Соли гуминовых кислот принято относить к отдельному классу органоминеральных удобрений. Это пока небольшая, но очень перспективная с точки зрения агрохимии и растениеводства группа. Обладая высокой эффективностью, гуматы способны заменить многие минеральные удобрения. О том, что представляют собой эти вещества и как их применять при выращивании растений, расскажет настоящий материал.

Гуминовые вещества и их природные источники

Гуминовые вещества – это продукт разложения органики в почве. Они представляют собой высокомолекулярные азотосодержащие соединения тёмного цвета и, в основном, имеют кислотную природу.

Впервые выделил гуминовые вещества химик Франц Ахард ещё в конце XVIII века. Над их исследованиями трудились многие химики и почвоведы, предложив следующую классификацию этих соединений:

• Гумин – продукт, не способный к растворению во всём диапазоне pH.
• Гуминовые кислоты – вещества, не способные к растворению в кислотах, но хорошо растворимые в щелочах.
• Фульвокислоты – вещества, способные к растворению и в кислотах, и в щелочах.

Таким образом, из гумусовых веществ для агрохимиков и растениеводов интерес представляют гуминовые и фульвокислоты – компоненты, легко вступающие во всевозможные реакции. Вместе они именуются гумусовыми кислотами.

Гумусовые вещества в природе встречаются повсюду, где есть жизнь и накапливается большое количество биомассы, в том числе – в почвах. Их концентрация в разных типах почв может быть различной. Например, в сильноподзолистых грунтах их всего около 1%, а в чернозёмах – до 12%.

Наиболее богат гуминовыми веществами бурый уголь. В нём их содержание доходит до 85%. Это органогенное полезное ископаемое служит основным источником получения гумусовых кислот в мире. На втором месте – торф. Российские производители гуминовых удобрений чаще всего используют именно его.

Актуальные вопросы о гуминовых удобрениях

Ответы на наиболее частые вопросы от читателей. Нажмите, чтобы прочитать ↓

Вопрос №1. Что такое «Гумат +7» и как его использовать?

«Гумат +7» — это гумат калия, обогащённый микроэлементами – бором, железом, кобальтом, цинком, молибденом, медью и т.д. Есть также удобрение «Гумат +7 йод», при листовой обработке повышающий устойчивость растений к грибкам. Использовать их можно так же, как другие гуматы.

Вопрос №2. Нужно ли сыпать гуматы в компост?

Не обязательно, но можно. Гуминовые удобрения повысят активность микрофлоры, которая занимается гумификацией органической массы, и компост созреет быстрее. Но на компостную кучу потребуется немало порошка или раствора, поэтому нужно смотреть по своим возможностям.

Получение гуматов калия и натрия

В чистом виде гумусовые кислоты в растениеводстве не используются. Сначала их переводят в форму водорастворимых солей – гуматов.

В зависимости от вещества, которым воздействуют на гумусовые кислоты в ходе производства, различают три вида гуматов:

• гумат калия;
• гумат натрия;
• гумат аммония.

Таким образом, гуминовые удобрения – это соли, содержащие гуминовые и фульвокислоты и минеральные элементы. Они могут выпускаться в разных формах. Чаще всего – в жидкой концентрированной, но встречаются также порошковые и пастообразные гуматы.

Влияние гуминовых удобрений на почву и растения

Гуминовые удобрения родственны почве. В этом и заключается их главное преимущество перед минеральными солями: они не оказывают никакого токсического эффекта на почвенный биоценоз, мягко и естественно повышая плодородие.

При внесении в почву, гуматы проявляют следующие свойства:

• повышают буферные характеристики грунта;
• повышают ионообменные свойства почвы;
• повышают микробиологическую активность грунта.

В результате, происходит быстрая и заметная структуризация почвы, минеральные элементы переходят в биодоступные формы, улучшается их усвоение из почвенного раствора.

Влияние гуматов на растения выражается в повышении их адаптации к засухам, инфекционным заболеваниям, переувлажнению, высокой концентрации солей. Заслуживает отдельного внимания и ростостимулирующее свойство гуминовых удобрений.

Сотрудниками института общей и экспериментальной биологии РАН была проведена серия опытов по изучению стимулирующего эффекта гумата аммония на ряд культур. Исследование проводилось в Забайкалье, на проблемных мучнисто-карбонатных, малогумусных почвах с низкой ёмкостью катионного обмена. Гумат аммония применялся в концентрации 0,01% для предпосевного замачивания семян гороха, укропа, овса и петрушки в течение 24 часов:

В ходе испытания было доказано, что обработка солями гуминовых кислот повышает интенсивность клеточного дыхания и фотосинтеза. Особенно этот эффект выражен у молодых растений. Анализы показали повышенные концентрации аскорбиновой кислоты и хлорофилла в их листьях.

Важно! Способность стимулировать рост растений – общее свойство всех гуминовых удобрений. Но разные культуры в разной степени отзываются на обработку гуматами. Самую активную реакцию показывают зеленные культуры.

Гумат калия: общая характеристика

Гумат калия – наиболее распространённое и популярное гуминовое удобрение. Частота его применения обусловлена двумя важными характеристиками:

• нейтральное значение pH;
• обогащённость калием.

Первая характеристика важна тем, что растворы с нейтральной кислотностью одинаково эффективно работают в любых почвенных условиях. Калий же в составе этого удобрения – элемент, необходимый всем растениям на всех фазах вегетации.

