Изучение процесса получения дефолианта на основе хлората натрия и фосфата аминогуанидина

Study of the process of producing defoliant based on sodium chlorate and aminoguanidine phosphate

Мамадиярова Х. Юсупова С.С. Ходжаёрова Г.Р.

26.04.2021 379

4(85)

Цитировать:

Мамадиярова Х., Юсупова С.С., Ходжаёрова Г.Р. Изучение процесса получения дефолианта на основе хлората натрия и фосфата аминогуанидина // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 4(85). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11544 (дата обращения: 20.04.2024).

Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

В данной статье представлен интерес исследования и разработки принципиальной технологии получения дефолиантов на основе хлората натрия и фосфата аминогуанидина в соотношении 3:2, указывается на возможность получения жидкого и твёрдого дефолианта на основе хлората натрия и фосфата аминогуанидина при соотношении 3:2. Даны таблицы физико-химических характеристик растворов и пульпы хлората натрия и фосфата аминогуанидина.

ABSTRACT

This article presents the interest of research and development of the fundamental technology for the production of defoliants based on sodium chlorate and aminoguanidine phosphate in a ratio of 3:2, indicates the possibility of producing a liquid and solid defoliant based on sodium chlorate and aminoguanidine phosphate in a ratio of 3:2. Tables of physicochemical characteristics of solutions and pulp of sodium chlorate and aminoguanidine phosphate are given.

Ключевые слова: получение дефолианта, хлорат натрия, фосфат аминогуанидина, агрохимические испытания, хлопчатник, физико-химические свойства

Keywords: defoliant obtaining, sodium chlorate, aminoguanidine phosphate, agrochemical tests, cotton, physicochemical properties.

Оптимальным соотношением хлората натрия с фосфатом аминогуандина для дефолиации является (2,4-3,5):(1,0-2,5). По результатам агрохимических испытаний на хлопчатнике этих составов было установлено, что из них наиболее высокую дефолиирующую активность [3] проявляет дефолиант с соотношением хлорат натрия : фосфат аминогуанидина 3,0:2,0.

В этой связи представляло интерес исследовать и разработать принципиальную технологию дефолианта на основе хлората натрия и фосфата аминогуанидина при указанных выше соотношениях компонентов.

Согласно диаграмме растворимости системы хлорат натрия - фосфат аминогуанидина – вода, исходные компоненты способны образовывать концентрированный раствор с хорошими физико-химическими свойствами, которые легко подвергаются упарке. Состав с массовым соотношением хлорат натрия : фосфат аминогуанидина 3,0:2,0 хорошо растворим в воде с образованием раствора с низкой температурой кристаллизации (табл. 1).

Вышеизложенное указывает на возможность получения жидкого и твердого дефолианта [1] на основе хлората натрия и фосфат аминогуанидина при соотношении 3,0:2,0.

Таблица 1

Растворимость в воде состава с соотношением хлорат натрия : фосфат аминогуанидина 3,0:2,0 в зависимости от температуры

Температура, ⁰С	Концентрация хлората натрия с фосфатом аминогуанидина, %	Температура, ⁰С	Концентрация хлората натрия с фосфатом аминогуанидина, %
-10	37,8	50	69,0
0	44,5	60	72,8
10	52,5	70	76,3
20	57,1	80	79,5
30	60,3	90	83,4
40	63,8	100	87,0

Диаграмма для обоснования процесса получения жидкого (составы Р₂ и Р₃) и твердого (составы Д₅ и Д) дефолиантов на основе политермической диаграммы растворимости системы хлорат натрия - фосфат аминогуанидина – вода представлена на рис. 1. При растворении фосфат аминогуанидина (состав А) в 50%-ном растворе хлората натрия (состав N) состав раствора системы изменяется по линии N-A. Когда достигается соотношение хлорат натрия : фосфат аминогуанидина 3,0:2,0, образуется 62,5%-ный раствор компонентов с температурой кристаллизации 36,8 ⁰С. При этом фигуративная точка системы на линии N-A определяется точкой Р. Полученный раствор содержит 37,5% хлората натрия [4], 25,0% фосфата аминогуанидина и 37,5% воды. Этот раствор является полупродуктом для получения жидкого и твёрдого дефолианта путем разбавления, выпарки и сушки.

Для получения жидкого дефолианта раствор Р следует разбавлять водой. При этом состав вновь образующегося продукта в зависимости от количества добавленной воды на диаграмме [5] изменяется по линии Р-В. Процесс сопровождается понижением температуры кристаллизации вновь образующегося раствора.

