ОРГАНИЧЕСКО-НЕОРГАНИЧЕСКОЕ ПОЛИМЕРНОЕ ВОДОУДЕРЖИВАЮЩЕЕ УДОБРЕНИЕ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК C05G3/00 C05G1/00 

Перекрестная ссылка на родственную заявку

По настоящей заявке испрашивается приоритет по заявке на патент Китая №201610512162.2, поданной в патентное ведомство Китая 1 июля 2016 г., под названием "An Organic-Inorganic Polymeric Water-Retaining Fertilizer and Preparation Method of the Same", которая во всей ее полноте включена в настоящее изобретение в качестве ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области удобрений и, в частности, к органическо-неорганическому полимерному водоудерживающему удобрению и способу его получения.

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к способу получения органическо-неорганического полимерного водоудерживающего удобрения. С помощью реакции, в которой высокомолекулярную водопоглощающую смолу и неорганическое питательное вещество объединяют и сополимеризуют, получают новый удерживающий воду и удобрение материал и это вещество обладает способностью объединять воду и удобрение, а также удерживать воду и удобрение, обеспечивает одновременное замедленное высвобождение, а также регулирование высвобождения и воды, и удобрения, обеспечивает устойчивость по отношению к вредителям и болезням, обеспечивает регулирование состояния почвы и т.п.

Соответствующие технические характеристики: содержание органических веществ составляет ≥20%; водопоглощающая способность составляет 10-20 г/г; полное содержание питательных веществ - азота, фосфора и калия составляет 35-40%; полное содержание питательных веществ - вторичных элементов, кальция, магния, кремния и серы, составляет ≥5%; степень высвобождения питательных веществ на начальном этапе составляет ≤15%. (Исполнительный стандарт "Organic-inorganic Polymeric Water-retaining Fertilizer" настоящего предприятия: Q/370203XYD 001-2016).

Во всем мире в сельскохозяйственном производстве капиталовложения в химические удобрения являются наибольшими. В соответствии со статистическими данными по улучшению урожайности, полученными Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций, вклад химических удобрений в повышение урожайности составляет 40-60%. Однако на практике обнаружено, что коэффициент использования химических удобрений является довольно низким вследствие комбинации характеристик самого химического удобрения, обусловленных окружающей средой характеристик почвы и сельскохозяйственной практики. Вследствие низкого коэффициента использования содержащихся в удобрении питательных веществ потери источников питательных веществ в Китае являются весьма впечатляющими. Недавние данные, полученные от государственных органов, свидетельствуют о том, что в Китае вследствие неправильного и избыточного внесения удобрений фермерами непосредственный экономический ущерб достигает 650 Китайских юаней/гектар, при этом издержки, связанные с охраной окружающей среды, составляют примерно 73 млрд. Китайских юаней и объем годовых потерь удобрений составляет более 110 млрд. Китайских юаней. В странах всего мира обычной задачей является повышение коэффициента использования химических удобрений, уменьшения загрязнения окружающей среды, связанного с неправильным внесением удобрения, и развития высокоэффективного сельского хозяйства рациональным образом.

С начала 21 века разработка, получение и внесение водоудерживающих удобрений обеспечили новые пути решения этой задачи. Разработка и получение объединенных в одно целое водоудерживающего реагента и удобрения стали самой современной технологической задачей в исследованиях удобрений во всем мире и были разработаны технологии объединения органических и неорганических материалов и нанесения покрытий. После разработки и получения водоудерживающих удобрений, обладающих замедленным и регулируемым высвобождением питательных веществ, использовали и развивали технологию обеспечения замедленного высвобождения путем смешивания водоудерживающих реагентов и неорганических питательных веществ, а также технологию обеспечения замедленного высвобождения путем нанесения покрытия из водоудерживающих реагентов. Ниже описаны категории современных разработанных технологий нанесения покрытий из смолы. К одной из типичных категорий относится технология обеспечения замедленного высвобождения путем смешивания водоудерживающих реагентов и неорганических питательных веществ. Ключевым фактором этой технологии является отношение количеств при получении и смешивании водоудерживающих реагентов и неорганических питательных веществ. Поскольку в этой технологии используют физическое смешивание водоудерживающего компонента и неорганического питательного вещества, возможность замедленного высвобождения питательного вещества является ограниченной; и вследствие высокой стоимости водоудерживающего реагента ее фактически невозможно использовать в крупномасштабном производстве.

