Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Nghiên cứu chế tạo acid humic và khảo sát khả năng tạo phức với các nguyên tố di...

Tài liệu Nghiên cứu chế tạo acid humic và khảo sát khả năng tạo phức với các nguyên tố dinh dưỡng đối với cây trồng ứng dụng trong phân bón

.PDF
74
1481
110

Mô tả:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ ------------ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ACID HUMIC VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TẠO PHỨC VỚI CÁC NGUYÊN TỐ DINH DƯỠNG ĐỐI VỚI CÂY TRỒNG ỨNG DỤNG TRONG PHÂN BÓN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS. Lê Thanh Phước SINH VIÊN THỰC HIỆN Nguyễn Quốc Thắng MSSV: 2064010 Ngành: Công Nghệ Hóa Học-Khóa 32 Tháng 11-2010 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CHO SINH VIÊN NĂM HỌC 2010-2011 1. Họ tên Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phước 2. Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo acid humic và khảo sát khả năng tạo phức với các nguyên tố dinh dưỡng đối với cây trồng ứng dụng trong phân bón. 3. Địa điểm thực hiện: Phòng thí nghiêm Khoa Khoa Học – Trường Đại Học Cần Thơ 4. Số lượng sinh viên thực hiện: 1 5. Họ và tên sinh viên thực hiện: Nguyễn Quốc Thắng (2064010) 6. Mục đích yêu cầu: Ly trích axít Humic từ than bùn và khảo sát khả năng tạo phức với các nguyên tố dinh dưỡng đối với cây trồng từ đó điều chế phân bón lá. 7. Các nội dung chính và giới hạn của đề tài Đề tài gồm 4 phần: Phần Ι: PHẦN TỔNG QUAN Phần II: PHẦN THỰC NGHIỆM Phần III: KẾT QUẢ THẢO LUẬN Phần IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 8. các yêu cầu hỗ trợ: Yêu cầu hổ trợ về trang thiết bị, dụng cụ thí nghiệm và kinh phí để thực hiện đề tài. 9. Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: 250.000 đồng SINH VIÊN ĐỀ NGHỊ (Ký tên và ghi rõ họ tên) Nguyễn Quốc Thắng Ý kiến của bộ môn Ý kiến của cán bộ hướng dẫn Thầy Lê Thanh Phước TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1 Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phước 2. Đề tài: Nghiên cứu chế tạo acid humic và khảo sát khả năng tạo phức với các nguyên tố dinh dưỡng đối với cây trồng ứng dụng trong phân bón. 3. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Quốc Thắng. MSSV: 2064010 4. Lớp: Công nghệ hóa học. Khóa 32 5. Nội dung nhận xét: a. Nhận xét về hình thức của LVTN: ................................................................................................................... ................................................................................................................... b. Nhận xét về nội dung của LVTN ( Đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ): * Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài: ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ c. Nhận xét đối với sinh viên tham gia thực hiện đề tài: ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ d. Kết luận, đề nghị và điểm: ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ Cần Thơ, ngày tháng năm 2010 Cán bộ chấm hướng dẫn TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN 1. Cán bộ chấm phản biện: 2. Đề tài: Nghiên cứu chế tạo acid humic và khảo sát khả năng tạo phức với các nguyên tố dinh dưỡng đối với cây trồng ứng dụng trong phân bón. 3. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Quốc Thắng. MSSV: 2064010 4. Lớp: Công nghệ hóa học. Khóa 32 5. Nội dung nhận xét: a. Nhận xét về hình thức của LVTN: ................................................................................................................... ................................................................................................................... b. Nhận xét về nội dung của LVTN ( Đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ): * Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài: ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ c. Nhận xét đối với sinh viên tham gia thực hiện đề tài: ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ d. Kết luận, đề nghị và điểm: ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ Cần Thơ, ngày tháng năm 2010 Cán bộ chấm phản biện Luận văn tốt nghiệp LỜI CẢM TẠ Sau hơn ba tháng thực hiện luận văn tốt nghiệp, em đã học hỏi được nhiều kiến thức quý báu về lĩnh vực mà em nghiên cứu. Để hoàn thành luận văn này chính là nhờ những điều bổ ích mà thầy cô đã truyền đạt cho em trong suốt những năm tháng đại học và đó cũng là nền tảng tri thức để em tự tin bước vào đời. Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô của trường Đại Học Cần Thơ nói chung và thầy cô khoa công nghệ nói riêng đã dạy dỗ chúng em trong suốt thời gian qua. Em gửi lời biết ơn sâu sắc đến thầy Lê Thanh Phước, người đã tận tình hướng dẫn trong từng chặng đường nghiên cứu thực hiện đề tài, xin cảm ơn quý thầy cô trong Bộ môn Hóa Khoa Khoa Học cũng tận tình giúp đỡ cho em. Xin cảm ơn Công ty phân bón hóa chất Cần Thơ, toàn thể anh chị trong phòng KCS đã tạo điều kiện cho em thực hiện đề tài. Em cũng gửi lời cảm ơn đến bạn bè và gia đình đã giúp đỡ, động viên, tạo điều kiện cho em về tinh thần lẫn vật chất để em hoàn thành luận văn này. Em xin bày tỏ lòng biết ơn của em đến tất cả mọi người. Cán bộ hướng dẫn: Ts. Lê Thanh Phước i Sinh viên thực hiện: Nguễn Quốc Thắng Luận văn tốt nghiệp LỜI MỞ ĐẦU Ở nước ta năng suất và sản lượng cây trồng hằng năm không ngừng tăng lên đồng thời với lượng phân bón tiêu thụ hằng năm càng nhiều hơn. Qua các kết quả nghiên cứu trong nước cho thấy hầu hết các loại phân bón đều làm tăng năng suất cây trồng. Thành phần phân bón gồm 13 nguyên tố cơ bản, trong đó 6 nguyên tố đa lượng: N, P, K, S, Ca, Mg và 7 nguyên tố vi lượng: Fe, Zn, Cu, Mo, B, Co. Dựa trên cơ sở các nguyên tố kể trên được xem là thành phần cơ bản của dinh dưỡng cây trồng, các Nhà khoa học đã nghiên cứu, chế biến ra nhiều loại phân bón đơn chất, hợp chất, vô cơ, hữu cơ vi sinh khác như: phân kali, phân lưu huỳnh, phân hữu cơ, phân vi sinh, phân than bùn, phân bón lá …. Mỗi loại phân bón đều đóng một vai trò quan trọng đối với cây trồng, trong đó phải kể đến phân bón lá. Qua nhiều kết nghiên cứu trong và ngoài nước cho thấy phân bón lá ngày càng có vai trò quan trọng đối với cây trồng. Phân bón lá không những là nguồn cung cấp acid amin cho cây trồng, nó còn cung cấp bổ sung các chất dinh dưỡng để đáp ứng yêu cầu cân bằng dinh dưỡng cho cây trồng theo từng thời kỳ sinh trưởng. Phân bón lá được coi là chất điều hoà sinh trưởng do có chứa nhiều các chất tăng trưởng, vitamin và một số vi lượng rất cần thiết cho quá trình sinh trưởng của cây. Do vai trò quan trọng của phân bón và yêu cầu sử dụng ngày càng cao mà việc sản xuất ngày càng được quan tâm và chú trọng về số lượng, chất lượng và giá cả. Từ những mục tiêu trên việc lựa chọn nguyên liệu sản xuất rất quan trọng. Có rất nhiều nguồn nguyên liệu để làm phân bón đặc biệt là than bùn. Ở nước ta, than bùn được xem là nguồn tài nguyên phân bố tự nhiên trên nhiều vùng của đất nước. Than bùn có ý nghĩa quan trọng trong một số lĩnh vực như: xử lý môi trường và đặc biệt trong lĩnh vực nông nghiệp. Than bùn là loại nguyên liệu được sử dụng nhiều trong sản xuất phân bón các kết quả nghiên cứu gần đây cho biết trong than bùn có các acid quan trọng như: acid fulvic, acid humic. Trong đó acid humic là nhân tố chính để điều chế phân bón lá, vì các muối humat có vai trò như một chất hoạt tính sinh học mang chức năng điều hòa kích thích tăng trưởng cho cây trồng. Ngoài ra thì acid humic còn Cán bộ hướng dẫn: Ts. Lê Thanh Phước ii Sinh viên thực hiện: Nguễn Quốc Thắng Luận văn tốt nghiệp có khả năng tạo phức với các nguyên tố dinh dưỡng đối với cây trồng góp phần điều chế phân bón lá. Do các vấn đề trên mà em thực hiện đề tài “ Nghiên cứu chế tạo acid humic và khảo sát khả năng tạo phức với các nguyên tố dinh dưỡng đối với cây trồng ứng dụng trong phân bón ” nhằm mục đích ly trích acid humic từ than bùn và khảo sát khả năng tạo phức với các nguyên tố dinh dưỡng đối với cây trồng từ đó điều chế phân bón lá. Cán bộ hướng dẫn: Ts. Lê Thanh Phước iii Sinh viên thực hiện: Nguễn Quốc Thắng Luận văn tốt nghiệp MUC LỤC Phần Ι: PHẦN TỔNG QUAN ................................................................................. 1 I. Sơ lược về Than bùn .................................................................................... 