bền cơ lý

Trong đề tài nghiên cứu này, chúng tôi đã tiến hành tổng hợp màng từ tinh bột, polyvinyl ancol và than vỏ trấu biến tính Màng dựa vào độ xốp của than biến tính, cơ tính tuyệt vời của polyvinyl ancol và khả năng phân hủy của tinh bột để làm thành lớp vỏ có khả năng kiểm soát sự nhả chất dinh dưỡng của phân bón Bài nghiên cứu đã có những đánh giá về ảnh nồng độ NaOH đến quá trình biến tính than vỏ trấu, lựa chọn nồng độ và loại axit phù hợp để hòa tan phân lân nung chảy, ảnh hưởng của hàm lượng than vỏ trấu khi thêm vào lớp vỏ bọc phân bón

Trang 21

1

MỞ ĐẦU

Nhu cầu lương thực của thế giới ngày càng tăng, đặt ra thách thức cho ngành nông nghiệp phải không ngừng nâng cao sản lượng Sản xuất nông nghiệp từ chỗ chỉ dựa vào đất, phân chuồng, phân lá và các sản phẩm vi sinh khác…., hiện nay phụ thuộc chính vào phân bón hóa học Nhưng sử dụng phân hóa học sao cho hiệu quả, hợp lí là một thách thức lớn cho người sử dụng Theo kết quả điều tra của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO) cho thấy, hiệu quả sử dụng phân bón ở Việt Nam chỉ đạt 45-50% Hiệu suất sử dụng phân đạm khi bón vào đất chỉ đạt 30-45%; phân lân 40-45%; kali 40-50% tùy theo chất đất, giống cây trồng, thời vụ, phương pháp bón, loại phân bón[1]

Để nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón, hiệu quả kinh tế và hạn chế ô nhiễm môi trường, góp phần phát triển nền nông nghiệp bền vững Trên thế giới cũng như Việt Nam đã có nhiều ứng dụng khoa học kỹ thuật vào nông nghiệp, đặc biệt là ngành phân bón Các loại phân bón mới được ra đời, ngoài cung cấp đủ chất dinh dưỡng cho cây còn có khả năng cung cấp từ từ và liên tục chất dinh dưỡng trong một khoảng thời gian dài Từ đó một lĩnh vực phân bón mới được ra đời từ các yêu cầu như: cung cấp đủ chất dinh dưỡng, có khả năng nhả chậm và khả năng nhả chậm có kiểm soát Thường để đạt được những khả năng đó, phân bón thường được đưa vào chất nền polyme hoặc vỏ bọc polyme để điều chỉnh hòa tan của chất dinh dưỡng trong phân bón Các polyme được ưu tiên sử dụng đều có khả năng phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường, không làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng của đất và nông sản Các polyme thường được sử dụng làm vật liệu bọc cho phân nhả chậm, có khả năng nhả chậm chất dinh dưỡng như là lưu huỳnh, polyme tổng hợp và polyme tự nhiên

Vì vậy trong bài nghiên cứu này, phân DAP được phủ một lớp vỏ giúp chất dinh dưỡng giải phóng chậm Vật liệu chính làm lớp vỏ bọc là polyvinyl ancol, tinh bột khoai mì và nguồn vỏ trấu sẵn có ở nước ta Trong lớp vỏ thì thành phần polyvinyl ancol và tinh bột giúp tạo độ bền và khả năng kết dính của lớp vỏ, than vỏ trấu được bổ sung đề điều chỉnh tốc độ nhả chậm của lớp màng dựa trên độ xốp và cung cấp silic cho cây trồng Các phương pháp được sử dụng để phân tích như phân tích phổ hồng ngoại (FTIR) và kính hiển vi điện tử quét (SEM-EDS)

Trang 22

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về phân bón

1.1.1 Khái niệm phân bón

Phân bón đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng, giúp tăng cường sự sinh trưởng phát triển của cây Phân bón là các chất hữu cơ hay vô cơ chứa các nguyên tố cần thiết cho cây, giúp chúng sinh trưởng và phát triển tốt cho năng suất cao, được bón vào trong đất hay hòa vào nước phun, xử lí hạt giống, rễ và cây con

Phân bón bao gồm một hay nhiều chất dinh dưỡng thiết yếu cho cây, được chia thành 3 nhóm sau [2]:

- Nhóm dinh dưỡng đa lượng (NPK) bao gồm đạm (N), lân (P) và kali (K) và là những chất cây cần với số lượng nhiều

- Nhóm dinh dưỡng trung lượng (Ca, Mg, S) gồm canxi (Ca), magie (Mg) và silic (Si), được cây cần với số lượng trung bình

- Nhóm dinh dưỡng vi lượng (Fe, Zn, Mn, Cu, B, Mo, Cl) gồm sắt (Fe), kẽm (Zn), mangan (Mn), đồng (Cu), boron (B), molypden (Mo) và clo (Cl), được cây cần với lượng ít

Các chất dinh dưỡng được cây hấp thụ dưới dạng ion hòa tan chủ yếu lấy từ đất và phân bón Đối với cây trồng dinh dưỡng ở trong đất là không đủ, muốn cây có năng suất cao cần bổ sung qua phân bón

1.1.2 Phân loại

1.1.2.1 Phân loại theo nguồn gốc phân bón

Có thể chia làm 2 loại: phân hữu cơ và phân vô cơ hay phân bón hóa học (phân khoáng)

Trang 23

3 - Phân khoáng là loại cây cung cấp trực tiếp cho cây trồng các hợp chất chứa các nguyên tố dinh dưỡng N, P, K đối với cây trồng Trong phân khoáng lại chia ra làm các hợp chất chứa đạm, chứa lân, chứa kali và phân vi lượng

- Phân hữu cơ là các chất hữu cơ hoặc bã thải hữu cơ như các loại phân chuồng, phân xanh…

1.1.2.2 Phân loại theo chất dinh dưỡng

Có thể chia theo các loại phân đơn và phân kép Phân đơn chứa một loại nguyên tố dinh dưỡng ở một dạng hợp chất Ví dụ: đạm, urê, supe phốt phát Phân kép là phân bón chứa một vài nguyên tố dinh dưỡng khác nhau dưới dạng phức hợp do các phản ứng hóa học tạo ra hay trộn lẫn một vài loại phân, được phân hỗn hợp Ví dụ phân phức hợp, phân đơn, phân trộn NPK, NH4H2PO4 - Monoammonium Phosphate (MAP), CO(NH2)2 – urea, (NH4)2H2PO4 - Diammonium phosphate (DAP)

