Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Hóa Học: Tổng Hợp Mnaihydroxit Kép Ứng Dụng Phân Nhả Chậm

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

ABSTRACT

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1. Giới thiệu chung về phân bón

1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu

1.2.2. Nội dung nghiên cứu

1.2.3. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài

1.3. Tổng quan về đất và phân bón

1.3.1. Phân loại phân bón và tác dụng của các nguyên tố dinh dưỡng

1.3.1.1. Phân loại phân bón

1.3.1.2. Tác dụng của các nguyên tố dinh dưỡng

1.3.2. Một số tính chất của đất ảnh hưởng đến cây trồng

1.3.2.1. Khả năng trao đổi cation

1.3.2.2. Khả năng trao đổi anion

1.3.2.3. Sự di chuyển của các ion từ đất đến rễ cây trồng

1.3.2.4. Khả năng đệm của đất

1.3.2.5. Mức độ thừa hay gây độc của nguyên tố dinh dưỡng đến cây trồng

1.3.3. Các loại khoáng sét trong tự nhiên

1.3.4. Các dạng thất thoát dinh dưỡng trong quá trình sử dụng phân bón

1.3.4.1. Quá trình chuyển hoá và thất thoát đạm

1.3.4.2. Quá trình thất thoát của lân

1.3.4.3. Quá trình thất thoát của kali

1.3.5. Phân bón nhả chậm

1.3.5.1. Phân bón nhả chậm bằng cách bọc vỏ-lõi

1.3.5.2. Phân bón nhả chậm bằng cách biến tính bề mặt hạt phân bằng các phản ứng

1.3.5.3. Phân bón nhả chậm bằng cách bổ sung vi sinh có lợi hoặc hợp chất ức chế vi sinh

1.3.5.4. Phân bón nhả chậm bằng cách phối trộn vật liệu giữ chất dinh dưỡng trong quá trình tạo hạt

1.3.6. Hydroxit kép và ứng dụng trong phân bón nhả chậm

1.3.6.1. Một số tính chất đặc trưng của vật liệu hydroxit kép

1.3.6.2. Các phương pháp tổng hợp hydroxit kép

1.3.6.3. Một số nghiên cứu ứng dụng vật liệu hydroxit kép trong phân bón nhả chậm

1.3.6.4. Lựa chọn hệ hydroxit kép

1.4. Hoá chất, thiết bị và dụng cụ sử dụng

1.4.1. Hóa chất, nguyên liệu phân bón được sử dụng

1.4.2. Thiết bị và dụng cụ sử dụng

1.5. Phương pháp chế tạo vật liệu MnAl-LDH và đánh giá khả năng nhả chậm

1.5.1. Phương pháp tổng hợp MnAl-LDH

1.5.2. Phương pháp vo viên tạo hạt phân NPK

1.5.3. Phương pháp kiểm tra khả năng nhả chậm NPK của MnAl-LDH

1.6. Các yếu tố khảo sát thực nghiệm

1.6.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp MnAl-LDH

1.6.2. Các yếu tố liên quan đến công thức phối liệu phân NPK

1.6.3. Kiểm tra nhả chậm theo thời gian của phân NPK

1.7. Các phương pháp phân tích sử dụng

1.7.1. Phương pháp XRD

1.7.2. Phương pháp FT-IR

1.7.3. Phương pháp SEM

1.7.4. Phương pháp BET

1.7.5. Phương pháp phân tích đạm

1.7.6. Phương pháp phân tích lân

1.7.7. Phương pháp phân tích kali

2. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

2.1. Tính chất hoá lý của vật liệu MnAl-LDH đã tổng hợp

2.1.1. Thành phần pha của vật liệu

2.1.2. Hình thái bề mặt của vật liệu

2.1.3. Diện tích bề mặt riêng

2.1.4. Thành phần các nguyên tố hoá học

2.1.5. Thành phần các nhóm chức và ion đặc trưng

2.2. Ảnh hưởng của điều kiện tổng hợp vật liệu MnAl-LDH đến sự nhả chậm của phân bón NPK

2.2.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ ion Mn2+/Al3+

2.2.2. Ảnh hưởng của pH hỗn hợp lúc bắt đầu ủ

2.2.3. Ảnh hưởng của thời gian già hoá

2.3. Ảnh hưởng của thành phần phối liệu MnAl-LDH đến khả năng nhả chậm của phân bón NPK

2.3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối liệu MnAl-LDH

2.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ dinh dưỡng đạm/dinh dưỡng lân

2.3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ ure/SA trong phối liệu

2.4. Kiểm tra khả năng nhả chậm của phân bón theo thời gian

3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

I. Giới thiệu chung về phân bón

Phân bón đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, đặc biệt là các nguyên tố đa lượng như đạm (N), lân (P), và kali (K). Đất, nguồn tài nguyên chính, bị mất dần chất dinh dưỡng do cây trồng hấp thụ và các yếu tố thời tiết. Phân bón giúp bổ sung các chất dinh dưỡng này, đảm bảo sự phát triển cân đối của cây trồng. Đạm giúp tăng năng suất và chất lượng nông sản, lân hỗ trợ phát triển rễ và hoa, trong khi kali giúp cây chống chịu sâu bệnh. Tuy nhiên, việc sử dụng phân bón không hợp lý dẫn đến thất thoát dinh dưỡng, gây ô nhiễm môi trường và tăng chi phí sản xuất.

