Đang tải... (xem toàn văn)
Mục tiêu nghiên cứu của bài viết này là xác định mô hình toán thực nghiệm của quá trình tạo giọt dung dịch polyme trong công nghệ bọc hạt, ứng dụng tạo phân urê thông minh (SUFs). Dung dịch polyme dùng tạo màng bọc cho phân urê, được tổng hợp từ tinh bột biến tính phốt phát (PDSP), poly vinyl ancol (PVA) và natri tetraborat (Na₂ B₄ O₇ ), có khả năng phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường. Mời các bạn cùng tham khảo!
Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Số 39B , 2019 MƠ HÌNH HĨA THỰC NGHIỆM Q TRÌNH TẠO GIỌT POLYME TRONG CÔNG NGHỆ BỌC HẠT ỨNG DỤNG TẠO PHÂN URÊ THƠNG MINH NGUYỄN HỮU TRUNG1, 4, TRẦN HỒI ĐỨC1, HỒ TẤN THÀNH2, TRẦN NGHỊ3, TRỊNH VĂN DŨNG4 Khoa Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh; Khoa Cơng nghệ Hóa học, Trường Đại học Cơng nghiệp thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh; Tổng Cơng ty Phân bón Hóa chất Dầu khí Việt Nam; Khoa Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh nguyenhuutrung@iuh.edu.vn Tóm tắt Q trình tạo giọt đóng vai trị quan trọng nhiều lĩnh vực cơng nghệ cơng nghệ bọc hạt, tạo màng, tạo hạt, q trình làm lạnh, bay hơi, trích ly sơn Mơ hình tốn thực nghiệm q trình tạo giọt sở để tính tốn, điều chỉnh kiểm sốt thơng số hình thành giọt, từ giúp đánh giá chất lượng, tính chất sản phẩm thu Mục tiêu nghiên cứu nhằm xác định mơ hình tốn thực nghiệm trình tạo giọt dung dịch polyme công nghệ bọc hạt, ứng dụng tạo phân urê thông minh (SUFs) Dung dịch polyme dùng tạo màng bọc cho phân urê, tổng hợp từ tinh bột biến tính phốt phát (PDSP), poly vinyl ancol (PVA) natri tetraborat (Na₂ B₄ O₇ ), có khả phân hủy sinh học thân thiện với mơi trường Kích thước, hình dạng, khoảng cách tốc độ rơi giọt xác định cách sử dụng máy quay phim tốc độ cao (500 hình/giây), kết hợp với cơng cụ phân tích hình ảnh phần mềm MATLAB Kết nghiên cứu thiết lập mơ hình tốn thơng số tính tốn mơ hình phương pháp phân tích thứ ngun kết hợp hồi quy bình phương cực tiểu Từ khóa Cơng nghệ bọc hạt, mơ hình tốn thực nghiệm, q trình tạo giọt, phân urê bọc, polyvinyl alcohol, tinh bột biến tính MODELING OF THE POLYMER DROP PROCESS IN THE COATING TECHNOLOGY BY EXPERIMENT FOR PRODUCTION OF SMART UREA FERTILIZER Abstract The drop process has an important role in many production technologies, such as: coating particles, granulation, cooling, evaporation, extraction and painting technology The experimental mathematical model of the drop process is the basis for calculating, adjusting and controlling the droplet formation parameters, thereby assessing the quality and properties of the product obtained The objective of the study is to determine a mathematical model of the polymer drop process in the coating technology by experiment for production of coated urea fertilizer The polymer solution was synthesized from