*Phân vi lượng: Trong phân vi lượng có các nguyên tố kích thích sự phát triển của cây trồng, mà cây cần một lượng rất nhỏ Phân vi lượng bón cho cây trồng dưới dạng muối có chứa nguyên tố B, Mn, Cu, Zn…

Việc bón phân hóa học sẽ làm ảnh hưởng đến tính chất hóa lý và sinh hóa của đất Vì vậy tùy thuộc vào tính chất của đất và khả năng hấp thụ của cây từ đó sử dụng các cation và anion hóa học cho hợp lý, nhắm đến yếu tố quan trọng là độ pH của đất Do đó chia các loại phân bón mang tính axit, phân bón mang tính kiềm để bón vào đất

1.1.3 Vai trò của phân bón với cây trồng

Mỗi loại chất dinh dưỡng đề có ý nghĩa riêng đối với cây trồng [3]

 Các nguyên tố đa lượng: - Đạm (N) nguyên tố này là thành phần của nguyên sinh chất tế bào thành các axit amin, các hợp chất protein, của axit nucleic (ADN và ARN), của các enzim và hạt diệp lục… Đạm có vai trò lớn trong việc thực hiện các quá trình sinh trưởng và phát triển của cây và có ảnh hưởng đến chất lượng nông sản

Trang 24

- Lân (P) nguyên tố này là thành phần của axit nucleic, của các thể nhiễm sắc, của các hợp chất quan trọng khác trong cây như phosphatid, protein, lipid, coenzim, adenozin triphosphat (ATP)… Lân rất cần thiết cho sự phân chia tế bào, cho sự phát triển của các mô phân sinh, kích thích sự phát triển của rễ, thúc đẩy quá trình ra hoa và sự phát triển của hạt và quả

- Kali (K) là nguyên tố này có vai trò hoạt hóa enzim tham gia vào quá trình quang hợp và việc chuyển hóa các hydrat cacbon và protein Kali giúp cho di chuyển các chất trong cây và duy trì ổn định của các chất này Từ đó tăng khả năng trao đổi chất của tế bào, tăng kích thước hạt, tăng khả năng chống bệnh và khả năng nảy mầm cho hạt

 Các nguyên tố trung lượng: - Canxi (Ca) là thành phần của vách tế bào, và có tham gia vào quá trình phân chia tế bào Đóng vai trò làm cho màng tế vào vững chắc và duy trì cấu trúc nhiễm sắc thể Ngoài ra còn có tác dụng hoạt hóa một số enzim, đặc biệt ATP Đóng vai trò như một chất thải độc khi trung hòa các acid hữu cơ trong cây…

- Magie (Mg) Là thành phần của diệp lục trong lá cây Magie thúc đẩy hấp thụ và vận chuyển lân, giúp di chuyển đường giúp cây thêm cứng chắc

- Lưu huỳnh (S) có trong thành phần các amin và các amino acid, làm vững chắc cấu trúc của protein Lưu huỳnh có vai trò trong các hoạt động trao đổi chất của các vitamin và coenzyme A

- Silic (Si) không phải nguyên tố thiết yếu cho phần lớn các cây trồng, nhưng lại rất cần thiết đối với sự phát triển khỏe mạnh của nhiều loại cây, đặc biệt những loại cây cần lượng silic cao như: lúa, ngô, mía Si giúp cây tăng khả năng chống chịu với nấm và sâu bệnh, giảm thoát hơi nước quá mức, giúp cây cứng cáp giảm đổ ngã

 Các nguyên tố vi lượng: - Kẽm (Zn) tham gia vào quá trình tổng hợp axit nucleic, protein và diệp lục Đóng vai trò thúc đẩy sử dụng P và N trong cây, thúc đẩy tăng trưởng và làm tăng năng suất và chất lượng nông sản

- Đồng (Cu) là thành phần của acid ascorbic, lactase… xúc tiến quá trình hình thành vitamin A trong cây Cu có khả năng thay đổi hóa trị, cho nên tham gia vào nhiều phản ứng

Trang 25

5 cacbon và protein Đồng có tác dụng làm tăng diệp lục, thúc đẩy quá trình quang hợp Làm tăng khả năng chống bệnh nấm và vi khuẩn cho cây

- Sắt (Fe) cần thiết cho việc tổng hợp và duy trì hoạt động của diệp lục, cũng là thành phần chủ yếu của nhiều loại enzim, đặc biệt là các enzim oxy hóa-khử oxy (nhờ hệ Fe2+ và Fe3+) Ngoài ra sắt có vai trò trong chuyển hóa ARN, từ đó thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của cây

- Bo (B) có vai trò trong hoạt động của một số enzim Bo làm tăng khả năng thẩm thấu của màng tế bào, qua đó làm tăng quá trình vận chuyển hydrat cacbon Là nguyên tố cần thiết đối với quá trình tổng hợp protein Bo có tác động đến quá trình phân chia tế bào, sử dụng canxi và tối ưu hóa tỷ lệ K/Ca trong cây

- Molipden (Mo) là thành phần của enzim khử nitrat Giúp thúc đẩy quá trình sử dụng N và quá trình cố định N của vi khuẩn nốt sần rễ cây, Từ đó tăng khả năng sử dụng đạm - Ngoài ra còn có các nguyên tố khác có tác dụng tới quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng nhưng hàm lượng rất nhỏ như Cl, Pd, Sn…

1.1.4 Tác động của việc sử dụng phân bón tới môi trường và sức khỏe

Theo số liệu của Viện Khoa học nông nghiệp Việt Nam, nước ta có khoảng 26 triệu ha đất nông nghiệp, nhu cầu sử dụng phân bón trung bình mỗi năm khoảng trên 10 triệu tấn Kết quả điều tra của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO) cho thấy, hiệu quả sử dụng phân bón ở Việt Nam chỉ đạt 45-50% Hiệu suất sử dụng phân đạm khi bón vào đất chỉ đạt 30-45%; phân lân 40-45%; kali 40-50% tùy theo chất đất, giống cây trồng, thời vụ, phương pháp bón, loại phân bón Từ thực tế này, cơ quan chức năng ước tính việc sử dụng phân bón không hợp lý đang gây lãng phí 30.000 tỷ đồng/năm Đáng lo ngại hơn, một lượng không nhỏ dư lượng do không được cây trồng hấp thụ sẽ tác động tiêu cực đến hệ sinh thái nông nghiệp, làm ô nhiễm nguồn nước, đất và có thể gây đột biến gen đối với một số cây trồng [1] Khi lượng phân bón dư thừa đi vào nguồn nước làm tăng nồng độ chất dinh dưỡng gây ra hiện tượng phú dưỡng và tảo nở hoa gây hại Bón quá nhiều phân bón cây chưa kịp hấp thụ thì sẽ tích tụ trong nông sản và làm giảm năng suất Khi con người và gia súc dùng các các sản phẩm này lâu ngày sẽ gây nhiễm độc, ảnh hưởng trược tiếp đến sức khỏe