1.1. Vai trò của đạm lân và kali

Đạm (N) là nguyên tố thiết yếu cho sự phát triển của cây trồng, giúp tăng năng suất và chất lượng nông sản. Lân (P) hỗ trợ phát triển rễ và hoa, đặc biệt trong giai đoạn đầu sinh trưởng. Kali (K) giúp cây trồng chống chịu sâu bệnh và phát triển thân cây khỏe mạnh. Các loại phân bón như ure, DAP, và kali clorua thường được sử dụng để cung cấp các nguyên tố này. Tuy nhiên, việc sử dụng quá mức hoặc không đúng cách dẫn đến thất thoát dinh dưỡng, gây ô nhiễm môi trường.

II. Tổng hợp MnAl hydroxit kép

MnAl-hydroxit kép (MnAl-LDH) là vật liệu được nghiên cứu để ứng dụng trong phân bón nhả chậm. Phương pháp đồng kết tủa được sử dụng để tổng hợp vật liệu này. MnAl-LDH có khả năng hấp phụ và nhả chậm các chất dinh dưỡng như đạm, lân, và kali, giúp giảm thất thoát dinh dưỡng và tăng hiệu quả sử dụng phân bón. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp và đánh giá khả năng nhả chậm của vật liệu trong điều kiện thực tế.

2.1. Phương pháp tổng hợp MnAl LDH

MnAl-LDH được tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa, với các điều kiện tối ưu như tỷ lệ ion Mn2+/Al3+ = 3/1, pH 9, và thời gian già hóa 21 giờ. Kết quả cho thấy vật liệu này có khả năng hấp phụ đạm, lân, và kali hiệu quả, với dung lượng hấp phụ lần lượt là 88 mg/g, 460 mg/g, và 150 mg/g. Phương pháp này đơn giản, chi phí thấp, và có thể áp dụng trong quy trình sản xuất phân bón hiện có.

III. Ứng dụng trong phân bón nhả chậm

MnAl-LDH được ứng dụng trong phân bón nhả chậm nhờ khả năng hấp phụ và nhả chậm các chất dinh dưỡng. Khi phối trộn MnAl-LDH vào phân NPK, vật liệu này giúp kiểm soát tốc độ nhả chậm của đạm, lân, và kali, đảm bảo cây trồng hấp thụ dinh dưỡng một cách hiệu quả. Kết quả nghiên cứu cho thấy, với tỷ lệ phối trộn 5% MnAl-LDH, tỷ lệ nhả chậm của đạm, lân, và kali lần lượt đạt 2.85%, 26.20%, và 5.69% sau 120 giờ.

3.1. Hiệu quả nhả chậm của MnAl LDH

MnAl-LDH thể hiện hiệu quả cao trong việc nhả chậm các chất dinh dưỡng. Khi phối trộn vào phân NPK, vật liệu này giúp giảm thất thoát dinh dưỡng do rửa trôi hoặc bốc hơi. Kết quả nghiên cứu cho thấy, tỷ lệ nhả chậm của đạm, lân, và kali đạt mức tối ưu khi sử dụng MnAl-LDH với tỷ lệ 5%. Điều này không chỉ tăng hiệu quả sử dụng phân bón mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

IV. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu này mang lại ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn trong lĩnh vực kỹ thuật hóa học và nông nghiệp. Việc tổng hợp và ứng dụng MnAl-LDH trong phân bón nhả chậm không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất mà còn góp phần bảo vệ môi trường. MnAl-LDH là vật liệu tiềm năng, có thể áp dụng rộng rãi trong sản xuất phân bón, giúp nâng cao hiệu quả sử dụng và giảm chi phí sản xuất nông nghiệp.

4.1. Đóng góp khoa học

Nghiên cứu này đóng góp vào việc phát triển các phương pháp tổng hợp vật liệu mới trong kỹ thuật hóa học, đặc biệt là hydroxit kép. MnAl-LDH được chứng minh là vật liệu hiệu quả trong việc kiểm soát tốc độ nhả chậm của các chất dinh dưỡng, mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực phân bón nhả chậm.

Nghiên Cứu Tổng Hợp Mnaihydroxit Kép Định Hướng Ứng Dụng Trong Phân Nhả Chậm