phosphated distarch phosphate (PDSP), polyvinyl alcohol (PVA) and sodium tetraborate (Na₂ B₄ O₇ ), biodegradable and environmentally friendly, used as coating material for production of smart urea fertilizers (SUFs) Shape and size of droplet and height, velocity of drop were determined by using highspeed camera 500 frame per second (fps) and image processing toolbox of the MATLAB® software The mathematical equations and parameters of model drop process was also built up by dimensional analysis method and the least squares regression line Keyword Coating technology, coated urea fertilizer, drop process, experimental mathematical model, modified starch, polyvinyl alcohol © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh 152 MƠ HÌNH HĨA THỰC NGHIỆM Q TRÌNH TẠO GIỌT POLYME TRONG CÔNG NGHỆ BỌC HẠT ỨNG DỤNG TẠO PHÂN URÊ THƠNG MINH GIỚI THIỆU Phân bón đóng vai trò quan trọng việc nâng cao suất chất lượng nguồn lương thực, ảnh hưởng đến tình hình an ninh lương thực tồn cầu Phân bón sử dụng ngày phổ biến dự báo tăng lên tương lai [1] Tuy nhiên, hiệu suất sử dụng phân bón trồng tương đối thấp, nên lượng lớn chất dinh dưỡng thất ngồi, gây ô nhiểm môi trường, ảnh hưởng sức khỏe hao phí nguồn nguyên vật liệu sử dụng [2], [3] Nhiều đề xuất, hướng dẫn, nghiên cứu khảo nghiệm khác giới thiệu nhằm giúp nâng cao hiệu sử dụng phân bón sản xuất nơng nghiệp [1] Trong đó, việc sử dụng loại phân bón hiệu suất cao có ý nghĩa quan trọng sản xuất nông nghiệp đại Phân bón hiệu suất cao giúp tiết kiệm thời gian, chi phí sản xuất, giảm thất tác động môi trường Trên sở cấu trúc phương pháp phân tán chất dinh dưỡng phân bón hiệu suất cao chia làm loại: (1) phân bón nhả chậm (slow realease fertilizers – SRFs) dựa cở sở thay đổi thành phần, tính chất, cấu trúc phân tử trình tổng hợp tạo hạt, địi hỏi thay đổi q trình, cơng nghệ sản xuất Ngồi ra, khó điều chỉnh thời gian hòa tan, hàm lượng chất dinh dưỡng để phù hợp với nhu cầu trồng; (2) phân bón ổn định (Stabilized Fertilizers - SFs) chứa chất vi sinh vật ức chế làm giảm chuyển hóa gốc amin urê thành ammoniac nitrit nitrat dể bay hơi, tránh thất thốt, phân bón loại thường có giá thành cao; (3) phân bón phân giải có kiểm sốt (controlled realease fertilizers - CRFs), cịn xem phân thông minh (SFs) Phân dựa vào màng bọc tạo bên ngồi giúp kiểm sốt phóng thích trì hàm lượng dinh dưỡng mức độ thích hợp với trồng Phân bón phân giải có kiểm sốt thường sản xuất cơng nghệ bọc hạt, tránh thay đổi công nghệ sản xuất tại, đồng thời giảm chi phí sản xuất đầu tư [4] Phân urê thông minh (SUFs) tạo thành từ công nghệ bọc hạt với màng bọc polyme tổng hợp từ tinh bột biến tính phốt phát (PDSP), poly vinyl ancol (PVA) natri tetraborat (Na₂ B₄ O₇ ) cho thời gian khuếch tán đến 20 ngày môi trường đất [5] Công nghệ bọc hạt ứng dụng nhằm tạo nên lớp màng bao phủ vật liệu Quá trình