Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và tối ưu thiết bị bọc hạt, ứng dụng sản xuất phân urê nhả chậm

BỘ CƠNG THƯƠNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO KHOA HỌC TỔNG KẾT ĐỀ TÀI
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và tối ưu thiết bị bọc
hạt, ứng dụng sản xuất phân Urê nhả chậm
Mã số đề tài: 171.4131
Chủ nhiệm đề tài: ThS. Nguyễn Hữu Trung
Đơn vị thực hiện: Khoa Cơng nghệ Hóa học

TP Hồ Chí Minh, 10/2018
BỘ CƠNG THƯƠNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH


LỜI CẢM ƠN
Chân thành cảm ơn các thành viên nhóm nghiên cứu đã tham gia thực
hiện, triển khai và tổ chức nghiên cứu trong đề tài, PGS. TS. Trịnh Văn Dũng
vai trò cố vấn nghiên cứu và định hướng nghiên cứu cho đề tài
Trân trọng cảm ơn Tổ Bộ môn Máy và Thiết bị Hóa học, Khoa Cơng nghệ
Hóa học đã giúp đở, hỗ trợ về thời gian, cơ sở vật chất thí nghiệm để giúp chúng
tơi hồn thành nghiên cứu này.thực hiện và hoàn thành đề tài nghiên cứu
Cảm ơn Phòng Quản lý Khoa học và Hợp tác Quốc tế - Trường Đại học
Công nghiệp TP. HCM đã hướng dẫn và hỗ trợ các thủ tục hành chánh trong
quá trình nghiệm thu đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường.
Chân thành cảm ơn Trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh giúp
đở, hỗ trợ về kinh phí (mã số đề tài 171.4131) để thực hiện đề tài.

1


PHẦN I. THƠNG TIN CHUNG
I. Thơng tin tổng qt
1.1. Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và tối ưu thiết bị bọc hạt, ứng dụng sản
xuất phân Urê nhả chậm
1.2. Mã số: 171.4131
1.3. Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài
TT

Họ và tên

Đơn vị cơng tác

Vai trị thực hiện đề tài

1

ThS. Nguyễn Hữu Trung

Trường ĐH Cơng Chủ nhiệm, chịu trách nhiệm tồn
nghiệp TP.HCM bộ hoạt động, công việc của đề tài

2

PGS. TS. Trịnh Văn Dũng

Trường ĐH Bách Định hướng phương pháp, nội
Khoa TP.HCM dung, công việc nghiên cứu

3

ThS. Phạm Thành Tâm

Trường ĐH Công Hỗ trợ nghiên cứu xác định chỉ tiêu,
nghiệp TP.HCM thông số, đánh giá chất lượng sản
phẩm và thử nghiệm

4

ThS. Võ Thanh Hưởng

Trường ĐH Công Hỗ trợ nghiên cứu xây dựng mô
nghiệp TP.HCM hình, tối ưu hóa thực nghiệm

5

Võ Thị Mai

Trường ĐH Công Hỗ trợ nghiên cứu xác định thông
nghiệp TP.HCM số q trình bọc

1.4. Đơn vị chủ trì: Khoa Cơng nghệ Hóa học
1.5. Thời gian thực hiện:
1.5.1. Theo hợp đồng: từ tháng 04 năm 2017 đến tháng 03 năm 2018.
1.5.2. Gia hạn (nếu có): đến tháng 09 năm 2018
1.5.3. Thực hiện thực tế: từ tháng 04 năm 2017 đến tháng 09 năm 2018
1.6. Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): khơng có
(Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và tổ chức thực hiện; Nguyên

nhân; Ý kiến của Cơ quan quản lý)
1.7. Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 48,6 triệu đồng.

2


II. Kết quả nghiên cứu
2.1. Đặt vấn đề
2.1.1. Những vấn đề thách thức khi sử dụng phân bón truyền thống
Năm 1998, Smil đã dự đoán những vấn đề tiềm ẩn về mơi trường do sự dư thừa đạm
trong q trình cung cấp phân bón cho cây trồng. Sự thất thốt nitơ ra ngồi khơng khí chiếm
một lượng khá lớn và được xem như một nguyên nhân chính làm tăng lượng nitơ trong bầu
khí quyển. Mỗi năm, tầng nước ngầm và nước bề mặt nhận được khoảng từ 32 đến 45 triệu
tấn nitơ. Tại nhiều khu vực trên thế giới, nitơ và photpho đã xảy ra tình trạng tích tụ thành
một lượng quá lớn gây ảnh hưởng lớn tới môi trường, sức khỏe và hệ sinh thái (A. Shaviv,
2000).
Ở Việt Nam, theo ước tính năm 2014 của Bộ Nơng nghiệp và Phát triển nơng thơn,
nhu cầu phân bón ở Việt Nam hiện nay vào khoảng 11 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, ngồi ra cịn có nhu cầu khoảng 400.000
– 500.000 tấn phân bón các loại là vi sinh, phân bón lá. Theo nghiên cứu của Viện Khoa học
nông nghiệp Việt Nam (VAAS), ở nước ta hiệu suất sử dụng phân bón chỉ đạt trung bình 45
– 50% với phân urê, 25 – 35% với lân, 60% với kali. Điều này cho thấy hàng năm khoảng
1,77 triệu tấn phân urê; khoảng 2,07 triệu tấn phân lân và khoảng 800 ngàn tấn kali không
được cây trồng hấp thụ, bị thất thốt ra ngồi (Hội nghị phân bón và hóa chất trong canh tác
nơng nghiệp, Hà Nội, 14/11/2014).
Xét về mặt kinh tế thì khoảng 50 – 55% (tương đương 5 triệu tấn) lượng phân bón
hàng năm cây trồng chưa sử dụng được, đồng nghĩa với việc 50% lượng tiền người nơng
dân bỏ ra mua phân bón bị lãng phí, với tổng thất thốt lên tới khoảng 44 nghìn tỷ đồng/năm.
Xét về mặt mơi trường, lượng phân bón bị thất thốt một phần các chất dinh dưỡng có

trong phân bón được giữ lại trong các keo đất là nguồn dinh dưỡng dự trữ cho vụ sau, một
phần bị rửa trơi theo nước mặt do mưa, theo các cơng trình thủy lợi ra các ao, hồ, sông suối
gây ô nhiễm nguồn nước mặt, một phần bị rửa trôi theo chiều dọc xuống tầng nước ngầm và
một phần bị bay hơi do tác động của nhiệt độ hay quá trình phản nitrat hóa gây ơ nhiễm
khơng khí (L. V. Khoa, N. X. Cự, T. T. Cường và N. Đ. Giáp, 2011). Trong số đó, lượng
phân urê thất thốt do sản xuất lúa gây ra đối với việc ô nhiễm môi trường là vấn đề đáng
được quan tâm nhất hiện nay.
Phân bón phân giải chậm hoặc phân bón phân giải có kiểm sốt (phân thơng minh) là
một giải pháp hữu hiệu có thể giải quyết được những vấn đề trên. Với khả năng khuếch tán
chậm qua lớp màng bọc và hàm lượng dinh dưỡng duy trì mức độ cao sau 1 đến 2 tháng (tùy
điều kiện khí hậu) nên một vụ mùa chỉ cần bón 1 đến 2 lần với một lượng vừa phải, tiết kiệm
được thời gian và chi phí. Lượng dinh dưỡng phải mất thời gian lâu (1 đến 2 tháng) mới
phân giải hết làm tăng khả năng hấp thụ của cây như: N (60% - 90%), P (30%-60%), K
(70%-90%). Lượng phân bón bị thất thốt là rất ít, gần như không đáng kể, không gây độc