Trang 26

1.2 Giới thiệu về phân bón nhả chậm

1.2.1 Khái niệm, phân loại và những ưu điểm của phân bón nhả chậm

1.2.1.1 Khái niệm về phân bón nhả chậm

Nhu cầu lương thực ngày càng cao, việc lạm dụng phân bón hóa học để nhằm tăng năng suất ngày càng nhiều Việc bón phân sao cho cân bằng, hợp lý và hiệu quả luôn là khó khăn với người nông dân Bởi vậy cần có một loại phân bón mới, đáp ứng được những yêu cầu đặt ra, những loại như phân bón nhả chậm (Slow Release Fertilizer -SRFs) hay phân bón nhả có kiểm soát (Controlled Release Fertilizer-CRFs) được phát triển [4]

 SRFs là loại phân bón được thiết kế để giải phóng các chất dinh dưỡng từ từ theo thời gian Việc giải phóng chậm này giúp tránh hiện tượng lượng dinh dưỡng bị mất quá nhanh và không thể được hấp thụ hết, tạo ra lượng dinh dưỡng ổn định và liên tục cho cây trồng suốt quá trình phát triển

 CRFs cũng tương tự như SRFs, nhưng có thêm khả năng kiểm soát việc giải phóng dinh dưỡng dựa trên các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm và việc tiếp xúc với nước Khả năng này là nhờ lớp vỏ hay các vật liệu có thể giữ lại các chất dinh dưỡng dựa vào các yếu tố môi trường

Ủy ban tiêu chuẩn Châu Âu đã đưa ra một số đề xuất về các khái niệm về phân bón nhả chậm Trong đó tiêu chí được quan tâm nhất là thời gian giải phóng chất dinh dưỡng trong điều kiện xác định ở 250C, phải đáp ứng một trong ba tiêu chuẩn sau [4]:

- Nhả không quá 15% trong 24h - Nhả không quá 75% trong 28 ngày - Nhả ít nhất 75% trong khoảng thời gian đã định

1.2.1.2 Phân loại phân bón nhả chậm

Phân loại được dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau

 Dựa vào các đặc điểm về cấu trúc hóa học, về tính chất vật lý: độ chậm tan, khả năng nhả các chất dinh dưỡng, phân nhả chậm được chia thành hai loại: là phân không bọc và

Trang 27

7 - Phân không bọc nhả chậm: là phân bón được giải phóng bằng cách thuỷ phân hoặc phân huỷ sinh học hoặc bằng sự tan hạn chế, các chất dinh dưỡng được nhả dần trong thời gian dài hơn so với phân bón hoà tan trong nước thông thường như metal ammonium phosphates, amoni sunfat, amoni nitrat, urea formaldehyde, kali clorua [5]

- Phân bọc nhả chậm: là phân bón trong đó chất dinh dưỡng được kiểm soát, đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng trong một thời gian ở nhiệt độ xác định [5]

Tuy nhiên, Trenkel [4] và Shaviv [6] đã xác định sự khác biệt giữa hai loại phân SRFs và CRFs Trong trường hợp của SRF, mô hình nhả chất dinh dưỡng gần như là không thể đoán trước, có thể thay đổi theo điều kiện khí hậu, loại đất Ngược lại với CRFs, mô hình nhả chất dinh dưỡng, số lượng và thời gian nhả chất dinh dưỡng có thể dự đoán được và trong giới hạn nhất định

Có thể phân loại phân bón nhả chậm thành 3 loại sau [7]:

+ Phân bón nhả chậm từ các hợp chất hữu cơ có độ hoà tan thấp Loại này thường là hợp chất ngưng tụ cùng với urea Thường được chia nhỏ thành các chất phân huỷ sinh học như urea - formaldehyde (UF), isobutylidene diurea (IBDU) hoặc urê acetaldehyde/cyclo diurea (CDU) Cơ chế nhả chậm của loại phân này dựa trên sự thủy phân từ từ trong nước và tác động của các vi sinh vật trong đất

+ Phân bón nhả chậm từ các hợp chất vô cơ có độ hòa tan thấp Thường là các muối vô cơ có độ hòa tan thấp như muối amoni photphat của kim loại có công thức tổng quát là MeNH4PO4xH2O (với Me là Mg, Fe, Zn, Mg hay K), ví dụ KNH4PO4 và MgNH4PO4 + Phân bón có vỏ bọc (kiểm soát việc nhả dinh dưỡng bằng lớp phủ) Phân có vỏ bọc kiểm soát tính tan dựa trên tính chất vật lý của lớp vỏ Hạt phân này gồm lõi và lớp phủ bên bên ngoài làm giảm khả năng nhả chất dinh dưỡng Các loại lớp vỏ được sử dụng từ các vật liệu như polyme hữu cơ, nhựa nhiệt dẻo, lưu huỳnh hoặc các khoáng ít tan Các vật liệu polyme hữu cơ có thể là polyme kị nước như polyolefin, cao su hoặc polyme ưa nước trong tự nhiên như “hydrogel” làm chậm quá trình hoà tan phân bón do khả năng giữ nước cao Các loại “hydrogel” trên ít phổ biến hơn so với các loại phân bón phủ và vẫn đang được phát triển

Trang 28

1.2.1.3 Ưu điểm và hạn chế của phân bón nhả chậm[4], [5]