Рисунок 1. Диаграмма для обоснования процесса получения жидкого и твёрдого дефолианта на основе системы [6] хлорат натрия - фосфат аминогуанидина – вода.

При массовом соотношении Р : Н₂О = 1,0 : 0,00365 температура кристаллизации раствора в точке Р₁ будет 30 ⁰С. Последующее увеличение соотношения Р : Н₂О = 1,0 : 0,1905 в точке Р₂ приводит к образованию раствора с температурой кристаллизации 10 ⁰С, который содержит 31,5 % хлората натрия, 21,0 % фосфата аминогуанидина [2] и может являться жидким дефолиантом, полученным по летней рецептуре. Для получения жидкого продукта с более низкой температурой кристаллизации необходимо увеличить количество воды в продукте и получать дефолиант с более низкой температурой кристаллизации (состав Р₄).

Для получения твердого продукта [7] согласно диаграмме растворимости системы хлорат натрия - фосфат аминогуанидина – вода из раствора Р по лучу Н₂О (В) – Д, необходимо удалить излишки влаги.

Таким образом, анализ диаграммы растворимости системы хлорат натрия - фосфат аминогуанидина – вода показывает возможность получения жидкого и твёрдого дефолианта на основе исходных компонентов путём введения фосфата аминогуанидина [8] в 50%-ный раствор хлората натрия при соотношении 2,0:3,0 с последующим разбавлением и удалением излишка влаги из полученного раствора.

Нами определены физико-химические свойства растворов хлората натрия с фосфатом аминогуанидина (табл. 2).

Установлено, что добавление фосфата аминогуанидина в раствор хлората натрия приводит к повышению температуры кристаллизации, вязкости и плотности вновь образующегося раствора. При разбавлении раствора Р до состава Р₄ соответственно понижается значение указанных физико-химических параметров.

С целью получения твердого продукта и выдачи практических рекомендаций производству исследован процесс удаления воды из раствора Р проводили при атмосферном давлении и температурах 80, 90, 100 ⁰С. Периодический отбор проб из раствора делали через определенные промежутки времени и установили зависимость процента удаленной влаги от продолжительности отгонки для каждой температуры (табл. 3). В течение первых 60 мин при температурах 80-100 ⁰С удаляется основная часть (64-85%) влаги, затем скорость отгонки воды снижается, что объясняется повышением вязкости раствора.

Через 105 минут после отгонки при температуре 80, 90, 100 ⁰С удаляется соответственно 80,8; 91,9 и 99,2 % воды. Полученные данные указывают на целесообразность проведения выпарки раствора Р при температуре 100 ⁰С. На диаграмме растворимости системы хлорат натрия - фосфат аминогуанидина – вода в процессе выпарки ненасыщенного при температуре 100 ⁰С раствора Р, Н₂О (В) – Д (рис.1). Когда из раствора Р удаляется 78,1 % воды, в точке Д₃ образуется насыщенный раствор при 100 ⁰С, содержащий 52,2 % хлората натрия, 34,8 % фосфата аминогуанидина и 13,0% воды [9].

Таблица 2

Физико-химическая характеристика растворов и пульпы хлората натрия и фосфата аминогуанидина

Точки состава раствора и пульпы на рис…	Состав раствора и пульпы, %			Температура кристаллизации, ⁰С	Вязкость, мПа•с (µ)	Плотность, кг/м³ (ρ
Точки состава раствора и пульпы на рис…	Хлорат натрия	Фосфат аминогуанидина	Вода	Температура кристаллизации, ⁰С	Вязкость, мПа•с (µ)	Плотность, кг/м³ (ρ
N	50,0	-	50,0	25,1	1,265	1232
N₁	46,4	6,0	47,1	27,2	1,327	1234
N₂	44,0	11,8	44,2	30,0	1,393	1317
N₃	41,6	16,8	41,6	44,4	1,464	1328
N₄	39,0	21,8	39,2	40,2	1,496	1372
P	37,5	25,0	37,5	36,8	1,504	1388
P₁	36,2	24,1	39,7	30,0	1,483	1369
P₂	31,5	22,1	47,5	10,0	1,409	1355
P₃	26,7	17,8	55,5	0,0	1,312	1261
P₄	22,7	15,1	62,2	-10,0	1,237	1207
D₁	41,4	27,6	31,0	50,0	1,534	1483
D₂	47,9	31,9	20,2	80,0	1,717	1597
D₃	52,2	34,8	13,0	100,0	2,783	1616
D₄	57,9	38,6	3,5	-	-	1791
D₅	89,4	39,6	1,0	-	-	1878
D	60,0	40,0	-	-	-	1892

