(TIỂU LUẬN) NGHIÊN cứu CHẾ tạo GIÁ THỂ ỨNG DỤNG TRONG TRỒNG RAU THỦY CANH từ TRO TRẤU, mụn dừa và NHỰA EPOXY

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO GIÁ THỂ
ỨNG DỤNG TRONG TRỒNG RAU
THỦY CANH TỪ TRO TRẤU, MỤN DỪA
VÀ NHỰA EPOXY

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Ts. Lƣơng Huỳnh Vủ Thanh

Nguyễn Bảo Khánh

B1407660

Võ Đăng Phong

B1407678

Ngành: CN Kỹ thuật Hóa học – Khóa 40

Tháng 12/2018

Tieu luan

Trƣờng Đại học Cần Thơ
Khoa Công Nghệ
Bộ môn Công nghệ Hóa học

Cộng Hịa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
------

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

Cán bộ hướng dẫn: Ts. Lương Huỳnh Vủ Thanh
Tên đề tài: “Nghiên cứu chế tạo giá thể ứng dụng trong trồng rau thủy canh từ tro
trấu, mụn dừa và nhựa epoxy”.
Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Bảo Khánh
MSSV: B1407660
Võ Đăng Phong
MSSV: B1407678
Lớp Công nghệ Kỹ thuật Hóa học – Khóa 40
Nội dung nhận xét:
Nhận xét về hình thức luận văn tốt nghiệp:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Nhận xét về nội dung luận văn tốt nghiệp:
Đánh giá nội dung thực hiện đề tài:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Những vấn đề còn hạn chế:
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
Nhận xét đối với sinh viên thực hiện đề tài:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Kết luận, đề nghị và điểm:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Cần Thơ, ngày 10 tháng 12 năm 2018
Cán bộ hướng dẫn

T.s Lương Huỳnh Vủ Thanh

Tieu luan


Tieu luan


Trƣờng Đại học Cần Thơ
Khoa Công Nghệ
Bộ môn Công nghệ Hóa học

Cộng Hịa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
------

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Cán bộ phản biện: Th.s Lê Đức Duy
Tên đề tài: “Nghiên cứu chế tạo giá thể ứng dụng trong trồng rau thủy canh từ tro

trấu, mụn dừa và nhựa epoxy”
Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Bảo Khánh
MSSV: B1407660
Võ Đăng Phong
MSSV: B1407678
Lớp Cơng nghệ Kỹ thuật Hóa học – Khóa 40
Nội dung nhận xét:
Nhận xét về hình thức luận văn tốt nghiệp:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Nhận xét về nội dung luận văn tốt nghiệp:
Đánh giá nội dung thực hiện đề tài:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Những vấn đề còn hạn chế:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Nhận xét đối với sinh viên thực hiện đề tài:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Kết luận, đề nghị và điểm:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Cần Thơ, ngày 10 tháng 12 năm 2018
Cán bộ phản biện

Th.s Lê Đức Duy

Tieu luan

Trƣờng Đại học Cần Thơ
Khoa Công Nghệ
Bộ môn Công nghệ Hóa học

Cộng Hịa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
------

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Cán bộ phản biện: T.s Trương Chí Thành
Tên đề tài: “Nghiên cứu chế tạo giá thể ứng dụng trong trồng rau thủy canh từ tro
trấu, mụn dừa và nhựa epoxy”
Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Bảo Khánh
MSSV: B1407660
Võ Đăng Phong
MSSV: B1407678
Lớp Cơng nghệ Kỹ thuật Hóa học – Khóa 40
Nội dung nhận xét:
Nhận xét về hình thức luận văn tốt nghiệp:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Nhận xét về nội dung luận văn tốt nghiệp:
Đánh giá nội dung thực hiện đề tài:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Những vấn đề còn hạn chế:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

Nhận xét đối với sinh viên thực hiện đề tài:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Kết luận, đề nghị và điểm:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Cần Thơ, ngày 10 tháng 12 năm 2018
Cán bộ phản biện

T.s Trương Chí Thành

Tieu luan


LỜI CÁM ƠN
--------

Trong suốt thời gian 4 năm học Đại học và 4 tháng thực hiện luận văn tốt
nghiệp, nhóm đã học hỏi được nhiều kiến thức, kinh nghiệm và kỹ năng cần thiết
cho công việc sau này. Để đạt những điều đó, nhóm chân thành cám ơn tất cả thầy
cơ, gia đình và bạn bè đã giúp đỡ nhóm trong suốt thời gian qua.
Nhóm chân thành cám ơn Thầy Lương Huỳnh Vủ Thanh đã luôn động viên
tinh thần, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện tốt nhất và hướng dẫn tận tình để nhóm có thể
hồn thành luận văn tốt nghiệp một cách tốt nhất. Một lần nữa, nhóm xin gửi lời tri
ân sâu sắc nhất đến Thầy.
Nhóm xin cám ơn Cô Trần Nguyễn Phương Lan đã truyền đạt kiến thức, chia
sẽ kinh nghiệm và tạo điều kiện cho nhóm hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp.
Cám ơn tất cả các anh, chị khóa trước, bạn bè và những người em đã ln bên
cạnh, động viên và giúp đỡ nhóm trong suốt khoảng thời gian học tập tại trường.
Và cuối cùng nhóm xin gửi lời cám ơn chân thành và sâu sắc nhất đến gia

đình, đặc biệt là ba và mẹ, người đã ln u thương và chăm sóc em, cho em tất cả
mọi thứ để nhóm có ngày hơm nay.
Nhóm xin chân thành cám ơn!

