Способ получения гуминовых стимуляторов роста


 


Владельцы патента RU 2577891:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" (RU)

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения гуминовых стимуляторов роста включает измельчение природного гумифицированного материала, обработку щелочью в присутствии мочевины и экологически безопасного комплексона - иминодиянтарной кислоты в соотношении 1:1-5:0,1-2,5, выдерживание в течение 6-12 часов при нормальных условиях и отделение раствора, содержащего гуминовые вещества от осадка. Изобретение позволяет повысить концентрацию биологически активных гуминовых веществ, оказывающих явный стимулирующий эффект на рост растений, в готовом полностью биологически разлагаемом продукте, который может применяться в качестве эффективного удобрения без увеличения токсической нагрузки на агросистемы. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.

 

Изобретение относится к области химии и сельского хозяйства, и может быть использовано для получения органоминеральных гуминовых удобрений из гуматосодержащих продуктов природного происхождения, таких как торф и сапропель.

Гуминовые вещества - это смесь переменного химического состава природных высокомолекулярных соединений, представляющая собой более или менее темноокрашенное аморфное образование. Гуминовые вещества являются мощными стимуляторами роста и развития растений и широко используются в народном хозяйстве как компоненты органоминеральных удобрений.

Известны способы получения гуминовых веществ из различных видов гуминового материала химической обработкой (Ваксман С.А. Гумус, происхождение, химический состав и значение его в природе, М.: Сельхозгиз, 1937, с. 437). Основными реагентами для извлечения гуминовых веществ обычно являются щелочные растворы - водные растворы гидроксидов калия и натрия.

Известен способ выделения гуминовых веществ (Христева Л.А. Роль гуминовой кислоты в питании высших растений и гуминовые удобрения. Труды почвенного института им. В.В. Докучаева, М., 1951, т. 38, с. 314), при котором торф обрабатывают растворами гидроксидов щелочных металлов при нормальных условиях в течение 6-8 часов. Концентрация щелочи для растворения гумуса зависит от типа гумифицированного материала и составляет диапазон 0,03-0,2 М. Наиболее оптимальной концентрацией растворов щелочей для выделения из природного сырья гуминовых веществ считается концентрация 0,1 М. Эта концентрация минимально необходима для замещения водорода всех функциональных групп на ионы щелочного металла в процессе реакции солеобразования. Кроме того, при этой концентрации щелочи образуются растворимые в водном растворе соли гуминовых кислот. Дальнейшее повышение концентрации щелочи за пределы 0,2-0,3 М может привести к химической деструкции гумусовых веществ (В.В. Понаморева, Т.А. Плотникова. Гумус и почвообразование. Л.: Наука, 1980. С. 34). Недостатком данных методов является незначительный выход целевого продукта.

Также известны способы получения водорастворимых гуматов путем механохимической обработки исходного сырья - торфа или угля. Например, способ получения водорастворимых гуматов (Гуминовые удобрения, теория и практика их применения. Гос. изд-во сельхоз. Литературы, Киев, 1962, ч. 2, с. 528), включающий измельчение исходного сырья (торфа или угля), обработку экстрагентом (раствором щелочи) при механическом перемешивании, разделение твердой и жидкой фаз с последующей сушкой. В процессе обработки щелочным экстрагентом гуминовые кислоты из исходного сырья переходят в раствор в виде солей одновалентных катионов - гуматов калия, натрия или аммония, соответственно при использовании в качестве экстрагента калиевой или натриевой щелочи или аммиачной воды, органических оснований. Также известен способ получения гуминовых веществ из торфа (патент RU 2416591, 09.12.2009), в котором торфяную массу после обработки щелочным экстрагентом подвергают активации за счет не менее чем одного измельчения, при котором происходит активация физико-химического разложения торфа. В полученном продукте содержание гуминовых веществ в пересчете на сухое вещество составляет не менее 50%. Известен способ получения биологически активного гуминового продукта (патент RU 2472761, 04.04.2011), заключающийся в активации торфа путем двукратного его гранулирования с промежуточной стадией остывания в течение 12 часов и дальнейшей щелочной обработкой полученных при растворении в воде гранул и последующим охлаждением. Содержание гуминовых кислот в полученном продукте до 12-13%. Приведенные способы, хотя и позволяют получить достаточно высокий выход гуминовых веществ, отличаются длительностью процесса, сложностью его проведения и необходимостью использования сложного или специфического оборудования.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ выделения гуминовых веществ из природного сырья (патент RU 2178777, 19.09.2000). Гумифицированный материал, например торф, обрабатывают щелочным раствором при нормальных условиях в присутствии мочевины и комплексона. Щелочной раствор содержит щелочь, мочевину и комплексон в следующем соотношении по массе 1,0:1,0-5,0:0,1:2,5. Гумифицированный материал представляет собой богатые гумусовые почвы, черноземы с добавкой торфа и сапропеля. Этот способ принят в качестве прототипа. К его недостаткам можно отнести использование в качестве комплексона этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), которая наряду с другими синтетическими лигандами (ДТПА, ЭДЦГА) при регулярном использовании накапливается в почве, что в свою очередь ухудшает ее свойства, приводя к сдвигам естественного биохимического равновесия [JJ.Agric.Food.Chem. 2007, 55(2). Р. 402-407; J.Sci.Food.Agric. 2010, 90 (15), Р. 2633-2640; Chem. Speciation and Bioavailability, 1999, 11(3), P. 85-93; S. Metsarinae, T. Tuhkanen, R. Aksela // Chemosphere, 2001, 45. P. 949-955].

