Получение оксигуминовых препаратов из торфа кавитационным

www.rae.ru
Научный журнал "Современные наукоемкие технологии"
Российская Академия Естествознания
№2, 2008 год
ПОЛУЧЕНИЕ ОКСИГУМИНОВЫХ ПРЕПАРАТОВ ИЗ ТОРФА КАВИТАЦИОННЫМ МЕТОДОМ
Ефанов М.В., Латкин А.А., Черненко П.П., Галочкин А.И.
ГОУ ВПО «Алтайский государственный университет»
Барнаул, Россия
Глубокая комплексная химическая модификация органического вещества торфа представляет собой решение важной
проблемы рационального природопользования [1]. Традиционным направлением химической переработки торфа является
получение из него гуминовых органических и органоминеральных удобрений [2].
Агрохимическая ценность торфа определяется в основном его органической частью (гуминовые и фульвокислоты) и
содержанием азота в его составе. Однако вследствие малой доступности органического вещества исходный торф слабо проявляет
свойства удобрения. Активатором органического вещества торфа могут быть водные щелочи, которые извлекают гуминовые
вещества в виде водорастворимых гуматов [3].
Известен способ получения оксигуминовых стимуляторов роста растений из торфа путем его обработки в автоклаве
пероксидом водорода в среде водного раствора NaOH при 120 – 125 0С в течение 4 ч. Этот способ имеет существенные
технологические недостатки: высокую температуру, длительность до 4 ч, многостадийность процесса [4].
Нами разрабатывается новые кавитационные технологии получения гуминовых препаратов из торфа путем их окисления
непосредственно в условиях кавитации и кавитационной обработки в присутствии окислителя Н2 О2 в водно-щелочной среде [5, 6].
В настоящей работе приведены результаты изучения процесса получения оксигуматов натрия из торфа кавитационным методом.
В качестве исходного сырья использовали низинный торф Одинцовского месторождения Алтайского края со степенью
разложения 25%, зольностью 22.1%, влажностью 50%, содержащий 2.1% общего азота, 24.6% гуминовых и 23.4% фульвокислот.
Кавитационную обработку торфа в присутствии окислителя (Н2О2) и водной щелочи проводили следующим образом.
Навеску исходного низинного торфа влажностью 50% массой 2,0 кг предварительно обрабатывают 2 – 10% - ным раствором NaOH
в цилиндрическом трубчатом термостатируемом реакторе емкостью 10 л, соединенным с роторным кавитационным аппаратом
(частота вращения ротора 3000 об/мин) при гидромодуле 1:2-4 в течение 15 мин при 60 оС.
Затем в реактор добавляют 50%-ный водный раствор пероксида водорода (из расчета 0,025 – 0,2 кг H2O2/кг абсолютно
сухого торфа) и полученную водную суспензию подвергают кавитационной обработке при температуре 60 оС (термостат) в течение
15 – 60 минут. Далее полученную суспензию выливают в 10 литровую полиэтиленовую емкость. Для анализов полученных жидких
гуминовых удобрений берут пробы в ёмкости объемом 1 л. Осадок центрифугируют, отделяют жидкую фазу (целевой продукт) и в
ней определяют содержание общего органического углерода, углерода гуминовых и фульвокислот модифицированным методом
Тюрина [7].
Изучено влияние продолжительности кавитационной обработки при 60 0С на выход водорастворимых органических
веществ из торфа. Результаты исследования приведены в таблице.
Таблица 1. Влияние продолжительности кавитационной обработки на выход водорастворимых органических веществ при
окислении торфа пероксидом водорода в водном растворе NaOH*
Образец
Исходный
торф
1
2
3
4
Продолжительность
окисления в условиях
кавитационной
обработки, мин
–
Содержание
общего углерода
(гуминовых и
фульвокислот), г/л
80.5
Содержание
углерода
гуминовых
кислот, г/л
41.2
Содержание
углерода
фульвокислот, г/л
15
30
45
60
22.3
26.4
32.5
39.3
12.2
15.2
19.3
22.2
10.1
11.2
13.2
17.1
39.3
*Время предварительной щелочной кавитационной обработки – 15 мин, количество H2O2 – 5% от массы абсолютно сухого торфа,
концентрация раствора NaOH – 2%; температура – 60 0С.
www.rae.ru
Научный журнал "Современные наукоемкие технологии"
Российская Академия Естествознания
№2, 2008 год
Как показывают результаты проведенных экспериментов, при увеличении продолжительности кавитационной обработки
торфа при 60 0С в присутствии пероксида водорода в водно-щелочной среде, происходит закономерное увеличение концентрации
водорастворимых органических веществ в полученных экстрактах от 22 до 39 г/л. За 60 мин окисления торфа в условиях
кавитационной обработки выход водорастворимых органических веществ составляет 39 г/л.
Изучено влияние концентрации NaOH на содержание углерода гуминовых и фульвокислот в полученных жидких
гуминовых удобрениях. Также определено содержание азота в твердом остатке. Найдено, что с увеличением концентрации NaOH
от 2 до 10 мас.% происходит закономерное уменьшение содержания азота в сухом остатке от 1.8 до 0.9%, что обусловлено
усилением щелочного гидролиза органического вещества торфа.
Установлено, что увеличение концентрации NaOH приводит к увеличению общего количества водорастворимых веществ и
углерода гуминовых и фульвокислот в жидкой фазе полученных удобрений. Причем, при концентрации щелочи в 10 мас.%
наблюдается наибольший выход фульвокислот, вероятно, за счет более глубокого окисления гуминовых веществ торфа.
Таким образом, предлагаемый способ за счет кавитационной обработки обеспечивает интенсификацию технологического
процесса, получение наиболее высокого выхода водорастворимых органических веществ в целевом продукте (жидкой фазе) более
простым и менее энергоемким способом по сравнению с аналогами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Орлов Д.С. Гуминовые вещества в биосфере. // Соросовский образовательный журнал. – 1997. – № 2. – С. 56–63.
2. Инишева Л.И. Агрономическая природа торфа. // Химия растительного сырья. – 1998. – № 4. – С. 17–22.
3. Наумова Г.В. Торф в биотехнологии. – Минск: Наука и техника, 1987. – 157с.
4. Наумова Г.В., Косоногова Л.В., Жмакова Н.А., Овчинникова Т.Ф. Биологически активные препараты стимулирующего и
фунгицидого действия на основе торфа. // Химия твердого топлива. – 1995. – № 2. – С. 82 – 88.
5. Петраков А.Д., Радченко С.М., Яковлев О.П., Галочкин А.И., Ефанов М.В. и др. Способ получения органоминеральных
удобрений и технологическая линия для его осуществления. // Патент РФ № 2296731. МПК C 05 F 11/02. Опубликован 10.04. 2007.
– Б.И. № 10.
6. Ефанов М.В., Галочкин А.И., Петраков А.Д., Черненко П.П., Латкин А.А. Способ получения оксигуматов из торфа. //
Заявка РФ № 2007134557. МПК C 05 F 11/02. Приоритет от 17.09. 2007.
7. Орлов Д.С., Гришина Л.А. Практикум по биохимии гумуса. – М.: МГУ, 1969. – 214с.