Luận án tiến sĩ nghiên cứu chế tạo bầu ươm cây tiên tiến, thân thiện môi trường. Nghiên cứu chế tạo túi bầu ươm trên cơ sở polyetylen tái sinh và phụ gia xác tiến oxy hóa. Đánh giá khả năng phân hủy của túi bầu trong các điều kiện khác nhau. Nghiên cứu ảnh hưởng của hai loại vật liệu tiên tiến, thân thiên môi trường là polyme siêu hấp thụ nước và polyacrylamit trong chế tạo ruột bầu ươm cây Thử nghiệm bầu ươm cây cho cây thông, cây keo và cây bạ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ -o0o - NGUYỄN THỊ THỨC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BẦU ƢƠM CÂY TIÊN TIẾN, THÂN THIỆN MƠI TRƢỜNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ HĨA HỌC HÀ NỘI - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌCVÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - NGUYỄN THỊ THỨC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BẦU ƢƠM CÂY TIÊN TIẾN THÂN THIỆN MÔI TRƢỜNG Chuyên ngành: Hóa hữu Mã số: 62.44.01.14 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Trịnh Đức Công GS.TS Nguyễn Văn Khôi HÀ NỘI - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi cộng Các kết nghiên cứu không trùng lặp chưa công bố tài liệu khác Hà Nội, ngày 05 tháng 10 năm 2019 Tác giả Nguyễn Thị Thức LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Nguyễn Văn Khôi TS.Trịnh Đức Công người thầy tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ, bảo suốt thời gian thực luận án, người thầy truyền động lực, niềm đam mê nhiệt huyết khoa học cho Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa học, Học viện Khoa học Cơng nghệ, phịng chun mơn, cán nghiên cứu phịng Vật liệu polyme – Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam ủng hộ, giúp đỡ thời gian thực luận án Cuối tơi xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè bên, động viên tơi hồn thành luận án MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH viii MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung bầu ươm 1.1.1 Túi bầu 1.1.2 Ruột bầu ươm 1.2 Túi bầu PE tự hủy chế tạo sở polyetylen tái sinh phụ gia xúc tiến oxy hóa 1.2.1 Sản xuất, tiêu thụ vấn đề ô nhiễm môi trường từ nhựa PE 1.2.2 Một số biện pháp xử lý nhựa PE phế thải 10 1.2.3 Các trình phân hủy polyetylen chứa chứa phụ gia xúc tiến oxy hóa 17 1.2.4 Các tiêu chuẩn đánh giá khả tự hủy polyetylen 24 1.3 Polyme siêu hấp thụ nƣớc(SAP) polyacrylamit (PAM) sử dụng để cải tính ruột bầu ƣơm 26 1.3.1 Polyme siêu hấp thụ nước (SAP) ứng dụng để cải thiện độ ẩm đất 26 1.3.2 Polyacrylamit (PAM) ứng dụng làm vật liệu liên kết đất 32 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 40 2.1 Nguyên vật liệu hóa chất 40 2.2 Dụng cụ thiết bị 41 2.3 Thực nghiệm 45 2.3.1 Chế tạo mẫu màng chưa hạt nhựa rPE thiết bị trộn kín brabender 45 2.3.4 Chế tạo túi bầu ươm có thời gian phân hủy khác 49 2.3.5 Chế tạo ruột bầu ươm sử dụng vật liệu AMS-1 PAM 49 2.3.6 Thử nghiệm bầu ươm cho đối tượng trồng khác 50 i 2.4 Phân tích, đánh giá 51 2.4.1 Xác định tính chất học 51 2.4.2 Phổ hồng ngoại (FTIR) 52 2.4.3 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) 53 2.4.4 Xác định số carbonyl (CI) 53 2.4.5 Xác định tính lưu biến chảy (mơmen xoắn) 53 2.4.6 Độ bóng vật liệu 53 2.4.7 Phân hủy oxy hóa nhiệt (theo tiêu chuẩn ASTM D5510) 54 2.4.8 Phân hủy oxy hóa quang nhiệt ẩm (theo tiêu chuẩn ASTM G154-12a) 54 2.4.9 Quá trình lão hóa tự nhiên 54 2.4.10 Độ ẩm đất sau tưới 55 2.4.11 Khả liên kêt đất 55 2.4.12 Tốc độ sa lắng đất 55 2.4.13 Xác định độ xốp đất 56 2.4.15 Khả bám dính đất 57 2.4.16 Xác định sức chứa ẩm cực đại đất 57 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 58 3.1 Nghiên cứu lựa chọn hàm lƣợng rPE phù hợp tổ hợp vật liệu rPE /LDPE 58 3.