Целью настоящего изобретения является разработка способа, позволяющего получать высокий выход биологически активных гуминовых веществ из природного гуматосодержащего сырья без риска нарушения экологического равновесия в природе.

Технический результат повышения выхода биологически активных гуминовых веществ достигается тем, что обработка природного гумифицированного материала производится щелочным раствором, включающим безопасный комплексон, полученный на основе иминодиянтарной кислоты, позволяющим исключить из процесса ЭДТА. Для обеспечения эффективного комплексообразования используется экологически безопасная иминодиянтарная кислота [Vandevivere P., Saveyn Н., Verstraete et al. // Environ Sci Technot. - 2001. - V. 35. №9. - P. 1765; Tandy S., Bosser Т.K., Mueller R. et al. // Enviran Sci Technol. - 2004. - V. 38. №3. - P. 937]. В данном случае иминодиянтарная кислота не только удаляет металлические мостики между структурными фрагментами гуминовых веществ, способствуя тем самым полному выходу гуминовых веществ из природного гумифицированного материала, но также сама является активным компонентом получаемого данным способом стимулятора роста [Патент №2399183, опубликован 20.09.2010]. Структурные компоненты иминодиянтарной кислоты содержатся в растениях и являются естественными регуляторами метаболизма. Хелатные соединения такого типа легко усваиваются растениями, в клетках разлагаются на аминокислоты, которые вовлекаются в обмен и полностью метаболизируются в процессах энергообмена. Таким образом, они не только не накапливаются в почве, но и сами выступают в роли дополнительного стимулятора роста растений.

Кроме того, предложенный способ отличается тем, что в качестве щелочи используется гидроксид натрия NaOH в отличие от использованного в прототипе гидроксида калия KОН. Это связано с тем, что в естественных условиях отношение этих щелочных металлов Na/K должно составлять около 10 [Лукнер Л., Шестакова В.М. Моделирование миграции подземных вод. - М.: Недра, 1986. - 208 с.], то есть количество калия на порядок меньше. Это связано с его высокой сорбируемостью и поглощением бактериями. В загрязненных районах показатель приближается к единице. Снижение природного соотношения способствует увеличению риска заболеваний сердечно-сосудистой сферы. Поэтому внесение избыточного содержания калия в почвы усиливает негативное антропогенное воздействие на среду обитания.

Сущность предложенного способа заключается в следующем: предварительно очищенный от посторонних примесей гумусовый материал, например торф или сапропель, измельчают, любым удобным и доступным способом и затем обрабатывают при перемешивании гидроксидом натрия в присутствии мочевины и иминодиянтарной кислоты в соотношении 1:1-5:0,1-2,5 по массе при комнатной температуре. Концентрации растворов следующие: NaOH 0,1 М, мочевина 0,05-0,1 М, иминодиянтарная кислота 0,01-0,05 М в зависимости от природы исходного гумусового материала. Полученную смесь выдерживают при комнатной температуре в течение 6-12 часов. Готовый продукт получают после отделения раствора, содержащего гуминовый концентрат, от осадка.

Изобретение позволяет повысить концентрацию биологически активных гуминовых веществ, оказывающих явный стимулирующий эффект на рост растений, в готовом полностью биологически разлагаемом продукте, который может применяться в качестве эффективного удобрения без увеличения токсической нагрузки на агросистемы.

Пример 1

К 100 г предварительно очищенного от посторонних примесей и измельченного торфа (Месторождение «Васильевский мох», Тверская область) с влажностью 85% добавили 500 мл дистиллированной воды, а затем 4 г гидроксида натрия (0,1 моль), 6 г мочевины (0,1 моль) и 25 г иминодиянтарной кислоты (0,1 моль). Соотношение NaOH:мочевина:иминодиянтарная кислота составило 1:1:1. После перемешивания в течение 10 минут и отстаивания раствора в течение 12 часов раствор отделили от осадка. Содержание гуминовых и фульвокислот составило 2,6%.

