ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN HÓA VÔ CƠ
--------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TỔNG HỢP PHÂN BÓN NPK KẾT HỢP SILICA
NHẢ CHẬM

GVHD : PGS. HUỲNH KỲ PHƯƠNG HẠ
SVTH : PHAN ĐÌNH KHOA
MSSV:61201714
: TRẦN TRỌNG THIỆN MSSV:61203593
LỚP : HC12VS

TP. HỒ CHÍ MINH, 12/ 2016
i


Luận Văn Tốt Nghiệp
Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh
Trường Đại Học Bách Khoa
Khoa Kỹ Thuật Hóa Học
Bộ Môn Hóa Vô Cơ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

……………..

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN :

PHAN ĐÌNH KHOA

MSSV: 61201714

TRẦN TRỌNG THIỆN MSSV: 61203593
NGÀNH: Kỹ Thuật Hóa vô cơ.

LỚP: HC12VS

1. Đề Tài Luận Văn :
Nghiên cứu tổng hợp phân bón nhả chậm NPK kết hợp Silica được điều chế từ
tro trấu.
2. Nhiệm Vụ Luận Văn:
-

Tổng quan về phân bón; phân bón nhả chậm.
Nghiên cứu các phương pháp sản xuất, lựa chọn phương pháp.
Khảo sát các yếu tố độ ẩm, độ tan, độ ẩm của sản phẩm.

3. Ngày giao Nhiệm Vụ Luận Văn: Ngày 20 tháng 8 năm 2016.
4. Ngày Hoàn Thành Nhiệm Vụ:
Ngày 20 tháng 12 năm 2016.
5. Họ Tên Người Hướng Dẫn:
Thầy Huỳnh Kỳ Phương Hạ.
6. Phần hướng dẫn: 100%

Nội dung và yêu cầu của luận văn đã được thông qua Bộ môn.

Ngày tháng

năm 2016

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN.

NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH.

PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN:

Người duyệt (chấm sơ bộ): .....................................................
Đơn vị: ....................................................................................
Ngày bảo vệ: ...........................................................................
Điểm tổng kết: .......................................................................
Nơi lưu trữ luận án .................................................................


Luận Văn Tốt Nghiệp
LỜI CÁM ƠN
Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô đã giảng dạy, quan tâm
và dìu dắt em trong suốt thời gian học tập tại trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ
Chí Minh. Bên cạnh đó em cũng cảm ơn sự động viên, hỗ trợ của gia đình, bạn bè đã
giúp em vượt qua những khó khăn và thử thách trong quá trình học tập.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong bộ môn Hóa Vô Cơ và đặc biệt là
thầy Huỳnh Kỳ Phương Hạ đã hướng dẫn và giúp đỡ em để em có thể hoàn thành luận
văn một cách tốt nhất.
Tuy đã rất nghiêm túc và cố gắng thực hiện nhưng vì thời gian khá giới hạn cùng
với kiến thức chưa hoàn thiện nên chúng em không thể tránh khỏi những sai sót. Đây là

bước khởi đầu làm quen với công việc nghiên cứu và em mong sẽ nhận được những lời
góp ý và nhận xét từ phía thầy cô để luận văn được hoàn thiện hơn.

ii


Luận Văn Tốt Nghiệp
TÓM TẮT LUẬN VĂN.
Nghiên cứu điều chế phân bón nhả chậm (PBNC) NPK kết hợp Silica.
Điều chế Silica từ tro trấu
Điều chế phân NPK 16-16-8 kết hợp với Silica dạng viên có kích thước 4 – 6mm.
Điều chế màng mọc nhả chậm:
-

Màng bọc được điều chế từ PVA với nồng độ thay đổi. Lượng phân được bọc bởi
lớp màng này không chống hút ẩm và khả năng hòa tan trong nước gần như bằng
với loại phân bón không được bọc nhả chậm.

-

Màng bọc được điều chế bằng dung dịch PVA kết hợp với tinh bột với các tỉ lệ
khác nhau. Sản phẩm thu được có chất lượng kém. Lớp màng bọc không kín và
các ô mạng có kích thước lớn làm phân hút ẩm nhanh và hòa tan rất nhanh trong
nước.