1 I.1 Sự hình thành của than bùn ..................................................................... 1 I.2 Đặc điểm của than bùn ............................................................................ 2 I.21 Màu sắc của than bùn ...................................................................... 2 I.2.2 Nước trong than bùn ....................................................................... 2 I.3 Tính chất hóa học của than bùn ............................................................... 2 I.3.1 Hợp chất hữu cơ.............................................................................. 2 I.3.2 Thành phần các nguyên tố............................................................... 3 I.3.3 Tro hay khoáng chất........................................................................ 3 I.3.4 Chất bốc.......................................................................................... 3 I.3.5 pH của than bùn .............................................................................. 3 I.3.6 Chất mùn ........................................................................................ 3 I.4 Acid humic- thành phần quan trọng của than bùn trên quan điểm sử dụng cho nông nghiệp ........................................................................................................ 4 II. Phân bón lá .............................................................................................. 10 II.1 Giới thiệu về phân bón Lá ................................................................... 10 II.2 Vai trò của phân bón lá đối với cây trồng ............................................ 10 II.3 Các nguyên tốt dinh dưỡng đối với cây trồng ...................................... 11 II.3.1 Canxi .......................................................................................... 11 II.3.1.1 Chức năng sinh lý của canxi ............................................... 11 II.3.1.2 Phân canxi .......................................................................... 12 II.3.2 Magiê ......................................................................................... 14 II.3.2.1 Chức năng sinh lý của magiê .............................................. 14 II.3.2.2 Phân magiê ......................................................................... 14 II.3.3 Sắt ............................................................................................. 18 II.3.3.1 Chức năng simh lý của sắt .................................................. 18 Cán bộ hướng dẫn: Ts. Lê Thanh Phước iv Sinh viên thực hiện: Nguễn Quốc Thắng Luận văn tốt nghiệp II.3.3.2 Phân sắt .............................................................................. 18 II.3.4 Đồng........................................................................................... 19 II.3.4.1 Chức năng sinh lý của đồng................................................ 19 II.3.4.2 Phân đồng .......................................................................... 19 Phần II: Phần thực nghiệm .................................................................................. 20 I. Hóa chất và dụng cụ .................................................................................. 20 I.1 Hóa chất ............................................................................................... 20 I.2 Thiết bị và dụng cụ............................................................................... 20 II. Thực nghiệm – kết quả ............................................................................ 21 II.1 Xác định một số chỉ tiêu kỹ thuật của than bùn ................................... 21 II.1.1 pH của than bùn .......................................................................... 21 II.1.2 Độ ẩm của than bùn .................................................................... 21 II.1.3 Hàm lượng chất bốc của than bùn ............................................... 22 II.1.4 Độ tro của than bùn .................................................................... 22 II.1.5 Kết quả ....................................................................................... 