I. Công nghệ sản xuất polyme siêu hấp thụ nước
Công nghệ sản xuất polyme siêu hấp thụ nước là quá trình phức tạp, bao gồm nhiều giai đoạn như oxy hóa tinh bột, trùng hợp ghép axit acrylic, và tạo mạng lưới. Các phương pháp chính được sử dụng là trùng hợp dung dịch và trùng hợp huyền phù. Trong đó, trùng hợp dung dịch sử dụng axit acrylic và natri acrylat, được khơi mào bằng các hệ oxy hóa khử hoặc chiếu xạ. Trùng hợp huyền phù phân tán monome trong pha hydrocacbon, tạo ra sản phẩm dạng bột mà không cần nghiền. Các yếu tố như nhiệt độ, pH, và tỷ lệ monome ảnh hưởng lớn đến tính chất của sản phẩm.
1.1. Trùng hợp dung dịch
Quá trình trùng hợp dung dịch sử dụng axit acrylic (AA) và natri acrylat (SA) với sự có mặt của chất tạo mạng lưới. Phản ứng được khơi mào bằng các hệ oxy hóa khử hoặc chiếu xạ. Các yếu tố như nhiệt độ, pH, và tỷ lệ monome ảnh hưởng đến động học phản ứng. Ví dụ, ở pH cao, hằng số trùng hợp của AM tăng, trong khi của AA giảm. Phương pháp này tạo ra polyme có khả năng hấp thụ nước cao, phù hợp cho ứng dụng trong nông nghiệp.
1.2. Trùng hợp huyền phù
Trùng hợp huyền phù phân tán monome trong pha hydrocacbon, tạo ra sản phẩm dạng bột. Phương pháp này tránh được việc nghiền sản phẩm sau phản ứng. Kích thước và hình dạng hạt sản phẩm được điều chỉnh bởi độ nhớt dung dịch monome và tốc độ khuấy. Chất khơi mào có thể tan trong pha nước hoặc pha dầu, tùy thuộc vào đặc tính mong muốn của sản phẩm.
II. Ứng dụng polyme siêu hấp thụ nước trong nông nghiệp
Polyme siêu hấp thụ nước được ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp nhờ khả năng giữ ẩm và cải tạo đất. Sản phẩm này giúp tăng tỷ lệ nảy mầm, cải thiện sự phát triển và năng suất cây trồng. Các thử nghiệm trên cây bông, chè, cà phê, và rau màu đã cho thấy hiệu quả rõ rệt. Polyme còn có khả năng phân hủy sinh học, thân thiện với môi trường.
2.1. Giữ ẩm cho đất
Polyme siêu hấp thụ nước có khả năng giữ nước gấp nhiều lần trọng lượng của nó, giúp duy trì độ ẩm cho đất trong điều kiện khô hạn. Điều này đặc biệt hữu ích ở các vùng có lượng mưa thấp hoặc thời tiết khắc nghiệt. Sản phẩm này đã được thử nghiệm thành công trên nhiều loại cây trồng như bông, chè, và cà phê.
2.2. Cải tạo đất
Ngoài khả năng giữ ẩm, polyme siêu hấp thụ nước còn giúp cải thiện cấu trúc đất, tăng độ xốp và khả năng thoát nước. Điều này giúp cây trồng phát triển tốt hơn, đặc biệt là trên các loại đất cát hoặc đất bạc màu. Các thử nghiệm trên đất phục hồi bãi thải cũng cho kết quả tích cực.
III. Hoàn thiện công nghệ sản xuất polyme siêu hấp thụ nước
Dự án đã hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất polyme siêu hấp thụ nước với công suất 100 tấn/năm. Quy trình bao gồm các giai đoạn oxy hóa tinh bột sắn, trùng hợp ghép axit acrylic, và tạo mạng lưới. Sản phẩm được sản xuất thử và thử nghiệm trên nhiều loại cây trồng, cho thấy hiệu quả cao trong việc giữ ẩm và cải tạo đất.
3.1. Thiết kế dây chuyền sản xuất
Dây chuyền sản xuất được thiết kế với công suất 100 tấn/năm, bao gồm các hệ thống thiết bị như cắt mạch tinh bột, tạo sợi, sấy, nghiền, và đóng gói. Quy trình này đảm bảo sản phẩm đạt chất lượng cao và ổn định, phù hợp với điều kiện sản xuất tại Việt Nam.
3.2. Đánh giá chất lượng sản phẩm
Sản phẩm polyme siêu hấp thụ nước được đánh giá chất lượng thông qua các tiêu chuẩn cơ sở. Các thử nghiệm về khả năng hấp thụ nước, độ bền, và khả năng phân hủy sinh học đều cho kết quả tích cực. Sản phẩm đã được đăng ký chất lượng và cung cấp ra thị trường với tên thương mại AMS-1.
