Scientific journal

International Journal of Experimental Education

ISSN 2618–7159

ИФ РИНЦ = 0,425

Гуминовые кислоты и продукты их химической модификации имеют важное значение для использования в различных областях народного хозяйства. Основное применение они находят в качестве стимуляторов роста и удобрений в сельском хозяйстве. Значительный интерес в прикладном плане представляют оксигуминовые вещества, которые рекомендованы для применения в качестве гуминовых стимуляторов роста, удобрений и поверхностно-активных веществ. Основной метод их получения – окисление торфа в водно-щелочной среде, заключающийся в обработке торфа пероксидом водорода в водном растворе NaOH при 100 – 150 °С в автоклавах под давлением. Эти способы имеют существенные технологические недостатки: сложность и длительность процесса, низкий выход продуктов при довольно значительных расходах окислителя и щелочи [1].

Одним из перспективных методов активации торфа перед ее химическим модифицированием является кавитационная обработка в водной среде в кавитационных аппаратах. Торф, подвергнутый кавитационной обработке в различных средах, изменяет свой химический состав, что приводит к его активации [2]. Однако работ по систематическому изучению окисления торфа в различных средах в условиях кавитационной обработки в литературе не обнаружено.

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 может быть водный аммиак, который извлекает гуминовые вещества в виде водорастворимых гуматов аммония [1].

Поэтому целью настоящей работы является исследование процесса окисления торфа пероксидом водорода в водно-аммиачной среде в условиях кавитационной обработки для разработки эффективного способа получения азотсодержащих гуминовых удобрений.

Процесс получения азотсодержащих гуминовых препаратов из торфа проводили следующим образом [3]. Навеску исходного низинного торфа влажностью 50 % массой 2.0 кг обрабатывают в роторном кавитационном аппарате с частотой вращения ротора 3000 об/мин в течение 30 мин в суспензии 0.5 – 5.0 % – ных водного раствора аммиака, а затем окисляют пероксидом водорода (в расчете 2.5 – 20 % H2O2 от массы абсолютно сухого торфа) при температуре 60 °С в условиях кавитационной обработки в течение от 15 до 60 минут при гидромодуле 2÷4. Охлажденную реакционную смесь выгружают и центрифугируют, отделяя жидкую фазу (целевой продукт) от твердого остатка. Затем жидкую фазу концентрируют в вакууме при 50 °С до получения сухого остатка. В полученном сухом остатке определяют содержание общего азота. В жидкой фазе определяют содержание углерода органических веществ фотоколориметрическим методом Тюрина (в г/л) [4].

Изучено влияние продолжительности кавитационной обработки на выход водорастворимых органических веществ и содержание азота в сухом остатке при окислении торфа пероксидом водорода при 60 °С и концентрации водного аммиака 1,0 %. Данные приведены в табл. 1.

Как показывают результаты проведенных экспериментов, при увеличении продолжительности кавитационной обработки торфа при 60 °С в присутствии пероксида водорода в водно-аммиачной среде, происходит закономерное увеличение концентрации водорастворимых органических веществ в полученных экстрактах от 55 до 102 г/л. За 75 мин окисления торфа в условиях кавитационной обработки выход водорастворимых органических веществ составляет 102 г/л. Содержание азота в полученных твердых остатках из жидкой фазы препаратов увеличивается от 2,9 до 7,9 %, что обусловлено взаимодействием аммиака с органическим веществом торфа.

Таблица 1

Влияние продолжительности кавитационной обработки на выход водорастворимых органических веществ и содержание азота в сухом остатке при окислении торфа пероксидом водорода в водном растворе NH3*

* Время предварительной кавитационной обработки – 30 мин, количество H2O2 – 5 % от массы абсолютно сухого торфа, концентрация раствора NH3 – 1,0 %.

В табл. 2 приведены данные по влиянию концентрации NH3 на содержание углерода органических веществ в полученных жидких гуминовых удобрениях. Также определено содержание азота в твердом
остатке.

Таблица 2

Влияние концентрации раствора NH3 на выход водорастворимых органических веществ и содержание азота в сухом остатке при окислении торфа пероксидом водорода в условиях кавитационной обработки*

*Время предварительной кавитационной обработки – 30 мин, количество H2O2 – 5 % от массы абсолютно сухого торфа, продолжительность окисления в условиях кавитационной обработки – 30 мин.

Найдено, что с увеличением концентрации NH3 от 0,5 до 5,0 масс. % происходит закономерное увеличение содержания азота в сухом остатке от 2,5 до 9,5 %, что обусловлено аммонизацией органического вещества торфа. Установлено, что увеличение концентрации NH3 приводит к увеличению общего количества водорастворимых веществ в жидкой фазе полученных гуминовых препаратов (табл. 2). Причем, при концентрации водного аммиака в 5,0 мас.% наблюдается наибольший выход органических веществ, вероятно, за счет более глубокого окислительного аммонолиза биомассы торфа.

Для выяснения эффекта возможной стимуляции или ингибирования роста при использовании полученных продуктов в качестве стимуляторов роста сельскохозяйственных культур, проводилось определение всхожести семян яровой пшеницы сорта «Алтайский простор» методом вегетационного эксперимента согласно методикам, приведенным в руководстве [5]. Показано, что добавки азотсодержащих гуминовых препаратов из торфа в концентрации 0,01 и 0,03 % приводят к увеличению всхожести яровой пшеницы по сравнению с контролем в среднем на 10,0 – 12,5 %.

Таким образом, установлено, что полученные продукты окисления торфа пероксидом водорода в водно-аммиачной среде в условиях кавитационной обработки являются эффективными стимуляторами роста растений.