Гуматы из торфа. Успехи современного естествознания. Обработка грунта гуматом натрия

Изобретение относится к переработке торфа, а именно к способу получения маточного раствора гумата натрия, и может найти применение в различных областях - в сельском хозяйстве, металлургии, резиновой промышленности, ветеринарии, медицине, деревообрабатывающей и пищевой промышленности. Торф сушат, измельчают до размера частиц не более 1 мм, просеивают и фасуют вместе с реагентом NаОН в пакеты из нетканого гигроскопического материала размером 30 х 40 см. На 1 кг торфа берут 50 г NаОН, пакеты плотно укупоривают. Для получения маточного раствора пакеты помещают в пластмассовую емкость и заливают водой при температуре 70-80 o С в соотношении исходный материал/жидкость 1:20 - 1:25. Надавливая на пакет, жидкость тщательно перемешивают в течение 10-15 мин до появления пены коричневого цвета, затем емкость плотно закрывают и ведут запаривание в течение 2-3 ч, снова тщательно перемешивают жидкость в емкости, пакет вынимают из емкости и тщательно отжимают. Способ позволяет упростить и удешевить технологию получения гумата натрия, а также получить более концентрированный раствор биологически активного препарата. 1 ил., 4 табл.

Изобретение относится к способу получения маточного раствора гумата из природного сырья, а именно из торфа, и может найти широкое применение в различных областях народного хозяйства: в сельском хозяйстве (растениеводстве, садоводстве, животноводстве, птицеводстве), в металлургии, резиновой промышленности, деревообрабатывающей промышленности, ветеринарии, медицине, пищевой промышленности. Проблема разработки дешевых технологий для получения биологически активных препаратов из природного сырья является актуальной задачей. Важная биологическая роль гумуса в природе и оказываемое им влияние на растительные и другие организмы постоянно привлекают внимание к гуминовым веществам (ГВ). Современные сведения о природе и свойствах ГВ, особенно их ценной составляющей - гуминовых кислот (ГК), довольно широко отражены в различных источниках информации. Основные стадии процесса получения ГК можно охарактеризовать следующим образом: приготовление торфокислотной суспензии (1:20), гидролиз торфа в кислой среде (4%-ная серная кислота) в течение 4-х часов, подщелачивание продукта до pH 12 - 13, щелочная обработка в течение 1 часа, подкисление гидролизата до pH 3,4 - 4,0, отделение от жидкого продукта гуминового комплекса центрифугированием (Г.В. Наумова "Торф в биотехнологии", Минск, "Наука и техника", 1987, с. 85). Гуминовые препараты кислотно-щелочного гидролиза по сравнению с исходными ГК имеют более высокую степень окисленности, парамагнетизма, что повышает их биологическую активность. Известен способ приготовления органического реагента (пат. РФ N 2025515, C 22 B 3/16, 10.06.92), заключающийся в смешивании торфа с раствором гидроокиси натрия, термообработке полученной смеси, отделении раствора органического реагента фильтрацией. Темообработку смеси ведут при температуре 115 - 130 o C. Выщелачивание металлов из сырья органическим реагентом проводят при следующем режиме тепловой обработки: давление 0,3 - 0,5 атм в течение 10 - 30 минут при температуре процесса до 130 o C. Известен способ подготовки торфа для его комплексной переработки (а.с. СССР N 1460036, C 10 F 9/00) на химические продукты путем экстракции торфа кипящим бензином БР (бензин ректификационный) для получения воска и гуминовой кислоты. Торф предварительно перед экстракцией подвергают термообработке при температуре 225 - 275 o C в среде газов разложения с последующим резким охлаждением. Известен способ получения гуминовых кислот (а.