Khóa luận tốt nghiệp Hóa vô cơ: Điều chế phân đạm, lân vi sinh và đánh giá khả năng sử dụng sản phẩm

Muôn khai thác hiệu quả tiềm năng dinh dưỡng của đất trồng trong nông nghiệp nhằm hạn chế dan việc bón bổ sung những loại phân hoá học hay các loại khoáng vô cơ khác, hạn chế tối đa nhữn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH

PHAN THỊ TUYẾT NGA

DANH GIA KHA NANG SU DUNG SAN PHAM

KHOA LUAN TOT NGHIEP

Chuyên ngành: Hoá Vô Cơ

Cán bộ hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Trúc Linh

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM TP HÒ CHÍ MINH

Thang 5 - 2019

SP

TP HỒ CHÍ MINH

~~ G#JLÌ#2~«««

PHAN THỊ TUYẾT NGA

DIEU CHE PHAN DAM, LAN VISINH VA

ĐÁNH GIA KHẢ NANG SU DUNG SAN PHAM

KHOA LUAN TOT NGHIEP

Chuyên ngành: Hoá Vô cơ

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Trúc Linh

TRƯỜNG ĐH SƯ PHAM TP HO CHÍ MINH

Tháng 5 - 2019

Tôi cũng xin cảm ơn quý thay cô trong Khoa Hoá trường Đại hoc Sư phạm Thành

phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng day và trao cho tôi những kiến thức quý báu, tạo

nên tang đề tôi thực hiện khoá luận.

Cuối cùng tôi xin cảm ơn sự hỗ trợ và giúp đỡ từ gia đình và bạn bè, họ đã tiếp

thêm động lực dé tôi nỗ lực phan đấu và hoàn thành khoá luận

DANH MỤC SƠ ĐỎ, HÌNH ANH

Sơ đồ 1.1: Quy trình sử dụng VSV phân giải lân -22- 5< cccccccserrzserzsee §

Sơ đồ 2.1: Quy trình tông hợp phân nitrate Vi sinh 2-©5c 5s 2222222222 csrzserrcs l4

Sơ đồ 2.2: Quy trình tông hợp phân nitrate, phosphate vị sinh «55+ 14

Hình 3.1: Hàm lượng nitrate trong dịch ủ của hỗn hợp ruột cá va bã đậu nành theo

(HỘI|ETfTLcisitiaiiisiiizii5115515011055501630155136555881885508538368156813681885888388565358738838885888598838555983858681882 21

Hình 3.2: Hàm lượng nitrate trong dich ủ của hỗn hợp ruột vịt và bã đậu nành theo

HHỜI EÏlficiccooisiiositigiiniti13111311381516188315613363551551883888318835233553555335381558359833828558333955386888358685885 22

Hình 3.3: Hàm lượng nitrate bién thiên trong quá trình khảo sát hap phụ bằng chất độn

bentonite và zeolite 4A theo thời 814n ng HH rệt 26

Hình 3.4: Hàm lượng phosphate biến thiên trong quá trình khảo sát hấp phụ bang chat

độn bentonite và zeolite 4A theo thời gian - ngư 27

DANH MỤC BẢNG

Bang 1.1: Khả năng phân giải hợp chat phosphorus khó tan của VSV §

Bảng 1.2: Kha năng hòa tan lần của VSỀV ch re §

Bang 2.1: Quá trình tạo phân dạng viên chứa mudi nitrate với chất độn zeolite 4A 16Bảng 2.2: Quá trình tao phân dạng viên chứa muối nitrate với chất độn bentonite 17Bảng 2.3: Quá trình tạo phân dang viên chứa mudi phosphate với chất độn zeolite 4A

Bảng 3.3: Hàm lượng nitrate và phosphate trong dịch ủ ruột cá và bã đậu nành trộn

miiôi|NãH/EO\ THÔ sss ssoscssasazsasssnsaoasesassessssnuvusssssansossssansoasssanvesaaissssostasatroaisescnseviees 24

Bang 3.4: Hàm lượng nitrate và phosphate trong dịch ủ ruột vit và bã đậu nành trộn

muối NaH¿PO¿.2H2O 52-2 1S S1 25152 1112111211111 211 T11 11 1 22101111111 1221 12 yec 24Bảng 3.5: Hàm lượng nitrate biến thiên trong quá trình khảo sát hấp phụ bằng chất

AGnizeolite 4A theo thời g1an ¡ ::‹::::::::::cc:icci0200020121211641123136531136122135635163356368255363355338865 25

Bảng 3.6: Hàm lượng nitrate biến thiên trong quá trình khảo sát hấp phụ bằng chất

Gini bentonitsitheo HO SAAN osc cssscisicsasesisccssssasscasscasiaassndssnasscsasecansensnasusvansicssiscaceassensaas 25

Bảng 3.7: Ham lượng phosphate biến thiên trong quá trình khảo sát hap phụ bang chat

độn Zeolite 4A thco thời gian có HH HT Hàn 26

Bảng 3.8: Hàm lượng phosphate tbiến thiên trong quá trình khảo sát hap phụ bằngchất độn bentonite theo thời gian 20 St tình v2002102210221121101111111 1112 xe, 27Bảng 3.9: Hàm lượng nitrate giải hap của phân dạng viên với chất độn bentonite 28