23 II.2 Ly trích acid humic trong than bùn ..................................................... 23 II.2.1 Quy trình tách acid humic từ than bùn ........................................ 23 II.2.2 Xác định lượng acid humic với lượng kiềm tối ưu ...................... 25 II.2.3 Xác định lượng acid humic khi pH thay đổi ................................ 27 II.2.4 Xác định lượng acid humic khi thay đổi thời gian ngâm ............. 28 II.2.5 Xác định lượng acid humic với lượng NH3 tối ưu ....................... 29 II.3 Khảo sát khả năng tạo phức của acid humic với các nguyên tốt dinh dưỡng đối với cây trồng .......................................................................................... 31 II.3.1 Tổng hợp phức chất calcium với acid humic ............................... 31 II.3.2 Tổng hợp phức chất magiesium với acid humic .......................... 32 II.3.3 Khảo sát khả năng hấp phụ ion Fe3+ của acid humic ................... 33 II.3.3.1 Giới thiệu về phương pháp phổ UV .................................... 33 II.3.3.2 Xây dựng đường hấp phụ đẳng nhiệt .................................. 36 II.3.4 Khảo sát khả năng hấp phụ ion Cu2+ của acid humic .................. 38 II.3.4.1 Phương pháp chuẩn độ thể tích ........................................... 38 II.3.4.2 Xây dựng đường hấp phụ đẳng nhiệt .................................. 39 Cán bộ hướng dẫn: v Sinh viên thực hiện: Ts. Lê Thanh Phước Nguễn Quốc Thắng Luận văn tốt nghiệp III. Điều chế phân bón lá và ứng dụng nhanh trên cây cải ngọt ................ 41 III.1 Điều chế phân bón lá ......................................................................... 41 III.1.1 Điều chế chất dinh dưỡng vi lượng (Cu, Zn, Mo) ...................... 42 III.1.2 Điều chế hỗn hợp dinh dưỡng trung lượng (Ca, Mg) ................. 42 III.1.3 Điều chế chất kích thích sinh trưởng cho cây trồng ................... 43 III.1.4 Phối trộn các chất ...................................................................... 43 III.2 Bố trí thí nghiệm ứng dụng phân bón lá trên cây cải ngọt .................. 45 Phần III: Kết quả và thảo luận ............................................................................ 51 I. Các thành phần, tính chất đặc trưng của than bùn ........................................ 51 II. Phức canxi, magiê với acid humic .............................................................. 52 III. Khả năng hấp phụ ion kim loại Fe3+ , Cu2+ của acid humic ........................ 52 IV. Hiệu quả sử dụng phân bón....................................................................... 55 Phần IV: Kết luận và kiến nghị............................................................................ 56 Cán bộ hướng dẫn: Ts. Lê Thanh Phước vi Sinh viên thực hiện: Nguễn Quốc Thắng Luận văn tốt nghiệp MỤC LỤC CÁC BIỂU BẢN Bảng 1 Sơ đồ phân loại acid humic theo Oden' s (1919) .................. 6 Bảng 2 Sự tan được trong các dung môi của chất mùn ............................................. 7 Bảng 3 Thành phần các nguyên tố của acid humic và axit fulvic.............................. 9 Bảng 4 Đặc tính hóa học của hợp chất humic........................................................ 10 Bảng 5 Hiệu lực của phân bón lá với các loại rau .................................................. 11 Bảng 6 Các chỉ tiêu kỹ thuật của than bùn............................................................. 23 Bảng 7 Kết quả acid humic thu được khi thay đổi thể tích NaOH 0.25 M. ............ 26 Bảng 8 Kết quả lượng acid humic thu được khi pH thay đổi ................................. 27 Bảng 9 Kết quả lượng Acid humic thu được khi ngâm thời gian khác nhau .......... 29 Bảng 10 Hàm lượng acid humic, acid fulvic khi thay đổi thể tích NH3.................... 30 Bảng 11 Hàm lượng Ca tao phức với axit humic .................................................... 32 Bảng 12 Hàm lượng Mg tạo phức với axit humic................................................... 33 Bảng 13 Chuẩn bị dung dịch để xây dựng đường chuẩn ......................................... 