с. СССР N 1509393, C 10 F 9/00) из торфа, включающий подсушивание, измельчение, обработку щелочью, выделение целевых продуктов. Измельченный подсушенный торф подвергают термообработке при температуре 225 - 275 o C в среде газов разложения, твердый остаток термолиза повергают обработке бензином БР для экстракции воска, а затем остаток обрабатывают раствором щелочи и выделяют гуминовые кислоты подкислением (прототип). Недостатком известных способов является сложность технологического процесса. Технической задачей изобретения является упрощение способа получения маточного раствора гумата натрия и удешевление технологического процесса, а также получение наиболее концентрированного (маточного) раствора гумата натрия. С этой целью предлагается способ получения гумата натрия, включающий сушку, измельчение и просеивание исходного материала (торфа), обработку исходного материала с выделением целевого продукта. Исходный материал измельчают до размера частиц не более 1 мм и дозируют вместе с реагентом NaOH из расчета 1 кг торфа и 50 г NaOH в пакеты из гигроскопического нетканого материала размером 36 х 40 см, пакеты плотно укупоривают, для получения маточного раствора пакет помещают в емкость до 25 литров и заливают водой температурой 70 - 80 o C в количестве 20 - 25 литров, жидкость с пакетом в емкости тщательно перемешивают в течение 10 - 15 минут, затем емкость плотно закрывают и ведут запаривание в течение 2 - 3 часов, затем жидкость в емкости снова тщательно перемешивают, вынимают пакет из емкости и отжимают его. Полученный раствор - маточный раствор гумата натрия - используют по назначению. Отжатые пакеты - твердую фракцию утилизируют. На чертеже изображена технологическая схема для получения маточного раствора гумата натрия, где: 1 - приемный бункер, 2 - вибросито, 3 - редуктор, 4 - двигатель, 5 - бункер-дозатор, 6 - упаковочный узел, 7 - термопак оборудование, 8 - склад готовой продукции. Сырьем для приготовления гумата натрия является, например, осоковый низинный фрезерный торф со степенью разложения не ниже 20%. Исходное сырье высушивают до влажности 40 - 45% и измельчают в машине измельчения при установке сита диаметром не более 1 мм, затем подают в бункер-дозатор. Из бункера-дозатора продукт фасуют в пакеты размером, например, 36 х 40 см, причем на 1 кг торфа берут 50 г NaOH, который фасуют вместе с торфом в тот же пакет. Для пакетов используют нетканый гигроскопический материал, например укрывной материал СПАНБОНД. Пакеты плотно укупоривают, например зашивают, и помещают в полиэтиленовые мешки для удобства транспортировки. Для приготовления маточного раствора пакет вынимают из полипропиленового мешка, помещают в пластмассовую емкость из пищевой пластмассы объемом, например, до 25 литров и заливают водой температурой 70 - 80 o C в количестве, например 20 - 25 литров. Интенсивно перемешивают жидкость в емкости, надавливая на пакет в течение 10 - 15 минут до выделения пены коричневого цвета, и плотно закрывают крышкой. Запаривание ведут в течение 2 - 3 часов. Затем еще раз интенсивно перемешивают жидкость в емкости, надавливая на пакет, вынимают пакет и тщательно его отжимают. Отжатые пакеты с твердой фракцией утилизируют. Жидкая фракция - концентрированный (маточный) раствор гумата натрия. Фасовка исходного сырья в количестве 1 кг выбрана из расчета удобства составления пропорций "исходный материал: жидкость". Использование нетканого гигроскопического материала для изготовления пакетов позволяет использовать пакет в качестве своеобразного реактора. Температура воды для заливания исходного сырья 70 - 80 o C выбрана из расчета сохранения клетки исходного сырья в "живом состоянии". Время размешивания жидкости в емкости 10 - 15 минут выбрано из расчета насыщения исходного сырья кислородом из воздуха и полного растворения NaOH в жидкости (воде). Запаривание исходного сырья в течение 2 - 3 часов выбрано из расчета полного отделения ГК. Структурная формула гуминовой кислоты по С.С. Драгунову имеет вид:

В предлагаемом процессе учтены все требования, предъявляемые к технологическим процессам получения качественного гумата натрия: наличие гидромодуля; окислительный процесс происходит за счет расчитанного размера пакета, свободного перемещения в нем измельченного торфа, растворения реагента в жидкости в сочетании с кислородом, находящимся в пакете, pH 7 - 8. В табл. 1 даны выходы водорастворимых и легкогидролизуемых веществ из исходного торфа. В табл. 2 даны характеристики гуминовой кислоты исходного торфа. Влажность и зольность исходного торфа определяют по следующим стандартам: влажность аналитическая - по ГОСТ 11305-83, зольность аналитическая A - по ГОСТ 11306-83. Влажность и зольность исходного торфа даны в табл. 3. В табл. 4 приведен сравнительный анализ элементного состава гумата натрия, полученного по предлагаемому способу и по способу-прототипу. Целевой продукт - маточный раствор гумата натрия, по предлагаемому способу отфильтрованный раствор без балласта получают без использования реактора и центрифуги и другой дорогостоящей аппаратура. Так, например, в технологическое оборудование по способу-прототипу входит: узел термообработки со стальным реактором, термопара хромель-алюмелевая в стальном чехле с потенциометром, электромотор с регулятором скорости вращения, трубчатая печь, лабораторный автотрансформатор. Узел охлаждения состоит из душа и приемной ванны; шахтомельничная сушилка, измельчающая машина, вибросито. Полученный препарат - гумат натрия - представляет собой экологически чистый продукт природного происхождения, обладающий высокой биологической активностью в отношении широкого класса вещества органической и минеральной природы. Он обладает антимикробными свойствами: подавляет жизнедеятельность патогенной микрофлоры, содержит органические кислоты, способные разрушать кислотонеустойчивые токсины, обладает вяжущими свойствами, активизирует обмен веществ, углеводный и белковый метаболизм, усиливает дыхание, повышает коэффициент использования питательных веществ кормов, стимулирует жизнедеятельность микрофлоры, ускоряет рост и формирование организма. Рассмотренные характеристики подтверждены: Государственной комиссией по химическим средствам борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками; Всесоюзным онкологическим научным центром (г. Москва); Институтом экспериментальной и клинической онкологии (г. Москва); Комитетом по канцерогенным веществам и мерам профилактики (г. Москва); Ветеринарным фармакологическим советом (г. Москва); Государственным агропромышленным комитетом (г. Москва), Министерством сельского хозяйства при правительстве Свердловской области (г. Екатеринбург); ЗАО "Богдановическая птица" (Свердловская область) и др. Препарат сертифицирован.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Гуматы (гуминовые вещества, соли гуминовых кислот – гумат калия, гумат натрия и пр.) – наилучший стимулятор роста микроорганизмов и растений, естественный катализатор биохимических процессов, обладающий активными свойствами, способный стимулировать рост растений и развитие микроорганизмов. Они повышают урожайность от 50 до 250%.

Гуматы: гумат калия, гумат натрия и пр.:

(гуминовые вещества, соли гуминовых кислот – гумат калия , гумат натрия и пр.) – наилучший стимулятор роста микроорганизмов и растений, естественный катализатор биохимических процессов, обладающий активными свойствами, способный стимулировать рост растений и развитие микроорганизмов.

Активно стимулируют иммунную систему растения . Благодаря гуминовым кислотам оздоравливается в целом как растение, так и почва , питающая его.

Гуминовые вещества способны связывать в малоподвижные или труднодиссоциирующие соединения токсичные и радиоактивные элементы, а также соединения, негативно влияющие на экологическую ситуацию в природе, в том числе они могут инкорпорировать некоторые пестициды, углеводороды , фенолы.

Гуминовые вещества обладают высокими концентрациями органических веществ и микроэлементов. Они абсолютно безвредны для почвенной микросферы, для растений и для человека.

Гуминовые вещества отдают живым организмам необходимые им элементы питания постепенно, по мере их потребления, сохраняя тем самым необходимый запас этих элементов для последующих поколений. В составе гуминовых веществ найдено от 40 до 60% углерода , 3-5% азота, 30-40% кислорода, а также водород , сера , фосфор , многие металлические катионы, в том числе так называемые микроэлементы.

Благодаря своей устойчивости гуминовые вещества сохраняются длительное время (по радиоуглеродному датированию сотни и тысячи лет), тем самым гарантируют непрерывное снабжение растений и микроорганизмов энергией и строительным материалом.

Гуминовые вещества имеют многофункциональное назначение, в т.ч. способствуют быстрому восстановлению плодородия истощенных почв в кратчайшие сроки, рекультивации земель, повышают урожайность от 50 до 250%.