Trang i

Tieu luan


MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN ............................................................................................................ i
TĨM TẮT ..................................................................................................................v
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. vi
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................. viiii
CHƢƠNG 1

MỞ ĐẦU ........................................................................................1

1.1. Lý do chọn đề tài .............................................................................................1
1.2. Mục đích của đề tài ..........................................................................................2
1.3. Ý nghĩa của đề tài ............................................................................................2
1.3.1. Ý nghĩa về khoa học .................................................................................2
1.3.2. Ý nghĩa về thực tiễn .................................................................................2
CHƢƠNG 2

TỔNG QUAN ...............................................................................2

2.1. Tổng quan về giá thể được ứng dụng trong thủy canh ....................................2
2.1.1. Tổng quan về giá thể ................................................................................2
2.1.2. Giới thiệu về thủy canh ............................................................................5

2.1.3. Triển vọng của ứng dụng kỹ thuật thủy canh và sản xuất ........................6
2.2. Giới thiệu vật liệu composite ...........................................................................7
2.2.1. Đặc tính của vật liệu composite ...............................................................7
2.2.2. Vật liệu composite gia cường hạt .............................................................7

2.2.3. Giới thiệu vật liệu composite nền polymer ..............................................8
2.3. Vai trò của các vật liệu thành phần ..................................................................8
2.3.1. Vai trò của vật liệu gia cường ..................................................................8
2.3.2. Vai trò của vật liệu nền.............................................................................9
2.4. Polyvinyl alcohol (PVA) .................................................................................9
2.4.1. Giới thiệu về PVA ....................................................................................9
2.4.2. Tính chất vật lý .........................................................................................9

2.4.3. Tính chất cơ lý ........................................................................................10
2.4.4. Độ kháng dung môi ................................................................................10
2.4.5. Ứng dụng ................................................................................................10
Trang ii

Tieu luan


2.5. Tổng quan về nhựa epoxy..............................................................................11
2.5.1. Giới thiệu về nhựa epoxy .......................................................................11
2.5.2. Tính chất vật lý của nhựa epoxy ............................................................11
2.5.3. Tính chất hóa học ...................................................................................12
2.5.4. Phản ứng đóng rắn epoxy .......................................................................12
2.5.5. Ưu điểm của nhựa epoxy........................................................................13
2.6. Tro trấu ..........................................................................................................14
2.7. Mụn dừa .........................................................................................................15
2.8. Canxi cacbonat (CaCO3)................................................................................16

2.9. Kim loại nặng và ảnh hưởng đến sức khỏe con người ..................................16
CHƢƠNG 3

THỰC NGHIỆM .........................................................................17

3.1. Thời gian và địa điểm thực hiện ....................................................................17
3.2. Phương pháp nghiên cứu ...............................................................................17
3.2.1. Đối tượng nghiên cứu .............................................................................17
3.2.2. Nội dung nghiên cứu ..............................................................................17
3.2.3. Phương pháp xử lý số liệu ......................................................................17
3.2.4. Hóa chất, thiết bị, dụng cụ ......................................................................17
3.2.5. Q trình chế tạo giá thể.........................................................................18
3.2.6. Khảo sát tỷ lệ phối trộn ..........................................................................20
3.2.7. Quá trình xử lý giá thể ............................................................................22
3.2.8. Đánh giá thời gian chảy của dung dịch sau quá trình khuấy..................24
3.2.9. Đánh giá thời gian chảy của dung dịch sau quá trình sục ......................25
3.2.10. Đánh giá độ xốp của giá thể .................................................................25
3.2.11. Đánh giá khả năng giữ nước (chứa nước) của giá thể ..........................25
3.2.12. Đánh giá khối lượng riêng khô (Dd) của giá thể ..................................26
3.3. Khảo sát hàm lượng kim loại .........................................................................26
3.3.1. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử cảm ứng cao tần (ICP-OES) ........26
3.3.2. Điều kiện chạy máy ICP – OES .............................................................26
3.3.3. Phương pháp xử lý mẫu bằng lị vi sóng ................................................27
CHƢƠNG 4

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .......................................................29