35 Bảng 14 Mật độ quang theo nồng độ như sau......................................................... 35 Bảng 15 Dung lượng hấp phụ Fe3+ của acid humic ................................................ 37 Bảng 16 Dung lượng hấp phụ Cu 2+của acid humic ................................................. 40 Bảng 17 Thành phần các chất trong các loại phân .................................................. 44 Bảng 18 kết quả trồng khảo nghiệm ....................................................................... 49 Bảng 19 Kết quả chung về các tính chất đặc trưng của than bùn ............................ 50 Bảng 20 Các điều kiện tối ưu để tổng hợp acid humic............................................ 51 Bảng 21 Kết quả khả năng tạo phức của canxi, magiê với acid humic.................... 51 Bảng 22 Dung lượng hấp phụ của acid humic với Fe3+ .......................................... 52 Bảng 23 Dung lượng hấp phụ Cu 2+của acid humic ................................................. 53 Bảng 24 Kết quả trồng khảo nghiệm ...................................................................... 54 MỤC LỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1 Quy trình tách acid humic ......................................................................... 24 Sơ đồ 2 Quy trình điều chế phân bón lá ................................................................. 42 Cán bộ hướng dẫn: Ts. Lê Thanh Phước vii Sinh viên thực hiện: Nguễn Quốc Thắng Luận văn tốt nghiệp MỤC LỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1 Hình than bùn................................................................................................ 1 Hình 2 Acid humic dạng rắn ..................................................................................... 4 Hình 3 Công thức phân tử được đề nghị của acid humic theo Stevenson ................... 8 Hình 4 Công thức đề nghị của acid fulvic theo Buffle ............................................... 8 Hình 5 Hàm lượng acid humic (mg) thay đổi thể tích NaOH 0.25 M ..................... 26 Hình 6 Hàm lượng acid humic (mg) khi pH thay đổi ............................................. 28 Hình 7 Lượng acid humic (mg) khi ngâm thời gian khác nhau ............................... 29 Hình 8 Hàm lượng acid humic, acid fulvic khi thay đổi thể tích NH3 ..................... 31 Hình 9 Hàm lượng Ca tạo phức với acid humic ..................................................... 32 Hình 10 Hàm lượng Mg tạo phức với acid humic .................................................. 33 Hình 11 Đường chuẩn ion sắt II ............................................................................. 36 Hình 12 Dung lượng hấp phụ Fe3+ của acid humic ................................................. 38 Hình 13 Dung lượng hấp phụ Cu 2+của acidhumic ................................................. 41 Hình 14 Phân bón lá đã được điều chế ................................................................... 44 Hình 15 Phân vi lượng ........................................................................................... 45 Hình 16 Cải ngọt khi được 20 ngày tuổi................................................................. 46 Hình 17 Kích Thước lá của Cải ngọt khi được 20 ngày tuổi ................................... 46 Hình 18 Lô cải 35 ngày tuổi không được phun thuốc ............................................. 47 Hình 19 Lô cải 35 ngày tuổi được phun phân vi lượng ........................................... 47 Hình 20 Lô cải 35 ngày tuổi được phun phân bón lá .............................................. 47 Hình 21 Kích thước lá của cải không phun phân .................................................... 48 Hình 22 Kích thước lá của cải phun phân vi lượng................................................. 48 Hình 23 Kích thước lá của cải phun phân bón lá .................................................... 