CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.5. Tổng quan về nguyên liệu
1.5.1. Ure [11]
Hình 1.24. Ngun liệu Ure
Cơng thức phân tử: NH2CONH2 Độ ẩm: 0,5%
Hàm lượng N 46% (Hà Bắc, Việt Nam)
Điểm chảy mềm: 132,7 oC
Độ hòa tan trong nước: 1080 g/1lít nước ở 20 oC Trạng thái: tinh thể dạng hình trụ kim màu trắng
Khi hòa tan trong nước dung dịch có tính kiềm yếu, ure dễ bị phân giải ở nhiệt độ cao, ở 120 - 130oC tốc độ phân giải chậm. Khi ure bị phân hủy bởi nhiệt có thể tạo thành biuret hoặc acid cyanic, hai chất này rất có hại cho cây trồng và đặc biệt ăn mòn mạnh cho thiết bị ở nhiệt độ cao.
Ứng dụng của ure chủ yếu là dùng để làm phân bón cung cấp đạm cần thiết cho cây sinh trưởng và phát triển mạnh, mặt khác phân còn hỗ trợ và thúc đẩy cho quá trình phân cành, để nhánh thúc đẩy q trình quang hợp kích thích lá to.
Đợ ẩm: 2,5%
Hàm lượng N 16%, hàm lượng P2O5 45%
Kích thước hạt: 2 – 4 mm
Phân DAP là loại phân trung tính và tất cả lân trong DAP đều tan nhanh trong nước nên cây rất dễ hấp thu, mang lại hiệu quả đáng kể, nó có thể dùng để bón lót, bón thúc cho tất cả các loại cây trồng như cây ăn trái, cây lương thực, cây có hoa, cây rau lá, … trong giai đoạn cây tạo bộ rễ, ra chồi và đâm nhánh mới. Hơn thế nữa phân DAP còn giúp cho cây cứng cáp hơn, tăng sức đề kháng cho cây và giảm thiểu sâu bệnh.
1.5.3. Kali Clorua [13]
Hình 1.26. Ngun liệu KCl
Cơng thức phân tử: KCl Đợ ẩm: 1%
Hàm lượng K2O 60% (Israel).
Điểm nóng chảy: 770 oC
Độ hòa tan trong nước: 21,74 % (0 oC), 25,39 % (20 oC), 36,05 % (100 oC). Trạng thái: Tinh thể màu trắng.
Kali clorua là loại phân cung cấp kali cho cây trồng rất được bà con ưa dùng nhất. Đây là loại phân dễ tan trong nước, khi bón vào đất thì cây sử dụng được ngay.
Hình 1.27. Ngun liệu cao lanh
Cơng thức: Al2O3.2SiO2.2H2O hay Al2Si2O5(OH)4
Trong đó: SiO2 chiếm 46,54%, Al2O3 chiếm 39,50%, H2O chiếm 13,96 %. Màu sắc: màu trắng xám.
Phụ gia cao lanh thêm vào có cơng dụng dùng làm chất đợn, chất trơ trong sản xuất phân bón. Thường dùng trong kỹ thuật tạo hạt phân bón, giúp trám đều các lỗ liti trên hạt phân, bổ sung Si 4+ (SiO2) làm cho hạt phân bón cứng, tròn, chống vón cục làm tăng trọng lượng. Nó còn có thế dùng để cải tạo đất,…
1.5.5. Polyvinyl Alcohol (PVA) [15]
Hình 1.28. Ngun liệu PVA
Cơng thức phân tử: [CH2CH(OH)]n Độ ẩm: 30 – 50 %
Trạng thái: dạng hạt, màu trắng
Khối lượng phân tử trung bình 40.000 g/mol
Điểm nóng chảy: 200 oC
PVA thủy phân trên 86% không hòa tan trong nước lạnh mà chỉ hòa tan trong nước nóng có nhiệt đợ khoảng 10 - 40 oC, trên 40 oC dung dịch trở nên mờ và sau đó kết tủa.
PVA có đặc tính tạo màng, nhũ hóa và kết dính tốt và khả năng hoạt động như một tác nhân phân tán - ổn định, có khả năng chống dầu, mỡ, dung mơi. Nó có đợ chịu kéo cao và tính mềm dẻo, có đặc tính ngăn oxy và mùi cao.