4.1. Lựa chọn nguồn nguyên liệu .........................................................................29
Trang iii

Tieu luan


4.2. Đánh giá và chọn lọc .....................................................................................30
4.3. Quá trình chọn lọc giá thể sau khi tách khn ..............................................30
4.4. Q trình chọn lọc sau khi loại PVA .............................................................32
4.4.1. Thời gian chảy ........................................................................................33
4.4.2. Độ pH .....................................................................................................37
4.5. Quá trình chọn lọc sau khi loại CaCO3 ..........................................................38
4.5.1. Thời gian chảy ........................................................................................38
4.5.2. Độ pH .....................................................................................................39
4.6. Khả năng giữ nước của giá thể ......................................................................42
4.7. So sánh những đặc tính giữa giá thể được tổng hợp với giá thể thị trường...44
4.7.1. So sánh khả năng giữ nước (chứa nước) và độ xốp của giá thể được tổng
hợp với giá thể ngoài thị trường ................................................................................44
4.7.2. So sánh khối lượng riêng khô (Dd) giữa giá thể được tổng hợp với giá
thể ngoài thị trường ...................................................................................................46
4.8. Khảo sát hàm lượng kim loại trong rau .........................................................48
CHƢƠNG 5

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................53

5.1. Kết luận ..........................................................................................................53
5.2. Kiến nghị........................................................................................................53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................54
PHỤ LỤC ................................................................................................................ 56

Trang iv

Tieu luan

TÓM TẮT
Hiện nay, việc dùng những loại rau bẩn, rau thiếu an tồn làm cho con người
có nguy cơ cao mắc bệnh như ung thư, ảnh hưởng đến hệ thần kinh, tim mạch,…
Một biểu hiện dễ thấy đó là ngộ độc thực phẩm do dùng phải rau bẩn.
Bên cạnh đó, diện tích đất canh tác hoa màu ngày càng bị thu hẹp, do đó số
lượng rau sạch cung cấp cho người tiêu dùng ngày càng ít, vì thế giá thành rau sạch
ngày càng cao.
Nắm bắt được tình hình đó nhóm đã nghiên cứu chế tạo loại vật liệu từ tro
trấu, mụn dừa và nhựa epoxy ứng dụng trong thủy canh. Giá thể thủy canh được tạo
thành bằng cách trộn tro trấu, mụn dừa, nhựa epoxy, PVA và CaCO3 với các tỷ lệ
khác nhau .Tro trấu và mụn dừa sẽ được phối trộn với nhựa epoxy theo tỷ lệ đã định
trước, sau đó cho lần lượt PVA và CaCO3. Từ đó tìm ra được cơng thức phối trộn
tốt nhất tro trấu:mụn dừa:epoxy:PVA:CaCO3 theo tỷ lệ 1:1:4:3:3. Sản phẩm giá thể
sau khi được tổng hợp so sánh đánh giá khả năng giữ nước, độ xốp, khối lượng
riêng khô của giá thể với sản phẩm ngồi thị trường, sau đó ứng dụng giá thể được
tổng hợp vào thực tiễn, kết quả cho thấy hàm lượng kim loại có trong rau thấp hơn
so với Quy chuẩn Việt Nam từ đó cho thấy rau được trồng trên giá thể thủy canh
đảm bảo an toàn đối với người tiêu dùng.

Trang v

Tieu luan


DANH MỤC HÌNH
Hình 2-1 Than bùn ......................................................................................................2
Hình 2-2 Mùn cưa ......................................................................................................3
Hình 2-3 Vỏ cây .........................................................................................................3

Hình 2-4 Giá thể xơ dừa .............................................................................................4
Hình 2-5 Giá thể cát sỏi .............................................................................................4
Hình 2-6 Giá thể Perlite .............................................................................................5
Hình 2-7 Cây trồng trong dung dịch thủy canh .........................................................5
Hình 2-8 Mơ hình vật liệu composite ........................................................................7
Hình 2-9 Tro trấu chưa xử lý ....................................................................................14
Hình 2-10 Tro trấu sau khi đã được xử lý .................................................................15
Hình 2-11 Mụn dừa ...................................................................................................15
Hình 3-1 Sơ đồ khối quá trình chế tạo giá thể ..........................................................18
Hình 3-2 Sản phẩm thô (a) và sản phẩm sau khi được phóng to bề mặt (b) .............19
Hình 3-3 Tỷ lệ phối trộn............................................................................................20
Hình 3-4 Quá trình xử lý giá thể loại PVA ...............................................................22
Hình 3-5 Sản phẩm sau khi sấy (a) và sản phẩm sau khi được phóng to bề mặt (b) 23
Hình 3-6 Quá trình xử lý loại bỏ CaCO3...................................................................23
Hình 3-7 Sản phẩm hoàn chỉnh (a) và sản phẩm đã được phóng to bề mặt (b) ........24
Hình 3-8 Quy trình xử lý mẫu ...................................................................................27
Hình 3-9 Quy trình xử lý mẫu Sn..............................................................................28
Hình 4-1 Một số giá thể chưa đạt sau quá trình tách khn .....................................31
Hình 4-2 Một số giá thể đạt sau q trình tách khn ..............................................32
Hình 4-3 thời gian chảy của nhóm giá thể 2 g PVA so với thời gian chảy chuẩn ...34
Trang vi

