GIÁP THỊ HẢI LINH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Giáp Thị Hải Linh NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ VÀ KHẢO SÁT ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU NANO SiO2 TRONG NÔNG NGHIỆP KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành kỹ thuật hóa học KHOÁ 2014B Hà Nội - 09/2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Giáp Thị Hải Linh NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ VÀ KHẢO SÁT ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU NANO SiO2 TRONG NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS La Thế Vinh TS La Thế Vinh Hà Nội – 09/2016 Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình riêng Các số liệu luận văn trung thực, kết nghiên cứu chƣa đƣợc công bố tài liệu Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Học viên GIÁP THỊ HẢI LINH Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn xin trân trọng cảm ơn trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Hóa Học Công Nghiệp Việt Nam tập thể hƣớng dẫn giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Học viên GIÁP THỊ HẢI LINH Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học MỤC LỤC MỤC LỤC Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU CHƢƠNG I TỔNG QUAN 11 1.1 VAI TR CỦA SILIC TRONG TH M CANH N NG NGHI P 11 1.1.1 Vai trò silic trồng 11 1.1.2 Vai trò silica đất trồng 15 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC 17 1.2.1 Phân bón chứa silic 17 1.2.2 Vật liệu nano-SiO2 22 1.2.2.1 Tình hình nghiên cứu nƣớc 25 1.2.2.2 Chất thải H2SiF6 chế biến quặng apatit làm phân bón 33 CHƢƠNG II PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHI M 36 2.1 NGUYÊN VẬT LI U, HÓA CHẤT 36 2.2 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ 36 2.3 THỰC NGHI M 36 2.3.1 Tổng hợp nano silica 36 2.3.1.1 Quy trình tổng hợp nano silica 36 2.3.1.2 Khảo sát tối ƣu hóa trình tổng hợp nano SiO2 37 2.3.3 Xác định đặc trƣng hóa lý sản phẩm 38 2.3.3.1 Phƣơng pháp phân t ch nhiệt TG DSC 38 2.3.3.2 Phƣơng pháp nhi u xạ tia X XRD 39 Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học 2.3.3.3 Phƣơng pháp k nh hiển vi điện tử qu t SEM 42 2.3.3.4 Phƣơng pháp k nh hiển vi điện tử truyền qua TEM 43 2.3.3.5 Xác định diện t ch bề mặt riêng phƣơng pháp BET 44 2.3.3.6 Phƣơng pháp đo phổ hồng ngoại biến đổi FTIR 46 2.3.3.7 Xác định t nh chất hấp phụ nano SiO2 yếu tố sắt, nhôm di động 47 2.3.4 Khảo sát ứng dụng nano silica nông nghiệp 47 2.3.4.1 Sản xuất phân bón NPK chứa nano silica 47 2.3.4.2 Nghiên cứu khảo sát ảnh hƣởng phân bón chứa nano SiO2 đến suất lúa 47 CHƢƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 51 3.1 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO SiO2 TỪ AXIT H2SiF6 VÀ THỦY TINH LỎNG 51 3.1.