Гумат калия может использоваться практически во всех операциях: предпосевная обработка семян, клубней, луковиц, корневищ и корней, весенняя и осенняя обработка почвы в теплицах и в огороде, поливы вегетирующих культур, внекорневые подкормки.

Совет #1. Гумат калия подходит для подкормки всех культур без исключения, независимо от сезона. Он оказывает мощное стимулирующее действие на развитие корневой системы. Приобретая сильные и разветвлённые корни, растения активно питаются, становятся более устойчивыми к неблагоприятным факторам среды. В итоге, увеличивается их общая урожайность.

Производители гумата калия: анализ предложений и цены

Гумат калия производится многими агрохимическими предприятиями, занимающимися изготовлением удобрений. В тройку самых продаваемых входят следующие продукты:

Гуматы калия выпускаются под торговыми марками «БиоМастер», «Гера», «Огородник» и многими другими.

Гумат натрия: общая характеристика

Гумат натрия применяется садоводами немного реже. Во-первых, свою роль играет присутствие натрия, который не так критически важен для растений, как калий. Во-вторых, гумат натрия – физиологически щелочной препарат. Его можно применять только на кислых почвах. На карбонатных он почти не эффективен.

Данное гуминовое удобрение в большей степени подходит для внекорневых опрыскиваний любых растений. При поливе он наиболее эффективен для культур, любящих натриевые соли: свёкла, лук, чеснок, капуста, брюква, картофель, томаты, баклажаны. Огурцы и другие тыквенные лучше подкармливать под корень гуматом калия.

Производители гумата натрия: торговые марки и цены

Гумат натрия можно приобрести под следующими торговыми марками:

• «Сила жизни» — раствор с микроэлементами по цене 50 рублей за 120 мл;
• «Бочка и четыре ведра» — раствор с высокой концентрацией гумусовых кислот по цене 88 рублей за 600 мл;
• «Гумат натрия Сахалинский» — буроугольный раствор с микроэлементами по цене 60 рублей за 500 мл.

По эффективности и свойствам натриевые гуматы разных производителей заметных отличий не имеют.

Практическое применение гуминовых удобрений на участке

Гуминовые удобрения используются в довольно большом разведении. В зависимости от цели применения рабочие растворы готовятся в разной концентрации:

• Для замачивания семян и посадочного материала: 1 столовая ложка жидкого концентрата на 1 л воды или 1 чайные ложки с горкой сухого гумата на 1 л воды.
• Для корневых подкормок овощных культур: 10 мл жидкого концентрата на 10 л воды или 1 столовая ложка сухого гумата на 10 л воды.
• Для корневых подкормок плодовых деревьев и кустарников: 100 мл концентрата или 10 столовых ложек сухого гумата на 10 л воды.
• Для листовых подкормок: 1 чайная ложка сухого гумата или 5 мл жидкого концентрата на 10 л воды.

Ещё один способ использования гуминовых соединений на участке – рекультивация засолённой или загрязнённой отходами почвы.

«Гумусовые кислоты, обладающие высокой способностью связывать различные химические вещества, можно применять для очистки почвы от нефтепродуктов и других токсических отходов. Для этой цели сухие гуматы в смеси с древесной золой распределяют по загрязнённому участку и тщательно промывают почву водой. Норма расхода гуматов – 5 г на 1 м 2 ».

Д. Костюхина, кандидат химических наук

Сырьем для получения гуматов служит торф, сапропель, бурый уголь. В общих чертах технологии получения гуминовых препаратов достаточно просты. Воздействие на сырье, содержащее повышенное количество гуминовых кислот, щелочами, возможно в автоклавах, с последующей фильтрацией и нейтрализацией полученного продукта.

По подобной технологии гуминовые биостимуляторы в РФ получают уже не менее пятидесяти, а может и сотни различных предприятий. Разброс по качеству получаемого продукта огромный. Среди современных технологий, обеспечивающих получение продукции на высоком уровне, на сегодня используют технологии механохимической активации. Сущность технологии заключается в мощном импульсном механическом воздействии на гумат содержащее сырье, окисленные бурые угли, торф, и сухую щелочь. Например, в некоторых модификациях шаровых мельницах, в которых мелющие тела обеспечивают перегрузку в несколько десятков g. Понятно, что такие аппараты весьма непросты и энергоемки.

Другим эффективным способом, завоевывающим все большую популярность, является проведение стандартных химических процессов в жидкой фазе при организации в ней развитой зоны кавитации.

Кавитацией называют процесс исчезновения ( « схлопывания») парогазовых пузырьков, возникающих в жидкости при ее резком растяжении. При этом, как правило, возникают следующие эффекты:

• В зоне с характерными размерами не более 0,1 мм возникают импульсные локальные давления до 50 - 70 тысяч атмосфер.
• Температура в этих зонах практически мгновенно может подняться до 7 - 15 тысяч градусов.
• Как установлено экспериментально, на последней стадии сжатия пузырьки могут трансформироваться в тороидальные структуры с мощным иглообразным выбросом вещества. При этом скорость острия такой « иглы» может достигать нескольких сотен метров в секунду, и может приближаться к скорости звука в данной среде.
• Объемная плотность кавитационных пузырьков, при грамотной организации процесса, может составлять 1 миллион на см 3 среды.
• При определенных условиях могут возникать зоны довольно мощного ультрафиолетового излучения.

Все эти обстоятельства обуславливают не только сверх эффективное ускорение экстракции полезных веществ из данного сырья, но и обуславливают протекание специфических реакций, в частности реакций гидротермального синтеза, промышленное протекание которых в мягких условиях практически невозможно.

