Kết quả phân tích màng bao phân nhả chậm từ tinhbột /PVA

bột /PVA

3.1.1 Phổ IR

Tinh bột (cm-1) PVA (cm-1) Tinh bột/PVA-Formaldehyde (cm-1) 3378,62 (-OH) 2929,16 (-CH, -CH2) 1442,94, 1019,28 (C-O) 3400,23 (-OH) 2941,99 (-CH, -CH2) 1737,52 (m), 1442,52 (tb) 1257,74 (m) (COO-, CH3COO-) 3398,34 (-OH) 2925,24 (-CH, -CH2) 1647,75 (m) (COO-) 1203,01, 1154,61, 1024,38 (-O- CH2-O)

- Nhận xét: Dựa trên phổ IR giữa tinh bột/PVA và formaldehyde là những mũi đặc trưng gần tương đương nhau như –OH, -CH, -CH2 và C-O. Trong phổ IR của màng bao phân xuất hiện mũi 1024,38 và 1154,6 (cm-1) là mũi mạnh đặc trưng cho liên kết giữa tinh bột/PVA và formaldehyde trong điều kiện phản ứng đã đưa ra.

- Xem phụ lục 12. 3.1.2 Phổ NMR O H OH OH H O O CH2OH 1 2 3 4 5 6

o Phổ 13C NMR của tinh bột (125 MHz, D2O, δppm): Xuất hiện tín hiệu của C1 ở

δC=100,171 ppm, của C4 ở δC =77,515 ppm, của C5 ở δC=73,828 ppm, của C3 ở

δC=71,995 ppm, của C2δC=71,707, của C6δC=60,97

o Phổ 13C NMR của PVA (125 MHz, D2O, δppm): Xuất hiện tín hiệu δC=16,48 ppm là mũi của nhóm CH3 không kề nguyên tử có độ âm điện lớn, δC=20,195, 20,701, 23,245ppm là peak của nhóm CH2 không kề nguyên tử có độ âm điện lớn, δC=64,632,

Luận văn cao học Chương 3: Kết quả & Biện luận

âm điện lớn của CH-OH và nhóm CH3COO còn lại trong quá trình điều chế PVA,

δC=43,512, 43,971 là peak của nhóm CH2OH, δC=44,202, 44,265, 44,593, 44,838 ppm

đây là peak của CH3COO.

o Phổ 13C NMR TB/PVA-F (125 MHz, D2O, δppm): – DETP 90xuất hiện mũi dương ở δC = 99,731, 76,808, 73,377, 71,580, 71,222ppm chỉ ra lần lượt vị trí của nhóm CH- ở vị trí C1, C4, C5, C3, C6, C2; δC = 81,817ppm chỉ vị trí của nhóm CH- kề hai nhóm nguyên tử có độ âm điện lớn và δC =60,545ppm chỉ vị trí của nhóm CH nối trực tiếp với nhóm OH. Phổ 13C NMR – DETP 135 có mũi âm của các nhóm -CH2- có δC = 60,545ppm ở vị trí C7 nối trực tiếp với nguyên tử có độ âm điện lớn, δC=81,817 ppm ở vị trí C8 kề với nguyên tử có độ âm điện lớn.

- Nhận xét: Trên phổ 13C NMR tinh bột/PVA-F xuất hiện thêm peak 81,817 ở DEPT 90 và DEPT 135 chứng tỏ giữa tinh bột/PVA đều có liên kết acetal với formaldehyde.

- Xem phụ lục 4, 5, 6, 7, 8 và 9.

3.2 Độ bền của màng bao bọc phân nhả chậm từ tinh bột/PVA 3.2.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ tinh bột/PVA lên độ trương của màng

Đồ thị 1.1: Độ trương của màng với các tỷ lệ tinh bột/PVA khác nhau (a)5/5 (b)6/4 (c)7/3 (d)8/2 (e)9/1