Tieu luan


Hình 4-4 Thời gian chảy của nhóm giá thể 3 g PVA so với thời gian chảy chuẩn...35
Hình 4-5 Thời gian chảy của giá thể 4 g PVA và thời gian chảy chuẩn ...................36
Hình 4-6 Sự thay đổi pH theo thời gian của nhóm 2 g CaCO3 .................................40
Hình 4-7 Sự thay đổi pH theo thời gian của nhóm 3 g CaCO3 .................................41
Hình 4-8 Khả năng giữ nước của giá thể ..................................................................45

Hình 4-9 Độ xốp của giá thể .....................................................................................46
Hình 4-10 Khối lượng riêng khô của giá thể ............................................................47

Trang vii

Tieu luan


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2-1 Các thành phần oxit có trong tro trấu .......................................................14
Bảng 3-1 Điều kiện chạy máy ICP – OES ...............................................................27
Bảng 4-1 Kết quả chọn lọc giá thể phù hợp sau q trình tách khn .....................31
Bảng 4-2 Thời gian chảy (giây) của quá trình khuấy theo thời gian ........................33
Bảng 4-3 Nhóm giá thể chứa 2 g PVA: (thời gian chảy chuẩn của 2 g PVA = 716
giây) ...........................................................................................................................34
Bảng 4-4 Nhóm giá thể chứa 3 g PVA: (thời gian chảy chuẩn của 3 g PVA = 875
giây) ...........................................................................................................................35
Bảng 4-5 Nhóm giá thể chứa 4 g PVA: (thời gian chảy chuẩn của 4 g PVA =1012
giây) ...........................................................................................................................36
Bảng 4-6 Độ pH của quá trình khuấy theo thời gian ................................................37
Bảng 4-7 Kết quả chọn lọc giá thể sau quá trình khuấy ...........................................37
Bảng 4-8 Thời gian chảy của quá trình sục theo thời gian .......................................38
Bảng 4-9 Độ pH của quá trình sục theo thời gian .....................................................39
Bảng 4-10 Nhóm giá thể chứa 2 g CaCO3 ................................................................40
Bảng 4-11 Nhóm giá thể chứa 3g CaCO3 .................................................................40
Bảng 4-12 Kết quả chọn giá thể sau quá trình loại CaCO3 .......................................41
Bảng 4-13 Khối lượng của các giá thể khô sau các quá trình xử lý .........................42
Bảng 4-14 Kết quả độ giảm khối lượng (g) theo thời gian .......................................42
Bảng 4-15 Độ giảm phần trăm khối lượng nước theo thời gian ...............................43
Bảng 4-16 Khả năng giữ nước của giá thể được tổng hợp .......................................44

Bảng 4-17 Độ xốp của giá thể được tổng hợp ..........................................................44
Bảng 4-18 Khả năng giữ nước và độ xốp của giá thể ..............................................45
Trang viii

Tieu luan


Bảng 4-19 Khối lượng riêng khô của giá thể được tổng hợp....................................46
Bảng 4-20 Khối lượng riêng khô của giá thể ngồi thị trường ................................47
Bảng 4-21 Cơng thức phối trộn giá thể 5-2...............................................................48
Bảng 4-22 Đánh giá hàm lượng kim loại .................................................................49
Bảng 4-23 Khả năng sinh trưởng của cây trồng theo thời gian…………………53

Trang ix

Tieu luan


CHƢƠNG 1

MỞ ĐẦU

1.1. Lý do chọn đề tài
Rau là nguồn thực phẩm thiết yếu trong đời sống hằng ngày của con người.
Rau không chỉ cung cấp một số lượng lớn vitamin…mà còn cung cấp một phần các
nguyên tố đa, vi lượng cần thiết trong cấu tạo tế bào. Ngoài ra, rau còn là một loại
cây trồng mang lại hiệu quả kinh tế cao, là mặt hàng xuất khẩu quan trọng của nhiều
nước trên thế giới. Rau rất đa dạng về chủng loại như rau ăn quả, rau ăn củ, rau ăn
lá,…
Sản xuất rau ở nước ta hiện cơ bản đáp ứng nhu cầu tiêu thụ rau xanh của