-

Màng bọc được điều chế từ Chitosan với nồng độ khác nhau. Lượng phân được
bọc bởi lớp màng này có độ ẩm tốt và khả năng nhả chậm được tăng đáng kể.


-

Màng bọc được điều chế từ Polyurethane (PU). Lượng phân được bọc bởi lớp
màng này có độ ẩm tốt và khả năng nhả chậm được tăng lên. Nhưng loại màng
bọc này lại khó phun đều lên phân bón như màng bọc Chitosan. Hệ quả là lớp
màng bọc dễ bị hở làm cho phân bón bị hòa tan khá nhanh.

Phân tích các tính chất của sản phẩm:
-

Độ ẩm và độ hút ẩm

-

Độ tan trong nước và trong đất

-

Độ đạm

Ứng dụng sản phẩm PBNC lên cây cải.

iii


Luận Văn Tốt Nghiệp
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay hiệu quả sử dụng phân bón trên thế giới (trong đó có cả Việt Nam) là rất
thấp. Người ta tính rằng, cây trồng chỉ tiêu thụ tối đa 20-35% tổng lượng phân đạm được
bón. Phần còn lại bị mất mát do nhiều nguyên nhân như do sự bay hơi của amoniac, sự

loại nitơ, sự rửa trôi v.v... Ngoài ra, tính hút ẩm mạnh của các loại phân đạm đã gây khó
khăn và tổn thất lớn cho quá trình sản xuất, bảo quản và vận chuyển. Là một nước nông
nghiệp, nên nhu cầu về phân bón của Việt Nam rất lớn (bình quân mỗi năm 8-9 triệu
tấn). Như vậy lượng phân bón thất thoát ra môi trường là rất lớn. Nó không chỉ gây tốn
kém chi phí mà còn làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường. Vì vậy, ngành phân
bón phải liên tục cải tiến công nghệ sản xuất phân bón và ứng dụng biện pháp thâm canh
phù hợp.
Để giải quyết vấn đề thất thoát của phân bón ra môi trường là quá nhiều. Biện pháp
tối ưu hiện nay chính là đưa vào sản xuất và tiêu thụ phân bón nhả chậm (PBNC). Hiện
nay, nhiều nước trên thế giới đã ứng dụng PBNC vào sản xuất thay cho phân bón thông
thường. Tuy nhiên, ở Việt Nam thị trường PBNC vẫn chưa phát triển và chưa nhận được
nhiều sự quan tâm, đầu tư vì công nghệ kém phát triển, khả năng tuyên truyền vận động
người dân chuyển đổi thói quen sử dụng phân bón thông thường chưa triệt để và cuối
cùng là do thói quen canh tác và sử dụng phân bón thông thường của nông dân Việt Nam
từ xưa đến nay
Một nguyên tắc quan trọng trong việc bón phân cho cây trồng là phải cân đối NPK.
Đây là các nguyên tố đa lượng cây cần nhiều nhất, nếu thiếu một chất nào cũng đều ảnh
hưởng không tốt đến sinh trưởng và năng suất của cây. Ngược lại nếu bị thừa cũng
không có lợi cho cây, lại tốn thêm chi phí. Nhu cầu các chất NPK khác nhau tùy theo
loại cây và giai đoạn sinh trưởng của cây. Ba yếu tố trên lại có quan hệ mật thiết với
nhau, thừa hoặc thiếu chất này sẽ ảnh hưởng đến tác dụng của chất kia. Tuy nhiên, hiệu
suất sử dụng phân bón ở Việt Nam chỉ đạt 35-40%, nghĩa là chỉ có khoảng 35-40%
lượng phân bón bón cho cây trồng là có ích còn lại 60-65% lượng phân bón vào đó là
mất đi. Để khắc phục tình trạng này ta sử dụng phân bón NPK nhả chậm. Có 2 phương
pháp chính điều chế phân bón NPK nhả chậm đó là: Phương pháp bọc phủ và phương
iv


