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

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:
........................................................................................................................
........................................................................................................................

........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
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.

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.


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

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


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

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

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


Luận văn tốt nghiệp
Chất mùn hòa tan được trong dung dịch kiềm, bị kết tủa trong các loại acid và rất

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

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



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

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


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)



O

OH

O

O

O

COOH

CH2

CH

O
N

O

OH

O

CH
OH

O

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


N

4.1

0.7

S

1.1

0.3

-COOH

4.5

9.1

-OH (phenol)

2.1

3.3

-OH (rượu)

2.8

3.6


Luận văn tốt nghiệp

Bảng 4 Đặc tính hóa học của hợp chất humic

Acid fuvic

Vàng nhạt

Acid humic

Vàng nâu

Nâu

Humin

Nâu đậm

Đen

______

Tăng độ đậm về màu sắc

_______

Tăng mức độ polyme hóa

2000


Tuy nhiên hiện nay, phân bón lá là một biện pháp kỹ thuật khá phổ biến trong sản xuất
nông nghiệp ở nước ta. Phân bón lá là nguồn dinh dưỡng bổ sung rất có ý nghĩa với
cây trồng đặc biệt trong trường hợp hấp thu dinh dưỡng qua rễ khó khăn như: phèn
mặn, khô hạn, rễ bị sâu bệnh…

II.2 Vai trò của phân bón lá đối với cây trồng[7]
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. Ở những thời điểm thời tiết không thuận lợi,
10
Cán bộ hướng dẫn
Sinh viên thực hiện
Ts.Lê Thanh Phước
Nguyễn Quốc Thắng


Luận văn tốt nghiệp
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.
Kết quả khảo nghiệm phân bón lá của viện Khoa học nông nghiệp Miền Nam
năm 1992 và Trung tâm khuyến nông TP.Hồ Chí Minh năm 1996 cho thấy phân bón lá
có hiệu lực rất rõ với các loại rau ăn lá và rau ăn quả. Mức độ tăng năng suất được ghi
nhận từ 16 đến 28% so với đối chứng tùy theo từng loại cây.
Bảng 5 Hiệu lực của phân bón lá với các loại rau[7]
Năng
Cây trồng

Nghiệm thức

Tăng

Đối chứng

28.07

-

Phomix

34.25

21.0

Đối chứng

29.3

-

Đầu trâu 001

34.00

16

Xà lách

Cải xanh

Cà chua


* Dolomít
Dolomít là một loại quặng hình thành trong quá trình hoạt động địa chất kiến tạo
trái đất. Ở nước ta, dolomít có nhiều ở Thanh Hóa, Ninh Bình.
Công thức phân tử: CaCO3MgCO3
Hàm lượng magiê: 21.7% MgO
Hàm lượng canxi: 30.4% CaO
Sử dụng
Dolomít có tính kiềm nên có thể thay thế vôi trong việc hạ chua, hạ phèn cho
đất.
Dolomít có thể bón được cho tất cả các loại cây trồng trên mọi loại đất, song
thích hợp nhất trên đất chua, đất phèn, đất nghèo canxi và magiê như: đất cát, đất xám,
đất bạc màu, đất phèn.
Dolomít thích hợp cho các cây họ đậu, cây ăn trái có múi, cây công nghiệp…

Cán bộ hướng dẫn
Ts.Lê Thanh Phước

12

Sinh viên thực hiện
Nguyễn Quốc Thắng


Luận văn tốt nghiệp
Dùng để bón lót trước khi làm đất đợt cuối cùng hoặc trước gieo hay trồng để vùi
lắp cùng với đất và phân hữu cơ vào trong đất. Trong trường hợp dùng để bón thúc cần
phải thúc sớm.
Với ruộng nước nên bón rải, với cây trồng cạn nên bón theo hàng theo hốc.
Dùng để ủ với phân chuồng, phân xanh, than bùn hoặc làm phụ gia trong sản
xuất phân bón hỗn hợp NPK.