người dân, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống và từng bước nâng cao giá trị
xuất khẩu rau của Việt Nam. Tuy nhiên, có hai yếu tố hạn chế chính và cản trở nhất
của sản xuất rau hiện nay là giải quyết đủ rau trái vụ và đảm bảo an toàn vệ sinh
thực phẩm. Vào chính vụ, giá rau thường rất rẻ, giá các loại rau sản xuất theo quy
trình bị giảm hẳn, thu thập của người sản xuất rau giảm sút có doanh nghiệp bị thua
lỗ và phá sản, do đó chưa thúc đẩy được mạng lưới sản xuất rau an tồn và hình
thức các vùng sản xuất rau tập trung. Vào lúc trái vụ rau thường không đủ người
trồng sử dụng nhiều nước phân, phân bón hóa học, hóa chất bảo vệ thực vật và điều
hòa sinh trưởng nên giá cao và thường chất lượng rau chưa đảm bảo tiêu chuẩn an
toàn vệ sinh thực phẩm. Đồng thời, một lượng lớn rau được nhập khẩu từ nước
ngoài, phổ biến nhất là từ Trung Quốc, gây khó khăn cho cơng tác giám sát chất
lượng và an toàn vệ sinh thực phẩm.
Bên cạnh đó, việc sản xuất rau theo phương pháp truyền thống ở nước ta đã
gây tình trạng ơ nhiễm mơi trường ngày càng trầm trọng (ô nhiễm nguồn nước, ô
nhiễm đất), việc sử dụng ngày càng tăng các loại thuốc bảo vệ thực vật, thuốc kích
thích sinh trưởng và sử dụng phân hóa học ngày càng nhiều đã làm cho sản phẩm
nơng nghiệp nói chung và sản phẩm rau của nước ta khơng đảm bảo an tồn. Cùng
với q trình đó, nhu cầu sử dụng rau xanh của người dân ngày càng tăng. Theo dự
án của FAO (2008), nhu cầu sử dụng rau xanh hàng năm tăng khoảng 5% [1].
Trong thực tế đã có nhiều cải tiến và giải pháp được đưa ra như trồng rau
trong nhà lưới đơn giản, nhà lưới kiên cố, bán kiên cố, sử dụng vòm che di động
trên đồng ruộng hay sản xuất trên nền gia thể, sản xuất rau mầm, sản xuất trên hệ
thống điều khiển tự động trong nhà lưới được áp dụng, song mỗi cơng nghệ đều có
Trang 1

Tieu luan


Chương 1 Mở đầu

những ưu điểm và bộc lộ những hạn chế nhất định. Phần lớn các hạn chế đều liên
quan đến quản lý đất trồng, quản lý nhiệt độ, độ ẩm trên đồng ruộng và trong nhà
lưới. Do đặc điểm là khí hậu nhiệt đới, nhiệt độ trong vụ rau hè rất cao, hiệu quả
của các giải pháp trồng rau trong nhà lưới bị hạn chế, có thể có lúc bị thất bại. Từ
những thực trạng trên cho thấy, việc lựa chọn giải pháp trồng rau thủy canh có thể
giải quyết các tồn tại trên của ngành sản xuất rau nước ta hiện nay. Xuất phát từ
những lý do trên, nhóm tiến hành đề tài: “Nghiên cứu chế tạo giá thể ứng dụng
trong trồng rau thủy canh từ tro trấu, mụn dừa và nhựa epoxy” bằng cách tận dụng
các nguồn phụ phẩm từ nông nghiệp như tro trấu và mụn dừa.
1.2. Mục đích của đề tài
Tìm ra được cơng thức phối chế để tổng hợp ra giá thể có tiềm năng ứng dụng
trong thủy canh.
Đánh giá hàm lượng kim loại và so sánh những đặc tính của giá thể đã được
tổng hợp so với giá thể của thị trường.
1.3. Ý nghĩa của đề tài
1.3.1. Ý nghĩa về khoa học
Tạo ra vật liệu composite bằng phương pháp thủ công, trên nền nhựa epoxy và
PVA, với vật liệu gia cường là tro trấu với mụn dừa được ứng dụng trong thủy
canh.
Kết quả nghiên cứu của đề tài cũng có thể làm tài liệu tham khảo nghiên cứu
và ứng dụng của giá thể cho cây trồng nói chung và cho các loại rau nói riêng.
1.3.2. Ý nghĩa về thực tiễn
Góp phần sản xuất rau đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm, tiết kiệm thời gian
tưới tiêu, tiết kiệm được diện tích đất trồng trọt, từ đó làm giảm được giá thành và
nâng cao được chất lượng của sản phẩm.

Trang 2

Tieu luan

CHƢƠNG 2

TỔNG QUAN

2.1. Tổng quan về giá thể đƣợc ứng dụng trong thủy canh
2.1.1. Tổng quan về giá thể
Giá thể còn được gọi là hỗn hợp của các vật liệu có thể giữ nước, tạo ra độ
thơng thống khí nhờ tính chất xốp giúp cho sự phát triển của cây, các hỗn hợp
được phối trộn để tạo ra một giá thể có thể được dùng đơn lẻ (một loại nguyên liệu)
hoặc trộn các nguyên liệu khác nhau để tận dụng được những ưu điểm của từng loại
(ví dụ như xơ dừa, tro trấu, rơm,…) [2].
Hiện nay, có rất nhiều loại giá thể được sử dụng, nhưng nhìn chung được phân
thành 2 nhóm:
 Nhóm thứ nhất: giá thể có nguồn gốc tự nhiên
Than bùn: được tạo thành từ xác của các loại thực vật khác nhau do quá trình
thủy phân yếm khí.

Hình 2-1 Than bùn[3]

Mùn cưa: phế phẩm trong sản xuất chế biến gỗ, có khả năng giữ ẩm tốt.
Thành phần chủ yếu là xenlulose dễ phân hủy.
Độ thơng thống khí thấp, khi dùng nên trộn với cát phân phối độ ẩm tốt hơn.