chia thành loại: bọc khơ, bọc ướt, bọc nóng chảy bao phim lỏng Trong đó, q trình bọc ướt sử dụng phổ biến ứng dụng hầu hết sản xuất [6] Cơ chế trình bọc ướt mơ tả Hình a) b) c) d) Giọt lỏng Hạt vật liệu Hình Cơ chế trình bọc ướt bao gồm giai đoạn a) hình thành giọt lỏng tiếp xúc với hạt; b) kết dính dung dịch lỏng bề mặt hạt; c) trình bay hình thành lớp màng; d) hạt sau bọc hồn tồn [7] Q trình tạo giọt có ý nghĩa quan trọng q trình bọc, định đến khả tiếp xúc giọt lỏng hạt vật liệu, liên kết vật liệu, dung dịch bọc hình thành màng bọc Việc xác định chế, thơng số q trình tạo giọt giúp điều chỉnh trình bọc, định hướng chất lượng tính chất sản phẩm Nhiều mơ hình ngun cứu thực nghiệm lý thuyết trình tạo giọt giới thiệu công bố trước Động học trình tạo giọt trình thực lý tưởng Rayleigh giớt thiệu Hình [8] © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh a) b) Hình Sự hình thành giọt cho trường hợp a) lý tưởng; b) thực MƠ HÌNH HĨA THỰC NGHIỆM Q TRÌNH TẠO GIỌT POLYME TRONG CƠNG NGHỆ BỌC HẠT ỨNG DỤNG TẠO PHÂN URÊ THÔNG MINH 153 Tyler [9] phương pháp quang điện tiến hành xác kích thước khoảng cách giọt tạo ống mao quản với chất lỏng như: nước, thủy ngân, anilin, đồng thời chứng minh tương thích mơ hình thực nghiệm lý thuyết Gordon [10], Lane [11], Hansen Rodsrud [12] phương pháp thực nghiệm, phân tích hình ảnh mơ hình tốn học xác định chế q trình tạo giọt, xác định tốc độ hình dạng hình thành giọt với yếu tố ảnh hưởng q trình sứ căng bề mặt độ nhớt dung dịch lỏng Hinze [13] thiết lập mơ hình phân tán giọt phụ thuộc vào lực biến dạng lực phá vỡ biểu diễn phương trình chuẩn số với hai chuẩn số Weber (We) hệ số độ nhớt Tiếp theo, John van Boxel [14], Lin Reitz [15] phát triển mơ hình tốn cho q trình rơi giọt, bổ sung thiết lập phương trình chuẩn số mơ tả thơng số hạt, mơ hình tốn mở rộng thêm với chuẩn số Reynolds (Re), hệ số sức căng bề mặt Ashgriz Yarin [16] phát triển thêm chuẩn số Ohnesorge (Oh), Bond (Bo) tỉ lệ khối lượng riêng độ nhớt giúp hồn thiện mơ hình tốn q trình Ngồi ra, sở phương trình dịng liên tục, phương trình thủy lực Navier–Stokes, phương trình bảo tồn động lượng, số mơ hình lý thuyết trình tạo giọt nghiên cứu thiết lập [15], [16] Tuy nhiên mơ hình tính thực tiễn, ứng dụng chưa cao khó áp dụng Nghiên cứu nhằm tiến hành xác định mô hình tốn học thực nghiệm q trình tạo giọt phương pháp phân tích thứ ngun dựa cơng cụ phân tích hình ảnh từ thực nghiệm Mơ hình tốn sở để giúp tính tốn, tối ưu, điều chỉnh mơ q trình bọc hạt tạo phân urê bọc sau này, ứng dụng cho sản xuất nơng nghiệp đại, giúp giảm chi phí, thân thiện mơi trường THỰC NGHIỆM 2.1 Hóa chất thiết bị Hóa chất tổng hợp dung dịch bọc gồm: tinh bột biến tính phốt phát (PDSP, E1412) cung cấp Cơng ty Nam Bảo Tín, Việt Nam; polyvinyl alcohol (PVA, PCT1316, 99%) sản xuất HiMedia, Ấn Độ; Natri tetraborat (Na2B4O7.10H2O, 