ĐỀ tài NGHIÊN cứu điều CHẾ PHÂN NPK NHẢ CHẬM TRÊN nền COPOLYMER PVA PAA và sơ KHẢO ỨNG DỤNG PHÂN TRÊN đất cát

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ PHÂN NPK NHẢ NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ PHÂN NPK NHẢ CHẬM TRÊN NỀN COPOLYMER PVA-PAA CHẬM TRÊN NỀN COPOLYMER PVA-PAA VÀ SƠ KHẢO ỨNG DỤNG PHÂN VÀ SƠ KHẢO ỨNG DỤNG PHÂN TRÊN ĐẤT CÁT TRÊN ĐẤT CÁT • Người hướng dẫn khoa học: Ts NGUYỄN CỬU KHOA • Học viên thực hiện: ĐINH LA CÚC LINH Đề tài I.Mở đầu II. Mục tiêu đề tài III. Nội dung chính 1. Tổng quan 2. Thực nghiệm 3. Kết quả & thảo luận IV. Kết luận & kiến nghị MỞ ĐẦU MỞ ĐẦU • Phân bón là thức ăn của cây trồng. Thiếu phân cây không thể sinh trưởng tốt và cho năng suất cao. • Hiện nay hiệu quả sử dụng phân bón rất thấp. • Tình trạng sa mạc hóa do sự suy giảm đất canh tác, sự suy thoái đất do xói mòn, rửa trôi, lũ quét…. • Nạn ô nhiễm môi trường đất, nước do lượng phân tan ra mà cây không kịp hấp thu theo dòng chảy thải ra môi trường. Nghiên cứu điều chế phân bón nhả chậm đáp ứng được các yêu cầu trên. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI MỤC TIÊU ĐỀ TÀI • Nghiên cứu tổng hợp phân NPK trên nền PVA và PAA có tính năng nhả chậm và giữ ẩm phục vụ cho trồng cây trên vùng đất hoang hoá. • Sơ khảo khả năng ứng dụng của phân đối với cây cải ngọt trồng trên đất cát. TỔNG QUAN TỔNG QUAN 1.Phân nhả chậm. a. Phân nhả chậm là phân có khả năng lưu giữ và cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng trong thời gian dài. b.Tình hình nghiên cứu trong nước: Năm 2002, Trần Khắc Chung và Mai Hữu Khiêm –Khoa Công nghệ Hoá học và Dầu khí, trường ĐH Bách khoa TPHCM đã nghiên cứu và sản xuất thành công phân nhả chậm urea-zeolite từ urea và zeolite NaX.Tuy nhiên, do zeolite hấp phụ phân nên sản phẩm không thể điều chỉnh được tốc độ nhả chậm phân, đặc biệt là trong môi trường nước. Theo Tạp chí Khoa học và Công nghệ số 3 năm 2005, Phạm Hữu Lý và Đỗ Bích Thành đã nghiên cứu được phân urea nhả chậm trên nền gelatin từ gelatin, urea và amonium bicromate theo tỉ lệ xác định bằng hai phương pháp: phương pháp cán trộn cơ học và phương pháp dung dịch. Theo tạp chí khoa học và công nghệ số 4 năm 2005, Nguyễn Thanh Tùng và cộng sự đã nghiên cứu khả năng lưu giữ phân bón của polymer siêu hấp thụ nước trong môi trường đất . Polymer được tổng hợp từ acid acrylic, ethyleneglycol dimetacrylate, (NH 4 ) 2 S 2 O 8 , NaOH, sorbitol monooleate (span 80) ethylcellulose và các loại dung môi. Kết quả cho thấy, polymer siêu hấp thụ nước chỉ có tác dụng làm ẩm phân, tăng hiệu quả sử dụng phân mà không có khả năng giúp phân nhả chậm. 2. Tính cấp thiết của đề tài -Hiện nay hiệu quả sử dụng phân bón trên thế giới (trong đó có cả Việt Nam) là rất thấp:N cây trồng chỉ tiêu thụ tối đa 30_35% , P và K chỉ khoảng 