К другой типичной категории относится технология обеспечения замедленного высвобождения путем нанесения покрытия из водоудерживающих реагентов. Ключевым фактором этой технологии является равномерное нанесение водоудерживающего реагента на ядро удобрения с помощью определенных устройств; или, альтернативно, проводимое сначала нанесение на ядро слоя обеспечивающего водный барьер и замедленное высвобождение покрытия, чтобы прежде всего обеспечить замедленное высвобождение питательных веществ, и последующее нанесение на внешний слой водоудерживающего реагента, чтобы обеспечить удерживание воды. Тем не менее, поскольку в продуктах с нанесенным таким образом покрытием водоудерживающий реагент содержится в удобрении в небольшом количеств, водопоглощающая способность является ограниченной, замедленное высвобождение питательного вещества и замедленное высвобождение воды происходят неодновременно и затраты на нанесение покрытия являются чрезвычайно высокими. Поэтому эту технологию затруднительно использовать в сельскохозяйственном производстве.

Технология получения объединенного удобрения представляет собой технологию объединения и сополимеризации органических и неорганических веществ. Основой является обладающее новой структурой вещество, полученное путем объединения и сополимеризации органических и неорганических веществ;

вещество обладает трехмерной сетчатообразной содержащей гидрофильные группы структурой, полученной путем специального объединения и сополимеризации органического водоудерживающего компонента и неорганического питательного вещества. Оно является биологически разлагающимся, обладает замедленным и регулируемым высвобождением питательных веществ, удвоенным удерживанием и удвоенным регулируемым высвобождением, объединяет в одно целое воду и удобрение, обеспечивает одновременное замедленное высвобождение, устойчиво к воздействию вредителей и насекомых, предотвращает эрозию почв, обеспечивает оптимизацию микроэкологии, улучшение почвы, эффективность удобрения в почве, улучшение питания и здоровья организма человека. Это, как говорят в Китае, в основном решает стратегические задачи "одна экономия и два уменьшения" (экономия воды, уменьшение количества удобрения и уменьшение количества пестицида) для устойчивого экономического развития сельского хозяйства.

Обе описанные выше технологии смешивания и нанесения покрытия для получения водоудерживающих удобрений, обладающих замедленным и регулируемым высвобождением питательных веществ, обладают достоинствами и недостатками и не обеспечивают необходимый эффект при практическом применении. Технология объединения и сополимеризации органических и неорганических веществ обладает следующими преимуществами: низкая стоимость при производстве, превосходное качество при умеренной цене; экономия трудовых ресурсов и экономия времени, экономия энергии и благоприятное воздействие на окружающую среду; нетоксичность и безвредность, биологическая разлагаемость, отсутствие остаточных веществ; нелетучесть, отсутствие стекания; негорючесть, невзрывоопасность; безопасность при хранении и длительная эффективность; и гарантированное и надежное качество.

С учетом этого специально предложено настоящее изобретение.

Описание изобретения

Первым объектом настоящего изобретения является органическо-неорганическое полимерное водоудерживающее удобрение. Органическо-неорганическое полимерное водоудерживающее удобрение содержит биологический фермент, который может активировать содержащиеся в почве биологически активные компоненты и повышать эффективность удобрения.

Вторым объектом настоящего изобретения является способ получения органическо-неорганического полимерного водоудерживающего удобрения. Способ является недорогостоящим, энергоэффективным и благоприятным для окружающей среды.

Для решения указанных выше задач предпочтительно использовать приведенные ниже технические решения.

Одним объектом настоящего изобретения является органическо-неорганическое полимерное водоудерживающее удобрение, органическо-неорганическое полимерное водоудерживающее удобрение представляет собой сополимер, полученный путем объединения и сополимеризации органического водоудерживающего мономера и неорганического питательного вещества под воздействием катализатора, биологического фермента и модифицирующего реагента. Сополимер обладает трехмерной сетчатообразной содержащей гидрофильные группы структурой.

В органическо-неорганическом полимерном водоудерживающем удобрении, предлагаемом в настоящем изобретении, водоудерживающий полимер, неорганическое питательное вещество и биологический фермент химически связаны в одно целое. С помощью трехмерной сетчатообразной структуры водоудерживающего полимера обеспечивается удерживание воды, замедленное высвобождение и увеличение времени действия удобрения.

