СПОСОБ АКТИВАЦИИ ДОБАВОК ПРИРОДНОГО ЦЕОЛИТА В ПОЧВУ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК B01J20/34 C01B39/02 B09C1/08 

Группа изобретений относится к способам активации добавок природного цеолита в почву и устройствам для их осуществления в области растениеводства в сельском хозяйстве.

Известны способы активации добавок природного цеолита в почву путем измельчения его в мельницах в порошок до размеров частиц 10^-3-10^-4 м [см. Сборник тезисов Всероссийского совещания по применению цеолитов в народном хозяйстве. Новосибирск: СНИГГМ, 1997. - 134 с.].

Измельчение увеличивает соотношение между свободной поверхностью частиц цеолита и их общим объемом, что приводит к увеличению эффективности положительного влияния цеолита на обменные процессы, происходящие в почве. Природный цеолит является ионообменником, катионитом, на поверхности его частиц порошка имеются радикалы - неспаренные отрицательные электрические заряды, которые увеличивают электронную плотность в почве, что вызывает активацию ионообменных, диффузионных процессов, приводящих к более активному поглощению корневой системой растений макро- и микроэлементов вместе с водой. Содержащиеся в природном цеолите макро- и микроэлементы поступают в растения, если их не хватает в почве, этот минерал является также заменителем гумуса. Внесение добавок природного цеолита в почву приводит к увеличению мощности всходов, более активному росту растений, увеличению их урожайности на 5-10%. Кроме того, частицы порошка цеолита сорбируют (поглощают) из почвы внесенные в нее минеральные удобрения, отдавая их растениям дозированно, столько, сколько растениям требуется, не допускают поступления вредных веществ, излишков соединений азота с ионами тяжелых металлов (нитратов, нитритов), калия, фосфора в растения и на стоки в свободные водоемы. Цеолит сорбирует на себя и пестициды, также дозированно отдавая их в почву, препятствуя попаданию этих ядохимикатов в продукты питания, на стоки в свободные водоемы. В результате этого цеолит пролонгирует действие удобрений и пестицидов на срок до 5 лет, приводит к их экономии на 80%. Внесение природного цеолита в почву увеличивает ее влагоемкость, увеличивает засухоустойчивость растений, их хладостойкость.

Недостатком способов-аналогов является слабое увеличение урожайности сельскохозяйственных культур при внесении активированных этими способами добавок природного цеолита в почву.

Известны устройства для активации добавок природного цеолита в почву - шаровые, валковые, жерновые мельницы [см. Сборник тезисов Всероссийского совещания по применению цеолитов в народном хозяйстве. Новосибирск: СНИГГМ, 1997. - 134 с.].

Помолом на известных мельницах активируют добавки природного цеолита в почву - измельчают их в порошок размером частиц 10^-3-10^-4 м, которому присущи недостатки порошка, получаемого с применением способов-аналогов: слабое увеличение урожайности сельскохозяйственных культур при внесении активированных этими способами добавок природного цеолита в почву.

Наиболее близким техническим решением того же назначения к заявляемому способу по совокупности существенных признаков и максимально достижимому положительному эффекту и потому принятым за прототип является способ активации добавок природного цеолита в почву, который включает обработку воды в дезинтеграторе, измельчение в дезинтеграторе природного цеолита в порошок до размеров частиц 10^-5-10^-7 м; приготовление в емкости-смесителе дисперсионной смеси (ДС) обработанных в дезинтеграторе порошка и воды в количестве 5-30 об.%; подачу ДС в почву [Р.Хинт. Дезинтегратор. Изд. АН Эстонской ССР, 1968, - 48 стр.].

При механическом измельчении в дезинтеграторе в частицах порошка создаются высокие внутренние напряжения, запасается высокая внутренняя энергия, которая обуславливает повышенную активность добавок природного цеолита в почву. Измельчение до размеров частиц в нанометры увеличивает соотношение между свободной поверхностью частиц цеолита и их общим объемом, что приводит к существенному увеличению эффективности положительного влияния цеолита на обменные процессы, происходящие в почве, усиливает действие всех присущих аналогам положительных эффектов воздействия цеолита на мощность всхожести, скорость роста, созревание растений, приводит к повышению на 20-40% урожайности сельскохозяйственных культур.

Недостатком способа-прототипа является недостаточное повышение урожайности сельскохозяйственных культур.

Наиболее близким техническим решением того же назначения к заявляемому устройству по совокупности существенных признаков и максимально достижимому положительному эффекту и потому принятым за прототип является устройство для активации добавок природного цеолита в почву, которое включает дезинтегратор; емкость-смеситель для получения дисперсионной смеси порошка с водой (ДС); приспособление для подачи ДС в почву [см. Р.Хинт. Дезинтегратор. Изд. АН Эстонской ССР, 1968, - 48 стр.].

Недостатком устройства-прототипа является недостаточное повышение урожайности сельскохозяйственных культур.

