ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОТРАВИТЕЛЕЙ СЕМЯН НА ОСНОВЕ ФОРМАЛИНА, УРОТРОПИНА, СУЛЬФАТА МЕДИ И НИТРАТА КАЛЬЦИЯ И ИХ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

УДК: 661.169.23:661.741.1

Аннотация

В работе исследована технология получения комплексного жидкого протравителя семян на основе формалина, уротропина, сульфата меди и нитрата кальция, а также изучены его физико-химические свойства. Актуальность исследования обусловлена необходимостью разработки эффективных средств предпосевной обработки семян, способствующих повышению устойчивости растений к патогенным микроорганизмам и улучшению их посевных качеств. Целью исследования является разработка и оптимизация технологии получения комплексного протравителя семян с установлением оптимальных концентрационных параметров системы, обеспечивающих стабильность состава, технологичность процесса и улучшенные физико-химические характеристики.

В ходе исследования были приготовлены модельные растворы различной концентрации на основе 30 % формалина, уротропина, сульфата меди и нитрата кальция. Для оценки свойств системы экспериментально определялись показатели pH среды, плотности, вязкости и коэффициента преломления. Измерения проводились в лабораторных условиях стандартными физико-химическими методами при постоянной температуре. Установлено, что с увеличением концентрации компонентов наблюдается снижение pH среды с 6,95 до 5,90, а также повышение плотности системы с 1,027 до 1,095 г/см3 и вязкости с 3,50 до 4,75 мм2/с. Полученные результаты свидетельствуют об усилении межмолекулярных взаимодействий и повышении устойчивости системы.

Оптимальной признана концентрация 8–10 %, при которой обеспечиваются стабильные физико-химические свойства, однородность раствора и технологическая пригодность состава для промышленного применения. Предложенная технология может быть использована при разработке современных агрохимических препаратов для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур.

Abstract

This study investigates the technology for producing a complex liquid seed protectant based on formalin, urotropine, copper sulfate, and calcium nitrate, as well as its physicochemical properties. The relevance of the research is associated with the need to develop effective seed treatment agents that improve plant resistance to pathogenic microorganisms and enhance seed quality. The aim of the study is to develop and optimize the technology for producing a complex seed protectant by determining the optimal concentration parameters of the system that ensure composition stability, process efficiency, and improved physicochemical characteristics.

During the research, model solutions with different concentrations based on 30% formalin, urotropine, copper sulfate, and calcium nitrate were prepared. To evaluate the properties of the system, the pH of the medium, density, viscosity, and refractive index were experimentally determined. Measurements were carried out under laboratory conditions using standard physicochemical methods at a constant temperature. It was established that an increase in component concentration leads to a decrease in pH from 6.95 to 5.90, as well as an increase in density from 1.027 to 1.095 g/cm³ and viscosity from 3.50 to 4.75 mm²/s. The obtained results indicate enhanced intermolecular interactions and increased stability of the system.

The concentration range of 8–10% was found to be optimal, providing stable physicochemical properties, solution homogeneity, and technological suitability for industrial application. The proposed technology can be used in the development of modern agrochemical preparations for pre-sowing treatment of agricultural crop seeds.

Ключевые слова: формалин, уротропин, сульфат меди, нитрат кальция, плотность, вязкость, pH среды.

Keywords: formalin, urotropin, copper sulfate, calcium nitrate, density, viscosity, pH

Введение

Эффективное использование органических и неорганических веществ в химической промышленности имеет важное значение для экономического и технологического развития отрасли. Такие вещества, как формалин, уротропин, сульфат меди и нитрат кальция, широко применяются в различных сферах. Вопросы их получения, физико-химические свойства, технологии производства и экологическое воздействие являются актуальными как в научных исследованиях, так и в промышленной практике [1].

В сельском хозяйстве для достижения высокой урожайности и защиты растений от различных заболеваний широко применяется обработка семян. При этом уровень урожайности во многом зависит от качества подготовки семенного материала. Обработка семян различными биологически активными веществами способствует их защите в соответствии с современными агротехнологическими требованиями [2].

