Патент на изобретение №2178777
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ПРИРОДНОГО СЫРЬЯ
(57) Реферат: Изобретение относится к области химии и может быть использовано при выделении гуминовых веществ в виде кислот и их солей из природного гумифицированного материала. Гумифицированный материал, например торф, обрабатывают щелочным раствором при нормальных условиях в присутствии мочевины и комплексона. Щелочной раствор содержит щелочь, мочевину и комплексон в следующем соотношении по массе 1,0: 1,0-5,0: 0,1-2,5. B качестве комплексона может быть использована этилендиаминтетрауксусная кислота. Способ позволяет повысить выход гуминовых веществ, которые могут применяться в различных отраслях хозяйства. 3 з. п. ф-лы. Изобретение относится к области химии, в частности к выделению гуминовых веществ (в виде кислот и их солей) из природного гумифицированного материала. Гуминовые вещества находят довольно широкое применение в народном хозяйстве, в качестве компонентов промывочных жидкостей при бурении нефтяных и газовых скважин, кислотостойких наполнителей при изготовлении аккумуляторов, антисептиков при лечении кожных заболеваний сельскохозяйственных животных. Гуминовые вещества – один из мощных материальных и энергетических агентов формирования почвенного плодородия. Являясь стимуляторами роста и развития растений, они широко используются как компоненты органоминеральных удобрений. Способы выделения гуминовых веществ из различного природного гумифицированного материала довольно подробно изучены и описаны (Ваксман С. А. Гумус: происхождение, химический состав и значение его в природе. Под редакцией И. Н. Антипова-Каратаева, M. , Сельхозгиз. , 1937, стр. 437). Основными реагентами для извлечения гуминовых веществ обычно являются щелочные растворы. Наиболее часто используют водные растворы гидроксидов калия и натрия и значительно реже – углекислые растворы этих металлов (Кононова М. М. Органическое вещество почв, его природа, свойства и методы изучения. M. , из-во АН СССР, 1963, стр. 314). Известен способ выделения гуминовых веществ, в котором различные типы почв или торф обрабатывают раствором едкого натра или едкого кали при нормальных условиях в течение 6-8 часов (Христева Л. А. Роль гуминовой кислоты в питании высших растений и гуминовые удобрения. “Труды почвенного института им. В. В. Докучаева”, M. , 1951, т. 38, стр. 10-31). Диапазон оптимальных для растворения гумуса концентраций щелочи, например NaOH, в пределах которых выход в раствор гумусовых кислот максимален и стабилен, составляет для различного типа почв и торфа от 0,03 до 0,2 M. Наиболее рациональной и стандартной концентрацией растворов щелочей для выделения из природного сырья гуминовых веществ считают 0,1 М концентрацию. Именно эта концентрация минимально необходима для замещения водорода всех функциональных групп на ионы щелочного металла в процессе реакции солеобразования. Именно при этой концентрации щелочи образуются растворимые в водном растворе соли гуминовых кислот и химическая структура последних существенно не изменяется. Дальнейшее повышение концентрации щелочи излишне, а повышение за пределы 0,2-0,3 М и вредно, так как вызывает химическую деструкцию гумусовых веществ (В. В. Пономарева, Т. А. Плотникова. Гумус и почвообразование. Л. : Наука, 1980, стр. 34). Задачей предлагаемого изобретения является усовершенствование известного способа выделения гуминовых веществ из природного гумифицированного материала, позволяющего повысить выход целевых продуктов. Поставленная задача решается тем, что в известном способе выделения гуминовых веществ из природного гумифицированного материала путем его обработки щелочными растворами, последнюю проводят раствором щелочи, содержащим дополнительно мочевину и комплексон, при соотношении щелочь: мочевина: комплексон = 1,0: 1,0-5,0: 0,1-2,5. В качестве природного гумифицированного материала для выделения гуминовых веществ могут быть использованы различные виды почв, например торф из верховых и переходных болот, сапропели, компосты, гумусовые горизонты разных типов почв и т. д. В зависимости от природы исходного гумифицированного материала в качестве щелочных растворов целесообразно использовать щелочные растворы едкого натра и едкого кали при концентрации 0,02-0,1 М, при этом концентрации мочевины могут меняться от 0,05 до 0,1 М и комплексона от 0,01 до 0,05 М. В качестве комплексона могут быть использованы различные комплексоны, такие как: этилендиаминтетрауксусная кислота и ее динатриевая соль, диэтилентриаминпентауксусная кислота и другие. Исследования последних лет показали, что структурные фрагменты гуминовых веществ вследствие своей дифильности могут образовывать ассоциированные коллоидные мицеллы, в которых структурные фрагменты отделены друг от друга гидратными оболочками. Кислородсодержащие функциональные группы органических соединений, обуславливающие гидрофильные свойства молекул, сосредоточены на периферической части и связаны между собой металлическими мостиками. Электронно-микроскопические исследования показали, что для гуминовых веществ характерно пространственное сетчатое строение (И. Лиштван и др. Физико-химическая механика гуминовых веществ. М. : Наука и техника, 1976, стр. 264). С другой стороны показано, что структурные фрагменты гуминовых веществ имеют сфероидальное строение, размеры которых находятся в интервале от 60-100  до 200 В целом такой ассоциат проницаем для молекул воды и растворенных ионов, что обуславливает объемный, а не поверхностный характер процессов гидратирования и ионного обмена.
