Nghiên Cứu Chế Tạo Màng Phân NPK Từ Gel Silicaphosphate - Đồ Án Tốt Nghiệp Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học

• Tác giả: Phạm Đình Gia Bảo
• Người hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn Vinh Tiến
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Hóa học
• Đề tài: Nghiên cứu chế tạo màng cho phân NPK trên cơ sở gel Silica – Phosphate
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về phân bón
• 1.1.1. Khái niệm về phân bón
• 1.1.2. Phân loại phân bón
• 1.1.2.1. Phân loại theo nguồn gốc
• 1.1.2.2. Phân loại theo thành phần
• 1.1.2.3. Phân loại theo chức năng
• 1.1.3. Các nguyên tố dinh dưỡng trong phân bón
• 1.1.3.1. Dinh dưỡng đa lượng
• 1.1.3.2. Dinh dưỡng trung lượng
• 1.1.3.3. Dinh dưỡng vi lượng
• 1.2. Giới thiệu phân bón nhả chậm
• 1.2.1. Khái niệm về phân bón nhả chậm
• 1.2.2. Phân loại các loại phân bón nhả chậm
• 1.2.3. Ưu và nhược điểm của phân bón nhả chậm
• 1.2.4. Cơ chế của phân bón nhả chậm
• 1.3. Một số thông tin về nguyên liệu được sử dụng
• 1.3.1. Thủy tinh lỏng
• 1.3.2. Phân lân nung chảy
• 1.4. Tình hình nghiên cứu lớp phủ cho phân nhả chậm
• 1.4.1. Một số nghiên cứu trên thế giới
• 1.4.2. Các nghiên cứu trong nước
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Nguyên liệu, hóa chất
• 2.2. Dụng cụ, thiết bị sử dụng
• 2.3. Quy trình thực hiện
• 2.3.1. Khảo sát hỗn hợp acid thủy phân phân lân nung chảy đến hàm lượng P sau phản ứng
• 2.3.2. Nghiên cứu thử nghiệm kết hợp phối trộn gel silica – phosphate
• 2.4. Một số phương pháp đo đạc phân tích
• 2.4.1. Quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis
• 2.4.2. Quy trình thí nghiệm đo giải phóng Phosphorus trong nước
• 2.4.3. Quy trình thí nghiệm đo hàm lượng N-NH4+ trong nước
• 2.4.4. Quy trình thí nghiệm đo hàm lượng N-Urea trong nước
• 2.4.5. Khảo sát khả năng hút ẩm của phân NPK không bọc vỏ và được bọc vỏ
• 2.4.6. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)
• 2.4.7. Đánh giá mô hình động học giải phóng dinh dưỡng trong nước
• 2.5. Theo dõi sự phát triển của cải bẹ xanh
• 2.5.1. Đất và hạt giống sử dụng
• 2.5.2. Quy trình gieo hạt, tưới tiêu và theo dõi phát triển cải bẹ xanh
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân phân lân nung chảy đến hàm lượng P thu được
• 3.2. Kết quả phân chỉ bọc gel Silica – Phosphate
• 3.3. Kết quả kết hợp gel Silica – Phosphate với PVA và Silicone dầu
• 3.3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng PVA
• 3.3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng H3PO4 thô
• 3.3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng dầu silicone
• 3.3.4. Kết quả giải phóng trong nước của công thức gel tối ưu
• 3.3.5. Đánh giá mô hình động học giải phóng dinh dưỡng
• 3.3.6. Đánh giá mức độ hấp thụ nước của viên phân
• 3.4. Kết quả SEM hình thái của viên phân
• 3.5. Theo dõi sự phát triển của cải bẹ xanh
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về nghiên cứu

Nghiên cứu này tập trung vào chế tạo màng phân NPK từ gel silicaphosphate, một hướng đi mới trong lĩnh vực công nghệ hóa học. Mục tiêu chính là tạo ra lớp màng bao bọc viên phân NPK (16-16-8) nhằm kiểm soát tốc độ giải phóng chất dinh dưỡng, giảm thiểu thất thoát và tăng hiệu quả sử dụng. Gel silicaphosphate được tạo thành từ thủy tinh lỏng và dịch hòa tan phân lân nung chảy, kết hợp với các chất phụ gia như PVA, dầu silicone và chất nhũ hóa Tween 80. Đây là một nghiên cứu tiên phong trong việc ứng dụng gel silicaphosphate vào sản xuất phân bón nhả chậm, mang lại tiềm năng lớn cho nông nghiệp bền vững.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là tìm ra công thức tối ưu để chế tạo màng phân NPK từ gel silicaphosphate, giúp kiểm soát tốc độ giải phóng chất dinh dưỡng và giảm khả năng hút ẩm của phân bón. Công thức gel 20% PVA, 5% H3PO4, 60% dầu silicone và Tween 80 đã được thử nghiệm, cho kết quả giảm 60% lượng P và 40% lượng N giải phóng sau 6 giờ ngâm trong nước. Đồng thời, lớp màng cũng giúp giảm khả năng hút ẩm của phân bón hơn 3 lần so với phân không bọc.

1.2. Ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc cải thiện hiệu quả sử dụng phân bón, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Việc ứng dụng gel silicaphosphate trong chế tạo màng phân NPK không chỉ giúp tăng năng suất cây trồng mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm để chế tạo màng phân NPK từ gel silicaphosphate. Quy trình bao gồm việc phối trộn thủy tinh lỏng, dịch hòa tan phân lân nung chảy, PVA, dầu silicone và chất nhũ hóa Tween 80. Các thí nghiệm được tiến hành để đánh giá hiệu quả của lớp màng trong việc kiểm soát giải phóng chất dinh dưỡng và khả năng chống hút ẩm. Kết quả được phân tích bằng các phương pháp đo đạc như quang phổ hấp thụ UV-Vis và kính hiển vi điện tử quét (SEM).

2.1. Nguyên liệu và thiết bị

Nguyên liệu chính bao gồm thủy tinh lỏng, dịch hòa tan phân lân nung chảy, PVA, dầu silicone và Tween 80. Các thiết bị sử dụng gồm máy quang phổ UV-Vis, kính hiển vi điện tử quét (SEM) và các dụng cụ phòng thí nghiệm tiêu chuẩn.

2.2. Quy trình thực hiện

Quy trình bắt đầu với việc phối trộn các nguyên liệu để tạo thành gel silicaphosphate. Sau đó, lớp gel được phủ lên viên phân NPK và đánh giá hiệu quả thông qua các thí nghiệm ngâm nước và đo khả năng hút ẩm. Kết quả được so sánh với phân NPK không bọc để đánh giá hiệu quả của lớp màng.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy lớp màng từ gel silicaphosphate giúp giảm đáng kể lượng P và N giải phóng, đồng thời cải thiện khả năng chống hút ẩm của phân bón. Cụ thể, lượng P giải phóng giảm 60% và lượng N giảm 40% sau 6 giờ ngâm trong nước. Khả năng hút ẩm của phân bón cũng giảm hơn 3 lần so với phân không bọc. Ngoài ra, thử nghiệm trên cây cải bẹ xanh cho thấy chiều cao cây và chiều dài lá trung bình tăng lần lượt 1,50 và 1,70 lần sau 40 ngày so với cây bón phân NPK không bọc.

3.1. Hiệu quả kiểm soát giải phóng chất dinh dưỡng

Lớp màng từ gel silicaphosphate đã chứng minh hiệu quả trong việc kiểm soát giải phóng chất dinh dưỡng, giảm thiểu thất thoát và tăng hiệu quả sử dụng phân bón.

3.2. Khả năng chống hút ẩm

Lớp màng giúp cải thiện đáng kể khả năng chống hút ẩm của phân bón, giảm hơn 3 lần so với phân không bọc, đảm bảo chất lượng phân bón trong điều kiện môi trường ẩm ướt.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã thành công trong việc chế tạo màng phân NPK từ gel silicaphosphate, mang lại hiệu quả cao trong việc kiểm soát giải phóng chất dinh dưỡng và cải thiện khả năng chống hút ẩm. Kết quả này mở ra hướng đi mới trong việc ứng dụng công nghệ hóa học vào sản xuất phân bón nhả chậm, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp. Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa công thức và mở rộng ứng dụng trong thực tế.

4.1. Kết luận

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của gel silicaphosphate trong việc chế tạo màng phân NPK, mang lại lợi ích thiết thực cho ngành nông nghiệp.

4.2. Kiến nghị

Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa công thức và mở rộng ứng dụng của màng phân NPK từ gel silicaphosphate trong thực tế sản xuất và sử dụng phân bón.