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ phản ứng đến t nh chất sản phẩm 51 1.2 Ảnh hƣởng nồng độ axit H2SiF6 đến t nh chất sản phẩm 53 3.1.3 Ảnh hƣởng tốc độ nạp liệu thủy tinh lỏng đến t nh chất sản phẩm 55 3.1.4 Ảnh hƣởng thời gian già hóa đến t nh chất sản phẩm 58 3.1.5 Ảnh hƣởng chất hoạt động bề mặt đến t nh chất sản phẩm 59 3.1.6 Ảnh hƣởng nhiệt độ sấy nung đến t nh chất sản phẩm 62 3.1.7 Đặc trƣng hóa lý t nh chất sản phẩm nano silica 64 3.2 NGHIÊN CỨU TÍNH HẤP PHỤ CỦA NANO SILICA ĐỐI VỚI SẮT, NH M DI ĐỘNG ĐỂ HẠN CHẾ HI N TƢỢNG CỐ ĐỊNH L N TRONG ĐẤT 66 3.2.1 Nghiên cứu t nh hấp phụ nano silica ion Al3+ 67 3.2.1.1 Xác định thời gian đạt cân hấp phụ 67 3.2.1.2 Xác định dung lƣợng hấp phụ 68 3.2.2 Nghiên cứu t nh hấp phụ nano silica ion Fe3+ 69 3.2.2.1 Xác định thời gian đạt cân hấp phụ 69 Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học 3.2.2.2 Xác định dung lƣợng hấp phụ 70 3.3 NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SỬ DỤNG NANO-SiO2 TRONG PHÂN BÓN 72 3.4 NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA PH N BÓN CHỨA NANO SILICA ĐẾN NĂNG SUẤT C Y LÚA 73 3.4.1 Tình hình thời tiết, kh hậu nơi khảo sát 73 3.4.2 Kết phân t ch t nh chất đất khảo sát 73 3.4.3.Kết khảo sát ảnh hƣởng phân bón NPK-SiO2 lúa 75 3.4.3.1 Th nghiệm diện hẹp 75 3.4.3.2 Th nghiệm diện rộng 79 KẾT LUẬN 82 TÀI LI U THAM KHẢO 84 Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học Danh mục chữ viết tắt TEOS: Tetraethyl orthosilicate Si(OC2H5)4 TMOS: Tetramethyl orthosilicate Si(OCH3)4 DNA: Deoxyribonucleic acid RNA: Ribonucleic acid KH&CN: Khoa học công nghệ ĐHQG: Đại học Quốc gia ĐC: Đối chứng CHĐBM: Chất hoạt động bề mặt HTXNN: Hợp tác xã nông nghiệp CN: Công nghiệp PA: Purity Analysis Danh mục bảng Bảng 1.1 Năng suất trồng bón phân bón silic[2] Bảng 1.2 Thành phần hóa học dung dịch axit H2SiF6 - Nhà máy DAP Đình Vũ (Hải Phòng) Bảng 1.3 Thành phần hóa học dung dịch axit H2SiF6 Nhà máy Supephốt phát hóa chất Lâm Thao Bảng 2.1 Các phương pháp phân tích đất, phân bón trồng Bảng 3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến tính chất sản phẩm Bảng 3.2 Ảnh hưởng nồng độ axit H2SiF6 đến tính chất sản phẩm Bảng 3.3 Ảnh hưởng tốc độ nạp liệu đến thời gian tạo gel tính chất sản phẩm Bảng 3.4 Nồng độ Al3+ dung dịch theo thời gian hấp phụ Bảng 3.5 Dung lượng hấp phụ nano-SiO2 dung dịch Al3+ có nồng độ khác sau thời gian 90 phút Bảng 3.6 Nồng độ Fe3+ dung dịch theo thời gian hấp phụ Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học Bảng 3.7 Dung lượng hấp phụ nano-SiO2 dung dịch Fe3+ có nồng độ khác sau thời gian 90 phút Bảng 3.8 Tình hình thời tiết khí hậu nơi khảo nghiệm 2015 - Hà Nội Bảng 3.9 Tính chất lý hóa học loại đất khảo nghiệm (0-20cm) Trung tâm Nghiên cứu Phân bón dinh dưỡng trồng thực Bảng 3.10 Cấu thành suất lúa vụ xuân đất phù sa Bảng 3.11 Ảnh hưởng phân bón đến suất lúa vụ xuân đất phù sa Bảng 3.12 Cấu thành suất lúa mùa đất phù sa Bảng 3.13 Ảnh hưởng phân bón đến suất lúa vụ mùa đất phù sa Bảng 3.14 Cấu thành suất lúa vụ xuân đất bạc màu Bảng 3.15 Ảnh hưởng phân bón đến suất lúa vụ xuân đất bạc màu Bảng 3.16 Ảnh hưởng phân bón đến suất lúa mùa, mô hình diện rộng đất bạc màu Bảng 3.17 Hiệu kinh tế việc sử dụng phân bón NPK- SiO2 cho lúa mùa đất bạc màu Danh mục hình vẽ, đồ thị H n 1.1 Silic tro trồng Hình 1.2 Sơ đồ tế bào biểu bì lúa Hình 1.3 Mô hình cấu trúc tứ diện Silica (SiO4) Hình 1.4 Cấu trúc tinh thể Silica Hình 