Подкормка гуматом калия, гуматом натрия и пр. гуматами. Преимущества гуматов:

Подкормка растений гуматом калия, гуматом натрия и пр. гуматами:

– обеспечивает повышение урожайности от 50% до 250%,

– активизирует обмен веществ в живых организмах,

– усиливает деятельность почвенной микрофлоры: оказывает на почвенную микрокультуру, угнетённую длительным воздействием минеральных удобрений, пестицидами, гербицидами и т.п., благоприятное воздействие, воссоздавая многообразие полезных сообществ почвенных бактерий и грибов, присущих природной среде,

– активирует синтез белка, углеводов и витаминов,

– повышение коэффициента использования минеральных удобрений,

– повышение качества сельхозпродукции до класса Bio,

– повышение устойчивости к радиации,

– препятствует накоплению тяжелых металлов и пестицидов. Тяжёлые металлы и пестициды окисляются гуматом и становятся нерастворимыми, благодаря чему растение перестает их впитывать полностью,

– однократная обработка почвы гуминовым препаратом позволяет перевести в нетоксичную форму до 60% дизельного топлива, 40% нефти и 20-30% мазута в течение 3-4 месяцев,

– восстановление плодородия истощенных почв и рекультивация земель в кратчайшие сроки,

– способствует вермикуляции почв, способствует восстановлению и естественному образование гумуса,

– при разбуривании скважин препарат способствует увеличению нефте- и газоотдачи до 50%,

– активизирует рост активного ила в очистных сооружениях,

– увеличение метанообразования на 50% при получении биогаза.

Применение гуматов: гумата калия, гумата натрия и пр.:

Гумат калия, гумат натрия и пр. гуматы применяются:

– в агропромышленном комплексе. Борьба с эрозией и восстановление истощенных почв, повышение урожайности в 2 и более раз, выращивание экологически чистых органических продуктов, производство высококачественных органических удобрений,

– на предприятиях, производящих все виды удобрений,

– в медицине – сорбция,

– на очистных сооружениях стоков,

– в технологии получения биогаза ,

– в нефте –газодобыча: фильтрующие присадки, сорбция, буровые растворы.

Типы выпускаемых удобрений на основе гумата:

– комплексное удобрение на основе торфа, гумата калия (натрия и пр. гуминовых веществ), навоза и минеральных добавок,

– комплексное удобрение на основе гумата калия (натрия и пр. гуминовых веществ) и минеральных добавок,

– комплексное удобрение на основе гумата калия (натрия и пр. гуминовых веществ), торфа и навоза,

– гумат калия (натрия и пр. гуминовых веществ) на основе торфа .

Технология производства гумата и удобрений на его основе с заданными характеристиками методом окисления активным кислородом:

Среди технологий производства гумата и удобрений на основе гумата выделяется инновационная технология получения высококачественного органического удобрения на основе гумата калия методом окисления активным кислородом (“холодный синтез”).

Принцип действия метода основан на принудительном окислении содержащихся в воде примесей активным кислородом в камере сверхзвуковой кавитации, с последующим механическим отделением образующегося осадка.

Технология получения гумата методом окисления активным кислородом (“холодный синтез”) позволяет создавать комплексные органические и минеральные удобрения на основе гумата с заданными характеристиками по азоту, фосфору, калию, микроэлементам и т.п.

Преимущества технологии производства гумата и удобрений на его основе с заданными характеристиками методом окисления активным кислородом:

– сокращение расходов электроэнергии в процессе производства в 2,5 – 3 раза,

– сокращение времени производственного цикла до 2 – 2,5 часов,

– доведение концентрации гуминовых веществ в целевом продукте до 95 – 105 граммов в литре (у ведущих производителей – не более 35 грамм на литр),

– благодаря применению холодного синтеза полностью исключается проникновение гормонов, гельминтов и патогенной микрофлоры, т.к. давление в 10 000 атмосфер, присутствующее в процессе, не оставляет перечисленным группам ни малейшего шанса,

– возможность создавать высококачественные комплексные органические и минеральные удобрения с заданными параметрами по азоту, фосфору, калию, микроэлементам и т.п.,

– получение легкоусвояемой, полностью обеззараженной органики при минимальных (0.075 кВт на 1 т удобрения) энергозатратах в рекордно короткие короткий сроки (5–6 тонн за 30 мин),