 Những ưu điểm khi sử dụng phân bón nhả chậm - Giảm thất thoát chất dinh dưỡng và nâng cao hiệu quả sử dụng chất dinh dưỡng có trong phân bón Do hạn chế được sự mất mát chất dinh dưỡng do xói mòn đất, sự bay và tăng khả năng giữ chất dinh dưỡng của đất Việc sử dụng phân bón nhả chậm có khả năng giảm lượng sử dụng phân bón từ 20 đến 30% so với lượng thông thường mà vẫn đạt năng suất tương tự Các chất dinh dưỡng được cung cấp một cách kịp thời và hợp lý vào từng giai đoạn phát triển của cây Giúp rễ cây phát triển tốt góp phần tăng sức đề kháng cho cây - Giảm thiệu các rủi do liên quan đến phân bón như cháy đầu rễ, cháy lá, ô nhiễm nguồn nước và phú dưỡng Tốc độ giải phóng chất dinh dưỡng chậm giữ cho nồng độ chất dinh dưỡng trong đất ở mức vừa đủ cho cây, giảm thất thoát, giảm chi phí và công lao động - Hiểu rõ hơn về về tốc độ và khả năng giải phóng chất dinh dưỡng của phân nhả chậm, đặc biệt là phân nhả chậm có kiểm soát Từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng, thông qua việc biết khi nào cần và bón phân với lượng bao nhiêu, sẽ tiết kiệm chi phí và giảm thiểu các rủi ro liên quan đến phân bón đối với cây trồng và môi trường, đồng thời cải thiện các chương trình quản lý chất dinh dưỡng

- Giảm độ pH của đất trong đất kiềm từ đó tăng khả năng sinh học của một số chất Bón urea bọc lưu huỳnh có thể làm tăng độ chua của đất vì cả lưu huỳnh và urea đều tăng độ chua (độ pH của đất giảm) Tuy nhiên, quá trình axit hóa có thể có lợi cho sự hấp thụ phốt pho và sắt, đối với các loại cây như việt quất, khoai lang và khoai tây Ngoài ra, lưu huỳnh là một chất dinh dưỡng cần thiết cho tất cả các loại cây trồng

- Giảm chi phí sản xuất nếu có nguồn cung phân nhả chậm lớn và giá thành hợp lý  Nhược điểm của phân bón nhả chậm

- Giá thành sản phẩm tăng, do chi phí cho phân nhả chậm lớn làm hạn chế sự tiếp cận với người dùng

- Bón urea bọc lưu huỳnh sẽ làm giảm độ pH của đất như đã đề cập trên Tuy nhiên, quá trình axit hóa này dễ gây ra các rối loạn hấp thụ dinh dưỡng cho cây như thiếu canxi hoặc magie nếu không có chương trình quả lý dinh dưỡng hợp lý

Trang 29

9 - Sự thiếu hụt và dư thừa chất dinh dưỡng có thể xảy ra nếu chất dinh dưỡng không được giải phóng như dự đoán do các yếu tố: nhiệt độ, đất bị gập nước hay khô hạn, hoặc vi sinh vật phân giải kém phát triển

1.2.2 Nguyên liệu cho sản xuất phân bón nhả chậm

1.2.2.1 Phân không bọc nhả chậm

Phân không bọc nhả chậm thường là sản phẩm của quá trình ngưng tụ các chất hữu cơ với urea trong điều kiện thích hợp như formaldehit (phân ure-formaldehit: UF), isobutyraldehit (phân ure-isobutyraldehit: IBDU), crotonaldehit (Ure-crotonaldehit: CDU) Cơ chế nhả chậm của phân không bọc dựa trên sự thủy phân từ từ trong nước và phân hủy nhờ vi sinh vật trong đất [4]

Tốc độ nhả chậm phân bón phụ thuộc vào chiều dài mạch ngưng tụ, kích thước hạt phân bón, lượng nước có sẵn…Ngoài ra còn các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến hoạt tính của vi sinh vật phân hủy (như nhiệt độ, độ ẩm, pH, độ thoáng khí của đất…) Các loại phân không bọc nhả chậm có nguồn gốc UF được ưa chuộng và dễ dàng tìm thấy trên thị trường, còn phân IBDU và CDU ít được phổ biến hơn do giá thành cao

Ngoài ra phân không bọc còn được tạo ra bằng nhiều cách khác nhau như trộn các chất dinh dưỡng với vật liệu nền hay tạo hợp chất ít tan, sử dụng các vật liệu có khả năng lưu trữ chất dinh dưỡng nhằm hạn chế sự giải phóng chất dinh dưỡng của phân bón…Đã có nhiều vật liệu khác nhau được sử dụng làm chất nền như: cao su, vật liệu kết dính, polyme, zeolit, zeolit biến tính, khoáng sét…hiện vẫn được quan tâm nghiên cứu [8]–[10]

1.2.2.2 Phân bọc nhả chậm

Phân bọc nhả chậm bao gồm hai phần chính là nguyên liệu phân tan truyền thống với vỏ bọc là các chất ít tan trong nước hoặc không tan trong nước, bị phân hủy bởi các tác nhân hóa học, sinh học hay vật lý…Lớp vỏ đóng vai trò là lớp bảo vệ và điều khiển quá trình thấm nước từ đó kiểm quát quá trình nhả dinh dưỡng của phân

Hiện nay, các vật liệu được ưa chuộng để sử dụng làm vỏ của phân nhả chậm gồm [4]:

- Phân bọc lưu huỳnh hoặc phân bọc bằng polyme và lưu huỳnh

Trang 30

- Các loại polyme được đánh giá là tối ưu nhất, thường được dùng như polymer nhiệt rắn (ví dụ: polyurethan, nhựa epoxy, nhựa alkyd, nhựa polyeste, nhựa phenol, nhựa melamin, nhựa silicon…), polymer nhiệt dẻo (ví dụ: polyolefin, Polyvinylchloride, polyacrylamit, polyvinyl axetat, polyvinyl ancol, polysulfones và các copolyme của chúng), polyme siêu hấp thụ nước (ví dụ: các polyacrylate/polyacrylamit tạo lưới, các copolyme ghép tạo lưới của anhydrit maleic, các copolyme ghép của polyacrylonitril tinh bột/xenluzơ thủy phân…) Những polyme tự nhiên có khả năng phân hủy sinh học như: tinh bột, chitosan, lignin, natri alginat, pectin, natri cacboxyl methylcellulose… đã và đang được sử dụng để thay thế các polyme tổng hợp do chúng có giá thành thấp, có thể hạn chế xói mòn đất, độc tính thấp và khả năng phân hủy sinh học tuyệt vời, thân thiện với môi trường

- Muối của axit béo (ví dụ: Canxistearat) - Latex, cao su, gôm guar, các chất chống kết dính có nguồn gốc từ dầu mỏ, sáp - Muối ít tan như: Ca3(PO4)2 và Mg3(PO4)2, MgO, MgNH4PO4, MgKPO4

- Thạch cao photpho, đá photphat, khoáng sét attapulgit - Than bùn (viên ép được bọc trong than bùn: phân khoáng hữu cơ) - Thành phần cây xoan Ấn Độ (cây neem)