48 Cán bộ hướng dẫn: Ts. Lê Thanh Phước viii Sinh viên thực hiện: Nguễn Quốc Thắng Luận văn tốt nghiệp Phần I Phần Tổng Quan I. Sơ lược về than bùn[12] I.1 Sự hình thành than bùn Hình 1 Hình than bùn Than bùn là loại trầm tích đầm lầy tiêu biểu nhất của các đơn vị trầm tích trẻ. Sự biến đổi từ các tàn tích thực vật chuyển thành than bùn liên quan tới những tác động sinh hóa tạo nên sự phân hủy từng phần của tàn tích thực vật. Khi một cây đổ trên mặt đất khô khan, cây sẽ bị phân hủy và các thành phần của cây bị phá hủy. Các nguyên tố C, H, O hợp với O2 của khí quyển tạo thành CO2 và H2O để đưa trở lại khí quyển, cây bị mục nát dần và không có sự tích tụ than bùn. Ngược lại, khi thực vật rơi trong nước, sự phân hủy thực vật diễn ra với một nhịp độ chậm chạp vì sự oxi hóa bị ngăn chặn. Như vậy, trong điều kiện thừa độ ẩm và trong môi trường thiếu không khí, sự phân hủy của thực vật xảy ra không hoàn toàn. Sự biến đổi sinh hóa trong đầm lầy làm phóng thích O2 và H2. Hai khí này kết hợp với lại các khí khác trong đầm lầy tạo ra khí CH4 có mùi thối. Cacbon càng ngày được tập trung cao hơn dẫn đến sự tạo than bùn trong các đầm lầy. Than bùn là sản phẩm phân hủy của thực vật, đây là một hỗn hợp của thực vật đầm lầy đủ loại: mùn, vật liệu vô cơ và nước, trong đó di tích thực vật chiếm hơn 60%. Các giống loại thực vật phát triển trong nước, sau khi chết, bị than hóa hoặc mùn hóa Cán bộ hướng dẫn Ts.Lê Thanh Phước 1 Sinh viên thực hiện Nguyễn Quốc Thắng Luận văn tốt nghiệp trong điều kiện không có không khí. Sự than hóa hay mùn hóa là kết quả của sự phân hủy thực vật dưới tác động của các vi sinh vật. Hiện tượng này đòi hỏi một thời gian lâu dài hàng trăm hoặc hàng ngàn năm. I.2 Đặc điểm của than bùn I.2.1 Màu sắc của than bùn Màu sắc của than bùn thay đổi theo thành phần cấu tạo, tuổi của than bùn và điều kiện khống chế khi tạo than bùn. Do sự phân hủy không hoàn toàn, than bùn là một chất xốp, nhẹ, màu nâu hoặc đen. Than bùn phân hủy càng cao, càng sẫm màu. Trong than bùn, có thể tìm lại di tích của thực vật và đôi khi có một ít khoáng chất. Các khoáng chất này thường là sét, bột hoặc cát và do nước và gió đem lại trong quá trình trầm tích. Thường thường các khoáng chất này do vật liệu từ các vùng lân cận cung cấp. Chính sự hiện diện của các khoáng chất này đã làm cho than bùn đổi màu. I.2.2 Nước trong than bùn Than bùn không thể hình thành được nếu không có nước. Do đó, than bùn có một tính chất rất độc đáo: đó là tính hút nước rất mạnh mẽ. Khi còn nằm trong đầm lầy, than bùn có thể chứa 80–90% nước, đôi khi lên đến 95%. Khi đưa than bùn lên khỏi mặt đất, lượng nước có thể giảm xuống còn khoảng 60-70% do hiện tượng phơi khô tự nhiên. Có thể tiếp tục làm giảm lượng nước trong than bùn hơn nữa bằng cách phơi ngoài trời hoặc bằng các phương pháp nhân tạo khác. Trong phòng thí nghiệm, bằng phương pháp sấy nhân tạo có thể sấy khô hoàn toàn ở nhiệt độ 105 oC. I.3 Tính chất hóa học của than bùn I.3.1 Hợp chất hữu cơ Các thành phần hữu cơ trong than bùn có thể xếp loại theo các chất mùn và các chất không phải mùn. Các chất không phải mùn như: hydrocacbua, protein, aminoacid… Các acid hữu cơ bậc thấp có trong than bùn được khoáng hóa nhanh bởi các vi sinh vật. Vì vậy, tuổi thọ của chúng trong than bùn rất ngắn. Cán bộ hướng dẫn Ts.Lê Thanh Phước 2 Sinh viên thực hiện Nguyễn Quốc Thắng Luận văn tốt nghiệp Ngược lại, các chất mùn có cấu trúc phức tạp, có tính acid và thường có màu tối, chủ yếu là các hợp chất thơm và một phần là các hợp chất chứa hydrô có khối lượng phân tử lớn. Chúng là những bậc trung gian của quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ trong bùn cũng như khả năng liên kết với các ion kim loại. I.3.2 Thành phần các nguyên tố Thành phần nguyên tố trong than bùn thay đổi theo mẫu vật phân tích, thành phần thực vật, mức độ phân hủy của thực vật và theo cả độ sâu của mỏ than. Thành phần gồm có: chất mùn, hợp chất hữu cơ, carbon, ngoài ra còn có: oxit silic, nhôm oxit, nitrogen, sắt, lưu huỳnh, natri, magiê, titan, đồng, kẽm, vanadi, canxi, boron. I.3.3 Tro hay khoáng chất Tro là thành phần còn lại của than bùn sau khi đốt cháy hết. Thành phần của tro rất đa dạng: sét bột, cát và các chất khác. Đối với than bùn tro được coi là chất dơ. Tro phụ thuộc vào bản chất của thực vật, chất khoáng lẫn trong than bùn, độ phân hủy của than bùn. Khoáng chất: các khoáng này được đưa vào các mỏ than trong giai đoạn tạo than chứ không phải do thực vật tạo ra. Nó được đem