Issuu

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

MỤC LỤC Chương 1. TỔNG QUAN........................................................................................................ 3

1.1. Tổng quan về phân bón ................................................................................................ 3

1.1.1 Khái niệm phân bón [1] .......................................................................................... 3

U Y

1.1.2. Tính chất đối kháng và không đối kháng của các phân bón đơn. ......................... 3 a) Tính đối kháng và không đối kháng .......................................................................... 3

b) Khả năng phối trộn..................................................................................................... 4 1.1.3. Vai trò của phân bón đối với cây trồng [3] ........................................................... 5

ẠO

1.1.4. Tình hình phân bón trên thế giới và Việt Nam ...................................................... 6

1.2. Tổng quan về phân bón nhả chậm ................................................................................ 9

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

1.2.1. Khái niệm phân bón nhả chậm .............................................................................. 9

H Ư

1.2.2. Vai trò của phân bón nhả chậm ............................................................................. 9

TR ẦN

1.2.3. Các loại Phân bón nhả chậm ............................................................................... 10 1.2.4. Các loại phân bón nhả chậm trong nước ............................................................. 10 1.2.5. Tình hình nghiên cứu về phân bón nhả chậm...................................................... 11

10 00

1.3. Phương pháp sản xuất Silica từ tro trấu...................................................................... 13 1.3.1. Vai trò của Silic đối với cây trồng:...................................................................... 13

1.3.2. Tình hình nghiên cứu điều chế Silica. ................................................................. 14

1.4. Tính cấp thiết của đề tài.............................................................................................. 15

Í-

1.5. Mục tiêu của đề tài...................................................................................................... 15

-L

1.6. Phương pháp tiếp cận, giải quyết vấn đề .................................................................... 15

ÁN

1.6.1. Lựa chọn phương pháp tổng hợp ......................................................................... 16

1.6.2. Kết hợp Silica-Phân bón nhả chậm ..................................................................... 17 1.6.3. Phương pháp thử nghiệm..................................................................................... 17

ÀN

Chương 2. NGUYÊN LIỆU .................................................................................................. 18

IỄ N

2.1. Nguyên liệu sản xuất hỗn hợp phân bón . .................................................................. 18 2.2.1. Nguyên liệu chính................................................................................................ 18 2.2.2. Nguyên liệu phụ. ................................................................................................. 18

TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................... 22

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

ẠO

U Y

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Chương 1. TỔNG QUAN

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

ẠO

U Y

1.1. Tổng quan về phân bón 1.1.1 Khái niệm phân bón [1] - Phân bón là các chất hữu cơ hoặc vô cơ chứa các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng được bón vào đất hoặc hòa vào nước để phun xử lí hạt giống, rễ và cây con. - Phân bón có vai trò rất quan trọng trong việc thâm canh tăng năng suất, bảo vệ cây trồng và nâng cao độ phì nhiêu của đất. - Phân bón bao gồm một hay nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho cây được chia làm 3 nhóm sau: • Đa lượng: Đạm (N), Lân (P), Kali (K) • Trung lượng: Canxi (Ca), Lưu Huỳnh (S), Magie (Mg)… • Vi Lượng: Sắt (Fe), Kẽm (Zn), Mangan (Mn), Bo (B), Đồng (Cu), Molypden (Mo), Clo (Cl). - Phân bón cung cấp các chất dinh dưỡng cho cây trồng sinh trưởng và phát triển. Nếu chỉ lấy từ đất thì cây trồng hoàn toàn không đủ chất dinh dưỡng mà phải bổ sung thêm phần lớn từ phân bón. Phân bón chính là thức ăn nuối sống cây trong. Điều tra trổng kết trên thế giới đều cho thấy trong các biện phát kỹ thuật trồng trọt, phân bón luôn là biện pháp có ảnh hưởng lớn nhất đến năng suất cây trồng. - Theo tổ chức FAO, trong thập niên 70-80 của thế kỷ XX, trên toàn thế giới trung bình phân bón quyết định 50% tổng sản lượng tăng thêm. Ở nước ta, cho đến năm 1990, trung bình phân bón làm tăng 35% sản lượng, bón 1 tấn chất dinh dưỡng nguyên chất thu đước 13 tấn hạt ngũ cốc. 1.1.2. Tính chất đối kháng và không đối kháng của các phân bón đơn [2] a) Tính đối kháng và không đối kháng Khi chế tạo phân hỗn hợp, một số muối ban đầu và những sản phẩm khác không thể trộn lẫn với nhau được. Bởi vì, có thể xảy ra những quá trình hoá học không mong muốn. Kết quả của những quá trình hoá học ấy sẽ làm tổn thất các chất dinh dưỡng (bay hơi hoặc thoái giảm thành dạng không hiệu quả) và làm cho tính chất lý học của sản phẩm bị xấu đi. Những hiện tượng gây nên như thế được gọi là tính đối kháng. Ngược lại điều đó, chúng có thể hỗn hợp với nhau mà không nảy sinh quá trình phụ có hại gọi là tính không đối kháng của các phân bón. VD: Khi hỗn hợp Supelân với NH4NO3: 2NH4NO3 + Ca(H2PO4)2 = 2NH4H2PO4 + Ca(NO3)2 NH4NO3 + H3PO4 = NH4H2PO4 + HNO3 Do những phản ứng xảy ra đó mà bị tổn thất hàm lượng dinh dưỡng (ở dạng hơi HNO3 hoặc các oxit nito) và tính chất lí học bị xấu hơn các cấu tử ban đầu (vì xuất hiện Ca(NO3)2 dễ hút ẩm). Việc tạo thành HNO3 có thể ngăn ngừa được bằng cách đưa vào hỗn hợp các chất phụ gia trung hoà hoặc Amon hoá bằng NH3 khi đó loại bỏ được khả năng tổn thất nito. Đồng thời nhờ vào việc chuyển một bộ phận monocanxi phốt phát thành dicanxiphotphat và một phần nước ở dạng ẩm tự do bị liên kết thành dạng kết tinh làm cho

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

ẠO

U Y

cho tính chất lí học của sản phẩm trở nên tốt hơn và hàm lượng P2O5 tan trong nước bị giảm do việc tăng hàm lượng P2O5 tan trong xitrat (acid citric 2%). Để giảm sự thoái giảm P2O5, có thể bổ xung một lượng nhỏ các muối Mg và Fe hoà tan vào phân hỗn hợp chứa supe lân trước khi Amon hoá, Amon hoá tới pH = 7 ta được sản phẩm không có sự thoái giảm P2O5 và đồng thời thu được sản phẩm chứa 5% Nito. Trong một số trường hợp khi hỗn hợp có thể thu được sản phẩm có tính chất lí học tốt hơn so với các cấu tử ban đầu. VD: Khi hỗn hợp supe lân với (NH4)2SO4. (NH4)2SO4 + Ca(H2PO4)2.H2O + H2O = 2NH4H2PO4 + CaSO4.2H2O Từ những phản ứng trên ta có nhận xét: Ta sẽ thu được sản phẩm khô ráo và đóng rắn do sự tạo thành CaSO4.2H2O (thạch cao) có độ hút ẩm nhỏ. Nhưng để loại trừ khả năng kết khối của nó phải nghiền và bảo quản một thời gian dài để phản ứng kết thúc. Những phân bón hỗn hợp có tính chất lí học tốt, độ hút ẩm nhỏ, không bị kết khối khi bảo quản, thu được bằng cách trộn Amonphosphate, KCl với Supe lân, (NH4)2SO4. Khi hỗn hợp chúng với NH4NO3 hoặc Urea sẽ thu được sản phẩm có độ tơi xốp, nhưng bảo quản trong không khí ẩm tính lí hoá bị xấu đi. b) Khả năng phối trộn. Để giải quyết những vấn đề về khả năng hỗn hợp loại phân bón này với loại phân bón kia; người ta đã đưa ra biểu đồ chỉ dẫn sự khác nhau của việc hỗn hợp các phân bón dựa trên những giả thuyết lí thuyết và các số liệu thực hiện. Tuy nhiên tính đối kháng của các phân bón chưa được nghiên cứu đầy đủ.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Sơ đồ xác định khả năng trộn lẫn các phân bón • Chú thích bảng 1- nitrat canxi 2- nitrat natri 3- sulfat-nitrat amoni 4- nitrat kali-amoni 5- sulfat amoni 6- clorua amoni 7- cacbamit (ure) 8- xianamit canxi