Việc lựa chọn loại nguyên liệu cho lớp vỏ phù thuộc vào tính chất vật lý và hóa học, chi phí sản xuất, bằng sáng chế Các nhóm phân nhả chậm được ưa chuộng về kinh tế thường gặp như phân bọc lưu huỳnh (SCU), phân bọc polyme (Polyme Coated Fertilizer- PCF), và phân bọc bằng polyme và lưu huỳnh (PSCF) Để giảm chi phí chuyên gia khuyến cáo sử dụng hỗn hợp phân bón nhả chậm và phân bón thông thường với tỉ lệ thích hợp để đem lại hiệu quả tốt nhất[4]

1.2.3 Cơ chế phân bón nhả chậm

Cơ chế nhả chất dinh dưỡng của phân bón nhả chậm là một quá trình phức tạp do liên quan đến nhiều yếu tố như loại phân bón nhả chậm, tính chất vật liệu tạo khả năng nhả chậm, các điều kiện môi trường và các yếu tố khác Có rất nhiều tài liệu đề xuất các cơ chế nhả chậm, nhưng chưa được thống nhất Với phân bón nhả chậm không có vỏ cơ chế nhả chậm

Trang 31

11 hủy trong môi trường Đối với phân bón nhả chậm có vỏ, chất dinh dưỡng nhả ra được kiểm soát bởi tốc độ thấm hơi nước và hơi vào phân lõi viên phân thông qua lớp vỏ[11]

Hình 1.1.A Lớp phủ không đủ độ bền bị phá hủy do áp suất thẩm thấu gây ra vượt quá khả năng chịu đựng của lớp vỏ Hình 1.1.B Giải phóng chất dinh dưỡng dần dần từ lõi thông qua các lỗ trống và vết nứt đang mở rộng qua quá trình nước thẩm thấu và hòa tan Hình 1.1.C Hấp thụ nước bởi lớp phủ hydrogel, lớp này trương nở lên để từ từ giải phóng các chất dinh dưỡng hòa tan dưới áp suất thẩm thấu (làm giảm độ trương nở) [7]

Quá trình nhả chất dinh dưỡng của phân bón có thể chia làm 3 giai đoạn chính:

- Giai đoạn 1: Lớp vỏ trương lên do hấp thụ nước từ đất hay môi trường chuyển thành dạng hydrogels, lỗ trống và vết nứt của màng tăng dần kích thước, hình thành một lớp nước giữa lớp phủ trương và phần lõi, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình khuếch tán chất dinh dưỡng từ lõi ra ngoài

Hình 1.1 Biểu diễn các quá trình khác nhau mà qua đó phân giải phóng chất dinh dưỡng

Trang 32

- Giai đoạn 2: Nước khuếch tán vào phần lõi viên phân và hòa tan một phần chất dinh dưỡng Phần dinh dưỡng hòa tan này nhả chậm vào đất hoặc môi trường thông qua quá trình trao đổi nước giữa lớp màng hydrogel và đất

- Giai đoạn 3: Các vi sinh vật trong đất sẽ bám lên lớp vỏ trương và phân hủy phần còn lại của viên phân

1.3 Giới thiệu vật liệu làm phân nhả chậm được sử dụng

1.3.1 Tinh bột và tinh bột biến tính

Tinh bột là một polysacarit có công thức phân tử là: ((C6H10O5)n)

Tinh bột gồm 2 thành phần là amylozơ (chiếm khoảng 20-30%) và amylopectin (chiếm khoảng 70-80%) Amylozơ có mạch không nhánh do các gốc α -glucozơ liên kết với nhau bởi liên kết α-1,4-glycozit Amylopectin có mạch nhánh, ngoài mạch chính có liên kết α-1,4-glycozit còn có mạch nhánh liên kết với mạch chính bằng liên kết α-1,6-glycozit Tinh bột có nguồn gốc từ các loại cây khác nhau có tính chất vật lý và thành phần hóa học khác nhau

 Tính chất vật lý: Tinh bột là chất bột vô định hình, màu trắng, không tan trong nước lạnh Khi đun sôi chỉ một phần nhỏ tinh bột tan vào nước, còn phần chủ yếu tinh bột bị trương lên tạo thành dung dịch keo gọi là hồ tinh bột Tinh bột có nhiệt độ hồ hóa trong khoảng 55 – 80oC tùy thuộc loại tinh bột Hàm lượng amylozơ trong tinh bột sắn khoảng 8

Hình 1.2 (a) Cấu trúc phân tử của, (b)Cấu trúc phân tử của amylopectin

Trang 33

13 – 29% nên có các tính chất như: độ nhớt cao, xu hướng thoái hóa thấp, bền gel cao, khả năng tạo màng và bám dính tốt

 Tính chất hóa học: - Phản ứng thủy phân: Khi thủy phân tinh bột hoàn toàn thu được glucozơ nhờ xúc tác

axit vô cơ hoặc enzim Sự thủy phân trải qua các giai đoạn tạo dextrin, mantozơ, và cuối cùng là tạo glucozơ

(C6H10O5)n + nH2O -> nC6H12O6

- Phản ứng màu với iot: hồ tinh bột tạo với iot hợp chất có màu xanh đặc trưng Phản ứng này thường dùng để nhận biết tinh bột

- Ngoài ra tinh bột còn có khả năng tạo phức với nhiều chất hữu cơ khác như: ancol no, ancol vòng, xeton có phân tử khối thấp, các axit béo…

 Các phương pháp biến tính tinh bột - Phương pháp biến tính vật lý: là phương pháp biến tính tinh bột thuần túy dùng các

lực vật lý như ép, nén và hồ hóa tác dụng lên tinh bột để làm thay đổi một số tính chất của nó nhằm phù hợp với những ứng dụng, sản phẩm tinh bột biến tính của phương pháp này là những tinh bột hồ hóa, tinh bột xử lý nhiệt ẩm

- Phương pháp biến tính hóa học: là phương pháp sử dụng những hóa chất cần thiết nhằm thay đổi tính chất của tinh bột, sản phẩm chủ yếu của phương pháp biến tính hóa học là những tinh bột xử lý axit, tinh bột ete hóa, este hóa, phosphat hóa - Phương pháp thủy phân bằng enzim: là phương pháp biến tính tinh bột tiên tiến hiện

nay, cho sản phẩm tinh bột biến tính chọn lọc không bị lẫn những hóa chất khác Sản

Hình 1.3 Bột khoai mì

Trang 34

phẩm của phương pháp này là các loại đường gluco, fructo; các poliol như sorbitol, mannitol; các axit amin như lysin, MSG, các rượu, các axit