99,5%), glycerol (C3H8O3, 99%) mua từ Guangdong, Trung Quốc Thiết bị sử dụng tổng hợp dung dịch bọc gồm: Máy khuấy IKA RW20 – Đức, tốc độ từ 60-2000 vòng/phút; cân kỹ thuật Gibertini (d=0,01g, Ý); bếp điện Gali (Đài Loan) Hệ thống thiết bị xác định tính chất, thơng số màng gồm: máy phân tích quang phổ hồng ngoại FT-IR Tensor 27 (Bruker Optics, Đức); nhớt kế (cốc đo) Prona RV2 (lỗ mm); thiết bị đo sức cằng bề mặt CSC – DuNOUY, vòng duNouy 60 mm, khoảng đo từ -10 đến 100 dynes/cm, sai số ± 0,05 dynes/cm, thuộc Khoa Cơng nghệ Hóa học, Trường Đại học Cơng nghiệp TP HCM Máy ảnh Sony RX100 Mark V có tốc độ quay chậm từ 250 đến 1000 hình/giây (fps), sử dụng để ghi nhận hình ảnh thực nghiệm 2.2 Phương pháp thực nghiệm 2.2.1 Tổng hợp dung dịch polyme ứng dụng làm vật liệu bọc phân urê Hồ hóa 5g tinh bột biến tính phốt phát với 200mL nước cất nhiệt độ 75 oC, tốc độ khuấy 350 vòng/phút, 30 phút Thêm 0,1g Na2B4O7.H2O tiếp tục khuấy trộn phút Sau đó, cho thêm từ từ 4g PVA 2g glycerol cho tiếp vào dung dịch, khuấy 30 phút, với tốc độ khuấy 450 vòng/phút [5] Ở giai đoạn tổng hợp, dung dịch lấy phủ đĩa petri (60x15mm) để tạo lớp màng bọc 30 phút, sau sấy khơ 70 oC, giờ, mẫu sau sấy đem phân tích quang phổ hồng ngoại (FTIR) với chất KBr, bước sóng từ 500 cm -1 đến 4000 cm-1 Dung dịch polyme sau tổng hợp đem xác định khối lượng riêng, độ nhớt sức căng bề mặt nhiệt độ khác 2.2.2 Thực nghiệm q trình phân tán giọt phân tích hình ảnh Lấy xác 50mL dung dịch polyme cho vào phễu chiết lê 125mL, đầu phễu nối đầu nối có kích thước tương ứng với thí nghiệm Mở van điều chỉnh phễu chiết để thực q trình tạo giọt Tồn trình thực nghiệm tiến hành hệ thống kín tránh tác động yếu tố bên ngồi ánh sáng, khơng khí nhiệt độ Một thước đo chuẩn có bề rộng 26,4 mm đặt vào hệ thống để xác định hệ số chuyển đổi Máy ảnh Sony RX100 Mark V ghi lại trình tạo giọt với © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh MƠ HÌNH HĨA THỰC NGHIỆM Q TRÌNH TẠO GIỌT POLYME TRONG CƠNG NGHỆ BỌC HẠT ỨNG DỤNG TẠO PHÂN URÊ THÔNG MINH 154 tốc độ 500 hình/giây Các đoạn phim sau ghi nhận từ máy ảnh đưa vào phần mềm MATLAB Các thông số q trình tạo giọt như: kích thước, hình dạng khoảng cách rơi giọt xác định dựa cơng vụ phân tích hình ảnh phần mềm [18] 2.2.3 Thiết lập mơ hình tốn thực nghiệm q trình tạo giọt Mơ hình tốn thực nghiệm q trình tạo giọt xây dựng sở phương pháp phân tích thứ nguyên, định luật Buckingham π [19] Các thơng số q trình tạo giọt thứ nguyên chúng mô tả Bảng Bảng Thơng số q trình tạo giọt Đơn vị Thứ nguyên Khoảng cách rơi giọt Ký hiệu l m L Kích thước giọt d m L Đường kính đầu tạo giọt D m i Thơng số (Zi) L L.T -2 Gia tốc trọng trường g m/s Tốc độ rơi giọt ω m/s L.T -1 Khối lượng riêng khơng khí kg/m3 M.L-3 Khối lượng riêng màng kg/m3 M.L-3 Độ nhớt khơng khí Pa.s M.L-1.T-1 Độ nhớt màng Pa.s M.L-1.T-1 10 Sức căng bề mặt màng N/m