Mô hình hóa thực nghiệm quá trình tạo giọt polyme trong công nghệ bọc hạt ứng dụng tạo phân urê thông minh

Quá trình tạo giọt đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghệ như công nghệ bọc

hạt, tạo màng, tạo hạt, quá trình làm lạnh, bay hơi, trích ly và sơn. Mô hình toán thực nghiệm của quá

trình tạo giọt là cơ sở để tính toán, điều chỉnh và kiểm soát thông số hình thành giọt, từ đó giúp đánh giá

được chất lượng, tính chất của sản phẩm thu được. Mục tiêu nghiên cứu nhằm xác định mô hình toán thực

nghiệm của quá trình tạo giọt dung dịch polyme trong công nghệ bọc hạt, ứng dụng tạo phân urê thông

minh (SUFs). Dung dịch polyme dùng tạo màng bọc cho phân urê, được tổng hợp từ tinh bột biến tính

phốt phát (PDSP), poly vinyl ancol (PVA) và natri tetraborat (Na₂ B₄ O₇ ), có khả năng phân hủy sinh

học và thân thiện với môi trường. Kích thước, hình dạng, khoảng cách và tốc độ rơi của giọt được xác

định bằng cách sử dụng máy quay phim tốc độ cao (500 hình/giây), kết hợp với công cụ phân tích hình

ảnh của phần mềm MATLAB. Kết quả của nghiên cứu đã thiết lập được mô hình toán và các thông số

tính toán của mô hình bằng phương pháp phân tích thứ nguyên kết hợp hồi quy bình phương cực tiểu

Mô hình hóa thực nghiệm quá trình tạo giọt polyme trong công nghệ bọc hạt ứng dụng tạo phân urê thông minh trang 1

Trang 1

Mô hình hóa thực nghiệm quá trình tạo giọt polyme trong công nghệ bọc hạt ứng dụng tạo phân urê thông minh trang 2

Trang 2

Mô hình hóa thực nghiệm quá trình tạo giọt polyme trong công nghệ bọc hạt ứng dụng tạo phân urê thông minh trang 3

Trang 3

Mô hình hóa thực nghiệm quá trình tạo giọt polyme trong công nghệ bọc hạt ứng dụng tạo phân urê thông minh trang 4

Trang 4

Mô hình hóa thực nghiệm quá trình tạo giọt polyme trong công nghệ bọc hạt ứng dụng tạo phân urê thông minh trang 5

Trang 5

Mô hình hóa thực nghiệm quá trình tạo giọt polyme trong công nghệ bọc hạt ứng dụng tạo phân urê thông minh trang 6

Trang 6

Mô hình hóa thực nghiệm quá trình tạo giọt polyme trong công nghệ bọc hạt ứng dụng tạo phân urê thông minh trang 7

Trang 7

Mô hình hóa thực nghiệm quá trình tạo giọt polyme trong công nghệ bọc hạt ứng dụng tạo phân urê thông minh trang 8

Trang 8

Mô hình hóa thực nghiệm quá trình tạo giọt polyme trong công nghệ bọc hạt ứng dụng tạo phân urê thông minh trang 9

Trang 9

pdf 9 trang viethung 6080
Bạn đang xem tài liệu "Mô hình hóa thực nghiệm quá trình tạo giọt polyme trong công nghệ bọc hạt ứng dụng tạo phân urê thông minh", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Mô hình hóa thực nghiệm quá trình tạo giọt polyme trong công nghệ bọc hạt ứng dụng tạo phân urê thông minh