N Ơ H N U Y TP

chữ k : trộn sinh khí chữ P: xảy ra sự cố định lân

ẠO

Ô trắng : có khả năng trộn ; Ô đen : không trộn được ; Ô gạch chéo: trộn được ,tương tác xảy ra chậm

13- muối kali (50% K2O) 14- muối kali (20-40%K2O) 15- canxi cacbonat

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

• • •

9- prexipitat (CaHPO4 ) 10- superphotphat 11- thermo photphat 12- sulfat kali-magie và sulfat kali

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

1.1.3. Vai trò của phân bón đối với cây trồng [1] Trong 3 nguyên tố đa lượng thì cây trồng cần nhiều Nito nhất, sau đó là Kali, cuối cùng là Phospho. - Nito có vai trò to lớn trong hoạt động sống cảu sinh vật. Mắc dù hàm lượng trung bình Nito có trong thực vật chiếm không quá 1.5% (tính theo chất khô). Nito có trong thành phần diệp lục (thực hiện quá trình quang hợp), trong các protein và acid amin (cần cho cấu tạo và phát triển của tế bào). Không có Nito các loại thực vật không thể tồn tại và phát triển. Mặc dù Nito có rất nhiều trong không khí (21% thể tích không khí) nhưng hầu hết thực vật không thể sử dụng trực tiếp được. - Photpho có trong acid adenozinphosphoric (khi phân hủy sẽ giải phóng năng lượng cần thiết cho hoạt động của thực vật Ngoài ra photpho còn có trong protein của các loại hạt. Photpho làm tăng khả năng chịu lạnh của cây. Thúc đẩy sực phát triển và tốc độ chín của quả vả hạt, làm tăng hàm lượng ngũ cốc, tăng hàm lượng đường trong các loại quả, ràu đậu,… - Kali có cai trò điều hòa quá trình trao đổi chất của tế bào thực vật, tăng khả năng chống bệnh và khả năng nẩy mầm cho hạt. Các nguyên tố trung lượng: - Lưu huỳnh (S) có trong thành phần các acid amin và các aminoacid. Nó làm vững chắc cấu trúc protein, làm tăng chất lượng và tỉ lệ dầu trong nông sản. - Magie là thành phần cấu tạo diệp lục tố, các enzim chuyển hóa hydrocarbon và các acid nucleic thúc đẩy quá trình hấp thụ và vận chuyển lân, đường giúp cây thêm cứng chắc. - Canxi có trong mang tế bào dưới dạng Canxi Pectae giúp cho quá trình phân chia tế bào diễn ra bình thường, tăng độ vững chắc lớp màng tế bào, duy trì cấu trúc nhiễm

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

ẠO

U Y

sắc thể, hoạt hóa các enzim và đống vai trò như một chất thải độc khi trung hòa các acid hữu cơ trong cây … Các nguyên tố vi lượng: Các loại thực vật có nhu cầu khác nhâu đối với các nguyên tố vi lượng. Tuy hàm lượng không lớn nhưng các nguyên tố này có vai trò rất quan trọng đối với thực vật: - Sắt là thành phần của nhiều enzim quan trọng trong chuyển hóa acid nucleotic, ARN có trong diệp lục tố. Nó thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của cây. - Đồng là thành phần của acid ascorbic, lactase, … xúc tiến các quá trình hình thành vitamin A, tăng khả năng chông chịu sâu bệnh. - Kẽm là thành phần có trong men metallo-enzim-carbon, anhydrase… Kẽm có vai trò quan trọng trong tổng hợp acid indol acetic, acid nucleoic và protein. Kẽm làm tăng khả năng sử dụng lân và đạm của cây, thúc đẩy tăng trưởng và làm tăng năng suất và chất lượng nông sản. - Bo cần thiết cho sự phân chia tế bào, tổng hợp protein, ligmin. Bo làm tăng khả năng thẩm thấu qua lớp màng tế bào và vận chuyển hydrat carbon, làm tăng số hoa và sức sống của hạt phấn hoa, tăng tỉ lệ đậu quả, giảm rụng quả non. - Molypden (Mo) là thành phần của men nitrogenase cần cho vi khuẩn cố định đạm ở cây họ đậu, bèo hoa dâu, làm tăng hiệu suất sử dụng đạm. - Mangan (Mn) là thành phần của puruvate carboxylase liên quan tới phản ứng enzim, kiểm soát thế oxi hóa khử trong tế bào. - Clo là thành phần của acid auxin-3 acetic kích thích sự hoạt động của enzim và chuyển hóa hydrat carbon, làm tăng khả năng khả năng giữ nước của cây. - Ngoài ra còn rất nhiều nguyên tố khác có tác dụng tới quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng nhưng với hàm lượng rất nhỏ như Pb, Sn,…. 1.1.4. Tình hình phân bón trên thế giới và Việt Nam 1.1.3.1. Trên thế giới [3] Theo IFA, nhu cầu phân bón thế giới niên vụ 2013 – 2014 đã tăng 3,1% so với cùng kỳ năm trước và ước đạt 184 triệu tấn (tính theo lượng dinh dưỡng). Việc gia tăng lượng giao dịch và nhu cầu tiêu thụ đã thúc đẩy sản lượng sản xuất của các nhà máy phân bón trên thế giới. Cũng theo ước tính của IFA, sản lượng phân bón năm 2014 đạt 243 triệu tấn các loại, tăng 2,6% so với năm 2013 và đạt 85% công suất của các nhà máy toàn cầu. Như vậy, tổng sản lượng phân bón toàn cầu dư khoảng 59 triệu tấn. Xu hướng này của ngành phân bón sẽ tiếp tục diễn ra cho đến năm 2018 khi nhu cầu và nguồn cung phân bón dự báo sẽ ở mức 197 triệu tấn và 280 triệu tấn, thặng dư cung ở mức 83 triệu tấn, tăng 40% so với năm 2014.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

ẠO

U Y

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Hình 1.1. Tình hình cung cầu phân bón thế giới

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

1.1.3.2 Tại Việt Nam Nông nghiệp là một những ngành kinh tế có vai trò quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam, với 70% dân số sống bằng nghề nông. Vì vậy nhu cầu phân bón cho nông nghiệp rất lớn. Nhu cầu phân bón ở Việt Nam hiện nay vào khoảng trên 10 triệu tấn các loại. Trong đó, Urea khoảng 2 triệu tấn, DAP khoảng 900,000 tấn, SA 850,000 tấn, Kali 950,000 tấn, phân Lân trên 1.8 triệu tấn, phân NPK khoảng 3.8 triệu tấn, ngoài ra còn có nhu cầu khoảng 400 – 500,000 tấn phân bón các loại là vi sinh, phân bón lá. Tình hình sản xuất trong nước: [4] Ngành phân bón hiện nay có khá nhiều bất cập, cả nước có đến 500 doanh nghiệp sản xuất phân vô cơ và hàng nghìn DN kinh doanh phân hữu cơ, vi sinh, trong đó có không ít công ty làm ăn chộp giật bằng công nghệ “máy trộn bê tông” đã biến ngành phân bón nước ta vài năm trở lại đây hỗn loạn, mất kiểm soát. Nguồn cung phân bón chủ yếu của nước ta tập trung vào 15 doanh nghiệp lớn thuộc 2 tập đoàn: Vinachem và PVN. Bảng 1.1. Công suất của các tập đoàn sản xuất phân bón lớn trên cả nước