M.T-2 m m Sau phân tích, mơ hình tốn tổng qt trình tạo giọt bao gồm hệ số chuẩn số không thứ nguyên mô tả sau: (1) Trong đó: A số; chuẩn số Reynold, ; chuẩn số Weber, chuẩn số Froude, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Tính chất màng polyme Phổ FTIR giai đoạn trình tổng hợp màng mơ tả Hình Phổ FTIR màng bọc giai đoạn giai đoạn tương tự phổ FTIR tinh bột biến tính phốt phát Điều cho thấy giai đoạn chưa có phản ứng hình thành liên kết mới, giai đoạn phân tử tinh bột thực q trình trương nở hồ hóa (giai đoạn 1) oxy hóa tác nhân natri tetraborat (giai đoạn 2) Phổ FTIR màng bọc giai đoạn 3, sau thêm PVA vào, không xuất mũi bước sóng 1644 cm-1 (P=O) 995 cm-1 so với phổ FTIR giai đoạn 2, mũi bước sóng 1018 cm-1 (- O) hình thành giai đoạn Điều cho thấy, có hình thành liên kết PVA tinh bột biến tính phốt phát Kết đo thực nghiệm cho thấy độ nhớt dung dịch tăng lên đáng kể Màng bọc hình thành từ chất có nguồn gốc tự nhiên, có khả phân hủy sinh học thân thiện mơi trường [20] © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh MƠ HÌNH HĨA THỰC NGHIỆM Q TRÌNH TẠO GIỌT POLYME TRONG CÔNG NGHỆ BỌC HẠT ỨNG DỤNG TẠO PHÂN URÊ THÔNG MINH 155 PDSP Độ truyền suốt (%) Giai đoạn Giai đoạn 1644 995 PVA PDSP-PVA 1018 4000 3000 2000 1000 -1 B- íc sãng (cm ) Hình Phổ FTIR nguyên liệu giai đoạn trình tổng hợp màng polyme Kết đo thơng số động học dung dịch màng biểu diễn Hình Sự thay đổi thơng số khối lượng riêng, độ nhớt sức căng bề mặt dung dịch màng theo nhiệt độ khơng lớn Vì vậy, nhiệt độ không làm ảnh hưởng lớn đến thông số động hc ca quỏ trỡnh to git Khối l-ợng riêng (kg/m3) Sức căng bề mặt Độ nhớt (mPa.s) (mN/m) 1000 70 995 68 990 66 985 64 980 62 975 60 970 58 965 56 960 54 955 52 950 50 30 40 50 NhiƯt ®é ( C) o 60 70 60 55 50 45 40 35 30 Hình Thơng số động học dung dịch polyme tổng hợp làm vật liệu bọc 3.2 Phân tích hình ảnh q trình tạo giọt Hình ảnh thước chuẩn cắt từ ảnh trình tạo giọt tiến hành phân tích kích thước để xác định chiều rộng thước Hình 5a Kích thước bề rộng thước đo chuẩn từ kết phân tích hình ảnh 84 pixel, kích thước thực thước bề rộng 26,4 mm, tỉ lệ chuyển đổi đơn vị đo 3,1818 pixel/mm Tỉ lệ giúp chuyển đổi kích thước từ đơn vị pixel sang đơn vị mm, để xác định kích thước giọt theo đơn vị SI Hình ảnh trình tạo giọt phần mềm xử lý tăng độ tương phản hình ảnh Dựa mức độ tương phản màu sắc hình ảnh giọt ảnh, xác định hình dạng, kích thước khoảng cách giọt với đầu tạo giọt, kết mơ tả Hình 5b, c, d, e, f © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh MƠ HÌNH HĨA THỰC NGHIỆM Q TRÌNH TẠO GIỌT POLYME TRONG CÔNG NGHỆ BỌC HẠT ỨNG DỤNG TẠO PHÂN URÊ THÔNG MINH 156 a) b) c) d) e) f) Hình Kết phân tích hình ảnh thước chuẩn (a); kích thước hạt thời gian rơi 0,04s (b); 0,08s (c); 0,12s (d); 0,16s (e) 0,24s (f) Kết phân tích hình ảnh xác định kích thước giọt theo thời gian