Tổng hợp và nghiên cứu tính chất của phân bón URE nhả chậm

Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC  MAI THỊ LOAN TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA PHÂN BÓN URE NHẢ CHẬM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa công nghệ môi trƣờng Ngƣời hƣớng dẫn khoa học TS NGUYỄN THANH TÙNG HÀ NỘI – 2012 Mai Thị Loan K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Khóa luận đƣợc hoàn thành phòng vật liệu polyme - Viện Hóa học – Viện KH&CN Việt Nam Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn: TS Nguyễn Thanh Tùng ThS Lê Cao Khải tận tình hƣớng dẫn giúp đỡ em hoàn thành khóa luận Em xin trân trọng cảm ơn tập thể khoa học phòng Công nghệ vật liệu polyme – Viện Hóa học - Viện KH&CN Việt Nam thầy cô khoa Hóa học trƣờng ĐHSP Hà Nội tạo điều kiện để em hoàn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2012 Sinh viên Mai Thị Loan Mai Thị Loan K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Mai Thị Loan AAm : acrylamit ASC : axit ascobic APS : amoni pesunfat CDU : Ure-crotonaldehit CRFs : Phân bón nhả có kiểm soát IBDU : Ure-isobutyraldehit MBA : N,N’ - metylenbisacrylamit PAM : Polyacrylamit PSCU : Phân ure bọc lƣu huỳnh polyme PVAc : Polyvinylaxetat SCU : Lƣu huỳnh bọc ure UF : Ure formandehit K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung vai trò phân bón, tình hình sản xuất sử dụng phân bón 1.1.1.Vai trò phân bón 1.1.1.1.Vai trò phân chứa nitơ 1.1.1.2.Vai trò phân chứa photpho 1.1.1.3.Vai trò phân kali 1.1.2.Tình hình sản xuất sử dụng phân bón giới 1.1.3 Thực trạng việc sử dụng phân bón nước ta 1.1.4 Những vấn đề thách thức sử dụng phân bón truyền thống 1.2 Tổng quan phân bón nhả chậm phân bón nhả có kiểm soát 1.2.1 Định nghĩa phân bón nhả chậm phân bón nhả có kiểm soát 1.2.2 Tình hình nghiên cứu phân bón nhả chậm phân bón nhả có kiểm soát 11 1.2.2.1 Trên giới 11 1.2.2.2 Trong nước 13 1.2.3.Ưu, nhược điểm phân bón nhả chậm phân bón nhả có kiểm soát 14 1.2.3.1 Ưu điểm 14 1.2.3.2 Nhược điểm 15 1.2.4 Các loại phân nhả chậm 16 1.2.4.1 Phân ngưng tụ ure andehit (metylen ure) 16 1.2.4.2 Phân bọc nhả chậm 18 1.2.5 Các phương pháp sản xuất phân bón nhả chậm nhả có kiểm soát 20 1.3 Phân bón nhả chậm siêu hấp thụ nƣớc giữ ẩm 21 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM 26 Mai Thị Loan K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp 2.1 Hoá chất, dụng cụ, thiết bị nghiên cứu 26 2.1.1 Hoá chất, dụng cụ 26 2.1.2 Thiết bị nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng 26 2.2 Phƣơng pháp thực nghiệm nội dung nghiên cứu 27 2.2.1 Phương pháp thực nghiệm 27 2.2.1.1 Tổng hợp phân ure nhả chậm sở polyacrylamit tạo lưới MBA 27 2.2.1.2 Đo tỷ lệ trương polyme 27 2.2.1.3 Nghiên cứu trình nhả ure sản phẩm môi trường nước 27 2.2.1.4 Nghiên cứu trình nhả ure sản phẩm đất 28 2.2.2 Nội dung nghiên cứu 28 2.2.2.1 Ảnh hưởng hàm lượng chất tạo lưới MBA 28 2.2.2.2 Ảnh hưởng hàm lượng chất khơi mào APS 28 2.2.2.3 Ảnh hưởng tỷ lệ ure/AAm 28 2.2.2.4 Ảnh hưởng nhiệt độ tới khả nhả ure sản phẩm đất 28 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 3.1 Tổng hợp phân ure nhả chậm - hấp thụ nƣớc 29 3.1.1 Ảnh hưởng hàm lượng chất tạo lưới MBA 29 3.1.2 Ảnh hưởng hàm lượng chất khơi mào APS 30 3.1.3 Ảnh hưởng tỷ lệ ure/AAm đến tỷ lệ trương sản phẩm 32 3.1.4 Phổ hồng ngoại 33 3.1.5 Hình thái học bề mặt 34 3.2 Nghiên cứu khả nhả ure môi trƣờng 35 3.2.1 Khả nhả ure nước 35 3.2.2 Khả nhả ure đất 36 3.3 Ảnh hƣởng nhiệt độ tới trình nhả ure đất 38 Mai Thị Loan K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp KẾT LUẬN 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 MỞ ĐẦU Ông cha ta có câu “Nhất nƣớc, nhì phân, tam cần, tứ giống” Điều khẳng định vai trò to lớn nƣớc phân bón sản