Hình 1.29. Nguyên liệu đất hiếm
Đất hiếm được bổ sung vào đất cho cây trồng hoặc cung cấp ở dạng phun lên lá ở liều lượng và nồng đợ thích hợp sẽ giúp cho cây tăng khả năng quang hợp từ 20 đến 80 %, tăng khả năng trao đổi chất và tăng khả năng hấp thu phân bón đa lượng. Hơn thế nữa là khi bổ sung đất hiếm vào đất còn tăng sự phát triển của rễ, tăng khả năng chống chịu hạn, tăng sức đề kháng chống chịu được sâu bệnh, tăng khả năng đâm chồi, tạo quả và còn làm tăng hàm lượng đường cũng như chất lượng của sản phẩm.
1.5.6.1. Sản lượng đất hiếm trên thế giới [17]
Trên thế giới hiện nay ước tính trữ lượng đất hiếm là khoảng 120 triệu tấn, trong đó đứng đầu là Trung Quốc với 44 triệu tấn, thứ 2 là Việt Nam khoảng 22 triệu tấn, sau đó là Brazil với 21 triệu tấn, tiếp theo là Nga (17 triệu tấn), Ấn Độ (6,9 triệu tấn), Úc (3,4 triệu tấn), Greenland (1,5 triệu tấn); Mỹ (1,4 triệu tấn); Nam Phi (860.000 tấn)...[17].
Hình 1.30. Trữ lượng đất hiếm dựa trên dữ liệu từ Hiệp hội Địa chất Hoa Kỳ (USGS)
(25/11/2021) [17].
Theo thống kê của Viện Hóa học Cơng nghiệp Việt Nam thì hiện nay Việt Nam là quốc gia đứng thứ 2 trên thế giới về trữ lượng đất hiếm. Vùng Tây Bắc là nơi tập trung trữ lượng đất hiếm chủ yếu ở nước ta. Lai Châu, Lào Cai, Yên Bái là nơi tập trung các mỏ đất hiếm gốc, mỏ lớn nhất nằm ở Bắc Nậm Xe (Lai Châu). Các vùng ven biển từ Quảng Ninh -Vũng Tàu cũng có mợt số quặng đất (sa khống) hiếm nhỏ nằm rải rác [18].
Hình 1.31. Khai thác đất hiếm ở Việt Nam [18]
Các công ty khai thác đất hiếm ở Việt Nam: Công ty CP đất hiếm Lai Châu, Cơng ty cổ phần hóa chất hiếm Việt Nam (VRec) - (Vũng Tàu),…
Với công nghệ hiện tại, Việt Nam chưa thể phân tách nguyên tố trong đất hiếm hoặc gia công để tạo ra đất hiếm tinh chế nên chỉ có thể xuất thơ. Việc khai thác đất hiếm có nguy cơ gây ảnh hưởng cho mơi trường do trong đất hiếm có các ngun tố phóng xạ, khá nguy hiểm cho nhân công và môi trường xung quanh.
Để phân tách từng kim loại trong đất hiếm thành từng nguyên tố đạt được độ sạch cao vô cùng phức tạp. Nếu không phân tách cẩn thận, kim loại hiếm trong đất có thể bay hơi theo oxy, nên chỉ có các nước tiên tiến mới có đủ khả năng để phân tách lấy các loại nguyên tố hiếm này.
1.6. Máy tạo hạt
Hình 1.32. Chảo tạo hạt
Mơ hình của chảo tạo hạt bao gồm bốn bợ phận chính: chảo tạo hạt, thân máy, nguồn điện và bộ điều khiển. Chảo tạo hạt có dạng hình tròn gồm hai vành đồng tâm: vành ngồi có đường kính 49,5 cm, bề dày 4,1 cm; vành trong có đường kính 34 cm, bề dày 5,2 cm.
Hình 1.33. Cấu tạo chảo tạo hạt
1. Chảo thu sản phẩm; 2. Chảo vo; 3. Vòi phun; 4. Trục chảo; 5. Khung máy.
Chảo tạo hạt được làm bằng thép không gỉ. Chảo quay được nhờ tại tâm của chảo có gắn bợ phận truyền đợng, trục có bánh răng lớn ăn khớp với bánh răng nhỏ, bánh răng nhỏ được nối với hợp giảm tốc.