Luận Văn Tốt Nghiệp
pháp phối trộn. Cả 2 phương pháp trên đều nhằm mục đích tạo ra một lớp màng polymer

bao bọc bên ngoài, lớp này dày hay mỏng tùy theo yêu cầu về thời gian phân giải); phần
nhân bên trong là các khoáng chất như N, P, K, Mn, Boron,… Sau khi bón phân bón
NPK nhả chậm vào đất, nước sẽ thấm qua lớp bọc polymer đi vào bên trong hạt phân,
các nguyên tố khoáng chất sẽ hòa tan vào nước ở bên trong lớp bọc polymer. Nước tiếp
tục thẩm thấu qua lớp polymer đi vào bên trong hạt phân, trong thời gian đó các nguyên
tố khoáng đã hòa tan sẽ khuyếch tán qua lớp polymer đi ra môi trường xung quanh.
Phân bón NPK nhả chậm được ứng dụng để bón cho nhiều loại cây trồng nông
nghiệp (lúa, bắp, mía, cây ăn quả,...) và nhiều loại cây công nghiệp (bắp, mía, cây ăn
quả, cà phê, cao su, hồ tiêu,...) đem lại hiệu quả kinh tế cao và cải thiện vấn đề môi
trường.

v


Luận Văn Tốt Nghiệp

MỤC LỤC
TRANG BÌA

i

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
LỜI CÁM ƠN

ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN.

iii


LỜI MỞ ĐẦU

iv

CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

1

DANH SÁCH HÌNH ẢNH

2

DANH SÁCH ĐỒ THỊ VÀ BẢNG BIỂU

3

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN

4

1.1. Tổng quan về phân bón

4

1.1.1 Khái niệm phân bón

4

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


5

1.1.3. Vai trò của phân bón đối với cây trồng

7

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

8

1.2. Tổng quan về phân bón nhả chậm

12

1.2.1. Khái niệm PBNC

12

1.2.2. Vai trò của PBNC

12

1.2.3. Các loại PBNC

13

1.2.4. Các loại PBNC ở Việt Nam

14


1.2.5. Tình hình nghiên cứu về PBNC

14

1.3. Phương pháp sản xuất Silica từ tro trấu

18

1.3.1. Vai trò của Silic đối với cây trồng.

18

1.3.2. Tình hình nghiên cứu điều chế Silica.

19

1.4. Tính cấp thiết của đề tài

19
vi


Luận Văn Tốt Nghiệp
1.5. Mục tiêu của đề tài

19

1.6. Phương pháp tiếp cận, giải quyết vấn đề

20


1.6.1. Các phương pháp tổng hợp

20

1.6.2. Sau khi điều chế được PBNC ta sẽ khảo sát các yếu tố:

20

1.6.3. Định hướng ứng dụng sản phẩm

20

1.6.4. Lựa chọn phương pháp tổng hợp

21

1.6.5. Các chỉ tiêu cần phân tích

22

1.6.6. Kết hợp Silica-PBNC

23

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU
2.1. Nguyên liệu chính.

24
24


2.1.1. Phân Urea

24

2.1.2. Phân superphosphate kép

24

2.1.3. Phân Kali

24

2.2. Nguyên liệu phụ.

25

2.2.1. Silica

25

2.2.1. Bentonite

26

2.3. Chất tổng hợp màng bọc phân bón.

26

2.4. Dụng cụ thí nghiệm.


26

2.4.1. Khung ép viên phân.

26

2.4.2. Lưới thép.

27

2.4.3. Cối nghiền bi.

27

2.4.4. Thiết bị phun bọc nhả chậm.

28

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

29

3.1. Quy trình tổng hợp Silica

29

3.2.Khảo sát và lựa chọn màng bọc

29

vii


Luận Văn Tốt Nghiệp
3.2.1.Màng tinh bột.

29

3.2.2. Màng PVA.

30

3.2.3. Màng PVA trên nền tinh bột.

30

3.2.4. Màng Chitosan và PU.

31

3.3. Quy trình tổng hợp NPK-Silica

32

3.3.1. Thuyết minh quy trình

33

3.4. Xác định độ ẩm và độ hút ẩm


34

3.4.1. Xác định độ ẩm

34

3.4.2. Xác định độ hút ẩm

34

3.5. Xác định tốc độ tan của NPK-Silica nhả chậm

35

3.5.1. Phương pháp xác định độ tan trong nước

35

3.5.2. Phương pháp xác định độ tan trong đất

35

3.6. Xác định hàm lượng đạm nhả trong đất
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

35
41

4.1. Tính chất nguyên liệu


41

4.2. Kết quả phân tích độ ẩm và dộ hút ẩm của sản phẩm NPK-Silica nhả chậm

41

4.4. Xác định độ tan của NPK-Silica nhả chậm

44

4.4.1. Độ tan trong nước

44

4.4.2. Độ tan trong đất

48

4.5. Kết quả phân tích độ đạm và độ nhả đạm của NPK-Silica trong đất.

49

4.5.1. Độ đạm.