xuất nông nghiệp, đặc biệt với nƣớc mà 80% dân số làm nông nghiệp nhƣ Việt Nam Tuy nhiên, việc sử dụng phân bón nhiều nhƣ gây lãng phí mà ảnh hƣởng không tốt tới môi trƣờng sức khỏe ngƣời Vì thế, việc nghiên cứu để tạo loại phân bón vừa đảm bảo cung cấp đủ dinh dƣỡng cho trồng thời gian dài, vừa không ảnh hƣởng tới môi trƣờng mối quan tâm đặc biệt nhà khoa học Trong năm gần đây, việc ứng dụng công nghệ vào lĩnh vực sản xuất phân bón biện pháp hữu hiệu nhằm tăng hiệu sử dụng phân bón cải thiện suất trồng Kỹ thuật nhả có kiểm soát tạo loại phân bón có khả tăng cƣờng phát triển chất dinh dƣỡng đƣợc đƣa vào polyme bọc vỏ polyme Sau đó, chất dinh dƣỡng đƣợc nhả dần cho hấp thụ, tránh đƣợc tƣợng rửa trôi phân bón, tiết kiệm sức lao động chi phí sản xuất nhƣ giảm thiểu nguy ô nhiễm môi trƣờng Nitơ, chất dinh dƣỡng thực vật đƣợc áp dụng rộng rãi nhất, thƣờng đƣợc coi yếu tố định suất trồng [1] Gần đây, nitơ đƣợc phát có tác dụng không tốt với môi trƣờng nhƣ sức khỏe ngƣời động vật [2] Trong số loại phân chứa nitơ, ure đƣợc sử dụng rộng rãi phổ biến hàm lƣợng nitơ cao (46% nitơ) dễ sử dụng có giá thành thấp so với sản phẩm khác [3] Tuy nhiên, lƣợng ure Mai Thị Loan K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp bị vào môi trƣờng lên tới 40 - 70% kéo theo nhiều vấn đề nghiêm trọng nhƣ: phá hủy tầng ozon, ô nhiễm nguồn nƣớc, tƣợng phú dƣỡng sông hồ Với lí lựa chọn đề tài “Tổng hợp nghiên cứu tính chất phân bón ure nhả chậm” Nhiệm vụ cụ thể khóa luận là: - Tổng hợp phân ure nhả chậm siêu hấp thụ nƣớc sở polyacrylamit với chất tạo lƣới MBA, hệ khơi mào oxi hóa khử APS/ASC - Nghiên cứu ảnh hƣởng yếu tố nhƣ hàm lƣợng chất khơi mào, chất tạo lƣới, tỷ lệ ure/AAm tới tỷ lệ trƣơng polyme - Nghiên cứu trình nhả ure sản phẩm môi trƣờng nƣớc, đất - Nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ tới khả nhả ure sản phẩm môi trƣờng đất Mai Thị Loan K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung vai trò phân bón, tình hình sản xuất sử dụng phân bón [4] 1.1.1 Vai trò phân bón Phân bón chất hữu vô chứa nguyên tố dinh dƣỡng cần thiết cho trồng, đƣợc bón vào đất hay hòa vào nƣớc phun, xử lí hạt giống, rễ Phân bón cung cấp chất dinh dƣỡng cho trồng sinh trƣởng, phát triển Nếu lấy từ đất trồng hoàn toàn không đủ chất dinh dƣỡng mà phải lấy thêm phần lớn từ phân bón Phân bón thức ăn nuôi sống trồng Điều tra tổng kết khắp nơi giới cho thấy kĩ thuật trồng trọt, bón phân có ảnh hƣởng lớn tới suất trồng Theo tổ chức FAO, thập niên 70-80 kỷ 20, phạm vi toàn giới, phân bón định 50% sản lƣợng tăng thêm Ở nƣớc ta, năm 1990, phân bón làm tăng trung bình 35% tổng sản lƣợng Đối với đất môi trƣờng, bón phân làm tăng độ phì nhiêu đất, đất tốt hơn, cân đối hơn, biện pháp cải tạo đất hữu hiệu Ở vùng đất có độ phì nhiêu ban đầu thấp, tức đất xấu việc bón phân có tác dụng rõ Việc sử dụng phế thải hoạt động đời sống ngƣời, chất thải công nghiệp để làm phân bón góp phần hạn chế ô nhiễm môi trƣờng 1.1.1.1 Vai trò phân chứa nitơ Cây hút N chủ yếu dƣới dạng NH+4 NO3- Phân nitơ đa dạng nhƣ: ure, amoni sunfat, amoni nitrat…N thành phần quan trọng cần thiết cho phát triển Nó nguyên tố tham gia vào thành phần Mai Thị Loan K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp chất diệp lục, protit, peptit, axit amin, enzim, nhiều loại vitamin chất điều hòa sinh trƣởng… N yếu tố định phát triển mô tế bào sống Bón đủ N sinh trƣởng nhanh, nhiều chồi, cành, hoa nhiều, tích lũy đƣợc nhiều chất nên cho suất cao chất lƣợng tốt Do đó, N yếu tố dinh dƣỡng đƣợc hút tích lũy nhiều nhất, yếu tố định suất Thiếu N, sinh trƣởng kém, còi cọc, vàng lá, hoa suất thấp 1.1.1.2 Vai trò phân chứa photpho Cây hút P chủ yếu dƣới dạng khoáng photphat hóa trị hóa trị P có vai trò quan trọng với P có vai trò