ПОЛУЧЕНИЕ НОВОГО ЖИДКОГО УДОБРЕНИЯ С ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ

АННОТАЦИЯ

В данной статье представлены исследования по разработке принципиальной технологической схемы получения нового жидкого удобрения с физиологически активными добавками в целях улучшения качества и свойства удобриния. Визуально – политермическим методом изучена растворимость в водных системах с участием медь (II) сульфат пятиводная, нитрата моноэтаноламмония и сульфат марганца 1-водный, от их эвтектических точек замерзания до 50 °С. Пастроены их диаграммы растворимости, на ликвидусе которой разграничены поля кристаллизации. В результате исследования взаимодействия компонентов в системах выявлено, что они простого эвтонического типа. Изучены состав-свойства диаграммы с участием медь (II) сульфат пятиводная, нитрата моноэтаноламмония и сульфат марганца 1-водный. Выявлением оптимальных реологических и агрохимических свойств растворов разработана принципиальная технологическая схема получения нового комплексно действующего удобрение.

ABSTRACT

This article presents research on the development of a basic technological scheme for producing a new liquid fertilizer with physiologically active additives in order to improve the quality and properties of the fertilizer. The solubility in aqueous systems involving copper (II) sulfate pentahydrate, monoethanolammonium nitrate and manganese sulfate monohydrate, from their eutectic freezing points to 50 °C, was studied visually using the polythermal method. As a result of the study of the interaction of components in systems, it was revealed that they are of a simple eutonic type. The composition and properties of the diagram involving copper (II) sulfate pentahydrate, monoethanolammonium nitrate and manganese sulfate monohydrate were studied. By identifying the optimal rheological and agrochemical properties of solutions, a basic technological scheme for obtaining a new complex-acting fertilizer was developed.

Ключевые слова: удобрения, физиологически активные вещества, медь (II) сульфат пятиводная, нитрат моноэтаноламмоний CuSO₄·5H₂O, HNO₃∙NH₂C₂H₄OH, MnSO₄·H₂O, Сульфат марганца 1-водный, диаграмма растворимость, диаграмма «состав-свойства».

Keywords: fertilizers, physiologically active substances, copper (II) sulfate pentahydrate, nitrate monoethanolammonium, CuSO₄·5H₂O, HNO₃∙NH₂C₂H₄OH, MnSO₄·H₂O, Manganese sulfate monohydrate, solubility diagram, “composition-properties” diagram.

Введение. В настоящее время большое внимание уделяется производству комплексных жидких удобрений, содержащих в своем составе N, Ca, P₂O₅, K₂O, а также средства защиты растений, физиологически активные вещества, инсектициды и.т.д. Выпуск таких комплексных удобрений обеспечивает значительную экономию расходов, связанных с перевозкой, хранением удобрений и внесением средств химизации.

Кроме этого неразрывной составной частью мероприятий по повышению урожайности сельскохозяйственных культур является применение микроэлементов, поскольку для нормального развития растений применение только минеральных и органоминеральных удобрений недостаточно.

Роль микроэлементов в питании растений многогранна. Микроэлементы повышают активность многих ферментов и ферментных систем в растительном организме и улучшают усвояемость растениями макроудобрений и других питательных веществ из почвы [1].

Поэтому данная статья посвящена научным исследованиям по получению жидких удобрений, содержащих в своем составе, кроме N, Ca, Mg, K₂O, также физиологически активное вещество и микроэлементы.

Объекты и методы исследований.

В работе были использованы: CuSO₄∙5H₂O, HNO₃∙NH₂C₂H₄OH, MnSO₄·H₂O марки «ч.д.а.».

Для исследования применяли сульфата меди, который представляет собой синие прозрачные кристаллы, без запаха. Препарат хорошо растворяется в воде с образованием гомогенных растворов.

Вторым компонентом является жидкий нитрат моноэтаноламмония (НМЭА), который синтезирован на основе азотной кислоты и моноэтаноламина [4, 5], при эквимолярном соотношении компонентов 1:1. Синтезированное соединение 73.1 % ный HNO₃∙NH₂C₂H₄OH представляет собой концентрированный раствор, слабо коричнево цвета, хорошо растворимый в воде. Температура кипения 125,5°С, температура кристаллизации -16,2°С, рН водных растворов 6,95.

При изучении растворимости фаз в физико-химических системах применяли визуально-политермический метод [6]. Измерение вязкости растворов проводили с помощью вискозиметра типа ВПЖ [7] с диаметром капилляра 0,6 мм. Плотность исследуемых соединений и растворов определяли пикнометрическим методом [8]. Измерение рН растворов проводили согласно методике [9] на рН-метре «FiveEasy модели F20 METTLER TOLEDO». Измерения показателя преломления растворов произведены с помощью рефрактометра TAGLER ИРФ-Компакт.