Mô hình hóa thực nghiệm quá trình tạo giọt polyme trong công nghệ bọc hạt ứng dụng tạo phân urê thông minh
Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Số 39B , 2019 
© 2019 Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh 
MÔ HÌNH HÓA THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH TẠO GIỌT POLYME TRONG 
CÔNG NGHỆ BỌC HẠT ỨNG DỤNG TẠO PHÂN URÊ THÔNG MINH 
NGUYỄN HỮU TRUNG1, 4, TRẦN HOÀI ĐỨC1, HỒ TẤN THÀNH2, TRẦN NGHỊ3, 
TRỊNH VĂN DŨNG4 
1 Khoa Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh; 
2 Khoa Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Công nghiệp thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh; 
3 Tổng Công ty Phân bón và Hóa chất Dầu khí Việt Nam; 
4 Khoa Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh. 
nguyenhuutrung@iuh.edu.vn 
Tóm tắt. Quá trình tạo giọt đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghệ như công nghệ bọc 
hạt, tạo màng, tạo hạt, quá trình làm lạnh, bay hơi, trích ly và sơn. Mô hình toán thực nghiệm của quá 
trình tạo giọt là cơ sở để tính toán, điều chỉnh và kiểm soát thông số hình thành giọt, từ đó giúp đánh giá 
được chất lượng, tính chất của sản phẩm thu được. Mục tiêu nghiên cứu nhằm xác định mô hình toán thực 
nghiệm của quá trình tạo giọt dung dịch polyme trong công nghệ bọc hạt, ứng dụng tạo phân urê thông 
minh (SUFs). Dung dịch polyme dùng tạo màng bọc cho phân urê, được tổng hợp từ tinh bột biến tính 
phốt phát (PDSP), poly vinyl ancol (PVA) và natri tetraborat (Na₂ B₄ O₇ ), có khả năng phân hủy sinh 
học và thân thiện với môi trường. Kích thước, hình dạng, khoảng cách và tốc độ rơi của giọt được xác 
định bằng cách sử dụng máy quay phim tốc độ cao (500 hình/giây), kết hợp với công cụ phân tích hình 
ảnh của phần mềm MATLAB. Kết quả của nghiên cứu đã thiết lập được mô hình toán và các thông số 
tính toán của mô hình bằng phương pháp phân tích thứ nguyên kết hợp hồi quy bình phương cực tiểu. 
Từ khóa. Công nghệ bọc hạt, mô hình toán thực nghiệm, quá trình tạo giọt, phân urê bọc, polyvinyl 
alcohol, tinh bột biến tính. 
MODELING OF THE POLYMER DROP PROCESS IN THE COATING 
TECHNOLOGY BY EXPERIMENT FOR 
PRODUCTION OF SMART UREA FERTILIZER 
Abstract. The drop process has an important role in many production technologies, such as: coating 
particles, granulation, cooling, evaporation, extraction and painting technology. The experimental 
mathematical model of the drop process is the basis for calculating, adjusting and controlling the droplet 
formation parameters, thereby assessing the quality and properties of the product obtained. The objective 
of the study is to determine a mathematical model of the polymer drop process in the coating technology 
by experiment for production of coated urea fertilizer. The polymer solution was synthesized from 
phosphated distarch phosphate (PDSP), polyvinyl alcohol (PVA) and sodium tetraborate (Na₂ B₄ O₇ ), 