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Công suất Tập Đoàn STT Tên Sản phẩm thiết kế (tấn/năm) Vinachem 1 Công ty cổ phần phân Ninh Bình FMP 300,000 NPK 150,000 2 Công ty phân bón miền Nam Superphosphate 200,000 NPK 300,000 3 Công ty cổ phần Supe Photphat và hóa Superphosphate 750,000 chất Lâm Thao NPK 700,000 FMP 140,000 4 Công ty phân lân nung chảy Văn Điển FMP 270,000 NPK 150,000 5 Công ty cổ phần phân bón Bình Điền NPK 500,000 6 Công ty cổ phần phân bón hóa cất Cần NPK 200,000

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

N Ơ

800,000 300,000 200,000 360,000

Urea NPK NPK NPK NPK

350,000

ẠO

190,000 560,000 330,000 800,000

U Y

14 15 10 11

Khác

Urea Urea DAP Urea

PVN

Thơ Công ty phân đạm và hóa chất Hà Bắc Nhà máy đạm Ninh Bình Công ty DAP1 Tổng công ty phân bón và hóa chất dầu khí Nhà máy đạm Cà Mau Tập Đoàn quốc tế Năm Sao Baconco Công ty CP Vật tư tổng hợp và phân bón hóa sinh Công ty phân bón Việt Nhật

7 8 9 13

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Phân Urea Hiện tại năng lực trong nước đến thời điểm hiện tại là 2.340 triệu tấn/năm, bao gồm Đạm Phú Mỹ 800,000 tấn, Đạm Cà Mau 800,000 tấn, Đạm Hà Bắc 180,000 tấn, Đạm Ninh Bình 560,000 tấn. Dự kiến cuối năm 2014, Đạm Hà Bắc nâng công suất từ 180,000 tấn lên 500,000 tấn/năm, cả nước sẽ có 2.660 triệu tấn/năm. Như vậy, về Urea đến nay, sản xuất trong nước không những phục vụ đủ cho nhu cầu sản xuất nông nghiệp mà còn có lượng để xuất khẩu. Phân DAP Hiện sản xuất trong nước tại nhà máy DAP Đình Vũ 330,000 tấn/năm, đến hết 2015 có thêm nhà máy DAP Lào Cai công suất 330,000 tấn/năm và theo kế hoạch của Thủ tướng từ nay đến hết năm 2015 sẽ có thêm một nhà máy DAP nữa hoặc nâng công suất hiện có của DAP Đình Vũ lên thêm 330,000 tấn/năm. Như vậy sau 2015 sảnxuất trong nước có thể đạt tới gần 1 triệu tấn DAP/năm, cơ bản đáp ứng đủ nhu cầu trong nước. Hiện tại từ nay đến hết năm 2014, chúng ta vẫn phải nhập khẩu DAP thêm từ 500,000 – 600,000 tấn/năm. Phân Lân: Hiện tại Supe Lân sản xuất trong nước có công suất 1.2 triệu tấn/năm, bao gồm nhà máy Lâm Thao công suất 800,000 tấn/năm, Lào Cai 200,000 tấn/năm và Long Thành 200,000 tấn/năm. Sản xuất Lân nung chảy hiện tại vào khoảng 600,000 tấn/năm bao gồm nhà máy Văn Điển và nhà máy Ninh Bình. Dự kiến tương lai sẽ có thêm khoảng 500,000 tấn/năm của 3 nhà máy mới ( Lào Cai, Thanh Hóa,…) Như vậy sản xuất phân Lân trong nước cũng đáp ứng được về cơ bản cho nhu cầu sản xuất nông nghiệp trong nước. Phân NPK: Hiện cả nước có tới cả trăm đơn vị sản xuất phân bón tổng hợp NPK các loại. Về thiết bị và công nghệ sản xuất cũng có nhiều dạng khác nhau, từ công nghệ cuốc xẻng đảo trộn theo phương thức thủ công bình thường đến các nhà máy có thiết bị và công nghệ tiên tiến. Về quy mô sản xuất tại các đơn vị cũng khác nhau từ vài trăm tấn/năm tới vài trăm ngàn tấn/năm và tổng công suất vào khoảng trtên 3.7 triệu tấn/năm. Nói chung là sản xuất NPK ở

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Việt Nam vô cùng phong phú cả về thiết bị, công nghệ đến công suất nhà máy. Chính điều này đã dẫn tới sản phẩm NPK ở Việt Nam rất nhiều loại khác nhau cả về chất lượng, số lượng đến hình thức bao gói.

ẠO

U Y

Phân Kali: Hiện trong nước chưa sản xuất được do nước ta không có mỏ quặng Kali, vì vậy 100% nhu cầu của nước ta phải nhập khẩu từ nước ngoài. Phân SA: Hiện tại nước ta chưa có nhà máy nào sản xuất SA và nhu cầu của nước ta vẫn phải nhập khẩu 100% từ nước ngoài. Phân Hữu cơ và vi sinh: Hiện tại sản xuất trong nước vào khoảng 400,000 tấn/năm, tương lai nhóm phân bón này vẫn có khả năng phát triển do tác dụng của chúng với cây trồng, làm tơ xốp đất, trong khi đó nguyên liệu được tận dụng từ các loại rác và phế thải cùng than mùn sẵn có ở nước ta.

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

1.2. Tổng quan về phân bón nhả chậm 1.2.1. Khái niệm phân bón nhả chậm Phân bón nhả chậm là dạng phân có khả năng lưu giữ và cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trong thời gian dài, làm giảm thiểu khả năng thất thoát chất dinh dưỡng do rửa trôi hoặc bốc hơi, góp phần tiết kiệm lượng phân sử dụng và hạn chế ô nhiễm môi trường. Hàm lượng chất dinh dưỡng cần thiết cho cây sẽ được bao bọc bởi màng polyme hay tạo liên kết với các chất khác, làm giảm tỉ lệ hòa tan các chất trong đất và nước, do đó làm tăng hiệu quả sử dụng chất dinh dưỡng của cây trồng.

IỄ N

1.2.2. Vai trò của phân bón nhả chậm Sản phẩm PBNC ít hút ẩm nên không bị chảy rửa trong quá trình bảo quản, vận chuyển và sử dụng. Có thể điều chỉnh được tốc độ nhả chất dinh dưỡng của chúng vào trong đất. Điều này cho phép tối ưu hóa lượng phân đạm cần thiết đối với từng loại cây trồng, trên một đơn vị diện tích trong mỗi vụ và từng loại môi trường sinh thái khác nhau. Hạn chế mức thấp nhất sự thất thoát chất dinh dưỡng, tránh tình trạng thiếu hay thừa chất dinh dưỡng với cây trồng.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