В другом объекте биологический фермент, который добавляют в соответствии с настоящим изобретением, может активировать содержащиеся в почве полезные микроорганизмы и ускорять рост культурных растений, действуя, как вспомогательный фактор повышения эффективности удобрения. Кроме того, на основании инфракрасных спектров установлено, что биологический фермент, который добавляют в соответствии с настоящим изобретением, образует химическую связь с другими компонентами, и таким образом обеспечивает замедленное высвобождение и длительное действие удобрения.

Предпочтительно, если органическо-неорганическое полимерное водоудерживающее удобрение в основном получают путем объединения и сополимеризации органического водоудерживающего мономера, биологического фермента и неорганического питательного вещества; и мономер представляет собой один, выбранный из группы, включающей акриловую кислоту и ее производное. Предпочтительно, если мономером является акриловая кислота.

Предпочтительно, если неорганическое питательное вещество представляет собой одно, выбранное из группы, включающей нитрат кальция-магния, мочевину, монофосфат аммония и соль калия; и предпочтительно, если соль калия представляет собой одну, выбранную из группы, включающей сульфат калия и хлорид калия.

Предпочтительно, если биологический фермент содержит один или большее количество материалов, выбранных из группы, включающей протеазу, целлюлазу, липазу, пектиназу и фермент, выбранный из числа ферментов микроорганизмов; и более предпочтительно, если биологический фермент содержит два или большее количество материалов, выбранных из группы, включающей протеазу, целлюлазу, липазу, пектиназу и фермент, выбранный из числа ферментов микроорганизмов.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения совместное использование двух или большего количества биологических ферментов может обеспечить лучшее активирование содержащихся в почве микроорганизмов.

Предпочтительно, если модифицирующий реагент содержит один или большее количество материалов, выбранных из группы, включающей порошкообразный белок, порошкообразную целлюлазу, пектин, липид и крахмал.

Основным результатом действия модифицирующего реагента является включение биологических ферментов. Кроме того, выбор подходящего модифицирующего реагента также благоприятен для обеспечения полного высвобождения биологического фермента при практическом применении удобрения.

Предпочтительно, если органическо-неорганическое полимерное водоудерживающее удобрение содержит 400-600 частей органического мономера, 8900-9600 частей неорганического питательного вещества, 50-100 частей модифицирующего реагента и 5-15 частей биологического фермента; количества выражены в мас.част.

По сравнению с предшествующим уровнем техники в настоящем изобретении существенно уменьшено количество использующегося органического мономера. Поэтому понижена температура проведения реакции и в ходе способа получения можно эффективно регулировать затраты на проведение реакции.

Предпочтительно, если неорганические питательные вещества содержат следующие компоненты в количествах, выраженных в мас.част.:

1700-1800 частей мочевины;

1500-1600 частей монофосфата аммония;

3500-3600 частей сульфата калия;

1000-1100 частей нитрата кальция;

1000-1100 частей сульфата магния;

150-250 частей силиката натрия;

30-80 частей сульфата цинка; и

30-80 частей бората натрия.

Предпочтительно, если удобрение обладает значением рН, равным 3-8, массовой долей органических веществ, составляющей более 20%, водопоглощающей способностью, составляющей 10-20 г/г; полным содержанием азота, фосфора и калия, составляющим 35-40%; полным содержанием кальция, магния, кремния и серы, составляющим более 5%; и степенью высвобождения питательных веществ на начальном этапе, равной менее 15%.

Другим объектом настоящего изобретения является способ получения органическо-неорганического полимерного водоудерживающего удобрения. После получения нейтрализованного преполимера из органического водоудерживающего мономера под воздействием катализатора добавляют неорганическое питательное вещество и метасиликат; затем добавляют инициатор и сшивающий реагент, получают раствор путем эффективного перемешивания; добавляют биологический фермент для обеспечения катализа; после объединения и сополимеризации получают сополимер; и проводят гранулирование и сушку; предпочтительно, если катализатором является раствор неорганической щелочи; предпочтительно, если катализатор выбран из группы, включающей раствор гидроксида натрия, раствор гидроксида калия, водный раствор аммиака и раствор гидроксида кальция.

К органическо-неорганическому полимерному водоудерживающему удобрению, предлагаемому в настоящем изобретении, также добавляют метасиликат. Основным результатом добавления метасиликата является (1) добавление питательного вещества-кремния; и (2) действие в качестве вспомогательного вещества в реакции и в определенной степени обеспечение катализа реакции преполимера.