Особенно эффективным является комплексное применение формалина, уротропина, нитрата кальция и сульфата меди. Эти вещества в составе препаратов для обработки семян повышают физиологическую активность семян, выполняя функции фунгицидов и стимуляторов роста. В частности, химические смеси на основе формалина и уротропина обладают антибактериальными и фунгицидными свойствами. Сульфат меди (CuSO₄·5H₂O) оказывает выраженное бактерицидное и фунгицидное действие, защищая корневую систему растений от гниения. Нитрат кальция (Ca(NO₃)₂), в свою очередь, является одним из ключевых веществ, улучшающих ростовую активность семян [3].

Комплексные препараты на основе указанных компонентов служат не только средством борьбы с патогенами, но и источником необходимых микроэлементов для роста растений.

Основной целью работы является разработка технологии получения средств для обработки семян на основе формалина, уротропина, сульфата меди и нитрата кальция, оценка их эффективности, а также научно обоснованная оптимизация производственного процесса (рис.1).

Методология исследования

Исследование проводилось в лабораторных условиях с использованием модельных растворов на основе 30 % формалина (CH2O), уротропина (C6H12N4), сульфата меди (CuSO4·5H2O) и нитрата кальция (Ca(NO3)2·4H2O). Компоненты смешивались в заданных соотношениях при постоянном перемешивании до получения однородной жидкой системы.

Для определения влияния концентрации компонентов на свойства системы были приготовлены растворы с концентрацией от 1 до 10 %. В ходе экспериментов определялись основные физико-химические показатели: pH среды, плотность, вязкость и коэффициент преломления.

Измерение pH осуществлялось с использованием лабораторного pH-метра. Плотность растворов определялась пикнометрическим методом. Вязкость измерялась с помощью капиллярного вискозиметра при постоянной температуре 20 ± 1 °C. Коэффициент преломления определялся на лабораторном рефрактометре.

Критерием оптимизации технологического процесса являлось получение устойчивой однородной системы с минимальным расслоением, стабильными значениями pH, оптимальной вязкостью для технологической обработки семян и повышенной химической стабильностью раствора.

Полученные результаты обрабатывались методом сравнительного анализа зависимости физико-химических свойств от концентрации компонентов системы.

Обсуждение результатов

В данной работе исследовано влияние концентрации жидкой системы, состоящей из формалина, уротропина, сульфата меди и нитрата кальция, на её физико-химические свойства. Для каждого образца в лабораторных условиях были определены показатели pH, плотность (г/см³), вязкость (мм²/с) и коэффициент преломления (таблица 1). Полученные результаты представлены в таблице

Таблица 1. Исследование физико-химических свойств системы при различных концентрациях

30% CH₂O + C₆H₁₂N₄ + CuSO₄·5H₂O + Ca(NO₃)₂·4H₂O

Анализ экспериментальных данных показал, что повышение концентрации компонентов в системе оказывает существенное влияние на её физико-химические свойства. При увеличении концентрации раствора от 1 до 10 % значение pH постепенно снижается с 6,95 до 5,90, что свидетельствует об увеличении кислотности среды и усилении химического взаимодействия между компонентами.

Плотность системы увеличивается с 1,027 до 1,095 г/см3, а вязкость — с 3,50 до 4,75 мм2/с. Рост данных показателей объясняется увеличением количества растворённых веществ и усилением межмолекулярных взаимодействий в растворе. При концентрации 8–10 % система характеризуется наибольшей стабильностью и однородностью.

Полученные результаты показывают, что разработанная смесь обладает технологическими характеристиками, необходимыми для применения в качестве протравителя семян. Повышенная вязкость способствует более равномерному распределению препарата по поверхности семян, а присутствие сульфата меди обеспечивает фунгицидное действие состава.

На основании проведённых исследований установлено, что оптимальными являются концентрации 8–10 %, обеспечивающие стабильность системы, отсутствие расслоения и удобство технологического применения.