 Ứng dụng: Ngoài mục đích làm thức ăn, tinh bột thường dùng làm chất tạo độ nhớt sánh cho các thực phẩm dạng lỏng hoặc là tác nhân làm bền keo hoặc nhũ tương, như các yếu tố kết dính và làm đặc tạo độ cứng, độ đàn hồi cho nhiều loại thực phẩm Tinh bột được dùng làm chất gắn kết bê tông, tăng tính liên kết cho đất sét, đá vôi, dùng làm keo dính gỗ, phụ gia sản xuất ván ép, phụ gia cho sơn Tinh bột còn được sử dụng rộng rãi trong dược phẩm, trong công nghiệp giấy, dệt, chất kết dính và nhiều lĩnh vực khác [12]

1.3.2 Polyvinyl ancol

Polyvinyl ancol là polyme tan trong nước được tổng hợp bằng phản thủy phân polyvinyl axetat Có cấu trúc bao bao gồm các liên kết 1,3-diol với một lượng nhỏ (< 1-2%) liên kết 1,2-diol xảy ra, tùy thuộc vào điều kiện phản ứng trùng hợp của tiền chất polyvinyl este [13]

Polyvinyl ancol là chất rắn vô định hình, dễ tạo màng, có độ bền kéo cao, khả năng kết dính tuyệt vời, độ tan trong nước phụ thuộc vào độ thủy phân và khối lượng phân tử Nó cũng có khả năng kháng dầu mỡ và dung môi [13]

PVA là một polyme chứa nhiều nhóm hiđroxyl -OH, do vậy nó có tính chất của một ancol đa chức PVA có thể tham gia các phản ứng este hóa, thủy phân, phân hủy, axetan hóa, tạo phức, tạo liên kết ngang [13]

PVA là polyme ưa nước được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay trong công nghiệp cũng như trong đời sống PVA được dùng làm keo dán, chất kết dính hay chất tạo nhũ, được sử dụng trong sản xuất màng bao gói, trong mỹ phẩm, vật liệu sinh học hay được dùng làm xơ sợi

Hình 1.4 Cấu trúc phân tử của Polyvinyl ancol

Trang 35

15

1.3.3 Than vỏ trấu

Than vỏ trấu thường được dùng làm phân bón, giúp tăng hàm lượng cacbon hữu cơ trong đất Do có cấu trúc xốp, diện tích bề mặt lớn, hàm lượng silic cao, có khả năng giữ nước và cải thiện tính chất của đất Vì thế cũng đang được quan tâm nghiên cứu ứng dụng vào làm phân bón NPK [16]

Than vỏ trấu được tạo thành thông qua nhiệt phân vỏ trấu trong môi trường yếm khí với các yếu tố quan trọng như nhiệt độ, tốc độ gia nhiệt và phương pháp gia nhiệt như thủy nhiệt, nhiệt phân, Torrefaction, nhiệt phân chậm, nhiệt phân nhanh, nhiệt phân chớp nhoáng và nhiệt phân có hỗ trợ vi sóng [17] Tùy vào mục đích ứng dụng để áp dụng phương pháp thích hợp Để nâng cao hiệu quả sử dụng than vỏ trấu có thể được biến tính bằng các cách sau [17]:

- Biến tính vật lý than sinh học bằng cách sử dụng hơi nước và cacbon dioxide làm tác nhân kích hoạt để khí hóa than một phần Làm tăng cấu trúc lỗ xốp và thể thích lỗ rỗng từ đó tăng diện tích bề mặt

- Biến tính hóa học than vỏ trấu bằng kiềm, axit hay kim loại Biến tính bằng kiềm giúp cải thiện độ xốp, tăng diện tích bề mặt bằng cách loại bỏ chất hữu cơ và tro khoáng ra khỏi lỗ xốp, kèm theo giảm nhóm chức chứa oxy và sự tăng nhóm chức hydroxyl giúp tăng khả năng hấp thụ các chất ô nhiễm, chủ yếu là các chất không phân cực Biến tính bằng axit giúp tăng tính ưa nước bằng cách tăng số nhóm chức chứa oxy như cacboxyl (-COOH) trên bề mặt, tăng độ xốp nhưng có thể gây hiện tượng hydrat hóa làm tắc nghẽn lỗ rỗng