biodegradable and environmentally friendly, used as coating material for production of smart urea 
fertilizers (SUFs). Shape and size of droplet and height, velocity of drop were determined by using high-
speed camera 500 frame per second (fps) and image processing toolbox of the MATLAB® software. The 
mathematical equations and parameters of model drop process was also built up by dimensional analysis 
method and the least squares regression line. 
Keyword. Coating technology, coated urea fertilizer, drop process, experimental mathematical model, 
modified starch, polyvinyl alcohol. 
152 MÔ HÌNH HÓA THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH TẠO GIỌT POLYME TRONG 
 CÔNG NGHỆ BỌC HẠT ỨNG DỤNG TẠO PHÂN URÊ THÔNG MINH 
© 2019 Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh 
1 GIỚI THIỆU 
Phân bón đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất và chất lượng nguồn lương thực, ảnh 
hưởng đến tình hình an ninh lương thực toàn cầu. Phân bón được sử dụng ngày càng phổ biến và dự báo 
sẽ tăng lên trong tương lai [1]. Tuy nhiên, hiệu suất sử dụng phân bón của cây trồng tương đối thấp, nên 
một lượng lớn chất dinh dưỡng thất thoát ra ngoài, gây ô nhiểm môi trường, ảnh hưởng sức khỏe và hao 
phí nguồn nguyên vật liệu sử dụng [2], [3]. Nhiều đề xuất, hướng dẫn, nghiên cứu và khảo nghiệm khác 
nhau đã được giới thiệu nhằm giúp nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón trong sản xuất nông nghiệp hiện 
nay [1]. Trong đó, việc sử dụng các loại phân bón hiệu suất cao có ý nghĩa quan trọng trong nền sản xuất 
nông nghiệp hiện đại. Phân bón hiệu suất cao giúp tiết kiệm được thời gian, chi phí sản xuất, giảm thất 
thoát và tác động môi trường. 
Trên cơ sở cấu trúc và phương pháp phân tán chất dinh dưỡng phân bón hiệu suất cao được chia làm 
3 loại: (1) phân bón nhả chậm (slow realease fertilizers – SRFs) dựa trên cở sở thay đổi thành phần, tính 
chất, cấu trúc của các phân tử trong quá trình tổng hợp và tạo hạt, vì vậy đòi hỏi sự thay đổi quá trình, 
công nghệ sản xuất. Ngoài ra, cũng khó điều chỉnh thời gian hòa tan, hàm lượng chất dinh dưỡng để phù 
hợp với nhu cầu của cây trồng; (2) phân bón ổn định (Stabilized Fertilizers - SFs) chứa các chất hoặc các 
vi sinh vật ức chế làm giảm sự chuyển hóa gốc amin trong urê thành ammoniac hoặc nitrit trong nitrat dể 
bay hơi, tránh thất thoát, phân bón loại này thường có giá thành cao; (3) phân bón phân giải có kiểm soát 
(controlled realease fertilizers - CRFs), còn được xem là phân thông minh (SFs). Phân này dựa vào màng 
bọc được tạo bên ngoài giúp kiểm soát sự phóng thích và duy trì hàm lượng dinh dưỡng ở mức độ thích 
hợp với cây trồng. Phân bón phân giải có kiểm soát thường được sản xuất bằng công nghệ bọc hạt, tránh 
thay đổi công nghệ sản xuất hiện tại, đồng thời giảm chi phí sản xuất và đầu tư [4]. 
Phân urê thông minh (SUFs) được tạo thành từ công nghệ bọc hạt với màng bọc polyme được tổng 