trung tâm trình trao đổi lƣợng tổng hợp protein P thành phần chủ yếu chất ADP ATP chất dự trữ lƣợng cho trình sinh hóa cây, đặc biệt trình quang hợp, tạo thành chất béo protein P thúc đẩy phát triển rễ cây, kích thích hình thành nốt sần họ đậu, thúc đẩy hoa hình thành cây, yếu tố định chất lƣợng hạt giống P giúp tăng khả chống chịu với điều kiện bất lợi nhƣ rét, hạn, sâu bệnh P có tác dụng hạn chế tác hại việc bón thừa N, P giúp sinh trƣởng tốt, suất cao chất lƣợng nông sản cao 1.1.1.3 Vai trò phân kali Cây hút K dƣới dạng K+, tế bào dễ để dung dịch K thấm qua nên K đƣợc hút dễ dàng nguyên tố khác Phân kali bao gồm số phân nhƣ: KCl, KNO3, K2SO4… K tham gia tích cực vào trình quang tổng hợp nên chất gluxit K làm tăng khả thẩm thấu nƣớc tế bào, điều chỉnh khuếch tán CO2 trình quang hợp, đồng thời tăng khả sử dụng ánh sáng cho điều kiện nắng K thúc đẩy trình tổng hợp N cây, làm giảm tác hại việc bón nhiều Mai Thị Loan K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp N, thúc đẩy hoa, tăng cƣờng khả chống chịu điều kiện bất lợi, làm tăng hàm lƣợng chất bột nền, làm tăng chất lƣợng hạt Thiếu K, già chuyển màu nâu, chóp rìa khô dần, phát triển chậm, mềm yếu, dễ đổ ngã 1.1.2 Tình hình sản xuất sử dụng phân bón giới Nhu cầu phân bón giới phụ thuộc vào yếu tố phát triển dân số kinh tế giới, tốc độ phát triển ngành nông nghiệp, sách quản lý nhà nƣớc quốc gia Sự gia tăng dân số giới đẩy nhu cầu lƣơng thực, thực phẩm tăng nhanh Sự phát triển dân số kinh tế giới rõ ràng hai nguyên nhân trực tiếp làm tăng nhu cầu lƣơng thực, sản phẩm nông nghiệp nhu cầu phân bón Cụ thể nhu cầu phân đạm hàng năm giới tăng khoảng 1,4% tính tới năm 2011/2012 tƣơng ứng với khoảng 7,3 triệu Trong đó, khu vực tiêu thụ chủ yếu loại phân Đông Á, Nam Á, Bắc Mỹ Tây Âu Đối với phân lân nhu cầu sử dụng tăng khoảng 2% năm, phần lớn nhu cầu sử dụng thuộc châu Á với 71% châu Mỹ với 21% Phần đóng góp gia tăng nhu cầu dùng phân lân khu vực cụ thể Nam Á chiếm 35,8%, Đông Á 33,8%, Mỹ La tinh chiếm 18,3% Ngoài hai loại phân bón phân kali đóng vai trò quan trọng sản lƣợng loại phân hàng năm tăng khoảng 2,4% tƣơng đƣơng với 3,6 triệu Trên giới, khu vực tiêu thụ loại phân nhiều châu Á với 68% thứ hai châu Mỹ với 26% Do nhu cầu phân bón ngày tăng, lƣợng phân đƣợc cung cấp hàng năm tăng khoảng 30 triệu tƣơng đƣơng với khoảng 3% Theo ƣớc tính, lƣợng phân đạm tăng khoảng 23,1 triệu năm 2011/2012 so với năm 2007/2008 Sản lƣợng phân lân năm 2011/2012 tăng khoảng 3,2% tƣơng ứng với khoảng 6,3 triệu Khu vực sản xuất phần lớn lƣợng phân Mai Thị Loan 10 K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp (Điều kiện: MBA 0,05%; tỷ lệ APS/ASC=1/6; ure/AAm=1,8; t=250C) Hình Ảnh hưởng hàm lượng chất khơi mào APS đến tỷ lệ trương Từ kết bảng hình thấy rằng: tỉ lệ trƣơng tăng hàm lƣợng APS tăng từ 0,2% đến 0,6% lớn 0,6% tỉ lệ trƣơng giảm Điều giải thích đƣợc theo lý thuyết trình trùng hợp gốc khối lƣợng phân tử giảm tăng nồng độ chất khơi mào Với việc giảm khối lƣợng phân tử số lƣợng đầu mạch polyme tăng Các đầu mạch không đóng góp cho độ hấp thụ nƣớc Bởi vậy, nguyên nhân khiến cho tỉ lệ trƣơng giảm tăng nồng độ chất khơi mào Hơn nữa, với hàm lƣợng chất khơi mào cao, số lƣợng gốc tự sinh làm tăng trình chuyển mạch dẫn đến tăng mật độ tạo lƣới giảm tỷ lệ trƣơng Khi hàm lƣợng chất khơi mào nhỏ 0,6% tỷ lệ trƣơng sản phẩm giảm Điều giảm số gốc tự sinh chất khơi mào Do vậy, Mai Thị Loan 36 K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp mạng lƣới không đƣợc tạo thành cách hiệu dẫn đến giảm tỷ lệ trƣơng Hàm lƣợng chất khơi mào tối ƣu 0,6% 3.1.3 Ảnh hưởng tỷ lệ ure/AAm đến tỷ lệ trương sản phẩm Tiến hành khảo sát ảnh hƣởng tỷ lệ ure/AAm đến tỷ lệ trƣơng sản phẩm kết đƣợc tổng hợp bảng Bảng Ảnh hƣởng tỷ lệ ure/AAm đến tỷ lệ trƣơng Tỷ lệ Ure/AAm 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 SR (g/g) 107 173 224 249 208 178 137 112 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc tỷ lệ trƣơng vào tỷ lệ ure/AAm đƣợc thể hình (Điều kiện: MBA 0,05%; APS 0,6%; ASC 0,1%; t= 250C) Hình Ảnh hưởng tỷ lệ ure/AAm đến tỷ lệ trương Dựa vào kết thu đƣợc bảng hình ta thấy: tồn cực đại tỷ lệ trƣơng cao tỷ lệ ure/AAm 1,8 Điều giải thích đƣợc do: hàm lƣợng ure thấp, toàn ure tham gia phản ứng với nhóm C=O acrylamit, ảnh hƣởng nhóm -NH2 làm giảm nồng độ monome, giảm số liên kết ngang nên tỉ lệ trƣơng thấp Do đó, tỷ lệ trƣơng tăng thành phần ure tăng Tuy nhiên, hàm lƣợng ure cao, polyme tạo khả bọc đƣợc toàn lƣợng ure mà ngƣợc lại lƣợng ure bọc polyme làm giảm độ xốp polyme làm giảm tỉ lệ trƣơng Khi tỷ lệ ure/AAm = 1,8 tỷ lệ trƣơng đạt cực đại Mai Thị Loan 37 K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nhƣ vậy, sau tiến hành khảo sát yếu tố ảnh hƣởng tới tỷ lệ trƣơng sản phẩm, rút điều kiện tối ƣu cho việc tổng hợp phân ure nhả chậm polyacrylamit là: - Nhiệt độ: 250C - Hàm lƣợng chất tạo lƣới 0,05% so với monome - Hàm lƣợng chất khơi mào APS 0,6%, ASC 0,1% so với monome - Tỷ lệ khối lƣợng ure/AAm=1,8 Mẫu ure nhả chậm siêu hấp thụ nƣớc điều kiện tối ƣu đƣợc sử dụng cho việc khảo sát đặc trƣng lý hóa nghiên cứu trình nhả chậm sau 3.1.4 Phổ hồng ngoại Phổ hồng ngoại sản phẩm đƣợc biểu diễn hình Hình Phổ hồng ngoại sản phẩm Trên phổ sản phẩm thấy xuất dải hấp thụ mạnh vị trí 3459,9cm-1 đặc trƣng cho dao động hóa trị nhóm –NH2 Píc 3081,13cm-1 đặc trƣng cho dao động hóa trị nhóm -CH no Dải hấp thụ Mai Thị Loan 38 K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp vị trí 1619,23cm-1 1668,11cm-1 đặc trƣng cho dao động hóa trị nhóm cacbonyl (-C=O) acrylamit Píc 1472,77 đặc trƣng cho dao động biến dạng nhóm –NH amit Dải hấp thụ 530,53cm-1 613,83cm-1 đặc trƣng cho nhóm N-CO-N ure Trên phổ thấy không xuất dải hấp thụ mạnh vùng 3050 cm-1 đặc trƣng cho dao động hóa trị C-H không no, không xuất dải hấp thụ trung bình yếu vùng 1680-1620 cm-1 đặc trƣng cho dao động hóa trị C=C chứng tỏ phản ứng trùng hợp xảy 3.1.5 Hình thái học bề mặt Ảnh SEM mẫu phân bón ure nhả chậm siêu hấp thụ nƣớc độ phóng đại 500 1000 đƣợc trình bày hình 6, hình Hình Ảnh SEM sản phẩm độ phóng đại 500 Mai Thị Loan 39 K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hình Ảnh SEM sản phẩm độ phóng đại 1000 Quan sát ảnh SEM cho thấy ure tồn dạng hạt đƣợc bao bọc lớp polyme Trên bề mặt polyme có nhiều đƣờng kênh lỗ xốp chứng tỏ polyme có khả hấp thụ nƣớc tốt 3.2 Nghiên cứu khả nhả ure môi trƣờng 3.2.1 Khả nhả ure nước Tiến hành khảo sát khả nhả ure nƣớc nhiệt độ phòng (25oC) theo thời gian kết đƣợc tổng hợp bảng Bảng Khả nhả ure nước theo thời gian Thời gian (giờ) 10 15 20 25 30 35 40 %N 37 51,2 62,4 70,0 76,5 81,6 85 87 Mai Thị Loan 40 K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Đồ thị biểu diễn trình nhả ure nƣớc đƣợc thể hình Hình Khả nhả ure nước Từ kết thấy : đầu, hàm lƣợng nitơ nhả ít, đạt 37% Sau tiếp theo, hàm lƣợng nitơ tăng nhanh đến 51,2% Sau đó, hàm lƣợng nitơ nhả tăng chậm dần trở nên không đổi Sau 40 giờ, lƣợng nitơ nhả 87% Điều đƣợc giải thích ure tan dễ dàng nƣớc chất dinh dƣỡng đƣợc nhả Polyme siêu hấp thụ nƣớc hấp thụ lƣợng nƣớc lớn hình thành mạng lƣới hydrogel, đồng thời có tồn trao đổi nƣớc hydrogel dung dịch ure đƣợc nhả Khi tồn cân nƣớc bên hydrogel dung dịch tốc độ giải phóng nitơ chậm dần 3.2.2 Khả nhả ure đất Tiến hành khảo sát trình nhả ure đất mẫu ure nhả chậm ure thông thƣờng nhiệt độ phòng Kết đƣợc tổng hợp bảng Bảng Quá trình nhả ure đất ure nhả chậm ure thông thường Mai Thị Loan 41 K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Thời gian (ngày) Khóa luận tốt nghiệp %N nhả ure nhả chậm ure thông thƣờng 12,0 48,0 26,0 65,0 42,0 77,0 10 53,0 80,0 15 58,0 80,7 20 65,0 81,5 25 69,0 81,8 30 72,0 82,0 35 73,0 82,1 Đồ thị biểu diễn trình nhả ure đất ure ure nhả chậm đƣợc thể hình Hình Quá trình nhả đất ure nhả chậm ure thông thường Mai Thị Loan 42 K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Có thể thấy rằng: sau ngày, tổng lƣợng nitơ tƣơng ứng thoát từ mẫu ure không bọc 65% đến hết ngày thứ 4, tổng lƣợng nitơ thoát 77%, ngày tiếp theo, lƣợng nitơ nhả ít, hết 35 ngày tổng lƣợng nitơ 82,1% Mẫu phân bón bọc có tổng nitơ nhỏ nhiều so với mẫu không bọc ngày thứ ngày thứ hai Sau ngày, lƣợng nitơ mà mẫu phân bón bọc nhả 26% Sau 35 ngày, lƣợng nitơ nhả tăng lên nhiều, đạt 73% Đặc biệt, dƣới điều kiện độ ẩm lƣợng nitơ từ ure không bọc nhanh Do vậy, lƣợng nitơ thất thoát từ phân bón ure bọc polyacrylamit nhỏ 3.3 Ảnh hƣởng nhiệt độ tới trình nhả ure đất Tiến hành khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ tới khả nhả phân bón ure nhả chậm đất Kết đƣợc tổng hợp bảng Bảng Ảnh hưởng nhiệt độ tới trình nhả ure đất Thời gian (ngày) 250C 300C 350C 12 14 15 26 37 40 42 46 50 10 53 57 59 15 58 62 64 20 65 69 71 25 69 73 76 30 72 75 78 35 73 76 80 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc % N đƣợc nhả theo thời gian nhiệt độ 250C; 300C; 350C đƣợc thể hình 10 Mai Thị Loan 43 K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hình 10 Ảnh hưởng nhiệt độ tới trình nhả ure đất Từ kết bảng hình 10 ta thấy: Hàm lƣợng N đƣợc giải phóng tăng nhiệt độ tăng từ 250C tới 350C Điều đƣợc giải thích nhiệt độ tăng, phân tử mạng lƣới chuyển động nhanh hơn, khả khuếch tán N sản phẩm tăng nên khả nhả ure cao Nhƣ vậy, nhiệt độ yếu tố ảnh hƣởng trực tiếp đến khả nhả chậm phân bón Mai Thị Loan 44 K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu làm việc, thu đƣợc số kết sau: - Đã tổng hợp thành công phân bón ure nhả chậm siêu hấp thụ nƣớc giữ ẩm phƣơng pháp trùng hợp dung dịch acrylamit ure, sử dụng chất tạo lƣới MBA, hệ khơi mào oxi hóa khử APS/ASC 25 0C với hàm lƣợng nitơ 33,86%, độ hấp thụ nƣớc 249 g/g - Đã khảo sát ảnh hƣởng điều kiện phản ứng nhƣ hàm lƣợng chất tạo lƣới MBA, hàm lƣợng chất khơi mào APS, tỷ lệ ure/AAm tới tỷ lệ trƣơng sản phẩm, từ rút điều kiện tối ƣu là: hàm lƣợng MBA 0,05%, hàm lƣợng APS 0,6%, hàm lƣợng ASC 0,1% so với AAm, tỷ lệ ure/AAm 1,8, nhiệt độ 250C để tổng hợp phân bón nhả chậm siêu hấp thụ nƣớc giữ ẩm - Đã nghiên cứu trình nhả nitơ môi trƣờng nƣớc sản phẩm, sau 40 hàm lƣợng N nhả 87% - Đã nghiên cứu trình nhả nitơ môi trƣờng đất sản phẩm Sau 35 ngày, lƣợng N giải phóng 73%, phù hợp với đề xuất phân bón nhả chậm Ủy ban chuẩn hóa Châu Âu - Đã khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ tới trình nhả ure sản phẩm môi trƣờng đất Khi tăng nhiệt độ khả nhả ure tăng Với kết khóa luận cho thấy sản phẩm phân bón ure nhả chậm sở polyacrylamit tạo lƣới MBA bọc ure trƣơng tốt nƣớc, có khả giữ ẩm cao có tính chất nhả chậm tốt Việc sử dụng loại phân bón sở để tăng cƣờng phát triển trồng, tăng suất mùa vụ, giảm chi phí sản xuất, đồng thời giảm thiểu nguy gây ô nhiễm môi trƣờng Đây loại phân bón tiên tiến, thân thiện với môi trƣờng, hƣớng nông nghiệp, có triển vọng tƣơng lai, góp phần vào thành công công đại hóa nông nghiệp nƣớc ta nhƣ giới Mai Thị Loan 45 K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Bockman, O C., and Olfs, H.W., “Fertilizers, Agronomy and N2O” Nutr Cycling Agroecosyst 52, 165-170, 1998 Keeney, D., “What goes around comes around – The nitrogen issues cycle”, In “Thirt Int Dahlia Greidinger Sym on Fertilization and The Environme nt, April 1997”, (J.J Mortwedt, and A Shaviv, Eds.), Technion, Haifa, 28, p 365-368, 1997 Basak R K., “Fertilizers”, Kalyani