Luận văn cao học Chương 3: Kết quả & Biện luận

- Nhận xét: Từ đồ thị 1.1 cho thấy độ trương của các loại màng với tỉ lệ tinh bột/PVA khác nhau theo thời gian. Lượng formaldehyde dùng trong các màng này là như nhau. Mỗi điểm trên hình vẽ được lấy là giá trị trung bình của ba lần thí nghiệm với độ lệch chuẩn như trên hình vẽ. Dựa vào đồ thị cho thấy độ trương của màng tăng khi hàm lượng PVA tăng. Kết quả này cũng phù hợp với nghiên cứu của nhóm tác giả T. Jamnongkan, S. Kaewpirom. Với tỉ lệ tinh bột/PVA=9/1 thì màng có thời gian phân hủy tốt và cho hiệu quả kinh tế cao. Do đó, chúng tôi chọn tỉ lệ này để tiến hành khảo sát cho các thí nghiệm tổng hợp màng và bao phân tiếp theo.

- Bảng tính giá trị độ trương theo công thức ở mục 2.2.4 xem theo phụ lục 2 và độtrương trung bình bằng cách dùng hàm Average trong phần mềm Excel. Sau đó, chúng trương trung bình bằng cách dùng hàm Average trong phần mềm Excel. Sau đó, chúng tôi rút ra độ lệch chuẩn giữa các lần đo mẫu bằng cách dùng hàm Stdev và tiến hành tổng hợp số liệu vẽ được đồ thị.

3.2.2 Ảnh hưởng của formaldehyde lên độ trương của màng

Đồ thị 1.2: Độ trương của màng tinh bột/PVA với hàm lượng formaldehyde khác nhau (a) 0,2 ml; (b) 0,6 ml; (c) 1 ml; (d) 2 ml

- Nhận xét: Hàm lượng formaldehyde khác nhau ảnh hưởng đến độ trương của màng tinh bột/PVA. Khi tăng hàm lượng formaldehyde lên 0,6ml thì độ trương của màng giảm nhanh (150%) so với khi sử dụng 0,2 ml formaldehyde có độ trương trên 200%. Nếu tiếp tục tăng hàm lượng formaldehyde thì độ trương của màng vẫn giảm nhưng

Luận văn cao học Chương 3: Kết quả & Biện luận

giảm nhẹ. Điều này chứng tỏ khi tăng lượng formaldehyde càng cao thì càng nhiều nối liên kết ngang dạng acetal được hình thành, kết nối giữa tinh bột và PVA làm giảm thể tích các lỗ trống chứa nước, do đó độ trương của màng giảm. Với hàm lượng formaldehyde là 0,6 ml, màng đạt độ trương và thời gian phân hủy tốt để bao phân. - Bảng tính giá trị độ trương theo công thức ở mục 2.2.4 xem theo phụ lục 2 và độ trương trung bình bằng cách dùng hàm Average trong phần mềm Excel. Sau đó, chúng tôi rút ra độ lệch chuẩn giữa các lần đo mẫu bằng cách dùng hàm Stdev và tiến hành tổng hợp số liệu vẽ được đồ thị.

3.3 Khảo sát hàm lượng và khả năng nhả chậm của các loại phân nhả chậm trong nước theo thời gian được điều chế từ tinh bột/PVA

3.3.1 Hàm lượng N tổng và khả năng nhả chậm của các loại phân đạm,lân & kali nhả chậm từ tinh bột/PVA lân & kali nhả chậm từ tinh bột/PVA

3.3.1.1 Hàm lượng N tổng với các tỷ lệ lượng urea khác nhau

Bảng 1.2: Hàm lượng N tổng (khảo sát giữa tỷ lệ màng và urea khác nhau) Áp dụng theo công thức ở mục 2.3.4.1 để xác định hàm lượng N tổng.

Lượng chất nền TB/PVA (9/1):formaldehyde:urea (g:mL:g) VHCl chuẩn độ (mL) %N tổng 2/0,6/0,5 7,5 10,5 2/0,6/1 11,7 16,38 2/0,6/2 16,1 22,54 2/0,6/3 18,5 25,9 2/0,6/4 20,9 29,26 2/0,6/6 24,5 34,35