Trang 2

Tieu luan


Chương 2 Tổng Quan

Hình 2-2 Mùn cƣa [4]

Vỏ cây: vỏ cây tươi, khô hoặc vỏ cây đã ủ đều được sử dụng làm giá thể.
Vỏ cây tươi chứa tannin, giữ ẩm kém nên 2 – 3 tuần đầu cây sinh trưởng kém.

Hình 2-3 Vỏ cây [3]

Xơ dừa: được lấy từ vỏ quả dừa, nghiền nhỏ, đóng thành bánh để khơ.
Thành phần chủ yếu là xenlulose chiếm khoảng 80%, ngoài ra lignin chiếm
khoảng 18% và các hợp chất khác nhau như tannin. Ngâm nước để hạn chế ảnh
hưởng của tannin giúp cây phát triển tốt hơn.

Trang 3

Tieu luan


Chương 2 Tổng Quan

Hình 2-4 Giá thể xơ dừa [5]

 Nhóm thứ hai: giá thể nhân tạo
Cát sỏi: là loại giá thể trơ, dễ kiếm, rẻ tiền. Dùng cát có độ lớn hạt cát từ
0,1 – 0,2 mm. Sỏi có độ lớn từ 1 – 5 cm. Trước khi dùng, cần rửa sạch, khử trùng,
sấy hay phơi khô để tránh nhiễm bệnh cho cây.

Hình 2-5 Giá thể cát sỏi [6]

Perlite: là dẫn xuất của lửa chứa silic. Có khả năng tiêu nước, thơng thống

tốt. Ổn định về tính chất vật lý, có tính trơ hóa học.
Thành phần gồm 77% là Al, một phần nhơm được giải phóng ra ngồi làm pH
giảm.

Trang 4

Tieu luan


Chương 2 Tổng Quan

Hình 2-6 Giá thể Perlite [6]

2.1.2. Giới thiệu về thủy canh
Thủy canh là hình thức canh tác trồng rau trong dung dịch thủy canh, là biện
pháp kỹ thuật trồng cây không dùng đất. Cây được trồng trên hoặc trong dung dịch
thủy canh, dung dịch này được tạo ra bằng cách hịa tan các muối khống vào trong
nước. Tùy theo từng kỹ thuật mà toàn bộ hoặc một phần rễ cây được ngâm trong
dung dịch thủy canh [1].

Hình 2-7 Cây trồng trong dung dịch thủy canh [7]

a. Ưu điểm của việc ứng dụng thủy canh vào sản xuất
Đối với các loại cây trồng có thể chủ động điều chỉnh được lượng dinh dưỡng
cần thiết cho cây, các loại chất dinh dưỡng được cung cấp theo nhu cầu của từng
loại cây trồng, đồng thời có thể loại bỏ được các chất có hại cho cây và khơng có
các chất tồn dư.
Trang 5

Tieu luan

Chương 2 Tổng Quan

Tiết kiệm nước: do cây sử dụng trực tiếp nước trong dụng cụ đựng dung dịch,
nước không bị thất thốt do ngấm vào đất.
Giảm chi phí nhân công: do giảm được một số khâu như không phải làm đất,
không phải làm cỏ, không phải vun xới và không phải tưới nước.
b. Nhược điểm của việc ứng dụng thủy canh vào sản xuất
Giá thành đầu tư tương đối lớn: điều này rất khó mở rộng diện tích canh tác,
do điều kiện kinh tế cịn có nhiều khó khăn, đầu tư ban đầu cao dẫn đến giá thành
sản phẩm cao, tiêu thụ sản phẩm khó khăn.
u cầu trình độ kỹ thuật cao: khi sử dụng kỹ thuật thủy canh yêu cầu người
thực hiện phải có kiến thức về sinh lý cây trồng, về hóa học và kỹ thuật trồng trọt
2.1.3. Triển vọng của ứng dụng kỹ thuật thủy canh và sản xuất
Việc ứng dụng kỹ thuật thủy canh tro trồng rau cải sạch đối với nước ta có ý
nghĩa thực tiễn rất lớn vì:
-

Việt Nam có 3/4 diện tích là đồi núi, diện tích cho khai thác nơng nghiệp,

nhất là diện tích đất trồng rau đã ít, nhưng ngày càng bị thu hẹp do hoạt động sản
xuất khác, quá trình đơ thị hóa, ơ nhiễm mơi trường do sản xuất nơng nghiệp hóa và
các hoạt động sinh hoạt của con người.
- Ngày 29/1/2010, Chính phủ Việt Nam đã ban hành đề án phát triển nông
nghiệp công nghệ cao đến năm 2020 [1], trong đó đã xác định rõ lộ trình phát triển
các khu ứng dụng cơng nghệ cao, các doanh nghiệp sản xuất nơng nghiệp cơng
nghệ cao. Trong đó, có việc ứng dụng kỹ thuật thủy canh trong sản xuất cây trồng.
- Kinh tế ngày càng phát triển, đời sống của nhân dân ngày càng được nâng
cao, nên nhu cầu sản phẩm rau an toàn nhằm đảm bảo chất lượng cuộc sống của

nhân dân ngày càng lớn. Ứng dụng kỹ thuật thủy canh vào sản xuất rau góp phần
nâng cao chất lượng, nâng cao sức cạnh tranh của sản phẩm rau xanh nước ta trên
thị trường.
Sản xuất nông nghiệp trong thời gian dài phải sử dụng một khối lượng phân
bón hóa học khá lớn, thuộc trừ sâu đã làm ô nhiễm nặng nề môi trường đất, nước và
không khí, từ đó gây nhiễm độc trở lại đối với các loại cây trồng (rau) gây ảnh
hưởng đến sức khỏe của con người.

