Mở rộng quy mô phối chế hóa chất nông nghiệp bằng máy siêu âm công nghiệp

Việc phối chế hóa chất nông nghiệp đòi hỏi phải phân tán, hòa tan, nhũ hóa và đồng nhất hóa các hợp chất. Xử lý bằng siêu âm là phương pháp hiệu quả để tạo ra các huyền phù hóa chất chất lượng cao. Phương pháp này cho phép sản xuất nhanh các công thức có hàm lượng cao và hỗ trợ việc chuẩn bị các thành phần hoạt tính như hạt nano và polyme để tạo ra hóa chất nông nghiệp có tính năng cao.

Sản xuất hóa chất nông nghiệp bằng siêu âm

Việc sản xuất hóa chất nông nghiệp – bao gồm phân bón (ví dụ: các hợp chất chứa nitơ và phốt pho) và thuốc bảo vệ thực vật (ví dụ: thuốc diệt cỏ, thuốc trừ côn trùng, thuốc diệt nấm và thuốc diệt loài gặm nhấm) – đòi hỏi phải phân tán, hòa tan và nhũ hóa chính xác các thành phần. Siêu âm công suất cao đáp ứng các yêu cầu xử lý này bằng cách tạo ra lực cắt lớn do hiện tượng xâm thực, bảo đảm trộn, đồng nhất hóa và phối trộn đồng đều trong suốt quá trình phối chế.

Cải thiện thuốc bảo vệ thực vật và phân bón bằng xử lý siêu âm

Lợi ích của siêu âm đối với thuốc bảo vệ thực vật

• Huyền phù đậm đặc (SCs): Nghiền các thành phần hoạt tính xuống kích thước dưới micromet để ngăn lắng và tối đa hóa hiệu lực trên đồng ruộng.
• Chế phẩm đậm đặc có thể nhũ hóa (ECs): Tạo ra các nhũ tương dầu trong nước ổn định, dạng sương mịn để ngăn phân tách pha.
• Bột thấm nước: Phá kết tụ bột khô để bảo đảm thấm ướt nhanh và hoàn toàn khi tiếp xúc với nước.
• Công thức dạng bao nang: Phân tán đồng đều các lớp phủ polyme để tạo ra các lớp rào cản giúp kiểm soát sự giải phóng và bảo vệ khỏi tia UV.

Lợi ích của siêu âm đối với phân bón

• Phân bón lỏng: Bảo đảm các chất dinh dưỡng vi lượng không lắng xuống (ổn định huyền phù).
• Dung dịch NPK: Ngăn kết tinh trong phân bón lỏng có nồng độ cao.
• Urê có lớp phủ: Cải thiện sự phân tán của các polyme dùng trong phân bón nhả chậm.

Chất lượng và hiệu quả của hóa chất nông nghiệp phụ thuộc rất nhiều vào nồng độ, kích thước và hình dạng của các hoạt chất và phụ gia, cũng như sự tương tác giữa chúng. Điều này có nghĩa là hệ phân tán, nhũ tương hoặc huyền phù của các phụ gia và hoạt chất ảnh hưởng đáng kể đến sự thể hiện các đặc tính mong muốn của phân bón hoặc thuốc bảo vệ thực vật. Để sản xuất các hóa chất chuyên dụng chất lượng cao như hóa chất nông nghiệp, các hạt lỏng hoặc rắn phải được xử lý một cách đáng tin cậy: Giảm kích thước hạt, phân tán, nhũ hóa và đồng nhất hóa bằng siêu âm tạo ra các công thức ổn định và cuối cùng là sản phẩm hóa chất chất lượng cao.
Dòng máy phân tán và đồng nhất hóa bằng siêu âm của Hielscher cung cấp thiết bị “chủ lực” phù hợp cho ứng dụng của bạn!

Cải thiện công thức hóa chất nông nghiệp – Hiệu quả cao hơn

Các công thức hóa chất nông nghiệp thường kết hợp một hoặc nhiều thành phần hoạt tính với các phụ gia chuyên dụng để đạt được hiệu quả mong muốn trên đồng ruộng. Tùy thuộc vào ứng dụng, các sản phẩm này được thiết kế dưới dạng hệ phân tán, nhũ tương, huyền phù, vi nhũ tương hoặc hệ giải phóng có kiểm soát. Để đạt được độ ổn định lâu dài, cần kiểm soát chính xác các lực tương tác giữa các hạt và giọt – một yếu tố then chốt ảnh hưởng trực tiếp đến thời hạn bảo quản, hiệu lực và việc tuân thủ các quy định.
Xử lý bằng siêu âm giải quyết các thách thức phối chế này bằng cách tạo ra lực cắt mạnh, cục bộ thông qua hiện tượng xâm thực âm.