Таким образом, кавитация работает уже на « молекулярном» уровне.

Если говорить конкретно об использовании « кавитации» для получения эффективных профессиональных гуминовых препаратов, то уже общепринятым считается то, что при этом получаются препараты с существенно более высоким уровнем физиологической активности, даже при несколько меньшей концентрации в препарате гуминовых соединений.

Это и понятно. Гуминовые кислоты и их соли относятся к неупорядоченным полимерным структурам полифенольного типа, у которых понятие молекулярной массы достаточно условно. Таким образом, чем мельче мы имеем фрагменты такого « полимера», тем эффективнее идет их усваивание мембранами клеточной структуры растений.

О высокой эффективности использования кавитационных аппаратов для получения качественных профессиональных гуминовых препаратов с высоким содержанием действующего начала говорят многие исследователи. Например, по некоторым данным выход водорастворимых органических веществ, при такой обработке торфа, может достигать 100 г/л.

Если использовать этот же химизм, но при условиях классического синтеза препарата, то данный показатель будет ниже, как минимум в 5 - 6 раз.

Важно подчеркнуть, что при подобной обработке исходная суспензия сырья испытывает в своей массе минимальный нагрев, на уровне не более 40 - 50 градусов. При этом в получаемом продукте в максимальной степени сохраняются, не разрушаются, многие полезные соединения, целостность которых в других условиях эффективной экстракции, например, при автоклавировании, обеспечена быть не может.

Более эффективным, как в плане получаемых результатов, так и в плане организации технологии является использование ультразвуковых кавитационных аппаратов, использующих в качестве излучателей ультразвука пьезокерамику.

Но и здесь не все однозначно. Как показала практика работ в данном направлении, использование таких аппаратов с погружными излучателями имеет ряд недостатков. К ним можно отнести ограниченный ресурс таких излучателей вследствие кавитационной эрозии и ряд технологических проблем при работе на мягком растительном сырье, в частности, торфе.

Использование ультразвуковых кавитационных реакторов с наружным расположением керамических излучателей и дополнительной фокусировкой ультразвукового излучения непосредственно в потоке обрабатываемой среды снимает не только большую часть физических и технологических проблем, но и обеспечивает получение продукции с высоким качеством и хорошими технико — экономическими показателями. Качество получаемого препарата, например, по валовому содержанию гуминовых соединений не уступает лучшим аналогам

Отметим, что в аппаратах серии « РУЗ» реализуется сверх мощный режим кавитации, так называемая « стриммерная» кавитация. Плотность ультразвукового излучения в осевой зоне таких реакторов может достигать нескольких десятков Вт/см 3 . Подобных параметров даже в самых лучших роторных аппаратах достичь в принципе невозможно

Нами создан производственный комплекс для производства гуматов из торфа, сапропеля с применением ультразвукового оборудования, которое позволяет получить высокое качество конечного продукта при снижении его себестоимости. Рабочая технологическая температура 40-50⁰С.

Результаты анализа гуматов калия, произведенные с применением ультразвука:

Применение комплекса позволяет:

• Уменьшить производственные площади;
• Снизить энергетические затраты;
• Снизить себестоимость продукции;
• Производить биоактивные низкомолекулярные гуматы;

Мы предлагаем;

• Оборудование.
• Технологию.
• Обучение персонала.

Комплекс изготавливается как в стационарном исполнении, так и в мобильном исполнении.

Владимирская область, виноград сорта ИЗАБЕЛЛА, открытый грунт, 3-декада июня.
В 1-ой декаде июня обработан гуматом калия, изготовленным на нашем оборудовании.

Гуматы и ультразвуковая кавитация

в вопросах экологии

В связи с высокой актуальностью задач по разработке эффективных технологий санации зараженных территорий, а также разработки эффективных технологий оперативного уничтожения высоко токсичных отходов, перевозка которых на централизованные полигоны проблематична, становится актуальной проблема разработки не только эффективных и дешевых комплексообразователей (сорбентов), но и создания эффективных мобильных комплексов для решения данных проблем. В пределе, такие мобильные комплексы должны использовать, в качестве сырья для получения эффективных комплексообразователей, многие подручные природные материалы.

Одним из вариантов решения данных проблем может быть разработка мобильных комплексов на основе использования надежных сверхмощных проточных ультразвуковых кавитационных реакторов с осевой фокусировкой ультразвукового излучения, например, ультразвуковых кавитационных реакторов серии « РУЗ», производимых нашей фирмой многие годы.

Отличительной особенностью этих аппаратов является высокая плотность накачки ультразвукового излучения по оси реактора, до 10 Вт/см 3 и более при опорной частоте ультразвукового излучения 20 - 22 кГц.

Столь высокая плотность акустического излучения обуславливает, в частности, возможность кавитационной деструкции воды с плотностью образования гидроксил-ионов до 3 мг-экв/л и более. Уже само по себе это может обеспечивать безреагентное обеззараживание некоторых химических соединений, поскольку гидроксил-ионы являются самым мощным окислителем из всех известных соединений.

Дополнительно, при деструкции воды в таких условиях, образуется значительное количество перекиси водорода.

При самоуничтожении кавитационных микро пузырьков возникает УФ излучение в диапазоне 300 - 360 нм, возникают импульсные локальные давления до нескольких десятков тысяч атмосфер, импульсно температура в таких зонах может вырасти до 10 - 15 тысяч градусов. Кроме того, могут возникать импульсные локальные струйные течения со скоростью острия до 600 м/с.