Trang 6

Tieu luan


Chương 2 Tổng Quan

2.2. Giới thiệu vật liệu composite
2.2.1. Đặc tính của vật liệu composite
Vật liệu composite là vật liệu tổ hợp của hai hay nhiều vật liệu thành phần
khác nhau về hình dạng hoặc thành phần hóa học nhằm tạo nên một vật liệu mới có
tính năng vượt trội so với từng vật liệu thành phần. Vật liệu composite phổ biến
gồm hai
Thành phần chính: vật liệu gia cường (reinforcing material) và vật liệu nền
(matrix) [8].

Hình 2-8 Mơ hình vật liệu composite [8]

Sự tổ hợp hai hay nhiều vật liệu khác nhau trong composite nhằm tạo nên một
sản phẩm với các tính chất tối ưu, bao gồm tính chất cơ học, tính chất hóa học và
tính chất vật lý như tính chất nhiệt (độ dẫn nhiệt, hệ số giãn nở nhiệt, nhiệt dung
riêng, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ chảy mềm), tính chất điện (độ dẫn điện, tổn thất

điện mơi …), tính chất quang học, tính cách âm.
2.2.2. Vật liệu composite gia cƣờng hạt
Dựa vào cấu trúc vật liệu gia cường, composite được chia thành 3 nhóm chính:
composite gia cường sợi (composite cốt sợi), composite gia cường hạt (composite
cốt hạt) và composite cấu trúc. Trong bài nghiên cứu này nhóm chỉ tập trung nghiên
cứu vật liệu composite gia cường hạt.
Composite gia cường hạt (particulate reinforced composite) là composite được
gia cường bởi các hạt với các hình dạng (hình cầu, que, vảy…) và cỡ kích thước hạt
khác nhau như bột gỗ, than đen, cao lanh, vảy mica, sắt, đồng, nhôm.

Trang 7

Tieu luan


Chương 2 Tổng Quan

Các vật liệu gia cường có kích cỡ macro, micro hoặc nano và thường có độ
cứng cao hơn vật liệu nền. Một số vật liệu gia cường dạng hạt có thể cải thiện tính
chất của composite như giảm co ngót, chống chảy, kháng mài mịn, chịu nhiệt. Tuy
nhiên, khả năng cải thiện tính chất cơ lý của vật liệu gia cường dạng hạt bé hơn rất
nhiều so với vật liệu gia cường dạng sợi và phụ thuộc rất nhiều vào kết dính tại bề
mặt ranh giới phân chia pha. Chính vì vậy, vật liệu composite hạt thường được ứng
dụng trong các ứng dụng yêu cầu về độ bền không cao.
Trong nhiều trường hợp các hạt được sử dụng trong chế tạo composite nhằm
mục đích giảm giá thành và tăng độ cứng sản phẩm.
2.2.3. Giới thiệu vật liệu composite nền polymer
Theo bản chất vật liệu nền, composite được chia thành ba nhóm chính sau:
composite nền polymer, composite nền kim loại và composite nền ceramic. Trong
bài nghiên cứu này nhóm chỉ tập trung nghiên cứu vật liệu composite nền polymer.

Composite nền polymer (polymer matrix composite – PMC) là composite có
nền là các loại polymer nhiệt dẻo như polypropylene, polyethylene, polyvinyl
chloride, polyamide,…hoặc các polymer rắn như polyester không no, vinyl ester,
phenolic, melamine, polyurethane, epoxy,…vật liệu gia cường là các sợi, hạt hữu cơ
(sợi Kevlar, cellulose,…), vô cơ (thủy tinh, carbon,…) và kim loại (bo, nhôm, thép,
molipden,…). Loại composite này được sử dụng rộng rãi nhờ ưu điểm lớn là dễ
dàng gia cơng tạo những sản phẩm có hình dạng phức tạp và kích thước lớn. Trong
hệ composite này, vật liệu gia cường có độ bền cao cịn polymer nền có vai trò
truyền tải trọng và tăng khả năng kháng ăn mòn, chịu thời tiết cho composite.
2.3. Vai trò của các vật liệu thành phần
2.3.1. Vai trò của vật liệu gia cƣờng
Vật liệu gia cường thường đóng những vai trị chính sau:
- Chịu tải trọng tác dụng lên vật liệu composite (đến 70 – 90% tải trọng) nên
tính chất cơ lý của vật liệu gia cường thường cao hơn so với vật liệu nền.
- Tạo độ cứng, độ bền, ổn định nhiệt và các tính chất cấu trúc khác của
composite.
- Tạo cho sản phẩm có tính cách điện hay dẫn điện tùy thuộc vào loại vật liệu
gia cường.
Trang 8

Tieu luan


Chương 2 Tổng Quan

2.3.2. Vai trò của vật liệu nền
Vật liệu nền thường chiếm khoảng 30 - 40% thể tích của composite, nó đóng
những vai trị chính sau:
-

Liên kết các vật liệu gia cường với nhau.