Hình 1.5 Than vỏ trấu

Ngày đăng: 26/09/2024, 12:44

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[1] M. Quyết, “Cần đẩy mạnh sử dụng hợp lý phân bón giảm thiểu ô nhiễm môi trường,” Môi trường nông thôn. http://mtnt.hoinongdan.org.vn/sitepages/news/1108/107209/can-day-manh-su-dung-hop-ly-phan-bon-giam-thieu-o-nhiem-moi-truong (accessed Jul. 27, 2023) Sách, tạp chí
Tiêu đề: Cần đẩy mạnh sử dụng hợp lý phân bón giảm thiểu ô nhiễm môi trường,” "Môi trường nông thôn
[2] La V. B., Công nghệ sản xuất phân bón vô cơ. Nxb Đại học Bách Khoa HN, 2007. Accessed: Jul. 27, 2023. [Online]. Available: http://dlib.hust.edu.vn/handle/HUST/22548 [3] Đ. H. Dật, “Kỹ thuật bón phân cân đối và hợp lý cho cây trồng.” Nông Nghiệp, 2010 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Công nghệ sản xuất phân bón vô cơ". Nxb Đại học Bách Khoa HN, 2007. Accessed: Jul. 27, 2023. [Online]. Available: http://dlib.hust.edu.vn/handle/HUST/22548 [3] Đ. H. Dật, “Kỹ thuật bón phân cân đối và hợp lý cho cây trồng
Nhà XB: Nxb Đại học Bách Khoa HN
[4] M. E. Trenkel, Slow- and controlled-release and stabilized fertilizers: an option for enhancing nutrient use efficiency in agriculture, 2nd ed. Paris: IFA, International fertilizer industry association, 2010 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Slow- and controlled-release and stabilized fertilizers: an option for enhancing nutrient use efficiency in agriculture
[5] G. Liu, L. Zotarelli, Y. Li, D. Dinkins, Q. Wang, and M. Ozores-Hampton, “Controlled- Release and Slow-Release Fertilizers as Nutrient Management Tools: HS1255/HS1255, 10/2014,” EDIS, vol. 2014, no. 8, Oct. 2014, doi: 10.32473/edis-hs1255-2014 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Controlled-Release and Slow-Release Fertilizers as Nutrient Management Tools: HS1255/HS1255, 10/2014,” "EDIS
[6] A. Shaviv, “Advances in controlled-release fertilizers,” in Advances in Agronomy, Academic Press, 2001, pp. 1–49. doi: 10.1016/S0065-2113(01)71011-5 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Advances in controlled-release fertilizers,” in "Advances in Agronomy
[7] “Advances in Controlled Release Fertilizers: Cost‐Effective Coating Techniques and Smart Stimuli‐Responsive Hydrogels - Mansouri - Advanced Sustainable Systems - Wiley Online Library.” https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adsu.202300149(accessed Jul. 24, 2023) Sách, tạp chí
Tiêu đề: Advances in Controlled Release Fertilizers: Cost‐Effective Coating Techniques and Smart Stimuli‐Responsive Hydrogels - Mansouri - Advanced Sustainable Systems - Wiley Online Library
[8] T. Q. Toàn, N. T. Hân, N. N. Linh, T. T. T. Dương, and T. V. Nam, “NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC GIỮA POLIVINYL ANCOL VỚI URE, BENTONIT BÌNH THUẬN VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA POLIVINYL ANCOL ĐẾN ĐỘ BỀN PHÂN BÓN URE DẠNG VIÊN,” Tạp Chí Khoa Học Và Công Nghệ Nông Nghiệp Trường Đại Học Nông Lâm Huế, vol. 1, no. 1, pp. 131–138, Aug. 2017, doi: 10.46826/huaf-jasat.v1n1y2017.23 Sách, tạp chí
Tiêu đề: NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC GIỮA POLIVINYL ANCOL VỚI URE, BENTONIT BÌNH THUẬN VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA POLIVINYL ANCOL ĐẾN ĐỘ BỀN PHÂN BÓN URE DẠNG VIÊN,” "Tạp Chí Khoa Học Và Công Nghệ Nông Nghiệp Trường Đại Học Nông Lâm Huế
[9] N. Madusanka et al., “Urea–hydroxyapatite-montmorillonite nanohybrid composites as slow release nitrogen compositions,” Appl. Clay Sci., vol. 150, pp. 303–308, Dec. 2017, doi: 10.1016/j.clay.2017.09.039 Sách, tạp chí
Tiêu đề: et al.", “Urea–hydroxyapatite-montmorillonite nanohybrid composites as slow release nitrogen compositions,” "Appl. Clay Sci
[10] E. I. Pereira, F. B. Minussi, C. C. T. da Cruz, A. C. C. Bernardi, and C. Ribeiro, “Urea–Montmorillonite-Extruded Nanocomposites: A Novel Slow-Release Material,” J.Agric. Food Chem., vol. 60, no. 21, pp. 5267–5272, May 2012, doi: 10.1021/jf3001229 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Urea–Montmorillonite-Extruded Nanocomposites: A Novel Slow-Release Material,” "J. "Agric. Food Chem
[11] A. Shaviv, S. Raban, and E. Zaidel, “Modeling Controlled Nutrient Release from Polymer Coated Fertilizers:  Diffusion Release from Single Granules,” Environ. Sci.Technol., vol. 37, no. 10, pp. 2251–2256, May 2003, doi: 10.1021/es011462v Sách, tạp chí
Tiêu đề: Modeling Controlled Nutrient Release from Polymer Coated Fertilizers:  Diffusion Release from Single Granules,” "Environ. Sci. "Technol
[12] “Starch Retrogradation: A Comprehensive Review - Wang - 2015 - Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety - Wiley Online Library.”https://ift.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/1541-4337.12143 (accessed Jul. 26, 2023) Sách, tạp chí
Tiêu đề: Starch Retrogradation: A Comprehensive Review - Wang - 2015 - Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety - Wiley Online Library
[13] M. L. Hallensleben, “Polyvinyl Compounds, Others,” in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley &amp; Sons, Ltd, 2000. doi: 10.1002/14356007.a21_743 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Polyvinyl Compounds, Others,” in "Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry
[14] A. Kumar and S. S. Han, “PVA-based hydrogels for tissue engineering: A review,” Int. J. Polym. Mater. Polym. Biomater., vol. 66, no. 4, pp. 159–182, Mar. 2017, doi Sách, tạp chí
Tiêu đề: PVA-based hydrogels for tissue engineering: A review,” "Int. J. Polym. Mater. Polym. Biomater
[15] K. Yao et al., “Structure and properties of starch/PVA/nano-SiO2 hybrid films,” Carbohydr. Polym., vol. 86, no. 4, pp. 1784–1789, Oct. 2011, doi:10.1016/j.carbpol.2011.07.008 Sách, tạp chí
Tiêu đề: et al.", “Structure and properties of starch/PVA/nano-SiO2 hybrid films,” "Carbohydr. Polym
[16] D. Singh Karam et al., “An overview on the preparation of rice husk biochar, factors affecting its properties, and its agriculture application,” J. Saudi Soc. Agric. Sci., vol. 21, no. 3, pp. 149–159, Apr. 2022, doi: 10.1016/j.jssas.2021.07.005 Sách, tạp chí
Tiêu đề: et al.", “An overview on the preparation of rice husk biochar, factors affecting its properties, and its agriculture application,” "J. Saudi Soc. Agric. Sci
[17] B. Bushra and N. Remya, “Biochar from pyrolysis of rice husk biomass—characteristics, modification and environmental application,” Biomass Convers.Biorefinery, Oct. 2020, doi: 10.1007/s13399-020-01092-3 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Biochar from pyrolysis of rice husk biomass—characteristics, modification and environmental application,” "Biomass Convers. "Biorefinery
[18] “Phân Lân nung chảy dạng bột mịn ( 15%-19% ),” CÔNG TY CỔ PHẦN PHÂN LÂN NUNG CHẢY VĂN ĐIỂN. https://vandienfmp.vn/product/phan-lan-nung-cha%cc%89y-da%cc%a3ng-bo%cc%a3t-mi%cc%a3n-15/ (accessed Jul. 31, 2023) Sách, tạp chí
Tiêu đề: Phân Lân nung chảy dạng bột mịn ( 15%-19% ),” "CÔNG TY CỔ PHẦN PHÂN LÂN NUNG CHẢY VĂN ĐIỂN
[19] X. Han, S. Chen, and X. Hu, “Controlled-release fertilizer encapsulated by starch/polyvinyl alcohol coating,” Desalination, vol. 240, no. 1, pp. 21–26, May 2009, doi:10.1016/j.desal.2008.01.047 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Controlled-release fertilizer encapsulated by starch/polyvinyl alcohol coating,” "Desalination
[20] A. Sarkar et al., “Preparation of novel biodegradable starch/poly(vinyl alcohol)/bentonite grafted polymeric films for fertilizer encapsulation,” Carbohydr.Polym., vol. 259, p. 117679, May 2021, doi: 10.1016/j.carbpol.2021.117679 Sách, tạp chí
Tiêu đề: et al.", “Preparation of novel biodegradable starch/poly(vinyl alcohol)/bentonite grafted polymeric films for fertilizer encapsulation,” "Carbohydr. "Polym