3


hại cho môi trường, tăng năng suất cây trồng (A. Shaviv, 2000). Ngồi ra, phân bón phân
giải chậm hoặc phân thông minh cỏn giúp giảm khả năng cháy lá khi bón phân.
2.1.2. Những nghiên cứu phân bón phân giải chậm và phân thơng minh gần đây
Q trình nghiên cứu phân bón phân giải chậm và phân thơng minh trên thế giới đã có
những bước tiến, thành tựu đáng kể về loại màng bọc và cấu trúc các loại phân bón như sau
(A. Shaviv, 2000):
- Phân Urê Formandehyt (UF) là hợp chất hữu cơ - nitơ được xem là loại phân urê
phân giải chậm đầu tiên và được sử dụng rộng rãi. Badishe Anilin và Soda-Fabrik
nhận được bằng sáng chế đầu tiên, DRP 431585 năm 1924. UF sản xuất thương mại
đầu năm 1955, khoảng một thập kỷ trước khi sản xuất các phân phân giải chậm
khác. Tiếp theo đó là các sáng chế tạo hợp chất Nitơ với Andehyt và các hợp chất
tổng hợp khác: Isobutyliden điurê (IBDU) được điều chế bằng phản ứng isobutyl

andehyt lỏng với urê chứa khoảng 31%N; Triazone dựa trên phản ứng của urê với
amoniac – formandehyt chứa khoảng 28%N; Điurê Crotnylidene (CDU) do phản
ứng urê và acetandehyt với xúc tác là axit chứa khoảng 32%N.
- Urê phủ lưu huỳnh (SCU) đã được phát triển tại phòng thí nghiệm TVA (Tennessee
Valley Authority) và sản xuất thương mại trong gần 30 năm (Bluoin và Rindt, 1967;
Landels, 1994). Sản phẩm này chứa từ 31 đến 38%N. Tuy nhiên, hiệu suất sử dụng
SCU cũng cịn thấp. Vì vậy, một số nhà sản xuất tiến hành bao phủ thêm một hợp
chất polymer, như nhựa nhiệt dẻo, được gọi là phân PSCU. Lớp polymer này giúp
giảm khả năng hòa tan xuống gần 30%. Phân SCU và PSCU đang được sử dụng
phổ biến trong nông nghiệp hiện nay.
- Phân phân giải chậm bọc polymer (PCU) đầu tiên là polymer gốc ankyl, Osmocote,
được sản xuất thương mại tại California vào năm 1967, tiếp theo là lớp bọc
polyurêthan (Polyon, Plantacote, Nulticote, …). Sau đó, một loại phân bọc polymer
khác như poly isocyanat được nghiên cứu và phát triển, lớp phủ này phản ứng với
lõi phân bón (cịn gọi là phân bón tĩnh điện – RLCF) có khả năng phân tán giảm
hơn. Phân bón bọc polymer dạng nhựa nhiệt dẻo như polyetylen bằng cách hòa tan
vật liệu bọc trong một hidrocacbon clorua và phun trong thiết bị tầng sôi (Fujita và
các công sự, 1983, 1989; Shoji và Gandeza, 1992; Fujita, 1995) được xem cho khả
năng kiểm sốt hịa tan tốt hơn.
- Phân bón vơ cơ hịa tan thấp bao gồm các hợp chất có cơng thức chung
MeNH4PO4.xH2O (Hauck, 1985; Landels, 1991, 1994), trong đó Me là các cation
hóa trị 2 như Mg, Fe, Zn và Mn. Loại phân này có hàm lượng N tương đối nhỏ
(khoảng 10%) trong khi hàm lượng P khá lớn (khoảng 50%), do hàm lượng N nhỏ
và khó kiểm sốt hịa tan nên thực tế được dùng rất hạn chế.
Ở Việt Nam, năm 1999, PGS. TS Trần Khắc Chương, Đại học Bách khoa TP. HCM,
đã xây dựng được quy trình sản xuất phân bón nhả chậm urê, dựa trên nền zeolite tổng hợp
từ hỗn hợp zeolite, cao lanh, đất sét và chất xúc tác ở nhiệt độ cao để tạo thành viên có độ
rắn vừa đủ. Nhờ đó, chất dinh dưỡng có thể được cây hấp thụ dần chứ không bị tan rã và rửa
4