Для сравнения эффективности смеси к 100 г предварительно очищенного от посторонних примесей и измельченного торфа (Месторождение «Васильевский мох», Тверская область) с влажностью 85%) добавили 500 мл дистиллированной воды, а затем 4 г гидроксида натрия (0,1 моль). После перемешивания в течение 10 минут и отстаивания раствора в течение 12 часов раствор отделили от осадка. Содержание гуминовых и фульвокислот составило 1,8%.

Это доказывает высокую эффективность предложенного способа.

Пример 2

К 500 мл жидкого сапропеля (озеро Жарки, Жарковский район Тверской области) с влажностью 92% и зольностью сухого остатка 41,5% добавили 500 мл дистиллированный воды 4 г NaOH (0,1 моль), 6 г мочевины (0,1) моль и 25 г иминодиянтарной кислоты (0,1 моль). Соотношение NaOH:мочевина:иминодиянтарная кислота составило 1:1:1. После перемешивания в течение 10 минут и отстаивания раствора в течение 6 часов раствор отделили от осадка. Содержание гуминовых и фульвокислот составило 17%.

Для выявления эффективности изобретения к 500 мл жидкого сапропеля (озеро Жарки, Жарковский район Тверской области) с влажностью 92% и зольностью сухого остатка 41,5% добавили 500 мл дистиллированный воды 4 г NaOH (0.1 моль). После перемешивания в течении 10 минут и отстаивания раствора в течении 6 часов раствор отделили от осадка. Содержание гуминовых и фульвокислот составило 11%.

Предложенный способ позволяет получить высокие выходы гуминовых веществ из природного гуминового материала с получением жидкого усилителя роста растений полностью биологически разлагаемого продукта, который может применяться в качестве удобрения без увеличения токсической нагрузки на агросистемы.

1. Способ получения гуминовых стимуляторов роста, включающий измельчение природного гумифицированного материала, обработку щелочью в присутствии мочевины и экологически безопасного комплексона - иминодиянтарной кислоты в соотношении 1:1-5:0,1-2,5, выдерживание в течение 6-12 часов при нормальных условиях и отделение раствора, содержащего гуминовые вещества от осадка.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве щелочи используют гидроксид натрия.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Жидкий водный агрохимикат имеет в качестве активного компонента калиевые и/или натриевые соли гуминовых кислот, причем агрохимикат содержит не более 16% по массе калиевых и/или натриевых солей гуминовых кислот, не более 1,0% по массе нерастворимых в воде механических примесей, имеет pH 9,0-10,5, исключается загеливание продукта при хранении в течение не менее 2-х лет, агрохимикат имеет следующий элементный состав в расчете на беззольную пробу, % по массе: С - 57,46; Н - 4,72; N - 2,97; О - 34,85.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Технологическая линия по производству твердых и жидких гуминовых препаратов с содержанием солей гуминовых кислот до 95% включает узел дробления и рассева бурого угля, узел твердофазной конверсии бурого угля, узел получения жидкого гуминового препарата, узел сушки, при этом узел дробления и рассева бурого угля имеет две последовательно соединенные дробилки грубого и мелкого помола, узел сушки оснащен центробежным циклоном для улавливания инертных частиц, а узел получения жидкого гуминового препарата дополнительно содержит шнековую центрифугу.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Способ получения гуминового препарата включает предварительную гидродинамическую обработку воды, измельчение торфа и приготовление водно-торфяной суспензии, озонирование водно-торфяной суспензии, воздействие щелочным реагентом, кавитацию, гидратацию и отделение жидкой фракции, причем количество щелочного реагента, необходимого для обработки торфо-водяной суспензии, определяется реакцией нейтрализации водной суспензии торфа (в пропорции 1:3) калийной щелочью до pH 6,5-7,5.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения гуминового препарата включает измельчение торфа, смешивание его с водой и обработку водно-торфяной смеси ультразвуком, причем торф, измельченный до фракции 200-250 мкм, смешивают с водой в соотношении торф/вода от 1/6 до 1/10 мас.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения жидкого торфо-гуминового удобрения включает приготовление смеси раствора с высоким рН с гуматосодержащим веществом, последующее кавитационное диспергирование гуматосодержащих веществ из расчета удельной мощности 1-4 Вт/см3 зоны обработки смеси в течение 5-10 мин, причем в процессе приготовления смеси раствора с гуматосодержащим веществом воду предварительно обрабатывают посредством электролиза, полученную таким образом воду с высоким рН смешивают с торфяной суспензией влажностью 75-85%, приготовленной на активированной воде, перемешивают и затем смесь активированной посредством электролиза воды и торфяной суспензии подвергают кавитационной обработке в ультразвуковом поле.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ борьбы с эрозией почв содержит этапы, на которых заранее получают биогель, представляющий собой водоторфяной гель с размерами частиц торфа не более 40-60 нм, диспергированного с помощью ультразвуковой кавитации в водной среде при высоком статическом давлении, опрыскивают поверхность почвы после ее сельскохозяйственной обработки 10-30%-ным раствором полученного биогеля из расчета от 50 до 200 кг биогеля на один гектар.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ некорневой подкормки зерновых культур включает обработку вегетирующих растений раствором органо-минерального удобрения, которое представляет собой смесь гумата калия с борной кислотой в соотношении 1:1, причем подкормка проводится совместно с химической прополкой гербицидами.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения органоминерального удобрения включает обработку угля путем химического воздействия и смешивания его с питательными компонентами, причем сажистый уголь берут фракцией 1,1-7,8 мм и при температуре окружающей среды смешивают с питательными компонентами в виде монтмориллонитовой и фосфатной глин фракцией 1,1-7,8 мм каждая и в массовом соотношении 2:0,5:1, в смесь вводят 12-15% раствор сульфата аммония, затем смесь обрабатывают кавитационным диспергированием при температуре 10-55°C в течение 10-20 минут, полученную суспензию помещают в закрытую емкость на 14-30 суток для завершения химического взаимодействия.