đến nhờ gió, phần lớn là do sông suối đem lại. I.3.4 Chất bốc Chất bốc là sản phẩm khí và hơi do sự phân hủy của chất hữu cơ tách ra khỏi than bùn khi nung nóng ở nhiệt độ 900°C trong điều kiện không có không khí. I.3.5 pH của than bùn pH là một thông số quan trọng và có thể xác định một cách dễ dàng. Than bùn Việt Nam là than bùn nhiệt đới, đặc biệt là than bùn thuộc các đầm lầy ven biển, chứa nhiều pyrite sắt (FeS2) nên pH thường thấp (3-4.5) hoặc đôi khi rất thấp (2.5). I.3.6 Chất mùn Chất mùn là sản phẩm phân hủy của chất hữu cơ. Chất mùn hiện diện dưới dạng keo, giàu cacbon, thường có màu nâu hoặc màu đen. Ở trạng thái khô chất mùn có màu đen, cứng giòn, có khả năng hấp thụ nhiều nước và chất dinh dưỡng. 3 Cán bộ hướng dẫn Sinh viên thực hiện Ts.Lê Thanh Phước Nguyễn Quốc Thắng Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Luận văn tốt nghiệp Chất mùn hòa tan được trong dung dịch kiềm, bị kết tủa trong các loại acid và rất bền dưới tác dụng của các vi sinh vật trong điều kiện yếm khí. Ngược lại, trong điều kiện thoáng khí chất mùn có thể bị biến đổi bởi một số loại nấm. Thành phần hóa học của chất mùn gồm có: carbon, oxy và nitơ. Ngoài các chất cơ bản trên đây, chất mùn còn có chứa lưu huỳnh, photpho, kali và một số nguyên tố vi lượng khác. Ta có thể chia các chất mùn thành ba dạng: + Acid fulvic: tan được trong nước ở pH=2-9, nó là chất không định hình có phân tử lượng lớn nhờ liên kết giữa bộ khung cacbon và nhân thơm, tan được trong kiềm, axit vô cơ. + Acid humic: không tan trong nước, không tan trong rượu, hòa tan trong các dung dịch kiềm và khi pH giảm (axít hóa) thì lại kết tủa. Acid humic có khối lượng phân tử lớn, từ 20000 đến 100000, và có thành phần cacbon khoảng 58%. + Humin: gồm các chất cao phân tử còn lại, không tan, có màu đen, xuất hiện do quá trình già hóa của acid humic và acid fulvic. I.4 Acid humic-thành phần quan trọng của than bùn trên quan điểm sử dụng cho nông nghiệp Hình 2 Acid humic dạng rắn Than bùn là vật liệu hữu cơ đặc biệt được tạo thành từ xác thực vật: rong rêu, cây cỏ… lắng đọng lâu ngày trong các đầm lầy ngập nước. Trong môi trường ngập nước, thiếu oxy, các vi khuẩn yếm khí trong đất đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc biến đổi hóa học các xác thực vật thành các chất mùn (Humic)–thành phần cơ bản của than bùn. Những phần không bền dưới tác dụng của vi khuẩn, sẽ bị phân hủy tạo Cán bộ hướng dẫn Ts.Lê Thanh Phước 4 Sinh viên thực hiện Nguyễn Quốc Thắng Luận văn tốt nghiệp thành chất khí. Những phần bền vững sẽ tham gia quá trình tạo thành humic với phản ứng ngưng tụ nối tiếp, tạo nên những hợp chất có trọng lượng phân tử lớn, chủ yếu là các vòng cacbon thơm ngưng tụ cao. Trong đó, có các nguyên tố dưới dạng nhóm chức hoạt động như: nhóm cacboxyl, hydroxyl, metoxyl, quinine, hydroxyl dạng phenol. Hoạt tính sinh học của than bùn phụ thuộc vào hàm lượng của những nhóm chức này trong chất humic của than bùn, đồng thời phụ thuộc vào nồng độ các trung tâm thuận từ của các nối liên kết đôi trong vòng cacbon thơm ngưng tụ cao. Ngoài ra, sự có mặt của các nhóm chức hoạt động chủ yếu là các nhóm cacboxyl, hydroxyl dễ dàng tham gia vào các quá trình trao đổi cation làm cho than bùn trở thành vật liệu có khả năng trao đổi cation khá mạnh. Trong các hợp chất humic của than bùn, phân biệt ra hai loại: loại có trọng lượng phân tử không cao lắm, tan được trong nước, có màu nâu, được gọi chung là acid fulvic. Loại có trọng lượng phân tử cao hơn, không tan được trong nước, được gọi chung là acid humic. Tuy nhiên, chỉ có các muối kim loại kiềm hóa trị một (Na, K) hoặc muối amon của các acid humic (humat natri, humat kali, humat amon) mới tan tốt trong nước cây trồng có thể hấp thụ được. Do đó, để sử dụng acid humic của than bùn, ta chỉ sử dụng các muối hòa tan được mà thôi. Các muối hòa tan nói trên không phải là nguồn dinh dưỡng cho cây trồng, chúng chỉ đóng vai trò như một chất có hoạt tính sinh học, mang chức năng điều hòa, kích thích tăng trưởng. Các chất muối humat hòa tan khi tham gia vào các quá trình oxy hóa khử trong các tế bào sẽ góp phần hoạt hóa những hệ tổng hợp protein. Điều này góp