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 1.1.A Lớp phủ không đủ độ bền bị phá hủy do áp suất thẩm thấu gây ra vượt quá khả  năng chịu đựng của lớp vỏ - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Hình 1.1. A Lớp phủ không đủ độ bền bị phá hủy do áp suất thẩm thấu gây ra vượt quá khả năng chịu đựng của lớp vỏ (Trang 31)
Hình 1.2 (a) Cấu trúc phân tử của, (b)Cấu trúc phân tử của amylopectin - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Hình 1.2 (a) Cấu trúc phân tử của, (b)Cấu trúc phân tử của amylopectin (Trang 32)
Hình 1.3 Bột khoai mì - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Hình 1.3 Bột khoai mì (Trang 33)
Hình 1.5 Than vỏ trấu - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Hình 1.5 Than vỏ trấu (Trang 35)
Hình 1.6 Phân lân nung chảy dạng bột - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Hình 1.6 Phân lân nung chảy dạng bột (Trang 36)
Hình 1.7 Công thức  phân tử của DAP  Hình 1.8 Phân DAP Phú Mỹ - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Hình 1.7 Công thức phân tử của DAP Hình 1.8 Phân DAP Phú Mỹ (Trang 37)
Hình 2.1 Quá trình nung vỏ trấu: a) Trấu được cho vào ống inox, b) Ống được đậy kín và - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Hình 2.1 Quá trình nung vỏ trấu: a) Trấu được cho vào ống inox, b) Ống được đậy kín và (Trang 41)
Hình 2.2 Quy trình tách chiết silicat từ than vỏ trấu - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Hình 2.2 Quy trình tách chiết silicat từ than vỏ trấu (Trang 42)
Hình 2.3 Sơ đồ khối quy trình thủy phân phân lân nung chảy - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Hình 2.3 Sơ đồ khối quy trình thủy phân phân lân nung chảy (Trang 43)
Hình 2.4 Sơ đồ quy trình tạo hỗn hợp lớp vỏ PVA/TB/Than vỏ trấu - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Hình 2.4 Sơ đồ quy trình tạo hỗn hợp lớp vỏ PVA/TB/Than vỏ trấu (Trang 44)
Hình 2.5 Các lớp màng của các mẫu lớp vỏ phân nhả chậm - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Hình 2.5 Các lớp màng của các mẫu lớp vỏ phân nhả chậm (Trang 45)
Hình 2.7 Dụng cụ quá trình  nhúng tạo lớp vỏ Hình 2.6 Kết quả hạt phân được phủ - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Hình 2.7 Dụng cụ quá trình nhúng tạo lớp vỏ Hình 2.6 Kết quả hạt phân được phủ (Trang 47)
Hình 2.10 Kết quả tạo lớp vỏ phân DAP  bằng đĩa quay và súng phun - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Hình 2.10 Kết quả tạo lớp vỏ phân DAP bằng đĩa quay và súng phun (Trang 48)
Hình 2.9 Đĩa tạo hạt và  máy sấy cầm tay.  Hình 2.8 Máy nén khi và súng phun - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Hình 2.9 Đĩa tạo hạt và máy sấy cầm tay. Hình 2.8 Máy nén khi và súng phun (Trang 48)
Bảng 2.2 Trình tự pha dẫy chuẩn P 2 O 5 - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Bảng 2.2 Trình tự pha dẫy chuẩn P 2 O 5 (Trang 49)
Hình 2.13 Dãy chuẩn (nồng độ tăng dần từ phải qua trái, mẫu trắng) - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Hình 2.13 Dãy chuẩn (nồng độ tăng dần từ phải qua trái, mẫu trắng) (Trang 52)
Bảng 2.5 Bảng kết quả đo độ hấp thu dãy chuẩn Na 2 SiO 3 - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Bảng 2.5 Bảng kết quả đo độ hấp thu dãy chuẩn Na 2 SiO 3 (Trang 53)
Bảng 3.1 Thành phần các nguyên tố trong than vỏ trấu. - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Bảng 3.1 Thành phần các nguyên tố trong than vỏ trấu (Trang 55)
Hình 3.2 Phổ FTIR của các mẫu than - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Hình 3.2 Phổ FTIR của các mẫu than (Trang 58)
Hình 3.3 (a) Bột than vỏ trấu nguyên bản, (b)  Than vỏ trấu với NaOH 0,1 M, - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Hình 3.3 (a) Bột than vỏ trấu nguyên bản, (b) Than vỏ trấu với NaOH 0,1 M, (Trang 59)
Bảng 3.3 Kết quả % P 2 O 5  bị hòa tan từ phân lân nung chảy theo nồng độ các loại axit - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Bảng 3.3 Kết quả % P 2 O 5 bị hòa tan từ phân lân nung chảy theo nồng độ các loại axit (Trang 60)
Hình 3.5 Các hạt phân được phủ hoặc chưa được phủ lớp vỏ - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Hình 3.5 Các hạt phân được phủ hoặc chưa được phủ lớp vỏ (Trang 62)
Bảng 3.4 Tỉ lệ khối lượng lớp vỏ so với viên phân - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Bảng 3.4 Tỉ lệ khối lượng lớp vỏ so với viên phân (Trang 63)
Bảng 3.6 Phần trăm P 2 O 5  các mẫu phân có lớp bọc so với phân DAP sau 2 h và 24 h - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Bảng 3.6 Phần trăm P 2 O 5 các mẫu phân có lớp bọc so với phân DAP sau 2 h và 24 h (Trang 64)
Bảng 3.5 Mức độ hút ẩm của các mẫu hạt phân - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Bảng 3.5 Mức độ hút ẩm của các mẫu hạt phân (Trang 64)
Hình 3.7 Hạt phân được phủ bằng phương pháp đĩa quay và súng phun sương. - nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột pva và than vỏ trấu cho phân nhả chậm
Hình 3.7 Hạt phân được phủ bằng phương pháp đĩa quay và súng phun sương (Trang 65)

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w