Изобретение относится к области получения удобрений на основе отходов переработки растительного сырья. Предложен способ биоконверсии отходов промышленного производства сапонинов из корня Saponaria Officinalis.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в производстве торфо-гуминового препарата, применяемого для корневой и внекорневой подкормки различных культур в открытом и закрытом грунте, а также как биологически активная добавка для животных и рыб.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Способ получения гуматов калия включает измельчение бурого угля, смешивание его с гидроксидом калия с получением рабочей смеси, перемешивание рабочей смеси и разделение ее на твердую и жидкую фазы путем отстаивания, причем бурый уголь измельчают до размера не более 200 мкм в присутствии воды с получением угольно-водной пульпы, которую смешивают с гидроксидом калия. Все компоненты взяты при определенном соотношении. Установка для получения гуматов калия включает последовательно установленные молотковую мельницу со средством подачи в нее бурого угля и шаровую мельницу для получения водно-угольной пульпы со средством подачи в нее предварительно измельченного бурого угля и средством подачи в нее воды, реактор для получения рабочей смеси со средством подачи в него водно-угольной пульпы, снабженный мешалкой, средством поступления в него гидроксида калия, а также осадительную ванну со средством поступления в нее рабочей смеси и средством удаления раствора гуматов калия. Изобретения позволяют создать способ получения гуматов калия, простой при реализации и с более низкими затратами энергии. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения комплексного биопрепарата из гумусосодержащих веществ путем щелочной экстракции, отделением щелочного экстракта и его нейтрализацией, причем их подвергают щелочной экстракции 0,1 М раствором пирофосфата калия в 0,1 н. растворе КОН или в 0,1 М раствором пирофосфата натрия в 0,1 н. растворе KOH или 0,1 М раствором пирофосфата натрия в 0,1 н. растворе NaOH при температуре 80°C, а затем после отделения щелочного экстракта нейтрализуют его азотной кислотой HNO3 до значений pH 7,0-8,0, перемешивают, отстаивают и получают жидкий целевой продукт. Изобретение позволяет увеличить в конечном целевом продукте содержание гуминовых веществ, регулировать количество и соотношение в конечном продукте натрия и калия, а также калиевых и натриевых солей гуминовых веществ, повысить содержание в конечном целевом продукте за счет введения в экстрагент пирофосфата натрия общего фосфора, а при использовании пирофосфата калия и общего фосфора, и общего калия. 1 табл., 3 пр.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ гумификации растительного сырья заключается в том, что навеску исходного растительного сырья - кору сосны обыкновенной - подвергают механохимической обработке в водном растворе гидроксида калия концентрацией 0,5 моль/л в роторном кавитационном аппарате с частотой вращения ротора 3000 об/мин, где производят гидродинамическое воздействие на смесь в течение 25 минут при температуре 60°С и гидромодуле 1:50, затем отделяют жидкую фазу центрифугированием и выделяют гуминовые кислоты из жидкой фазы при подкислении минеральной кислотой до рН 2. Изобретение позволяет получить качественный продукт. 3 табл., 21 пр.
Наверх