Данные обстоятельства позволяют дробить на « нано уровне» многие не только аморфные, но и кристаллические материалы, свежие сколы которых уже сами по себе имеют высокую каталитическую активность. То есть, возникает реальная возможность использования многих подручных материалов для получения качественных « сорбентов-комплексообразователей», практически мгновенно реагирующих с уничтожаемыми химическими соединениями в рамках единого технологического процесса.

Реализация подобной идеологии также может обеспечить получение высоко активных гуминовых комплексообразователей из почвенных структур, например, из торфа и сапропеля. Это может обеспечить проведение качественной детоксикации достаточно обширных территорий почвы при минимальных затратах.

В данном случае суть проблемы заключается в том, что, с одной стороны, сами по себе гуминовые комплексы торфа и сапропеля являются достаточно эффективными комплексообразователями для необратимого связывания многих токсических химических соединений, радионуклидов и тяжелых металлов. С другой стороны, высокая активность таких комплексообразователей в значительной степени связана с содержанием в них легких фракций, а именно, фульвокислот.

Что касается последнего обстоятельства, то отметим, что гуматы, получаемые по разработанной кавитационной технологии имеют повышенное содержание таких легких активных фракций. Например, как показывают анализы, содержание фульвокислот в препаратах, получаемых по данной технологии, как минимум в 10 раз выше, чем содержание фульвокислот в препаратах аналогичной химической структуры, получаемых по классической автоклавной технологии.

В качестве примера возможности использования гуминовых комплексообразователей при санации территорий в районах хранения и уничтожения химического оружия, а также обеззараживания земли от некоторых радионуклидов, приведем работы /1/ и /2/.

При использовании некоторых модификаций гуминовых сорбентов /2/ как поглотителей радионуклидов, емкость катионного обмена таких сорбентов составляет: до 3100 мг-экв по UO 2 +2 ; до 79 мг-экв по Cs + ; до 16 мг-экв по Sr +2 .

При этом прочность хелатных соединений таких сорбентов с редкоземельными и трансурановыми элементами может быть столь велика, что такие комплексы не разрушаются вплоть до 800 С 0 .

Актуальными технологиями использования таких комплексообразователей является очистка сточных вод от тяжелых металлов, а также их использование в стандартных системах биологической очистки стоков общего назначения /3/ и /4/.

В частности, в работе /3/ приводятся данные по зависимости степени извлечения ионов Fe +3 и Cu +2 никеля и цинка гуматами калия, натрия и аммония. Указывается, что сорбционная емкость таких комплексообразователей может составлять: по ионам железа - 3,1 мг-экв/г, по ионам меди - 1,4 мг-экв/г, по ионам никеля - 1,2 мг-экв/г и по цинку - 1,1 мг-экв/г.

В работе /4/ изучалась активность растворов гумата натрия на рост активного ила в способах биологической очистки сточных вод. Исследования сами по себе достаточно актуальные, поскольку на сегодняшний день очистка сточных вод с помощью активных бактерий является одним из перспективных технологических процессов, имеющим достаточно широкое практическое применение.

Здесь две проблемы.

С одной стороны, при классическом использовании данной технологии, бактерии плохо работают на последних стадиях очистки, когда концентрации загрязняющих элементов близки к ПДК,

С другой стороны, активность бактерий в зимний период, при пониженных температурах очищаемых стоков, весьма низка и приходится применять подогрев очищаемых стоков.

В работе указывается, что в летний период, при прочих равных условиях, содержание активного ила, с использованием гуматов, может быть увеличено на 30 - 32%. Скорость роста активного ила увеличивается в 7 - 8 раз, по сравнению со скоростью роста без данного реагента.

В зимнее время, при температуре стоков от 6 и до 12 С 0 , использование гуматов может дать повышение производительности работы аэротенков на 25 - 30% без каких либо дополнительных затрат, в первую очередь затрат тепла.

Приведенные данные весьма убедительны. Однако широкое использование качественных гуминовых препаратов в имеющихся технологиях очистки стоков в некоторых случаях затруднено ввиду наличия проблемы « цветности» очищенных вод. Продукты взаимодействия фульвокислот, как правило, растворимы в воде, и приходится дополнительно использовать финишную коагуляционно-флокуляционную очистку очищенных стоков для снижения цветности воды. Для этих целей используют стандартные реагенты, многие из которых имеют достаточно узкий рабочий диапазон рН.

Чрезвычайно высокая универсальность использования гуминовых препаратов, как в живой, так и « не живой» природе: начиная от растениеводства, ветеринарии, медицины, производства керамики, литейного дела и многих других отраслей бизнеса, обусловила наши требования к отработке единой технологии использования данного природного соединения, в том числе в вопросах экологии.

С учетом особенностей используемой кавитационной технологии удалось отработать достаточно универсальную технологию очистки различных стоков, не вводя дополнительные специфические технологические операции.

В работе /5/ приведены данные по возможности использования доломитовых песков для удаления из воды примесей Fe2+ и Fe3+, Hg2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+, Mn2+, в режиме кипящего слоя под действием ультразвуковой кавитации.

В частности указывается, что при увеличении времени воздействия ультразвука при постоянной массе доломита происходит значительное снижение содержания примесей. При времени обработки 40с — цинка (II ) в 1,7 раза. При времени обработки 80с: железа (II ) и (III ) в 12,1 раз; ртути (II ) в 2,8 раз; кадмия (II ) в 2,5 раза; меди (II ) в 4,9 раза. При времени обработки 160с концентрация свинца (II ) снизилась в 4,0 раза.