50%. Tổng lượng phân bón NPK ở Việt Nam là gần 6 triệu tấn mỗi năm, lượng phân NPK bị thất thoát khoảng 4 triệu tấn -Hiện nay Việt Nam có sa mạc hoá cục bộ, với khoảng 7,85 triệu ha trong tổng số 9,34 triệu ha đất hoang hoá đã và đang chịu tác động mạnh bởi các hiện tượng sa mạc hoá như sự suy giảm đất canh tác, sự suy thoái chất lượng đất do xói mòn, rửa trôi, lũ quét, nhiễm phèn, nhiễm mặn, khô hạn, cát bay theo mùa hoặc vĩnh viễn…. Sa mạc hoá đang là vấn đề của cả thế giới và cũng đang trở thành vấn đề nghiêm trọng ở nước ta. Phân NPK mới có khả năng hút nước giữ ẩm làm tăng khả năng hút dinh dưỡng của cây và phân này còn có tính năng nhả chậm N,P,K làm giảm lượng phân cần sử dụng, tăng hiệu quả kinh tế và làm giảm sự ô nhiễm nguồn nước, môi trường. Với các chức năng trên, phân NPK mới sẽ giúp cho cây trồng trên đất khô hạn cằn cỗi vượt qua mùa khô hạn và phát triển tốt trên đất bán sa mạc hoạc đã bị sa mạc hoá. 3. Phản ứng tạo gốc tự do trong quá trình ghép tạo copolymer giữa nhóm -OH của các polymer và các monomer có nối đôi bất bão hoà. a.Tạo gốc tự do bằng hóa chất. *Đồng trùng hợp ghép nhờ oxi hóa trực tiếp gốc đại phân tử tinh bột, cellulose… Năm 1958, Guido Mino và các cộng sự là những người đầu tiên nghiên cứu khả năng dùng các muối của cation đa hoá trị để oxi hóa tạo gốc tự do trên các liên kết của mạch polymer tổng hợp PVA, PVAc, sợi visco hoặc các polymer thiên nhiên như các polysacharide (tinh bột, bột giấy). Cơ chế phản ứng như sau: + C e C H OH = C e + C OH + H 4+ 4+ 3+ 3+ + + + C M OH M = C OH M • Tháng 4 năm 1985, Hồ Sĩ Tráng và các cộng sự đã thực hiện phản ứng đồng trùng hợp ghép trên nền sợi visco, bông cellulose với monomer ghép là methyl methacrylat (MMA) . Phản ứng đồng trùng hợp ghép MMA lên cellulose được biểu diễn như sau: XOH + Ce 4 + XO + Ce 3 + XO n CH 2 C CH 3 COOCH 3 XO C H 2 C CH 3 COOC H 3 n MMA Copolymer MMA cellulose + *Đồng trùng hợp trên phản ứng chuyển mạch. -Khởi đầu: Tạo gốc chất khơi mào: RI 2 Khởi đầu phản ứng trùng hợp M+ R RM - Phát triển mạch homopolymer - Phát triển mạch homopolymer + M + M M + RM 2 RM RM x-1 RM 2 RM x RM 3 - Chuyển mạch sang cellulose - Chuyển mạch sang cellulose - Khởi đầu phản ứng trùng hợp ghép - Phát triển mạch ghép - Đứt mạch gốc tự do của nhánh ghép xảy ra theo cơ chế phân ly bất đối hóa hoặc kết hợp Phản ứng (1) tạo ra copolymer ghép dạng mạch nhánh Phản ứng (2) tạo ra copolymer ghép có cấu tạo mạng không gian. _ RM H + RM x Cell H x Cell + M + Cell CellM M + CellM CellM 2 Ce l l M R (1) + Ce ll M x Cell M x + (x+1) M y R M y Cell Ce ll M (x+y) Cell (2) b.Tạo gốc tự do bằng phản ứng quang hóa kết hợp với hóa chất. b.Tạo gốc tự do bằng phản ứng quang hóa kết hợp với hóa chất. Tháng 3 năm 1960, Stanett và các cộng sự đã ứng dụng phản ứng Tháng 3 