2.1 Quy trình tổng hợp nano SiO2 từ axit H2SiF6 thủy tinh lỏng Hình 2.2 Thiết bị phân tích nhiệt PYRIS Diamond Hình 2.3 Máy nhiễu xạ tia X Hình 2.4 Kính hiển vi điện tử quét Hình 2.5 Kính hiển vi điện tử truyền qua JEOL Hình 2.6 Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ theo phân loại IUPAC Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học Hình 2.7 Máy quang phổ hồng ngoại FT-IR Hình 3.1 Đường đẳng nhiệt hấp phụ khử hấp phụ N2 mẫu SiO2 thu điều chế nhiệt độ khác Hình 3.2 Ảnh TEM sản phẩm Silica điều chế nhiệt độ khác Hình 3.3 Đường đẳng nhiệt hấp phụ khử hấp phụ N2 mẫu SiO2 thu từ dung dịch H2SiF6 có nồng độ khác Hình 3.4 Ảnh TEM mẫu SiO2 thu tốc độ nạp liệu khác Hình 3.5 Ảnh SEM sản phẩm silica điều chế nhiệt độ phòng, tốc độ nạp liệu: a) ml/phút; b) 20 ml/phút; c) 50 ml/phút; d) 70 ml/phút Hình 3.6 Ảnh TEM mẫu nano SiO2 ứng với mẫu làm già thời gian khác a) 3h; b) 7h; c)12h; d)24h; e)48h Hình 3.7 Ảnh TEM nano SiO2 sử dụng chất hoạt động bề mặt khác nhau: a) CTAB b) Las c) TEA Hình 3.8 Giản đồ phân tích nhiệt TG/DSC mẫu kết tủa Si(OH)4 sau lọc rửa Hình 3.9 Phổ FTIR mẫu SiO2 sấy nhiệt độ khác nhau: a) 180oC; b) 300oC ; c) 800oC Hình 3.10 Giản đồ nhiễu xạ XRD sản phẩm silica Hình 3.11 Đường đẳng nhiệt hấp phụ khử hấp phụ N2 sản phẩm silica Hình 3.12 Ảnh TEM sản phẩm nano silica Hình 3.13 Ảnh SEM sản phẩm nano silica Hình 3.14 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Lanngmuir nano SiO2 Al 3+ Hình 3.15 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Lanngmuir nano-SiO2 Fe3+ Hình 3.16 Ảnh khảo nghiệm phân bón NPK-SiO2 mô hình diện hẹp lúa đất phù sa thuộc xã Sài Sơn, Quốc Oai, Hà Nội Hình 3.17 Ảnh khảo nghiệm phân bón NPK-SiO2 mô hình diện hẹp diện rộng lúa đất bạc màu thuộc xã Tiền Phong, Mê Linh, Hà Nội Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học Đất phù sa Eutric Fluvisols có t nh chất vật lý tốt; phản ứng đất trung t nh, hàm lƣợng bon hữu đạm trung bình, lân tổng số giàu, kali tổng số trung bình, lân d tiêu trung bình kali d tiêu nghèo Nhìn chung, loại đất lý tƣởng để trồng loại rau màu Đất bạc màu Plinthic Acrisols : Là loại đất nhẹ, đất chua, hàm lƣợng bon hữu đạm, lân d tiêu trung bình, lân kali tổng số nghèo, kali d tiêu nghèo Là loại đất có độ phì nhiêu tự nhiên thấp, nhƣng lại có độ phì nhiêu thực tế cao nên biết áp dụng tiến kỹ thuật đất bạc màu loại đất quý để canh tác loại rau Bảng 3.9 Tính chất lý hóa học loại đất khảo nghiệm (0-20cm) Trung tâm Nghiên cứu Phân bón dinh dưỡng trồng thực TT Chỉ tiêu Loại đất Phù sa (P) Bạc màu X Độ ẩm, % 21,5 17,2 Độ xốp, % 45,8 54,3 Dung trọng, g cm3 1,38 1,18 SiO2, mg/100g 2,34 pHKCl 6,8 1,75 4,5 OC 1,72 1,15 N 0,14 0,11 P O5 0,13 0,06 K2 O 1,58 0,31 P O5 5,42 7,94 K2 O 8,14 4,63 Dinh dƣỡng tổng số, % Dinh dƣỡng d tiêu,mg 100g 74 Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học 3.4.3.Kết khảo sát ảnh hƣởng phân bón NPK-SiO2 lúa 3.4.3.1 T ng iệm diện ẹp a) Trên đất phù sa Th nghiệm 1: Th nghiệm diện hẹp vụ xuân đất phù sa - Địa điểm: xã Sài Sơn, huyện Quốc Oai , thành phố Hà Nội - Giống lúa: Khang Dân Mật độ cấy: 40 khóm m2 - Ngày