H

Bang 3.10: Ham lượng nitrate giải hap của phân dạng viên với chất độn zeolite 4A

Bảng 3.11: Hàm lượng nitrate giải hap của phân dạng viên với chat độn zeolite 4A đã

Bang 3.13: Hàm lượng phosphate giải hap của phân dạng viên với chất độn zeolite 4A

bân ĐẤT anuasnnenusboitiinttt010010161100101301831013010038108185831381818015813185881503801384318319808169161313816188186E 33 Bang 3.14: Hàm lượng phosphate giải hap của phân dạng viên với chất độn zeolite 4A

ÑGT|HOẤktgggipintiigiit3401550153101ã11420133i615616ã41132853351881845975813583808ã138835328288551ã358ã18888353138388ã51551832 34

Bảng 3.15: Kết quả giải hap nitrate NOš theo thời gian 222222-225zzS2zzccccez 35

Bảng 3.16: Kết quả giải hấp phosphate POẬ” theo thời gian -2-255c 35

sa.

1H

MỤC LỤC

DANH MỤC SƠ BO), HÌNH ÃNH ccoocooooGOSOGLOOLOOOCOOnionnoooeoaoooaooid i

ĐJANHNITEBANS.S « sẽ sa ii

MỤC LUC 5 0 HS tớ nh 008080600800988090808089080808600000080900080890900880000 iv MỜ ĐẦU SGccccceentinieiioiEIEEEE010011110000011310000111135001150180001351801001G11011001110118011106100113E 1 CHƯƠNGI: ‘TONG QUẦN cecceeeeececeeoiiieecieceeeeiotooeocittioiteioeccotooooooitooooooigoaosoec 3 INNuriooàẽaađađađdđadđadđẢđẢđẢdđđaiŸỶẢỔẢ 3

1.1.1 Thành phần 2- 22 222212231921122112211221122112112112111112112111111 11111 11 xe, 3 11:2 TáG¡niE;,.VATIEồ::::::::¿:::.si:22:1221112101231222129231222953358352233353355253g35628958233853222933553822555 3 n8 0 7 +

1.1.3.2 Ứng dying o.cccccccccsseesssessseesssesssscsnneneneeenevee St0E42088108531053315503839084982393553435253185S0ƒ 5 AI PATA TT TT 1 10 1101000/1010/17/70000/000740/1170770717070100//077111777 7177010111077 01/071 17T 6 TG ge) ee "ốc 6 ÍL2;2 TT ÁG:0UTE;.VÌÌEO:iiziii4icii200141004110414341214015521164116355521866118346833538338549836138318340:54ãã0:a61 6 J:3/FTidnillndiisifhi, s.:.::::s sen si21112222002202230102023222212012212230253088513523038525225g 7 WS a ENaC eee es cxsccczcsssczzezeseccscoeacsseccnecaseseccossenssevsasesesssanesazessszsecaossaveatvoseeseses 7 bu ga ,—ễ®”'”®”'- 9

CHƯƠNGHĨ: THỰC NGHIỆN | ssccssossssssssssssssssssssscssssssescvesssessvssssessosesscssosessessssescessss 13 II.1 Nguyên liệu, đụng cụ và thiết bị 5-5255 5252 5222566 " „ 13 TDD NGO yen HIỆU!:sssziissnaiiiiiiiioiiiiiiiitiiiiiitiii1114111411143418514855144153313565158133878585 13 BOD Dyan Ce ine esas sisescesscrncarseaccsscsserrsermnarnernsamastssannsansenearsamensanness 13 11.2 Quá trình xử lí dịch ủ hỗn hợp ruột vit, ruột ca va bã đậu nành 13

11.3 Quá trình xử lí dich ủ có bô sung mudi phosphate vô cơ - 14

II.4 Quy trình thực nghiệm với các chat độn zeolite 4A va bentonite - 14

11.4.1 Khảo sát khả năng hap phy của chat độn trong sản xuất phân dang vién 14

II.4.1.1 Hap phụ nitrate - : ¬¬ " cul I⁄41I:2H0BBHUIPHGSBHBÏEsnsaaanannananarnrnttintitidiitiiiattiitiitttidittittisnoattattsi 15 11.4.2 Khảo sát khả nang giải hap của chất độn trong sản xuất phân dang vién 15

II.4.2.2 Giải hap phosphate - 0 0 cccccccescccsscseesssessseesssesssesssscessveesneessesenseeeseeeseeees 17 II.5 Phương pháp phân tích chi số NO và PO3TM wo csssccsssesssessssesscsescsseesseccssecssncesses 19

11.5.1 Do hàm lượng nitrafC 5< S1 HH0 HH tiệt 19

11.5.2 Do hàm lượng phosphate - HH HH nu tờ 19

CHƯƠNG III: KET QUÁ VA BIEN LUẬN -.5 sscsssecssecssessse 21

HI.1 Khao sát biến thiên hàm lượng nitrate trong các địch ủ theo thời gian 21

BUT: 1 Hỗn hợp ruột cá và b5 đâu ñành e SŸSễễeễiiiiiiiiaooie 21 11.1.2 Hỗn hợp ruột vịt và bã đậu nành . -ccceecrrrrrrrerrrerred 21

HII.2 Khao sát biến thiên hàm lượng nitrate trong các địch ù (có bố sung muối

phosphate Võ'VỚ)I0ieö (HÔI GIÁTcoccosiioooioiiioiiiooiioatoniiootiieitii20104401261136816111618185 24

III.3 Khao sát khả năng sử dụng các chất độn bentonite và zeolite 4A trong sản xuất

PMA GANS VIỆT H:::i2i:2i:2020it4201014101101201011111131411462100411633594483481545382313633532059613831534386453842 25

III.3.1 Khảo sát khả năng hap phụ nitrate và phosphate trên các chất d6n 25

III.3.1.1 Hap phụ nitrate 2-22 2222222222222222231211 221722222112 21122172e22xcrrec 25

III.3.1.2 Hap phụ phosphate -22 222 s22 3 2SE32223222232222222222222722 2-2 26II.3.2 Khao sát khả năng giải hap nitrate và phosphate của phân dạng viên 28III.3.2.1 Giải hap PLAS: sis csssccissciisssssstiscisinssseiassoiseeiseataecsseanis ši95ã13853695/6951786138695693 28TEE 3252) Gita Hap Pio spe T0 1" ớ ớớ na ae sa 31

CHƯƠNG IV: KET LUẬN VA KIEN NGHỊ, sss5ccsssccsssecsse 36CHƯƠNG V: TÀI LIEU THAM KHẢO oooccoooooeeonooenooooeoonnnoee 37

MỞ ĐÀU

Nông nghiệp là một trong những tiềm lực phát triển kinh tế của Việt Nam Nước tavốn xuất thân từ nền nông nghiệp trồng trọt lúa nước trai đài từ Bắc đến Nam nênkhông thẻ bỏ qua hai mũi nhọn chính là đồng bang sông Hong va đồng bằng sông Cửu Long Nhờ có diện tích dat đai lớn, khí hậu nhiệt đới thuận lợi, nguồn nước déi dào từ

ao, hồ sông, suối mà nước ta phát triển đa dang các loại cây trong, từ cây lươngthực thực phẩm như lúa, ngô, bắp, sắn đến cây ăn quá như thanh long, xoải, cam,táo và các loại cây chè, cà phê Trong đó có nhiều mặt hàng được xuất khâu đến cácnước khác trên thé giới Dé dem lại hiệu quả kinh tế cao từ sản xuất nông nghiệp, yêu

tô phân bón nham tang nang suat cây trông là điệu không thê thiêu.

Hiện nay hiệu qua sử dụng phân bón ở Việt Nam và các nước khác trên thế giới

không cao do bị mat mát bởi nhiều nguyên nhân như sự bay hoi, quá trình rửa trôi, xóimòn Muôn khai thác hiệu quả tiềm năng dinh dưỡng của đất trồng trong nông

nghiệp nhằm hạn chế dan việc bón bổ sung những loại phân hoá học hay các loại

khoáng vô cơ khác, hạn chế tối đa những anh hưởng không tốt đến biến đổi khí hậu mà

đo chính quá trình sản xuất nông nghiệp gây ra, các nhà khoa học trong lĩnh vực trồngtrọt đã nghiên cứu và cho ra đời công nghệ vi sinh và công nghệ enzyme đề phát huy

vai trò của các vi sinh vật (VSV) nhằm chuyển hoá các hợp chất khó tan, khó tiêu

thành những chất dinh dưỡng mà hệ rễ của cây trồng dễ hap thu hơn [5, 14] Theo Tiêuchuẩn Việt Nam năm 1996 (TCVN 6169-1996) định nghĩa: “Phan bón vi sinh vật (gọi

tắt là phân vi sinh) là sản phâm chứa một hay nhiều chủng vi sinh vật sông, đã được

tuyên chọn có mật độ đạt theo tiêu chuẩn hiện hành Thông qua các hoạt động củachúng sau quá trình bón vào đất tạo nên các chất dinh dưỡng mà cây trồng sử dụngđược (N, P,K ) hay các hoạt chat sinh học, góp phan nang cao nang suất và (hoặc)

chat lượng nông sản Phân vi sinh bảo đảm không gây ảnh hưởng xau đến người, động

thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản”

Đối với nước nông nghiệp như Việt Nam việc sử dụng phân bón trong sản xuấtnông nghiệp đặc biệt cần thiết, Vấn dé đặt ra là tạo được loại phân bón vừa cung cấpchất dinh dưỡng cho cây trồng trong một thời gian dai, chéng bị rửa trôi, vừa thân

1

thiện với môi trường, giá thành thấp va dé vận hành Liên hệ đến một van dé khác ở

Việt Nam, các chất thải hữu cơ ít được tận dụng như: bã đậu, vỏ các loại hạt, nội tạngđộng vật, đỏ ăn thừa, Thông thường chúng sẽ bị vứt đi và được thu lại để phân huỷthông qua hệ thong máy móc Điều này cần tiêu tốn một khoảng chi phí lớn nhằm đầu

tư và vận hành các thiết bị xử lí rác thải Hơn nữa, tại các vùng nông thôn ý thức ngườidan còn chưa được cao việc xả thăng chat thải xuống ao hồ hay chôn lắp dưới đất, nếukhông xử lí kịp thời sẽ gây ra các van dé ô nhiễm môi trường ảnh hưởng hệ sinh thái.Nhiều nghiên cứu trong va ngoài nước cho thấy rằng việc tận dụng các nguồn phếphẩm trong sản xuất và sinh hoạt hằng ngày nhằm tạo ra nguồn dam, lân cho phân bónđem đến những kết quả khả quan [2, 4, 9, 10] Không chỉ giải quyết được vẫn đề môitrường mả còn có ý nghĩa lớn về mặt kinh tế Bên cạnh đó, một số nhà khoa học Nhật

Bản, Australia, Thái Lan và Việt Nam đã nghiên cứu phối chế phân đạm với một số

loại bột quặng tự nhiên như silicone, zeolite dé sản xuất phan đạm chậm tan Các sản

phẩm này dựa trên cơ chế liên kết hoá học mà nhờ đó làm giảm tốc độ tan của phân

đạm, giảm sự mất đạm do trực di và do chuyên hoá dé thành NH: hoặc N2 bay hơi vào

khí quyền Công nghệ này cũng góp phân tiết kiệm lượng đạm bón vào từ 20-30% [5,

13].

Dựa vào những quan sát trên, chúng tôi chọn ra hướng nghiên cứu trên đối tượng bãđậu nành, ruột cá, ruột vịt dé tong hợp phân vi sinh với tên đề tài “Điều chế phân đạm,lân vi sinh và đánh giá kha năng sử dụng sản phẩm” nhằm giải quyết được 2 van đề:

tận dụng nguồn chat thải hữu cơ, bảo vệ môi trường và tạo ra sản phâm phân bón phục

vụ ngành nông nghiệp.

CHUONG I: TONG QUAN

1.1 Phân dam

1.1.1 Thanh phan

Phân đạm là tên gọi chung dé chi các loại phân bón có chứa nguyên tổ nitrogen.Căn cứ vào gốc chứa nitrogen mà phân thành 2 loại, loại chứa gốc ammonium (NH‡)

gọi là phân ammonium và loại chứa gốc nitrate (NO3) gọi là phan nitrate.

Một số loại phân đạm thường gặp :

- Ammonium sulfate (NH4)2SOx hay còn gọi là phan SA: chứa 21,21%N [12].

- Urea [CO(NH2)2}: chứa 46,6% N ở dang amine (NH;) [12].

- Ammonium nitrate: (NH4NO3): chứa 35%N ở cả 2 dạng NH‡ và NO3 [12].

1.1.2 Tac dung, vai tro

Nitrogen là một nguyên tổ quan trọng bậc nhất trong các nguyên tố cấu tạo nên sựsông Nitrogen không chi có trong thành phan tat cả các protein đơn giản và phức tap,

mà nó còn là thành phần chính của màng tế bào thực vật, tham gia vào thành phan củaacid nucleic (tức ADN và ARN), có vai trò cực kỷ quan trong trong trao đồi vật chấtcủa các cơ quan thực vật Ngoài ra, nitrogen có trong thành phần của diệp lục tố màthiếu nó cây xanh không có khả năng quang hợp, có trong các hợp chat alcaloid vàtrong nhiều vật chất quan trong khác của tế bào thực vật.

Khi thiếu nitrogen, cây sinh trưởng phát triển kém, diệp lục không hình thành, lá

chuyên màu vàng, đẻ nhánh và phân cành kém, hoạt động quang hợp vả tích lũy giảm

sút nghiêm trọng dẫn tới suy giảm năng suất [1] Vì vậy bón phân đạm có ý nghĩa quan

trọng đôi với cây trông.

1.1.3 Phân đạm vi sinh

Ngày nay có rất nhiều phương pháp tông hợp phân đạm từ các chất thai hữu cơ Một trong số đó là việc dùng chế phẩm sinh học phối trộn với các nguyên liệu nhằm thúc day quá trình lên men, phân giải các chất nhờ quá trình hoạt động của các VSV,

Chê phâm vi sinh là sự bô sung các chat có chứa VSV sông có lợi đôi với vật nuôi

bằng cách biến đôi hệ VSV xung quanh hoặc liên quan đến vật chủ, bằng cách nâng

cao khả năng sử dụng thức ăn hay nâng cao gia trị dinh dưỡng của thức ăn, dap ứng

nhu cầu của vật nuôi hay cải thiện chất lượng môi trường xung quanh thông qua quá trình phân huỷ các chất hữu cơ trong nước nhanh hơn.

Quy trình sản xuất phân hữu cơ tir chat thai sinh hoạt và phế thải nông nghiệp được

kế thừa từ phương pháp ủ phân truyền thống của bà con nông dan Chúng tôi xin được trích dẫn 2 phương pháp tạo ra phân đạm dưới day, trong đỏ có 1 phương pháp phô

biến mà các hộ nông dân sử dụng và phương pháp còn lại do nhóm tác giả Nguyễn

Văn Thao đã thực hiện [ L0].

- Bước 2: Xay nhuyền nguyên liệu cá, trộn đều với mật ri đường.

- Bước 3: Cho tat cả nguyên liệu vào thùng sơn, sau đó đô nước men vi sinh đã làm ở

bước 1 vào Khuấy đều thành hỗn hợp sét, đậy nắp kín tạo môi trường yếm khí

- Bước 4: Trong vòng | tuần dau, 3 ngày đảo 1 lần Từ sau cách 5 đến 6 ngày đảo |

lần Sau 30 đến 40 ngày có thành phẩm

- Bước 5: Pha loãng phân thành pham với nước sạch đem phun (tưới) cho cây trồng.

- Chế phẩm vi sinh vật CPVSV3 gồm các chủng VSV: Bacillus subtilis, Streptomyces

sp F, Aspergillus oryzae, Kluyveromyces marxianus, Trichoderma spp.

b Cách tiến hành

- Trộn đều hỗn hợp 180 kg bã nam và 120 kg phân gà vào bê ủ

- Đặt một ống nhựa có chiều dai 1m va đục lỗ xung quanh ông vào giữa bẻ ủ dé đo

nhiệt độ.

- Hỗn hợp bã nam và phân gà được rải thành lớp dày 30 cm, sau đó tưới dịch

CPVSV3, làm liên tục cho đến khi hết khói lượng vật liệu

- Ủ trong vòng 60 ngày Định kỳ 10 ngày đo nhiệt độ bê ủ 1 lần.

c Kết qua

Dối với phương pháp của nhóm tác giá Nguyễn Văn Thao, xử lí phân gà và bã nắmbằng CPVSV3 đạt kết quả hàm lượng dinh dưỡng cao Hiệu quả của phân vi sinh đượcđánh giá qua một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển, năng suất ở thời điểm thu hoạchkhi dùng dé bón cây cai chip Kết luận của tác giả đưa ra cho thấy sử dụng phân hữu

cơ sinh học chế biến từ chất thải hữu cơ giúp cây đạt năng suất thực thu và hiệu suấtphân hữu cơ cao hon so với bón phân chuồng [10]

1.1.3.2 Ứng dụng

Phương pháp tạo phân đạm vi sinh này ứng dụng công nghệ mới - công nghệ xử lí

rác thải bằng VSV yếm khí Nhờ đó rút ngắn được thời gian ủ, đồng thời các hợp chất

protein có trong các nguyên liệu hữu cơ phân huỷ tốt Lượng nitrate được giải phóngcung cấp nguồn đạm dùng làm chất đinh dưỡng cho cây trồng.

Với 2 phương pháp da đưa ra, chúng tôi đúc kết được ưu và nhược điểm như sau:

Ưu điểm: Đây được xem là phương pháp đơn giản dé làm không đòi hoi côngnghệ hay thiết bị phức tạp Ngoài việc đem lại nguồn thu nhập cho các hộ dan còn tạo

ra được sản phẩm phục vụ nông nghiệp Việc sản xuất phân hữu cơ từ chất thải khôngnhững tạo ra được một loại phân hữu cơ sinh học có chất lượng tốt mà còn góp phầnnâng cao ý thức vệ sinh môi trường sống ở khu dan cư, giảm khối lượng rác hữu cơchôn lấp, tiết kiệm chỉ phí xử lí rác thải và góp phần giải quyết vấn nạn ô nhiễm môi

trường đang ngảy cảng gia tăng.

Nhược điểm: Trong quá trình ủ yếm khí hoạt động của các VSV trong mau gây anh

hưởng đến quá trình phân giải Lượng nitrogen tong trong nguyên liệu đầu vào không

chuyên hoá hết thành đạm mà có thê bị chuyền hoá sang các dạng tồn tại khác Khôngkiêm soát được sự gia tăng của các VSV có hại trong mẫu phân.

L2 Phân lân

1.2.1 Thành phan

Phân lân là từ ding để chi các loại phân hoá học có chứa phosphorus Cung cấp

phosphorus hoá hợp cho cây dưới dạng ion H›PO¿ và HPOƒ”.

Một số loại phân lân thường gặp:

- Super lân Ca(H›;PO¿);: super lân đơn chứa 17 — 18% khối lượng P2Os, super lân képchứa 37 — 47% khối lượng P2Os [12]

- Phân lân nung chảy (Thermo phosphate): 18 - 20% khối lượng P2Os, 15% khối

lượng MgO, ngoài ra còn chứa vi lượng iron, copper, molypdenum, manganese, cobalt [12].

1.2.2 Tác dụng, vai trò

Phân lân đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển của cây Lân tham gia

vào thành phan các enzyme, các protein, tham gia vào quá trình tông hợp các acid

amine Lân kích thích sự phát trién của rễ cây, làm cho rễ ăn sâu và lan rộng ra xung

quanh, tạo điều kiện cho cây chống chịu được hạn và ít đồ ngã Ngoài ra lân kích thíchquá trình đẻ nhánh, nảy chdi, thúc đây cây ra hoa kết quả sớm và nhiều.

Khi thiếu lân, lá cây ban đầu có màu xanh đậm, sau chuyền màu vàng, hiện tượngnày bat đầu từ các lá phía trước, và từ mép lá vào trong Thiếu lân không những làmcho năng suất cây trồng giảm mà còn hạn chế hiệu quả của phân đạm [1].

1.2.3 Phân lân vi sinh

Trong quá trình tìm đọc tại liệu, chúng tôi nhận thấy tại Việt Nam chưa có nhiềunghiên cứu vẻ việc chế tạo phân lân vi sinh được công bố Tuy nhiên, có rất nhiềucông trình nghiên cứu về VSV phân giải lân có khả năng hòa tan nhiều hợp chất

phosphorus khó tan khác nhau, có tác dụng nâng cao hiệu quả sứ dụng lần khoáng cho

cây trồng

Sau đây là tóm tắt quy trình nghiên cứu sử dụng VSV phân giải lân của nhóm tác

giả Phạm Văn Toản, Phạm Bích Hiên [15].

Lay mẫu

Xác định hiệu quả của phân bón VSV phan giải hợp chât khó tan

|

Kiém tra mật độ VSV

|

Đo đạc, thu kết quả

Sơ đồ 1.1: Quy trình sử dụng VSV phân giải lần

c Kết qua

Với nghiên cứu của nhóm tác giả này, chúng tôi đặc biệt quan tâm đến các kết quả

.^ £ ` so a

liên quan đến chủng vi sinh vat Bacillus.

Bang 1.1: Kha năng phân giải hợp chat phosphorus khó tan của VSV

VSV Kha nang hình thành vòng phân giải lần

| Apatite Phosphorusrite Bacillus polymixa + +

Pseudomonas +

Aspergillus awamori +

Bang 1.2: Kha nang hoa tan lan cla VSV

Hop chat P:O: trong dung dịch nuôi cay (% so với lan tong số}

_phosphorus Đôi chứng | Bacillus | Candida | Pseudomonas | Penicillium

0,05 35,50 35,55 30,15 35,16

Dựa vào số liệu từ 2 bảng trên cho thấy chủng VSV Bacillus đạt hiệu quả trong

phân giải hợp chất phosphorus và hòa tan lân VSV Bacillus không chỉ phân giải

tricalcium phosphate mà còn cá mudi phosphate của các kim loại aluminium, iron và

các dạng khác ké cả quặng VSV này còn có khả năng khoáng hoá các hợp chat lân

hữu cơ tạo ra sản phẩm mà cây trong có thé hap thụ được [15]

1.2.3.2 Ứng dụng

Phân bón chứa 2 thành phan nitrogen và phosphorus, đây là 2 nguyên tô đa lượng,

có thé ding làm phân bón cho cây trồng Hoặc làm chat đinh đường bỏ sung cho phân

bón khác.

Ưu điểm: Quy trình đơn giản, tan dụng được nguồn nguyên liệu có sẵn Nhờ kết

hợp thêm muỗi phosphate, phân được tạo ra có ham lượng dinh dưỡng đạm và lân.

Phân bón vi sinh này đảm bao được tính an toàn va than thiện với môi trường

Nhược điểm: Do hoạt động của các VSV ảnh hưởng đến sự phân giải các chất,lượng phosphorus có thê bị hao hụt Ảnh hưởng đến hiệu suất cũng như giá trị dinh

đường của phân bón.

+ Tong quát

Sau khi tìm hiểu về quy trình tổng hợp phân đạm, lân vi sinh chúng tôi nhận thayhầu hết các nghiên cứu đều dùng thêm chế phâm sinh học Dựa vào hoạt động của

VSV để phân giải các chất hữu cơ hay chuyên hoá chúng thành các dạng chất theo

mong muốn, đáp ứng được lượng dinh dưỡng trong phân bón cho cây trông

Vì sử dụng chế pham VSV nên việc chọn môi trường là điều cần được quan tâm Có

2 cách ủ VSV trong môi trường yếm khí và hiểu khí

«Hiểu khí

Đây là quá trình thanh lọc sinh học tự nhiên, trong đó vi khuân phát triển mạnh

trong môi trường giàu oxy và phân huỷ các chất thải.

- Quá trình oxi hoá (hay dị hoá):

(COHNS) + O› + vi khuẩn hiểu khí + CO: + NH + sản phẩm khác + năng

lượng

- Quá trình tông hợp (đồng hoá):

(COHNS) + O> + vi khuân hiểu khí + năng lượng —> CsH;O:N (tế bào vi khuân

mới)

s Yếm khí

Đây là quá trình phân huỷ sinh học chất hữu cơ của VSV yếm khí trong môi

trường không có oxy.