– благодаря переработке всего торфа без остатка, кроме палок, камней и песка, сохраняются все минеральные соли (микроэлементов) из торфа,

– размер частиц в готовой продукции – не более 60 мкм. Концентрированный гумат имеет структуру, не выпадает в осадок, легко растворим в воде, не засоряет каналы гидропонных установок и за счёт своих наноразмеров полностью усваиваются растительной клеткой,

– низкие первоначальные затраты и быстрая окупаемость (до 3-х месяцев),

– позволяет получать гуматы из торфа 10,5% по сухому веществу (в то время как экстрагирование путём варки позволяет получать 3,5% по сухому веществу),

– время производственного цикла – 2-2,5 часов (в то время как 5-7 часов у других технологий получения гумата).

Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com

раствор бочка и четыре ведра гумата калия натрия
удобрение подкормка гумат калия для комнатных растений жидкое удобрение для комнатных цветов
гумат калия натрия жидкий торфяной с микроэлементами суфлер инструкция по применению как применять с микроэлементами овощной производители состав универсальный картофель микроэлементы концентрат подкормка порошок
как развести гумат способ применения стимулятор роста сухой торфа
сахалинские гуматы свойства
полив гуматом
производители получения производство использование состав гуматов 24 518

Коэффициент востребованности 1 783

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГУМАТА НАТРИЯ

Формула изобретения

РИСУНКИ

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

В статье проведён анализ способов выделения из угля, или из низинного торфа биологически активных препаратов, в частности гуминовых препаратов. Анализировались способы извлечения гуминовых препаратов, описанные в литературе: физические, химические, микробиологические, биохимические, которые базируются на различном воздействии на органическое вещество. В качестве исходного опытного образца был взят низинный торф из месторождения «Горелище» Пензенской области. Показано, что из известных и исследованных способов воздействия на органическое вещество низинного торфа с целью получения биологически активных гуминовых препаратов предпочтение следует отдать способу, основанному на применения растворов едкого натрия и водного аммиака, обеспечивающие достижение выхода гуминовых кислот на уровне 80-85% от содержания общих гуминовых кислот, получившего название аммонизация торфа водным аммиаком с одновременным окислением извлекаемых из торфа органических веществ перекисью водорода.

стимуляторы роста растений

гуминовые кислоты

1. Отчёт о выполнении НИОКР по теме: "Исследование и разработка способов извлечения гумитоновых препаратов из торфа, разработка стимулятора роста растений Гумостим" (контракт №10203р/17354 от 28.04.2012) (заключительный)/ Донькин А. Е., Касимова Л. В., Роганов В.Р. и др. – ООО «ИнноТорф» ФГАНУ «ЦИТиС»№01201262318, Пенза, 2013.

2. Патент 2213452 РФ, МКИ 7 AOI N 65/00. Способ получения стимулятора роста растений /Л.В.Касимова. – Опубл. 10.10.03.

3. Применение гумата натрия в качестве стимулятора роста /Л.А.Христева, В.А.Реутов, Н.В.Лукьяненко и др. – //Гуминовые удобрения. Технология и практика их применения. – Днепропетровск,1973. – Т.4.

4. Христева Л.А. О природе действия физиологически активных форм гуминовых кислот и других стимуляторов роста растений //Гуминовые удобрения. Теория и практика их применения. – Киев: Урожай, 1968. – С.13-27/

5. Ярчук И.И. Данные к технологии получения гуматов натрия для удобрений из различных каустоболитов //Гуминовые удобрения. Теория и практика их применения. – Киев: ГИСХ УССР, 1962. – Т.2. – С. 513.

В настоящее время растёт интерес к торфу как источнику ценного сырья. Известные попытки использовать торф непосредственно как удобрение в виде торфяных горшочков не нашли широкого применения из-за невысокого эффекта. Более эффективно перерабатывать торф и полученные продукты использовать в сельском хозяйстве. Одним из таких направлений является получение гуминовых кислот и создания на их основе эффективных удобрений -- стимуляторов роста растений .

Анализ способов извлечения гуминовых кислот из торфов показал, что существуют различные способы получения биологически активных веществ из торфа, угля и другого природного органического вещества: физические, химические, микробиологические, биохимические, которые базируются на различном воздействии на органическое вещество, его гуминовый комплекс. Наиболее широкое использование для извлечения биологически активных веществ нашло применение водных растворов щелочей .