Результаты и их обсуждение.

Растворимость бинарной системы нитрата моноэтаноламмония в воде изучали от температуры полного замерзания -20,1 до -2,0°С. На основе полученных данных установлены ветви кристаллизации льда, азотной кислоты, моноэтаноламина и нитрата моноэтаноламмония. Определяли состав и температуру кристаллизации на фигуративных точках системы. [1]

Для физико-химического обоснования процесса получения мед, марганец, азот и серосодержащего удобрения с физиологической активностью изучена система CuSO₄-HNO₃∙NH₂C₂H₄OH. На её политермической диаграмме растворимости выявлены ветви кристаллизации: HNO₃∙NH₂C₂H₄OH, αCuSO₄∙5H₂O (рис.1.).

Рисунок 1. Политермическая диаграмма растворимости системы CuSO₄-HNO₃∙NH₂C₂H₄OH-H₂O

С целью выяснения поведения компонентов в процессе получения жидкого удобрения на основе сульфата меди и нират моноэтаноламмония в системе CuSO₄-HNO₃∙NH₂C₂H₄OH-H₂O (рис.1., табл.1.) визуально-политермическим методом [2].

На диаграмме растворимости наибольшее поле кристаллизации принадлежит медь (II) сульфат пятиводный, так как он обладает меньшей растворимостью по сравнению с другими компонентами системы. Из приведенных данных следует, что в исследованной системе образования новых соединений на основе исходных компонентов не наблюдается. Система относится к простому типу, а это означает, что компоненты системы при совместном присутствии сохраняют свою индивидуальность и физиологическую активность.

Таблица 1.

Двойные и тройные точки системы CuSO₄-HNO₃∙NH₂C₂H₄OH-H₂O

Для разработки технологических норм ведения процесса и рекомендации технологии получения жидкого удобрения на основе сульфата меди и физиологически активного вещества (HNO₃∙NH₂C₂H₄OH) изучена зависимость изменения реологических свойств растворов от состава в системе СuSO₄-HNO₃∙NH₂C₂H₄OH- H₂O.

Для выяснения влияния компонентов на физико-химические свойства растворов вышеуказанной системы определена зависимость изменения температуры кристаллизации, рН среды, показателя преломления, вязкости и плотности растворов от состава. На основе полученных данных построена диаграмма «состав-свойства» данной системы (рис.2, табл.2).

Рисунок 2. [80%(15%CuSO₄)+20%НМЭА]–MnSO₄ температура кристаллизации системы и диаграмма «состав-свойства» при 25 °С:

1- температура кристаллизации, 2-рН, 3- показатель преломления, 4-плотность, 5-вязкость

Изучение реологической характеристики получения жидких удобрений на основе медного купороса, нитрата моноэтаноламмония и сульфата марганца.

С целью физико - химического обоснования процесса получения жидких комплексных удобрений в присутствии медного купороса, нитрата моноэтаноламмония и сульфата марганца были изучены взаимодействия компонентов и реологические свойства в системах [80%(15%CuSO₄)+20%НМЭА] – MnSO₄.

На основании рисунка 1 был выбран состав, содержащий 80% (15%CuSO4) +20%NMEA. Затем определяли их температуру кристаллизации и pH, плотность, вязкость и показатель преломления при температуре 25°С в порядке добавления компонентов системы [80% (15%CuSO4)+20%NMEA] – MnSO4 в различных пропорциях и на основе полученных данных была построена диаграмма «содержание-свойство» Рисунок 2.

На схеме построена диаграмма «состав-свойство», исходя из температуры кристаллизации раствора и значений рН, плотности, вязкости и показателя преломления при 25°С. На диаграмме самая низкая температура кристаллизации составила -9,5 °С, pH снизился с 3,60 до 3,11, плотность с 1,1631 до 1,2418 г/см³, вязкость с 1,4839 до 2,1853 мм²/с, а значение показателя преломления увеличилось с 1,375 до 1,398. В результате анализа диаграммы в качестве оптимального содержания была выбрана добавка MnSO₄ в количестве 1,0÷1,5% к раствору [80% (15%CuSO4)+20%НMЭA].

Таблица 2.

Реологические характеристики системы [80%(15%CuSO₄)+20%НМЭА] – MnSO ₄

На основании проведенных исследований, систем растворимости, диаграмм состав-свойство, технологических и физико-химических показателей, а также результатов агрохимических испытаний предложено жидкое удобрение, содержащее медный купорос, моноэтаноламмонийную селитру и сернокислый марганец.

Рисунок 3. Принципиальная технологическая схема получения нового комплекснодействующего удобрения

1 - бункер; 2 - ленточные весовые дозаторы; 3,8- смесительная реакторы; 4,5,6,7-расходомеры; 9-реактор; 10,12-вентили; 11-промежуточная емкость; 13- затаривающая установка.