Поэтому в дальнейшем, по мере удаления воды, процесс сопровождается выделением в твердую фазу хлората натрия и фосфата аминогуанидина. Состав рульпы меняется по линии Д₃-Д. В точке Д₄ из раствора удаляется 93,3 % воды. Это приводит к образованию безводного продукта с соотношением хлорат натрия : фосфат аминогуанидина = 3,0:2,0 [10]. Состав продукта с 1%-ной влагой соответствует точке Д₅, а безводного продукта – точке Д. В точке Д₃ при 100 ⁰С вязкость и плотность раствора соответственно составляют 2,783 мПа•с и 1616 кг/м³. При 100 ⁰С раствор не теряет своей текучести [11] и обладает хорошими физико-химическими свойствами для дальнейшей сушки его в аппарате БГС с целью получения твердого продукта.

Таблица 3

Степень удаления воды из раствора Р в зависимости от температуры и продолжительности отгонки.

Время τ, мин	Температура, ⁰С	Степень удаления влаги, (Ст), %	Температура, ⁰С	Степень удаления влаги, (Ст), %	Температура, ⁰С	Степень удаления влаги, (Ст), %
15	80	25,2	90	30,3	100	33,4
30	80	45,4	90	51,1	100	59,8
45	80	57,5	90	65,4	100	76,5
60	80	64,7	90	75,2	100	85,8
75	80	71,6	90	82,9	100	93,0
90	80	76,4	90	88,3	100	96,7
105	80	80,8	90	91,9	100	99,2
120	80	83,9	90	94,1	100	-

Из результатов проведенных исследований следует, что оптимальными условиями получения жидкого дефолианта на основе хлората натрия и фосфата аминогуанидина является растворением последнего в 50 %-ном растворе хлората натрия при соотношении 3,0:2,0 с последующим разбавлением водой до оптимальной концентрации (составы Р₂, Р₃, Р₄ рис. 1). В случае получения твердого продукта необходимо выпаривать 62,5 %-ный раствор хлората натрия с фосфатом аминогуанидина (состав Р) при 100 ⁰С в течение 43-45 мин до образования раствора с 13 % воды и провести дальнейшую сушку в аппарате БГС.

Список литературы:

Стонов Л.Д. Дефолианты и десиканты. М.: Химия, 1973. – 159 с.
Мамадиярова Х. Разработка дефолиантов на основе хлоратов натрия, кальция, магния и некоторых производных гуанидина : дис. канд. техн. наук. — Ташкент, 2001. — С.108—114.
Пругалов А.М. Предуборочное удаление листьев хлопчатника. – Ташкент: Изд. АН УзССР, 1955. – 56 с.
Раковский М.В. Цианамид натрия – препарат для удаления листьев хлопчатника// Докл. АН УзССР. – 1954, № 6 – С. 73-74.
Справочник по растворимости / Отв. ред. Кафаров В.В. – М. – Л.: АН СССР, 1961.- Т. 1. – Кн. 1. – 960 с.
Патент Республики Узбекистан № 476. 16.03.94. Дефолияциялаш активлигига эга булган натрий учкарбамид хлорат NaClO₃•3CO(NH₂)₂(на узбек. яз.)// Патент Республики Узбекистан № 4103846. Бюл. № 1. / М.Н. Набиев, С. Тухтаев, Х. Кучаров [и др.].
Акбаров К.С. Дефолиация хлопчатника // Защита растений. – 1987, № 8. – с. 51-52.
Юсупов А., Мамадиярова Х. Натрий хлорат ва аминогуанидин сульфат тузларининг биргаликда эрувганлигини урганиш (на узбек. яз.) // Повышение эффективности с.-х. производства. – Самарканд, 1994. – с. 226
Snipes, Charles E.; Cathey, George W. "Evaluation of defoliant mixtures in cotton". (на англ. яз.) // Field Crops Research. 1992. Vol. 28 (4). P. 327–334.
Potter, Thomas L.; Marti, Luz; Belflower, Sally; Truman, Clint C. Multiresidue Analysis of Cotton Defoliant, Herbicide, and Insecticide Residues in Water by Solid-Phase Extraction and GC−NPD, GC−MS, and HPLC−Diode Array Detection. (на англ. яз.) // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2000. Vol. 48 (9). P. 4103–4108.
Shukurov J. Preparation of complex activity of novel defoliants based on sodium chlorate having physiologically active and insecticide properties: (на англ. яз.) Disser. PhD in technical science. Tashkent, 2012. P. 168.