ẠO

U Y

Đối với vùng đất trung du, đồi núi, cao nguyên, đất bạc màu, hải đảo,… nơi có lượng mưa và khả năng xói mòn lớn thì phân nhả chậm là phương pháp độc đáo và hiệu quả cao do nó khó bị rửa trôi nên giúp tăng năng suất các loại cây công nghiệp dài ngày như chè, cao su, cà phê, ca cao, hồ tiêu,… Phương pháp này cũng đóng góp trong việc hiện đại hóa ngành công nghiệp và xây dựng ngành nông nghiệp sạch khi giảm đáng kể độ độc hại do nồng độ ion cao khi hòa tan quá nhanh gây ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm đất. Tính kinh tế: Phân bón nhả chậm làm tăng hiệu quả sử dụng phân bón do không bị hòa tan nhanh và rửa trôi nên giảm đáng kể lượng phân bón mà vẫn cũng cấp đầy đủ chất dinh dưỡng cho cây, nên giảm được chi phí nhân công do giảm số lần bón phân. 1.2.3. Các loại Phân bón nhả chậm Phân bón nhả chậm được sản xuất dựa trên quy tắc hạn chế tốc độ hòa tan của phân bón khi sử dụng bằng các biện pháp như thay đổi các tính chất hóa lý (cụ thể là làm giảm khả năng hòa tan) hay làm giảm sự tiếp xúc trực tiếp giữa phân bón và môi trường (bọc phân bởi tác nhân khó tan). Theo nguồn gốc: - Hợp chất hữu cơ tổng hợp: Methylene Urea (UF) được sản xuất bằng cách đun kết hợp Urea và Formadehyde. Sản phẩm tương tự là Isobutylene Diure (IDBU). - Hợp chất hữu cơ thiên nhiên: Phân bón có nguồn gốc từ thiên nhiên như: phân động vật, phân xanh,… Theo tính chất: - Phân bón tự bản thân có tính tan kém: DCP (CaHPO4), lân nung chảy, photphat nhiệt (CaNaPO4) không tan trong nước, chỉ tan trong acid yếu, Urea Formadehyde ít tan trong nước, chỉ bị vi sinh vật phân hủy. - Loại phan bón được bọc ngoài bằng lớp vỏ ít tan: SCU (sulfur coated urea), PCU (plastic coated urea). Phương pháp này mặc dù kỹ thuật hoàn chỉnh nhưng các vỏ bọc cũng không thể đều được và các hạt dễ nứt vỡ trong quá trình sản xuất, bảo quản và sử dụng. Kết quả là các chất bên trong từ từ thất thoát ra bên ngoài. - Loại phân bón trộn với chất chậm tan: urea trộn với gelatin, urea nhả chậm trên nền zeolit. Chất được bọc nằm trong mạng lưới với kích các kích thước mắc lưới khác nhau và vì thế rất an toàn và khả năng nhả chậm có thể điều chỉnh được thông qua việc điều chinh kích thước các mắc lưới. Các nước Anh, Mỹ, Nhật, Canada, Úc và các tổ chức như WHO, FAO,… rất quan tâm nghiên cứu và phát triển phương pháp độc đáo này. Nhiều chế phẩm thương mại được sản xuất, tiêu thụ rộng rãi và đã mang lại hiệu quả to lớn. 1.2.4. Các loại phân bón nhả chậm trong nước Vào những năm cuối của thế kỷ 20, các hợp chất hóa học được nghiên cứu khá nhiều và chất N-(Butyl) Thiophosphorit Triamide (C4H14N3PS) được coi là hợp chất bọc cho phân ure có hiệu quả nhất để tạo thành loại phân nhả chậm có kiểm soát, đang được ứng dụng ở nhiều nước trên thế giới. Loại hợp chất này có tên thương mại là Agrotain. Hiện Cty CP Phân bón Bình Điền đang được độc quyền phân phối hợp chất này ở Việt Nam và các nước Đông Nam Á. Cơ

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

ẠO

U Y

chế chính làm phân ure nhả chậm so với phân ure thường là kìm hãm cường độ hoạt động của men Urease, là thủ phạm chính đẩy nhanh tính tan của chất N trong phân ure ra môi trường. Nhờ vậy, rễ cây có điều kiện hút được phân N trong thời gian dài mà không bị gây độc hại, nâng hiệu quả sử dụng phân N lên trung bình trên nhiều loại đất từ 30% trở lên. Loại thứ 2, sử dụng để bọc cho chất lân (P) là Copolymer của 2 acid Maleic (C4H4O4) và Itaconic (C5H6O4). Hợp chất này có tên thương mại là Avail. Cơ chế hoạt động chính của chế phẩm này là bao vây chất P khi bón vào môi trường để không cho các chất Fe+3, Al+3 hay Ca+2, Mg+2 kết hợp với P làm thành phức chất khó tan, cây không sử dụng được. Cũng nhờ vậy mà chất P tồn tại tự do trong môi trường với thời gian lâu dài hơn, rễ cây có điều kiện sử dụng chất lân lâu hơn và nhiều hơn. Từ đó nâng cao được hiệu quả sử dụng phân P lên 30% hoặc cao hơn.

Tháng 3-2002, một phương pháp tạo phân nhả chậm bằng cách bao bọc cũng được Markusch P. H. và cộng sự nghiên cứu. Phương pháp này bao gồm cho vật liệu hấp thụ nước vào các hạt phân và sau đó phủ nó thấp nhất bằng một lớp nhựa urethane. Phân được sử dụng ở đây là phân N: urea, (NH4)3PO4, (NH4)2SO4, NH4Cl, NH4NO3,… Phân P: superphosphate, Ca3(PO4)2. Phân K: KCl, KHCO3, K3PO4, KNO3, K2SiO3, … Vật liệu hấp thụ nước là các polymer như polymer acrylate, acrylic acid – vinyl alcol copolymer, isobutylene polymer, ethylene oxide polymer,… liên kết với nhựa urethane tại nhóm hydroxy cuối. Ngoài ra còn sử dụng polymer tự nhiên như tinh bột, tinh bột ghép, muối carboxymethyl cellulose. Nhưa urethane được tạo thành từ polyisocyante và polyol. Tháng 9-2002, Zhu Zhenliu và cộng sự đã tổng hợp phân urea nhả chậm từ cyanamide Ca và dung dịch urea đậm đặc hay urea nóng chảy. Tháng 10-2002, Setani M. đã tổng hợp urea-formaldehyde dùng là phân urea nhả chậm từ urea, formaldehyde với sự hiện diện của kiềm, acid mạnh và dung dịch amonia hay amine. Shao J. và cộng sự (tháng 10-2002) trộn phân N, P, K với phân nguyên tố trung vi lượng và chất kết dính tạo thành phân NPK nhả chậm. Chất kết dính được chọn là Na2SiO3, khoáng đại phân tử thiên nhiên. Tháng 12-2002, Haeberle K. và cộng sự đã nghiên cứ ra phân N nhả chậm từ việc bao bọc các hạt phân bằng huyền phù polyurea – polyurethane. Sakai Y. và cộng sự (tháng 12-2002) đã thành công trong việc sử dụng màng có thể phân hủy chứa 10% (hay nhiều hơn) polyolefine hay sáp dầu hỏa có khối lượng phân tử trung bình từ 300 – 10000 và các loại phân, cùng một chất hoạt động bề mặt để

ÁN

ÀN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

1.2.5. Tình hình nghiên cứu về phân bón nhả chậm Tình hình trên thế giới [5] Phân nhả chậm được sư 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 tạo liên kết giữa các hạt phân với một số chất khác nhau đã được công bố:

IỄ N

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

ẠO

U Y

làm thành phân nhả chậm. Polyolefine được sử dụng trong nghiên cứu này là polyethylene, polypropylene, polybutene, butene-ethylene copolymer, ethylenepropylene copolymer, butene-propylene copolymer. Sáp dầu hỏa: Paraffin, microcrystalline, petrolatum. Phân sử dụng là urea, NH4NO3, (NH4)2HPO4, NH4H2PO4, (NH4)2SO4, NH4Cl, NaNO3, KCl, KNO3, K2SO4,… Chất hoạt động bề mặt như polyoxyethylene alkylester, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenol ether. - Năm 2002, Yao G. đã oxi hóa và amine phân dưới 150% lignin kiềm (chứa 33% ammonia) thành phân urea nhả chậm. - Tháng 1-2004 Bagdasarov V. R. và cộng sự sử dụng zeolite và ammonium nitrate hay urea để điều chế phân nhả chậm. Phân này chứa 79 – 94% ammonium nitrate hay urea, 6 – 24% zeolite và một lượng nhỏ khoáng vi lượng dưới dạng muối. - Du C. và cộng sự (tháng 1 – 2004) nghiên cứu thành công phân N, P, K nhả chậm trên những chất mang như methacrylic acid, PAM, PVA, polyethyleneglycol hay từ chitosan thiên nhiên và dẫn xuất, pectin, tinh bột và dẫn xuất, cellulose và dẫn xuất hay hỗn hợp của hơn một chấm mang cùng những chất tạo liên kết ngang như formaldehyde, ethylenediamine, glutaraldehyde, bõa hay ZnO. Phân nền sử dụng là phân đơn hay hỗn hợp N, P, K và phân vi lượng. - Phân P hay K nhả chậm được Rohwer G. (5-2004) điều chế trên nền zeolite. Quặng thô zeolite được nghiền nhỏ và trộn với nước và phân P hay K. - Năm 2004 zhan F. và cộng sự đã tổng hợp thành công polymer siêu hấp thụ đồng thời mang phân P nhả chậm. Sản phẩm được điều chế từ phản ứng ester hóa của PVA (polyvinylalcol) với H3PO4 (acid phosphoric). Sản phẩm thu được chưa 31.2% P2 O 5 . - Ngoài ra còn nhiều bài báo và patent công bố về những thành công trong nghiên cứu về phân nhả chậm trong nhiều năm qua. Tình hình ở Việt Nam. Ở Việt Nam hiện nay đã được quan tâm và nghiên cứu nhưng vẫn chưa thật sự nhiều. Tuy nhiên cũng có một số công trình nghiên cứu phân nhả chậm khá thành công như sau: - Năm 2002, Trân Khắc Chương và Mai Hữu Khiêm – Khoa Công nghệ Hóa học và Dầu khí, trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã nghiên cứu và sản xuất thành công phân nhả chậm urea – zeolite từ urea và zeolite NaX. Phân đã được thử nghiệm qua hai vụ lúa tại trại thực nghiệm lúa Long Phú (Sóc Trăng), cho thấy loại phân này có tác dụng đến 50 ngày và giúp tiết kiệm 30% lượng phân do không bị rửa trôi. Một ưu thế khác, khi giảm lượng phân bón đi 30% so với loại phân urea thông thường thì năng suất thu được tương đương và phẩm chất gạo cho chiều hường cao hơn so với ô ruộng đối chứng. Thời gian hấp thụ kéo dài đã giảm số lần bón từ 3 xuống 2, giảm chi phí đầu tư cho người nông dân. - Không chỉ thành công trên ruộng lứa, phân nhả chậm urea-zeolite còn thành công trên các loại cây khác như dưa hấu, đậu phộng. Tại Củ Chi (TP.HCM), hai đợt thí nghiệm sử dụng phân urea-zeolite trên cây đậu phộng cho năng suất hạt khô và quả khô tăng 9% so với các ruộng khác. Còn trên dưa hấu tại Ô Môn (Cần Thơ), thì

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

ẠO

U Y

phân urea-zeolite cho năng suất, trọng lượng và độ đường cao hơn những ruộng dưa bón urea thông thường. - Theo Tạp chí Khoa học và Công nghệ số 3 năm 2005, hai nhà khoa học Phạm Hữu Lý và Đỗ Bích Thành đã nghiên cứu đước phân urea nhả chậm với polymer nền gelatin, urea và ammonium bicromate theo tỉ lệ xác định bằng hai phương pháp: phương pháp cán trộn cơ học và phương pháp dung dịch. Sản phẩm thu được có polymer nền là một loại polymer động vật dễ bị phân húy sinh học và không gây ô nhiễm môi trường. Sản phẩm ngâm trong nước sau 24 giờ ở nhiệt đọ 30oC thì N nhả ra là 11.7-14.1% (tùy theo phương pháp) trên tổng hàm lượng N có trong phân. - Theo tạp chí khoa học và công nghệ sô 4 năm 2005, Nguyên Thanh Tùng và cộng sự đã nghiên cứu khả năng lưu giữ phân bón của polymer siêu hấp thụ nước trong môi trường đất. Polymer được tổng hợp từ acid acrylic, ethyleneglycol dimethacrylate, (NH4)2S2O8, NaOH, sorbitol monooleate (span 80) ethylcellulose và các loại dung môi. Polymer này ngoài khả năng giữ lớn (hơn 100g nước/ 1g vật liệu khô) còn lưu giữ rất hiệu quả các loại phân bón, đặc biệt là phân vi lượng. - Theo tạp Hóa học, T.47 (4A),Tr. 601-605, 2009, Nguyễn Cửu Khoa và cộng sự đã nghiên cứu điều chế phân NPK 16-16-8 nhả chậm trên nên tinh bột biến tính. Màng bao bọc phân có cấu trúc là các mạch polymer của tinh bột ghép với nhau thông qua cầu nối –CH2- của formaldehyde với nhóm hydroxyl của tinh bột và các hạt phân sẽ nằm trong các lỗ xốp của màng tổng hợp. Hàm lượng chất dinh dưỡng trong phân NPK 16-16-8 nhả chậm trong nước: 40.95%K2O, 33.65%N va 31.37%P2O5 sau 5 giờ. Hàm lượng các chất nhả nhanh trong tuần đầu và hết sau 3 tuần sử dụng. Giúp nâng cao hiệu quả hấp thụ chất dinh dưỡng có trong đất của cây cải ngọt, làm cây phát triển tốt hơn. Tuy nhiên các loại sản phẩm được nghiên cứu ở Việt Nam đều có những hạn chế như: thời gian nhả chậm của phân còn ngắn, chưa đáp ứng được với những cây trồng dài ngày và chưa kiểm soát được thời gian nhả chậm Trong khuôn khổ bài báo cáo này, chúng em đề cập đến việc điều chế phân bón NPK nhả chậm kết hợp silica. 1.3. Phương pháp sản xuất Silica từ tro trấu 1.3.1. Vai trò của Silic đối với cây trồng: Si dường như không phải là chất dinh dưỡng thiết yếu cho sự sinh trưởng thực vật của phần lớn cây trồng nhưng Si rất cần thiết đối với sự phát triển khỏe mạnh của nhiều loại, đặc biệt là đối với các loại cây có hàm lượng Si trong cây cao như: lúa, ngô và mía. Si có ảnh hưởng tốt lên sự sinh trưởng và năng suất của cây nhờ vào tác dụng làm giảm sự thoát hơi nước quá mức, tăng sức chống chịu của cây đối với nấm, sâu bệnh và giảm đổ ngã. Si đóng vai trò như một thành phần thuộc về cấu trúc ngăn chặn sự thoát hơi nước quá mức (Raven, 1983). Trong tế bào được cung cấp đầy đủ Si, sự hao hụt nước canh tác giảm đi nhờ vào sự tích lũy silica trong biểu bì (bảng 1). Tốc độ thoát hơi nước nói chung chịu ảnh hưởng bởi hàm lượng silica gel liên kết với cellulose trong vách tế bào biểu bì. Lớp silica gel dày hơn giúp hạn chế sự mất nước, trong khi vách tế bào biểu bì ít silica gel sẽ cho nước thoát ra nhanh hơn. Đối với lúa và lúa mì với mức Si được cung cấp cao hơn thì các