Ngun lí hoạt đợng của chảo, khi hỗn hợp ngun liệu được đưa vào chảo. Sử dụng bộ điều khiển để điều chỉnh tốc độ quay và điều chỉnh độ nghiêng phù hợp. Nhờ lực ly tâm nên nguyên liệu quay theo chiều quay của chảo. Do khoảng cách từng hạt đến tâm chảo và trọng lượng của mỗi hạt khác nhau nên hạt sẽ rơi tự do khi chảo quay nhờ đó mà nguyên liệu được trộn đều. Khi phun hỗn hợp dung dịch keo ở dạng sương thì nó sẽ thấm ướt các
hạt ngun liệu làm chúng kết dính lại với nhau từ đó tạo ra mầm hạt. Các mầm hạt lăn trên chảo làm tăng đợ bóng, đợ cứng và lớn dần lên. Khi các có trọng lượng lớn hơn lực ly tâm của chảo thì hạt sẽ tự trào ra mầm ngoài. Tại vành ngoài, các hạt vẫn còn tiếp tục lăn để tăng đợ cứng đợ bóng của hạt đến khi rơi xuống sàng [3].
Ưu điểm của chảo tạo hạt là dễ dàng sử dụng, có thể ngưng hoặc bắt đầu tùy ý, linh hoạt về nguyên liệu và sản phẩm, thiết bị và quy trình đơn giản, vận chuyển dễ dàng.
Nhược điểm là phải canh lượng phun sương phù hợp, phụ tḥc vào tay của người làm thí nghiệm, kích thước hạt khơng đồng đều.
1.6.2. Quy trình tạo hạt phân bón
Khơng màng bọc
Ngun liệu ban đầu là Ure, DAP, KCl và cao lanh sẽ được mang định lượng phối trợn theo tỉ lệ đã tính tốn. Sau đó ngun liệu sẽ mang đi nghiền mịn đến kích thước rồi trộn đều lại với nhau trong 10 phút, trong q trình trợn có phun thêm nước để tạo đợ ẩm. Sau q trình trợn, ngun liệu sẽ được cho từ từ vào chảo tạo hạt để thực hiện quá trình tạo hạt. Ở đây, nguyên liệu sẽ tiếp xúc với dung dịch keo ở dạng phun sương để tạo độ ẩm đồng thời khi chảo quay dưới tác dụng của lực ly tâm và trọng lực thì mầm hạt được hình thành và lớn dần. Khi hạt đến kích thước cần thiết thì sẽ tự trào ra vành ngồi, hạt tiếp tục lăn tròn đều để tạo đợ bóng, tròn và chắc. Chảo quay đến khi tròn đều sẽ văng ra và rớt xuống sàng.
Hạt bán thành phẩm sẽ được sàng qua sàng có kích thước tiêu chuẩn 2 – 4 mm. Phần hạt không đạt sẽ được mang sấy khô ở 65oC rồi nghiền và tiến hành quy trình tạo hạt lại. Nếu hạt bán thành phẩm đạt yêu cầu sẽ mang sấy khô ở 65oC trong 3h. Sau q trình sấy, hạt NPK sẽ được làm ng̣i và sàng 1 lần nữa để loại bỏ bụi. Cuối cùng, sản phẩm sẽ được mang đi cân và cho vào túi zip, ta thu được sản phẩm phân NPK 8-8-8 nhả chậm.
Có màng bọc
Tương tự như quy trình tạo hạt khơng màng bọc chỉ thay thế nước thành dung dịch PVA 2%.