Отмечается, что непосредственно в условиях кавитации на доломитовых частичках образуются отверстия. Размеры отверстий, составляют ~ 1 мкм, что соответствует размерам кавитационного пузырька в момент его схлопывания. При этом давление в пузырьке достигает 10 3 атм.

Пробой отверстий в частичках доломита и образование свежих каталитически активных сколов, как мы считаем, обусловлен эффектом сверхглубокого проникновения микрочастиц-ударников в мишени, открытым в 1974 году белорусским ученым Ушеренко. При этом происходит выделение колоссального количества энергии, в 10 2 …10 4 раз превосходящей кинетическую энергию частиц-ударников.

По крайней мере, условия возникновения данного эффекта не противоречат энергетическим параметрам и особенностям сверх мощной кавитации.

Что касается возможностей использования некоторых известных катализаторов совместно с ультразвуком в химических технологиях гидрирования, например, при использовании смешанных Ni - Mg катализаторов из формалатов и оксалатов при гидрировании циклогексана, то в работе /6/ отмечается, что активность таких катализаторов в ультразвуковом поле может возрасти на 60 - 200%.

В заключение приведем некоторые данные, иллюстрирующие особенности конструкции и работы установки, использующей данные проточные кавитационные реакторы.

Рабочая зона реактора выполнена в виде цилиндра диаметром 100 мм и длиной 470 мм. Акустическая мощность излучения может составлять, в зависимости от модификации аппарата, от 4 и до 7 кВт, при КПД аппарата не менее 0,85. Вес аппарата, в комплекте с генератором, не более 40 кг.

На видео, приведенном на сайте, представлен штатный режим работы реактора. Наблюдается так называемый « стриммерный» режим кавитации с центральным (осевым) кавитационным « жгутом», имеющим отходящие в различные стороны разветвленные кавитационные дорожки. При работе реактора хорошо слышен характерный шум, обуславливаемый рекомбинацией кавитационных дорожек. Центральный (осевой) жгут стримеров расположен по всей оси аппарата, 470 мм, и имеет диаметр примерно 20 мм. Объемная плотность энерговыделения в его зоне составляет не менее 10 Вт/см 3 .

Вариант компоновки реактора в установке с ориентировочной производительностью до 440 кг/час по некоторым типам обрабатываемых водных суспензий имеет габаритные размеры (длина × ширина × высота) не более 2500 × 2000 × 2000 мм. Вес, не более 300 кг (ультразвуковой реактор с генератором, химический реактор с мешалкой, циркуляционный насос, платформа и пульт управления).

Гумат калия

Ультразвуковой модуль синтеза гуматов

Литература.

1. « Санация загрязненных территорий в районах хранения и уничтожения химического оружия», В.И. Скоробогатова, А.А. Щербаков, В.Г. Мандыч, Ж. Российского хим. об - ва им. Д.И. Менделеева, 2007, т. LI, № 2, с. 71 - 74.
2. « Модифицированные природные сорбенты как поглотители радионуклидов», Л.И. Гилинская, Т.И. Маркович, электронный научно-информационный журнал « Вестник наук о Земле РАН», № 1 (27 ), 2009, ISSN 1819-6586.
3. « Сорбция ионов тяжелых металлов гуматами аммония, натрия и калия», Будаева А. Д., Золтоев Е. В., Бодоев Н. В., Бальбурова Т. А. Байкальский институт природопользования СО РАН, Улан-Удэ. Работа представлена на III научной конференции « Приоритетные направления развития науки, технологий и техники», 2005, Хургада (Египет).
4. Патент РФ 2081853, Шульгин А. И., Способ биологической очистки сточных вод.
5. Малушкин В. М. « Физико-химические процессы в кипящем слое доломита под действием ультразвука и разработка установки для доочистки питьевой воды», автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Томск 2009.
6. « Об эффективности использования ультразвука в гетерогенном катализе», Роменский А. В., ЗАО « Северодонецкое объединение „Азот“, технология катализаторов и сорбентов, УДК 66.084.

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО

ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРИМЫХ ГУМАТОВ ИЗ

Н. М. СМОЛЬЯНИНОВА, С, И. ХОРОШКО, А. Н. МОСКАЛЬЧУК

За последнее время гуминовые кислоты получают все большее применение в различных отраслях народного хозяйства,. Они в виде, растворимых солей натрия (гуматов) с успехом используются в качестве стабилизаторов глинистых растоворов, применяемых при бурении нефтяных скважин, а также для изготовления красителей для древесины. Гуминовые кислоты вследствие хороших поверхностно-активных свойств применяются в аккумуляторной промышленности в качестве расширителя положительных пластин аккумуляторов. И, наконец, весьма перспективным является использование гуминовых кислот в виде растворимых гуматов в сельском хозяйстве в качестве стимуляторов роста. Высокая их эффективность доказана в многочисленных работах профессора Л. А. Христевой с сотрудниками и других авторов .

В настоящее время промышленное производство гуминовых кислот осуществляется на Тюменском аккумуляторном заводе. Твердые гуматы натрия для нужд мебельной промышленности производятся в небольшом количестве в Латвии на промкомбинате. Оба продукта являются дефицитными.

Вследствие возросшего спроса на гуминовые препараты необходима организация их промышленного производства, в крупных масштабах. Это позволит быстрее внедрить гуминовые кислоты и другие препараты на их основе в промышленность и сельское хозяйство.

Существующие технологические схемы обладают рядом серьезных недостатков, а именно: 1), периодичность процесса и как следствие громоздкость аппаратурного оформления, трудность автоматизации, малая производительность установок и высокие эксплуатационные расходы; 2) высокий расход тепла; 3) большие потери продукта и низкий коэффициент "извлечения гуминовых кислот.

Разумеется, если ставить вопрос о промышленном производстве кислот на современном уровне, то речь может идти только о непрерывном процессе.

Основной трудностью при разработке непрерывной технологии получения гуматов или гуминовых кислот является чрезвычайная длительность процесса их извлечения из топлива, обусловленная малыми скоростями диффузии активной части щелочного реагента внутрь твердых частиц и образовавшихся гуматов из твердого вещества в раствор, а также самой спецификой гуминовых кислот как высокомолекулярных органических кислот, обладающих свойствами коллоида. Кроме того, от-158

деление непрореагировавшего сырья от раствора гумата затруднительно, так как измельченное топливо, особенно торф, сильно набухает и частично пептизируется в щелочном растворе, образуя весьма стойкую суспензию, которая очень медленно отстаивается, а фильтровать ее практически невозможно.

Большие трудности [Возникают также при осуществлении процесса фильтрации и сушки гуминовых кислот. Отсюда вытекает необходимость поисков путей интенсификации процесса 1в целом и в первую очередь его первой стадии - извлечения гуминовых кислот из исходного сырья в виде растворимых гуматов.

Одним "из факторов, позволяющих интенсифицировать данный процесс, является температура. Известно, что нагрев торфощелочной суспензии до температуры 80-100°С позволяет значительно увеличить скорость образования и растворения гуматов. Наши опыты показали , что если при извлечении на холоду в течение 30 мин. выход гуминовых кислот из торфа составляет всего 5,73%, то уже при 50°С он равен 12,74%, а при кипячении смеси -29,72% за тот же самый промежуток времени.

Значительный интерес представляет так называемый диспергацион-ный метод извлечения гуминовых кислот, основанный на тонком измельчении исходного сырья в щелочной среде. По данным Г. М. Волкова , этот прием обеспечивает повышение выхода продукта и уменьшение продолжительности процесса, позволяя производить извлечение на холоду.

Большие перспективы может иметь ультразвуковой способ получения гуматов, позволяющий значительно интенсифицировать данный процесс. А. П. Гришин и В. Ю. Зорин показали, что под действием ультразвукового поля процесс извлечения гуминовых кислот из бурого угля в щелочной среде ускоряется примерно в 20 раз.

В проблемной лаборатории торфа ТПИ проведены исследования по выяснению возможностей диспергационного и ультразвукового способов интенсификации процесса, применительно к торфу. Изучено влияние типа, расхода и концентраций щелочного реагента, температуры процесса и интенсивности перемешивания торфо-щелочной смеси на скорость извлечения гуминовых кислот., Кроме того, были испытаны способы разделения торфо-гуматной суспензии - отстаивание, фильтрование, центрифугирование, действие полиакриламида (как флокулянта) .

На основании обсуждения полученных нами результатов, а также данных анализа работы действующих предприятий и литературных данных были сделаны следующие выводы:

1. Механическое диспергирование торфа в щелочной среде позволяет значительно интенсифицировать процесс извлечения гуминовых кислот из торфа и может быть положено в основу разрабатываемого технологического процесса в сочетании с последующим нагревом тонкодисперсной торфо-щелочной суспензии до температуры 80-100°С. Это позволит сократить продолжительность процесса обработки торфа щелочным раствором до 30-60 минут и проводить извлечение при меньшем расходе щелочи, т. е. при соотношении торф: щелочной раствор, равном 1: 10, по сравнению с 1: 100, являющемся оптимальным при извлечении обычным методом.

2. В качестве реагентов могут быть использованы растворы едкого натра или соды, последняя значительно дешевле и ее использование более экономично.

3. Для отделения раствора гумата от торфяного остатка целесообразно использовать центрифугу отстойного типа.

4. В случае применения в качестве реагента едкого натра может быть рекомендовано его двухкратное использование: первый раз-в виде

чистого раствора, во второй - в виде щелочного гумата, полученного при первом извлечении.

5. Интенсификация процесса извлечения гуминовых кислот путем сочетаний тонкого диспергирования торфа в щелочной среде с последующим нагревом см^си до температуры кипения при интенсивном перемешивании дает основание для разработки непрерывной технологической схемы производства гуматов, а также (при необходимости) и гуминовых кислот.

6. Целесообразно сооружение крупной установки для производства твердого гумата или концентрированного раствора, предназначенного для централизованного снабжения различных потребителей (сельского хозяйства, мебельной промышленности, нефтяных промыслов). Концентрирование раствора легко осуществить путем выпаривания.

Рис. 1. Технологическая схема получения гуматов натрия: 1-бункер -для сырья, 2 - элеватор, 3 - промежуточный бункер, 4 - молотковая дробилка, 5 - шнек-смее-титель 6 - емкость для раствора, 7 - собрник, 8 - механический диспергатор, 9 - реактор, 10 - осадительная центрифуга, 11 - выпарной аппарат, 12 - поверхностный конденсатор, 13 - вакуумнасос, 14 - сборник гуматов, 15-насос, 16 -

Приведенные выводы положены в основу разработки непрерывного варианта технологической схемы процесса получения гуматов на базе торфа Таганского месторождения Томской области. Производительность установки определялась ориентировочно, исходя из потребности в гум"а-тах основных районов области с развитым овощеводством, поскольку именно под овощные культуры применение гуминовых удобрений наиболее эффективно.

