СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИГУМАТОВ ИЗ ТОРФА Российский патент 2009 года по МПК C05F11/02 

Описание патента на изобретение RU2370478C2

Изобретение относится к торфяной промышленности и сельскому хозяйству и может быть использовано для получения поверхностно-активных веществ, стимуляторов роста растений и оксигуминовых удобрений на основе торфа.

Агрохимическая ценность торфа определяется в основном его органической частью (гуминовые и фульвокислоты). Однако вследствие малой доступности органического вещества исходный торф слабо проявляет свойства удобрения. Активатором органического вещества торфа могут быть водные растворы щелочей, которые извлекают гуминовые вещества в виде водорастворимых гуматов [Орлов Д.С. Гуминовые вещества в биосфере. // Соросовский образовательный журнал. - 1997. - №2. - С.56-63].

Для повышения выхода гуминовых веществ и увеличения их биологической активности используют окисление гуминовых веществ торфа пероксидом водорода в щелочной среде [Бамбалов Н.Н., Смычник Т.П. Деструкция гуминовых кислот торфа пероксидом водорода. // Вестник АН БССР. Сер. Химическая. - 1986. - №3. - С.75-78].

Известен способ получения средства для защиты растений от болезней путем окисления торфа или бурого угля пероксидом водорода в количестве 15-30% от органической массы сырья в присутствии щелочи и 0.2-1.5 мас.% азотнокислого кобальта в качестве катализатора с последующим отделением жидкой фазы и добавлением к ней водного аммиака [а.с. СССР №1624726, кл. A01N 61/00, 1991]. Недостатками известного способа являются: повышенная температура процесса 120°С, длительность процесса до 4 ч, а также необходимость использования в качестве катализатора азотнокислого кобальта.

Известен способ получения средства для защиты растений из торфа путем окисления обработанного гидроксидом натрия торфа перекисью водорода при температуре 120-125°С в течение 1.5 ч в присутствии цеолитового туфа в качестве катализатора в количестве 0.5-2.0 мас.% на органическую массу торфа с последующим отделением жидкой фазы и добавлением в нее раствора аммиака до его содержания в готовом продукте 0.8-1.6 мас.% [патент РФ №2216172, кл. A01N 61/00, 2003] (прототип).

Недостатками прототипа являются: сравнительно высокая температура процесса 120-125°С, длительность процесса до 1.5 ч, необходимость использования в качестве катализатора цеолитового туфа, а также сравнительно низкая концентрация органических веществ в целевом продукте (34-36 г/л).

Общим признаком для прототипа и заявляемого изобретения является обработка торфа пероксидом водорода в присутствии водного раствора щелочи.

Предлагаемое изобретение отличается от прототипа тем, что обработку торфа водными растворами щелочей и пероксидом водорода ведут при интенсивной кавитационной обработке реакционной смеси при 60°С в роторном кавитационном аппарате с частотой вращения ротора 3000 об/мин в течение от 30 до 75 мин.

В предлагаемом изобретении недостатки прототипа устраняются следующим образом. Использование интенсивной кавитационной обработки торфа совместно с водным раствором щелочи и пероксида водорода позволяет интенсифицировать технологический процесс: уменьшить температуру от 120 до 60°С и уменьшить продолжительность обработки от 1.5 ч до 30-75 мин. Концентрация водорастворимых органических веществ (гуминовых и фульвокислот) в целевом продукте (жидкая фаза), полученных по предлагаемому способу, составляет до 105 г/л, тогда как в прототипе она составляет 34-36 г/л.

Сущность предлагаемого способа получения оксигуматов заключается в том, что торф сначала обрабатывают 2-10%-ным водным раствором щелочи в течение 15 мин в условиях кавитационного воздействия в роторном кавитационном аппарате с частотой вращения ротора 3000 об/мин, а затем в этом же аппарате окисляют пероксидом водорода в количестве от 2.5 до 20% от массы абсолютно сухого торфа при продолжительности от 15 до 60 мин при температуре 60°С и гидромодуле 2.

Заявляемое изобретение осуществляется следующим образом. Навеску исходного низинного торфа влажностью 50% массой 2.0 кг обрабатывают в роторном кавитационном аппарате с частотой вращения ротора 3000 об/мин в течение 15 мин в суспензии 2.0-10.0%-ных водных растворов щелочей, а затем окисляют пероксидом водорода (в расчете 2.5-20% H2O2 от массы абсолютно сухого торфа) при температуре 60°С в условиях кавитационной обработки в течение от 15 до 60 минут при гидромодуле 2÷4. Охлажденную реакционную смесь выгружают и центрифугируют, отделяя жидкую фазу (целевой продукт) от твердого остатка. Определяют в жидкой фазе содержание общего углерода, углерода гуминовых кислот и по их разности содержание углерода фульвокислот (в г/л). Для сравнения количество углерода водорастворимых органических (гуминовых и фульвокислот) определяют в исходном торфе экстракцией 0.1 н щелочным раствором пирофосфата натрия при pH 13 в течение 24 ч по ГОСТу 9517-94.