49

4.5.2.Độ nhả đạm trong đất.

50


4.6. Hiệu quả ứng dụng phân bón NPK-Silica nhả chậm trên cây cải.

50

4.6.1. Vật liệu.

50

4.6.2. Phương pháp thí nghiệm

51
viii


Luận Văn Tốt Nghiệp
4.6.3. Kết quả và nhận xét.
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

52
54

5.1. Kết luận

54

5.2. Kiến nghị

54

TÀI LIỆU THAM KHẢO


56

ix


Luận Văn Tốt Nghiệp
CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
PBNC

Phân bón nhả chậm

PU

Polyurethane

1


Luận Văn Tốt Nghiệp
DANH SÁCH HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Sơ đồ xác định khả năng trộn lẫn các phân bón ....................................................... 6
Hình 1. 2. Tình hình cung cầu phân bón thế giới .................................................................... 9

Hình 2.1. Phân Urea .............................................................................................................. 24
Hình 2.2. Phân Superphosphate kép ...................................................................................... 24
Hình 2.3. Phân Kali ............................................................................................................... 25
Hình 2.4. Silica ...................................................................................................................... 25
Hình 2.5. Bentonite ................................................................................................................ 26
Hình 2.6. Khung ép viên phân ............................................................................................... 26

Hình 2.7. Lưới thép 2mm ...................................................................................................... 27
Hình 2.8. Cối nghiền bi ......................................................................................................... 27
Hình 2.9. Thiết bị phun bọc nhả chậm .................................................................................. 28

Hình 3.1. Quy trình sản xuất phân NPK-Silica nhả chậm ..................................................... 32
Hình 3.2. Quy trình vô cơ hóa để phá mẫu NPK- Silica ....................................................... 37
Hình 3. 3. Sơ đồ thiể bị của quy trình vô cơ hóa mẫu. .......................................................... 37
Hình 3. 4. Quy trình chưng cất đạm. ..................................................................................... 38
Hình 3.5. Thiết bị của quy trình cất đạm. .............................................................................. 39
Hình 4.1. Các cây cải phát triển sau 10 ngày đầu chưa được bón phân ................................ 51
Hình 4.2. Các cây cải sau 1 tuần được bón phân không bọc ................................................. 52
Hình 4.3. Các cây cải sau 1 tuần được bón phân NPK-Silica nhả chậm bọc Chitosan ........ 52
Hình 4.4. Các cây cải sau 1 tuần được bón phân NPK-Silica nhả chậm bọc PU .................. 53

2


Luận Văn Tốt Nghiệp
DANH SÁCH ĐỒ THỊ VÀ BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Công suất của các tập đoàn sản xuất phân bón lớn trên cả nước .......................... 10
Bảng 4.1. Độ ẩm và độ hút ẩm của sản phẩm NPK-Silica nhả chậm ................................... 41
Bảng 4.2. Khối lượng của sản phẩm NPK-Silica chưa bọc màng......................................... 44
Bảng 4.3. Khối lượng (g) của sản phẩm NPK-Silica được bọc Chitosan trước và sau khi
ngâm trong nước. ................................................................................................................... 44
Bảng 4.4. Độ tan của sản phẩm NPK-Silica nhả chậm được bọc bằng Chitosan ................. 44
Bảng 4.5. Khối lượng sản phẩm NPK-Silica bọc PU trước và sau khi ngâm trong nước .... 46
Bảng 4.6. Độ tan của sản phẩm NPK-Silica nhả chậm được bọc bằng PU .......................... 46
Bảng 4.7. Độ tan trong đất của sản phẩm NPK-Silica nhả chậm .......................................... 48
Bảng 4.8. Độ đạm của phân bón NPK-Silica ........................................................................ 49
Bảng 4.9. Độ nhả đạm trong đất của phân bón NPK-Silica sau 10 ngày .............................. 50

Đồ thị 4.1. Độ ẩm của sản phẩm NPK-Silica nhả chậm. ...................................................... 42
Đồ thị 4.2. Độ hút ẩm của sản phẩm NPK-Silica nhả chậm. ................................................ 43
Đồ thị 4.3. Độ tan trong nước của sản phẩm NPK-Silica nhả chậm được bọc bằng
Chitosan và sản phẩm không bọc. ......................................................................................... 45
Đồ thị 4. 4. Độ tan trong nước của sản phẩm NPK-Silica nhả chậm được bọc bằng PU ..... 47
Đồ thị 4.5. Độ tan trong đất của sản phẩm NPK-Silica nhả chậm ........................................ 48

3


Luận Văn Tốt Nghiệp
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về phân bón
1.1.1 Khái niệm phân bón [1]
Trong quá trình sinh trưởng thực vật cần rất nhiều các nguyên tố như Nito, Photpho,
Kali, Canxi,... Đa số các nguyến tố trên được cây trồng hấp thụ từ môi trường trong đất.
Theo lời gian thành phần và loại nguyên tố có sẵn trong đất thay đổi nên phải trực tiếp
bổ sung các nguyên tố cần thiết cho đất. Mục đích của việc bón phân là cung cấp các
nguyên tố cần thiết vào đất để cây trồng có thể hấp thu được.
Phân bón là một chất có chứa một hay nhiều chất dinh dưỡng và khoáng chất thiết
yếu đối với cáy trồng có tác dụng thúc đẩy sự sinh trưởng, phát triển của cây trồng hay
cải tạo đất.
Phân bón thương mại chứa các chất dinh dưỡng thiết yếu hữu hiệu cung cấp cho cây
trồng với hàm lượng dinh dưỡng đáng kể được biết rõ. Một vài nghiên cứu dài hạn của
Mỹ, Anh và các nước nhiết đới về kết quả sử dụng hóa học nông nghiệp và dinh dưỡng.
Tổng số 362 vụ sản xuất cây trồng gồm những đánh giá về nghiên cứu dài hạn. Những
cây trồng đã sử dụng trong ba nghiên cứu gồm ngô, lúa mì, cao lương, lúa. Tỷ lệ trung
bình về khả năng đóng góp của phân bón vào sản lượng đối với cây trồng nói chung vào
khoảng 40 đến 60% ở Mỹ, Anh và có xu hướng cao hơn nhiều ở các nước nhiệt đới.
Những kết quả điều tra này cho thầy rằng nhìn chung từ 30 đến 50% sản lượng cây trồng

là có sự đóng góp của phân bón thương mại.
Nhu cầu về chất dinh dưỡng của thực vật thường không giống nhau cả về chủng loại
và số lượng. Thông thường những chất cần cho hoạt động sống và phát triển của cây
trồng vào khoảng 30 nguyên tố cơ bản:
-

Các nguyên tố đa lượng: có vai trò quan trọng đối với cây trồng gồm: Nito,
Phospho, Kali. Chất lượng phân bón được đánh giá dựa trên hàm lượng chất đạm
tính theo %N2, hàm lượng lân tính theo %P2O5, hàm lượng kali tính theo %K2O.

-

Các nguyên tố trung lượng: Lưu huỳnh, Magie, Canxi,...

-

Các nguyên tố vi lượng: Sắt, Cabon, Đồng, Mangan, Kẽm ... Các loại Kali, Cuối
cùng là phospho.
4


Luận Văn Tốt Nghiệp
1.1.2. Tính chất đối kháng và không đối kháng của các phân bón đơn [1]
1.1.2.1. 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 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,
5


Luận Văn Tốt Nghiệp
thu được bằng cách trộn Amon phosphate, 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.

1.1.2.2. 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.