В качестве реагента использован 2%пный раствор кальцинированной соды. Несмотря на меньшую активность, сода обеспечивает достаточную степень извлечения гуминовых кислот при сочетании тонкого 160

диспергирования торфа в щелочной среде с последующим нагревом смеси до 80-100°С в течение 0,5-1,0 часа при интенсивном ее перемешивании. Отношение (веса торфа к объему раствора соды составляет 1: 10.

Для разделения торфо-щелочной суспензии применяется отстойная центрифуга 2НОГШ-300 (7).

Технологическая схема процесса приведена на рис. 1.

Воздушно-сухой торф в виде крошки подается из бункера (1) ковшевым элеватором (2) через промежуточный бункер (3) в молотковую дробилку (4), где происходит его измельчение до размера кусочков не более 1-2 мм. Измельченный торф смешивается в шнеке-смесителе (5) с раствором соды, подаваемым из емкости (6). Затем торфо-щелочная смесь поступает в механический диспергатор (8), оттуда она подается в реактор (9). В реакторе происходит окончательное извлечение гумино-вых кислот при нагреве и перемешивании суспензии острым паром, поступающим через эжектор. Непрореагировавший торф отделяется от раствора гумата в центрифуге отстойного типа (10). Последняя имеет два шнека, что дает возможность проводить промывку осадка с отдельным отводом промывных вод, которые (с целью уменьшения потерь гуматов) подаются в емкость (7) для приготовления содового раствора.

Промытый осадок идет в отвал, а слабый раствор гуматов (2,0%-ный) упаривается в выпарном аппарате (11) до концентрации 15% и поступает в сборник (14).

Вторичный пар из выпарного аппарата конденсируется в поверхностном конденсаторе (12). Горячий конденсат может быть использован для промывки осадка:на центрифуге. Разрежение в системе создается вакуум-насосом (13).

Как показал ^экономический расчет, полная себестоимость гуматов составила 465 руб. за тонну.. Высокая стоимость продукции объясняется малой производительностью установки, так как большая часть затрат (около 60%) приходится на зарплату и эксплуатационные расходы. Эти "затраты могут быть уменьшены за счет строительства более крупных установок.

Экономический эффект от применения гуматов натрия составил в среднем 8-10 руб. на каждый гектар посевов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Сб. «Гуминовые удобрения. Теория и практика их применения», ч. I, Сельхозич-дат УССР, Киев, 1957.

2. Сб. «Гуминовые удобрения. Теория и практика их применения», ч. II. Сельхоз-лздат УССР. Киев. 1962.

3. Г. М. Волков. О технологий производства гуминовых кислот. Труды ИГИ АН СССР, т. XII, 65-76. 1961.

4. А. П. Гришин, .В. Ю. Зорин Ультразвуковой способ выделения гуминовых веществ, Труды Грозненского нефтяного института, Сб. 25, № 3, 59-62. 1961.

5. Н. М. Смольянинова, А. Н. Москальчук. Исследование процесса получения гуминовых кислот из торфа. Изв. ТПИ. В печати.

6. Разработка технологии получения гуминовых кислот на основе торфа. Отчет п теме 162/63. Томск. 1965.

7. Центрифуги. Каталог-справочник. Машгиз, 1955.

Гуматы (гуминовые вещества, соли гуминовых кислот – гумат калия, гумат натрия и пр.) – наилучший стимулятор роста микроорганизмов и растений, естественный катализатор биохимических процессов, обладающий активными свойствами, способный стимулировать рост растений и развитие микроорганизмов. Они повышают урожайность от 50 до 250%.

Гуматы: гумат калия, гумат натрия и пр.:

(гуминовые вещества, соли гуминовых кислот – гумат калия , гумат натрия и пр.) – наилучший стимулятор роста микроорганизмов и растений, естественный катализатор биохимических процессов, обладающий активными свойствами, способный стимулировать рост растений и развитие микроорганизмов.

Активно стимулируют иммунную систему растения . Благодаря гуминовым кислотам оздоравливается в целом как растение, так и почва , питающая его.

Гуминовые вещества способны связывать в малоподвижные или труднодиссоциирующие соединения токсичные и радиоактивные элементы, а также соединения, негативно влияющие на экологическую ситуацию в природе, в том числе они могут инкорпорировать некоторые пестициды, углеводороды , фенолы.

Гуминовые вещества обладают высокими концентрациями органических веществ и микроэлементов. Они абсолютно безвредны для почвенной микросферы, для растений и для человека.

Гуминовые вещества отдают живым организмам необходимые им элементы питания постепенно, по мере их потребления, сохраняя тем самым необходимый запас этих элементов для последующих поколений. В составе гуминовых веществ найдено от 40 до 60% углерода , 3-5% азота, 30-40% кислорода, а также водород , сера , фосфор , многие металлические катионы, в том числе так называемые микроэлементы.

Благодаря своей устойчивости гуминовые вещества сохраняются длительное время (по радиоуглеродному датированию сотни и тысячи лет), тем самым гарантируют непрерывное снабжение растений и микроорганизмов энергией и строительным материалом.

Гуминовые вещества имеют многофункциональное назначение, в т.ч. способствуют быстрому восстановлению плодородия истощенных почв в кратчайшие сроки, рекультивации земель, повышают урожайность от 50 до 250%.