phần thúc đẩy các quá trình phân bào, đồng thời góp phần hỗ trợ sự hình thành các chất men, là những chất điều hòa chủ yếu các quá trình trao đổi chất. Các chất humat hòa tan có hai tác dụng cơ bản: một là làm cho sự tăng trưởng xảy ra nhanh hơn, hai là hoạt hóa các quá trình quang hợp và giúp chuyển hóa triệt để các chất khoáng dinh dưỡng, nhờ vậy góp phần tăng năng suất cây trồng. Trong những điều kiện môi trường không thuận lợi, các chất humat này có khả năng giúp nâng cao tính đề kháng, chống chịu của cơ thể. Khi xử lý hạt giống bằng dung dịch các muối humat hòa tan hoặc phun lên lá, hoặc khi bón phân có chứa các muối humat hòa tan, cây trồng sẽ có khả năng chịu hạn, chịu rét, chịu nhiễm mặn tốt hơn. Ngoài ra, các muối humat hòa tan còn giúp cho quả và hạt chống chín ngay cả khi Cán bộ hướng dẫn Ts.Lê Thanh Phước 5 Sinh viên thực hiện Nguyễn Quốc Thắng Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Luận văn tốt nghiệp thời tiết không thuận lợi. Trong khi đó, hàm lượng protein cũng tăng lên, chất lượng quả và hạt cải thiện nhiều. Các muối humat hòa tan còn ảnh hưởng tốt đến sự phân hủy các thuốc trừ sâu dư thừa trong đất, làm hạn chế tác hại của dư lượng thuốc trừ sâu đối với môi trường đất và nước. Đối với vật nuôi, các muối hòa tan của acid humic cũng có tác dụng kích thích và điều hòa tăng trưởng rất rõ, chủ yếu nhờ thúc đẩy quá trình trao đổi chất trong cơ thể động vật và nhờ tác dụng phòng chống các bệnh đường ruột của các nhóm quinoid và hydroxyl phenolic của acid humic. Các hợp chất humic được các nhà hóa học phát hiện ra sự tồn tại của chúng từ những năm 1800, nhưng cấu trúc và đặc tính hóa học của chúng đến nay vẫn còn chưa rõ. Achard (1780) là người đầu tiên trích than bùn với dung dịch kiềm và kết quả tìm thấy một chất không định hình gọi là acid humic. Năm 1822, Dobereiner đặt tên acid humic cho thành phần màu nâu của chất hữu cơ trong than bùn. Bảng 1 Sơ đồ phân loại acid humic theo Oden' s (1919) Tan trong Nhóm chất Humus coal Nước Etanol Kiềm - - - Màu sắc Tên khác Đen Umin ulmin Nâu đen Acid humic * - + Axit humic hơi đỏ Acid hymotomelami -* + + Acid fulvic + + + Cán bộ hướng dẫn Ts.Lê Thanh Phước 6 Nâu vàng nhạt Axit fulvic Vàng nhạt Cren axit đến hồng Apocrenic Sinh viên thực hiện Nguyễn Quốc Thắng Luận văn tốt nghiệp Bảng 2 Sự tan được trong các dung môi của chất mùn Tan trong Nhóm chất Nước Kiềm Acid Humin - - - Acid humic -* + - Acid fulvic + + + Ghi chú: (+): Tan (-): Không tan (*): Ít tan (-*): Khó tan Acid humic là chất không định hình, tan trong kiềm, không tan trong acid vô cơ, gốc polyphenol có màu nâu đen đến đen. Acid humic có chứa C, H, O, N và có cả S, P. Acid fulvic là chất vô định hình, tan trong kiềm và acid vô cơ, gốc polyphenol có màu vàng nhạt đến vàng đồng. Vaughan và Ord (1984) cho rằng humin là chất không tan trong kiềm và acid. Các hợp chất humin được phân theo độ tan, nếu lấy chất mùn chiết với bazơ mạnh, rồi cho sản phẩm tan trong acid thì ta có: Humin là những sản phẩm gốc thực vật không chiết được. Acid humic là sản phẩm kết tủa trong quá trình acid hóa. Acid fulvic là những chất hữu cơ còn lại trong dung dịch acid. Cán bộ hướng dẫn Ts.Lê Thanh Phước 7 Sinh viên thực hiện Nguyễn Quốc Thắng Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Luận văn tốt nghiệp Cho tới nay người ta biết được các hợp chất humic là những chất điện ly có phân tử cao, từ vài trăm (acid fulvic) đến vài vạn (acid humic và humin). Chúng không phải là những phân tử riêng lẻ mà liên kết với nhau. Các hợp chất humic này hình thành một bộ khung cacbon có chứa các gốc thơm, một số nhóm oxy hoạt động và có thể có những nhóm giống như protein, và hydrocarbua. (sugar) CH=O COOH COOH (CH-OH)4 COOH HO R H C CH O H N O HO O O O OH O O O COOH CH2 CH O N O OH O CH OH O COOH O NH R C OH O CH O (peptide) NH Hình 3 Công thức phân tử được đề nghị của acid humic theo Stevenson OH COOH HOOC CH2 OH CH2 C HOOC CH2 COOH OH CH O CH2 CH2 CH2 C O COOH CHOH COOH Hình 4 Công thức đề nghị của acid fulvic theo Buffle Cán bộ hướng dẫn Ts.Lê Thanh Phước 8 Sinh viên thực hiện Nguyễn Quốc Thắng
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan