Nghiên cứu phát triển phương pháp phân tích định lượng các chất dinh dưỡng trong phân bón hỗn hợp NPK bằng phương pháp huỳnh quang tia X và phương pháp hóa học
Cây trồng phát triển cần 19 nguyên tố hóa học thiết yếu thông qua hai đường dinh dưỡng như đường dinh dưỡng khoáng qua rễ và đường dinh dưỡng tinh bột qua lá. Để tăng năng xuất cho cây trồng phải dùng phân bón có các thành phần đa lượng (cây trồng dùng nhiều) là ba thành phần N (Nitơ), P2O5 , K2O. Bốn thành phần trung lượng (cây trồng dùng vừa phải) là Mg, SiO2, S, Ca. Các thành phần vi lượng (cây trồng dùng ít) là Bo, Na, Cl, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo…
Từ trước tới nay, việc đánh giá chất lượng phân bón dựa vào kết quả thử nghiệm theo các tiêu chuẩn quốc gia (TCVN), từ các phòng thí nghiệm được chỉ định bởi cơ quan nhà nước có thẩm quyền. Phương pháp thử chủ yếu là phương pháp phân tích hóa học hoặc phương pháp hóa học kết hợp với các phương pháp vật lý như: Hấp thụ nguyên tử, Quang kế ngọn lửa, Quang phổ phát xạ, Quang trắc... Các phương pháp này đòi hỏi việc chuẩn bị mẫu rất phức tạp, thông thường mẫu cần phân tích phải xử lý về dạng dung dịch với độ pha loãng hàng nghìn lần, trong giải hàm lượng đo: từ 0 mg/L đến 80 mg/L (80 ppm hay 0,0080 %). Người làm phân tích phải được đào tạo rất bài bản mới cho kết quả thử nghiệm chính xác. Thời gian nhận kết quả thử nghiệm sau 20 ngày, tính từ khi phòng thí nghiệm được chỉ định nhận mẫu.
Phương pháp huỳnh quang tia X (XRF) phân tích nhanh, đồng thời tất cả các nguyên tố có trong mẫu từ Mg (Z = 12) đến U (Z = 92) một cách trực quan mà không phải phá mẫu thành dung dịch như các phương pháp phân tích phân bón đã có trong các TCVN. Đối với các mẫu phân bón rắn, chỉ cần sấy đến khô kiệt, nghiền xuống kích thước hạt dưới 75µm trộn, nghiền với bột xenlulo khô (công thức hóa học C6H10O5) có kích thước hạt dưới 100µm, ép thành viên là phân tích được hàm lượng các chỉ tiêu tổng số. Khi cần phân tích hàm lượng hữu hiệu mới cần đến xử lý hóa học, nhưng cũng đơn giản hơn rất nhiều so với các phương pháp phân tích khác. Thiết bị và phương pháp XRF rất thích hợp cho các dây chuyền sản xuất phân bón công nghiệp. Với thiết bị và các phương pháp phân tích XRF đã được xây dựng sẵn trước, các doanh nghiệp sẽ kịp thời kiểm tra chất lượng nguyên liệu để có số liệu tính toán, điều chỉnh phối liệu sản xuất và kiểm tra chất lượng từng công đoạn thật tốt, bảo đảm chắc chắn sản phẩm phân bón sản xuất ra đạt mức chất lượng thiết kế.
Nhận thấy nhu cầu về phân tích nhanh, đồng thời hàm lượng các nguyên tố dinh dưỡng trong phân bón là rất cần thiết. TS. Nguyễn Thế Quỳnh cùng các đồng nghiệp trong Viện Khoa học vật liệu đã tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu phát triển phương pháp phân tích định lượng các chất dinh dưỡng trong phân bón hỗn hợp NPK bằng phương pháp huỳnh quang tia X và phương pháp hóa học”, mã số UDPTCN 02/20 – 22. Đề tài đã được Hội đồng nghiệm thu cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đánh giá xếp loại: Xuất sắc.
Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm các nhà khoa học Viện Khoa học vật liệu đã nâng cấp và thiết kế thành công hệ phổ kế XRF VietSpace 5006 - 2020 có tốc độ thu thập tia X cao 250.000 xung/giây (gấp 5 lần trước khi nâng cấp) cho ứng dụng phân tích phân bón vô cơ; đồng thời thiết kế chế tạo các thiết bị xử lý và chuẩn bị mẫu phân tích phù hợp với hệ phổ kế.
Các nhà khoa học cũng nghiên cứu thành công 01 quy trình phân tích định lượng các chất dinh dưỡng tổng số: P2O5, K2O, MgO, SiO2, S, CaO và phospho không hòa tan trong xitrat, bằng phương pháp XRF; 01 quy trình phân tích nhanh đồng thời các nguyên tố trong nguyên liệu, trên dây chuyền sản xuất một loại phân bón hỗn hợp NPK 5-10-3, bằng phương pháp XRF; 01 quy trình phân tích bằng phương pháp hóa học, xác định hàm lượng chất dinh dưỡng Nitơ tổng số và SiO2 hữu hiệu, đo trên máy quang trắc UV-VIS. Phương pháp hóa học cũng thực hiện phân tích các chỉ tiêu P2O5, K2O, MgO, SiO2, S, CaO, để có số liệu đối sánh với kết quả phân tích từ các phương pháp XRF và kết quả thử nghiệm của Trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng 1 (Quatest 1), cơ quan được chỉ định thử nghiệm phân bón theo quyết định số 3098/QĐ - BVTV – KH, ngày 10/10/2022 của Cục Bảo vệ thực vật – Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn;
Ngoài ra, đề tài có được 01 bằng giải pháp hữu ích số 2787 ”Phương pháp xác định hàm lượng phospho trong phân bón hỗn hợp NPK”. Quyết định số 20626w/QĐ-SHTT, ngày 16/12/2021; Đào tạo một học viên cao học làm luận văn Thạc sĩ với đề tài ”Nghiên cứu phương pháp phân tích kali trong phân bón hỗn hợp NPK rắn trên cơ sở phổ kế huỳnh quang tia X “; Công bố 01 bài báo: “X-ray fluorescence equipment and method, nutrient content analysis in solid NPK compound fertilizer”. Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption, 10 – special issue1(2021) 180-186.
Ảnh bằng độc quyền giải pháp hữu ích số 2787