Предпочтительно, если способ включает стадии:

1) смешивания акриловой кислоты и катализатора, проведения реакции в течение 15-20 мин с получением нейтрализованного преполимера;

2) последовательного добавления к нейтрализованному преполимеру неорганических питательных веществ, сшивающего реагента и инициатора; проведения реакции в течение 15 мин при температуре, поддерживаемой на уровне 65-70°С, и понижения температуры до 35-55°С;

3) перемешивания смеси, полученной на стадии 2), с получением раствора; добавления к раствору модифицирующего реагента и биологического фермента, перемешивания в течение 10-20 мин с получением сополимера;

4) получения гранул из сополимера путем сушки, размола и просеивания.

По сравнению с предшествующим уровнем техники настоящее изобретение обеспечивает следующие благоприятные эффекты:

1) в органическо-неорганическом полимерном водоудерживающем удобрении, предлагаемом в настоящем изобретении, трехмерная сетчатообразная структура образована органическим водоудерживающим компонентом и неорганическим питательное веществом, чтобы обеспечить замедленное высвобождение и удерживание воды;

2) органическо-неорганическое полимерное водоудерживающее удобрение, предлагаемое в настоящем изобретении, содержит биологический фермент, который может активировать содержащиеся в почве биологически активные компоненты и повышать эффективность удобрения;

3) содержание акриловой кислоты в органическо-неорганическом полимерном водоудерживающем удобрении, предлагаемом в настоящем изобретении, является низким и поэтому реакцию можно проводить при низкой температуре;

4) способ получения, предлагаемый в настоящем изобретении, является недорогостоящим, экономичным и благоприятным для окружающей среды. Краткое описание чертежей

Для более четкой иллюстрации технических решений, представленных в примерах, приведенных в настоящем изобретении, или в предшествующем уровне техники, ниже кратко описаны чертежи, которые необходимо использовать в описании примеров или предшествующего уровня техники.

На фиг. 1 представлена схема способа получения органическо-неорганического полимерного водоудерживающего удобрения, предлагаемого в настоящем изобретении.

На фиг. 2 охарактеризовано вымывание питательных веществ из органическо-неорганического полимерного водоудерживающего удобрения, предлагаемого в настоящем изобретении, в почвенной колонке.

На фиг. 3 представлено сравнение количества содержащихся в почве микроорганизмов после внесения органическо-неорганического полимерного водоудерживающего удобрения, предлагаемого в настоящем изобретении, и обычного химического удобрения в течение 3 лет.

Подробное описание вариантов осуществления

Ниже подробно описаны варианты осуществления настоящего изобретения в комбинации с примерами, однако специалистам в данной области техники очевидно, что примеры использованы лишь для иллюстрации настоящего изобретения и их не следует считать ограничивающими объем настоящего изобретения. Процедуры, для которых в примерах не указаны конкретные условия, проводят при обычных условиях или при условиях, рекомендуемых изготовителями. Реагенты и оборудование, для которых не указан изготовитель, являются обычными имеющимися продуктами, которые можно приобрести на рынке.

Нитрат кальция-магния представляет собой чистое белое кристаллическое вещество, обладающее нейтральной реакцией, его можно полностью растворить в воде и его легко получить. Удобрение, содержащее нитрат кальция-магния, представляет собой содержащее нитратный азот водорастворимое удобрение, которое обеспечивает культурные растения кальцием и магнием.

Фермент, выбранный из числа ферментов микроорганизмов, представляет собой смесь множества биологических ферментов, образованных из ферментов микроорганизмов, которая обладает сравнительно высокой каталитической активностью и содействует протеканию биохимических реакций. Ферменты микроорганизмов представляют собой популяцию полезных микроорганизмов, которые широко используют в пищевой промышленности, животноводстве и птицеводстве, фармацевтической химии и т.п., и ферменты микроорганизмов включают один или большее количество выбранных из группы, включающей бактерии, фиксирующие азот, бактерии, мобилизующие фосфор, бактерии, мобилизующие калий, сахаромицеты, бациллы, фотосинтетические бактерии, молочнокислые бактерии и т.п.