trơi ngay khi xuống nước. Đặc biệt, phân bón này cịn hấp thụ tốt độc tố nitrat, khơng gây ơ
nhiễm mơi trường.
Đề tài "Xây dựng quy trình cơng nghệ sản xuất phân urê và NPK nhả chậm ứng dụng
cho các loại cây trồng vùng Tây Nguyên" do PGS. TS Nguyễn Cửu Khoa, Viện Khoa học
Vật liệu ứng dụng, làm chủ nhiệm đã tiến hành sản xuất phân nhả chậm kết hợp với chất giữ
ẩm cho 6 loại cây đặc trưng trên địa bàn Tây nguyên là cà phê, chè, bông, ngơ, tiêu và cao
su. Nhóm thực hiện đề tài đã nghiên cứu tổng hợp các loại màng tinh bột bao bọc phân (tinh
bột-formalin, tinh bột-PVA, tinh bột-chitosan, ...), xác định cấu trúc và khảo sát các yếu tố
ảnh hưởng của màng đến nhả chậm phân.
Năm 2008, cơng ty Phân bón Bình Điền đã ký với tập đồn Lange Stegmann-Mỹ (đơn
vị có bản quyền về sáng chế và sản xuất Agrotain) về việc độc quyền nhập khẩu và sử dụng
Agrotain tại Việt Nam, Lào và Campuchia để sản xuất nên phân đạm hạt vàng Đầu Trâu
46A+, phân NPK Agrotain, phân NPK Agrotain +TE... – “Phát minh của Mỹ chỉ có Đầu
Trâu”. Khi bón vào mơi trường, một liên kết giữa chất Agrotain với men ureaza được thiết
lập khiến cho men này khơng cịn hoạt động tự do như trước, điều đó cũng có nghĩa là NH4
trong phân urea được giải phóng chậm lại khiến cho cây hấp thụ được nhiều hơn và hạn chế
được sự thất thoát qua con đường bay hơi NH3 và N2 ( />Từ năm 2000 đến nay, bằng các nghiên cứu khác nhau Công ty Cổ phần Phân Bón
Mùa Vàng đã tạo ra nhiều thế hệ phân viên nén nhả chậm khác nhau (gọi tên là “Phân Con
Lười”), với cơ chế giải phóng dinh dưỡng từ bên trong ra bên ngoài một cách từ từ và liên
tục kết hợp với quy trình bón sâu đã làm cho sản phẩm đem lại hiệu quả kinh tế cao cho
người trồng trọt ( />Trên cơ sở tổng hợp, đánh giá các nghiên cứu trên, có thể thấy việc phát triển và sử
dụng phân phân giải chậm và phân thơng minh có ý nghĩa thực tế và ứng dụng, vừa nâng
cao hiệu quả sử dụng, vừa tiết kiệm về kinh tế, mà còn thân thiện với môi trường. Tuy nhiên,
hầu hết những nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung tìm kiếm màng bọc làm chậm q
trình khuếch tán của phân vào mơi trường, đồng thời đảm bảo lượng chất dinh dưỡng cung
cấp hợp lý, cịn thiếu những nghiên cứu cơng nghệ bọc hạt và tạo hạt ứng với từng loại màng,
từng loại phân; phương pháp tính tốn để triển khai cơng nghệ bọc và ứng dụng các loại
màng bọc phù hợp vào sản xuất.
2.2. Mục tiêu

Đề tài nhằm tiến hành nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị bọc hạt, xác định
được thông số công nghệ tối ưu, ứng dụng sản xuất thử phân urê nhả chậm. Trong đó, bao
gồm các mục tiêu cụ thể sau:
- Nguyên cứu lựa chọn loại màng bọc hợp lý phù hợp với điều kiện canh tác, sản xuất
nông nghiệp ở Việt Nam và giá thành sản phẩm.
- Tính tốn, thiết kế và chế tạo hệ thống thiết bị bọc hạt với màng bọc polymer.
- Xây dựng mơ hình tốn học cơng nghệ bọc hạt và tối ưu hóa q trình.
5


- Ứng dụng sản xuất tạo phân urê phân giải chậm.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
- Khảo sát thực nghiệm xác định yêu cầu, tính chất, đặc điểm, cấu trúc của các loại
màng bọc từ đó lựa chọn loại màng bọc tối ưu.
- Tiến hành thiết kế, chế tạo mơ hình thiết bị bọc hạt.
- Khảo sát thực nghiệm, đánh giá, lựa chọn thơng số của mơ hình thiết bị bọc.
- Xây dựng mơ hình tốn của thiết bị bọc bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm.
- Tối ưu hóa thơng số bằng phương pháp giải tích.
- Tạo phân urê phân giải chậm bằng hệ thống thiết bị bọc hạt.
- Đánh giá chất lượng sản phẩm bằng phương pháp đo đạt theo tiêu chuẩn TCVN.
- Xác định tính chất của màng bọc bằng Kính hiển vi điện tử quét (SEM).
2.4. Tổng kết về kết quả nghiên cứu
Nghiên cứu đã đạt được những kết quả cơ bản sau đây:
- Khảo sát, tổng hợp và đánh giá được tính chất, đặc điểm của các loại dung dịch tạo
màng bọc và tính chất, cấu trúc của các loại màng.
- Lựa chọn và tổng hợp được dung dịch tạo màng đi từ tinh bột biến tính cation,
polyvinyl alcohol với tác nhân liên kết ngang Natri borat, tạo được lớp màng bọc
phân hủy sinh học lên bề mặt vật liệu phân ure để làm tăng thời gian hịa tan của
phân.
- Tính tốn, thiết kế và chế tạo thành công hệ thống thiết bị bọc bằng đĩa quay có thể

điều chỉnh thơng số góc nghiêng, tốc độ vòng quay, nhiệt độ sấy, lượng dung dịch
bọc, tốc độ phun để thực hiện quá trình bọc tạo phân ure nhả chậm.
- Khảo sát được các thông số làm việc ảnh hưởng chính đến q trình bọc của hệ
thống thiết bị bọc hạt dạng đĩa quay, như: lượng dịch bọc, góc nghiêng cúa đĩa quay,
lưu lượng phun, áp suất phun, tốc độ vòng quay của đĩa, thời gian sấy sau bọc, nhiệt
độ sấy, …
- Xác định được các thông số ảnh hưởng chính đến q trình bọc: thể tích dịch bọc,
góc nghiêng cúa đĩa quay, lưu lượng phun của đầu phun sương. Theo dõi, khảo sát
được mức độ ảnh hưởng của từng yếu tố đến hiệu suất quá trình.
- Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao bậc hai, ba yếu tố để tiến
hành mơ hình hóa q trình. Xây dựng được phương trình hồi quy, chỉ ra mối tương
quan giữa thời gian hòa tan của phân urea sau bọc, với các yếu tố ảnh hưởng chính
đã được khảo sát.
- Xác định được tốc độ phân tán của phân dựa trên phương pháp xác định hàm lượng
ure hòa tan bằng phương pháp quang phổ theo TCVN.
- Đánh giá được ưu, nhược điểm, tính chất và đặc điểm của q trình, từ đó xác định
được thơng số tối ưu của quá trình.
6