Из торфа получены такие стимуляторы роста растений как гумат натрия (Днепропетровск), оксидат (оксидат торфа, Минск), гидрогумат (Минск), оксигумат (Минск), нитрогуминовый стимулятор (Калинин), Гумостим (Томск). Все эти гуминовые препараты нашли широкое применение в растениеводстве и животноводстве.

Исследования по литературным источникам показали, что для максимального извлечения гуминовых кислот торф обрабатывают щелочным раствором пирофосфата натрия с последующим неоднократным действием на остаток торфа 1н раствора едкого натрия при нагревании . Особенностью этого процесса является использование:

1) высокой концентрации раствора щелочного раствора пирофосфата натрия (4,5% пирофосфата и 0,4% едкого натрия);

2) высокой концентрации раствора едкого натрия (4%);

3) широкого гидромодуля (1-2 части торфа в пересчете на сухую беззольную массу к 100мл щелочного раствора).

В препарате, полученном по этому способу, содержание гуминовых кислот было максимальным: 1,47%. Недостатком этого способа извлечения гуминовых кислот является многоступенчатость процесса, потребность в большом количестве щелочных препаратов, что в условиях производства усложняет процесс, повышает затраты на получение гуминового препарата.

Использование 1н (4%) раствора едкого натрия обеспечивает высокое извлечение гуминовых кислот из торфа благодаря высокой концентрации щелочи (4%), широкому гидромодулю (1-2 части торфа в пересчете на сухую беззольную массу к 100мл щелочного раствора). Недостатком этого способа извлечения гуминовых кислот из торфа является высокая концентрация раствора едкого натрия (4%), которая обуславливает высокие значения реакции среды (рН=13) . Сильно щелочная реакция в гуминовом препарате вызывает раздражение кожных покровов и может вызвать ожог семян и растений.

На практике для извлечения гуминовых кислот из торфа используют концентрацию щелочи 1-2,5% и гидромодуль на уровне 1:10. При таких показателях щелочного гидролиза торфа выход гуминовых кислот составляет 30-50% от содержания общих гуминовых кислот.

В СибНИИСХиТ Россельхозакадемии разработаны способы щелочного гидролиза торфа с применением растворов едкого натрия и водного аммиака, обеспечивающие достижение выхода гуминовых кислот на уровне 80-85% от содержания общих гуминовых кислот. Особенность способов заключается в применении:

1) невысоких концентраций щелочных реагентов (2-2,5%-ного раствора едкого натрия и 0,5-0,6%-ного раствора водного аммиака);

2) невысокого гидромодуля (соотношения абсолютно сухого вещества торфа к объему применяемого щелочного реагента): 1:7-1:12;

3) нагревание торфощелочной суспензии с едким натрием при 80ºС в течение 9-11часов при атмосферном давлении, торфощелочной суспензии с водным аммиаком при 115-120ºС в течение 4-х часов под давлением 2-4 атм.

В данной работе исследуется щелочной гидролиз торфа с применением растворов едкого натрия и водного аммиака по методикам ГНУ СибНИИСХиТ. Для примера исследовались физико-химические свойства и способы извлечения гуминовых препаратов из низинного торфа месторождения «Горелище» Пензенской области. Целью проводимых работ было:

1. Определение физико-химических свойств образцов торфа: влажность, зольность, содержание сухого и органического вещества, содержание гуминовых кислот, выход общих и свободных гуминовых кислот.

2. Апробация способов извлечения гуминовых кислот из низинного торфа: щелочной гидролиз с применением растворов щелочи NaOH, водного аммиака и перекиси водорода.

Физико-химические исследования проводились по стандартным методикам:

· реакция среды в торфе определялась по ГОСТ 11623-89. Торф. Обменная и активная кислотность,

Повторность анализов физико-химических свойств торфа - двукратная.

Результаты исследования приведены в таблице 1. Установлено, что в исследуемом образце торфа содержится 9,3% воды, 90,7% сухого вещества, 50,1% золы.