Пример 1

Готовили следующие исходные вещества в количествах, выраженных в мас.част.:

400 частей акриловой кислоты;

в качестве катализатора использовали водный раствор гидроксида натрия при рН=8,5;

в качестве инициатора использовали 10 частей персульфата калия; в качестве сшивающего реагента использовали 20 частей гликоля; в качестве неорганических питательных веществ использовали 1700 частей мочевины, 1500 частей монофосфата аммония, 3500 частей сульфата калия, 1000 частей нитрата кальция, 1000 частей сульфата магния, 150 частей силиката натрия, 30 частей сульфата цинка и 30 частей бората натрия; 5 частей биологических ферментов (2 части протеазы и 3 части целлюлазы); 25 частей порошкообразного белка и 25 частей порошкообразной целлюлазы. Удобрение получали с использованием стадий:

1) смешивания акриловой кислоты и катализатора, проведения реакции в течение 15 мин с получением нейтрализованного преполимера и последующего добавления к реакционной системе неорганических питательных веществ;

2) последовательного добавления к нейтрализованному преполимеру неорганических питательных веществ, сшивающего реагента и инициатора, проведения реакции в реакционной системе в течение 15 мин при температуре, поддерживаемой равной 65-68°С, и при перемешивании при скорости вращения, равной 70 об/мин; и понижения температуры до 35°С;

3) перемешивания смеси, полученной на стадии 2), с получением раствора; добавления к раствору модифицирующего реагента и биологических ферментов, перемешивания в течение 10 мин с получением сополимера;

4) помещения сополимера в устройство для сушки с гранулированием с получением готового продукта - гранулированного удобрения.

В лаборатории на основании стандарта предприятия установлено, что удобрение, полученное в соответствии с этой методикой, обладает значением рН, равным 6,5, содержанием органических веществ, составляющим 20,5%, водопоглощающей способностью, составляющей 16,5 г/г; полным содержанием азота, фосфора и калия, составляющим 37%, где содержание азота составляет 9,9%, содержание пентаоксида фосфора составляет 9,6%, содержание оксида калия составляет 17,8%; полным содержанием кальция, магния, кремния и серы, составляющим 17,9%, где содержание оксида кальция составляет 2,1%, содержание оксида магния составляет 1,5%, содержание диоксида кремния составляет 0,02%, и содержание диоксида серы составляет 14,3%; и степенью высвобождения питательных веществ на начальном этапе, равной 8,3%.

Пример 2

Готовили следующие исходные вещества в количествах, выраженных в мас.част.:

600 частей акриловой кислоты;

в качестве катализатора использовали водный раствор гидроксида натрия при рН=11,7;

в качестве инициатора использовали 20 частей персульфата калия;

в качестве сшивающего реагента использовали 30 частей гликоля;

в качестве неорганических питательных веществ использовали 1800 частей мочевины, 1600 частей монофосфата аммония, 3600 частей сульфата калия, 1100 частей нитрата кальция, 1100 частей сульфата магния, 250 частей силиката натрия, 80 частей сульфата цинка и 80 частей бората натрия;

15 частей биологических ферментов (5 частей липазы, 5 частей пектиназы и 5 частей фермента, выбранного из числа ферментов микроорганизмов);

25 частей липида, 25 частей пектина и 30 частей крахмала.

Удобрение получали с использованием стадий:

1) смешивания акриловой кислоты и катализатора, проведения реакции в течение 20 мин с получением нейтрализованного преполимера и последующего добавления к реакционной системе неорганических питательных веществ;

2) последовательного добавления к нейтрализованному преполимеру неорганических питательных веществ, сшивающего реагента и инициатора, проведения реакции в реакционной системе в течение 25 мин при температуре, поддерживаемой равной 66-70°С, и при перемешивании при скорости вращения, равной 80 об/мин; и понижения температуры до 55°С;

3) перемешивания смеси, полученной на стадии 2), с получением раствора; добавления к раствору модифицирующего реагента и биологических ферментов, перемешивания в течение 20 мин с получением сополимера;

4) помещения сополимера в устройство для сушки с гранулированием с получением готового продукта - гранулированного удобрения.

В лаборатории на основании стандарта предприятия установлено, что удобрение, полученное в соответствии с этой методикой, обладает значением рН, равным 6,9, содержанием органических веществ, составляющим 24,1%, водопоглощающей способностью, составляющей 19,6 г/г; полным содержанием азота, фосфора и калия, составляющим 39,4%, где содержание азота составляет 10,9%, содержание пентаоксида фосфора составляет 9,8%, содержание оксида калия составляет 18,7%; полным содержанием кальция, магния, кремния и серы, составляющим 20,5%, где содержание оксида кальция составляет 2,1%, содержание оксида магния составляет 1,9%, содержание диоксида кремния составляет 0,05%, содержание диоксида серы составляет 16,4%; и степенью высвобождения питательных веществ на начальном этапе, равной 5,1%.