Единым техническим результатом группы изобретений является существенное повышение урожайности сельскохозяйственных культур.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - способу достигается тем, что воду обрабатывают в дезинтеграторе, природный цеолит измельчают в дезинтеграторе в порошок до размеров частиц 10^-5-10^-7 м; приготавливают в емкости-смесителе дисперсионную смесь (ДС) обработанных в дезинтеграторе порошка и воды в пропорции 5-30 об.%; в первую емкость вставляют вторую емкость таким образом, что их объемы равны и общая их боковая поверхность является электропроводящей диафрагмой; заземляют диафрагму; в первую емкость вводят катод; во вторую емкость вводят анод; на катод и анод подают напряжение постоянного тока, создающее напряженность электрического поля величиной 500-15000 В/м; через первую емкость в течение 10-60 минут прокачивают ДС по контуру, включающему первую емкость, емкость-смеситель, соединительные трубопроводы; при этом прокачивают воду по контуру, включающему вторую емкость, приспособление для охлаждения воды, соединительные трубопроводы; подают ДС в почву.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - устройству достигается тем, что включает дезинтегратор; емкость-смеситель для получения дисперсной смеси (ДС) порошка природного цеолита с водой, прошедших обработку в дезинтеграторе; первую емкость и вторую емкость равных объемов, причем, вторая емкость находится внутри первой емкости, а часть их общей поверхности является электропроводящей заземленной диафрагмой; катод в первой емкости и анод во второй емкости; контур, включающий первую емкость, емкость-смеситель, электромотор, соединительные трубопроводы; контур, включающий вторую емкость, приспособление для охлаждения воды, соединительные трубопроводы; приспособление для подачи ДС в почву.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Устройство для осуществления способа активации добавок природного цеолита в почву включает дезинтегратор 1; емкость-смеситель 2 для получения дисперсной смеси (ДС) порошка природного цеолита с водой, прошедших обработку в дезинтеграторе; первую емкость 3 и вторую емкость 4 равных объемов, причем, вторая емкость 4 находится внутри первой емкости 3, а часть их общей поверхности является электропроводящей заземленной диафрагмой 5; катод 6 в первой емкости 3 и анод 7 во второй емкости 4; контур, включающий первую емкость 3, емкость-смеситель 2, электромотор 8, соединительные трубопроводы 9; контур, включающий вторую емкость 4 и приспособление для охлаждения воды 10; соединительные трубопроводы 11; приспособление 12 для подачи ДС в почву.

Указанные в формуле пределы величин параметров обработки выбраны из следующих соображений. Активация добавок природного цеолита в почву при максимальном напряжении на катоде и аноде, создающем напряженность электрического поля величиной 15000 В/м, достигается при пропорции порошка и воды в ДС 5 об.%; минимальном времени выдержки активируемой ДС в течение 10 мин; при минимальном напряжении на катоде и аноде, создающем напряженность электрического поля величиной 500 В/м, необходимую активацию достигают при пропорции порошка и воды в ДС 30 об.%, максимальном времени выдержки активируемой ДС в течение 60 мин.

Пример 1. Способ активации добавок природного цеолита в почву заключается в том, что воду обрабатывают в дезинтеграторе 1 мощностью 10 кВт; измельчают в дезинтеграторе 1 гранулы природного цеолита Холинского месторождения в порошок до размеров частиц величиной 10^-5-10^-7 м; приготавливают в емкости-смесителе 2 - стиральной машине «Вятка» - дисперсионную смесь (ДС) обработанных в дезинтеграторе порошка и воды в пропорции 15 об.%; в первую цилиндрическую емкость 3, выполненную из полиэтилена, толщиной стенок 0,003 м, имеющую внутренний диаметр 0,051 м, высоту 0,344 м, с фланцами диаметром по 0,870 м, толщиной 0,003 м, с патрубками диаметром 0,010 м длиной 0,030 м для ввода жидкости снизу и вывода жидкости сверху, вставляют по центру ее осевой симметрии полый цилиндр внешним диаметром 0,016 м, высотой 0,258 м, выполненный из полиэтилена, толщиной стенок 0,001 м, вставляют цилиндр диаметром 0,360 м, высотой 0,258 м, выполненный из сетки нержавеющей стали с ячейками размером 0,005 м, толщиной проволок 0,001 м, закрытой с двух сторон графитовой тканью, создают таким образом электропроводящую диафрагму 5, имеющую свойства фильтра тонкой очистки воды; данную диафрагму 5 заземляют, тем самым создают вторую емкость 4, ограниченную полым цилиндром диаметром 0,016 м и диафрагмой 5; вводят цилиндрический катод 6 вплотную к внутренней стенке первой емкости 3, выполненный из сетки нержавеющей стали с ячейками размером 0,005 м, толщиной проволок 0,001 м, закрытой с двух сторон графитовой тканью; вводят вплотную к внешней стенке полого цилиндра диаметром 0,016 м анод 7, выполненный из сетки нержавеющей стали с ячейками размером 0,005 м, толщиной проволок 0,001 м, закрытой с двух сторон графитовой тканью, при этом объемы первой 3 и второй 4 емкостей одинаковы и равны ~0,0002 м³; на катод 6 и анод 7 подают напряжение постоянного тока, создающее напряженность электрического поля величиной 10000 В/м; прокачивают ДС по контуру, включающему емкость-смеситель 2 - стиральную машину «Вятка», электромотор которой 8 предназначен для циркуляции по контуру ДС, соединительные трубопроводы 9 из металлокерамики диаметром 0,010 м и первую емкость 3, в которой получают активированную ДС; при этом вода самотеком проходит по контуру, состоящему из второй емкости 4, где вода нагревается, поднимается вверх, приспособления 10 для охлаждения воды, нагревающейся во второй емкости 4, представляющего собой бочку из полиэтилена толщиной стенок 0,020 м, объемом 1 м с водой, змеевик в данной емкости, выполненный из меди, диаметром 0,01 м, по которому проходит по контуру и охлаждается вода из второй емкости 4 по трубопроводам 11 из металлокерамики диаметром 0,01 м, соединяющие вторую емкость 4 с змеевиком приспособления 10 для охлаждения воды, где вода, охлаждаясь, вновь из придонной части змеевика поступает в нижнюю часть второй емкости 4; подают приспособлением 12 ДС в почву.