В предложенном способе каждый из составляющих щелочной смеси играет свою определенную роль: ион щелочного металла гидрофилизует структурные фрагменты гуминовых веществ, молекулы мочевины сольватируют концевые части фрагментов гуминовых веществ. Комплексон удаляет металлические мостики между структурными фрагментами гуминовых веществ. В сумме все эти эффекты позволяют разрыхлять и “разбирать” структурированные коллоидные мицеллы и выделять гуминовые вещества из природного гумусового материала без сильного изменения структуры, повышая тем самым выход гуминовых веществ из природного сырья.
Нижеследующие примеры поясняют предлагаемый способ.
ПРИМЕР 1К 100 г почвы (горизонт А из чернозема обыкновенного. Белгородская область) с содержанием общего углерода около 7% ( в пересчете на органическое вещество 12,0%) добавляли 500 мл дистиллированной воды, а затем 1,12 г едкого кали (0,02 М), 6 г мочевины (0,1 М) и 7,4 г трилона Б (0,02 М). Соотношение КОН: мочевина: трилон Б составляет 1: 5: 1. После перемешивания в течение 10 минут смесь выдерживали при нормальных условиях 6 часов. В отделенном от осадка растворе определяли содержание общего углерода по методу И. В. Тюрина (В. В. Пономарева, Т. А. Плотникова. Гумус и почвообразование. Л. : Наука, 1980, стр. 53). Содержание углерода в выделенных из раствора гуминовых веществах (за вычетом органического углерода исходного раствора) составило 1,75%, что в пересчете на смесь гуминовых и фульвокислот составило 3,02%. Исследования инфракрасных спектров полученных гуминовых веществ показали наличие в них близких по интенсивности полос и 1700 см-1, и 1600-1, характерных для карбоксильных групп, интенсивную полосу в области 1200-1, широкую по структуре полосу с локальными максимумами 3400, 3200, 3100, 2600 см-1, а также полосы 2926, 2815, 1460 см-1, и полосы 2955 и 2870 см-1, характерные для метиленовых групп. Продукт содержит 3,0-3,6 мг. -экв. СООН-групп и 6,0-6,5 мг. -экв. фенольных гидроксилов и по структуре может быть отнесен к классу полиоксикарбоновых кислот. ПРИМЕР 2 (по прототипу) К 100 г почвы (горизонт А, из чернозема обыкновенного. Белгородская область) с содержанием общего углерода в почве 7% (в пересчете на органическое вещество 12,0%) добавляли 500 мл дистиллированной воды, а затем 1,12 г едкого кали (0,02 М). После перемешивания в течение 10 минут смесь выдерживали при нормальных условиях 6 часов. В отделенном от осадка растворе определяли содержание углерода по методу И. В. Тюрина. Содержание углерода в выделенных из раствора гуминовых веществах составило 0,7%, что в пересчете на смесь гуминовых и фульвокислот составило 1,2%. ПРИМЕР 3 К 500 мл жидкого сапропеля месторождения озеро Пендиковское Ленинградской области с влажностью 90% и зольностью сухого остатка 31% добавляли 500 мл дистиллированной воды, 5,6 г едкого кали (0,1 М), 6 г мочевины (0,1 М) и 37 г трилона Б (0,1 М). Соотношение КОН: мочевина: трилон Б составило 1: 1: 1. После перемешивания в течение 1 часа при нормальных условиях раствор отделяли от осадка и определяли содержание углерода по методу И. В. Тюрина. Выделено 15 г в пересчете на гуминовые вещества (смесь гуминовых кислот и фульфокислот). Исследования инфракрасных спектров и определение содержания СООН-групп и фенольных гидроксилов показали, что полученные гуминовые вещества по структуре могут быть отнесены к классу полиоксикарбоновых кислот. ПРИМЕР 4 (по прототипу) К 500 мл жидкого сапропеля месторождения озеро Пендиковское Ленинградской области с влажностью 90% и зольностью сухого остатка 31% добавляли 500 мл дистиллированной воды 5,6 г едкого кали (0,1 М). После перемешивания в течение 1 часа при нормальных условиях раствор отделяли от осадка и определяли содержание углерода по методу И. В. Тюрина. Выделено 11 г в пересчете на гуминовые вещества (смесь гуминовых кислот и фульвокислот). Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить выход гуминовых веществ из природного гумифицированного материала. Другим существенным достоинством предлагаемого способа является то, что в присутствии комплексонов раствор не инфицируется грибной микрофлорой. Формула изобретения
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 20.09.2006
Извещение опубликовано: 20.09.2007 БИ: 26/2007
NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение
Дата, с которой действие патента восстановлено: 10.04.2008
Извещение опубликовано: 10.04.2008 БИ: 10/2008
|
||||||||||||||||||||||||||