Пример 3

Готовили следующие исходные вещества в количествах, выраженных в мас.част.:

500 частей акриловой кислоты;

в качестве катализатора использовали водный раствор гидроксида натрия при рН=9,5;

в качестве инициатора использовали 15 частей персульфата калия; в качестве сшивающего реагента использовали 25 частей гликоля;

в качестве неорганических питательных веществ использовали 1750 частей мочевины, 1550 частей монофосфата аммония, 3550 частей сульфата калия, 1050 частей нитрата кальция, 1050 частей сульфата магния, 200 частей силиката натрия, 50 частей сульфата цинка и 50 частей бората натрия;

10 частей биологического фермента (10 частей протеазы);

75 частей порошкообразного белка.

Удобрение получали с использованием стадий:

1) смешивания акриловой кислоты и катализатора, проведения реакции в течение 20 мин с получением нейтрализованного преполимера и последующего добавления к реакционной системе неорганических питательных веществ;

2) последовательного добавления к нейтрализованному преполимеру неорганических питательных веществ, сшивающего реагента и инициатора, проведения реакции в реакционной системе в течение 20 мин при температуре, поддерживаемой равной 66-70°С, и при перемешивании при скорости вращения, равной 80 об/мин; и понижения температуры до 50°С;

3) перемешивания смеси, полученной на стадии 2), с получением раствора; добавления к раствору биологического фермента, перемешивания в течение 15 мин с получением сополимера;

4) помещения сополимера в устройство для сушки с гранулированием с получением готового продукта - гранулированного удобрения.

В лаборатории на основании стандарта предприятия установлено, что удобрение, полученное в соответствии с этой методикой, обладает значением рН, равным 6,8, содержанием органических веществ, составляющим 22,3%, водопоглощающей способностью, составляющей 17,3 г/г; полным содержанием азота, фосфора и калия, составляющим 35,9%, где содержание азота составляет 9,2%, содержание пентаоксида фосфора составляет 9,4%, содержание оксида калия составляет 17,3%; полным содержанием кальция, магния, кремния и серы, составляющим 17,9%, где содержание оксида кальция составляет 1,9%, содержание оксида магния составляет 1,4%, содержание диоксида кремния составляет 0,04%, содержание диоксида серы составляет 15,2%; и степенью высвобождения питательных веществ на начальном этапе, равной 7,2%.

Пример 4

Готовили следующие исходные вещества в количествах, выраженных в мас.част.:

400 частей акриловой кислоты;

в качестве катализатора использовали водный раствор гидроксида натрия при рН=8,5;

в качестве инициатора использовали 10 частей персульфата калия;

в качестве сшивающего реагента использовали 20 частей гликоля;

в качестве неорганических питательных веществ использовали 1780 частей мочевины, 1580 частей монофосфата аммония, 3580 частей сульфата калия, 1088 частей нитрата кальция, 1088 частей сульфата магния, 200 частей силиката натрия, 50 частей сульфата цинка и 50 частей бората натрия;

10 частей биологических ферментов (5 частей протеазы, 3 части целлюлазы и 2 части фермента, выбранного из числа ферментов микроорганизмов);

30 частей гидролизованного порошкообразного соевого белка, 20 частей рыбной муки и 10 частей костяной муки.

Удобрение получали с использованием стадий:

1) смешивания акриловой кислоты и катализатора, проведения реакции в течение 15 мин с получением нейтрализованного преполимера и последующего добавления к реакционной системе неорганических питательных веществ;

2) последовательного добавления к нейтрализованному преполимеру неорганических питательных веществ, сшивающего реагента и инициатора, проведения реакции в реакционной системе в течение 15 мин при температуре, поддерживаемой равной 66-68°С, и при перемешивании при скорости вращения, равной 70 об/мин; и понижения температуры до 50°С;

3) перемешивания смеси, полученной на стадии 2), с получением раствора; добавления к раствору биологических ферментов и нагревания до 45°С и перемешивания в течение 10 мин с получением сополимера;

4) помещения сополимера в устройство для сушки с гранулированием с получением готового продукта - гранулированного удобрения.

В лаборатории на основании стандарта предприятия установлено, что удобрение, полученное в соответствии с этой методикой, обладает значением рН, равным 6,5, содержанием органических веществ, составляющим 21%, водопоглощающей способностью, составляющей 17,5 г/г; полным содержанием азота, фосфора и калия, составляющим 40%, где содержание азота составляет 10,9%, содержание пентаоксида фосфора составляет 10,3%, содержание оксида калия составляет 18,8%; полным содержанием кальция, магния, кремния и серы, составляющим 20,8%, где содержание оксида кальция составляет 2,6%, содержание оксида магния составляет 1,9%, содержание диоксида кремния составляет 0,04%, содержание диоксида серы составляет 16,3%; и степенью высвобождения питательных веществ на начальном этапе, равной 7,8%.