hợp từ tinh bột biến tính phốt phát (PDSP), poly vinyl ancol (PVA) và natri tetraborat (Na₂ B₄ O₇ ) cho 
thời gian khuếch tán đến 20 ngày trong môi trường đất [5]. Công nghệ bọc hạt được ứng dụng nhằm tạo 
nên một lớp màng bao phủ vật liệu. Quá trình này được chia thành 4 loại: bọc khô, bọc ướt, bọc nóng 
chảy và bao phim lỏng. Trong đó, quá trình bọc ướt được sử dụng phổ b ... h polyme cho vào phễu chiết quả lê 125mL, đầu ra của phễu được nối 
bằng đầu nối có kích thước tương ứng với các thí nghiệm. Mở van điều chỉnh của phễu chiết để thực hiện 
quá trình tạo giọt. Toàn bộ quá trình thực nghiệm được tiến hành trong hệ thống kín tránh sự tác động các 
yếu tố bên ngoài như ánh sáng, không khí và nhiệt độ. Một thước đo chuẩn có bề rộng 26,4 mm được đặt 
vào hệ thống để xác định hệ số chuyển đổi. Máy ảnh Sony RX100 Mark V ghi lại quá trình tạo giọt với 
154 MÔ HÌNH HÓA THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH TẠO GIỌT POLYME TRONG 
 CÔNG NGHỆ BỌC HẠT ỨNG DỤNG TẠO PHÂN URÊ THÔNG MINH 
© 2019 Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh 
tốc độ 500 hình/giây. Các đoạn phim sau khi được ghi nhận từ máy ảnh được đưa vào phần mềm 
MATLAB. Các thông số quá trình tạo giọt như: kích thước, hình dạng và khoảng cách rơi của giọt được 
xác định dựa trên công vụ phân tích hình ảnh của phần mềm [18]. 
2.2.3 Thiết lập mô hình toán thực nghiệm của quá trình tạo giọt 
Mô hình toán thực nghiệm quá trình tạo giọt được xây dựng trên cơ sở phương pháp phân tích thứ 
nguyên, định luật Buckingham π [19]. Các thông số của quá trình tạo giọt và thứ nguyên của chúng được 
mô tả như Bảng 1. 
 Bảng 1. Thông số quá trình tạo giọt 
i Thông số (Zi) Ký hiệu Đơn vị Thứ nguyên 
1 Khoảng cách rơi của giọt l m L 
2 Kích thước giọt d m L 
3 Đường kính đầu tạo giọt D m L 
4 Gia tốc trọng trường g m/s2 L.T-2 
5 Tốc độ rơi của giọt ω m/s L.T-1 
6 Khối lượng riêng không khí kg/m3 M.L-3 
7 Khối lượng riêng màng m kg/m3 M.L-3 
8 Độ nhớt không khí Pa.s M.L-1.T-1 
9 Độ nhớt màng m Pa.s M.L-1.T-1 
10 Sức căng bề mặt màng N/m M.T-2 
Sau khi phân tích, mô hình toán tổng quát của quá trình tạo giọt bao gồm 4 hệ số và 3 chuẩn số 
không thứ nguyên được mô tả như sau: 
݀
ܦ ൌ ܣ ൬
݈
݀൰
௔
 ൬
ߤ௠
ߤ ൰
௕
 ൬
ߩ௠
ߩ ൰
௖
 ܴ݁ௗ ܹ݁௘ ܨݎ௙ (1) 
 Trong đó: A là hằng số; chuẩn số Reynold, ܴ݁ ൌ ఠ ௗ ఘ೘ఓ೘ ; chuẩn số Weber, ܹ݁ ൌ
ఠమ ௗ ఘ೘
ఙ và chuẩn 
số Froude, ܨݎ ൌ ఠ
ඥௗ ௚
3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 
3.1 Tính chất màng polyme 
Phổ FTIR của các giai đoạn quá trình tổng hợp màng được mô tả như Hình 3. Phổ FTIR màng bọc 
giai đoạn 1 và giai đoạn 2 tương tự như phổ FTIR của tinh bột biến tính phốt phát. Điều này cho thấy ở 2 
giai đoạn này chưa có phản ứng và hình thành liên kết mới, bởi vì ở giai đoạn này các phân tử tinh bột chỉ 
thực hiện quá trình trương nở khi hồ hóa (giai đoạn 1) và oxy hóa dưới tác nhân natri tetraborat (giai đoạn 
2). 