năm 1960, Stanett và các cộng sự đã ứng dụng phản ứng quang hóa (tia UV) để ghép monomer vào cellulose và dẫn xuất của nó với sự quang hóa (tia UV) để ghép monomer vào cellulose và dẫn xuất của nó với sự hỗ trợ của chất hãm màu trong phẩm nhuộm là anthraquinon để tạo gốc tự do hỗ trợ của chất hãm màu trong phẩm nhuộm là anthraquinon để tạo gốc tự do trên các vị trí H-C-O- của mạch PVA, các đơn vị glucose trong tinh bột hoặc trên các vị trí H-C-O- của mạch PVA, các đơn vị glucose trong tinh bột hoặc cellulose cũng với mục đích biến tính các loại sợi hoặc polymer trên cellulose cũng với mục đích biến tính các loại sợi hoặc polymer trên . . tia UV O O SO 3 SO 3 O O SO 3 SO 3 + C H OH O O SO 3 SO 3 C OH + C (M) OH nM n C OH [...]... chế và khảo sát phân Kali nhả chậm Điều chế và khảo sát phân NP nhả chậm Điều chế và khảo sát phân N nhả chậm Điều chế và khảo sát phân NPK nhả chậm Khảo sát khả năng hút nước và giữ ẩm của phân NPK nhả chậm 7 Sơ khảo ứng dụng của phân NPK nhả chậm trên đất cát 8 Xác định hàm lượng N, P2O5, K2O dễ tiêu trong đất trước và sau khi bón phân KẾT QUẢ & THẢO LUẬN 1.Cấu trúc chất nền của phân Phổ IR của PVA- PAA. .. ứng dụng của phân NPK nhả chậm trên đất cát Chúng tôi thử nghiệm trên 4 liếp trồng cải ngọt:  Liếp OĐC : liếp đất cát đối chứng được bón 45gam phân NPK 1616-8 trên thị trường (1,5gam phân /1 gốc cải)  Liếp A: liếp đất cát bón 30gam phân NPK 16-16-8 nhả chậm điều chế được (1gam phân nhả chậm / 1 gốc cải)  Liếp B: liếp đất cát bón 15gam phân NPK 16-16-8 nhả chậm điều chế được (0,5gam phân nhả chậm. .. phân được bao bọc bới copolymer PVA- PAA có những lỗ xốp nhỏ, khi gặp nước phân trương lên và lưu giữ nước 3 Sơ khảo khả năng giữ ẩm của phân trên cây cải ngọt Cải đối chứng( 1,5 gam phân NPK 16-16-16-8 / 1 gốc cải) cải chết sau 10 ngày và đến ngày thứ 14 cải chết hết Cải thí nghiệm (1,5 gam phân NPK nhả chậm trên nền PVA- PAA) cải sống 100% và phát triển tốt cho đến khi thu hoạch( 21ngày) Sơ khảo ứng. .. nền của phân Phổ IR của PVA- PAA Phổ IR của PAA Phổ IR của PVA Phổ IR của chất nền Nhóm PVA (cm-1) PAA (cm-1) PVA- PAA (cm-1) -OH 3559 3442 3419 -CH- 2927 2987 2924 -CH2- 2875 2902 2855 1728 1561 1055 1111 -COO-C-O- 1129 Ảnh SEM của PVA Ảnh SEM của phân NPK bao bọc bởi PVA- PAA Ảnh SEM của PVA- PAA Phổ 1H- NMR của PVA- PAA Phổ 1H- NMR của PVA Phổ 1H- NMR của chất nền PVA PVA -PAA δ(ppm) Nhóm Diện tích peak... + (H or HO ) PA n + PA m A A PAAHm + HOH PAAm + ( OH or H ) PAAn + HOH PA m PA n A A PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU • Dùng các phương pháp tổng hợp hữu cơ thông dụng để tổng hợp phân NPK • Sử dụng các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại (IR, NMR 1H và 13C ) và ảnh SEM để xác định sự tạo thành liên kết ghép giữa PVA và PAA trong chất nền của phân NPK • Sử dụng các phương pháp phân tích thông thường để xác... được Độ hấp thụ nước của phân NPK điều chế được là 8,5 Vì trong phân chứa một lượng lớn các muối (KCl, (NH 4)2HPO4 , NH4Cl ) nên khả năng trương nở của PVA- PAA không cao như chất nền PVA- PAA, nên các phân tử muối được giữ lại và tan từ từ 2 Khảo sát khả năng giữ ẩm của phân NPK đã điều chế được Sau 6 ngày lượng nước mà phân đã hấp thu được giải phóng hết,so với mẫu đất đối chứng lượng nước hấp thu đã... trong phân, đất và hàm lượng phân tan trong nước theo từng giờ • Thử nghiệm phân với cây rau ngắn ngày trên đất cát THỰC NGHIỆM • Hệ thống phản ứng tổng hợp phân • Sơ đồ tổng hợp chất nền Nước cất ,PVA Khuấy trong 3 giờ Acid Acrylic Khuấy cho đến khi hỗn hợp đồng nhất Ce(SO4)2 Khuấy trong 3 giờ Bán sản phẩm Rửa,sấy ,nghiền Sản phẩm THỰC NGHIỆM 1 2 3 4 5 6 Tổng hợp và khảo sát chất nền bao bọc phân Điều chế. .. của phân N Độ tan của phân NPK 16-16-8 bao bọc bởi PVA- PAA trong nước Thời gian(giờ) 1 2 3 4 5 6 7 8 Hàm lượng N (%) 21.2 15.37 12.55 7.79 1 7.14 5.84 4.55 3.68 Hàm lượng P2O5 (%) 18.2 16.12 11.85 7.26 5 6.19 4.22 3.88 2.17 Hàm lượng K2O (%) 36.17 18.68 9.86 5.64 4.36 3.09 2.45 7.67 Khảo sát khả năng hút nước và giữ ẩm của phân NPK đã điều chế được 1 Khảo sát khả năng hút nước của phân NPK đã điều chế. .. -CH2- • Dựa vào kết quả phân Dựa vào kết quả phân tích trên chúng tôi kết tích trên chúng tôi kết luận: luận: Monomer AA đã được Monomer AA đã được ghép vào mạch PVA mạch PVA trên oxi của mạch oxi của mạch PVA tạo copolymer PVA tạo copolymer OH CH2 OH CH2 CH OH CH CH OH CH 2 CH CH 2 n C e (S O 4 )2 /N O CH OH OH C H 2 CH CH 2 CH n CH2 C 2 O PVA- PAA PVA- PAA O CH 2 CH CH COOH CH 2 CH n CH CH 2 CH C 2 CH2... của PVA- PAA Phổ 13C- NMR của PAA Phổ 13C -NMR cuả PVA Phổ 13C- NMR của chất nền PVA δ(ppm) AA Vị trí δ(ppm) PAA Vị trí δ(ppm) PVA- PAA Vị trí δ(ppm) Vị trí - - 171 -COOH 182 -COOH 182 -COOH - - 133-128 -C=C- - - - - 68.4-65.4 -CH-O- - - - - 68.4-65.4 -CH-O- - - - - 51.8 -CH- 57.8 -CH- 45.2-44.1 -CH2- - - 48.2 -CH2- 45.1-44.1 -CH2- - - - - - - 36.8-35.3 -CH2- • Dựa vào kết quả phân Dựa vào kết quả phân . NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ PHÂN NPK NHẢ NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ PHÂN NPK NHẢ CHẬM TRÊN NỀN COPOLYMER PVA-PAA CHẬM TRÊN NỀN COPOLYMER PVA-PAA VÀ SƠ KHẢO ỨNG DỤNG PHÂN VÀ SƠ KHẢO ỨNG DỤNG PHÂN TRÊN. hợp và khảo sát chất nền bao bọc phân. 2. Điều chế và khảo sát phân Kali nhả chậm. 3. Điều chế và khảo sát phân NP nhả chậm. 4. Điều chế và khảo sát phân N nhả chậm. 5. Điều chế và khảo sát phân. chậm. 5. Điều chế và khảo sát phân NPK nhả chậm. 6. Khảo sát khả năng hút nước và giữ ẩm của phân NPK nhả chậm. 7. Sơ khảo ứng dụng của phân NPK nhả chậm trên đất cát. 8. Xác định hàm lượng N, P 2 O 5 ,