- Phân bố tải trọng tác dụng lên vật liệu composite bằng cách truyền tải trọng
sang vật liệu gia cường.
-

Bảo vệ vật liệu khỏi sự tấn cơng của hóa chất và hơi ẩm.

-

Bảo vệ bề mặt sợi khỏi sự phá hủy cơ học (do mài mòn…).

- Ảnh hưởng lớn đến độ bền lâu, độ dẻo dai, độ bền nhiệt, khả năng gia
công,… của composite.
2.4. Polyvinyl alcohol (PVA)
2.4.1. Giới thiệu về PVA
Polyvinyl alcohol (PVA) là một trong những số ít vinyl polymer tan được
trong nước được sản xuất nhiều nhất hiện nay do PVA có ứng dụng rộng rãi trong
nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp dệt, giấy và keo dán.
Khác với các loại polymer khác, PVA không được tổng hợp trực tiếp từ
monomer vinyl alcol, vì vinyl alcol sẽ tự động chuyển thành dạng enol của
acetaldehyde. Do đó, PVA được tạo thành từ phản ứng thủy phân, alcol phân hoặc
amine phân polyvinyl acetate (PVAc). Tùy vào mức độ thủy phân của phản ứng và
khối lượng PVAc ban đầu mà thu được nhiều loại PVA khác nhau [9,10].
2.4.2. Tính chất vật lý
a. Độ tan
PVA chỉ tan trong những dung môi phân cực cao như nước, dimethyl
sulfoxide, glycol, acetamide và dimethylformamide. PVA thủy phân hồn tồn chỉ
trong nước sơi, tuy nhiên khi đã tan thì nó sẽ tiếp tục tan ngay cả ở nhiệt độ phịng
[9].

Các nhóm –OH trong PVA thiết lập liên kết mạnh mẽ giữa các phân tử và nội
phân tử, chính điều này làm giảm độ tan trong nước. Sự hiện diện cục bộ của các

Trang 9

Tieu luan


Chương 2 Tổng Quan

nhóm acetate dư trong PVA thủy phân làm cho các liên kết hydro này yếu đi nên
PVA có độ thủy phân thấp sẽ tan được ở nhiệt độ thấp hơn.
b. Độ nhớt dung dịch
Độ nhớt của dung dịch PVA phụ thuộc chủ yếu vào phân tử lượng và nồng độ
dung dịch. Độ nhớt tăng khi độ thủy phân tăng và giảm khi nhiệt độ tăng. Những
vật liệu có mức độ thủy phân cao có khuynh hướng tăng độ nhớt thậm chí gel hóa.
Tốc độ tăng phụ thuộc vào nhiệt độ hòa tan, nồng độ và nhiệt độ tích trữ. Nhiệt độ
tích trữ và nhiệt độ hịa tan càng thấp thì nồng độ càng cao, tốc độ tăng độ nhớt
càng cao [9].
2.4.3. Tính chất cơ lý
Đối với PVA khơng hóa dẻo, độ bền kéo phụ thuộc vào mức độ thủy phân,
phân tử lượng và độ ẩm tương đối. Quá trình xử lý nhiệt và định hướng phân tử làm
tăng độ bền căng, chất hóa dẻo làm giảm độ bền căng vì độ nhạy nước tăng.
Độ dãn dài khơng phụ thuộc và mức độ thủy phân nhưng tỷ lệ với phân tử
lượng. Độ bền xé tăng khi thêm chất hóa dẻo vào với một lượng nhỏ, khi đó độ ẩm
tương đối tăng.
2.4.4. Độ kháng dung môi
PVA hầu như không ảnh hưởng bởi hydrocacbon, ester acid cacboxylic, mỡ,
dầu động vật hoặc dầu thực vật. Độ kháng dung môi hữu cơ tăng khi độ thủy phân
tăng [9].

2.4.5. Ứng dụng
PVA chủ yếu được sử dụng trong các ngành công nghiệp dệt may, công
nghiệp xây dựng (sơn tường phụ gia xi măng, vữa, keo cơng nghiệp).
Trong ngành cơng nghiệp hóa chất, PVA được dùng như một chất kết dính
trong gỗ và giấy, làm bao bì cho hạt giống nơng nghiệp hoặc bao bì cho các hóa
chất sử dụng trong nơng nghiệp. Làm giảm đáng kể sự nhiễm độc từ những vật liệu
tiết chất độc, kích thích chất độc như thuốc trừ sâu và sản phẩm hóa kỹ thuật.

Trang 10

Tieu luan