Publishers, New Dehli, 12, p 37-40, 2000 Mortvedt, J.J., “Cadmium levels in soils and plants from some long-term soil fertility experiments in the United States”, J Environ Qual., 16, 137142, 1987 Ranian Kumar Basak, “Fertilizers”, Kalyani Publishers, New Delhi, 13, 90-112, 2000 Smith, S.J., Schepers, J.S., and Porter, L.K., “Assessing and managing nitrogen losses to the environment”, Adv Soil., 14, 40- 45, 1990 Jurgens-Gschwind, S “Ground water nitrates in other developed countries (Europe) - relationships to land use patterns, In “Nitrogen management and ground water protectio”, (R.F Follet, Ed.), 26, pp 75-138 Elsevier, Amsterdam, 1989 Goodchild, R.G “EC policies for reduction of nitrogen in water: the example of the Nitrates Directive”, In “First International Nitrogen Conference” (Van der Hoek and W Klaas Eds.), 54, pp 737-740, Elsevier, Oxford, UK, 1998 Livingston, M L and Cory D C.“Agricultural nitrat contamination of ground water: An evaluation of environmental policy”, J Am Water Mai Thị Loan 46 K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Resour Assoc, 34, 1311 – 1317, 1998 10 Sharpley, A.N., and Menzel, R.G.“The impact of soil and fertiliser phosphorus on the environment”, Adv Agron, 41, 297-320, 1987 11 Newbould, P., “The use of fertiliser in agriculture Where we go practically and ecologically?”, Plant Soil, 115, 297-311, 1989 12 Mortvedt, J.J “Cadmium levels in soils and plants from some long-term soil fertility experiments in the United States” J Environ Qual, 16, 137142, 1987 13 Hauck, R.D “Slow release and bio-inhibitor-amended nitrogen fertilisers In “Fertiliser technology and use”, (O.P Engelsta d, Ed.) pp 293-322 3rd ed SSSA Madison,WI, 1985 14 Trenkel, M.E., “Controlled release and Stabilized Fertilisers in Agriculture”, IFA, Paris, 54, 342-348, 1997 15 Shavit U, Shaviv A, Shalit G, and Zaslazvsky D, “Release characteristics of a new type of CRF”, J Controlled Release, 43, 131138, 1997 16 Goertz, Harvey.M., “Technology development in coated fertilisers”, In: “Proc Dahlia Gre idinger Memorial Int Workshop on Controlled/Slow Release Fertilisers”, (Y Hagin et al Eds.) Mar 1993, Technion, Haifa Israel, 1995 17 Mangrich A.S., “Study of metallo porphyrins synthesis in the presence of zeolites”, J Appl Polym Sci., 18, p 242-247, 2001 18 Ma, S M.; Liu, M Z; Guo, M Y; Wu, L., “Preparation of Superabent Polymer with Slow-Release Phosphatate Fertilizer”, J Appl Polym Sci., 92, 3417, 2004 19 Delgalo J A., “Forester communication”, J Appl Polym Sci., 26, p 212-245, 2002 Mai Thị Loan 47 K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp 20 M Bakass, A Mokhlisse, M Lallemant, “ Preparation of superabsorbent polyme with slow release phosphate fertilizer” J Appl Polym Sci., 83, 234, 2002 21 A Jarosiewicz, M Tomaszewska, “Controlled-release NPK fertilizer encapsu-lated by polymeric membranes” Journal of Agricultural and food Chemistry, 51, 413-414, 2003 22 Dennis D.E, “Controlled – Release Fertilizers Using Zeolit”, U.S Geological Survey, 24, p.1-2, 2004 23 Falu Zhan, Mingzhu Liu, Mingyu guo, “Physical and chemical characteristics of polymer coatings in CRF formulation” J Appl Polym Sci., Vol.92, p 1-2, 2004 24 K Yamashita, O Hashimato, T Nishimura, M Nango, “Preparation of superabsorbent slow release nitrogen fertilizer by inverse suspension polymerization”, Reactive & Functional Polymers, 13, 51-61, 2002 25 Wong, J.W.C., Chan, C.W.Y., “Nitrogen and phosphorus leaching from fertilizer applied on golf course: lysimeter study”, Water, Air, Soil Pollut, 107, 335-345, 2003 26 Zaidel E “Models of controlled release of fertilisers” D Sc Thesis, Agric Engn Technion-IIT, Haifa, Israel, 24, p 34-36, 1996 27 Du C., “Controlled – Release Fertilizers Using Zeolit” J Appl Polym Sci., 36, p.124-130, 2004 28 Zhan F., Mingzhu Liu, Mingyu Guo, LanWu, “Preparation and properties of a double-coated slow-release NPK compound fertilizer with superabsorbent and water-retention” J Appl, Polyme Sci., Vol 92, p 3417-3421, 2004 29 Hiệp hội phân bón quốc tế, “Cẩm nang sử dụng phân bón”, Trung tâm thông tin khoa học kỹ thuật hóa chất, trang 36 – 65, 1998 Mai Thị Loan 48 K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp 30 Phạm Hữu Lý cộng sự, “ Nghiên cứu, tổng hợp ure nhả chậm gelatin”, Tuyển tập kết NCKH Viện Hóa học, trang 84 – 93, 2001 31 Nguyễn Thanh Tùng đồng sự, “Nghiên cứu khả lưu giữ phân bón polyme siêu hấp thụ nước”, Tạp chí hóa học, tập 10, trang 18, 2002 32 Gordonov, B., and Michael, U., “Controlled release of coated granular fertilizers”, In “Third Int Dahlia Greidinger Sym on Fertilisation and The Environment”, (Mortwedt J J and A Shaviv Eds.), 26, pp 313-320, Technion, Haifa, 1998 33 Mikkelsen, R.L “Using hydrophilic polymers to control nutrient release”, Fert Res, 38, 53-60, 1994 34 Shaviv, A and Mikkelsen, R.L., “Slow release fertilisers for a safer environment maintaining high agronomic use efficiency”, Fert Res, 35, 1-12, 1993 35 Hall, W.L., “New methodology for slow-release fertilizers”, Book of th Abstracts, 218 ACS National meeting, New Orleans, 14-16, 1999 36 Raban, S., and Shaviv, A., “Controlled release characteristics of coated urea fertilisers”, J Appl Polyme Sci., 43, p 105-106, 1995 37 Trenkel, M.E., “Controlled release and Stabilized Fertilisers in Agriculture”, J Appl, Polyme Sci.,32, 84-87, IFA, Paris, 1997 38 Ghosh, B.C., and Bhat, R., “Environmnetal hazards of nitrogen loading in wetland fields”, Environ Pollut, 102, 23-136, 1998 39 Scheib, R.M., “Controlled release fertiliser workshop 1991 Proceedings”, TVA - NFERC, Alabama, 43-48, 1991 40 MingzhuLiu, Rui Liang, Falu Zhan, Zhen Liu and Aizhen Niu, “Synthesis of a slow-release and superaborbent nitrogen fertilizer and its Mai Thị Loan 49 K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp properties”, Polym Adv Technol, 17, 430-438, 2006 41 Mingyu, Mingzhu Liu, Faluzhan and Lan Wu, “Preparation and Properties of a Slow-Release Membrane-Encapsulated Ure Fertilizer with Superabsobent and Moisture Preservation”, Ind Eng Chem Res., Vol 44, No 12, 34-45, 2005 42 B Tyliszczczak, J Polaczek, J Pielichowski, K Pielichowski, “Preparation and Properties of biodegradable Slow-Release PAA Superabsorbent Matrixes for Phosphorus Fertilizers”, Macromol Symp, 279, 236-242, 2009 Mai Thị Loan 50 K34B – SP Hóa [...]... thiện chất lƣợng mùa màng Markusch P H và cộng sự [21] đã thực hiện phản ứng giữa isocyanat với các hạt phân tạo thành phân bọc ure nhả chậm Hamada E và cộng sự [22] đã nghiên cứu thành công phân K nhả chậm Thành phần chính của phân là: K2O, SiO2, và CaO Tỉ lệ nhả K2O đƣợc kiểm tra bởi tỉ lệ khối lƣợng của K2O tổng số và K2O trong nƣớc Zhu Zhenliu và cộng sự [23] đã tổng hợp đƣợc phân ure nhả chậm từ... trong phân lân có thể tích tụ trong đất trong thời gian dài [12] và gây hậu quả nghiêm trọng 1.2 Tổng quan về phân bón nhả chậm và phân bón nhả có kiểm soát 1.2.1 Định nghĩa về phân bón nhả chậm và phân bón nhả có kiểm soát Ngành công nghiệp phân bón luôn phải đối mặt với những tồn tại khó tháo gỡ, đó là vấn đề cải thiện hiệu quả sử dụng phân bón Bởi vậy, việc rất cần thiết là phát triển một loại phân bón. .. Khóa luận tốt nghiệp + Nhả ít nhất 70% trong khoảng thời gian đã định 1.2.2 Tình hình nghiên cứu phân bón nhả chậm và phân bón nhả có kiểm soát 1.2.2.1 Trên thế giới Phân nhả chậm đƣợc sự quan tâm nghiên cứu rộng rãi của các nhà khoa học trên thế giới trong nhiều thập niên qua Nhiều công trình nghiên