3.3.1.2 Hàm lượng P2O5 tổng với các tỷ lệ lượng calcium dihydrophosphate khác nhau nhau

a. Đường chuẩn xác định nồng độ P2O5

Bảng 1.3: Kết quả đo mật độ quang của dung dịch KH2PO4

Luận văn cao học Chương 3: Kết quả & Biện luận 1 0 0 0 2 0,5 0,2 0,082 3 1 0,4 0,158 4 1,5 0,6 0,225 5 2 0,8 0,303 6 2,5 1 0,381 7 3 1,2 0,449 8 3,5 1,4 0,512 9 4 1,6 0,588 10 4,5 1,8 0,692 11 5 2 0,762 Đồ thị 1.3: Đường chuẩn P2O5 Ta có sự phụ thuộc: Trong đó y: Nồng độ P2O5 (ppm) x: Mật độ quang tương ứng

Từ mật độ quang thay vào (1) ta tính được nồng độ P2O5 tương ứng sau đó thay vào biểu thức ở mục 2.4.4 ta xác định được hàm lượng P2O5 tổng.

b. Hàm lượng P2O5 tổng

Bảng 1.4: Hàm lượng P2O5 tổng (khảo sát giữa tỷ lệ màng và calcium dihydrophosphate khác nhau)

Luận văn cao học Chương 3: Kết quả & Biện luận (9/1):formaldehyde:calcium dihydrophotphate (g:mL:g) (ppm) 2/0,6/0,5 0,152 0,4003 10,0075 2/0,6/1 0,316 0,8365 20,9125 2/0,6/2 0,415 1,0998 27,495 2/0,6/3 0,509 1,3498 33,745 2/0,6/4 0,541 1,435 35,875 2/0,6/6 0,564 1,4961 37,3919

3.3.1.3 Hàm lượng K2O tổng với các tỷ lệ lượng posstasium chloride khác nhauBảng 1.5: Hàm lượng K2O tổng (khảo sát giữa tỷ lệ màng và posstasium chloride Bảng 1.5: Hàm lượng K2O tổng (khảo sát giữa tỷ lệ màng và posstasium chloride khác nhau) Lượng chất nền TB/PVA (9/1):formaldehyde:posstasium chloride Hàm lượng K tổng %K2O tổng 2/0,6/0,5 8,72 10,5076 2/0,6/1 19,11 23,0276 2/0,6/2 20,72 24,9676 2/0,6/3 27,54 33,1857 2/0,6/4 30,49 36,74045 2/0,6/6 31,17 37,55985

- Nhận xét: Khi ta tăng dần các loại phân vào màng thì lúc này hàm lượng phân tổng cũng tăng theo.

3.3.2 Hiệu suất bao các loại phân (đạm, lân và kali) nhả chậm từ tinhbột/PVA bột/PVA

Dựa vào công thức ở các mục 2.3.4.2, 2.4.4.2 và 2.5.4.2 để xác định hiệu suất bao các loại phân đạm, lân và kali.

Bảng 1.6: Hiệu suất bao các loại phân (đạm, lân và kali) nhả chậm

TB/PVA (9/1) : F: PNC (g:mL:g)

Phân đạm Phân lân Phân kali

VHCl %H AP2O5 CP2O5 %H CK (mg/L) %H

2/0,6/0,5 1 83,3333 0,08 0,2088 73,9196 4184,8 76,0046 2/0,6/1 1,9 79,7 0,174 0,4588 72,5762 9830,608 74,2789 2/0,6/2 2,8 78,2609 0,241 0,637 71,0402 10861,95 73,7887

Luận văn cao học Chương 3: Kết quả & Biện luận

2/0,6/3 3,6 75,6757 0,312 0,8259 68,891 14657,62 73,3558 2/0,6/4 4,6 72,488 0,389 1,0307 64,0871 16809,35 72,4347 2/0,6/6 7 64,2857 0,438 1,161 61,1881 22074,22 62,9865

- Nhận xét: Trong 3 loại phân nhả chậm điều chế từ urea, calcium dihydrophosphate và posstascium chloride với màng tinh bột/PVA thì phân ure có hiệu suất cao nhất ( Urea: 83,3333%, calcium dihydrophosphate: 73,9196%, và posstascium chloride: 76,0046% ) do nó có khả năng liên kết với nhóm OH hemiacetal hình thành sau quá trình phản ứng của formaldehyde và tinh bột PVA. Ngoài ra khi tăng dần khối lượng của từng loại phân tương ứng vào màng tinh bột/PVA có khối lượng không thay đổi thì hiệu suất bao phân giảm dần do tỷ lệ của màng và phân được bao bọc giảm dần (4/1); (2/1); (2/2); (2/3); (2/4); (2/6).