Рисунок 1. Технологическая схема получения комплексного жидкого протравителя семян на основе формалина, уротропина, сульфата меди и нитрата кальция

1,11-реактор смеситель; 2-расходомер; 3,7,9-автомат краники; 4 –напорный бак; 5,12,14-расходные бункера; 6,13,15-ленточный дозатор; 8,10-центрабежный насос;16-сборник готового продукта; 17-расфасофочная машина; 18-транспертор для готового продукта

Процесс приготовления протравливающего средства для семян на основе формалина, уротропина, сульфата меди и нитрата кальция реализуется с использованием автоматизированной технологической линии. В процессе смешивания компоненты подаются в заданных количествах с помощью точных дозаторов и автоматических клапанов. Насосы обеспечивают транспортировку растворов и их доведение до однородной массы. Готовая смесь собирается в специальной ёмкости, после чего с помощью фасовочного оборудования разливается в тару и направляется на склад.

На первом этапе процесса формалин, уротропин и нитрат кальция смешиваются между собой. На втором этапе вводится водный раствор сульфата меди и дополнительное количество нитрата кальция. В ходе реакции строго контролируются температура и скорость перемешивания. Полученная жидкость является готовым продуктом для обработки семян. Готовый продукт характеризуется однородной структурой, имеет голубой цвет, жидкую консистенцию и фасуется в тару, пригодную для хранения и применения.

Заключение

В результате проведённых исследований разработана технология получения комплексного жидкого протравителя семян на основе формалина, уротропина, сульфата меди и нитрата кальция. Экспериментально установлено влияние концентрации компонентов на основные физико-химические свойства системы.

Показано, что с увеличением концентрации раствора наблюдается снижение pH среды с 6,95 до 5,90, увеличение плотности с 1,027 до 1,095 г/см3 и повышение вязкости с 3,50 до 4,75 мм2/с. Наиболее стабильные свойства системы достигаются при концентрации 8–10 %, что позволяет рассматривать данные параметры как оптимальные для технологического применения.

Полученная смесь характеризуется однородностью, устойчивостью и технологической пригодностью для предпосевной обработки семян. Установлено, что применение сульфата меди в составе системы обеспечивает фунгицидные свойства, а нитрат кальция способствует повышению физиологической активности семян.

Разработанная технология может быть использована при создании новых агрохимических препаратов для сельского хозяйства. Для окончательного подтверждения биологической эффективности состава необходимы дальнейшие агрохимические и полевые испытания.

Список литературы:

1. Оразбаева А.А., Б.Х.Кучаров., Закиров Б.С., Эшпулатова М.Б., Джуманова З.К. Взаимодействие системы формалин-уротрапин-сульфата меды // Научный вестник. Ферганский государственный Университет. –Фергана, 2023 №4.-С.122-125.
2. Orazbayeva A.A., Zakirov B.S., Kucharov B.X., Kim. R.N., Eshpulatova M.B., Djumanova Z.K. // Physico-chemical properties formalin-urotropin- copper sulfate system. Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 59. №6. 2024. P. 1273-1278.
3. Ахмедов Ш.Ш. "Средства биологической защиты семян", ТДАУ, 2022
4.  Zhanabayev Zh.K. et al. “Complex formation in CuSO₄ and Ca(NO₃)₂ mixtures.” Journal of Chemical Science, 2020.
5. Рахимов Ш.Ш. «Физические свойства химических веществ», Ташкент, 2020.
6. Saparova G.D., Dzhandullaeva M., Erkaev A. U. Kucharov B. Kh. Studies of the Chemical and Mineral Composition of Serpentinite of the Karakalpak Deposit // International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology. Vol. 9, Issue 8, August 2022, 19666-19670 p
7. Сапарова Г.Д., Кучаров Б.Х., Джандуллаева М.С., Эркаев А.У., Закиров Б.С. Азотнокислотное переработка серпентинитов Каракалпакского месторождения // Журнал Химия в интересах устойчивого развития. № 1 2024 ст84-89
8. M.Kh. Baiguskarov, Improvement of drum treater  for pre-sowing treatment of seeds with biological  products, Thesis PhD in tech. sciences, Ufa: Bashkir,  state agrarian university, 2011. 143, (in Russian).
9. H. Abdul, Z.A. Muhammad, G. Salman, K.M. Ajmal,  Effect of disinfectants in improving seed germination  of Suaeda Fruticosa under saline conditions, Pak. J.  Bot., 41, 5, 2009, 2639-2644.
10. M. Sutradhar., B.S. Kumar, M.A. Nasim, S. Samanta,  N.A. Mandal, Comparative Analysis among Different  Surface Sterilisation Methods for Rice Invitro  Culture IJPSS, 33, 1, 2021, 148-154.
11.  G. Finten, M.V. Agüro, R.J. Jagus, Citric acid  performance as alternative to sodium hypochlorite for  washing and disinfection of experimentally-infected  spinach leaves. doi: 10.1016/j.lwt.2017.04.047.
12. R. Kotan, F. Dadasog˘lu, K. Karagoz, A. Cakir, H.  Ozer, S. Kordali, R. Cakmakci, N. Dikbas, Antibacterial  activity of the essential oil and extracts of Satureja  hortensis against plant pathogenic bacteria and  their potential use as seed disinfectants, Scientia  Horticulturae, 153, 2013, 34-41.