Пример 1. Навеску исходного низинного торфа влажностью 50% массой 2.0 кг предварительно обрабатывают в роторном кавитационном аппарате с частотой вращения ротора 3000 об/мин 2%-ным раствором NaOH при гидромодуле 2, затем добавляют 50%-ный водный раствор пероксида водорода (из расчета 5% H2O2 от массы абсолютно сухого торфа) и полученную водно-щелочную суспензию подвергают окислению в условиях кавитационной обработки при температуре 60°С в течение 15 минут. Охлажденную реакционную смесь выгружают и центрифугируют, отделяя жидкую фазу (целевой продукт) от твердого остатка. Определяют в жидкой фазе содержание общего углерода, углерода гуминовых кислот и по их разности содержание углерода фульвокислот (в г/л). Для сравнения количество водорастворимых органических (гуминовых и фульвокислот) определяют в исходном торфе экстракцией щелочным раствором пирофосфата натрия по ГОСТу 9517-94.

Примеры 2-4 проведены в условиях аналогичных примеру 1, но при различной продолжительности кавитационной обработки (табл.1). Значительный выход гуминовых веществ наблюдается при продолжительности кавитационной обработки торфа пероксидом водорода уже в течение 30 мин (табл.1). Уменьшение продолжительности кавитационного окисления до 15 мин приводит к снижению концентрации гуминовых веществ в жидкой фазе.

Пример 5. Навеску исходного низинного торфа влажностью 50% массой 2.0 кг предварительно обрабатывают в роторном кавитационном аппарате с частотой вращения ротора 3000 об/мин 4%-ным раствором NaOH при гидромодуле 2, затем добавляют 50%-ный водный раствор пероксида водорода (из расчета 5% H2O2 от массы абсолютно сухого торфа) и полученную водную суспензию подвергают кавитационной обработке при температуре 60°С в течение 30 минут. Охлажденную реакционную смесь выгружают и центрифугируют, отделяя жидкую фазу (целевой продукт) от твердого остатка. Определяют в жидкой фазе содержание общего углерода, углерода гуминовых кислот и по их разности содержание углерода фульвокислот (в г/л).

Примеры 6-8 проведены в условиях, аналогичных примеру 5, но при различной концентрации раствора NaOH (табл.2).

Пример 9 проведен для сравнения в условиях, аналогичных примеру 2, но с использованием в качестве щелочи КОН с концентрацией - 2%. Максимальный выход гуминовых веществ составляет 105 г/л при концентрации NaOH в 10%, что значительно больше, чем в прототипе. Действие KOH оказывается аналогичным действию NaOH той же концентрации, но при несколько большем выходе водорастворимых органических веществ (табл.2).

Примеры 10-13 проведены в условиях, аналогичных примеру 2, но при различном количестве пероксида водорода (табл.3). Максимальная концентрация водорастворимых органических веществ в 24-32 г/л наблюдается при количестве H2O2, равном 2.5-20% от массы абсолютно сухого торфа.

Примеры 14 и 15 проведены в условиях, аналогичных примеру 2, но при различном гидромодуле (табл.4). При увеличении гидромодуля от 2 до 3-4 наблюдается некоторое уменьшение содержания водорастворимых органических веществ в жидкой фазе, что обусловлено уменьшением полноты окисления органического вещества торфа при увеличении соотношения торф: окислительный раствор за счет снижения концентрации пероксида водорода. При гидромодуле 2 получают более концентрированные растворы гуминовых веществ (табл.4).

Таким образом, предлагаемый способ за счет кавитационной обработки обеспечивает интенсификацию технологического процесса, получение наиболее высокого выхода водорастворимых органических веществ в целевом продукте (жидкой фазе) более простым и менее энергоемким способом по сравнению с прототипом.

Таблица 1 Влияние продолжительности кавитационной обработки на выход водорастворимых органических веществ при окислении торфа пероксидом водорода в водном растворе NaOH* Пример Продолжительность окисления в условиях кавитационной обработки, мин Содержание общего углерода (гуминовых и фульвокислот), г/л Содержание углерода гуминовых кислот, г/л Содержание углерода фульвокислот,
г/л
Исходный торф - 80 41 39 1 15 22 12 10 2 30 26 15 11 3 45 32 19 13 4 60 39 22 17 * Время предварительной щелочной кавитационной обработки - 15 мин, количество H2O2 - 5% от массы абсолютно сухого торфа, концентрация раствора NaOH - 2%.

Таблица 2 Влияние концентрации раствора щелочи на выход водорастворимых органических веществ при окислении торфа пероксидом водорода в условиях кавитационной обработки* Пример Концентрация раствора щелочи, % Содержание общего углерода (гуминовых и фульвокислот), г/л Содержание углерода гуминовых кислот, г/л Содержание углерода фульвокислот,
г/л
Исходный торф - 80 41 39 2 2 26 15 11 5 4 39 23 16 6 6 75 56 19 7 8 97 86 11 8 10 105 41 64 9 2** 28 16 12 * Время предварительной щелочной кавитационной обработки - 15 мин, количество H2O2 - 5% от массы абсолютно сухого торфа, продолжительность окисления в условиях кавитационной обработки - 30 мин;
** - в качестве щелочи использован KOH.

Таблица 3 Влияние количества пероксида водорода на выход водорастворимых органических веществ при окислении торфа в условиях кавитационной обработки* Пример Количество H2O2, % от массы абсолютно сухого торфа Содержание общего углерода (гуминовых и фульвокислот), г/л Содержание углерода гуминовых кислот, г/л Содержание углерода фульвокислот,
г/л
Исходный торф - 80 41 39 2 5 26 15 11 10 2.5 24 13 11 11 10 29 12 17 12 15 32 11 21 13 20 32 10 22 * Время предварительной щелочной кавитационной обработки - 15 мин, концентрация раствора NaOH - 2%, продолжительность окисления в условиях кавитационной обработки - 30 мин.

Таблица 4 Влияние гидромодуля на выход водорастворимых органических веществ при окислении торфа в условиях кавитационной обработки* Пример Гидромодуль Содержание общего углерода (гуминовых и фульвокислот), г/л Содержание углерода гуминовых кислот, г/л Содержание углерода фульвокислот,
г/л
Исходный торф - 80 41 39 2 2 26 15 11 14 3 24 14 10 15 4 22 13 9 * Время предварительной щелочной кавитационной обработки - 15 мин, концентрация раствора NaOH - 2%, количество H2O2 - 5% от массы абсолютно сухого торфа, продолжительность окисления в условиях кавитационной обработки - 30 мин.

Похожие патенты RU2370478C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ГУМИНОВЫХ УДОБРЕНИЙ ИЗ ТОРФА 2008
  • Ефанов Максим Викторович
  • Черненко Павел Петрович
  • Новоженов Владимир Антонович
RU2384549C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ И ГУМАТОВ ИЗ ТОРФА 2010
  • Дудкин Денис Владимирович
  • Толстяк Анна Степановна
  • Фахретдинова Гюзель Фанзилевна
RU2429214C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГУМУСОВЫХ КИСЛОТ С ЗАДАННЫМ ГРУППОВЫМ СООТНОШЕНИЕМ ГУМИНОВЫХ И ФУЛЬВОКИСЛОТ ИЗ КАУСТОБИОЛИТОВ УГОЛЬНОГО РЯДА 2013
  • Щучкин Александр Сергеевич
  • Исаев Александр Васильевич
  • Исаева Нина Александровна
  • Клюг Ральф Хейни
  • Линдблад Ирина
RU2536444C1
СПОСОБ ГУМИФИКАЦИИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ 2010
  • Дудкин Денис Владимирович
  • Евстратова Дарья Александровна
RU2442763C1
СПОСОБ ГУМИФИКАЦИИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ 2014
  • Дудкин Денис Владимирович
  • Федяева Ирина Михайловна
RU2581531C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ ЖИДКИХ ГУМИНОВЫХ УДОБРЕНИЙ ИЗ ТОРФА 2017
  • Дудкин Денис Владимирович
  • Федяева Ирина Михайловна
  • Пименова Алёна Александровна
RU2686807C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ 2011
  • Ягафарова Гузель Габдулловна
  • Акчурина Лилия Рамилевна
  • Федорова Юлия Альбертовна
  • Сафаров Альберт Хамитович
  • Ягафаров Ильгизар Римович
RU2471755C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТСОДЕРЖАЩЕГО ОРГАНИЧЕСКОГО УДОБРЕНИЯ ИЗ ТОРФА 2005
  • Ефанов Максим Викторович
  • Галочкин Александр Иванович
  • Антропов Лев Александрович
RU2291138C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГУМИНОВОГО ПРЕПАРАТА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2014
  • Сухов Александр Иванович
  • Салимов Баходир Маратович
  • Сорокин Константин Николаевич
RU2573358C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТИМУЛЯТОРА РОСТА РАСТЕНИЙ 2020
  • Передерин Юрий Владимирович
  • Усольцева Ирина Олеговна
  • Кантаев Александр Сергеевич
  • Чухарева Наталья Вячеславовна
  • Монастырев Андрей Федорович
  • Зимина Ирина Геннадьевна
RU2748166C1

