Способ получения гумата 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^oС 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^oC. 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^oC.

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^oC 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^oC 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^oC 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^oC 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^oC 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 ωα- по ГОСТ 11305-83, зольность аналитическая Aα - 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

Способ получения гумата натрия, включающий сушку, измельчение и просеивание исходного материала, обработку исходного материала с выделением целевого продукта, отличающийся тем, что в качестве исходного материала используют, например, осоковый низинный фрезерный торф, который измельчают до размера частиц не более 1 мм, дозируют и фасуют вместе с реагентом NaOH в пакеты из нетканого гигроскопического материала размером 36х40 см, на 1 кг торфа берут 50 гр NaOH, пакеты плотно укупоривают, для получения маточного раствора пакеты помещают в емкость и заливают водой при температуре 70 - 80^oC в соотношении исходный материал/жидкость 1:20 - 1:25, надавливая на пакет, жидкость в емкости тщательно перемешивают в течение 10 - 15 мин, 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.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3