Подкормка гуматом калия, гуматом натрия и пр. гуматами. Преимущества гуматов:

Подкормка растений гуматом калия, гуматом натрия и пр. гуматами:

– обеспечивает повышение урожайности от 50% до 250%,

– активизирует обмен веществ в живых организмах,

– усиливает деятельность почвенной микрофлоры: оказывает на почвенную микрокультуру, угнетённую длительным воздействием минеральных удобрений, пестицидами, гербицидами и т.п., благоприятное воздействие, воссоздавая многообразие полезных сообществ почвенных бактерий и грибов, присущих природной среде,

– активирует синтез белка, углеводов и витаминов,

– повышение коэффициента использования минеральных удобрений,

– повышение качества сельхозпродукции до класса Bio,

– повышение устойчивости к радиации,

– препятствует накоплению тяжелых металлов и пестицидов. Тяжёлые металлы и пестициды окисляются гуматом и становятся нерастворимыми, благодаря чему растение перестает их впитывать полностью,

– однократная обработка почвы гуминовым препаратом позволяет перевести в нетоксичную форму до 60% дизельного топлива, 40% нефти и 20-30% мазута в течение 3-4 месяцев,

– восстановление плодородия истощенных почв и рекультивация земель в кратчайшие сроки,

– способствует вермикуляции почв, способствует восстановлению и естественному образование гумуса,

– при разбуривании скважин препарат способствует увеличению нефте- и газоотдачи до 50%,

– активизирует рост активного ила в очистных сооружениях,

– увеличение метанообразования на 50% при получении биогаза.

Применение гуматов: гумата калия, гумата натрия и пр.:

Гумат калия, гумат натрия и пр. гуматы применяются:

– в агропромышленном комплексе. Борьба с эрозией и восстановление истощенных почв, повышение урожайности в 2 и более раз, выращивание экологически чистых органических продуктов, производство высококачественных органических удобрений,

– на предприятиях, производящих все виды удобрений,

– в медицине – сорбция,

– на очистных сооружениях стоков,

– в технологии получения биогаза ,

– в нефте –газодобыча: фильтрующие присадки, сорбция, буровые растворы.

Типы выпускаемых удобрений на основе гумата:

– комплексное удобрение на основе торфа, гумата калия (натрия и пр. гуминовых веществ), навоза и минеральных добавок,

– комплексное удобрение на основе гумата калия (натрия и пр. гуминовых веществ) и минеральных добавок,

– комплексное удобрение на основе гумата калия (натрия и пр. гуминовых веществ), торфа и навоза,

– гумат калия (натрия и пр. гуминовых веществ) на основе торфа .

Технология производства гумата и удобрений на его основе с заданными характеристиками методом окисления активным кислородом:

Среди технологий производства гумата и удобрений на основе гумата выделяется инновационная технология получения высококачественного органического удобрения на основе гумата калия методом окисления активным кислородом (“холодный синтез”).

Принцип действия метода основан на принудительном окислении содержащихся в воде примесей активным кислородом в камере сверхзвуковой кавитации, с последующим механическим отделением образующегося осадка.

Технология получения гумата методом окисления активным кислородом (“холодный синтез”) позволяет создавать комплексные органические и минеральные удобрения на основе гумата с заданными характеристиками по азоту, фосфору, калию, микроэлементам и т.п.

Преимущества технологии производства гумата и удобрений на его основе с заданными характеристиками методом окисления активным кислородом:

– сокращение расходов электроэнергии в процессе производства в 2,5 – 3 раза,

– сокращение времени производственного цикла до 2 – 2,5 часов,

– доведение концентрации гуминовых веществ в целевом продукте до 95 – 105 граммов в литре (у ведущих производителей – не более 35 грамм на литр),

– благодаря применению холодного синтеза полностью исключается проникновение гормонов, гельминтов и патогенной микрофлоры, т.к. давление в 10 000 атмосфер, присутствующее в процессе, не оставляет перечисленным группам ни малейшего шанса,

– возможность создавать высококачественные комплексные органические и минеральные удобрения с заданными параметрами по азоту, фосфору, калию, микроэлементам и т.п.,

– получение легкоусвояемой, полностью обеззараженной органики при минимальных (0.075 кВт на 1 т удобрения) энергозатратах в рекордно короткие короткий сроки (5–6 тонн за 30 мин),

– благодаря переработке всего торфа без остатка, кроме палок, камней и песка, сохраняются все минеральные соли (микроэлементов) из торфа,

– размер частиц в готовой продукции – не более 60 мкм. Концентрированный гумат имеет структуру, не выпадает в осадок, легко растворим в воде, не засоряет каналы гидропонных установок и за счёт своих наноразмеров полностью усваиваются растительной клеткой,

– низкие первоначальные затраты и быстрая окупаемость (до 3-х месяцев),

– позволяет получать гуматы из торфа 10,5% по сухому веществу (в то время как экстрагирование путём варки позволяет получать 3,5% по сухому веществу),

– время производственного цикла – 2-2,5 часов (в то время как 5-7 часов у других технологий получения гумата).

Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com

раствор бочка и четыре ведра гумата калия натрия
удобрение подкормка гумат калия для комнатных растений жидкое удобрение для комнатных цветов
гумат калия натрия жидкий торфяной с микроэлементами суфлер инструкция по применению как применять с микроэлементами овощной производители состав универсальный картофель микроэлементы концентрат подкормка порошок
как развести гумат способ применения стимулятор роста сухой торфа
сахалинские гуматы свойства
полив гуматом
производители получения производство использование состав гуматов 24 518

Коэффициент востребованности 1 783