1.7. Giới thiệu chung về cây rau muống
Rau muống (tên khoa học: Ipomoea aquatica Forsk), có tên gọi khác là bìm bìm nước chỉ có thể xuất thơ chứ. Rau muống là cây thân thảo, thường mọc bò trên mặt nước hoặc trên cạn. Thân rỗng, dày, có nhiều đốt, có rễ ở các đốt, mặt ngồi nhẵn. Lá rau muống có hình ba cạnh, đầu ngọn. Phiến lá dài 7 – 9 cm, rộng 3,5 – 7 cm, cuống lá thường nhẵn dài 3 – 6 mm. Hoa thường to có màu trắng hoặc hồng tím, ống hoa màu tím nhạt. Mỗi cuống hoa có thể mọc 1 – 2 hoa. Quả rau muống hình cầu, hạt có lơng màu nâu. Rau muống là cây ngắn ngày, sinh trưởng nhanh, cho năng suất cao, sống được ở nhiệt độ cao và đủ ánh sáng. Thường nhiệt đợ thích hợp cho sinh trưởng là 20 – 30°C, ưa ánh sáng mạnh. Rau muống có thể trồng trên các loại đất như: đất sét, đất cát,… có đợ pH= 5,3 – 6,0 [19].
Theo y học cổ truyền phương Đơng, rau muống có vị ngọt, tính hơi lạnh (nấu chín thì giảm lạnh). Vào các kinh can, tâm, đại trường, tiểu trường. Công dụng thanh nhiệt, lương huyết, chỉ huyết, thông đại tiểu tiện, giải các chất độc xâm nhập vào cơ thể (nấm độc, sắn
sẩy, mẩn ngứa; sởi, thủy đậu ở trẻ em… [20].
Theo y học hiện đại, rau muống cung cấp nhiều chất xơ, có vitamin C, vitamin A và một số thành phần tốt cho sức khoẻ, là thức ăn tốt cho mọi người. Những người già ăn hơn 2 bữa rau mỗi ngày có não trẻ hơn khoảng 5 năm và ít bị suy giảm tinh thần hơn 40% so với những người ăn ít hoặc khơng bao giờ ăn rau [20].
Rau muống có nguồn gốc nhiệt đới châu Á, khu vực Nam và Đông Nam Á, nhiệt đới châu Phi, Trung Á, Nam Mỹ và châu Đại Dương. Còn ở Việt Nam, rau muống được trồng hầu hết ở các vùng làng quê, nông thơn. Có thể nói, rau muống là món ăn gắn với truyền thống của người Việt Nam, từ các món bình dân như rau muống luộc, rau muống xào, canh rau muống đến các món đã trở thành đặc sản như rau muống xào trâu của Nam Định, nộm rau muống, rau muống sống trang trí các món ăn... Những năm gần đây, nhu cầu rau muống tăng rất mạnh, đặc biệt trong các dịp lễ Tết và cuối năm do nhu cầu ăn lẩu của bà con vào các thời điểm này là rất cao [20].
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
2.1. Dụng cụ, hóa chất và nguyên liệu, thiết bị2.1.1. Dụng cụ 2.1.1. Dụng cụ
Bảng 2.1. Danh sách dụng cụ sử dụng
STT Tên dụng cụ Số lượng
1 Bercher 500 ml 5
2 Bộ cối chày sứ 1
3 Bình phun 1 lít 1
4 Thau 1
5 Ống đong 1
6 Đũa thủy tinh 1
7 Bút TDS-01 1
Hình 2.1. Bình phun 1L Hình 2.2. Bút TDS-01
2.1.2. Nguyên liệu
Bảng 2.2. Danh sách nguyên liệu sử dụng
STT Tên nguyên liệu Công thức
1 Ure (NH2)2CO
2 Diamoni Hydrophosphat (DAP) (NH4)2HPO4
3 Kali Clorua KCl
4 Cao lanh Al2Si2O5(OH)4.nH2O (n= 0,2) 5 Polyvinyl Alcohol (PVA) (C2H4O)n
6 Đất hiếm
Thành phần nguyên liệu tổng hợp NPK 8-8-8 (tính cho 1 kg) được thống kê trong bảng 2.4. (tính tốn được xử lý ở phần phụ lục).
Bảng 2.4. Thành phần nguyên liệu tổng hợp NPK 8-8-8 (tính cho 1kg)
STT Ure (g) DAP (g) KCl (g) Cao lanh (g)
1 106 174 399 587
2.2.1.1. Thực nghiệm
Sau khi tính tốn phối liệu m (g) theo công thức trên, ta tiến hành nghiền mịn các nguyên liệu. Trộn đều các nguyên liệu với nhau và thêm phụ gia là cao lanh vào.
