Định lượng nhanh chất dinh dưỡng trong phân bón hỗn hợp
Theo nhóm nghiên cứu, thiết bị và phương pháp XRF rất thích hợp cho các dây chuyền sản xuất phân bón công nghiệp.
Hệ phổ kế phân tích thành phần trong phân bón NPK của nhóm tác giả.
Phương pháp huỳnh quang tia X (XRF) phân tích nhanh, đồng thời tất cả các nguyên tố có trong mẫu mà không phải phá mẫu thành dung dịch như các phương pháp phân tích phân bón truyền thống.
Rút ngắn thời gian phân tích thành phần
TS Nguyễn Thế Quỳnh, Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cho biết, cây trồng phát triển cần 19 nguyên tố hóa học thiết yếu thông qua hai đường dinh dưỡng (đường dinh dưỡng khoáng qua rễ và đường dinh dưỡng tinh bột qua lá).
Để tăng năng suất cho cây trồng phải dùng phân bón có các thành phần đa lượng (cây trồng dùng nhiều) là ba thành phần N (Nitơ), P2O5 (Phosphoric anhydride), K2O (Kali oxit).
Bốn thành phần trung lượng (cây trồng dùng vừa phải) là Mg (Magie), SiO2 (Silic dioxide), S (lưu huỳnh), Ca (Canxi). Các thành phần vi lượng (cây trồng dùng ít) là B (Bo), Na (Natri), Cl (Chlor), Mn (Mangan), Fe (Sắt), Co (Carbon monoxide), Ni (Niken), Cu (Đồng), Zn (Kẽm), Mo (Molybden)…
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, Quan 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.
Trong khi đó, 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.
Sử dụng phương pháp huỳnh quang tia X
Theo nhóm nghiên cứu, 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.
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” đã được nhóm nghiên cứu của TS Nguyễn Thế Quỳnh bắt tay thực hiện.
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 quy trình phân tích định lượng các chất dinh dưỡng tổng số: P2O5 (Phosphor pentoxide), K2O (Kali oxide), MgO (Magnesi oxide), SiO2 (Silic dioxide), S (Lưu huỳnh), CaO (Calcium oxide) và phospho không hòa tan trong xitrat, bằng phương pháp XRF; 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; 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 của Cục Bảo vệ thực vật - Bộ NN&PTNT.
Theo TS Nguyễn Thế Quỳnh, Việt Nam là nước đang phát triển, ngành nông nghiệp chiếm tỉ trọng cao, nhu cầu sử dụng các loại phân bón không chỉ đòi hỏi nhiều về số lượng, đa dạng về chủng loại mà còn phải đảm bảo chất lượng để sử dụng hiệu quả.
Các loại phân bón muốn được cấp phép lưu hành phải có hàm lượng các chất chính và các yếu tố hạn chế đáp ứng được quy định tại quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với từng loại phân bón tương ứng.
Kiểm nghiệm phân bón hay thử nghiệm phân bón là hoạt động thí nghiệm được tiến hành dưới phương pháp phù hợp nhằm xác định, kiểm tra thành phần, hàm lượng các chất trong phân bón dựa trên các chỉ tiêu chất lượng.
Kiểm nghiệm phân bón để đảm bảo chất lượng theo đúng quy định, hạn chế những nguy hại về hệ sinh thái, dẫn đến ảnh hưởng nghiêm trọng sức khỏe con người, năng suất và chất lượng giảm sút; Là cơ sở để nhà sản xuất đưa ra hướng dẫn sử dụng và những khuyến cáo hợp lý cho người tiêu dùng, phục vụ cho hoạt động kiểm soát chất lượng phân bón của cơ quan quản lý...
Khi quy trình này được áp dụng, thời gian kiểm nghiệm phân bón sẽ được rút ngắn, tiết kiệm được nhân lực cũng như chi phí, giúp các đơn vị sản xuất phân bón gia tăng giá trị lợi nhuận, từ đó việc quản lý chất lượng phân bón cũng dễ dàng hơn.