2.5. Đánh giá các kết quả đã đạt được và kết luận
Nghiên cứu đã tổng hợp, khảo sát, đánh giá và lựa chọn được dung dịch tạo màng có
khả năng phân hủy sinh học, phù hợp với hệ thống thiết bị bọc hạt dạng đĩa quay dựa trên
các thành phần tinh bột biến tính cation, PVA, natri tetraborat. Xác định được tính chất, cấu
trúc của màng bằng phân tích quang phổ hồng ngoại FT-IR, phân tích nhiệt trọng lượng
(TGA) và phân tích nhiệt vi sai (DSC), phép chụp hình SEM. Đánh giá được chất lượng
màng bọc ổn định. Tuy nhiên, thời gian phân tán còn thấp gấp 6 lần so với phân thường và
chất lượng mạng bọc và độ đồng đều của sản phẩm chưa cao.
Tính tốn, thiết kế vào chế tạo thành công hệ thống thiết bị bọc đĩa quay kết hợp với
đầu phun cầm tay và đầu phun tự động giúp thực hiện quá trình bọc hạt phân ure thường

thành phân ure bọc. Thông số làm việc của hệ thống có thể điều khiển và điều chỉnh được
các thông số làm việc đáp ứng được nhu cầu công nghiệp, sản xuất thực tế. Hệ thống có thể
điều chỉnh góc nghiêng từ 0 đến 90o, tốc độ vịng quay đến 300 vòng/phút, lượng tác nhân
và nhiệt độ tác nhân sấy cũng có thể điều chỉnh ổn định. Tuy nhiên, độ ổn định của quá trình
làm việc chưa cao, thiết bị hở nên cịn nhiều bụi dể ơ nhiễm. Chưa thực hiện được với các
dung dịch có độ nhớt và độ kết dính cao.
Tiến hành đánh giá và lựa chọn được các yếu tố ảnh hưởng chính đến q trình bọc
hạt và mơ hình hóa, xây dựng được phương trình hồi quy theo phương pháp quy hoạch trực
giao bậc hai, ba yếu tố. Xác định được quan hệ thời gian hịa tan phân Urê bọc với lượng
dịch phun, góc nghiêng và lưu lượng phun. Xác định được các thông số tối ưu cho quá trình
bọc tạo phân Urê nhả chậm.
Đánh giá được hiệu quả khuếch tán của phân bọc trong môi trường nước và môi trường
đất. Xác định được tốc độ khuếch tán của ure đạt 13,23 μg/(mL.ngày) trong đất chậm hơn
so với tốc độ khuếch tán của ure thường đây là cơ sở cho việc sản xuất và sử dụng phân urê
thông minh trong sản xuất nông nghiệp xanh.
2.6. Tóm tắt kết quả
Nghiên cứu đã tổng hợp và tối ưu được màng bọc hạt urê (màng B) polymer phân hủy
sinh học từ tinh bột biến tính, tạo được liên kết ngang thơng qua phản ứng giữa tinh bột biến
tính cation, PVA và natri tetraborat, xác định đặc tính màng bằng quang phổ hồng ngoại
(FT-IR), phép chụp ảnh SEM, phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) và phân tích nhiệt vi sai
(DSC). Thiết kế và chế tạo được hệ thống thiết bị bọc đĩa quay với đầu phun cầm tay và hệ
thống phun tự động thực hiện được quá trình bọc phân urê và đánh giá hiệu quả các loại
phân urê phân nhả chậm bằng thực nghiệm. Xây dựng được phương trình hồi quy mơ tả tốn
học q trình bọc tạo phân urê nhả chậm theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao
bậc hai, ba yếu tố: y = 19,933 + 1,664. x1 + 2,938. x1 . x2 − 1,938. x2 . x3 −
2,438. x1 . x2 . x3 . Thông số tối ưu thu được ứng với thời gian phân tán 27,78 phút là: lượng
dịch bọc 40 mL; góc nghiêng đầu phun 40o; lưu lượng phun 1,5 mL/phút. Phân urê bọc được
tạo trong thiết bị bọc đĩa quay có đường kính 0.2m, tốc độ 50 vịng/phút, góc nghiêng 40°,
nhiệt độ sấy 60°C với thời gian bọc 30 phút và thời gian sấy 15 phút. Hiệu quả khuếch tán
của phân urê bọc với màng tổng hợp được đánh giá bằng thời gian khuếch tán 70% chất dinh

7


dưỡng lên đến 24 phút, gấp hơn 6 lần so với urê không bọc. Đồng thời, nghiên cứu cũng xác
định được hàm lượng Urê khuếch tán của phân bọc trong môi trường đất và tốc độ khuếch
tán đạt 13,23 μg/(mL.ngày), đây là cơ sở cho việc sản xuất và sử dụng phân urê thông minh
trong sản xuất nông nghiệp xanh.
2.7. Abstract
This subject presents the results of synthesis of biodegradable polymer layers from
modified starch by creating cross-link from cationic modified starch, poly vinyl alcohol,
natri tetraborate. Characteristic of solution was defined by fourier-transform infrared
spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscope (SEM), thermal gravimetric analysis
(TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). Design and manufacture of a coating
pan with handheld sprayer and automatic sprayer system for urea coated and evaluates the
efficiency of slow release urea fertilizers experimentally. Modeling process of particle
coating in disk coater to product slow-release urea fertilizer (SUF) by orthogonal secondorder design (Box-Benken Design), three factors. Determining regression equation y =
19,933 + 1,664. x1 + 2,938. x1 . x2 − 1,938. x2 . x3 − 2,438. x1 . x2 . x3 . Optimal parameters
of process with time release 27,78 minute were: volume of solution 40 mL; angle of
inclination 40o; spray flow 1,5 mL/minute. SUF were produced by a coating pan has diameter
0.2 m, speed is 50 rpm, angle of inclination 40°, dry temperature 60°C. Release efficiency
of SUF with the synthetic layer is evaluated by the time that 70% of urea was released, was
up to 24 minutes and more than 6 times the uncoated urea fertilizer. The project also presents
the results of urea concentration of SUF released in soil environment and the release rate is
13,23 ppm/day. They are the basis for the production and use of SUFs in green agricultural
production.

8


III. Sản phẩm đề tài, công bố và kết quả đào tạo của đề tài

3.1. Kết quả nghiên cứu (sản phẩm dạng 1, 2, 3)

TT

Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu kinh tế - kỹ
thuật

Tên sản phẩm

Đăng ký

Đạt được

1

Hệ thống thiết bị bọc hạt
bằng đĩa quay

Hoạt động tốt, giá
thành hợp lý, ứng
dụng nhiều lĩnh vực

Hoạt động hiệu quả, giá
thành phù hợp và có thể áp
dụng trong dược phẩm, thực
phẩm.