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

ẠO

U Y

hệ số thoát hơi nước thấp hơn. Cây thiếu Si dễ bị héo, đặc biệt trong điều kiện độ ẩm thấp, điều này giúp giải thích cho sự gia tăng tích lũy Mn và các chất dinh dưỡng khoáng khác trong các bộ phận trên không của cây thiếu Si. Sức chịu đựng tốt hơn của cây đối với sự xâm nhập của nấm bệnh có thể cũng nhờ vào sự tích lũy Si trong lớp tế bào biểu bì (Miyake và Takahashi, 1978). Kết quả nghiên cứu trên nhiều loại cây trồng chứng tỏ Si có ảnh hưởng tốt đến khả năng chống chịu của cây nhờ vào hàm lượng Si trong cây cao giúp bảo vệ cây trước sự tấn công của sâu bệnh (Datnoff và cộng sự, 1991; Võ Minh Kha và Bùi Đình dinh, 1996; Dobermann và Fairhurst, 2000; matichenkov và Calvert, 2002). Đặc biệt đối với cây lúa và ngủ cốc, Si giúp lá mọc thẳng đứng hơn, giảm đổ ngã do mưa gió, giúp cho việc sử dụng ánh sáng được hiệu quả và tăng hiệu lực của phân N (Suichi Yosida, 1985; Mengel và Kirkby, 1987; Ho Chong Wah, 1996). 1.3.2. Điều chế Silica. a) Sản lượng trấu hiện nay tại Việt Nam [6]

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Trấu đã bắt đầu lên tiếng sau hàng ngàn năm “im như thóc”. Dự báo rằng trong vòng 50 năm tới, cơ cấu của ngành công nghiệp lúa gạo, không chỉ của Việt Nam mà còn của thế giới, sẽ thay đổi nhờ việc tận dụng trấu như là một nguồn nhiên liệu thay thế, một loại tài nguyên tái tạo có giá trị.

10 00

Năm 2014, sản lượng lúa của Việt Nam đạt 45 triệu tấn, nghĩa là hằng năm đã tạo ra khoảng 9 triệu tấn trấu, trong đó có khoảng 4,5 triệu tấn chỉ riêng tại Đồng Bằng Sông Cửu Long. Các con số ấy có ý nghĩa như thế nào?

ÁN

-L

Í-

Nếu dùng lượng trấu này để đốt như là nhiên liệu tại các nhà máy nhiệt điện, thay thế cho than đá thì đáp ứng được 25% nhu cầu trong năm 2015, từ đó tiết kiệm được 36.000 tỉ đồng/năm hay gần 1,7 tỉ USD/năm nhờ giảm được 25% than đá! Lượng trấu này nếu xây dựng các nhà máy phát điện sinh khối tại Việt Nam sẽ tạo ra công suất 4.800 MW, nghĩa là chỉ riêng trấu tại Đồng Bằng Sông Cửu Long đã đủ để xây dựng các nhà máy điện với công suất tương đương Nhà máy thủy điện Sơn La (2.400 MW), được cho là nhà máy thủy điện lớn nhất Đông Nam Á.

ÀN

Lượng trấu này nếu sử dụng thay thế gas để nấu nướng trong các gia đình, năng lượng tương đương đủ để đốt trong vòng sáu năm! Nếu lấy giá 600.000 đồng/tấn trấu rời thì giá trị của lượng trấu trên tương đương 5.400 tỉ đồng hay 250 triệu USD mỗi năm, tương đương gần 9% so với doanh thu từ xuất khẩu gạo.

IỄ N

b) Tình hình nghiên cứu điều chế silica

Theo các nghiên cứu, vỏ trấu là một nguồn nhiên liệu có thể sự dụng để thay thế than đá do: giá rẻ, dồi dào, hạn chế ô nhiễm…Vỏ trấu sau khi đốt sẻ sinh ra một lượng lớn tro có nhiều ứng dụng: sản xuất silica, sử dụng trong công nghệ sản xuất xi măng, gạch ngói, phân bón,…

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Vỏ trấu sau quá trình xử lí nhiệt sau đó phản ứng tạo natri silica cuối cùng natri silica được phản ứng với acid HCl để tạo silica kết tủa . Silica điều chế có hàm lượng SiO2 98%, một lượng nhỏ Na+ và Cl- do sự dụng HCl tạo kết tủa, hiệu xuất tổng hợp đạt 90%.

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

ẠO

U Y

1.4. Tính cấp thiết của đề tài Nguồn tài nguyên trên thế giới ngày càng khan hiếm, giá nguyên liệu cho ngành sản xuất phân bón ngày càng tăng dẫn đến giá phân bón ngày càng leo thang trong khi năng xuất thu hoạch mùa vụ thấp, điều đó bắt buộc người sản xuất nông nghiệp phải giảm thất thoát tiết kiệm tối đa lượng phân bón cho cây đồng thời nâng cao chất lượng phân bón nhưng vẫn đảm bảo năng xuất cây trồng. Môi trường ngày càng trở nên nguy hiểm đối với cuộc sống sinh hoạt của con người, động vật và hệ sinh thái do các khí thải và các hóa chất ra môi trường. Trong đó lượng phân bón dư thừa trong đất do bị rửa trôi, ngấm vào lòng đất mà cây trồng không hấp thụ hết cũng một phần gây ra ô nhiễm môi trường. Vì vậy, viêc nghiên cứu ra phân nhả chậm giúp cho cây trồng hấp thụ hết lượng phân bón vào đất đã và đang trở nên cấp bách để giải quyết các vấn đề còn hạn chế của các loại phân bón truyền thống. Chúng em tiến hành nghiên cứu phân NPK nhả chậm kết hợp với Silica; nhằm giảm thiệu chi phí, nguồn Silica đươc tổng hợp từ tro trấu nguồn nhiên liệu dễ kiếm ở Việt Nam. 1.5. Mục tiêu của đề tài Nghiên cứu điều chế phân NPK nhả chậm kết hợp Silica. Cung cấp silica cho một số loại cây như đặc thù ở Việt Nam giúp cây phát triển tốt hơn đồng thời silica là một nguồn nguyên liệu rẻ và dễ tìm góp phần tiết kiệm kinh phí và đồng thời bảo vệ môi trường 1.6. Phương pháp tiếp cận, giải quyết vấn đề a) Các phương pháp tổng hợp Trong nhiều năm qua, các nhà khoa học của hầu hết các nước phát triển đã tập trung nghiên cứu tìm ra câu trả lời cho bài toán phức tạp trên. Một trong những hướng quan trọng nhất, có nhiều triển vọng là nghiên cứu và phát triển kỹ thuật nhả chậm (Controlled Release Technologies) bằng hai phương pháp: phương pháp bọc (encapsulation) và phương pháp trộn hợp. Phương pháp bọc (blending) với một số loại polyme và hóa chất thích hợp. Trong phương pháp bọc,cho dù kỹ thuật có hoàn chỉnh, các vỏ bọc của hạt cũng không thể đều được và các hạt dễ bị nứt, vỡ trong quá trình sản xuất, bảo quản và sử dụng. Kết quả là các chất được bọc sẽ dần dần thoát ra ngoài.

