Bài giảng Bón vôi

BÓN VÔI MỤC TIÊU Sinh viên cần nắm vững các nội dung: 1. Sử dụng vôi trong nuôi trồng thủy sản 2. Khái niệm giá trị trung hòa và hiệu quả của vôi 3. Khái niệm về trao đổi acid 4. Tính toán nhu cầu vôi cần bón Bón vôi Mục đích của việc bón vôi – Tăng pH của nước – Tăng pH của bùn – tăng nguồn PO43- – Cải thiện hoạt động của vi sinh vật trong bùn – Cải thiện năng suất động vật đáy – Tăng độ kiềm – nguồn carbon cho quá trình QH – Tăng độ kiềm – tăng hệ đệm Bón vôi 0 10 20 30 40 50 m g C a C O 3 / L ThángMar May July Sep Tổng độ cứng Tổng độ kiềm Bón vôi Không bón vôi Bón vôi Khi nào nên bón vôi – Bón phân không có tác dụng – pH thấp và độ kiềm thấp – Độ kiềm thấp – pH biến động Bón vôi Loại vôi và khả năng trung hòa (tinh khiết) – CaCO3 100% – CaMg(CO3)2 109% – Ca(OH)2 136% – CaO 179% Phản ứng trung hòa acid: CaCO3 + 2H+ → Ca2+ +H2O + CO2 CaMg(CO3)2 + 4H+→ Ca2+ + Mg2+ + 2H2O + 2CO2 Ca(OH)2 + 2H+ → Ca2+ + 2H2O CaO + 2H+→ Ca2+ + H2O Bón vôi Vôi có lẫn tạp chất giá trị trung hòa (NV) thấp hơn vôi tinh khiết Giá trị trung hòa (%) = [(V-T) (N) (5000)]/S Trong đó: V: thể tích của acid HCl (mL) T: thể tích của NaOH (mL) N: nồng độ đương lượng gam (nên giống nhau giữa acid và bazơ) S: khối lượng mẫu (mg) Bón vôi Thí dụ: Hòa tan 500 mg CaCO3 trong 25 mL HCL 1N Chuẩn độ bằng NaOH 1N với chỉ thị phenolphthalein Giả sử dùng 16 mL NaOH khi chuẩn độ ⇒ 9 meq H+ đã được trung hòa vởi CaCO3, tương đương với 450 mg CaCO3 ⇒ Giá trị trung hòa 450/500*100 = 90% Bón vôi Phân bố cỡ hạt Hiệu suất Loại sàng (ASTM) (mm) Giữ lại trên sàng 10 >1,7 0,036 Giữ lại trên sàng 20 1,69-0,85 0,126 Giữ lại trên sàng 60 0,84-0,25 0,522 Qua sàng 60 <0,24 1,000 54% qua sàng 60 54 x 1,000 = 54,0 24% qua sàng 20 không qua sàng 60 24 x 0,522 = 12,5 14% qua sàng 10 không qua sàng 20 14 x 0,126 = 1,8 8% giữ lại trên sàng 10 8 x 0,036 = 0,3 Hiệu suất chung 68,6% Hiệu suất (ER) của vôi phụ thuộc vào cỡ hạt Bón vôi Tính lượng vôi thực tế cần bón: Lượng vôi thực tế = Lượng vôi theo lý thuyết/(NV%*ER%) Thí dụ: giả định rằng chúng ta cần bón vôi 2000 kg/ha CaCO3 với vôi nông nghiệp có giá trị trung hòa là 86% và hiệu suất là 72%: 2000 Lượng vôi sử dụng = ----------------- = 3230 kg/ha (86% x 72%) Trao đổi acid trong bùn Trao đổi acid trong bùn • Thí dụ: CEC = 5 meq/100g Ca2+ - 1 meq K+ - 0.5 meq Na+ - 0.25 meq Al3+ - 3.25 meq Độ thiếu bão hòa bazơ (Al3+) = 3,25/5 = 0,65 Độ bão hòa bazơ (Ca2+, K+, Na+) = 1,75/5= 0,35 Trao đổi cation