gieo hạt: 02 02 2015 Ngày thu hoạch: 08 05 2015 - Công thức bón phân: 90 N - 60 P2O5 - 40 K2O kg vụ Bảng 3.10 Cấu thành suất lúa vụ xuân đất phù sa Số bông/m2 Số hạt Tỷ lệ hạt chắc, % P 1000 hạt, g CT1 245,6 145,6 86,10 CT2 256,3 150,3 CT3 255,6 CT4 251,8 Công thức Năng suất lý thuyết Tạ % 20,1 61,89 100,0 86,20 20,3 67,41 108,9 159,2 86,70 20,3 71,62 115,7 150,3 85,90 20,2 65,67 106,1 Bảng 3.11 Ảnh hưởng phân bón đến suất lúa vụ xuân đất phù sa Công thức Năng suất, tạ Bội thu Tạ % CT1 57,17 a - - CT2 60,97 ab 3,80 6,65 CT3 64,30 b 7,13 12,48 CT4 60,30 ab 3,13 5,48 LSD 0,05 6,36 75 Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học Th nghiệm 2: Th nghiệm diện hẹp vụ mùa đất phù sa Địa điểm: xã Sài Sơn, huyện Quốc Oai, thành phố Hà Nội - Giống lúa: Khang dân Mật độ cây: 40 khóm m2 - Ngày gieo hạt: 15 07 2015 Ngày thu hoạch: 14 10 2015 - Công thức bón phân: 90 N - 60 P2O5 - 40 K2O kg vụ Bảng 3.12 Cấu thành suất lúa mùa đất phù sa Số bông/m2 Số hạt Tỷ lệ hạt chắc, % P 1000 hạt, g CT1 240,3 138,2 85,60 CT2 250,6 136,8 CT3 255,3 CT4 252,3 Công thức Năng suất lý thuyết tạ % 19,8 56,29 100,0 85,30 20,3 59,36 105,5 143,2 86,50 20,3 64,20 114,0 140,3 85,10 20,0 60,25 107,0 Bảng 3.13 Ảnh hưởng phân bón đến suất lúa vụ mùa đất phù sa Công thức Bội thu Năng suất, tạ Tạ % CT1 53,97 a - - CT2 58,77 ab 4,80 8,89 CT3 60,37 b 6,40 11,86 CT4 57,87 ab 3,90 7,23 LSD0,05 6,09 76 Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học Hình 3.16 Khảo nghiệm phân bón NPK-SiO2 mô hình diện hẹp vụ mùa lúa đất phù sa thuộc xã Sài Sơn, Quốc Oai, Hà Nội b) Trên đất bạc màu Th nghiệm 3: Th nghiệm diện hẹp vụ xuân đất bạc màu - Địa điểm: xã Tiền Phong, huyện Mê Linh, thành phố Hà Nội - Giống lúa : Khang Dân Mật độ cây: 48 khóm m2 - Ngày gieo hạt: 20 01 2015 Ngày thu hoạch: 15 04 2015 77 Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học - Công thức bón phân: 80 N - 60 P2O5 - 60 K2O kg vụ Bảng 3.14 Cấu thành suất lúa vụ xuân đất bạc màu Số bông/m2 Số hạt Tỷ lệ hạt chắc, % P 1000 hạt, g CT1 230,2 140,3 83,50 CT2 235,6 143,2 CT3 246,5 CT4 238,2 Công thức Năng suất lý thuyết tạ % 20,1 54,21 100,0 85,60 19,8 57,18 105,5 146,3 84,30 20,3 61,71 113,8 149,2 83,60 19,6 58,23 107,4 Bảng 3.15 Ảnh hưởng phân bón đến suất lúa vụ xuân đất bạc màu Công thức Bội thu Năng suất, tạ Tạ % CT1 53,43 a CT2 56,63 ab 3,20 5,99 CT3 59,77 b 6,34 11,86 CT4 55,47 ab 2,03 3,81 LSD0,05 5,01 N ận t: - Đối với sinh trƣởng phát triển lúa: Khi bón phân NPK-SiO2, lúa sinh trƣởng tốt, xanh cứng cáp, vƣơn thẳng, cao hơn, dài hơn, trọng lƣợng t nh 1.000 hạt cao Khi ch n, hạt màu vàng sáng đẹp so với mẫu đối chứng Tỷ lệ lúa bị đổ tỷ lệ bạc giảm Lúa t bị nhi m bệnh khô đầu - Kết thu hoạch lúa đất phù sa diện hẹp cho thấy phân bón NPK-SiO2 CT3 có tác dụng tăng suất thu hoạch lúa ~7,13 tạ tƣơng đƣơng 78 Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học 12,48%) bảng 3.11) vụ xuân ~6,40 tạ ~11,86%) bảng 3.13) vụ mùa - Trên đất bạc màu diện hẹp, suất thu hoạch lúa tăng ~6,34 tạ/ha (~ 11,86% bảng 3.15); mức tăng suất mức có ý ngh a thống kê so với công thức ĐC1 công thức đƣợc bón phân theo quy trình địa phƣơng với lƣợng phân bón quy đạm, lân kali nguyên chất - So với công thức ĐC2 , công thức CT3 phân bón NPK-SiO2 cho tăng suất lúa ~5-6% vụ xuân ~3% vụ mùa Quan trọng giảm lƣợng phân bón 20 % so với lƣợng bón công thức khác CT1, CT2, CT3 , suất lúa CT4 giữ ổn định hai vụ Nhƣ vậy, sử dụng nano- SiO2 phân NPK-SiO2 có tác dụng nâng cao hiệu suất sử dụng phân bón 3.4.3.2 T ng iệm diện rộng Th nghiệm 4: Th nghiệm diện rộng vụ mùa đất bạc màu - Địa điểm: xã Tiền Phong, huyện Mê Linh, thành phố Hà Nội - Giống lúa : Khang dân Mật độ cây: 48 khóm m2 - Ngày gieo hạt: 10 2015 Ngày thu hoạch: 11 10 2015 - Ngày bón phân : lần - 28 2015; lần - 10 2015 lần - 30/8/2015 - Công thức bón phân: 80 N - 60 P2O5 - 60 K2O kg vụ Bảng 3.16 Ảnh hưởng phân bón đến suất lúa mùa, mô hình diện rộng đất bạc màu Công thức Bội thu Năng suất, tạ Tạ % Đối chứng 50,57 a - - Phân NPK-SiO2 56,43 b 5,86 11,58 LSD0,05 5,90 Nhận t: 79 Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học Kết thu hoạch lúa mùa mô hình diện rộng đất bạc màu (bảng 3.16) cho thấy: - Phân bón NPK-SiO2 có hiệu rõ rệt, có tác dụng tăng suất ~5,86 tạ/ha (~ 11,58%) so với đối chứng mô hình; mức so sánh thống kê có ý ngh a Nguyên nhân đƣợc giải thích đƣợc bổ sung vào phân bón NPK bón cho lúa, silica nano vô định hình trở thành nguồn cung cấp dinh dƣỡng silic bổ sung cho trình sinh trƣởng phát triển lúa, giúp tăng cƣờng khả trao đổi chất cây, thân cứng cáp, tăng khả chống chọi với sâu bệnh - Ngoài khả cung cấp dinh dƣỡng cho trồng, nano silica hấp phụ sắt nhôm di động đất nên hạn chế đƣợc tƣợng cố định lân đất, nhờ lƣợng lân bón cho trồng đƣợc phát huy hiệu tham gia vào trình điều tiết dinh dƣỡng Cách lý giải hoàn toàn phù hợp với số tài liệu công bố vai trò tác dụng silica [1, 2, 7, 25] - Về hiệu kinh tế, việc sử dụng phân bón NPK-SiO2 mang lại hiệu kinh tế 3.208.000 đ vụ cho ngƣời trồng lúa bảng 3.17 Căn để xác định hiệu kinh tế gồm: - Đơn giá thóc: 6.000 đ kg - Giá phân bón NPK-SiO2 16-16-8-13S-SiO2: 12.000 đ kg; Ure: 10.000 đ kg; lân: 3.000 đ kg; Kali: 11.500 đ kg Bảng 3.17 Hiệu kinh tế việc sử dụng phân bón NPK- SiO2 cho lúa mùa đất bạc màu Tăng thu Công thức Năng suất, tạ đ Tăng chi, đ Lợi nhuận, đ Tạ CT1 50,57 - - - - CT2 56,43 5,86 3.516.000 308.000 3.208.000 80 Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học Hình 3.17 Khảo nghiệm phân bón NPK-SiO2 mô hình diện hẹp diện rộng lúa đất bạc màu thuộc xã Tiền Phong, Mê Linh, Hà Nội 81 Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học KẾT LUẬN Với mục đ ch nghiên cứu để tổng hợp vật liệu nano silca từ nguồn thủy tinh lỏng công nghiệp axit hexaflosilicic H2SiF6 - sản phẩm phụ nhà máy DAP Đình Vũ; ứng dụng sản phẩm phân bón NPK cho nông nghiệp, nhiều phƣơng pháp nghiên cứu đại với phƣơng pháp phân t ch đánh giá nông nghiệp, luận văn đạt đƣợc số kết nhƣ sau: - Đã đƣa chế độ kết tủa phù hợp tạo huyền phù Si OH từ dung dịch thủy tinh lỏng có nồng độ SiO2 ~ 28,5%, môđun = axit H2SiF6 có nồng độ ~ 9% với điều kiện: nhiệt độ phản ứng 25 o C, tốc độ nạp liệu thủy tinh lỏng 0,56 ml/phút/g.H2SiF6, tốc độ khuấy 700 vòng/phút, thời gian già hóa kết tủa 24h; sử dụng chất hoạt động bề mặt CTAB chất xúc tiến phù hợp cho trình tạo hạt từ dung dịch huyền phù Si OH sau kết tủa Đƣa đƣợc chế độ xử lý nhiệt tối ƣu để chuyển huyền phù Si OH sang nano silica 180 ÷ 300 oC Sản phẩm nano-SiO2 tạo thành có khả hấp phụ tƣơng đối tốt yếu tố sắt, nhôm di động Dung lƣợng hấp phụ cực đại lần lƣợt ~ 83,33 mg/g (đối với Fe3+) ~ 90,909 mg/g (đối với Al3+) - Đã ứng dụng đƣợc sản phẩm nano silica làm chất bổ sung cho phân bón NPK đánh giá hiệu lực phân bón hỗn hợp NPK-SiO2 sinh trƣởng, phát triển lúa, yếu tố cấu thành suất suất thu hoạch lúa số loại đất miền Bắc Phân bón hỗn hợp NPK-SiO2 có hiệu lực r rệt lúa loại đất mùa vụ khác Khi bón đầy đủ lƣợng phân quy đạm, lân, kali nguyên chất so với quy trình bón phân địa phƣơng, phân bón NPK-SiO2 cho tăng suất lúa đến 12,48% mang lại hiệu kinh tế r rệt 3.208.000 đ Khi giảm lƣợng bón quy đạm, lân, kali nguyên chất so với quy trình bón phân địa phƣơng 20%, phân bón NPK-SiO2 giữ ổn định suất lúa; chứng tỏ nano silica có tác dụng nâng cao hiệu suất sử dụng phân bón nông nghiệp 82 Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học KIẾN NGHỊ Kết nghiên cứu đề tài luận án cho thấy hiệu r rệt nano silica phân bón, có tác dụng nâng cao suất thu hoạch đến 12,48%, mang lại hiệu kinh tế 3.208.000đ lúa Để hoàn thiện phát triển hƣớng nghiên cứu này, cần thiết phải nghiên cứu sâu công nghệ điều chế nano silica quy mô công nghiệp để hạ giá thành sản phẩm, đồng thời tiếp tục nghiên cứu thêm ảnh hƣởng nano silica phân bón loại trồng khác nhiều loại đất canh tác khác 83 Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Anh A Krysztafkiewicz, S Binkowski and A Dec (2003), "Application of silica-based pigments in water-borne acrylic paints and in solvent-borne acrylic paints", Dyes and Pigments, 60, pp 233–242 Allen V Barker, David J Pilbeam (2007), Handbook of Plant Nutrition – Silicon, pp 551–562 Andrzej Krysztafkiewicz, Zbigniew Swit (2005), "Evaluation of waste silica precipitated in the process of hydrofluoric acid prodution from fluosilicic acid", Physicochemical Problems of Mineral Processing, 39, pp 165 – 176 D C Edwards (1990), " Polymer-filler interactions in rubber reinforcement", Journal of Materials Science, 25, pp 4175-4185 E.N Poddenezhny, A.A Boika, B.V Plusch (2002), "Role of fluorine ions in the formation of silica gel structure and gel glass", Materials Science, 20(2), 2002 Gaia Piazzesi, Daniele Nicosia, Mukundan Devadas, Oliver Krocher, Martin Elsener, Alexander Wokaun (2007), "Investigation of HNCO adsorption and hydrolysis on Fe-ZSM5", Catalysis Letters, 115, 1–2 H Wanyika, E Gatebe, P Kioni, Z Tang, Y Gao (2011), Controlled release of fertiliser using mesoporous silica nanoparticles, Scientific Conference Proceedings Hyo Shin Yu, Kang-In Rhee, Churl Kyong Lee, Dong-Hyo Yang (2000), "Twostep Ammoniation of By-Product Fluosilicic Acid to Produce High Quality Amorphous Silica" , Korean J.Chem Eng., 17(4), 401-408 J H Johnston, A J McFarlane, T Borrmann and J Moraes (2004), "Nanostructured silicas and silicates-new materials and their applications in paper", Current Applied Physics, 4, pp 411–414 84 Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học 10 Jan Schlomach, Matthias Kind (2004), "Investigation on the semi-batch precipitation on silica", Jounal of Colloid and Interface Science, 277, pp 316 – 326 11 John W.Marx, Bartlesville, Okla., Process for producing a silica gel fertilizer and the product thereof, US Patent 3,137,564 12 M Matsuda, M Watanabe, H Okada, M Wada and O Kitao (2002), Process for producing silica particles suitable for use as filler for paper, US Patent 2002/0040773 A1 13 Makoto Tsugeno, Kenji Tanimoto, Masao Kubo (1995), Pocess for producing high purity silica by reacting crude silica with ammonium fluorid, US Patent 5,458,864 14 N Vasanthi, Lilly M Saleena, S Anthoni Raj (2012), "Silic in Day Today Life", World Applied Sciences Journal, 17 (11), pp.1425–1440 15 Narayan S.tavare, Jonh Garside (1993), "Silica Precipitation in semi-batch Crystallize", Chemical Engineering Science, 48( 3), pp 475 – 488 16 Paul C Chieng, Vikram P Mehrotra, Chin-Liang Chou (1992), Method of production of high purity silica and ammonium fluoride, US Patent 5,165,904 17 Pradip B Sarawade, Jong-Kil Kim, Askwar Hilonga (2010), "Recovery of high surface area mesoporous silica from waste hexafluorosilicic acid (H2SiF6) of fertilizer industry", Jounal of Hazarduos Materials, 173, pp 576-580 18 R A Macchio, I Brown and M Tietjen (1989), Cosmetic powder employing spherical silica particles, US Patent 4,837,011 19 Ricardo M Ferullo, Norberto J Castellani (2004), "NCO adsorption over SiO2 and Cu/SiO2 cluster models from density functional theory", Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 221, pp 155–162 20 S Ichinohe, M Kudo and A Yamamoto (2002), Cosmetic comprising spherical hydrophotic fine silica particles, US Patent 6,335,037 85 Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học 21 Satisk K Wason (1975), Amorphous precipitated siliceous pigment for cosmetic or dentrifrice use and method for their production, US Patent 3,928,541 22 Svend S.Svendsen, Madison (1934), Production of precipitated silica, US Patent 1,959,749 23 T Mizutani, K Arai, M Miyamoto, Y Kimura (2006), "Application of silicacontaining nano-composite emulsion to wall paint: A new environmentally safe paint of high performance", Progress in Organic Coatings ,55, pp 276–283 24 Tariq Aziz, Maqsood Ahmad Gill, Rahmatullah (2002), Silic nutrition and crop production: A review, Faisalabad 25 Taknobu Noda, Hirofumi Honda (2001), Silica based fertilizer and method for using the same, US Patent 6,254,656 B1 26 V.V Matichenkov and A.A Kosobrukhov (2004), Silic effect on the plant resistance to salt toxicity, 13th International Soil Conservation Organisation Conference, Brisbane 27 Wenyi Yuan, Solihin, Qiwu Zhang, Junya Kano, Fumio Saito (2014), "Mechanochemical formation of K–Si–Ca–O compound as a slow-release fertilizer", Powder Technology, 260, pp 22–26 28 Y Chevallier, P Cochet and P Fourre (2007), Precipitated silica used as reinforcing filler for elastomers, US Patent 6,468,493 B1 Tài liệu tiếng Việt 29 La Văn Bình, Trần Mạnh Thắng (2008), "Nghiên cứu điều chế tạo hạt SiO2 kích thƣớc nanom t từ thủy tinh lỏng phƣơng pháp sol-gel", Tạp chí Hóa học & Ứng dụng 30 Ngô Văn Cờ, Huỳnh Kỳ Phƣơng Hạ (2002), Chế tạo Silica dùng kem đánh răng, Hội nghị Khoa học lần 8, ĐH Bách Khoa Tp.HCM 86 Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học 31 Lê Văn Hải, Hà Thúc Huy (2010), Tổng hợp nano silica từ vỏ trấu, Hội nghị Khoa học lần thứ 7, Đại học KHTN - ĐH QG Tp.HCM 32 Thúy Hằng (2001), "Axit flosilixic (H2SiF6) - nguyên liệu sản xuất axit flohyđric (HF) nhôm florua (AlF3 tƣơng lai", Tạp chí Công nghiệp Hóa chất, 02 33 Thế Ngh a 2006 , "Tình hình sản xuất photpho vàng giới", Tạp chi Công nghiệp Hóa chất, 05 34 Hoàng Nhâm (2000), Hóa học Vô cơ, 2, Nhà Xuất Giáo dục, tr.128 - 147 35 Nguy n Huy Phiêu (2004), "Sản xuất hợp chất nhôm florua criolit dùng cho công nghệ điện phân nhôm", Tạp chí Công nghiệp Hóa chất, 02 36 Nguy n Hữu Phú (2003), Hóa lý & hóa keo Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 37 Ngô Thị Thuận, Trần Thị Văn Thi (2000), "Các kim loại chuyển tiếp hệ xúc tác dị thể oxi hóa phenol ancol", Tạp chí Hoá học, 38(1), tr 19 38 Ngô Thị Thuận, Trần Thị Văn Thi (2001), "Nghiên cứu biến đổi cấu trúc hệ xúc tác Fe2O3 phản ứng oxi hóa H2O2", Tạp chí Hóa học, 39(3), tr.57-61 39 Đỗ Hải Triều 2008 , Nghiên cứu ảnh hưởng phân bón silica đến sinh trưởng, suất chất lượng lạc đất phù sa bạc màu tỉnh Vĩnh Phúc, Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp, Thái Nguyên 40 Hoàng Anh Tuấn, Dƣơng Mạnh Tiến, Đặng Hữu Tuân, Nguy n Quang Hợp, Giáp Thị Hải Linh, Nguy n Thị Hoài (2011), "Nghiên cứu điều chế NH4)2SiF6 từ cát trắng Việt Nam theo phƣơng pháp phân giải amoni florua nhiệt độ thấp", Tạp chí Hóa học, 49(3A), tr 263-268 41 Hoàng Anh Tuấn, Dƣơng Mạnh Tiến, Đặng Hữu Tuân, Nguy n Quang Hợp, Giáp Thị Hải Linh, Nguy n Thị Hoài (2011), "Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano silica từ NH4)2SiF6 theo phƣơng pháp kết tủa dung dịch NH3", Tạp chí Hóa học 49(3A), tr 269-273 87 Giáp Thị Hải Linh Luận văn thạc sĩ khoa học 42 Hoàng Anh Tuấn, Dƣơng Mạnh Tiến, Nguy n Quang Hợp, Giáp Thị Hải Linh (2010), "Nghiên cứu điều chế nano-porous SiO2 từ chất thải H2SiF6 nhà máy phân bón DAP Đình Vũ", Tạp chí Hóa học, 48(5B), tr 58-63 43 Viện Thổ nhƣỡng - Nông hoá (2005), Báo cáo kết khảo nghiệm phân bón rễ Silica lúa số loại đất Miền Bắc Việt Nam, Hà Nội 88 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Giáp Thị Hải Linh NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ VÀ KHẢO SÁT ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU NANO SiO2 TRONG NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành:... phụ nano SiO2 yếu tố sắt, nhôm di động 47 2.3.4 Khảo sát ứng dụng nano silica nông nghiệp 47 2.3.4.1 Sản xuất phân bón NPK chứa nano silica 47 2.3.4.2 Nghiên cứu khảo sát. .. iên cứu điều c ế k ảo sát ứng dụng vật liệu nano SiO2 nông ng iệp" đƣợc tác giả lựa chọn nghiên cứu, sử dụng phƣơng pháp điều chế nano silica từ thủy tinh lỏng công nghiệp axit hexaflosilicic