(COHNS) + vi khuân yếm khí — CO: + H:S + NH3 + CH; + các chất khác +

phòng thí nghiệm nhỏ, giúp hạn chế tiêu tốn chỉ phí năng lượng và khí thoát ra bên

ngoài trong quá trình phân huỷ, gây ảnh hưởng đến môi trường không khí xung quanh

Tuy các đề tài trong nước vẻ điều chế phân lân vi sinh chưa được nhiều, nhưng trong

các quá trình điều chế phân đạm vi sinh, người ta vẫn phối trộn thêm các muỗi vô cơcủa phosphate nhằm da dang hoá giá trị dinh dưỡng cho cây trồng, đem lại nang suất

và hiệu quả cao Dựa vào các tài liệu đã tham khảo và kết qua nghiên cứu của nhóm

tác giả Phạm Văn Toản, Phạm Bích Hiên, chúng tôi nhận thấy chủng VSV Bacillus

mang lại hiệu quả trong việc phân giải muối phosphorus khó tan Hơn nữa, Bacillus là

VSV có trong cơ thé các loại sinh vật và có khả năng phân giải protein [7] Điều này

đặc biệt có ý nghĩa trong điều chế phân dam, lân vi sinh mà không cần dùng chế phamsinh học khác Việc tận dụng ching VSV có sẵn trong chất thải hữu cơ từ động vậtgiúp cat giảm chi phí cho người sản xuất và hạn chế được rủi ro khi sử dụng chế phẩm

VSV Đây là lí do chúng tôi quyết định chọn quy trình điều chế phân đạm, lân vi sinh

trên đối tượng ruột cá, ruột vịt và bã đậu nành với biện pháp a yếm khí

Đề đánh giá khả năng sử dụng sản phẩm, địch ủ được trộn với chất độn tạo phândạng viên Chất độn được khảo sát là zeolite 4A va bentonite Day 1a 2 loại vật liệuphô biến ở Việt Nam, có giá thành không quá cao và có mạng lưới cấu trúc không gian

3 chiều lớn

> Zeolite 4A

10

Zeolite là tên chung chi một họ vật liệu khoáng vô cơ có cùng thành phan laaluminosilicate Nó có mạng lưới anion cứng chắc với các lỗ xốp và các kênh mao quản chạy khắp mạng lưới, giao nhau ở các khoang trong Các khoang trống chứa các ion kim loại có thê trao đôi được (Na*, K*) với các phân tử bên ngoài xâm nhập vào Các khoang trồng này có kích thước khoảng 0,2-2 nm nên zeolite được xép vào loại

vật liệu vi mao quản.

Công thức tông quát của zeolite : Mz,n[(AIO:)(S1O2),].mH:O

Hay dưới dang hỗn hợp oxit : Mz„O.AlzOs.xSiO:.mHzO

Với M là cation bù có hoá trị n, x là tỉ lệ giữa SiO+⁄Al2O› và m là số mol H2O nằm

trong các hoc trông.

Zeolite có bộ khung được hình thành từ mạng lưới không gian 3 chiều dựa trênnhững đơn vị cấu trúc cơ bản MO¿ là tứ điện silica [SiO4}* và tứ điện alumina [AlOs}*liên kết với nhau qua các đỉnh oxygen chung Các đơn vị cau trúc sơ cấp là giống nhau

trong mọi loại zeolite (tâm là silicone hoặc aluminium, đỉnh là oxygen) Các tứ diện có

thé dùng chung các số oxygen khác nhau tạo nên các đơn vị cau trúc thử cấp khác

nhau, điều đó làm cho zeolite trở nên đa dang Khi tat cả oxygen trong tứ diện SiO, đã

được dùng chung thì tứ điện silica sẽ trung hòa điện Sự thay thé Si (IV) bằng AI (IID)làm xuất hiện trong cấu trúc zeolite một điện tích âm Dé trung hòa điện tích âm đó, tại các rãnh và hốc của bộ khung thường chứa các cation trao đổi, thường là cation kimloại kiểm như Na*, K* Nếu zeolite có bao nhiêu nguyên tử nhôm thì sẽ có bấy nhiêunguyên tử cation bù trừ Trong quá trình tổng hợp, người ta có thé đưa chúng vào trong mạng lưới của Zcolite ngay khi hoặc trước khi đang diễn ra Các cation này nam

bên ngoài khung hầu như không tuân theo tính đối xứng cao của bộ khung nên chúng

thường được gọi là “phần mat trật tự”

Đối với zeolite 4A, cation được thêm vào là Na*, ion này nam lệch so với tâm đốixứng của vòng 8 oxygen nên có đến 4 vị trí tồn tại như nhau của ion Na* xung quanhtâm của vòng Tuy nhiên chi có duy nhất một ion Na* cho một vòng nên ion này có thé

đi chuyên trong 4 vị trí tương đương đó Hoặc khi ion Na* được có định thì nó sẽchiém giữ những vị trí khác nhau trong những vòng khác nhau [8]

il

nhất của montmorillonite là AlsO:.4SiO›.nH:O ứng với nửa tế bảo đơn vị cấu trúc.

Công thức lí tưởng của montmorillonite là SigAlsO2(OH)s cho một đơn vị cau trúc.

Tuy nhiên thành phần hoá học của montmorillonite luôn khác với thành phân biéu điểntheo lí thuyết do có sự thay thế đồng hình của các cation kim loại như Al*+, Fe**,

Mg”*, với ion Si** trong tứ điện SiO¿ và AI? trong bát điện AlO,.