Phổ FTIR màng bọc giai đoạn 3, sau khi thêm PVA vào, không xuất hiện mũi ở bước sóng 1644 cm-1 
(P=O) 995 cm-1 so với phổ FTIR giai đoạn 2, trong khi đó mũi ở bước sóng 1018 cm-1 (- O) hình thành ở 
giai đoạn 3. Điều này cho thấy, có sự hình thành liên kết giữa PVA và tinh bột biến tính phốt phát. Kết 
quả đo thực nghiệm cũng cho thấy độ nhớt của dung dịch cũng tăng lên đáng kể. Màng bọc được hình 
thành từ các chất có nguồn gốc tự nhiên, vì vậy có khả năng phân hủy sinh học và thân thiện môi trường 
[20]. 
 MÔ HÌNH HÓA THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH TẠO GIỌT POLYME TRONG 155 
 CÔNG NGHỆ BỌC HẠT ỨNG DỤNG TẠO PHÂN URÊ THÔNG MINH 
© 2019 Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh 
4000 3000 2000 1000
PDSP-PVA
PVA
Giai ®o¹n 2
Giai ®o¹n 1
1018
995
§
é 
tru
yÒ
n 
su
èt
 (%
)
B- íc sãng (cm-1)
1644
PDSP
Hình 3. Phổ FTIR của nguyên liệu và các giai đoạn quá trình tổng hợp màng polyme 
Kết quả đo thông số động học của dung dịch màng được biểu diễn như Hình 4. Sự thay đổi thông số 
khối lượng riêng, độ nhớt và sức căng bề mặt của dung dịch màng theo nhiệt độ không lớn. Vì vậy, nhiệt 
độ không làm ảnh hưởng lớn đến thông số và động học của quá trình tạo giọt. 
30 40 50 60 70
950
955
960
965
970
975
980
985
990
995
1000
NhiÖt ®é (oC)
§é nhít
(mPa.s)
Søc c¨ng bÒ mÆt
 (mN/m)
Khèi l-îng riªng
 (kg/m3)
50
52
54
56
58
60
62
64
66
68
70
30
35
40
45
50
55
60
Hình 4. Thông số động học của dung dịch polyme tổng hợp làm vật liệu bọc 
3.2 Phân tích hình ảnh quá trình tạo giọt 
Hình ảnh thước chuẩn được cắt ra từ ảnh của quá trình tạo giọt và được tiến hành phân tích kích 
thước để xác định chiều rộng của thước như Hình 5a. Kích thước bề rộng của thước đo chuẩn từ kết quả 
phân tích hình ảnh là 84 pixel, kích thước thực của thước bề rộng là 26,4 mm, tỉ lệ chuyển đổi đơn vị đo 
là 3,1818 pixel/mm. Tỉ lệ này giúp chuyển đổi kích thước từ đơn vị pixel sang đơn vị mm, để xác định 
kích thước của giọt theo đơn vị SI. 
Hình ảnh quá trình tạo giọt được phần mềm xử lý tăng độ tương phản hình ảnh. Dựa trên mức độ sự 
tương phản màu sắc của hình ảnh giọt và nền ảnh, xác định được hình dạng, kích thước và khoảng cách 
của giọt với đầu tạo giọt, kết quả mô tả như Hình 5b, c, d, e, f. 
156 MÔ HÌNH HÓA THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH TẠO GIỌT POLYME TRONG 
 CÔNG NGHỆ BỌC HẠT ỨNG DỤNG TẠO PHÂN URÊ THÔNG MINH 
© 2019 Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh 
a) b) c) d) e) f) 
Hình 5. Kết quả phân tích hình ảnh thước chuẩn (a); kích thước hạt ở các thời gian rơi 0,04s (b); 0,08s (c); 0,12s 
(d); 0,16s (e) và 0,24s (f) 
Kết quả phân tích hình ảnh xác định kích thước giọt theo thời gian rơi, ứng với đầu tạo giọt và điều 
kiện thực nghiệm khác nhau được mô tả như Hình 6 
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0 D = 1.5 mm;  = 57.45 mPas
 D = 2.5 mm;  = 57.45 mPas
 D = 2.0 mm;  = 57.45 mPas
 D = 1.5 mm;  = 51.70 mPas