rơi, ứng với đầu tạo giọt điều kiện thực nghiệm khác mô tả Hình D = 1.5 mm; = 57.45 mPas D = 2.5 mm; = 57.45 mPas D = 2.0 mm; = 57.45 mPas D = 1.5 mm; = 51.70 mPas D = 1.5 mm; = 44.69 mPas 6.0 5.5 KÝch th-íc giät (mm) 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 Thêi gian (s) Hình Thay đổi kích thước giọt theo thời gian rơi © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh 0.30 MƠ HÌNH HĨA THỰC NGHIỆM Q TRÌNH TẠO GIỌT POLYME TRONG CƠNG NGHỆ BỌC HẠT ỨNG DỤNG TẠO PHÂN URÊ THÔNG MINH 157 Hình cho thấy kích thước giọt giảm dần theo thời gian, nguyên nhân trình phân tán, bay giọt trình rơi Đường kính đầu tạo giọt ảnh hưởng đến q trình tạo giọt, kích thước giọt lớn đầu tạo giọt có đường kính lớn thời gian rơi dài Dung dịch có độ nhớt thấp, kích thước giọt tạo thành nhỏ giảm nhanh theo thời gian Tốc độ rơi ứng với khoảng cách rơi giọt tính tốn mơ tả Hình D D D D D 2.0 1.8 1.6 = 1.5 = 2.5 = 2.0 = 1.5 = 1.5 mm; mm; mm; mm; mm; = 57.45 mPas = 57.45 mPas = 57.45 mPas = 51.70 mPas = 44.69 mPas Tốc độ rơi (m/s) 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 50 100 150 200 250 Khoảng cách rơi (mm) Hỡnh Bin i tc độ rơi giọt theo khoảng cách rơi Hình cho thấy tốc độ rơi giọt tăng dần theo khoảng cách rơi thay đổi ổn định Tốc độ rơi giọt thí nghiệm khác tương tự chịu ảnh hưởng nhiều kích thước đầu tạo giọt Điều cho thấy tốc độ rơi trình chuyển động giọt phụ thuộc vào lực trọng trường, không bị ảnh hưởng lực tác động khác môi trường bên ngồi 3.3 Xác định mơ hình tốn thực nghiệm trình tạo giọt Kết thực nghiệm trình tạo giọt sử dụng tính tốn mơ hình mơ tả Bảng Bảng Kết thực nghiệm q trình tạo giọt tính tốn mơ hình g 0.00507 0.981 ω 0.5942 992.3 0.05745 0.0624 l 0.0287 D 0.002 1.164 0.00001872 0.00500 0.981 0.5403 992.3 0.05745 0.0624 0.0342 0.002 1.164 0.00001872 0.00491 0.981 0.5850 992.3 0.05745 0.0624 0.0400 0.002 1.164 0.00001872 0.00487 0.981 0.6396 992.3 0.05745 0.0624 0.0464 0.002 1.164 0.00001872 0.00477 0.981 0.7143 992.3 0.05745 0.0624 0.0536 0.002 1.164 0.00001872 0.00365 0.981 1.5474 990.0 0.05107 0.0620 0.2390 0.0015 1.164 0.00001872 0.00481 0.981 0.6519 987.0 0.04469 0.0617 0.0218 0.0015 1.164 0.00001872 0.00393 0.981 1.45292 990.0 0.05107 0.0620 0.2080 0.0015 1.164 0.00001872 10 0.00381 0.981 0.00365 0.981 1.44599 990.0 1.54747 990.0 0.05107 0.05107 0.0620 0.0620 0.2224 0.2390 0.0015 1.164 0.0015 1.164 0.00001872 0.00001872 TN d m m © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh MƠ HÌNH HĨA THỰC NGHIỆM Q TRÌNH TẠO GIỌT POLYME TRONG CƠNG NGHỆ BỌC HẠT ỨNG DỤNG TẠO PHÂN URÊ THÔNG MINH 158 Kết tính tốn giá trị số hạng phương trình (1) mơ tả Bảng Tiến hành phân tích kết tính tốn thực nghiệm kết hợp phương pháp bình phương cực tiểu giúp xác định hệ số phương trình (1) [21], từ suy phương trình mơ tả tốn học trình tạo giọt sau: (2) Bảng Kết tính tốn giá trị chuẩn số mơ hình TN Re We Fr 2.5350 5.661 3068.910 852.491 52.035 28.466 8.425 2.5000 6.840 3068.910 852.491 46.661 23.211 7.715 2.4550 8.147 3068.910 852.491 49.612 26.721 8.429 2.4350 9.528 3068.910 852.491 53.801 31.681 9.254 2.3850 11.237 3068.910 852.491 58.851 38.702 10.442 2.4333 65.479 2728.098 850.515 109.488 139.554 25.860 3.2067 4.532 2387.286 847.938 69.252 32.699 9.490 2.6193 52.931 2728.098 850.515 110.659 132.435 23.403 2.5000 6.840 3068.910 852.491 46.661 23.211 7.715 10 2.4550 8.147 3068.910 852.491 49.612 26.721 8.429 Phương trình (2) cho thấy độ nhớt khối lượng riêng khơng khí khơng ảnh hưởng đến trình tạo giọt Tương tự, khoảng cách rơi giọt khơng ảnh hưởng đến kích thước giọt tạo thành Phân tích phương sai kết tính tốn từ phương trình (2) kết thực nghiệm xác định hệ số tương quan phương trình R2 = 0,934, giá trị hệ số Fisher tính toán F = 15,09 > F0.95,3,7 = 4,347 với mức ý nghĩa p=0,05 Điều chứng tỏ phương trình hồn tồn tương thích với thực nghiệm sử dụng để tính tốn, mơ tả q trình KẾT LUẬN Kết nghiên cứu tổng hợp dung dịch polyme phản ứng tạo liên kết ngang tinh bột biến tính phốt phát (PDSP) polyvinyl ancol (PVA) với tác nhân natri tetraborat Thơng số q trình tạo giọt xác định phương pháp phân tích hình ảnh, ghi nhận camera tốc độ cao, kết hợp cơng cụ xử lý hình ảnh phầm mềm MATLAB Đánh giá ảnh hưởng thơng số kích thước đầu tạo giọt, độ nhớt, sức căng bề mặt, khối lượng riêng đến kích thước giọt, khoảng cách rơi tốc độ rơi giọt Nghiên cứu xác định phương trình chuẩn số mơ tả trình tạo giọt đánh giá tương thích, phù hợp phương trình Phương trình chuẩn số phương trình mơ tả tốn học mơ hình thực nghiệm tạo giọt có ý nghĩa việc ứng dụng tính tốn, điều chỉnh, dự đốn thơng số cho trình bọc hạt, ứng dụng sản xuất phân urê bọc LỜI CÁM ƠN Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn Khoa Cơng nghệ Hóa học, Trường Đại học Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh giúp đỡ, hỗ trợ để chúng tơi hồn thành nghiên cứu TÀI LIỆU TRÍCH DẪN [1] [2] J Harold F Reetz, Fertilizers and their efficient use, World Fertil Use Man., pp 1–114, 2016 M E Trenkel, Slow- and Controlled-Release and Stabilized Fertilizers: An Option for Enhancing Nutrient Use Efficiency in Agriculture, International Fertilizer Industry Association (IFA), Paris, 2010 © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh MƠ HÌNH HĨA THỰC NGHIỆM Q TRÌNH TẠO GIỌT POLYME TRONG CÔNG NGHỆ BỌC HẠT ỨNG DỤNG TẠO PHÂN URÊ THÔNG MINH [3] 159 A Shaviv, Controlled release fertilizers, IFA International Workshop on Enhanced-Efficiency Fertilizers, Frankfurt, 2005 [4] Y P Timilsena, R Adhikari, P Casey, T Muster, H Gill, and B Adhikari, Enhanced efficiency fertilisers: A review of formulation and nutrient release patterns, J Sci Food Agric., vol 95, no 6, pp 1131–1142, [5] 2015 H T Nguyen, V D Doan, and V D Trinh, Synthesis of Biodegradable Mixing-Polymer as Coating [6] Material for Controlled-Release Urea Fertilizer, Adv Mater Res., vol 1152, no 3, pp 43–51, 2019 K Saleh and P Guigon, Coating and Encapsulation Processes in Powder Technology, Granulation, pp 323– [7] 375, 2006 M Y Naz and S A Sulaiman, Slow release coating remedy for nitrogen loss from conventional urea: A [8] A H Lefebvre and V G Mcdonell, Basic Processes in Atomization, in Atomization and Sprays, 2nd ed., [9] [10] E Tyler, XL Instability of liquid jets, Philos Mag J Sci., vol 16, no 105, pp 504–518, 1933 G D Gordon, Mechanism and speed of breakup of drops, J Appl Phys., vol 30, no 11, pp 1759–1761, [11] 1959 W R Lane, Shatter of Drops in Streams of Air, Ind Eng Chem., vol 43, no 6, pp 1312–1317, 1951 [12] S S Yoon and S D Heister, Categirizing linear theories for atomizing round jets, At Sprays, vol 13, pp [13] 499–516, 2003 J O Hinze, Fundamentals of the hydrodynamic mechanism of splitting in dispersion processes, AIChE J., [14] vol 1, no 3, pp 289–295, 1955 John H van Boxel, Numerical model for the fall speed of raindrops in a rainfall simulator, Work Wind [15] Water Eros., vol 5, pp 77–85, 1997 R D Lin, S P and Reitz, Drop and Spray Formation, Annu Rev Fluid Mech., vol 30, pp 85–105, 1998 [16] N Ashgriz and A L Yarin, Capillary Instability of Free Liquid Jets, in Handbook of Atomization and [17] Sprays, Toronto, 2011, pp 3–53 E Villermaux and B Bossa, Single-drop fragmentation determines size distribution of raindrops, Nat Phys., [18] vol 5, no 9, pp 697–702, 2009 Mathworks, Image Processing Toolbox TM User ’ s Guide R 2016 b, 2016 [19] [20] H Hanche-Olsen, Buckingham’s pi-theorem, Math Model., 2004 J Chen, S Lü, Z Zhang, X Zhao, X Li, P Ning, M Liu, Environmentally friendly fertilizers: A review of review, J Control Release, vol 225, pp 109–120, 2016 Taylor & Francis Group, 2017 materials used and their effects on the environment, Sci Total Environ., vol 613–614, pp 829–839, 2018 [21] Z R Lazíc, Regression analysis, in Design of Experiments in Chemical Engineering, Weinheim: WILEYVCH Verlag GmbH & Co KGaA, Germany, 2004 Ngày nhận bài: 04/08/2019 Ngày chấp nhận đăng: 11/11/2019 © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ... ghi lại trình tạo giọt với © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh MƠ HÌNH HĨA THỰC NGHIỆM Q TRÌNH TẠO GIỌT POLYME TRONG CƠNG NGHỆ BỌC HẠT ỨNG DỤNG TẠO PHÂN URÊ THÔNG MINH 154... tạo giọt, kết mơ tả Hình 5b, c, d, e, f © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh MƠ HÌNH HĨA THỰC NGHIỆM Q TRÌNH TẠO GIỌT POLYME TRONG CÔNG NGHỆ BỌC HẠT ỨNG DỤNG TẠO PHÂN URÊ THÔNG... b) thực MƠ HÌNH HĨA THỰC NGHIỆM Q TRÌNH TẠO GIỌT POLYME TRONG CƠNG NGHỆ BỌC HẠT ỨNG DỤNG TẠO PHÂN URÊ THÔNG MINH 153 Tyler [9] phương pháp quang điện tiến hành xác kích thước khoảng cách giọt tạo