References:

1. Orazbaeva A.A., Kucharov B.Kh., Zakirov B.S., Eshpulatova M.B., Djumanova Z.K. [Interaction of the formalin-urotropin-copper sulfate system]. Nauchnyi vestnik. Ferganskii gos. universitet, Fergana, 2023, no. 4, p. 122-125. (In Russ.)
2. Orazbayeva A.A., Zakirov B.S., Kucharov B.X., Kim R.N., Eshpulatova M.B., Djumanova Z.K. [Physico-chemical properties of the formalin-urotropin-copper sulfate system]. Journal of Chemical Technology and Metallurgy, 2024, vol. 59, no. 6, p. 1273-1278. (In Russ.)
3. Akhmedov Sh.Sh. [Biological protection means for seeds]. TDAU, 2022. (In Russ.)
4. Zhanabayev Zh.K. et al. [Complex formation in CuSO₄ and Ca(NO₃)₂ mixtures]. Journal of Chemical Science, 2020.
5. Rakhimov Sh.Sh. [Physical properties of chemical substances]. Tashkent, 2020. (In Russ.)
6. Saparova G.D., Dzhandullaeva M., Erkaev A.U., Kucharov B.Kh. [Studies of the chemical and mineral composition of serpentinite from the Karakalpak deposit]. International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology, 2022, vol. 9, issue 8, p. 19666-19670.
7. Saparova G.D., Kucharov B.Kh., Dzhandullaeva M.S., Erkaev A.U., Zakirov B.S. [Nitric acid processing of serpentinites from the Karakalpak deposit]. Zhurnal Khimiya v interesakh ustoychivogo razvitiya, 2024, no. 1, p. 84-89. (In Russ.)
8. Baiguskarov M.Kh. [Improvement of drum treater for pre-sowing treatment of seeds with biological products]. Thesis PhD in tech. sciences, Ufa: Bashkir State Agrarian University, 2011. 143 p. (In Russ.)
9. Abdul H., Muhammad Z.A., Salman G., Ajmal K.M. [Effect of disinfectants in improving seed germination of Suaeda Fruticosa under saline conditions]. Pak. J. Bot., 2009, vol. 41, no. 5, p. 2639-2644.
10. Sutradhar M., Kumar B.S., Nasim M.A., Samanta S., Mandal N.A. [Comparative analysis among different surface sterilization methods for rice in vitro culture]. IJPSS, 2021, vol. 33, no. 1, p. 148-154.
11. Finten G., Agüro M.V., Jagus R.J. [Citric acid performance as an alternative to sodium hypochlorite for washing and disinfection of experimentally-infected spinach leaves]. doi: 10.1016/j.lwt.2017.04.047.
12. Kotan R., Dadasog˘lu F., Karagoz K., Cakir A., Ozer H., Kordali S., Cakmakci R., Dikbas N. [Antibacterial activity of the essential oil and extracts of Satureja hortensis against plant pathogenic bacteria and their potential use as seed disinfectants]. Scientia Horticulturae, 2013, vol. 153, p. 34-41.