3.3.3 Khả năng nhả chậm của các loại phân đơn nhả chậm từ tinhbột/PVA bột/PVA

3.3.3.1 Khả năng nhả chậm của phân đạm (urea) nhả chậm từ tinh bột/PVA

Áp dụng công thức ở mục 2.3.4.2 để xác định hàm lượng N nhả trong nước như bảng 1.5

Bảng 1.7: Hàm lượng N nhả chậm trong nước Lượng ure

khác nhau

Thời gian (ngày)

1 2 4 7 15 20 30 45 0,5g VHCl (mL) 0,9 1,9 2,1 2,2 2,5 2,8 0,5 1,5 %N nhả 15,67 31,67 35 36,67 41,47 46,67 50 60 1g VHCl (mL) 2,6 3,2 3,4 3,7 4,2 4,4 1 2,2 %N nhả 27,78 34,19 36,32 39,53 44,87 47,1 51,28 60,68 2g VHCl (mL) 5,0 5,4 5,5 5,7 6 6,3 1,2 2,8 %N nhả 38,82 41,93 42,70 44,25 46,58 48,91 52,64 61,36 3g VHCl (mL) 5,9 6,3 6,4 6,6 6,9 7,4 1,3 3,5

Luận văn cao học Chương 3: Kết quả & Biện luận %N nhả 39,86 42,57 43,24 44,59 46,62 50 53,51 62,97 4g VHCl (mL) 7,0 7,3 7,5 7,6 7,9 8,6 1,5 3,8 %N nhả 41,87 43,66 44,85 45,45 47,25 51,43 54,98 64,07 6g VHCl (mL) 9,0 9,4 9,5 10,1 9,9 10,2 1,9 7,3 %N nhả 45,92 47,96 48,46 49,49 50,51 52,04 55,92 70,81

Chú ý: Trong bảng số liệu trên hệ số pha loãng 30 ngày và 45 ngày là 25/5, còn thời gian còn lại là 25/2

Đồ thị 1.4: Khả năng nhả chậm của N trong nước với lượng urea khác nhau: (a) 0,5 g, (b) 1 g, (c) 2 g, (d) 3 g, (e) 4 g, (f) 6 g

3.3.3.2 Khả năng nhả chậm của phân lân (calcium dihydrophosphate) nhả chậm từ tinh bột/PVA

Bảng 1.8: Hàm lượng P2O5 nhả chậm trong nước Lượng lân khác

nhau

Thời gian (ngày)

1 2 4 7 15 20 30 45

0,5g A 0,055 0,045 0,021 0,016 0,012 0,053 0,034 0,03 C P2O5 0,15 0,1156 0,0519 0,039 0,028 0,137 0,086 0,076

Luận văn cao học Chương 3: Kết quả & Biện luận %P2O5nhả 18,75 33,13 39,57 44,63 46,04 55,28 60,51 71,84 1g A 0,12 0,106 0,032 0,021 0,014 0,055 0,096 0,14 C P2O5 0,32 0,278 0,0811 0,052 0,033 0,142 0,251 0,368 %P2O5nhả 19,39 36,68 41,53 44,63 46,61 55,28 62,79 73,80 2g A 0,197 0,165 0,024 0,02 0,014 0,048 0,13 0,18 C P2O5 0,52 0,043 0,06 0,059 0,332 0,124 0,342 0,475 %P2O5nhả 23,70 43,47 46,19 48,43 49,94 55,56 63,33 74,13 3g A 0,266 0,203 0,027 0,018 0,016 0,056 0,16 0,2 C P2O5 0,7 0,536 0,068 0,044 0,039 0,145 0,422 0,528 %P2O5nhả 26,1 45,86 48,37 50 51,43 56,80 64,61 74,39 4g A 0,37 0,27 0,016 0,013 0,013 0,045 0,18 0,25 C P2O5 0,98 0,714 0,039 0,03 0,03 0,116 0,475 0,661 %P2O5nhả 34,11 54,08 55,42 56,49 57,55 61,84 70,11 81,63 6g A 0,54 0,152 0,018 0,017 0,015 0,043 0,17 0,24 C P2O5 1,435 0,4 0,044 0,041 0,036 0,11 0,448 0,634 %P2O5nhả 47,98 61,37 62,83 64,21 65,41 69,1 76,59 87,19

