канд. техн. наук, доцент, Самаркандский государственный медицинский институт, Республика Узбекистан, г. Самарканд
Изучение процесса получения дефолианта на основе хлората натрия и фосфата аминогуанидина
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 |
||
Хлорат натрия |
Фосфат аминогуанидина |
Вода |
||||
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.