2

Mẫu phân ure nhả chậm

Ứng dụng trong sản
xuất

Thử nghiệm trên cây trông ở
quy mơ phịng thí nghiệm

3

Bản vẽ thiết kế hệ thống
thiết bị bọc đĩa quay

Có khả năng vận
hành và chế tạo

Chế tạo thành cơng và vận
hành hồn chỉnh

4

Bài báo

Bài báo tạp chí Khoa
học Cơng nghệ
Trường Đại học
Cơng nghiệp
TP.HCM

Bài báo tạp chí Khoa học
Công nghệ Trường Đại học

Công nghiệp TP.HCM

5

Kết quả tham gia đào tạo
đại học

02 khóa luận hoặc đồ
án tốt nghiệp

Hồn thành hướng dẫn 2 đề
tài khóa luận cho SV khóa
9, khóa 10 và 2 đề tài đố án
tốt nghiệp cho SV lớp Cao
đẳng chương trình KOSEN

6

Tài liệu phục vụ giảng dạy
(bài giảng)

Bổ sung thêm các
chuyên đề cho SV về
kỹ thuật bột, hạt
trong mơn học thực
hành q trình và
thiết bị

Bổ sung thêm một bài thí
nghiệm và được phản biện,

xem xét đưa vào mơn học
Thực hành q trình thiết bị
trong năm học 2019 - 2020

3.2. Kết quả đào tạo
TT

Họ và tên

Thời gian
tham gia đề tài
9

Tên đề tài

Đã bảo vệ


Nghiên cứu sinh
Học viên cao học
Sinh viên Đại học
1

Võ Thị Mai

Từ 04/2017 đến
08/2017

Mơ hình hóa cơng nghệ bọc
hạt ứng dụng trong sản xuất

phân urea phân giải chậm

06/2017

2

Ngơ Hồng Minh
Trí

Từ 11/2017 đến
06/2018

Mơ phỏng q trình phun
chất lỏng (spray) bằng đầu
phun tự động

07/2018

Sinh viên Cao đẳng
1

Đoàn Kim Ngân

Từ 10/2017 đến
06/2018

Khảo sát quá trình khuếch tán
phân trong mơi trường nước

06/2018

2

Phạm Phúc Lộc

Từ 10/2017 đến
06/2018

Khảo sát q trình khuếch tán
phân trong mơi trường đất

06/2018

IV. Tình hình sử dụng kinh phí

TT

Nội dung chi

Kinh phí
được duyệt

Kinh phí
thực hiện

(triệu đồng)

(triệu đồng)

A

Chi phí trực tiếp

48,60

1

Th khốn chun mơn

11,60

2

Ngun, nhiên vật liệu, cây con.

16,42

3

Thiết bị, dụng cụ

19,50

4

Cơng tác phí

-

5

Dịch vụ thuê ngoài

-

6

Hội nghị, Hội thảo, kiểm tra tiến độ,
nghiệm thu

-

7

In ấn, Văn phịng phẩm

8

Chi phí khác

-

B

Chi phí gián tiếp

-

1

Quản lý phí

-

2

Chi phí điện, nước

-

1,08

10

Ghi chú


Tổng số

48,60

V. Kiến nghị
- Phát triển các vật liệu tạo màng bằng cách sử dụng các loại tinh bột biến tính khác
như: tinh bột photphat, tinh bột acetate, … cùng với việc nghiên cứu tổng hợp màng
bọc đồng polymer phân hủy sinh học.
- Phát triển mơ hình hóa, tối ưu hóa đa mục tiêu để tìm được mối liên quan giữa các
hàm mục tiêu cũng như mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến các hàm mục tiêu, từ
đó tiến hành mơ phỏng, tối ưu q trình.
- Sử dung thêm các kết quả phân tích FT–IR, SEM, XRD, NMR, … của các dung
dịch tạo màng và mẫu phân bọc xác định đầy đủ tính chất, cấu trúc của sản phẩm.

- Ứng dụng phân ure vào môi trường trường đất và nước trong sản xuất nông nghiệp
để đánh giá được chất lượng sản phẩm.
- Phát triển mơ hình thành các mơ hình sản xuất thử để sản xuất và thử nghiệm sản
phẩm.

11


VI. Phụ lục sản phẩm
6.1. Hệ thống thiết bị bọc hạt bằng đĩa quay
Hệ thống thiết bị bọc hạt nhằm mục đích tạo ra được hạt phân bón nhả chậm theo 2
phương pháp bọc khơ, bọc ướt và cũng có thể phát triển để tiến hành cả bọc nóng chảy. Hệ
thống thiết bị có thể dùng tiến hành bọc trên nhiều đối tượng như phân bón, thuốc, thực
phẩm,… bằng nhiều nguyên liệu bọc khác nhau: lưu huỳnh, polymer, đường,… Hệ thống
được thiết kế và chế tạo hồn chỉnh như hình sau:

Hình 1. Hệ thớng bọc hạt dạng đĩa quay

Hình 2. Đầu phun cầm tay Prona R-51
12


Hình 3. Đầu phun tự động Prona RA-100

Hình 4. Hệ thớng bình chứa và điều áp
13


Hình 5. Tủ điều khiển chính
6.2. Mẫu phân ure nhả chậm

Sản phẩm phân ure nhả chậm được tạo thành bằng màng bọc polymer phân hủy sinh
học liên kết ngang giữa tinh bột biến tính cation và polyvinyl acetate trong thiết bị bọc đĩa
quay với lượng dịch bọc 40 mL; góc nghiêng đầu phun 40o; lưu lượng phun 1,5 mL/phút,
cho thời gian phân tán trong mơi trường nước đạt 27,78 phút.

Hình 6. Mẫu phân ure nhả chậm
14


6.3. Bản vẽ thiết kế hệ thống thiết bị bọc đĩa quay
Được mô tả chỉ tiết phần phụ lục
6.4. Bài báo
Bài báo đã được xác nhận đăng trên Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Trường Đại học
Công nghiệp TP.HCM (ISSN: 2525-2267)
Nguyễn Hữu Trung, Võ Thị Mai, Bùi Huy Cường, Trịnh Văn Dũng, “Mơ hình và tối
ưu hóa q trình bọc hạt trên thiết bị bọc đĩa quay tạo phân Urê nhả chậm”, Tạp chí Khoa
học và Cơng nghệ - Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM (ISSN: 2525-2267), 2018
6.5. Kết quả đào tạo
➢

Khóa luận tốt nghiệp
- Đề tài “Mơ hình hóa cơng nghệ bọc hạt ứng dụng trong sản xuất phân urea phân
giải chậm” do sinh viên Võ Thị Mai (MSSV: 13024461), lớp DHHO9BTT, thực
hiện và hoàn thành vào tháng 06 năm 2017.
- Đề tài “Mơ phỏng q trình phun chất lỏng (spray) bằng đầu phun tự động” do sinh
viên Ngơ Hồng Minh Trí (MSSV: 14116781), lớp DHHO10ATT, thực hiện và
hoàn thành vào tháng 06 năm 2018.