Luận văn cao học Chương 3: Kết quả & Biện luận

Đồ thị 1.5: Khả năng nhả chậm của P2O5 trong nước với lượng calcium dihydrophosphate khác nhau: (a) 0.5 g, (b) 1 g, (c) 2 g, (d) 3 g, (e) 4 g, (f) 6 g

3.3.3.2 Khả năng nhả chậm của phân kali (posstasium chloride) nhả chậm từ tinh bột/PVA

Bảng 1.9: Hàm lượng K2O nhả chậm trong nước Lượng kali

khác nhau

Thời gian (ngày)

1 2 4 7 15 20 30 45 0,5g K(mg/L) 766,1 329 16,003 32,49 65,326 137,95 262,18 446,45 1 %K2O nhả 18,2 37,1 38,02 39,88 43,63 47,58 55,1 67,89 1g K(mg/L) 1808,7 748,15 27,6 41,63 142,17 411,19 614,03 622,55 %K2O nhả 19,7 39,23 39,95 41,04 45,54 50,92 58,96 67,1 2g K(mg/L) 2350 791,13 27,6 146 112 469,9 725,8 626,92 %K2O nhả 23,57 42,66 44,49 46,19 48,84 54,56 63,32 70,88 3g K(mg/L) 3134,5 1229 158,77 183,1 219,73 564,86 890,63 735,81 %K2O nhả 23,61 55,94 47,36 49,24 53,23 58,34 66,43 73,2 4g K(mg/L) 4595,4 1260 158,8 129,7 209,57 692,8 943,5 885,2 %K2O nhả 31,3 51,93 52,24 54,06 57,5 64 72,1 79,36 6g K(mg/L) 8066,4 331,03 194,9 139,8 218 861,5 1154 1143 %K2O nhả 53,69 59 60,56 61,24 64,74 71,65 80,91 90,08

Luận văn cao học Chương 3: Kết quả & Biện luận

Đồ thị 1.6: Khả năng nhả chậm của K2O trong nước với lượng posstasium chloride khác nhau: (a) 0.5 g, (b) 1 g, (c) 2 g, (d) 3 g, (e) 4 g, (f) 6 g

Nhận xét: Từ đồ thị 1.4, 1.5, 1.6 chúng tôi nhận thấy khi tăng lượng phân được bao thì khả năng nhả chậm giảm. Điều này có thể được giải thích là do màng có khả năng bao phân giới hạn khi cố định khối lượng màng và tăng lượng phân tương ứng.

3.3.4 Hàm lượng, hiệu suất và khả năng nhả chậm của phân phức NPK 16-16-8 nhả chậm

Dựa vào công thức ở mục 2.3.4.1, 2.3.4.2 và 2.3.4.3 để xác định lại hàm lượng N tổng, P2O5 tổng và K2O tổng.

Bảng 1.10: Hàm lượng phân phức NPK nhả chậm từ tinh bột/PVA

N P2O5 K2O

VHCl N tổng A CP2O5 P2O5tổng C K K2O tổng

9,3 16,275 0,2436 0,6439 16,0982 6,722 8,1

Bảng 1.11: Hiệu suất bao phân phức NPK nhả chậm từ tinh bột/PVA

N P2O5 K2O

VHCl %H A CP2O5 %H C K %H

Luận văn cao học Chương 3: Kết quả & Biện luận

Bảng 1.12: Hàm lượng phân phức NPK nhả chậm trên nền tinh bột/PVA

Các loại PNC Thời gian (ngày)