cứu về các loại phân nhả chậm bằng cách bao bọc các hạt phân ban đầu bởi các chất nền khác nhau hay... polyure Việc bao bọc này ngăn chặn vón cục, tan chậm trong nƣớc và bị vi khuẩn phân hủy Bagdasarov V R và cộng sự [26] sử dụng zeolit (6-24%) và amoni nitrat hay ure (79-94%) để tổng hợp phân nhả chậm Du C và cộng sự [27] đã nghiên cứu thành công phân N, P, K nhả chậm trên các chất mang nhƣ metacrylic axit, PAM, PVA, polyetylenglycol hay từ chitosan từ thiên nhiên và dẫn xuất hay hỗn hợp của hơn một chất. .. cây trồng dài ngày và chƣa kiểm soát đƣợc thời gian nhả chậm 1.2.3 Ưu, nhược điểm của phân bón nhả chậm và phân bón nhả có kiểm soát 1.2.3.1 Ưu điểm - Phân bón nhả chậm làm giảm độc tính trong cây (đặc biệt là cây trồng từ hạt), bắt nguồn từ nồng độ ion cao trong đất, đó cũng chính là kết quả của quá trình hòa tan với tốc độ nhanh của phân bón truyền thống và vì thế góp phần cải thiện tính an toàn trong... lại vào bình thủy tinh sau đó lấy 5ml nƣớc rửa đi phân tích hàm lƣợng nitơ theo phƣơng pháp kjeldahl 2.2.2 Nội dung nghiên cứu 2.2.2.1 Ảnh hưởng của hàm lượng chất tạo lưới MBA Tổng hợp phân bón ure nhả chậm bọc polyacrylamit với hàm lƣợng chất tạo lƣới 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08% khối lƣợng so với monome acrylamit 2.2.2.2 Ảnh hưởng của hàm lượng chất khơi mào APS Tổng hợp phân bón ure nhả. .. so với phân bón dinh dƣỡng có sẵn” nhƣ amoni nitrat hay ure, amoni photphat, kali clorua Không có sự khác biệt chính thức nào giữa phân bón nhả chậm và nhả có kiểm soát nên thƣờng đƣợc gọi chung là phân nhả chậm Tuy nhiên, các sản phẩm N bị phân hủy bởi vi khuẩn nhƣ UF (Ure- Formaldehit), trong thƣơng mại thƣờng đƣợc gọi là phân nhả chậm và các sản phẩm dạng viên hoặc bọc đƣợc gọi là phân bón nhả có... phân bón ure nhả chậm bọc polyacrylamit với hàm lƣợng chất khơi mào: 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4% khối lƣợng so với monome acrylamit 2.2.2.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ ure/ AAm Tổng hợp phân bón ure nhả chậm bọc polyacrylamit với tỷ lệ ure/ AAm: 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,6 2.2.2.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới khả năng nhả ure của sản phẩm trong đất Nghiên cứu quá trình nhả ure của sản phẩm ở... CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tổng hợp phân ure nhả chậm - hấp thụ nƣớc 3.1.1 Ảnh hưởng của hàm lượng chất tạo lưới MBA Để khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng MBA, tiến hành phản ứng tổng hợp phân ure nhả chậm hấp thụ nƣớc với điều kiện: hàm lƣợng chất khơi mào APS 0,6% và ASC 0,1% so với AAm, tỉ lệ ure/ AAm là 1,8 ở 250C, hàm lƣợng MBA thay đổi từ 0,02% đến 0,08% so với AAm Kết quả đƣợc tổng hợp trong bảng... nƣớc và phân bón nhả chậm có thể cải thiện dinh dƣỡng cho cây trồng, đồng thời làm giảm tác động tới môi trƣờng từ các loại phân bón tan trong nƣớc, giảm thất thoát phân bón do bay hơi, giảm số lần tƣới nƣớc [40] Mai Thị Loan 26 K34B – SP Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp M Liu và các cộng sự [40] đã nghiên cứu và tổng hợp phân bón nitơ nhả chậm siêu hấp thụ nƣớc bằng phƣơng pháp trùng hợp ... chậm phân bón nhả có kiểm soát 1.2.1 Định nghĩa phân bón nhả chậm phân bón nhả có kiểm soát 1.2.2 Tình hình nghiên cứu phân bón nhả chậm phân bón nhả có kiểm soát 11 1.2.2.1 Trên giới ... hay Ra có chứa phân lân tích tụ đất thời gian dài [12] gây hậu nghiêm trọng 1.2 Tổng quan phân bón nhả chậm phân bón nhả có kiểm soát 1.2.1 Định nghĩa phân bón nhả chậm phân bón nhả có kiểm soát... luận tốt nghiệp + Nhả 70% khoảng thời gian định 1.2.2 Tình hình nghiên cứu phân bón nhả chậm phân bón nhả có kiểm soát 1.2.2.1 Trên giới Phân nhả chậm đƣợc quan tâm nghiên cứu rộng rãi nhà khoa