Axit H2SO4 ngày càng được ứng dụng nhiều và đang có những đóng góp quan trọng cho việc sản xuất phân bón giúp cải tạo đất có độ kiềm cao.
1 Ứng dụng của H2SO4 trong sản xuất phân bón.
Từ lâu con người đã nhận thấy hiệu quả của axit sunfuric đối với việc xử lý đất vôi và nước có hàm lượng bicacbonat cao. H2SO4 phản ứng trực tiếp với chất vôi tự do trong đất. Nhưng do việc thao tác với H2SO4 khá phức tạp và nguy hiểm, các vấn đề về an toàn đã hạn chế việc áp dụng phương pháp này. Cách đây hai thập niên, người ta phát hiện rằng nếu bổ sung urê 46% vào axit sunfuric 93% thì có thể giảm mạnh tác dụng ăn mòn của axit đối với mô người mà không cần trung hòa axit. Từ đó, loại phân urê – axit sunfuric dạng lỏng đã ra đời và được sử dụng rộng rãi như hiện nay. Sản phẩm phân urê – H2SO4 được xem như một đột phá quan trọng trong ngành sản xuất phân hóa học.
Liên kết hóa học giữa các thành phần trong loại phân mới này đã tạo cho nó có những tính năng bất ngờ, giúp cho người nông dân có một công cụ cải tạo đất và đồng thời lại là nguồn cung cấp đạm cho cây trồng. Việc cho urê phản ứng với H2SO4 có ích lợi là loại bỏ tác dụng ăn mòn của H2SO4 đối với da người mà không cần trung hòa độ axit của H2SO4
Trong điều kiện thích hợp, phản ứng giữa urê và H2SO4 đặc xảy ra như sau:
(NH2)2CO + H2SO4 = [(NH2)=CO].H2SO4 + nhiệt
Đây là phản ứng tỏa nhiệt mạnh và có thể nổ nếu nhiệt không được tải đi. Sản phẩm cuối cùng là một chất lỏng. Trong quá trình sản xuất, nhiệt độ phản ứng được khống chế bằng cách điều chỉnh tốc độ bổ sung axit sunfuric . Nếu nhiệt độ phản ứng vượt quá 93oC thì có thể tạo thành các sản phẩm phụ bất lợi.
Phân urê – H2SO4 được pha chế với nhiều công thức khác nhau, có trọng lượng riêng trong khoảng 11,87 – 12,80 pao/galon, và độ nhớt tương đối cao (35 – 110 centipose), độ pH nhỏ hơn 1.
. Sản phẩm phân urê – H2SO4 được xếp vào hạng các chất kích thích nhẹ. Nếu tiếp xúc lâu thì nó có thể kích nhẹ ở da, nếu dính vào chỗ da bị đứt hoặc bị thương thì sẽ gây cảm giác đau nhói. Biện pháp cấp cứu là rửa ngay bằng nước sạch. Tuy nhiên, sản phẩm này có thể ăn mòn quần áo và ăn xuyên qua da giày. Vì vậy, khi thao tác cần phải sử dụng trang bị bảo hộ (đặc biệt là ủng) làm bằng PVC hoặc cao su.
2 Cách sử dụng phân bón từ H2SO4
Phân urê – H2SO4 có thể được bón cho cây bằng những cách vẫn được sử dụng để bón phân thông thường, nhưng thiết bị bón phân urê – H2SO4 phải chịu được ăn mòn do tính axit của loại phân này. Có thể bón phân trước khi trồng cây, bằng cách phun diện rộng lên đất, hoặc phun quanh gốc cây, hòa vào nước tưới rồi dùng vòi phun tia hoặc hệ thống tưới nhỏ giọt.
Nếu hàm lượng bicacbonat hoặc độ pH của nước tưới rất cao thì việc bón phân urê – H2SO4 qua hệ thống ống tưới nước hoặc qua hệ thống tưới nhỏ giọt sẽ rất có hiệu quả. Phương pháp bón từ từ và liên tục cũng có tác dụng ngăn kết tủa canxi làm tắc đường ống tưới nước, hơn nữa phương pháp này cho phép cung cấp liên tục đạm cho cây khi cần thiết.
Có 2 cách thực hiện để giảm hàm lượng bicacbonat trong nước tưới:
- Đưa một lượng lớn phân vào hệ thống nước tưới để giảm nhanh độ pH xuống đến 3 – 4 trong vòng vài giờ.
- Đưa liên tục những lượng nhỏ vào hệ thống nước tướí để duy trì độ pH của nước tưới ở mức 6,5
Tùy theo yêu cầu trồng trọt mà người ta sử dụng các công thức pha chế khác nhau của phân urê – H2SO4. Nếu cần đáp ứng nhu cầu đạm cho cây thì có thể dùng loại phân có hàm lượng urê cao, còn nếu muốn cải tạo đất là chính thì nên sử dụng loại phân có hàm lượng H2SO4 cao.
Người ta còn sử dụng phân urê – H2SO4 như một dạng thuốc diệt cỏ. Dung dịch urê – H2SO4 có tác dụng diệt nhiều loại cỏ lá rộng tuy nhiên lại không diệt được cỏ thường và cỏ lá sáp.
Phân urê – H2SO4 có thể được pha trộn dễ dàng với axit photphoric và dung dịch kẽm sunfat. Thường người ta pha phân urê – H2SO4 Với axit photphoric theo tỉ lệ 1: 1, đồng thời cũng để diệt cỏ dại mọc lẫn, khi pha trộn các dung dịch thường không sinh nhiệt.
Những khó khăn lớn nhất phải giải quyết khi sản xuất phân urê là hiện tượng phân lớp của sản phẩm và sự giải phóng những lượng nhiệt năng rất lớn, có thể dẫn đến tai nạn nổ. Việc thử nghiệm khống chế nhiệt độ phản ứng sẽ cho phép áp dụng sản xuất loại phân này ở quy mô công nghiệp.