 D = 1.5 mm;  = 44.69 mPas
K
Ýc
h 
th
-í
c g
iä
t (
m
m
)
Thêi gian (s) 
Hình 6. Thay đổi kích thước giọt theo thời gian rơi 
 MÔ HÌNH HÓA THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH TẠO GIỌT POLYME TRONG 157 
 CÔNG NGHỆ BỌC HẠT ỨNG DỤNG TẠO PHÂN URÊ THÔNG MINH 
© 2019 Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh 
Hình 6 cho thấy kích thước giọt giảm dần theo thời gian, nguyên nhân là do quá trình phân tán, bay 
hơi của giọt trong quá trình rơi. Đường kính đầu tạo giọt cũng ảnh hưởng đến quá trình tạo giọt, kích 
thước giọt lớn khi đầu tạo giọt có đường kính lớn và thời gian rơi cũng dài hơn. Dung dịch có độ nhớt 
thấp, kích thước giọt tạo thành nhỏ hơn và giảm nhanh theo thời gian. 
Tốc độ rơi ứng với các khoảng cách rơi của giọt được tính toán và mô tả như Hình 7 
0 50 100 150 200 250
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
Tè
c ®
é r
¬i 
(m
/s)
Kho¶ng c¸ch r¬i (mm)
 D = 1.5 mm;  = 57.45 mPas
 D = 2.5 mm;  = 57.45 mPas
 D = 2.0 mm;  = 57.45 mPas
 D = 1.5 mm;  = 51.70 mPas
 D = 1.5 mm;  = 44.69 mPas
Hình 7. Biến đổi tốc độ rơi của giọt theo khoảng cách rơi 
Hình 7 cho thấy tốc độ rơi của giọt tăng dần theo khoảng cách rơi và thay đổi ổn định. Tốc độ rơi 
của giọt ở các thí nghiệm khác nhau thì tương tự nhau ít chịu ảnh hưởng nhiều của kích thước đầu tạo 
giọt. Điều này cho thấy tốc độ rơi và quá trình chuyển động của giọt chỉ phụ thuộc vào lực trọng trường, 
không bị ảnh hưởng bởi các lực tác động khác và cũng như môi trường bên ngoài. 
3.3 Xác định mô hình toán thực nghiệm quá trình tạo giọt 
Kết quả thực nghiệm quá trình tạo giọt sử dụng tính toán mô hình được mô tả như Bảng 2 
 Bảng 2. Kết quả thực nghiệm quá trình tạo giọt tính toán mô hình 
TN d g ω m m l D 
1 0.00507 0.981 0.5942 992.3 0.05745 0.0624 0.0287 0.002 1.164 0.00001872 
2 0.00500 0.981 0.5403 992.3 0.05745 0.0624 0.0342 0.002 1.164 0.00001872 
3 0.00491 0.981 0.5850 992.3 0.05745 0.0624 0.0400 0.002 1.164 0.00001872 
4 0.00487 0.981 0.6396 992.3 0.05745 0.0624 0.0464 0.002 1.164 0.00001872 
5 0.00477 0.981 0.7143 992.3 0.05745 0.0624 0.0536 0.002 1.164 0.00001872 
6 0.00365 0.981 1.5474 990.0 0.05107 0.0620 0.2390 0.0015 1.164 0.00001872 
7 0.00481 0.981 0.6519 987.0 0.04469 0.0617 0.0218 0.0015 1.164 0.00001872 
8 0.00393 0.981 1.45292 990.0 0.05107 0.0620 0.2080 0.0015 1.164 0.00001872 
9 0.00381 0.981 1.44599 990.0 0.05107 0.0620 0.2224 0.0015 1.164 0.00001872 
10 0.00365 0.981 1.54747 990.0 0.05107 0.0620 0.2390 0.0015 1.164 0.00001872 
158 MÔ HÌNH HÓA THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH TẠO GIỌT POLYME TRONG 
 CÔNG NGHỆ BỌC HẠT ỨNG DỤNG TẠO PHÂN URÊ THÔNG MINH 
© 2019 Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh 
Kết quả tính toán giá trị các số hạng của phương trình (1) được mô tả như Bảng 3. Tiến hành phân 
tích kết quả tính toán thực nghiệm và kết hợp phương pháp bình phương cực tiểu giúp xác định các hệ số 