Hình 1.1 Sơ đồ xác định khả năng trộn lẫn các phân bón
•

Chú thích bảng

1- nitrat canxi

9- prexipitat (CaHPO4 )

2- nitrat natri

10- superphosphate

3- sulfat-nitrat amoni

11- thermo phosphate

4- nitrat kali-amoni

12- sulfat kali-magie và sulfat kali

5- sulfat amoni

13- muối kali (50% K2O)


6- clorua amoni
7- cacbamit (ure)

14- muối kali (20-40%K2O)

8- xianamit canxi

15- canxi cacbonat
6


Luận Văn Tốt Nghiệp
•

Ô trắng : có khả năng trộn ;

chữ k : trộn sinh khí

•

Ô đen : không trộn được

chữ P: xảy ra sự cố định lân

•

Ô gạch chéo: trộn được, tương tác xảy ra chậm

;


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 sắc thể, hoạt hóa các enzim và đống vai trò như một chất thải độc khi trung
hòa các acid hữu cơ trong cây …

7


Luận Văn Tốt Nghiệp
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 [2]

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
8


Luận Văn Tốt Nghiệp
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.

Hình 1. 2. Tình hình cung cầu phân bón thế giới
1.1.3.2 Tại Việt Nam [3]
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:
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.

9


Luận Văn Tốt Nghiệp
Bảng 1.1. Công suất của các tập đoàn sản xuất phân bón lớn trên cả nước
Công suất
Tập Đoàn STT

Tên

Sản phẩm

thiết kế
(tấn/năm)

Vinachem 1

2

3

4


Công ty cổ phần phân Ninh Bình

Công ty phân bón miền Nam

FMP

300,000

NPK

150,000

Superphosphate

200,000

NPK

300,000

Công ty cổ phần Supe Photphat và hóa Superphosphate

750,000

chất Lâm Thao

NPK

700,000


FMP

140,000

FMP

270,000

NPK

150,000

Công ty phân lân nung chảy Văn Điển

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

Thơ


PVN

7

Công ty phân đạm và hóa chất Hà Bắc

Urea

190,000

8

Nhà máy đạm Ninh Bình

Urea

560,000

9

Công ty DAP1

DAP

330,000

13

Tổng công ty phân bón và hóa chất Urea


800,000

dầu khí

Khác

14

Nhà máy đạm Cà Mau

Urea

800,000

15

Tập Đoàn quốc tế Năm Sao

NPK

300,000

10

Baconco

NPK

200,000


11

Công ty CP Vật tư tổng hợp và phân NPK

360,000

bón hóa sinh
12

Công ty phân bón Việt Nhật

NPK

350,000

10


Luận Văn Tốt Nghiệp
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 Việt Nam vô cùng phong phú cả về thiết bị, công nghệ đến công suất

11


Luận Văn Tốt Nghiệp
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.
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.
1.2. Tổng quan về phân bón nhả chậm [4]
1.2.1. Khái niệm PBNC
Phân bón nhả chậm (PBNC): Là loại phân bón cung cấp nhất dinh dưỡng cần thiết
cho cây trồng trong thời gian dài và đều đặn với một lượng vừa đủ cho cây trồng hấp
thụ. Loại phân bón này tan rất chậm trong nước, chúng tan trong môi trường axit yếu do
rễ cây tiết ra khi cần chất dinh dưỡng hoặc khi bị các vi sinh vật trong đất phân hủy.
Cây trồng có thể hấp thụ từ từ chất dinh dưỡng trong một thời gian dài tránh tình
trạng cây bị dư thừa chất dinh dưỡng khi vừa bón nhưng sau đó lại thiếu chất dinh dưỡng
do chúng bị rửa trôi như khi bón các loại phân tan nhanh. Dựa vào khả năng phân giải
theo thời gian của tường loại phân bón sẽ có những lựa chọn hợp lí cho cây trồng. PBNC
thường sử dụng cho các loại cây lâu năm.
1.2.2. Vai trò của PBNC
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.
12


Luận Văn Tốt Nghiệp
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: PBNC 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 PBNC
PBNC 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, phosphate
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
13


Luận Văn Tốt Nghiệp
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 PBNC ở Việt Nam
 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 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. [5]
 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. [5]
1.2.5. Tình hình nghiên cứu về PBNC
1.2.5.1. Tình hình trên thế giới [6]
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:
14


Luận Văn Tốt Nghiệp
-

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 làm thành phân nhả chậm. Polyolefine được sử dụng trong nghiên
cứu này là polyethylene, polypropylene, polybutene, butene-ethylene copolymer,
ethylene-propylene 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.

15