➢

Đồ án tốt nghiệp
- Đề tài “Khảo sát quá trình khuếch tán phân trong mơi trường nước” do sinh viên
Đồn Kim Ngân (MSSV: 15019371), lớp CDHO17AKS, thực hiện và hoàn thành
vào tháng 06 năm 2018.
- Đề tài “Khảo sát quá trình khuếch tán phân trong môi trường đất” do sinh viên
Phạm Phúc Lộc (MSSV: 15101131), lớp CDHO17AKS, thực hiện và hoàn thành
vào tháng 06 năm 2018.
6.6. Bài thực hành chuyên đề kỹ thuật bột, hạt – trộn vật liệu
Xem phụ lục dính kèm

Tp. HCM, ngày ........ tháng........ năm .......
Chủ nhiệm đề tài

Phòng QLKH&HTQT

KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC
Trưởng (đơn vị)
(Họ tên, chữ ký)

15


PHẦN II. BÁO CÁO CHI TIẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

MỤC LỤC
Trang
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................................... 1
1.1. TỔNG QUAN VỀ PHÂN BĨN ................................................................................. 1
1.1.1. Vai trị phân bón trong sản xuất nơng nghiệp ...................................................... 1
1.1.2. Phân bón thơng thường ........................................................................................ 3

1.1.3. Các loại phân bón phân giải chậm (slow release fertilizers – SRFs) và phân giải
kiểm soát (controlled release fertilizers – CRFs) hay phân thông minh (intelligent
fertilizers -IFs) ............................................................................................................... 8
1.2. CƠNG NGHỆ BỌC HẠT......................................................................................... 13
1.2.1. Quy trình bọc hạt ............................................................................................... 13
1.2.2. Kỹ thuật và thiết bị bọc hạt ................................................................................ 16
1.3. QUY HOẠCH VÀ TỐI ƯU HÓA THỰC NGHIỆM ................................................ 7
1.3.1. Quy hoạch thực nghiệm ....................................................................................... 7
1.3.2. Tối ưu hóa hàm mục tiêu ................................................................................... 12
CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ VÀ VẬT LIỆU ......................................................................... 13
2.1. HĨA CHẤT, DỤNG CỤ, THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM............................................... 13
2.1.1. Hóa chất ............................................................................................................. 13
2.1.2. Dụng cụ .............................................................................................................. 13
2.1.3. Thiết bị thí nghiệm ............................................................................................. 14
2.1.4. Thiết bị phân tích ............................................................................................... 14
2.2. HỆ THỐNG THIẾT BỊ BỌC ĐĨA QUAY ............................................................... 16
2.2.1. Cấu tạo ............................................................................................................... 16
2.2.2. Hoạt động ............................................................................................................. 5
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM .......................................................................................... 7
3.1. TỔNG HỢP VẬT LIỆU BỌC .................................................................................... 7
3.1.1. Tổng hợp dung dịch tạo màng ............................................................................. 8
3.1.2. Xác định độ nhớt dung dịch tạo màng ................................................................. 9
3.1.3. Phun thử mẫu, đo lưu lượng, quan sát khả năng kết dính và khơ ........................ 9
3.1.4. Lựa chọn dung dịch tạo màng............................................................................ 10
3.2. QUY HOẠCH VÀ TỐI ƯU THỰC NGHIỆM ........................................................ 10
i


3.2.1. Xác định các thông số ảnh hưởng và hàm mục tiêu .......................................... 10
3.2.2. Mã hóa thơng số ................................................................................................. 11

3.2.3. Đánh giá và lựa chọn thơng số ảnh hưởng chính ............................................... 12
3.2.4. Quy hoạch trực giao bậc hai ba yếu tố ............................................................... 13
3.2.5. Tối ưu hóa thực nghiệm ..................................................................................... 14
3.3. KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH KHUẾCH TÁN............................................................. 14
3.3.1. Xác định hàm lượng Urê phân giải của các loại phân theo thời gian ................ 15
3.3.2. Xác định hàm lượng Urê hòa tan ....................................................................... 16
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ....................................................................... 18
4.1. ĐÁNH GIÁ VÀ LỰA CHỌN VẬT LIỆU BỌC ...................................................... 18
4.2. PHƯƠNG TRÌNH HỒI QUY................................................................................... 21
4.2.1. Lựa chọn yếu tố ảnh hưởng chính ..................................................................... 21
4.2.2. Xác định hệ số phương trình hồi quy................................................................. 23
4.2.3. Kiểm tra tính ý nghĩa của hệ số hồi quy .............................................................. 2
4.2.4. Kiểm tra sự tương thích của phương trình hồi quy .............................................. 2
4.3. TỐI ƯU HĨA MƠ HÌNH ........................................................................................... 3
4.4. Q TRÌNH KHUẾCH TÁN .................................................................................... 5
4.4.1. Khuếch tán phân Urê ra khỏi màng bọc trong môi trường nước ......................... 5
4.4.2. Biến đổi hàm lượng Urê trong môi trường đất .................................................... 6
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN ................................................................................................... 8
1. Phụ lục chuyên môn ........................................................... Error! Bookmark not defined.
2. Phụ lục quản lý................................................................... Error! Bookmark not defined.

ii


TÓM TẮT
Nghiên cứu đã tổng hợp và tối ưu được màng bọc hạt urê (màng B) polymer phân hủy
sinh học từ tinh bột biến tính, tạo được liên kết ngang thơng qua phản ứng giữa tinh bột biến
tính cation, PVA và natri tetraborat, xác định đặc tính màng bằng quang phổ hồng ngoại
(FT-IR), phép chụp ảnh SEM, phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) và phân tích nhiệt vi sai
(DSC). Thiết kế và chế tạo được hệ thống thiết bị bọc đĩa quay với đầu phun cầm tay và hệ

thống phun tự động thực hiện được quá trình bọc phân urê và đánh giá hiệu quả các loại
phân urê phân nhả chậm bằng thực nghiệm. Xây dựng được phương trình hồi quy mơ tả tốn
học q trình bọc tạo phân urê nhả chậm theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao
bậc hai, ba yếu tố: y = 19,933 + 1,664. x1 + 2,938. x1 . x2 − 1,938. x2 . x3 −
2,438. x1 . x2 . x3 . Thông số tối ưu thu được ứng với thời gian phân tán 27,78 phút là: lượng
dịch bọc 40 mL; góc nghiêng đầu phun 40o; lưu lượng phun 1,5 mL/phút. Phân urê bọc được
tạo trong thiết bị bọc đĩa quay có đường kính 0.2m, tốc độ 50 vịng/phút, góc nghiêng 40°,
nhiệt độ sấy 60°C với thời gian bọc 30 phút và thời gian sấy 15 phút. Hiệu quả khuếch tán
của phân urê bọc với màng tổng hợp được đánh giá bằng thời gian khuếch tán 70% chất dinh
dưỡng lên đến 24 phút, gấp hơn 6 lần so với urê không bọc. Đồng thời, nghiên cứu cũng xác
định được hàm lượng Urê khuếch tán của phân bọc trong môi trường đất và tốc độ khuếch
tán đạt 13,23 μg/(mL.ngày), đây là cơ sở cho việc sản xuất và sử dụng phân urê thông minh
trong sản xuất nông nghiệp xanh.