của phương trình (1) [21], từ đó suy ra phương trình mô tả toán học của quá trình tạo giọt như sau: 
݀
ܦ ൌ ͵ ͻͶ ͳͲ
ିହ ܴ݁ସ ଺ ܹ݁ିଶ ଽହ ܨݎଵ ଷ (2) 
 Bảng 3. Kết quả tính toán giá trị chuẩn số của mô hình 
TN 
ࢊ
ࡰ 
࢒
ࢊ 
ࣆ࢓
ࣆ 
࣋࢓
࣋ Re We Fr 
1 2.5350 5.661 3068.910 852.491 52.035 28.466 8.425 
2 2.5000 6.840 3068.910 852.491 46.661 23.211 7.715 
3 2.4550 8.147 3068.910 852.491 49.612 26.721 8.429 
4 2.4350 9.528 3068.910 852.491 53.801 31.681 9.254 
5 2.3850 11.237 3068.910 852.491 58.851 38.702 10.442 
6 2.4333 65.479 2728.098 850.515 109.488 139.554 25.860 
7 3.2067 4.532 2387.286 847.938 69.252 32.699 9.490 
8 2.6193 52.931 2728.098 850.515 110.659 132.435 23.403 
9 2.5000 6.840 3068.910 852.491 46.661 23.211 7.715 
10 2.4550 8.147 3068.910 852.491 49.612 26.721 8.429 
Phương trình (2) cho thấy độ nhớt và khối lượng riêng của không khí không ảnh hưởng đến quá trình 
tạo giọt. Tương tự, khoảng cách rơi của giọt cũng không ảnh hưởng đến kích thước giọt tạo thành. Phân 
tích phương sai kết quả tính toán từ phương trình (2) và kết quả thực nghiệm xác định được hệ số tương 
quan của phương trình R2 = 0,934, giá trị hệ số Fisher tính toán F = 15,09 > F0.95,3,7 = 4,347 với mức ý 
nghĩa p=0,05. Điều này chứng tỏ phương trình hoàn toàn tương thích với thực nghiệm và có thể sử dụng 
để tính toán, mô tả quá trình. 
4 KẾT LUẬN 
Kết quả nghiên cứu đã tổng hợp được dung dịch polyme bằng phản ứng tạo liên kết ngang giữa tinh 
bột biến tính phốt phát (PDSP) và polyvinyl ancol (PVA) với tác nhân natri tetraborat. Thông số quá trình 
tạo giọt được xác định bằng phương pháp phân tích hình ảnh, được ghi nhận bằng camera tốc độ cao, kết 
hợp công cụ xử lý hình ảnh của phầm mềm MATLAB. Đánh giá được sự ảnh hưởng của các thông số 
kích thước đầu tạo giọt, độ nhớt, sức căng bề mặt, khối lượng riêng đến kích thước giọt, khoảng cách rơi 
và tốc độ rơi của giọt. Nghiên cứu cũng xác định được phương trình chuẩn số mô tả quá trình tạo giọt và 
đánh giá sự tương thích, phù hợp của phương trình. Phương trình chuẩn số là phương trình mô tả toán học 
mô hình thực nghiệm tạo giọt và có ý nghĩa trong việc ứng dụng tính toán, điều chỉnh, dự đoán các thông 
số cho quá trình bọc hạt, ứng dụng sản xuất phân urê bọc. 
LỜI CÁM ƠN 
Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn Khoa Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Công nghiệp TP. 
Hồ Chí Minh đã giúp đỡ, hỗ trợ để chúng tôi hoàn thành nghiên cứu này. 
TÀI LIỆU TRÍCH DẪN 
[1] J. Harold F. Reetz, Fertilizers and their efficient use, World Fertil. Use Man., pp. 1–114, 2016. 
[2] M. E. Trenkel, Slow- and Controlled-Release and Stabilized Fertilizers: An Option for Enhancing Nutrient 
Use Efficiency in Agriculture, International Fertilizer Industry Association (IFA), Paris, 2010. 
 MÔ HÌNH HÓA THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH TẠO GIỌT POLYME TRONG 159 
 CÔNG NGHỆ BỌC HẠT ỨNG DỤNG TẠO PHÂN URÊ THÔNG MINH 