IỄ N

Trong phương pháp trộn hợp, các chất được bọc nằm trong các mạng lưới với các kích thước mắt lưới khác nhau và vì thế rất an toàn và khả năng nhả chậm có thể điều chỉnh được thông qua việc điều chỉnh kích thước các mắt lưới. b) Sau khi điều chế được phân bón nhả chậm ta sẽ khảo sát các yêu tố: -

Độ tan của phân trong nước. Độ tan của phân trong đất.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Độ ẩm. Cấu trúc sản phẩm. Các phương pháp phân tích dùng để phân tích sản phẩm: Dùng IR để phân tích cấu trúc sản phẩm. Dùng SEM để phân tích sự phân bố, hình dạng và kích thước hạt. Định hướng ứng dụng sản phẩm

c) d)

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

ẠO

U Y

Phân bón nhả chậm đã được các nước trên thế giới sản xuất và tiêu thụ rộng rãi, mang lại hiệu quả to lớn. Tuy nhiên hiện nay ở nước ta, các nhà khoa học chỉ dừng lại ở việc bọc áo phân hỗn hợp bằng chất độn, lưu huỳnh bên ngoài hạt phân bón để giam sự hút ẩm, chảy rữa và kết khối trong quá trình vận chuyển, bảo quản và sử dụng. Các loại PBNC trên thị trường Việt Nam đều là phân nhập khẩu, chủ yếu là NPK cao cấp. Trước nhu cầu ngày cảng cao của thị trường trong nước đối với các loại PBNC nói chung và phân đạm nhả chạm nói riêng, việc nghiên cứu và sản xuất PBNC là hết sức cần thiết và có ứng dụng thực tế rất cao. Phân nhả chậm có nhiều ứng dụng quan trọng. Đối với vùng đất trung du, đồi núi, cao nguyên,… thì PBNC là phương pháp độc đáo và hiệu quả cao giúp tăng năng suất các loại cây công nghiệp dài ngày như chè, cao su, cà phê, hồ tiêu,… Phương pháp này cũng đóng góp trong việc hiên đại hóa ngành công nghiệp và xây dựng một ngành công nghiệp lương thực – thực phẩm sạch. Trong công nghiệp trồng và xuất khẩu hoa tươi, cây cảnh, kĩ thuật nhả chậm cũng đóng vai trò tích cực. 1.6.1. Lựa chọn phương pháp tổng hợp a) Một số thành tựu đạt được

Phương pháp tạo phân nhả chậm bằng cách bao bọc của Markusch P. H. và cộng sự nghiên cứu. Phân thu được có kết quản nhả chậm tố như phân urea trong nước sau 8h tan ra từ 30 – 90%. Phân urea nhả chậm từ cyanamide Ca và dung dịch urea đậm đặc hay urea nóng chảy đượcZhu Zhenliu và cộng sự tổng hợp làm sản phẩm thu được có hiệu quả cao và giá thành thấp. Sản phẩmurea-formaldehyde do Setani M. tổng hợpthu được có độ tan trong nước nóng là 15% về khối lượng và sự phân rã đều đặn. Sản phẩm NPK nhả chậm của Shao J. và cộng sựthu được có hiệu quả cao và giá thành thấp. Phân N nhả chậm củaHaeberle K. với các hạt phân được bao bọc bằng huyền phù polyurea – polyurethane có tác dụng giúp phân ngăn chặn vón cục, tan chậm trong nước và bị vi khuẩn phân hủy. Phân nhả chậm do Sakai Y. và cộng sự nghiên cứu đạt kết quả: phân nhả từ 4 – 25% lượng phân sau 3 ngày tùy theo loại phân bón.

-L

ÀN

ÁN

Í-

Ta đã đưa ra các nghiên cứu về phân bón nhả chậm trên thế giới và ở Việt Nam. Sau đây là thành quả mà các nghiên cứu trên đã đạt được:

IỄ N

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Năm 2002, Yao G. đã oxi hóa và amine phân dưới 150% lignin kiềm (chứa 33% ammonia) thành phân urea nhả chậm. - Tháng 1-2004 Bagdasarov V. R. và cộng sựsử dụng zeolite và ammonium nitrate hay urea để điều chế phân nhả chậm. Phân này chứ 79 – 94% ammonium nitrate hay urea, 6 – 24% zeolite và một lượng nhỏ khoáng vi lượng dưới dạng muối. - Du C. và cộng sự (tháng 1 – 2004) nghiên cứu thành công phân N, P, K nhả chậm trên những chất mang như methacrylic acid, PAM, PVA, polyethyleneglycol hay từ chitosan thiên nhiên và dẫn xuất, pectin, tinh bột và dẫn xuất, cellulose và dẫn xuất hay hỗn hợp của hơn một chấm mang cùng những chất tạo liên kết ngang như formaldehyde, ethylenediamine, glutaraldehyde, bõa hay ZnO. Phân nền sử dụng là phân đơn hay hỗn hợp N, P, K và phân vi lượng. - Phân P hay K nhả chậm được Rohwer G. (5-2004) điều chế trên nền zeolite. Quặng thô zeolite được nghiền nhỏ và trộn với nước và phân P hay K. - Năm 2004 zhan F. và cộng sự đã tổng hợp thành công polymer siêu hấp thụ đồng thời mang phân P nhả chậm. Sản phẩm được điều chế từ phản ứng ester hóa của PVA (polyvinylalcol) với H3PO4 (acid phosphoric). Sản phẩm thu được chưa 31.2% P2 O 5 . b) Lựa chọn phương pháp

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

ẠO

U Y

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

Sau khi đã đưa ra thành quả về nghiên cứu PBNC và phân tích 2 phương pháp sản xuất PBNC là: Phương pháp bọc và phương pháp trộn hợp. Ta nhận thấy phương pháp trộn hợp đơn giản hơn và phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm. Vì vậy ta chọn phương pháp trộn hợp để điều chế phân NPK nhả chậm kết hợp silica. 1.6.2. Kết hợp Silica-Phân bón nhả chậm Hiện nay hầu hết nông dân trong cả nước mới chỉ chú trọng đến các yếu tố đa lượng như N, P, K thông qua viêc sự dụng các loại phân đơn như ure ,lân super, kaliclorua hoặc phân bón tổng hơp NPK mà hầu như chú trọng đến các yếu tố trung lượng như Ca, Mg, S,..và vi lượng như Bo, Mo, Zn, Mg,…do đó phần nào làm hạn chế tới năng xuất cây trồng và chưa cải thiện đươc độ phi nhiêu đất canh tác. Silica với thành phần CaO, SiO2, MgO có thể kết hợp với phân bón NPK nhả chậm để qua đó có thể cải thiện chất lương phân bón bảo quản lâu hơn, khi kết hợp với Silica giúp tăng cường khả năng giữ ẩm đồng thời cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng cho câu trồng..

IỄ N

ÀN

1.6.3. Phương pháp thử nghiệm

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Chương 2. NGUYÊN LIỆU

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

ẠO

U Y

2.1. Nguyên liệu sản xuất hỗn hợp phân bón .[7] 2.2.1. Nguyên liệu chính. SA / URE / DAP/ SUPE PHOTPHAT / KCl. Các loại phân bón NPK với tỉ lệ hữu hiệu khác nhau được sản xuất từ các loại phân đơn sau: - Nguyên liệu chứa đạm (N): Amon sunfat, Urea, Di AmonPhosphate, Amon, Clorua. - Nguyên liệu chứa lân(P): Supephotphat đơn, Lân nung chảy, DAP, MAP, Photphorite - Nguyên liệu chứa Kali: Kali clorua, Kali Sunfat. Ngoài các nguyên liệu chính, các chất phụ gia cũng là thành phần không thể thiếu. Trong sản xuất NPK, chất phụ gia không đơn thuần chỉ là chất trung, vi lượng mà còn có tác dụng như cải thiện tính chất hóa lý của sản phẩm (độ bền hạt, độ bóng và màu sắc ngoại quan của sản phẩm, khả năng hút ẩm và kết khối…). 2.2.2. Nguyên liệu phụ. Để tăng hiệu quả sử dụng phân bón cũng như cải thiện các tính chất cơ lý của đất trồng và thúc đẩy sự tăng trưởng của thực vật, làm tăng năng suất, chất lượng cây trồng có thể đưa vào trong phân bón các thành phần khác như: - Chất cải tạo đất : chất hữu cơ, vôi,... - Các vi sinh vật : các loại men vi sinh - Các chất kích thích tăng trưởng Nhưng lưu ý rằng chúng không thể thay thế các chất nêu ở phần trước trong thành phần phân bón. nhất là các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng NPK. - Silica đươc sản xuất từ tro trấu.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Chương 3. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