Основные технологические процессы производства жидких удобрений следующие.

состоит из этапов:

- загрузить в реактор 15% раствор медного купороса;

- синтез НМЭА (нитрат моноэтаноламмоний) на основе 58% азотной кислоты и МЭА (моноэтаноламин);

- В 15% раствор медного купороса добавить НМЭА и сернокислый марганец;

- розлив и упаковка готового продукта.

Разработана принципиальная технологическая схема жидких удобрений комплексного действия. Рисунок 3. 

Сульфат меди из бункера (1) подается в реактор-смеситель (3) с помощью ленточного дозатора (2) и интенсивно смешивается с водой, подаваемой через расходомер (4), с образованием 15%-ного раствора медного купороса. В реактор перемешивания (8) заливают 58%-ную азотную кислоту и растворы МЭА в мольном соотношении 1÷1. Реактор (8) охлаждается циркулирующей водой за счет выделения тепла в процессе нейтрализации. Оборотная вода, получившая тепло нейтрализации, подается в реактор-смеситель (3) для ускорения растворения сульфата меди. Полученный сульфат меди при температуре 35-40 °С, синтезированные растворы НМЭА при температуре 45-55 °С, а также сернокислый марганец заливают в реактор (9) и перемешивают с помощью реакторных расходомеров (5,6). ,7). Полученное гомогенное жидкое удобрение поступает на фасовочное оборудование (13) и фасуется в полиэтиленовую тару.

Таблица 3.

Физико-химические показатели получения жидких удобрений на основе медного купороса, нитрата моноэтаноламмония и сульфата марганца

Заключение. Таким образом, изучено взаимное влияние компонентов в системе {80%[15%MgSO₄+85%H₂O]+20%HNO₃∙NH₂C₂H₄OH}-MnSO₄ и рекомендован состав нового жидкого удобрения на основе медь (II) сульфат пятиводная, нитрата моноэтаноламмония, cульфат марганца 1-водный.

С целью подбора оптимального соотношения компонентов в составе удобрения на основе медь (II) сульфат и азотнокислого моноэтаноламмония, были проведены предварительные агрохимические испытания различных составов на хлопчатнике. Результаты показали, что состав удобрения, в котором соотношение компонентов [15%CuSO₄+85%H₂O] и HNO₃∙NH₂C₂H₄OH равно 1,0:0.25 обладает высокой агрохимической активностью, а также положительно влияет на ускорение созревания и раскрытие коробочек хлопчатника.

Полученные результаты исследований служат научной основой разработки технологии получения жидких удобрений комплексного действия.

Список литературы:

1. А.Н.Мирзаолимов, Д.А.Эргашев, Ш.Ш.Хамдамова ПОЛУЧЕНИЕ НОВОГО ЖИДКОГО УДОБРЕНИЯ С ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ // European Journal of Interdisciplinary Research and Development UR - http: www.ejird.journalspark.org/index.php/ejird/article/view/697  
2. Ergashev D.А., Khamdamova Sh.Sh., Mirzaolimov A.N., Eshpulatova M.B. THE SOLUBILITY OF COMPONENTS IN THE SYSTEM {99.7[30 MGSO4+70% H2O]+0.3%HNO3 ∙ NH2C2H4OH-(NH4)6MO7O24 ∙ 4H2O // Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. 2022. №3-4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/the-solubility-of-components-in-the-system-99-7-30-mgso4-70-h2o-0-3-hno3-nh2c2h4oh-nh4-6mo7o24-4h2o .
3. Киргинцев А.Н., Трушникова Л.Н., Лаврентьева В.Г. Растворимость неорганических веществ в воде. Справочник. Изд-во «Химия», л.1972, стр. 111-112.
4. М.Т. Абдуллаева. Взаимодействие моноэтаноламина с уксусной кислотой. Узб. хим. журн. №3. 2008. 50-54с.
5. Тогашаров А.С., Аскарова М.К., Тухтаев С. Политерма растворимости системы Са(ClO₃)₂-NH₂C₂H₄OH·HNO₃-H₂O //Доклады АН РУз.-Ташкент,-2015. -№6. -С.50–53.
6. Трунин А.С. Петрова Д.Г. Визуально-политермический метод/ Куйбышевский политехн. Инс-т. – Куйбышев. 1977.-94с.
7. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии // Поверхностное явление и дисперсные системы. –М.: 1982. 117-124с.
8. Ш.Ш.Хамдамова, С.Тухтаев. Взаимодействие компонентов водных система с участием хлората кальция и нитрата моноэтаноламмония // Kompozitsion materiallar ilmiy-texnikaviy va amaliy jurnali. 2017 yil. №3. 101-104 betlar.