Массовая доля органического вещества составляет 40,6%, общих гуминовых кислот 14,7%, свободных гуминовых кислот 14,4% в сухом образце. Выход свободных гуминовых кислот достигает 98% от содержания общих гуминовых кислот.

Расчетным путем показано, что общий выход гуминовых кислот из органического вещества торфа достигает 36,3% (14,7%), свободных гуминовых кислот, единожды извлекаемых 1%-ным раствором едкого натра, составляет 35,5% (14,4%) (табл.1).

Согласно требований ТУ БССР физико-химические свойства торфа для получения из него биологически активных веществ должны иметь следующие показатели: влажность - не менее 60%, зольность - не более 25%, содержание гуминовых кислот - не менее 30%, степень разложения - не более 30% .

Таблица 1 - Физико-химические свойства низинного торфа с месторождения «Горелище» Пензенской области

Анализ полученных данных свидетельствует о том, что представленный образец низинного торфа характеризуется высокой зольностью (50,1%), невысоким содержанием гуминовых кислот (14,7%), но высоким выходом свободных гуминовых кислот (98% от содержания общих гуминовых кислот). Высокий показатель выхода свободных гуминовых кислот обусловлен особенностями исследуемого низинного торфа и свидетельствует о том, что при однократном извлечении их раствором щелочи в гуминовый препарат перейдет основная масса гуминовых кислот. Благодаря этому показателю низинный торф месторождения «Горелище» может быть использован для получения гуминовых препаратов, несмотря на невысокое содержание гуминовых кислот в нем.

Расчетами показано, что при щелочном гидролизе торфа содержание гуминовых кислот в препарате при поддержании гидромодуля (соотношения абсолютно сухого вещества торфа к жидкой фракции в торфощелочной суспензии) на уровне 1:10 не будет превышать 1,44%.

В таблице 2 показан компонентный состав торфощелочных суспензий для получения гуминовых препаратов из низинного торфа месторождения «Горелище» Пензенской области.

Получение гуминовых препаратов проведено на лабораторном экстракторе, в котором объем торфощелочной суспензии составляет 5л. Для разделения твердой и жидкой фракции использована лабораторная центрифуга марки ОС-6М. В процессе работы установлено, что при стоянии в течение ночи торфощелочная суспензия ускоренно разделяется на твердую и жидкую фракции. Это позволило разделить полученные торфощелочные суспензии с применением капронового, а затем лавсанового сит. Окончательное отделение твердой фракции торфощелочной суспензии проведено на лабораторной центрифуге. Преимуществом ускоренного разделения торфощелочных суспензий является то, что в процессе производства гуминового препарата примерно 2/3 объема суспензии можно разделить декантированием, остаток суспензии - на центрифуге.

Таблица 2 - Компонентный состав торфощелочной суспензии для получения гуминовых препаратов из низинного торфа месторождения «Горелище» Пензенской области.

Способы извлечения гуминовых кислот из низинного торфа заключались в следующем.

В первом варианте опыта низинный торф, измельченный на универсальной мельнице, вносился в лабораторный экстрактор в дозе 500г в пересчете на абсолютно сухое вещество (а.с.в.), заливался водой объемом 42380 мл. Полученная водная суспензия торфа тщательно перемешивалась до полного смачивания торфа водой. Крышка экстрактора закрывалась, включалась мешалка. В экстрактор сначала заливалось при постоянном перемешивании 125мл 25%-ного раствора водного аммиака, затем 125мл 33%-ной перекиси водорода. Доза водного аммиака и перекиси водорода в торфощелочной суспензии составила 25% на а.с.в. торфа. Концентрация водного аммиака и перекиси водорода в торфощелочной суспензии не превышала 0,6%. Гидромодуль составил 1:10. Процесс экстракции гуминовых кислот из торфа аммиаком осуществлялся при постоянном перемешивании суспензии мешалкой при 115-120ºС в течение 4-х часов под давлением 2-4 атм.

В таблице 2 показаны качественные показатели гуминовых препаратов из торфа при разных способах их получения.