ẠO

U Y

3.1. Quy trình tổng hợp NPK 16-16-8 nhả chậm

Hình 3.1 Quy trình sản xuất phân NPK nhả chậm

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

ẠO

U Y

Nguyên liệu được nghiền thô. Nguyên liệu sau nghiền được cân theo tỉ lệ khối lượng 16-168 và được phối trộn. Sau quá trình trộn, phối liệu được tạo hạt. Ở giai đoạn này nguyên liệu được trộn đều, đồng thời phun nước tạo độ ẩm cho hỗn hợp phối liệu vê viên thành hạt NPK. Thành phẩm NPK sau khi được vê viên sẽ được sấy bằng tủ sấy. Tại tủ sấy, NPK sẽ được sấy khô từ độ ẩm 4- 6% xuống còn 0,5-1,5% nhằm tăng độ bền cơ học của hạt và tạo độ ẩm tối ưu cho hạt. Sau khi sấy xong, NPK ta sẽ sàng lọc để loại bỏ những hạt ko đã kích cỡ mong muốn. Phần hạt có kích thước tiêu chuẩn 2 – 5 mm sẽ được ngâm vào dung dịch tinh bột để tạo màng bọc nhả chậm. Sau bọc nhả chậm ta sẽ đem sản phẩm sấy lại lần nữa để đảm bảo độ cứng và độ ẩm của sản phẩm đạt đúng yêu cầu. Sản phẩm sau sấy sẽ được để nguội rồi đem đi phân tích. Quá trình sản xuất NPK nhả chậm gồm 8 công đoạn chính. Mỗi công đoạn đó lại gồm một số công đoạn nhỏ hơn. Chi tiết của các bước công nghệ được mô tả cụ thể dưới đây:

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

3.1.1. Nghiền nguyên liệu Ta cân 1,5238 g Urea, 1,592 g Canxi dihydrophosphate, 0,76 g Kali clorua (Tổng khối lượng là 3,8758 g)rồi đem vào nghiền thô bằng chày và cối có sẵn trong phòng thí nghiệm

TR ẦN

Mục đích của quá trình nghiền nguyên liệu nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật về độ mịn (<2mm) tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình vê viên tạo hạt đồng thời sản phẩm sa này có hình thức đẹp, tăng độ cứng cũng như bảo đảm đồng đều các thành phần trong hạt phân và đảm bảo chất lượng phân.

Í-

10 00

3.1.2. Phối trộn nguyên liệu Mục đích của quá trình này là trộn đều các nguyên liệu trước khi đưa sang công đoạn vê viên, tạo hạt nhằm đảm bảo tỷ lệ giữa các thành phần dinh dưỡng trong hạt phân. Các loại nguyên liệu như Urê, SA (Sunfat Amôn), supe phôtphat đơn, DAP (Diamon Phosphate), KCl, phụ gia... theo yêu cầu về tỷ lệ thành phần dinh dưỡng của sản phẩm của đề tài này thì chúng được trộn với tỷ 16-16-8

ÁN

-L

3.1.3. Vê viên tạo hạt Mục đích của quá trình này là tạo các hạt có kích thước mong muốn (2-5mm), có thành phần dinh dưỡng và kích thước hạt đồng đều, có độ ẩm thích hợp (4,5-6%) để tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình tiếp theo.

IỄ N

ÀN

Hỗn hợp nguyên liệu sau khi đã trộn đều được đưa vào máy ép viên tự chế tạo tại phòng thí nghiệm. Trong quá trình ép viên ta có thể phun một ít nước tạo ẩm để quá trình diễn ra dễ dàng.

3.1.4. Sấy Mục đích của công đoạn sấy là tạo độ ẩm của hạt theo yêu cầu (2-4%) để làm tăng độ cứng, tránh hiện tượng kết khối hạt

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

3.1.5. Sàng Mục đích của công đoạn này là loại bỏ các hạt phân có kích thước không mong muốn (quá nhỏ hoặc quá to).

Sau quá trình vê viên tạo hạt. NPK bán thành phẩm có độ ẩm từ 4,5 – 6% được đưa vào lò sấy. Nhiệt độ cho quá trình này này là khoảng 250 – 3000C

U Y

3.1.6. Bọc nhả chậm Sau khi đã loại bỏ các hạt phân có kích thước không mong muốn, ta cho sản phẩm còn lại vào dung dịch tinh bột/PVA đã điều chế sẵn. Quá trình ngâm diễn ra từ 10 – 20 phút.

ẠO

Mục đích của quá trình này là để tạo một lớp màng mỏng bao bọc sản phẩm NPK để nó có khả năng nhả chậm. Làm giảm thiểu sự thất thoát phân bón do xói mòn đồng thời có thể cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng lâu dài, giảm chi phí phân bón.

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

3.1.7. Sấy Mục đích của quá trình này là sấy lại sản phẩm sau khi bọc nhả chậm để sản phẩmtăng độ cứng và đạt độ ẩm từ 2 – 4%. Nhiệt độ sấy sẽ từ 100 – 1500C để không làm biến tính màng tinh bột.

10 00

TR ẦN

3.1.8. Làm nguội Sản phẩm NPK sau quá trình sấy có nhiệt độ khoảng 100-1500C và kích thước 2-5mm, độ ẩm 2-4% được đưa vào chén sứ và bọc giấy nhôm để sản phẩm nguội dần dần và tránh hút ẩm từ không khí trở lại. Sản phẩm cuối cùng có độ ẩm 0,6 – 1,5% (theo chuẩn quốc tế là 0,6 – 0,8%).

3.2. Quy trình tổng hợp Silica Vỏ trấu sau khi được mua từ thị trường về, đem rửa sạch cho hết tạp chất, so đó đem phơi nắng cho thật khô

-L

Í-

Đốt trấu trong lò nung ở phòng thí nghiệm ở nhiệt độ 5500C trong 2 giờ. Để trấu cháy hoàn toàn thành tro. Bảo quản tro trong lọ kín, tránh tiếp xúc với hơi nước từ môi trường.

ÁN

Silca được điều chế theo phương pháp đơn giản này có độ tinh khiết không cao. Chỉ khoảng từ 90 – 95%

IỄ N

ÀN

3.3. Kết hợp phân bón NPK nhả chậm và Silica Tương tự như quy trình điều chế phân bón NPK nhả chậm. Tuy nhiên đến ở giai đoạn phối trộn nguyên liệu ta sẽ thêm silica đã điều chế vào hỗn hợp NPK 16-16-8. Silica chiếm khoảng 10% khối lượng của hỗn hợp nguyên liệu điều chế phân bón NPK (khoảng 0,38758g). Sau đó tiến hành cách giai đoạn tiếp theo cho đến khi đạt được sản phẩm cuối cùng. Đem sản phẩm thu được phân tích để kiểm tra thành quả. Chương 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

ẠO

U Y

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

IỄ N

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lâm Quốc Dũng, Ngô Văn Cờ, “Giáo trình công nghệ sản xuất các chất vô cơ”, Trường ĐHBK TPHCM, 1985. [2]

Tập đoàn hóa chất Việt Nam

[3]

Đoàn Minh Tin, “Báo cáo ngành phân bón”, Công ty chứng khoán FPT, 2016.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

[4]

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

“Báo cáo phân tích ngành phân bón”, Công ty chứng khoán Phương Nam, 2013.

[5] Đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu điều chế phân nhả chậm”, Chủ nhiệm đề tài: T.S. Nguyễn Cử Khoa

[6] “Sự kì diệu mang tên trấu”, Th.S Nguyễn Đăng Anh Thi (chuyên gia tư vấn năng lượng & môi trường)

U Y

[10]

[11]

[12]

ẠO

[13]

[14]

G N

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

[15]

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial