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 cần có các dưỡng chất thiết yếu để sinh trưởng và phát triển. Bón phân là phương thức giúp tăng năng suất cây trồng. Phân bón có các thành phần đa lượng gồm ba thành phần N (Nitơ), P2O5 và K2O. Bốn thành phần trung lượng là Mg, SiO2, S, Ca. Các thành phần vi lượng là Bo, Na, Cl, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo…
Từ trước tới nay, việc đánh giá chất lượng phân bón đều 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 nghiệm 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 và cần có chuyên gia phân tích mới cho kết quả chính xác. Thời gian chờ phải mất đến 20 ngày.
Phương pháp huỳnh quang tia X (XRF) do các nhà khoa học tại Viện Khoa học vật liệu, dẫn đầu là TS. Nguyễn Thế Quỳnh phát triển, có khả năng 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 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.
Nhóm nghiên cứu 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 tác giả cũng nghiên cứu thành công 01 quy trình phân tích định lượng các chất dinh dưỡng: 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 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).