iii


ABSTRACT
This subject presents the results of synthesis of biodegradable polymer layers from
modified starch by creating cross-link from cationic modified starch, poly vinyl alcohol,
natri tetraborate. Characteristic of solution was defined by fourier-transform infrared
spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscope (SEM), thermal gravimetric analysis
(TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). Design and manufacture of a coating
pan with handheld sprayer and automatic sprayer system for urea coated and evaluates the
efficiency of slow release urea fertilizers experimentally. Modeling process of particle
coating in disk coater to product slow-release urea fertilizer (SUF) by orthogonal secondorder design (Box-Benken Design), three factors. Determining regression equation y =
19,933 + 1,664. x1 + 2,938. x1 . x2 − 1,938. x2 . x3 − 2,438. x1 . x2 . x3 . Optimal parameters
of process with time release 27,78 minute were: volume of solution 40 mL; angle of
inclination 40o; spray flow 1,5 mL/minute. SUF were produced by a coating pan has diameter
0,2 m, speed is 50 rpm, angle of inclination 40°, dry temperature 60°C. Release efficiency

of SUF with the synthetic layer is evaluated by the time that 70% of urea was released, was
up to 24 minutes and more than 6 times the uncoated urea fertilizer. The project also presents
the results of urea concentration of SUF released in soil environment and the release rate is
13,23 ppm/day. They are the basis for the production and use of SUFs in green agricultural
production.

iv


DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
IPNI

: Viện dinh dưỡng thực vật quốc tế

4R

: 4 đúng (4 right) trong sử dụng phân bón

TFI

: Viện Phân bón quốc tế

IFA

: Hiệp hội Cơng nghiệp Phân bón quốc tế

SRF

: phân nhả chậm

CRF

: phân nhả có điều chỉnh

IF

: Phân thơng minh

UF

: Phân Urê Formandehyt

IBDU

: Isobutyliden điurê

CDU

: Điurê Crotnylidene

SCU

: Urê bọc lưu huỳnh

PCU

: Urê bọc polymer

FT – IR

: Phân tích quang phổ hồng ngoại

SEM

: Kính hiển vi điện tử quét

TGA

: Phân tích nhiệt trọng lượng

DSC

: Phân tích nhiệt vi sai

XRD

: phân tích nhiễu xạ tia X

IR

: Quang phổ hồng ngoại

AFM

: Kính hiển vi nguyên tử lực

PVA

: Poly vinylalcohol

PVAc

: Poly vinylacetate

VIS

: Quang phổ nhìn thấy

UV

: Quang phổ tử ngoại

THHH

: Trách nhiệm hữu hạn

rpm

: vòng/phút

PE

: Poly etylen

Cj

: Nồng độ/hàm lượng

DANH MỤC BẢNG BIỂU
v

Bảng 1.1: Thành phần chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng (nguồn: IPNI 4R Manual) . 2
Bảng 1.2: Tình hình sử dụng phân bón trên thế giới (triệu tấn) ([6], [7]) ............................. 3
Bảng 1.3: Hiệu suất sử dụng phân bón .................................................................................. 4
Bảng 1.4: 4 đúng trong sử dụng dinh dưỡng Stewardship..................................................... 7
Bảng 1.5: Ma trận quy hoạch trực giao cấp hai, ba yếu tố .................................................. 10
Bảng 1.6: Giá trị 2 theo số yếu tố k và số thí nghiệm n0 ở tâm .......................................... 10
Bảng 2.1: Thông số của đầu phun Prona R – 51.................................................................. 17
Bảng 3.1: Thành phần tổng hợp dung dịch tạo màng ............................................................ 8
Bảng 3.2: Các thông số ảnh hưởng ...................................................................................... 12
Bảng 3.3: Kế hoạch khảo sát lựa chọn thơng số ảnh hưởng chính (bảng mã hóa) .............. 12
Bảng 3.4: Kế hoạch khảo sát lựa chọn thông số ảnh hưởng chính (bảng thơng số thực) .... 12
Bảng 3.5: Bảng kế hoạch thực nghiệm bậc hai ba yếu tố .................................................... 13
Bảng 4.1: Thời gian hòa tan của phân urea sau bọc của 8 thí nghiệm khảo sát .................. 21
Bảng 4.2: Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố....................................................................... 22
Bảng 4.3: Kết quả thời gian hòa tan của 15 thí nghiệm quy hoạch thực nghiệm ................ 23
Bảng 4.4:. Giá trị các hệ số hồi quy ..................................................................................... 23
Bảng 4.5: Giá trị thời gian hịa tan của các thí nghiệm bổ sung ............................................ 2
Bảng 4.6: Đánh giá tính ý nghĩa của các hệ số hồi quy ......................................................... 2

vi


DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Lượng phân bón sử dụng ở Việt Nam (nguồn: tổng cục thống kê) ....................... 4
Hình 1.2: Phân loại quá trình bọc hạt .................................................................................. 13
Hình 1.3: Cơ chế quá trình bọc ướt...................................................................................... 14
Hình 1.4: Cơ chế q trình bọc khơ ..................................................................................... 15
Hình 1.5: Cấu tạo hệ thống nồi quay bọc hạt....................................................................... 17

Hình 1.6: Cấu tạo thiết bị bọc đĩa quay ............................................................................... 17
Hình 1.7: Sơ đồ cấu tạo của thiết bị bọc thùng quay ............................................................. 2
Hình 1.8: Hệ thống bọc hạt tầng sơi ...................................................................................... 3
Hình 1.9: Cấu tạo của các bộ phận phân phối khí ................................................................. 4
Hình 1.10: Nguyên lý hoạt động của thiết bị bọc dạng phun ................................................ 5
Hình 1.11: Cấu tạo thiết bị bọc hạt dạng Wurster ................................................................. 6
Hình 1.12: Cấu tạo thiết bị bọc hạt dạng đĩa quay ................................................................. 7
Hình 1.13: Sơ đồ đối tượng nghiên cứu ................................................................................. 8
Hình 1.14: Sơ đồ đối tượng nghiên cứu với nhiễu e có tính cộng ......................................... 9
Hình 1.15: Thuật tốn tối ưu hóa ln phiên từng biến ....................................................... 12
Hình 2.1: Máy quang phổ GENESYS 20 ............................................................................ 14
Hình 2.2: Máy quang phổ hồng ngoại FT-IR Tensor 27 ..................................................... 15
Hình 2.3: Hệ thống bọc hạt dạng đĩa quay .......................................................................... 16
Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống bọc hạt dạng đĩa quay ................................................................. 17
Hình 2.5: Cấu tạo đầu phun sương cầm tay Prona R - 51...................................................... 2
Hình 2.6: Hệ thống phun tự động .......................................................................................... 2
Hình 2.7: Cấu tạo lắp đặt và chi tiết của bình áp suất............................................................ 3
Hình 2.8: Cấu tạo bên ngoài và cấu tạo béc phun của đầu phun tự động .............................. 4
Hình 2.9: Cấu tạo hệ thống thiết bị bọc hạt ........................................................................... 4
Hình 2.10: Cấu tạo bộ phận quay .......................................................................................... 5
Hình 2.11: Cấu tạo thiết bị bọc và quạt ................................................................................. 5
Hình 3.1. Các bước tiến hành lựa chọn màng bọc ................................................................. 8
Hình 3.2: Hệ thống khuấy, gia nhiệt để pha dung dịch tạo màng .......................................... 8
Hình 3.3: Cơ chế khếch tán chất dinh dưỡng qua màng bọc vào mơi trường ..................... 15
Hình 3.4: Mơ hình phân tán của loại phân lý tưởng ............................................................ 15
Hình 3.5: Cơ chế phá vở hạt phân trong quá trình phân tán ................................................ 15
Hình 4.1: Hàm lượng Urê hịa tan theo thời gian của từng loại phân. ................................. 18
vii