Công nghệ này thực hiện một cách đáng tin cậy các công việc sau:

• Phân tán đồng đều bột rắn vào pha lỏng
• Nhũ hóa dầu và sáp thành các hỗn hợp ổn định, dạng sương mịn
• Nghiền các hạt đến kích thước chính xác dưới micromet hoặc ở quy mô nano
• Đẩy nhanh quá trình hòa tan muối và chất điện ly
• Phối trộn các công thức cuối cùng thành sản phẩm có độ đồng nhất cao

 
Ngoài xử lý cơ học, siêu âm công suất còn hỗ trợ tích cực các quá trình chuyển hóa hóa học tiên tiến. Công nghệ này tăng cường động học phản ứng và cho phép thực hiện các quá trình chuyên biệt như tổng hợp hóa học, xúc tác hóa siêu âm, xúc tác chuyển pha (PTC), trùng hợp và tổng hợp có kiểm soát hoặc chức năng hóa bề mặt các hạt nano. Tính linh hoạt này khiến xử lý siêu âm trở thành một công cụ có giá trị cho cả quy trình bào chế thường quy lẫn việc phát triển hóa chất nông nghiệp thế hệ mới.

Các thành phần hóa chất nông nghiệp được xử lý bằng siêu âm bao gồm:

• Bột thấm nước (WP)
• Hạt phân tán trong nước (WDG)
• Chế phẩm khô có khả năng phân tán (DF)
• Chế phẩm dạng huyền phù hoặc huyền phù đậm đặc (SC)
• Chế phẩm đậm đặc có thể nhũ hóa (EC)
• Chế phẩm lỏng đậm đặc hòa tan (SLC)
• Hạt tan trong nước (WSG)

Ưu điểm của xử lý hóa chất nông nghiệp bằng siêu âm:

• Sản phẩm chất lượng cao
• Xử lý siêu âm đáng tin cậy
• Điều kiện quy trình có thể được kiểm soát chính xác
• Từ nghiên cứu và phát triển đến sản xuất với các máy đồng nhất hóa phòng thí nghiệm, thiết bị để bàn và hệ thống công nghiệp của Hielscher
• Sản xuất hóa chất tinh khiết với các mẻ từ quy mô kg đến nhiều tấn
• Xử lý theo mẻ và trực tiếp trên đường ống
• Vận hành dễ dàng và an toàn
• Kỹ thuật xanh, thân thiện với môi trường

Thành phần và cấu tử trong hóa chất nông nghiệp

Các chế phẩm hóa chất nông nghiệp được cấu thành từ nhiều thành phần khác nhau. Những thành phần quan trọng nhất bao gồm các hoạt chất (như hydrocarbon clo hóa, ví dụ DDT, 2,4-D, 2,4,5-T), các hợp chất phosphat hữu cơ, ví dụ parathion và malathion, carbamat, ví dụ carbaryl và carbofuran, triazin, ví dụ atrazine và simazine), polyme, hạt nano, chất điện giải (ví dụ muối của glyphosate, fomesafen, glufosinate, paraquat), tinh thể lỏng của chất hoạt động bề mặt, chất trung gian (ví dụ 2,2-Dimethoxypropane), hệ gel, chất mang (ví dụ chất lỏng hydrocarbon), chất hoạt động bề mặt anion và không ion, chất hỗ trợ, dầu, chất ổn định và chất nhũ hóa. Các thành phần này phải được xử lý một cách đáng tin cậy để bào chế sản phẩm nông nghiệp hiệu quả, bảo vệ thực vật và cây trồng khỏi sinh vật gây hại, tác nhân gây bệnh và bệnh hại.
Máy đồng nhất hóa của Hielscher Ultrasonics đã được khẳng định là thiết bị trộn công nghiệp đáng tin cậy để sản xuất hóa chất chất lượng cao.

Tài liệu/Tài liệu tham khảo

• Nenciu, F.; Fatu, V.; Arsenoaia, V.; Persu, C.; Voicea, I.; Vladut, N.-V.; Matache, M.G.; Gageanu, I.; Marin, E.; Biris, S.-S.; et al. (2023): Bioactive Compounds Extraction Using a Hybrid Ultrasound and High-Pressure Technology for Sustainable Farming Systems. Agriculture 2023, 13, 899.
• Pimentel, David (2002): Encyclopedia of Pest Management. CRC Press 2002.
• Tadros, Tharwat (2013): Agrochemical Formulations. in: Encyclopedia of Colloid and Interface Science. Springer 2013. 3-80.