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng phụ gia trình đến tính chất tổ hợp nhựa rPE /LDPE 61 3.3 Ảnh hƣởng hàm lƣợng hỗn hợp phụ gia xúc tiến oxy hóa đến trình phân hủy giảm cấp màng rPE- oxo 66 3.3.1 Quá trình phân hủy oxy hóa nhiệt màng rPE- Oxo 67 3.3.2 Quá trình phân hủy oxy hóa quang, nhiệt, ẩm màng rPE- oxo 72 3.3.3 Khả phân hủy màng rPE – oxo điều kiện lão hóa tự nhiên 77 3.4 Ảnh hƣởng hàm lƣợng hỗn hợp phụ gia xúc tiến oxy hóa đến q trình phân hủy màng rPE - oxo điều kiện tự nhiên 82 3.4.1 Phân hủy môi trường đất 82 3.4.2 Phân hủy môi trường bùn hoạt tính 85 3.5 Nghiên cứu chế tạo túi bầu tự hủy từ nhựa PE tái sinh hỗn hợp phụ xúc tiến oxy hóa 89 ii 3.5.1 Đơn phối liệu chế tạo túi bầu ươm tự hủy 89 3.5.2 Ảnh hưởng chế độ cơng nghệ đến đặc tính màng chế tạo túi bầu ươm 90 3.5.2 Đánh giá tính chất túi bầu ươm chế tạo 94 3.6 Nghiên cứu ảnh hƣởng AMS-1 PAM đến tính chất tổ hợp vật liệu chế tạo ruột bầu ƣơm 98 3.6.1 Nghiên cứu ảnh hưởng vật liệu AMS-1 đến khả giữ ẩm đất 98 3.6.2 Nghiên cứu khả tương tác làm bền cấu trúc đất PAM 102 3.6.3 Nghiên cứu, xác định hàm lượng AMS-1 PAM tổ hợp vật liệu chế tạo ruột bầu 108 3.7 Thử nghiệm bầu ƣơm cho đối tƣợng trồng khác 111 3.7.1 Thử nghiệm bầu ươm cho keo 111 3.7.2 Thử nghiệm bầu ươm cho thông 113 3.7.3 Thử nghiệm bầu ươm cho bạch đàn 114 KẾT LUẬN 117 NHỮNG ĐIỂM MỚI VÀ ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN 119 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO 121 PHỤ LỤC 13030 iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ASTM American Society for Testing Hiệp hội vật liệu thử nghiệm and Materials Hoa Kỳ AMS-1 Polyme siêu hấp thụ nước Viện Hóa học Growth Tỷ lệ tăng trưởng hàng năm CAGR Compounded rate Annual CI Carbonyl Index Chỉ số carbonyl CoSt2 Cobalt stearate Cobalt stearat DSC Differential scanning calorimetry Nhiệt lượng quét vi sai EPA United States Environmental Cục Bảo vệ môi trường Hoa Kỳ Protection Agency EU European Union Liên minh Châu Âu FeSt3 Ferric stearate Sắt (III) stearat FTIR Fourier Transform Spectroscopy HDPE High density polyethylene Infrared Phổ hồng ngoại Polyetylen tỷ trọng cao Hữu công nghiệp HCCN LDPE Low density polyethylene Polyetylen tỷ trọng thấp LLDPE Linear low density polyethylene Polyetylen tỷ trọng thấp mạch thẳng MFI Melt Flow Index Chỉ số chảy MnSt2 Manganese stearate Mangan stearat Mw Molecular weight Khối lượng phân tử PAM Polyacrylamide Polyacrylamit PE Polyethylene Polyetylen rPE Recycled Polyethylene Nhựa polyetylen phế thải SAP Superabsorbent polymers Polyme siêu hấp thụ nước iv SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét TGA Thermogravimetric analysis Phân tích nhiệt trọng lượng UV Ultraviolet Tia cực tím v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Một số môi trường nghiên cứu trình phân hủy sinh học .24 Bảng 1.2: Các tiêu chuẩn đánh giá trình phân hủy quang nhiệt ẩm .25 Bảng 1.3: Các tiêu chuẩn đánh giá trình phân hủy nhiệt 26 Bảng 2.1: Chỉ tiêu kỹ thuật AMS-1 41 Bảng 2.2: Chỉ tiêu kỹ thuật PAM 41 Bảng 2.3: Thông số công nghệ trình trộn cắt tạo hạt 47 Bảng 3.1: Tính chất lý tổ hợp vật liệu rPE / LDPE 58 Bảng 3.2: Kí hiệu mẫu có hàm lượng phụ gia trình khác 61 Bảng 3.3: Tính chất lý mẫu màng có hàm PPA khác 64 Bảng 3.4: Tính chất lý mẫu với hàm lượng phụ gia xúc tiến oxy hóa khác .66 Bảng 3.5: Tổn hao khối lượng mẫu chôn đất theo thời gian 83 Bảng 3.6: Tổn hao khối lượng mẫu ngâm bùn hoạt tính theo thời gian 86 Bảng 3.7: Đơn phối liệu chế tạo túi bầu ươm tự hủy 89 Bảng 3.8: Ảnh hưởng tốc độ trục vít đến chiều dày màng 90 Bảng 3.9: Ảnh hưởng tốc độ kéo đến chiều dày màng 91 Bảng 3.10: Ảnh hưởng nhiệt độ đến tính chất lý màng .91 Bảng 3.12: Bảng đánh giá độ thấm đất 99 Bảng 3.13: Khả trương nở AMS- có mặt ion kim loại 101 Bảng 3.14: Khả liên kết PAM với hạt đất 105 Bảng 3.15: Lượng chất dinh dưỡng bị sau tháng .106 Bảng 3.17: Tính chất túi bầu ươm thời gian ươm keo 111 Bảng 3.18: Số lần tưới phẩm chất keo công thức bầu ươm 112 Bảng 3.19: Kết chiều cao keo lần thu thập số liệu 112 Bảng 3.20: Tính chất túi bầu thời gian ươm thông .113 Bảng 3.21: Số lần tưới phẩm chất Thông công thức bầu ươm 114 vi ... Index Chỉ số chảy MnSt2 Manganese stearate Mangan stearat Mw Molecular weight Khối lượng phân tử PAM Polyacrylamide Polyacrylamit PE Polyethylene Polyetylen rPE Recycled Polyethylene Nhựa polyetylen...i 2002-2005, Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn, 2006 [13] Plastics Market Worth $654.38 Billion By 2020, https://www.plasticsandrubberindonesia.com/plastics-market-worth-654-38billion-2020/ [14] Globa...n White, Adsorption of Polyacrylamide on Smectite, Illite, and Kaolinite, Soil Sci Soc Am J., 2007,70, tr 297–304 [69] N Gungor, S Karaoglan, Interactions of polyacrylamide polymer with bentonit