Nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột polyvinyl alcohol (PVA) cho phân NPK nhả chậm

Đề cương luận văn thạc sĩ
Nghiên cứu chế tạo màng trên cơ
sở tinh bột & Polyvinyl alcohol
(PVA) cho phân NPK nhả chậm
Hướng dẫn khoa học:
PGS. TS Nguyễn Cửu Khoa
Học viên thực hiện:
Dương Thị Bé Thi


Lý do chọn đề tài
•
Việt Nam là một trong những nước có chiều
hướng sử dụng phân bón tăng
•
Nhu cầu nhập khẩu phân bón tăng
•
Hiệu quả sử dụng phân bón thấp khoảng
trên dưới 40%
•
Đưa giải pháp tăng hiệu quả sử dụng phân
bón, giảm chi phí sử dụng và tăng hiệu quả
sử dụng “ Nghiên cứu chế tạo màng trên
cơ sở tinh bột và polyvinyl alcohol cho phân
NPK nhả chậm”


Mục tiêu nghiên cứu
•
Khảo sát sự thủy phân của tinh bột và tỷ lệ
phối trộn thích hợp giữa tinh bột và PVA

•
Chế tạo màng trên cơ sở thực nghiệm có
những đặc điểm ưu việt
–
Có khả năng nhả chất dinh dưỡng trong đất từ từ
cho cây hấp thụ
–
Không hơn 15% bị phân hủy trong 24 giờ
–
Không hơn 75% bị phân hủy trong 28 ngày
–
Không hơn 75% bị phân hủy trong điều kiện phân
hủy


Phương pháp nghiên cứu
•
Dùng phản ứng acetal hóa trong tổng hợp
hữu cơ để ghép formaldehyde vào hỗn hợp
tinh bột và PVA
•
Sử dụng phương pháp phân tích phổ hiện đại
(NMR, IR) để xác định cấu trúc sản phẩm
•
Sử dụng phương pháp phân tích thông dụng
để xác định hàm lượng NPK và mức độ nhả
chậm của màng


Tình hình nghiên cứu trong nước

•
Năm 2002 Trần Khắc Chung và Mai Hữu
Khiêm đã nghiên cứu phân nhả chậm urea –
zeolit
•
Năm 2006, Phan Thị Thanh Hiền “Nghiên
cứu điều chế phân NPK nhả chậm trên nền
tinh bột biến tính và sơ khảo khả năng ứng
dụng trong cây cỏ ngọt”
•
Năm 2011, Kỹ Sư Trần Thị Hoàng Anh
nghiên cứu “ Màng keo liên kết các hợp chất
phân tử trong quá trình sản xuất NPK ”


Tình hình nghiên cứu thế giới
•
2008, Xiaozhao Han, Sensen Chen, Xianguo Hu,
‘Controlled release fertilizer encapsulated by
starch/polyvinyl alcohol coating”
•
2008 J. Abedi – Koupai, J. Varshosaz and M.
Mesforoosh, “Controlled release of microcapsule
fertilizer using ethylene vinyl acetate polymer “
•
2011, Nilwala Kottegoda, Imalka Munaweera,
Nadeesh Madusanka and Veraunaratne, “A green,
slow – release fertilizer composition based on urea –
modified hydroxyapatite nanopartilicles
encapsulated wood”

Giới thiệu về nguyên liệu
•
Tinh bột: (C
6
H
10
O
5
)
n
là một polysacarit
carbohydrates chứa amylose và amylopectin,
tỷ lệ phần trăm amilose và amilopectin thay
đổi tùy thuộc vào loại tinh bột, tỷ lệ này
thường từ 20:80 đến 30:70
O
H
OH
OH
H
O
O
O
O
H
H
CH
2