Использование предлагаемой группы изобретений позволяет повышать урожайность сельскохозяйственных культур в 2-3 раза с сохранением всех преимуществ прототипа перед аналогами: пролонгации минеральных удобрений, пестицидов до 5 лет, их экономии на 80%, полного удержания частицами минералов минеральных удобрений, пестицидов, дозированной отдачи их растениям и в почву, добавки природным цеолитом корневой системе растений недостающих в почве макро- и микроэлементов, полного недопущения поступления вредных веществ, излишков соединений азота с ионами тяжелых металлов (нитратов, нитритов), калия, фосфора в растения и на стоки в свободные водоемы.

Изобретения могут быть использованы в области растениеводства в сельском хозяйстве. Для осуществления способа воду обрабатывают в дезинтеграторе, природный цеолит измельчают в дезинтеграторе в порошок до размеров частиц 10^-5-10^-7 м. В емкости-смесителе готовят дисперсионную смесь (ДС) обработанных в дезинтеграторе порошка и воды в пропорции 5-30 об.%. В первую емкость вставляют вторую емкость таким образом, что их объемы равны и общая их боковая поверхность является электропроводящей диафрагмой. Заземляют диафрагму. На катод в первой емкости и анод во второй емкости подают напряжение постоянного тока с напряженностью электрического поля 500-15000 В/м. Через первую емкость в течение 10-60 минут прокачивают ДС по контуру, включающему первую емкость, емкость-смеситель, соединительные трубопроводы; при этом воду прокачивают по контуру, включающему вторую емкость, приспособление для охлаждения воды, соединительные трубопроводы. Обработанную ДС подают в почву. Устройство содержит дезинтегратор (1); емкость-смеситель (2) для получения дисперсионной смеси (ДС), первую емкость (3) и вторую емкость (4) равных объемов, причем вторая емкость (4) находится внутри первой емкости (3), а часть их общей поверхности является электропроводящей заземленной диафрагмой (5); катод (6) в первой емкости (3) и анод (7) во второй емкости (4); контур, включающий первую емкость (3), емкость-смеситель (2), электромотор (8), соединительные трубопроводы (9); контур, включающий вторую емкость (4), приспособление для охлаждения воды (10), соединительные трубопроводы (11), приспособление (12) для подачи ДС в почву. Изобретения обеспечивают повышение в 2-3 раза урожайности сельскохозяйственных культур. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ активации добавок природного цеолита в почву, заключающийся в том, что воду обрабатывают в дезинтеграторе, измельчают в дезинтеграторе природный цеолит в порошок до размеров частиц величиной 10^-5-10^-7 м; приготавливают в емкости-смесителе дисперсионную смесь (ДС) обработанных в дезинтеграторе порошка и воды в пропорции 5-30 об.%; подают ДС в почву, отличающийся тем, что в первую емкость вставляют вторую емкость таким образом, что их объемы равны и общая их боковая поверхность является электропроводящей диафрагмой; заземляют диафрагму; в первую емкость вводят катод, во вторую емкость вводят анод; на катод и анод подают напряжение постоянного тока, создающее напряженность электрического поля величиной 500-15000 В/м; в течение 10-60 мин прокачивают ДС по контуру, включающему первую емкость и емкость-смеситель; при этом прокачивают воду по контуру, включающему вторую емкость и приспособление для охлаждения воды.

2. Устройство для активации добавок природного цеолита в почву содержит дезинтегратор; емкость-смеситель для получения дисперсионной смеси (ДС) порошка природного цеолита с водой, прошедших обработку в дезинтеграторе; приспособление для подачи ДС в почву, отличающееся тем, что включает первую емкость и вторую емкость равных объемов, причем вторая емкость находится внутри первой емкости, а часть их общей поверхности является электропроводящей заземленной диафрагмой; катод в первой емкости и анод во второй емкости; контур, включающий первую емкость, емкость-смеситель, электромотор, соединительные трубопроводы; контур, включающий вторую емкость, приспособление для охлаждения воды, соединительные трубопроводы.