Hình 4.2: Phổ FT – IR tinh bột biến tính cation (Cartionic starch) và dung dịch tạo màng B
............................................................................................................................................. 19
Hình 4.3: Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) và phân tích nhiệt vi sai (DSC) màng B ..... 20
Hình 4.4: Cơng thức cấu tạo màng B được điều chế từ PVA và tính bột biến tính trong sự
có mặt của natri tetraborat ................................................................................................... 20
Hình 4.5: Ảnh SEM trên bề mặt Urê bọc với dung dịch tạo màng T (a) và B (b)............... 20
Hình 4.6: Mặt cắt hạt urea được bọc bởi dung dịch T (a) và B (b)...................................... 21
Hình 4.7: Đánh giá ảnh hưởng các yếu tố đến quá trình ..................................................... 22
Hình 4.8: Đồ thị các giá trị hàm mục tiêu lại Z3 = 1.5 (mL/phút) ......................................... 4
Hình 4.9: Đồ thị các giá trị hàm mục tiêu lại Z3 = 2 (mL/phút) ............................................ 4
Hình 4.10:. Đồ thị các giá trị hàm mục tiêu lại Z3 =2.5 (mL/phút) ....................................... 5
Hình 4.11: Tỉ lệ khuếch tán của các loại phân theo thời gian ................................................ 6
Hình 4.12: Hàm lượng Ure của các loại phân theo thời gian trong môi trường đất .............. 6

viii


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ PHÂN BÓN
1.1.1. Vai trị phân bón trong sản xuất nơng nghiệp
Mục đích của quá trình quản lý chất dinh dưỡng là cung cấp chất dinh dưỡng cần thiết
cho cây trồng trong suốt mùa vụ. Do tần suất canh tác, năng suất cây trồng ngày càng tăng
nên lượng dinh dưỡng trong đất ngày càng bị cạn kiệt, vì vậy lượng dinh dưỡng cần thiết
cho cây trồng phải được bổ sung từ việc sử dụng phân bón. Từ đầu thế kỷ XIX, các biện
pháp sử dụng phân bón vơ cơ đã được áp dụng trong sản xuất, đóng góp rất lớn vào sự gia
tăng năng suất, sản lượng, năng cao chất lượng lượng thực và lợi ít kinh tế của người sản
xuất.
Phân bón được sử dụng phổ biến trong những năm gần đây là yêu tố chính cho việc
đảm bảo an ninh lương thực tồn cầu. Hơn 48% trong số 7 tỷ dân số tồn tại được do sự gia
tăng sản lượng cây trồng bằng cách sử dụng phân bón nitơ (N). Mức độ sản xuất lương thực

trên thế giới sẽ phụ thuộc nhiều vào lượng phân bón sử dụng và dự báo sẽ tăng lên trong
tương lai. Nếu khơng có phân bón chỉ khoảng một nữa lượng lương thực được sản xuất và
nhiều đất đai được sử dụng hơn để áp ứng nhu cầu của con người [1].
Ở Việt Nam, trong sản xuất lúa gạo phân đạm góp phần làm tăng năng suất khoảng
40- 45%, phân lân góp phần khoảng 20-30% và phân kali góp phần khoảng 5-10% [2].
Trên phạm vi tồn cầu, khoảng 180,6 triệu tấn chất dinh dưỡng được sử dụng cho cây
trồng trong năm 2013, trong đó 70,2% được sử dụng ở các nước đang phát triển. Trung Quốc
và Ấn Độ, hai quốc gia đông dân nhất trên thế giới, tiêu thụ khoảng 42,8% tổng lượng chất
dịnh dưỡng từ phân bón. Theo dự báo dân số thế giới sẽ đạt trên 9 tỉ vào năm 2050 và sản
xuất lượng thực đạt hơn 60% so với năm 2005/2007. Đồng thời, đất trồng trọt đang tiếp tục
giảm xuống vì vậy phân bón đóng một vai trò quan trọng trong an ninh lương thực thế giới,
quyết định đến năng suất và chất lượng lương thực [1]. Vấn đề thách thức là việc quản lý và
sử dụng phân bón, đất đai bền vững để cải tiến sản xuất lương thực và cây trồng thông qua
các phương pháp sử dụng phân bón hiệu quả và khoa học.
Cây trồng được cấu tạo từ khoảng 92 hợp chất tự nhiên nhưng trong đó khoảng 17
chất được xác định là chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cây trồng [3]. Các
chất này có thể được cung cấp từ đất hoặc sự phân hủy của thực vật và động vật hoặc
nguồn phân bón. Trong đó, ba nguyên tố chính carbon (C), hydro (H) và oxy (O) được
cung cấp bởi khơng khí và nước, 14 chất dinh dưỡng cịn lại được từ đất thơng qua q
trình hấp thu của rễ cây và thường chia làm 2 nhóm: đa lượng và vi lượng được mô tả
(Bảng 1.1)
Nitơ (N) là thành phần dinh dưỡng quan trọng của axit amin, protein và cũng là một
thành phấn cấu tạo chất diệp lục, điều khiển sự quang hợp, thu nhận anh sáng mặt trời tạo
phản ứng. Nitơ được sử dụng nhiều nhất của cây trồng, giúp tăng cường sự phát triển của
cây, nhánh, chồi và tổng hợp protein, tăng năng suất cây trồng [1]. Nitơ được cây trồng sử
1