1 2 4 7 15 20 30 45 Đạm VHCl (mL) 1,3 3,1 3,3 3,9 4,4 4,6 5,4 5,9 %Nnhả 14,31 33,54 36 42,18 47,13 50,24 58,65 64,13 Lân A 0,08 0,19 0,19 0,22 0,24 0,267 0,299 0,36 C P2O5 0,213 0,49 0,52 0,59 0,64 0,71 0,79 0,94 %P2O5nhả 16,55 38,31 40,34 45,87 50,07 54,87 61,44 73,34 Kali K(mg/L) 457,4 1054,3 1129,6 1287,4 1374,8 1598,2 1813,9 2010,4 %K2O nhả 17,01 39,21 42,01 47,88 51,13 59,44 67,46 74,77

Đồ thị 1.7: Khả năng nhả chậm của N, P2O5, K2O trong 45 ngày

Hiệu suất bao phân NPK đạt lần lượt là 77,4194%; 70,653% và 73% tương ứng với phân urea, calcium dihydrophosphate và posstasium chloride. Với tỉ lệ khối lượng màng và phân là 1/1, khả năng nhả chậm của phân NPK khá tốt sau 45 ngày: 66,3354%cho phân đạm; 74,1269% cho phân lân và 70,8824% cho phân kali. Kết quả

Luận văn cao học Chương 3: Kết quả & Biện luận

này là cơ sở cho những nghiên cứu ứng dụng tiếp theo cho phân hỗn hợp NPK với những tỉ lệ khác, ứng dụng cho từng loại cây trồng khác nhau.

3.4 Kết quả phân tích màng bao phân nhả chậm từ tinh bột/chitosan

3.4.1 Phổ IR

Tinh bột (cm-1) chitosan (cm-1) TB/chitosan-Formaldehyde (cm-1) 3378,62 (-OH) 2929,16 (-CH, -CH2) 1442,94, 1019,28 (C-O) 3434,33 (-OH) 2728,45 (-CH, -CH2) 1599,28 (-CO-NH-) 1157,23, 1094,76 (-O-CH-O-) 3437,44 (-OH) 2926,39 (-CH, -CH2) 1664,64, 1648,03 (-NH-C-O-) 1160,07, 1081,42, 1021,93 (-O- CH2-O)

- Nhận xét: Trong phổ IR xuất hiện những peak 1160,07, 1081,42, 1021,93, 1664,64, 1648,03, 2169,45 (cm-1) là những peak đặc trưng cho liên kết giữa tinh bột/chitosan và formaldehyde.

- Xem phụ lục 13.

3.4.2 Phổ NMR

o Phổ 13C NMR của tinh bột (125 MHz, D2O, δppm): Xuất hiện tín hiệu của C1 ở

δC=100,171 ppm, của C4 ở δC =77,515 ppm, của C5 ở δC=73,828 ppm, của C3 ở

δC=71,995 ppm, của C2δC=71,707, của C6δC=60,97

o Phổ 13C NMR của tinh bột/chitosan-F (125 MHz, D2O & CF3COOD , δppm): Xuất hiện tín hiệu của C1 ở δC=99,962 ppm, của C4 ở δC =77,672 ppm, của C5 ở

δC=73,314 ppm, của C3 ở δC=72,949 ppm, của δC =71,268 ppm, của C6 δC =60,472

ppm và δC =81,864 ppm

- Nhận xét: Trong phổ xuất peak 81,864 và peak 100,171 của tinh bột chuyển sang vùng từ trường cao hơn chứng tỏ có liên kết giữa tinh bột/chitosan với formaldehyde. - Xem phụ lục 4, 10, 11 và 12

Luận văn cao học Chương 3: Kết quả & Biện luận

3.5 Khả năng kháng khuẩn của màng bao phân nhả chậm từ tinh bột/chitosan

Đọc kết quả:

Kết quả đọc sau khi ủ các phiến thí nghiệm trong tủ ấm 370C/24 giờ cho vi khuẩn và 300C/48 giờ đối với nấm sợi và nấm men.

Kết quả dương tính là nồng độ mà ở đó không có vi sinh vật phát triển. Khi nuôi cấy lại nồng độ này trên môi trường thạch đĩa để kiểm tra, có giá trị CFU< 5

Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC-Minimum Inhibitory concentration) của chất có