Экспериментальный пример 1

При условиях культивирования высвобождения почвенной колонки период замедленного высвобождения питательных веществ для органическо-неорганического полимерного водоудерживающего удобрения, полученного по методике примера 4, составляет 80 дней, и характеристическая кривая для характеристик замедленного высвобождения всех питательных веществ объединенного удобрения обладает "S''-формой (см. фиг. 2). Высвобождение удобрения в почву происходит в режиме длительного замедленного высвобождения и это указывает на то, что внесение удобрения в почву является благоприятным для стабильности и замедленного высвобождения питательных веществ.

Удобрение исследовали по методике измерения водопоглощающей способности органическо-неорганического полимерного водоудерживающего удобрения в соответствии со стандартом предприятия Q/370203XYD 001-2016 и промышленным стандартом NY 886-2010, описанным в публикации "Agro-Forestry Water-retaining Agent", можно видеть, что водопоглощающая способность удобрения находится в диапазоне, составляющем 10,21-19,33 г/г, при среднем значении, равном 17,5 г/г; абсорбция удобрением 0,9% раствора NaCl находится в диапазоне, составляющем 14,06-18,32 г/г, при среднем значении, равном 16,56 г/г. В производственной практике водоудерживающая способность, представляющая собой водопоглощающую способность, составляющую более 5 г/г, является ценной для конкретных случаев применения.

Органическо-неорганическое полимерное водоудерживающее удобрение, полученное по методике примера 4, а также обычное удобрение (не содержащее биологический фермент) вносили в почву. Подсчитывали количество микроорганизмов, содержащихся в почве и через 3 года проводили сравнение, результаты приведены на фиг. 3.

После внесения указанного выше органическо-неорганического полимерного водоудерживающего удобрения непрерывно в течение 3 лет количество содержащихся в почве бактерий в 17,69 раз больше; количество актиномицетов в 2,16 больше и количество грибов на 1/3 меньше, чем в случае внесения обычного химического удобрения. Содержащимися в почве полезными микроорганизмами в основном являются бактерии и актиномицеты, а патогенными микроорганизмами в основном являются грибы.

Хотя настоящее изобретение проиллюстрировано и описано с помощью конкретных примеров, следует отметить, что без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения могут быть проведены многочисленные другие изменения и модификации. Поэтому приведенная ниже формула изобретения включает все эти изменения и модификации, которые входят в объем настоящего изобретения.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Органическо-неорганическое полимерное водоудерживающее удобрение представляет собой сополимер, который в основном получают путем объединения и сополимеризации органического водоудерживающего мономера и неорганического питательного вещества под воздействием катализатора, биологического фермента и модифицирующего реагента, водоудерживающий полимер, неорганическое питательное вещество и биологический фермент химически связаны в одно целое в органическо-неорганическом полимерном водоудерживающем удобрении, и указанный сополимер обладает трехмерной сетчатообразной содержащей гидрофильные группы структурой. Представлен способ получения органическо-неорганического полимерного водоудерживающего удобрения. Изобретения позволяют обеспечить одновременное замедленное высвобождение, а также регулирование высвобождения и воды, и удобрения, устойчивость по отношению к вредителям и болезням, регулирование состояния почвы. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил., 5 пр.

1. Органическо-неорганическое полимерное водоудерживающее удобрение, отличающееся тем, что указанное органическо-неорганическое полимерное водоудерживающее удобрение представляет собой сополимер, указанный сополимер в основном получают путем объединения и сополимеризации органического водоудерживающего мономера и неорганического питательного вещества под воздействием катализатора, биологического фермента и модифицирующего реагента, водоудерживающий полимер, неорганическое питательное вещество и биологический фермент химически связаны в одно целое в органическо-неорганическом полимерном водоудерживающем удобрении, и указанный сополимер обладает трехмерной сетчатообразной содержащей гидрофильные группы структурой.

2. Органическо-неорганическое полимерное водоудерживающее удобрение по п. 1, отличающееся тем, что указанное органическо-неорганическое полимерное водоудерживающее удобрение в основном получают путем объединения и сополимеризации органического водоудерживающего мономера, биологического фермента и неорганического питательного вещества; и указанный мономер представляет собой один, выбранный из группы, состоящей из акриловой кислоты и ее производного; и предпочтительно, если указанным мономером является акриловая кислота.

3. Органическо-неорганическое полимерное водоудерживающее удобрение по п. 1, отличающееся тем, что указанное неорганическое питательное вещество содержит один или большее количество материалов, выбранных из группы, состоящей из нитрата кальция-магния, мочевины, монофосфата аммония, соли калия, нитрата кальция, сульфата магния, сульфата цинка, силиката натрия и бората натрия; и предпочтительно, если указанная соль калия представляет собой одну, выбранную из группы, состоящей из сульфата калия и хлорида калия.

4. Органическо-неорганическое полимерное водоудерживающее удобрение по п. 1, отличающееся тем, что указанный биологический фермент содержит один или большее количество материалов, выбранных из группы, состоящей из протеазы, целлюлазы, липазы, пектиназы и фермента, выбранного из числа ферментов микроорганизмов; и предпочтительно, если указанный биологический фермент содержит два или большее количество материалов, выбранных из группы, состоящей из протеазы, целлюлазы, липазы, пектиназы и фермента, выбранного из числа ферментов микроорганизмов.

5. Органическо-неорганическое полимерное водоудерживающее удобрение по п. 1, отличающееся тем, что указанный модифицирующий реагент содержит один или большее количество материалов, выбранных из группы, состоящей из порошкообразного белка, порошкообразной целлюлазы, пектина, липида, крахмала, рыбной муки и костяной муки; и предпочтительно, если указанный порошкообразный белок содержит два или большее количество материалов, выбранных из группы, состоящей из гидролизованного порошкообразного соевого белка, рыбной муки и костяной муки.

6. Органическо-неорганическое полимерное водоудерживающее удобрение по п. 1, отличающееся тем, что указанное органическо-неорганическое полимерное водоудерживающее удобрение содержит: 400-600 частей акриловой кислоты, 8900-9600 частей неорганического питательного вещества, 50-100 частей модифицирующего реагента и 5-15 частей биологического фермента; количества выражены в мас.ч.

7. Органическо-неорганическое полимерное водоудерживающее удобрение по п. 1, отличающееся тем, что указанное неорганическое питательное вещество содержит следующие компоненты в количествах, выраженных в мас.ч.:

мочевина 1700-1800 монофосфат аммония 1500-1600 сульфат калия 3500-3600 нитрат кальция 1000-1100 сульфат магния 1000-1100 силикат натрия 150-250 сульфат цинка 30-80

борат натрия 30-80

8. Органическо-неорганическое полимерное водоудерживающее удобрение по п. 1, отличающееся тем, что указанное удобрение обладает значением рН, равным 3-8, массовой долей органических веществ, составляющей более 20%, водопоглощающей способностью, составляющей 10-20 г/г; полным содержанием азота, фосфора и калия, составляющим 35-40%; полным содержанием кальция, магния, кремния и серы, составляющим более 5%; и степенью высвобождения питательных веществ на начальном этапе, равной менее 15%.

9. Способ получения органическо-неорганического полимерного водоудерживающего удобрения по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что после получения нейтрализованного преполимера из органического водоудерживающего мономера под воздействием катализатора добавляют неорганическое питательное вещество и метасиликат; затем добавляют инициатор и сшивающий реагент, получают раствор путем эффективного перемешивания; добавляют модифицирующий реагент и биологический фермент для обеспечения катализа; после объединения и сополимеризации получают сополимер; и затем проводят гранулирование и сушку; предпочтительно, если указанным катализатором является раствор неорганической щелочи; и предпочтительно, если указанный катализатор выбран из группы, состоящей из раствора гидроксида натрия, раствора гидроксида калия, водного раствора аммиака и раствора гидроксида кальция.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что указанный способ включает стадии:

1) смешивания акриловой кислоты и катализатора, проведения реакции в течение 15-20 мин с получением нейтрализованного преполимера;

2) последовательного добавления к нейтрализованному преполимеру неорганических питательных веществ, сшивающего реагента и инициатора, проведения реакции в течение 15-25 мин при температуре, поддерживаемой на уровне 65-70°С; и понижения температуры до 35-55°С;

3) перемешивания смеси, полученной на стадии 2), с получением раствора; добавления к раствору модифицирующего реагента и биологического фермента, перемешивания в течение 10-20 мин с получением сополимер; и

4) получения гранул из указанного сополимера путем сушки, размола и просеивания.