Trao đổi cation Cation keo đất ↔ Cation trong dịch đất Khả năng trao đổi cation (CEC= cation exchange capacity) CEC = meq (cation trong keo đất)/100g bùn Sét, hữu cơ > cát Cation acid = Al3+, Fe3+, H+ Cation kiềm = Ca2+, Mg2+, K+, Na+, NH4+ Bón vôi 1 ½ Ca2+ + 1 ½ CO2 + 1 ½ H2O Al-mud ⇔Al3+ + 3H2O ⇔Al(OH)3↓ + 3H+ 1½CaCO3 Trung hòa trao đổi acid: Ít Al3+ bị hấp thụ trong bùn (acidic ion) và nhiều Ca2+ hấp thụ trong bùn (basic ion) ⇒ độ bão hòa bazơ↑ (Thiếu bảo hòa bazơ↓) Bón vôi Xác định nhu cầu vôi cho bùn ao theo lý thuyết: − Dùng dung dịch đệm pH=8.0 10 g p-nitrophenol 7.5 g H3BO3 37 g KCl 5.25 g KOH Pha thành1000 mL. − Cho 20 g bùn khô vào 40 mL dung dịch đệm, ngâm trong 1 giờ, đo pH và xác định nhu cầu vôi Bón vôi Tính toán: pH thay đổi 0,1 tương đương với 0.16 meq H+ Thí dụ: pH dung dích đệm giảm xuống 7,5 sau khi cho 20 g bùn khô (giảm 0,5) 0,5 * 0,16 = 0,8 meq H+ 50 mg * 0.8 = 40 mg CaCO3/20g bùn Khối lượng bùn ao nuôi thủy sản là 150 kg/m2 Tính lượng vôi cần bón?? Đất phèn KFe3(SO4)2(OH)6 FeS2 Quá trình hình thành đất phèn – Phản ứng sinh ra H2S 2C6H12O6 + 2H+ + SO42-→ CH3COOH + H2S + 2H2O – H2S phản ứng với Fe trong H2S + Fe → FeS + 2H+ FeS + S → FeS2 (Pyrite) Quá trình oxy hóa đất phèn Pyrite bị oxy hóa trong điều kiện tiếp xúc với không khí trong điều kiện ẩm. 2FeS2 + O2 + 2H2O → FeSO4 + 2H2SO4 4FeSO4 + 2H2SO4 + O2→ 2Fe2(SO4)3 + H2O FeS2 + 7Fe2(SO4)3 + 8H2O → 15FeSO4 + 8H2SO4 Fe2(SO4)3 + 6H2O = 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 Nhận diện đất phèn Đất phèn khi chưa bị oxy hóa – Màu xám đen hay đen – Có mùi trứng thối Đất phèn sau khi bị oxy hóa: – pH thấp – Hiện diện những sọc vàng (jarosite - KFe3(SO4)2(OH)6 – Sắt kết tủa (vàng cam/nâu) – Thực vật không phát triển – Mùi khó chịu Xác định nhu cầu vôi cho đất phèn − Phơi khô và nghiền mịn đất đáy ao − Sàng qua sàng No. 60 (0,25 mm) − Cho 5 g đất đáy ao vào cốc thủy tinh 500 mL − Thêm 20 mL H2O2 30%, đun lên 40oC cho phản ứng xảy ra hoàn toàn − Tiếp tục thêm 10 mL H2O2 30%, đun lên 40oC cho phản ứng xảy ra hoàn toàn, lặp lại cho đến khi không còn phản ứng xảy ra − Thêm 100 mL nước cất, đung 90-95oC trong 30 phút để loại bỏ H2O2 Xác định nhu cầu vôi cho đất phèn − Để nguội, thêm vài giọt phenolphthalein (không màu) − Dùng NaOH 0,01-0,05N chuẩn độ khi dung dịch chuyển sang màu hồng. − Tính độ acid theo công thức: sW 000g)NaOH)(N)(1 (mL /kgH meq =+ N: nồng độ của NaOH Ws: Khối lượng mẫu đất Để trung hòa 1 meq H+ dùng 50 mg CaCO3