Cau trúc mạng tinh thé của montmorillonite gồm hai lớp trong đó có lớp ALO;

(hoặc MgO) bát điện ở trung tâm giữa hai lớp SiO› tứ điện ở đầu nguyên tử oxygen vì

thé nguyên tử oxygen của lớp tứ diện cũng thuộc lớp bát điện Nguyên tử siliconetrong lớp tứ diện thì phối trí với 4 nguyên tử oxygen định vị ở bốn góc của tứ diện.Nguyên tử aluminium (hoặc magnesium) trong lớp bát diện thì phối trí với 6 nguyên tử oxygen hoặc nhóm hydroxyl (OH) định vị ở 6 góc của bát diện đều Ba lớp này chồng lên nhau hình thành một tiêu cầu sét hoặc một đơn vị cơ sở của nanoclay BE day của tiêu cầu có kích thước khoảng I nm (10 A) và chiều đài của tiêu câu thay đổi từ hàngtram đến hàng nghìn nm Trong tự nhiên những tiêu cầu sét sắp xếp chong lên nhau

tạo thành khoảng cách giữa các lớp, khoảng cách này thường được gọi là khoảng cách

Van Der Waals, là khoảng không gian giữa hai lớp sét [11].

12

CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM

IL.1 Nguyên liệu, dung cụ và thiết bị

H.1.1 Nguyên liệu

- Các chất thải hữu cơ: ruột cá ruột vịt, bã đậu nành

- Bentonite (Việt Nam)

- Zeolite 4A (Viét Nam)

- Sodium dihydrogen phosphate dihydrate (NaH;PO¿.2HạO, M = 156.01, Trung Quốc)

- Trisodium phosphate dodecahydrate (Na:PO‹.12H:O, M = 380.13, Trung Quốc)

- Ammonium nitrate (NHzNOs, M = 80.04, Trung Quốc)

- Polyvinyl alcohol (PVA-124, Trung Quốc)

- Máy đo quang Palintest PHOTOMETER 7100

H2 Quá trình xử lí địch ủ hỗn hợp ruột vịt, ruột cá và bã đậu nành

- Làm sạch nguyên liệu gồm ruột cá, ruột vịt, bã đậu nành Sau đó cắt nhỏ Tạo các

hôn hợp của ruột cá:bã đậu nành và ruột vịt:bã đậu nành theo các ti lệ 1:0, 1:1,1:2, 2:1, 0:1 cho vào hũ bi rồi đặt vào hệ thông ủ nhiệt.

- Quy trình tỏng hợp phân nitrate được thé hiện qua sơ đỏ:

13

Làm sạch nguyên liệu (ruột

Sơ đồ 2.1: Quy trình tông hợp phân nitrate vi sinh

11.3 Quá trình xử lí dich ủ có bố sung muối phosphate vô cơ

- Lam sạch nguyên liệu gồm ruột cá, ruột vịt, bã đậu nành Sau đó cắt nhỏ Tạo các

hôn hợp của ruột cá:bã đậu nành và ruột vịt:bã đậu nành theo các ti lệ 1:0, I:1, 1:2,

2:1, 0:1 cho vào hũ bi.

- Cân chính xác 1g NaH:PO:.2H:O cho vào các hỗn hợp được chứa trong 10 hũ bi

Cân khối lượng muỗi NHsNO3 0,1g đem hòa tan bằng nước cat, định mức đến 500

ml, thu được dung dịch có nồng độ 2,5.103 M Sau đó đặt lên máy khuấy từ với tốc độkhuấy ở mức 650 vòng/phút,

Cân 2g zeolite 4A/ bentonite cho vào Do nông độ nitrate theo thời gian

H.4.1.2 Hap phu phosphate

Cân khối lượng mudi 0.5g Na:PO¿.12H:O đem hòa tan bằng nước cất, định mứcđến 500 ml, thu được dung dịch có nồng độ 2,6.10® M Sau đó đặt lên máy khuấy từvới tốc độ khuây ở mức 650 vòng/phút.

Cân 2g zeolite 4A/ bentonite cho vào Do nồng độ phosphate theo thời gian.

11.4.2 Khao sát kha năng giải hấp của chất độn trong sản xuất phân dạng viên

11.4.2.1 Giải hap nitrate

a Zeolite 4A

- Vì zcolite tao môi trường kiềm nên ta khảo sát tốc độ nha nitrate trong mau zeolite4A ban đầu va zeolite 4A được acid hoá về môi trường trung tính (pH=7)

- Cân một lượng bột zeolite 4A vào erlen, cho nước cất vào, lắp hệ thông máy khuay.

Nhỏ từ từ từng giọt dung dịch CH:COOH vào, thử môi trường bằng quỳ tím cho đếnkhi pH=7 Lọc, rửa chất rin Sau đó đem đi say đến khối lượng không đỗi

- Lần lượt trộn NH:NOzvới 2 mẫu zeolite 4A trước và sau khi xử lí acid theo các tỉ lệ

- Xác định tông thể tích nước thêm vào (ml).

- Cho hỗn hợp bùn nhão vào xilanh, ép đùn ra viên với kích thước và hình dạng xác

định.

- Cân khôi lượng giấy và mẫu trước khi say.

15