© 2019 Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh 
[3] A. Shaviv, Controlled release fertilizers, IFA International Workshop on Enhanced-Efficiency Fertilizers, 
Frankfurt, 2005. 
[4] Y. P. Timilsena, R. Adhikari, P. Casey, T. Muster, H. Gill, and B. Adhikari, Enhanced efficiency fertilisers: 
A review of formulation and nutrient release patterns, J. Sci. Food Agric., vol. 95, no. 6, pp. 1131–1142, 
2015. 
[5] H. T. Nguyen, V. D. Doan, and V. D. Trinh, Synthesis of Biodegradable Mixing-Polymer as Coating 
Material for Controlled-Release Urea Fertilizer, Adv. Mater. Res., vol. 1152, no. 3, pp. 43–51, 2019. 
[6] K. Saleh and P. Guigon, Coating and Encapsulation Processes in Powder Technology, Granulation, pp. 323–
375, 2006. 
[7] M. Y. Naz and S. A. Sulaiman, Slow release coating remedy for nitrogen loss from conventional urea: A 
review, J. Control. Release, vol. 225, pp. 109–120, 2016. 
[8] A. H. Lefebvre and V. G. Mcdonell, Basic Processes in Atomization, in Atomization and Sprays, 2nd ed., 
Taylor & Francis Group, 2017. 
[9] E. Tyler, XL. Instability of liquid jets, Philos. Mag. J. Sci., vol. 16, no. 105, pp. 504–518, 1933. 
[10] G. D. Gordon, Mechanism and speed of breakup of drops, J. Appl. Phys., vol. 30, no. 11, pp. 1759–1761, 
1959. 
[11] W. R. Lane, Shatter of Drops in Streams of Air, Ind. Eng. Chem., vol. 43, no. 6, pp. 1312–1317, 1951. 
[12] S. S. Yoon and S. D. Heister, Categirizing linear theories for atomizing round jets, At. Sprays, vol. 13, pp. 
499–516, 2003. 
[13] J. O. Hinze, Fundamentals of the hydrodynamic mechanism of splitting in dispersion processes, AIChE J., 
vol. 1, no. 3, pp. 289–295, 1955. 
[14] John H. van Boxel, Numerical model for the fall speed of raindrops in a rainfall simulator, Work. Wind 
Water Eros., vol. 5, pp. 77–85, 1997. 
[15] R. D. Lin, S P and Reitz, Drop and Spray Formation, Annu. Rev. Fluid Mech., vol. 30, pp. 85–105, 1998. 
[16] N. Ashgriz and A. L. Yarin, Capillary Instability of Free Liquid Jets, in Handbook of Atomization and 
Sprays, Toronto, 2011, pp. 3–53. 
[17] E. Villermaux and B. Bossa, Single-drop fragmentation determines size distribution of raindrops, Nat. Phys., 
vol. 5, no. 9, pp. 697–702, 2009. 
[18] Mathworks, Image Processing Toolbox TM User ’ s Guide R 2016 b, 2016. 
[19] H. Hanche-Olsen, Buckingham’s pi-theorem, Math. Model., 2004. 
[20] J Chen, S Lü, Z Zhang, X Zhao, X Li, P Ning, M Liu, Environmentally friendly fertilizers: A review of 
materials used and their effects on the environment, Sci. Total Environ., vol. 613–614, pp. 829–839, 2018. 
[21] Z. R. Lazíc, Regression analysis, in Design of Experiments in Chemical Engineering, Weinheim: 4 WILEY-
VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Germany, 2004. 
Ngày nhận bài: 04/08/2019 
Ngày chấp nhận đăng: 11/11/2019 

File đính kèm:

  • pdfmo_hinh_hoa_thuc_nghiem_qua_trinh_tao_giot_polyme_trong_cong.pdf