Sau đó thực hiện q trình tạo hạt bằng thiết bị chảo tạo hạt, bỏ nguyên liệu vào chảo rồi nguyên liệu sẽ bắt đầu vo viên tạo hạt, hỗn hợp phân được vo viên là nhờ phun sương màng nước mỏng của bình xịt tưới cây 1 lít DUDACO.
Sau mợt thời gian ngắn tạo hạt, hạt sẽ rơi xuống lỗ sàng, ta thu được hạt phân có kích thước gần bằng nhau. Nếu hạt phân bị vỡ ta sẽ đem đi nghiền và tái sử dụng lại.
Đem các nguyên liệu hạt phân đó đem đi sấy ở nhiệt đợ 65 – 70oC. Sản phẩm ta thu được là hạt phân NPK với tỷ lệ 8-8-8 không màng bao bọc và đem đi bảo quản.
2.2.1.2. Khảo sát tốc độ vòng quay và độ nghiêng tạo hạt phân NPK 8-8-8
Khảo sát thiết bị máy chảo tạo hạt phân bón ở tốc đợ vòng quay là 24 (vòng/phút) và độ nghiêng là 48o; 50o; 52o; 54o .
bón nhả chậm.
Khảo sát được tiến hành từ các nguyên liệu: hạt ure, KCl, DAP ((NH4)2HPO4) cùng với phụ gia là cao lanh được cân riêng, rồi đem đi nghiền mịn sau đó thêm mợt lượng dung dịch chất kết dính polyme (PVA) ở các nồng đợ khác nhau: 0,5; 1; 2; 3% đã được chuẩn bị rồi trợn đều. Hỗn hợp sau đó được đem đi tạo hạt trên chảo tạo hạt với độ nghiêng là 48o với tốc đợ vòng là 30 vòng/phút theo quy trình hình 2.4 (đã khảo sát tìm ra tốc đợ vòng quay và độ nghiêng tối ưu nhất ở phần 2.3.2). Sau đó, các hạt đạt chuẩn (2 - 4 mm) sẽ tiến hành đem đi xác định độ hòa tan của phân NPK 8-8-8 có màng bọc PVA.
Bảng 2.5. Thành phần nguyên liệu tổng hợp phân bón NPK 8-8-8 có màng bọc PVA (tính
cho 1kg)
STT Urê (g) DAP (g) KCl (g) Cao lanh (g) Polyme (g) % Polyme
1 106 174 399 587 0,0 0,0
2 106 174 399 587 0,0316 0,032 0,5
3 106 174 399 587 0,063 1
4 106 174 399 587 0,126 0,13 2
5 106 174 399 587 0,2 3
Sau khi xác định được nhả chậm có màng bọc PVA ở các nồng độ khác nhau và chọn được nồng là PVA 2%, thì ta sẽ sản xuất tạo 500g hạt phân bón NPK 8-8-8 có màng bọc theo quy trình hình 2.4.
Đem mẫu đi phân tích ở viện Khoa học kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam tại Trung tâm Phân tích và dịch vụ Khoa học Cơng nghệ nông nghiệp.
2.2.3. Khảo sát và ứng dụng hạt phân bón nhả chậm cho cây rau muống
Địa điểm và thời gian: Thí nghiệm được tiến hành tại nhà thành viên trong nhóm ở địa chỉ 6 Lê Lâm, Phường Phú Thạnh, Quận Tân Phú, Tp.HCM từ ngày 20/04/2022 – 20/05/2022.
Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm sẽ tiến hành gồm 6 chậu (thố nhựa) trồng cây. Trong mỗi chậu cây đó sẽ được khảo sát trồng cây khác nhau.
Cách tiến hành gieo trồng: Cho 15 hạt rau muống cần khoảng 500g đất cho vào 6 chậu (thố nhựa) trồng cây và có bổ sung thêm đất hiếm và phân bón NPK 8-8-8 thường và NPK 8-8-8 có màng bọc 2%, ta có được bảng số liệu cụ thể sau:
Bảng 2.6. Thành phần của 6 chậu (thố nhựa) để trồng cây
Chậu 1 Chậu 2 Chậu 3 Chậu 4 Chậu 5 Chậu 6
Hạt
giống 15 hạt 15 hạt 15 hạt 15 hạt 15 hạt 15 hạt