OH
OH
OH
CH
2
OH
O
O
H
H
OH
OH
CH
2
OH
O
H
OH
OH
H
O
O
O
O
H
H
CH
2
OH
OH

OH
CH
2
OH
O
O
H
H
OH
OH
CH
2
O
H
OH
HO
H
O
CH
2
OH
O


Giới thiệu nguyên liệu (tt)
Poly vinyl alcohol:
–
CTCT:

- CTPT: (C

2
H
4
O)
n
–
Nhiệt độ nóng chảy là 230
ο
C và 180-190
ο
C.
–
Bị phân hủy ở nhiệt độ trên 200
ο
C.
–
Tỷ trọng 1,19-1,31g/cm
3

HO
n



Giới thiệu về nguyên liệu (tt)
•
Formaldehyde:
–
CTPT: CH
2

O
–
CTCT:
–
KLPT: 30.33
–
Dung dịch chứa từ 37-55% formaldehyde gọi là
dung dịch formalin.
–
Nóng chảy ở nhiệt độ -92
ο
C
–
Nhiệt độ sôi -21
ο
C
–
Tỷ trọng (-20
ο
C) 0.815 g/mL
H C H
O


Cơ chế phản ứng giữa tinh
bột/PVA & formalderhyde
•
Đây là phản ứng cộng giữa aldehyde với alcol
có sự hiện diện của acid loãng
•

Cơ chế phản ứng như sau:

C
O
C
OH
H
ROH
C
OH
ORH
H
2
O
C
OH
OR
H
C
OH
2
OR
H
2
O
C
OR
OR
ROH

Sơ lược về quy trình thực nghiệm
•
Quy trình 1
Nước,
tinh bột/PVA
Tinh bột/PVA gelatin
Hỗn hợp
Tinh bột/PVA -formaldehyde
Màng
1. 40
ο
C, pH = 4 - 5
2. Trung hòa pH = 7
3. Xử lý với EtOH
4. Sấy
1.Dung dịch formaldehyde 37%
2. pH = 8 -9
30 phút 60 -70
0
C


Sơ lược về quy trình tổng hợp (tt)
•
Quy trình 2
Tinh bột/PVA-
glycerin
Tinh bột/PVA –
glycerin-buatnol

Hỗn hợp
Tinh bột/PVA -formaldehyde
Màng
Thêm glycerin
Khuấy đều
Đạt nhiệt độ 80
0
C
- Nhiệt độ 80
ο
C trong 3 h
- Bổ sung nước duy trì thể tích
- Vớt bọt khi đạt nhiệt độ 95
ο
C
- Bốc hơi dung dịch ở nhiệt độ phòng
- Sấy màng ở nhiệt độ 60
ο
C trong 8h


Tài liệu tham khảo
1. Trần Thị Hoàng Anh (2011), “ Màng keo liên kết các
hợp chất phân tử trong quá trình sản xuất phân NPK”
•
Trần Khắc Chung và Mai Hữu Khiêm (2002), Phân
bón nhả chậm được hấp thu 100 %
•
Phan Thị Thanh Hiền (2006), Nghiên cứu điều chế
phân NPK nhả chậm trên nền tinh bột biến tính và sơ

khảo khả năng ứng dụng trong cây cải ngọt
4. Lê Văn Hoàng (2010), Tinh bột thực phẩm
5. Trần Đức Phương (2006), Nghiên cứu tổng hợp phân
urea nhả chậm


Tài liệu tham khảo (tt)
6. GS.TSKH Đỗ Đình Sâm, PGS. TS Đặng Đình Quế,
TS. Nguyễn Sử Siêm, KS. Nguyễn Ngọc Bình
(2006), Đất và dinh dưỡng đất
7. PGS. TS Thái Doãn Tĩnh (1999), Cơ chế phản ứng
hóa học hữu cơ
8. Xiaozhao Han, Sensen Chen, Xianguo Hu,
Controlled release fertilizer encapsulated by
starch/polyvinyl alcohol coating
9. Dr. Sunil K. Jain, Controlled release fertilizers:
trends and technologies