TỔNG QUAN Tình hình nghiên cứu trên thế giới • Năm 2011, Nilwala Kottegoda và cộng sự28 nghiên cứu phân hữu cơ nhả chậm có bổ sung thêm urea trên nền hydroxyapatite và gỗ nhỏ Gliricidia
Trang 1Luận văn thạc sĩ
Nghiên cứu chế tạo màng trên cơ
sở tinh bột & Polyvinyl alcohol (PVA) cho phân NPK nhả chậm
Hướng dẫn khoa học:
PGS TS Nguyễn Cửu Khoa
Học viên thực hiện:
Dương Thị Bé Thi
Trang 3TỔNG QUAN
Tình hình sử dụng phân bón ở Việt Nam
Nhu cầu sử dụng phân bón & nhu cầu nhập khẩu phân bón ngày càng tăng
Hiệu quả sử dụng phân bón thấp khoảng trên dưới 40%
Thất thoát ra môi trường nước & đất đe dọa đời sống và sức khỏe cộng đồng.
Trang 4TỔNG QUAN Giới thiệu về phân nhả chậm
Phân nhả chậm là dạng phân có khả năng lưu giữ và cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng khi đáp ứng được các yêu cầu sau ( ở
25ºC):
•< 15 % bị phân hủy trong 24 h
•< 75 % bị phân hủy trong 28 ngày
•≤ 75 % bị phân hủy trong điều kiện bị phân hủy
Trang 5TỔNG QUAN
Giới thiệu về phân nhả chậm
Trang 6TỔNG QUAN
Giới thiệu về nguyên liệu
• Tinh bột : (C6H10O5)n là một polysacarit chứa
amylose và amylopectin , tỷ lệ phần trăm amilose và amilopectin thay đổi tùy thuộc vào loại tinh bột, tỷ lệ này thường từ 20:80 đến 30:70
O H OH
CH 2 OH
OH OH
CH 2 OH
O
O
H H
OH OH
CH 2 OH
O H OH
OH
H
O O
H H
CH 2 OH
OH OH
CH 2 OH
O O
H H
OH OH
CH 2
O H OH
Trang 7TỔNG QUAN
Giới thiệu nguyên liệu
Poly vinyl alcohol:
Trang 8TỔNG QUAN Giới thiệu về nguyên liệu
• Chitosan
- CTPT: (C6H11O4N)n
- CTCT:
- Chitosan là polymer sinh học có khối lượng phân tử cao từ 1000.000-1.200.000 dalton
Trang 9TỔNG QUAN Giới thiệu về nguyên liệu
Trang 10TỔNG QUAN
Cơ chế & phản ứng tạo màng
Cơ chế phản ứng giữa tinh bột/PVA & formaldehyde
• Đây là phản ứng cộng giữa aldehyde với alcol có
sự hiện diện của acid loãng
• Cơ chế phản ứng như sau:
Trang 11OH
Trang 12CH 2 OH
C
CH 2 O
O C
C
H
Acetal
Trang 13O Starch
acid
Chitosan
H 2 C O
O Starch
N Chitosan H
O H H 2
acid
O
HO
N OH
C
O N OH
Trang 14TỔNG QUAN
Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• Năm 2011, Nilwala Kottegoda và cộng sự28 nghiên cứu phân hữu cơ nhả chậm có bổ sung thêm urea trên nền hydroxyapatite và gỗ nhỏ Gliricidia sepium, nó
có khả năng kéo dài 60 ngày
• Năm 2010, Tongsai Jammongkan và cộng sự31,32 đã điều chế được loại phân nhả chậm từ những loại hydrogel chitosan và PVA sử dụng glutaraldehyde như một tác nhân liên kết ngang Màng điều chế được
có độ trương từ 70-300% Chế tạo phân lân và kali nhả chậm trong thời gian 30 ngày
Trang 15TỔNG QUAN Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• Năm 2008,J.Abedi-Koupai và cộng sự22 đã điều chế phân Fe nhả chậm bằng cách dùng polymer ethylene vinyl acetate bằng kỹ thuật ép trồi
• Năm 2008 Xiaozhao Han và cộng sự33 đã đưa ra tỷ lệ
cụ thể giữa tinh bột và PVA (7:3) với lượng formaldehyde là 10% để chế tạo màng cho phân nhả chậm và màng này có khả năng phân hủy trong môi trường đất
Trang 16TỔNG QUAN
Kỹ thuật tạo phân nhả chậm
Trang 17TỔNG QUAN
Kỹ thuật tạo phân nhả chậm
Trang 18TỔNG QUAN
Tình hình nghiên cứu trong nước
• Năm 2002 Trần Khắc Chung và cộng sự3 (ĐH Bách khoa TPHCM) đã nghiên cứu và thử nghiệm thành công phân nhả chậm urea – zeolit giúp cây trồng có khả năng hấp thụ 100% trên ruộng lúa ở Sóc Trăng đất trồng dưa hấu tại Ô Môn (Cần Thơ)
• Năm 2006, Phan Thị Thanh Hiền6 và cộng sự viện Hóa học ,Nghiên cứu điều chế phân NPK nhả chậm trên nền tinh bột biến tính và thu được kết quả tốt trên cây cải ngọt