Реферат патента 2009 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИГУМАТОВ ИЗ ТОРФА

Изобретение относится к торфяной промышленности и сельскому хозяйству и может быть использовано для получения водорастворимых поверхностно-активных веществ, гуминовых стимуляторов роста и жидких оксигуминовых удобрений на основе торфа. Торф сначала обрабатывают 2-10%-ным водным раствором щелочи в течение 15 мин в условиях кавитационного воздействия в роторном кавитационном аппарате с частотой вращения ротора 3000 об/мин, а затем в этом же аппарате окисляют пероксидом водорода в количестве от 2,5 до 20% от массы абсолютно сухого торфа при продолжительности от 15 до 60 мин при температуре 60°С и гидромодуле 2. Кавитационная обработка торфа в присутствии окислителя и водного раствора NaOH приводит к интенсификации процесса (сокращает общую продолжительность до 75 мин), снижению температуры от 120 до 60°С и увеличению содержания гуминовых и фульвокислот, что улучшает качество получаемого продукта. 4 табл.

Формула изобретения RU 2 370 478 C2

Способ получения оксигуматов из торфа, заключающийся в обработке торфа пероксидом водорода в водном растворе щелочи и отделении жидкой фазы, отличающийся тем, что обработку торфа сначала ведут водным раствором щелочи при ее концентрации от 2 до 10% в течение 15 мин в роторном кавитационном аппарате с частотой вращения ротора 3000 об./мин, а затем добавляют пероксид водорода в количестве от 2,5 до 20% от массы абсолютно сухого торфа и проводят окисление при интенсивном кавитационном воздействии от 15 до 60 мин при температуре 60°С при гидромодуле 2.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2370478C2

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СРЕДСТВА ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ ОТ ГРИБКОВЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ 2002
  • Бурмистрова Т.И.
  • Сысоева Л.Н.
  • Трунова Н.М.
  • Терещенко Н.Н.
RU2216172C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛЕЙ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ 2001
  • Полоскин Р.Б.
  • Поляков Ю.Ю.
  • Гладков О.А.
  • Соколова И.В.
  • Сорокин Н.И.
  • Глебов А.В.
RU2205166C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОСТИМУЛЯТОРА ИЗ ТОРФА И БИОСТИМУЛЯТОР ИЗ ТОРФА 2002
  • Ломовский О.И.
  • Юдина Н.В.
  • Зверева А.В.
RU2242445C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТИМУЛЯТОРА РОСТА РАСТЕНИЙ 2001
  • Касимова Л.В.
RU2213452C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОСТИМУЛЯТОРА РОСТА ИЗ САПРОПЕЛЯ И/ИЛИ ТОРФА 1994
  • Билибин Е.Б.
  • Герасенков А.А.
  • Антонов Э.Р.
  • Алпатов А.И.
  • Киселев Н.К.
RU2049084C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТСОДЕРЖАЩЕГО ОРГАНИЧЕСКОГО УДОБРЕНИЯ ИЗ ТОРФА 2005
  • Ефанов Максим Викторович
  • Галочкин Александр Иванович
  • Антропов Лев Александрович
RU2291138C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОДКОРМКИ РАСТЕНИЙ 1997
  • Булганина В.Н.
  • Кузнецова Л.М.
  • Постнов С.А.
  • Егоров В.А.
RU2128634C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ИТАКОНОВОЙ КИСЛОТЫ 0
SU282250A1
НОМОГРАММА ДЛЯ ПОДСЧЕТА ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ 1933
  • Каретников А.Н.
SU37394A1
US 5248327 A, 28.09.1993.

RU 2 370 478 C2

Авторы

Ефанов Максим Викторович

Галочкин Александр Иванович

Петраков Александр Дмитриевич

Черненко Павел Петрович

Латкин Александр Александрович

Даты

2009-10-20Публикация

2007-09-17Подача