Таблица 3 - Влияние способов извлечения гуминовых кислот из торфа на качественные показатели гуминовых препаратов

Во втором варианте опыта щелочной гидролиз торфа проведен раствором 2%-ного раствора едкого натра при нагревании торфощелочной суспензии при 80ºС в течение 5 часов при атмосферном давлении. В экстрактор внесен торф в дозе 500г в пересчете на абсолютно сухое вещество, 4487мл 2,23%-ного едкого натрия. С учетом воды в торфе содержание щелочи в торфощелочной суспензии составило 2%. Гидромодуль поддерживался на уровне 1:10. Процесс экстракции проведен при постоянном перемешивании мешалкой.

Извлечение гуминовых кислот из торфа 2%-ным раствором едкого натрия при нагревании при 80ºС в течение 5-х часов обеспечивает высокий выход гуминовых кислот из исследуемого образца низинного торфа: 77,8% от содержания общих гуминовых кислот в торфе. В готовом гуминовом препарате содержание гуминовых кислот составило 1,14% (табл. 3).

К основному недостатку этого способа получения гуминового препарата следует отнести то, что полученный гумат натрия имеет высокую реакцию среды (рН=13).

В варианте опыта с применением 0,6%-ного водного раствора аммиака в присутствии перекиси водорода показано, что препарат содержит 1,16% гуминовых кислот. Выход гуминовых кислот достигал 80% от содержания общих гуминовых кислот. Реакция среды не превышала рН=9 (табл. 3).

Из исследованных способов воздействия на органическое вещество торфа и получения биологически активных гуминовых препаратов следует отдать предпочтение способу, основанному на аммонизации торфа водным аммиаком с одновременным окислением извлекаемых из торфа органических веществ перекисью водорода.

Преимущества этого способа:

1. Оригинальный способ получения препарата, обеспечивающий окисление промежуточных продуктов до гуминовых, карбоновых, аминокислот, что подтверждается в 2 раза большим содержанием карбоксильных групп по сравнению с гуматом натрия, полученным без применения перекиси водорода.

2. Производство гуминового препарата обеспечивает высокий выход действующего вещества (не менее 80%), что превышает на 30-50% данный показатель у других препаратов.

3. Реакция среды в препарате не превышает рН=9.

4. Дополнительное содержание в препарате аммиачного азота за счет азота мочевины. Это обуславливает а) подкормку растений азотом при обработке семян и опрыскивании вегетирующих растений гуминовым препаратом; б) дополнительное внесение с гуминовой кормовой добавкой протеина для животных.

6. Более высокая биологическая активность по сравнению с другими продуктами переработки торфа, обусловлена содержанием в его составе преимущественно органических кислот, незаменимых аминокислот, витаминов, макро-, микроэлементов.

Опыты показали, что для повышения содержания гуминовых кислот в получаемом препарате следует понизить гидромодуль с 1:10 до 1:7-8. В связи с невысоким содержанием гуминовых кислот в торфе для повышения биологической активности гуминового препарата предложено снизить дозу водного аммиака и перекиси водорода при щелочном гидролизе низинного торфа.

Таким образом, по результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы.

1. Низинный торф месторождения «Горелище» Пензенской области можно применять для производства гуминового препарата. При этом есть основания полагать, что образование хелатной формы макро-, микроэлементов с гуминовыми и аминокислотами повысит биологическую активность гуминового препарата, повысит эффективность его применения в животноводстве.

2. Наиболее перспективным способом извлечения гуминовых кислот из торфа является щелочной гидролиз с применением водного аммиака и перекиси водорода. Гуминовый препарат может быть применен в качестве удобрения и кормовой добавки аналогично известным гуминовым препаратам: Гумитону и Гумостиму.

3. Быстрая расслаиваемость торфощелочной суспензии позволит применить метод декантации в процессе производства гуминового препарата для разделения основной массы жидкой и твердой фракций.

4. Для повышения выхода гуминового препарата из низинного торфа следует изучить влияние на него технологических параметров, в том числе дозы водного аммиака и перекиси водорода, гидромодуля.

Рецензенты:

Урнёв И.В., д.т.н., профессор Пензенского государственного университета, Генеральный директор НПП ООО «Вольта» - Представитель Федерального государственного бюджетного учреждения «Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере» по Пензенской области, г. Пенза;

Михеев М.Ю., д.т.н., профессор Пензенского государственного технологического университета, г. Пенза.

Библиографическая ссылка