Trang 19TỔNG QUAN Tình hình nghiên cứu trong nước
• Năm 2006, Trần Đức Phương15 và công sự (viện Hóa học) sử dụng tinh bột biến tính để tổng hợp phân urea nhả chậm Trong đề này tác giả đã đưa ra phản ứng tổng hợp Urea-formaldehyde
• Năm 2011, Kỹ Sư Trần Thị Hoàng Anh1 nghiên cứu “ Màng keo liên kết các hợp chất phân tử trong quá trình sản xuất NPK” Đề tài này đã nêu lên được nhiều ưu điểm của sản phẩm như độ hút ẩm hạt phân ít; khi cho vào nước tan dần dần, cây trồng dễ dàng hấp thu toàn bộ số lượng phân bón
Trang 20TỔNG QUAN
Mục tiêu nghiên cứu
• Điều chế phân NPK nhả chậm trên nền tinh bột/PVA
• Điều chế phân lân nhả chậm trên nền tinh bột/chitosan
Trang 21TỔNG QUAN
Phương pháp nghiên cứu
• Dùng phản ứng acetal hóa trong tổng hợp hữu
cơ để ghép formaldehyde vào hỗn hợp tinh bột
Trang 22THỰC NGHIỆM
Quy trình 1
Nước, tinh bột/PVA
Tinh bột/PVA gelatin
Hỗn hợp Tinh bột/PVA -formaldehyde
Trang 23THỰC NGHIỆM
Quy trình 2
Nước, tinh bột/PVA
Tinh bột/PVA gelatin
Hỗn hợp Tinh bột/PVA -formaldehyde
Trang 24THỰC NGHIỆM
Quy trình 3
Nước, tinh bột/PVA
Tinh bột/PVA gelatin
Hỗn hợp Tinh bột/PVA -formaldehyde
Trang 25THỰC NGHIỆM
Quy trình 4
Nước, tinh bột/PVA
Tinh bột/PVA gelatin
Hỗn hợp Tinh bột/PVA -formaldehyde
Trang 26THỰC NGHIỆM
Quy trình 5
Nước, tinh bột/PVA
Tinh bột/PVA gelatin
Hỗn hợp Tinh bột/PVA -formaldehyde
Trang 27THỰC NGHIỆM Quy trình 6
1 Khuấy trộn dd tinh bột /dd chitosan
Dung dịch tinh bột gelatin Hỗn hợp tinh bột-formaldehyde
Tổng hợp màng cho phân nhả chậm từ tinh bột/chitosan
Trang 282 pH = 8 -9 & giữ ở 60-70ºC trong 45 phút
Dung dịch chitosan 2,67%
Khuấy pH=3 trong 5h
Sản phẩm
Tổng hợp phân lân nhả chậm từ tinh bột/chitosan
Trang 30CH 2 OH
HO
Trang 31KẾT QUẢ
Phổ dept của tinh bột/PVA
Trang 32KẾT QUẢ
chậm từ tinh bột/PVA
(a) 0,2 ml; (b) 0,6 ml; (c) 1 ml; (d) 2 ml (a)5/5 (b)6/4 (c)7/3 (d)8/2 (e)9/1
Trang 34KẾT QUẢ
Hiệu suất bao phân
Lượng phân cho
vào màng Phân đạm Phân lân Phân kali
Trang 35KẾT QUẢ
Khả năng nhả chậm của các loại phân
Trang 36KẾT QUẢ
Khả năng nhả chậm của các loại phân
Trang 38-O-KẾT QUẢ
Phổ NMR của màng tinh bột/chitosan
Trang 39KẾT QUẢ
Độ bền màng tinh bột/chitosan
Trang 40KẾT QUẢ
Khả năng nhả chậm của phân lân trên nền tinh bột/chitosan
Trang 41Mẫu 2,67% biểu hiện hoạt tính kháng 2 nấm mốc
Tính kháng khuẩn của màng tinh bột/chitosan
Trang 43KẾT LUẬN
- Màng có tính kháng khuẩn tốt đặc biệt với E.Coli có MIC 25g/
mL và có tính kháng nấm tốt đối với A.niger và F.oxysporum có MIC 50g/mL, khảo sát độ bền màng trong vòng 2 tháng với độ trương ~200%.
- Bước đầu điều chế và khảo sát phân lân nhả chậm trong thời gian 30 ngày trên nền tinh bột/chitosan Kết quả lượng phân nhả ra môi trường nước 67,59% với hiệu suất bao là 76,58%
Trang 44KIẾN NGHỊ
- Tiếp tục khảo sát một số chất liên kết ngang khác hay các chất nền khác nhau có nguồn gốc tự nhiên như cellulose để đánh giá khả năng nhả chậm của phân điều chế được.
- Thử nghiệm thực tế sản phẩm trên các loại cây trồng và trên từng vùng khác nhau.
- Đánh giá hiệu quả kinh tế của phân nhả chậm.
- Khảo sát khả năng nhả chậm của thuốc trừ sâu nên một số chất nền khác nhau.
Trang 45- NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG TRÊN CƠ SỞ
TINH BỘT/PVA CHO PHÂN NPK NHẢ CHẬM
DƯƠNG THỊ BÉ THI 1 , TRẦN NGỌC QUYỂN 2 , LÊ
THỊ PHƯƠNG 2 , NGUYỄN CỬU KHOA 2 *
1 Đại học Cần Thơ; 2 Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng nckhoavnn@yahoo.com
RELEASE BEHAVIOR OF STARCH/CHITOSAN
HYDROGEL MEMBRANES
LE THI PHUONG , TRAN NGOC QUYEN, DUONG