P2 thực nghiệm Nghiên cứu tổng hợp phân Urea nhả chậm

P2 thực nghiệm Nghiên cứu tổng hợp phân Urea nhả chậm

SEEEEE-EC ttXtrrrteettmrzrtrectcsggtctrxrrzzzzzc 27 Fhuice Hghiéu

TINH CAP THIET CUA BE TAI

C4 ES

Nguén dâu mỏ 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, điểu đó bắt buộc người sản xuất nông nghiệp phải giấm thất thoát, tiết

kiệm tối đa lượng phân bón cho cây nhưng vẫn phải bảo đầm năng suất,

Môi trường ngày càng trở nên nguy hiểm đối với con người và động vật do các khí thải và các hóa chất thải 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

mội phần gây ra ô nhiễm môi trường

Vì vậy, việc nghiên cứu ra phân nhả chậm giúp cho cây hấp thụ hết lượng phân bón vào đất đã và đang mang tính cấp bách để giải quyết những yêu cầu

trên Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu phân urea nhả chậm trên cơ sở màng bao bọc phân bằng tính bột biến tính, polymer UF và sơ khảo chúng trên đẳng

ruộng

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

€5 t2)

- Nghiên cứu diéu ché phan urea nha cham

- Sơ khảo hiệu quả của phân trên cây trồng

25 Shute Vighiim

NOI DUNG CUA DE TAI

CBR

L Phan urea nha chậm trên nên tình bột:

- _ Tổng hợp nên tinh bột biến tính bing acetaldehyde

- _ Xác định cấu trúc của tỉnh bột biến tính

-_ Khảo sát thời gian phân hủy nền tỉnh bột biến tinh

- Tao phan urea nha chậm trên nền tính bột biến tính

-_ Khảo sát thời gian nhá chậm N của phân trong môi trường nước

Phan urea nha cham trên nền UF

- Téng hop polymer urea formaldehyde (methylene urea) (UF)

- Xác định cấu trúc của UF

- Kháo sát khả năng nhà chậm N của phân UF trong môi trường:

+ Nước

+ Đất + nước

+ Đất + cát ẩm

3 Sơ khảo các sản phẩm trên thực tế cây trồng

4, Đánh giá sơ lược hiệu quả kinh tế của sản phẩm

Hóa chất, dụng cụ và thiết bị

Hóa chất

Tình bột

Đrea (công nghiệp)

Dung dich formaldehyde 37% (công nghiện)

Dung dich acetaldehyde 50% (công nghiệp),

Acid HạSOzuaa (Trung Quốc)

Acid HCI chuẩn (tỉnh khiết),

Acid HạBQ; (tỉnh khiết)

NaOH (công nghiệp)

Bột Zn (công nghiệp)

FeSO,.2HO (tỉnh khiết)

CuSO, (tinh khiét)

K,SO, (tinh khiéd)

Chi thi Tashiro, phenolphtalein

- Máy khuấy từ có gia nhiệt OMNILAB

- Tủ sấy chân không OV-01,

- Cân phân tích điện tử 4 số lẻ: PRECISA XB 220A.e3

1 Máy khuấy từ; 2 Bình cầu 2 cổ; 3 Ống sinh hàn; 4 Nhiệt kế

Cân 10g tỉnh bột cho vào bình cầu 2 cổ 250ml, thêm 100ml nước cất gắn

ống sinh hàn, khuấy trên máy khuấy từ (hệ thống như hình vẽ) Gia nhiệt đến 60

- 70°C và điều chỉnh pH = 8 — 9 bằng dung dịch NaOH 10% Cho 25g dung dịch acetaldehyde 50% cho vào hỗn hợp và điều chỉnh pH = 8 - 9, giữ khoảng 45

phút Làm nguội hỗn hợp về 40°C, acid hóa hỗn hợp về pH = 5 bằnh HCI 10% và

==—=—————cS———— Taam oan ge ễ=ễ=ễ=E=EEEEEẼễẼEẼỄßẼỄ Gran Dite Dhutong

Phổ NMR °C được ghi trên máy cộng hướng từ hạt nhân Brucker AC200,

Viện Công nghệ Hóa học, Hà Nội

1.3 Phương pháp đo thời gian phân hủy cấu trúc của màng

1.3.1 Ảnh hưởng của loại tỉnh bột

Trong tự nhiên, tính bột có nhiều chủng loại và đa dạng Mục đích của nghiên cứu này là tạo ra loại phân có khả năng nhả chậm tốt và giá thành hạ Chúng tôi tiến hành trên một số loại tỉnh bột như bột mì, bột gạo và bột bắp là những loại tinh bột phổ biến và giá thành thấp ở Việt Nam để chọn loại tinh bột

đạt hiệu quả kinh tế cao

Polymer được tổng hợp: 10g tỉnh bột các loại + 100ml nước cất + 25g

acetaldehyde 50% theo quy trình tổng hợp như phần 2.1 Nhưng chúng được tạo

ra bản mỏng hình vuông cạnh Icm, dày 2mm và ngâm trong 100ml nước cất Tính thời gian nền tan hoàn toàn

33 Gihục (Agiệm

13.2 Anh hướng của hàm lượng acetaldehyde

Sau khi khảo sát ảnh hướng của loại tình bột, chúng tôi chọn loại bột mù

làm nguyên liệu tạo nên cho phần nhả chậm Chúng tôi cũng khảo sát thời gian phân huỷ của nền với hầm lượng acetaldehyde khác nhau như:

Cho vào bình cầu 2 cổ 250ml có lấp máy khuấy từ, ống sinh hàn (Hệ thống

như phẩn 1.1.): Tình bột và nước cất đượng nước cất gấp 10 lần lượng tinh bột về

khối lượng), Khuấy và gia nhiệt đến 60 ~ 70°C trong khoảng 30 phút Cho vào

hdn hop dung dich acetaldehyde 50%, diéu chỉnh pH = 8 - 9, bing dung dich NaOH 10% va giữ khoảng 45 phút Làm nguội hỗn hợp về 40°C, acid héa hén hợp về pH = 4 - 5 bằng HCI 10% và giữ trong khoảng 20 phút, Cho urea vào hỗn hợp, tiếp tục khuấy để thu được hỗn hợp đồng nhất, trung hòa hỗn hợp về pH = 7

rồi sấy, nghiên thu được dạng hạt

Đây là phương phấp tổng quát, lượng cụ thể các hóa chất trong hỗn hợp

phần ứng được thực hiện theo phần khảo sát các yếu tố ảnh hưởng

= Thue Ughigm

Quy trình tổng hợp:

Nước, tỉnh bột

Sơ đồ 2.1: Quy trinh ting hop phdn urea nhé cham trén nén tinh bét

2.2 Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tế đến khả năng nhả chậm N

2.2.1 Ảnh hướng của hầm lượng acetaldehyde

Trong sắn xuất phân bón nhả chậm, tạo ra sân phẩm hiệu quả cao và giá

thành thấp là điều phải đạt đến Chúng tôi đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của

hàm lượng acetaldehyde đến khả năng nhả chậm của sẵn phẩm như sau:

35 Shue Ughidm

2.2.2 Anh huéng cla ham lượng tỉnh bột

Sau khi kháo sát ở mục 2.2.1., chúng tôi đã lựa chọn công thức nến tối ưu

vdi Sg acetaldehyde trong hén hợp phần ứng trên Với công thức này, chúng tôi tiếp tục khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng tinh bột đến khả năng nhả chậm của sản phẩm như sau:

- Acetaldehyde: 5g

- Urea: 10g

- Tinh bét: 1, 2, 3, 4, 5g

2.2.3 Ảnh hưởng của hàm hidng urea

Sau khi khảo sát ở mục 2.2.2., chúng tôi đã lựa chọn công thức nền để bao

bọc phân là 2g tình bột + 5g acetaldehyde Vũi công thức này, chúng tôi tiếp tục

khảo sát hầm lượng urea mà nền có thể bao bọc tốt nhất:

- Tình bột: 2g

~ Acetaldchvde: 5g

- Urea: 5,7, 10, i5g

2.3 Phương pháp đánh giá khả năng nhà chậm của phân

Để đánh giá khả năng nhá chậm của phân, chúng tôi tiến hành phân tích song song hàm lượng N tổng và khả năng nhấ chậm trong nước của sản phẩm

điểu chế được và phân urea thị trường (phân urea của nhà máy đạm Phú Mỹ)

trong cùng điều kiện Xác định N được thực hiện theo phương pháp Kjeldahl

tie Hig hig age ght

2.3.1 Phương pháp xác định N tổng

Cơ sở lý thuyết: Chất hữu cơ khi tác dụng với acid H;SO¿ đậm đặc, đun sôi thì C và H của chất hữu cơ được oxy hóa đến CO; và H;O, N còn lại ở dạng khử

và chuyển sang dạng (NHa);SO¿ Để đẩy nhanh quá trình vô cơ hóa mẫu, có thể

sử dụng thêm một số chất xúc tác nhu CuSO, K;SO¿

Dùng kiểm đặc cho vào bình cất có chứa dung dịch sau khi phân giải mẫu

Cất NHạ từ dung dịch kiểm và hấp thụ vào một lượng HạBO¿ Chuẩn độ NHạ

bằng dung dịch chuẩn HCI với sự chỉ thị màu tashiro Từ lượng HCI chuẩn độ, tính được hàm lượng N tổng

Vô cơ hóa mẫu: Cân 0.1g mau cho vao binh Kjeldahl khé, thém 2.2g hỗn

hợp xúc tác CuSOa + KzSO¿ và 5ml HạSO¿ đậm đặc Lắc nhẹ để mẫu thấm đều

Đậy bình băng 1 chiếc phễu nhỏ rồi đặt lên bếp điện đun, để bình nghiêng 45°

trên bếp điện Đun nhẹ 15 phút, sau đó mới đun mạnh đến sôi Khi dung dịch có màu xanh thì đun tiếp 15 phút nữa Lấy ra để nguội, chuyển toàn bộ dung dịch và

nước tráng bình vào bình cất

Cất và chuẩn độ xác định N:

Chuyển toàn bộ dung dịch đã vô cơ hóa và nước tráng bình vào bình erlen 500ml chịu nhiệt Thêm vào 3 giọt phenolphthalein, vài viên đá bọt, 20ml dung dich NaOH 40% (NaOH đủ khi dung dịch có màu hồng) và nước cất để tổng thể

2? Fuge Aghizm

tích dung dịch khoảng 300ml Lắp hệ thống cất đạm như hình 2.2, bình hấp thụ

NH; là erlen 25Omi chứa dung dich acid boric 6% và chỉ thị mầu tashiro Khi có

NH, giải phóng ra, dụng dịch ở bình hấp thụ chuyển dân từ mầu hông sang màu

xanh Tiếp tục cất đến khi thu được khoảng 200ml dung địch ở bình hấp thụ ( có

thể kiểm tra NHạ đã hết chưa bằng giấy quỳ tím ở đầu ống sinh hàn) Ngừng đun, tháo ống sinh han, ding bình tia tráng rửa Ong sinh han, thu nước rửa vào bình

hấp thụ

Hình 2.2: Hệ thống cất N

1 bếp điện; 2 Bình cất; 3.Bình hấp thụ dung dich NH;

Chuẩn độ: Dùng dung dịch HCI 0.1N chuẩn để chuẩn độ dung dịch trong bình hấp thụ NH¿ đến khi màu dung dịch chuyển từ màu xanh sang màu hồng nhạt bến trong 30 giây

3 Cực ⁄2(giuiệm

on < + =Ÿ4)*N*14*100

1000*W

Trong đó

- Vị: thể tích (ml) HCI 0.1N chuẩn độ mẫu phân

-_ Vọ: thể tích (ml) HCI 0.1N chuẩn độ mẫu phân

- =N: nồng độ đương lượng của HCI

- —W; khối lượng (g) mẫu lấy phân tích

2.3.2 Phương pháp xác định N trong nước

Cơ sở lý thuyết: Urea trong sẵn phẩm nhả ra trong nước, được vô cơ hóa để

chuyển về dạng (NH,);SO¿, cất và xác định N như phần xác định N tổng

Tiến hành:

- Chuẩn bị mẫu: Để xác định mức độ nhả N trong nước của sản phẩm, chúng

tôi tiến hành như sau: cân mỗi loại sản phẩm (ở các tỉ lệ khác nhau) 2g cho vào

túi vải dày để vào hũ nhựa có nắp đậy, thêm vào 40ml nước cất Sau mỗi giờ,

nước ngâm được chiết ra và nước ngâm được thay mới, chiết trong 5h Các mẫu ở mỗi lần chiết ra cho toàn bộ vào bình định mức 50ml, thêm nước cất đến vạch

mức Hút 2ml dung dịch trên đem vô cơ hóa và cất xác định NÑ như phần 2.3.1 (các hóa chất vô cơ hóa, cất và chuẩn độ đều tương tự)

Tính kết quả: Mức độ nhả N trong nước của sản phẩm được tính theo phần

trăm khối lượng N nhả ra trên N tổng có trong phân đem ngâm

_(V-W,)*N*14*k _——— W*1000*x

32 Shye Vghigm

-_ VỊ: thể tích (ml) HCI 0.1N chuẩn độ mẫu phân -_ Vọạ: thể tích (ml) HCI 0.1N chuẩn độ mẫu trắng

- N: néng độ đương lượng của HCI

- 14: đương lượng gam của N

- W;_ khối lượng (g) mẫu lấy phân tích

- x: lượng N có trong 1g phân ( %N tổng/100)

- k: hệ số pha loãng (50/2)

IH Phan urea nha cham UF

1 Tổng hợp UF theo tỉ lệ 1:1

Cân 40.54g (0.5mol) dung dịch formaldehyde 37% va 50g nước cất cho

vào bình cầu 2 cổ 500ml, gắn ống sinh hàn, khuấy trên máy khuấy từ (Hệ thống phần ứng như phần II.1.1.) Gia nhiệt lên khoảng 40°C và điều chỉnh pH = 8 — 9 bằng dung dịch NaOH (30%) Cân 30g (0.5mol) urea cho vào hỗn hợp và điều

chỉnh lại pH = 8 - 9, tăng nhiệt độ lên khoảng 50°C và giữ trong khoảng 15 phút

cho urea tan hết Sau đó tăng nhiệt độ lên khoảng 70°C, pH tiếp tục được điều chỉnh ở 8 — 9 đến khi không thay đổi (khoảng 45 phút) Làm nguội hỗn hợp về 40°C, acid hóa hỗn hợp về pH = 3 - 4 bằng H;ạSO¿ (35%) và giữ trong khoảng 20 phút Trung hòa hỗn hợp về pH = 7, lọc và sấy, thu được sản phẩm là bột màu trắng

40 12/77/1721) Quy trình tổng hợp

3.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ số moi

Để kháo sát Ảnh hưởng của tỉ lệ số mol đến khá năng nhá chậm của sẵn

phẩm, chúng tôi tiến hành làm phần ứng với tỉ lệ của urea và formaldehyde như

sau:

3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng

Để khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tới sản phẩm về tính chất nhả chậm, chúng tôi chỉ khảo sát đối với tỉ lệ U/F 1a.1:1 trong điểu kiện phản ứng ở nhiệt độ phòng (phản ứng được thực hiện với các bước như trên nhưng giữ nhiệt độ ở nhiệt

độ phòng) so với sản phẩm phần ứng có nhiệt độ trên

4 Phương pháp đánh giá khả năng nhả chậm của sản phẩm

Để kiểm tra được khả năng nha chậm của sắn phẩm chúng tôi cũng tiến hành xác định hàm lượng N tổng như như phần II Để có cái đánh giá tương đối

khi đưa vào ứng dụng trong thực tế chúng tôi đã tiến hành khảo sát sản phẩm

trong nước, đất trong nước, hỗn hợp đất + cát ẩm

4.1 Xác định hàm lượng nitrogen tổng trong sản phẩm

Tiến hành phá mẫu và xác định N giống như các bước đối như phần

IIL2.3.1 Hàm lượng nitrogen tổng được tính theo thành phan phan trăm có trong phân

4.2 Khảo sát độ tan trong nước

Để xác định độ tan trong nước của sản phẩm chúng tôi tiến hành như sau:

cân mỗi loại sản phẩm (theo tỉ lệ U/F) 2g cho vào túi vai (day) dé vào hũ nhựa, thêm 60ml nước cất Ngâm sau l ngày, 2 ngày, 3 ngày, 4 ngày, sẵn phẩm được

42 Flue ce Mghigm i

thêm 60ml nước cất Ngâm sau | ngay, 2 ngay, 3 ngay, 4 ngay, san phdm được lấy ra sấy khô và đem cân lại (sau mỗi lần nước ngâm được thay mới) Độ tan

trong nước của sản phẩm được tính theo phần trăm khối lượng mất đi sau khi

ngâm trên tổng khối lượng ban đầu

4.3 Khao sat trong đất và nước

Sau khi đánh giá được khả năng tan trong nước rất hạn chế của sản phẩm,

chúng tôi tiến hành khảo sát sự nhả chậm của N trong môi trường đất và nước Trong đất khác với môi trường nước, có một loại enzyme urease sẽ phân hủy UF

thành dạng dễ tan cho cây hấp thụ, nên phân UF sẽ bị phân hủy, tan vào trong đất

Hình 2.3: Ống PVC ó 90 chứa đất + nước và sản phẩm

Trong ống PVC ® 90mm, dài 20cm, dưới đáy ống có một nắp cố định, nắp

này có một lỗ mở dùng để hút nước từ trong ống ra Cho vào trong ống hỗn hợp

định N nhả ra của phân bằng cách cất đạm và chuẩn độ như phần H.2.3.1.(không

vô cơ hóa mẫu) Trong bình cất N được cho thêm 0.2g bột Zn và 0.02 g

FeSO,.2H;O để khử các dang NO, va NO, vé dang NH Qua tinh nay được

thực hiện trong 12 tuần (2 tháng)

Hàm lượng N nhá ra được tính theo phần trăm khối lượng N nhá ra trên N tổng được đưa vào ống như sau:

%Nnha = LA OANEANO 100

Trong đó

- —V¡_ : thể tích (ml) HCI 0.1N chuẩn độ mẫu phân

- Vo ; thể tích (ml) HCI 0.1N chuẩn độ mẫu không

- N :ndng d6 ctia acid HCL

- 14 ; đương lượng của N

- 0.45: khối lượng (g) nirogen tổng đưa vào ống

- 10 : hệ số pha loãng

"Thân oda thie si Gein Otte Dihucteng