Спосіб отримання штучного грунтоутворюючого матеріалу “гуміон-к”, спосіб переробки органічних відходів рослинного походження і штучний грунтоутворюючий матеріал “гуміон-к”
Номер патенту: 34658
Опубліковано: 15.03.2001
Автори: Арбенін Володимир Вікторович, Бацула Олексій Олексійович
Формула / Реферат
1. Спосіб отримання штучного грунтоутворювального матеріалу, що включає подрібнення органічного матеріалу рослинного походження і його подальшу обробку реагентами, який відрізняється тим, що органічний матеріал рослинного походження подрібнюють в реакційному середовищі, яке містить щонайменше згаданий органічний матеріал рослинного походження, водний розчин сірчанокислого заліза і водний розчин карбаміду.
2. Спосіб по п. 1, який відрізняється тим, що реакційне середовище містить не менше за 10 кг/м3 сірчанокислого заліза.
3. Спосіб по п. 2, який відрізняється тим, що реакційне середовище містить від 10-30 кг/м3 сірчанокислого заліза.
4. Спосіб по пп. 1 - 3, який відрізняється тим, що реакційне середовище містить сірчанокисле залізо і карбамід при співвідношенні концентрацій сірчанокислого заліза і карбаміду 1:1-1:3 (вага).
5. Спосіб по п. 4, який відрізняється тим, що реакційне середовище містить сірчанокисле залізо і карбамід при співвідношенні концентрацій сірчанокислого заліза і карбаміду 1:1 - 1:2 (вага).
6. Спосіб по одному з пп. 1-5, який відрізняється тим, що заздалегідь приготовляють суміш водних розчинів сірчанокислого заліза і карбаміду, яку потім змішують з органічним матеріалом рослинного походження для отримання реакційної суміші.
7. Спосіб по п. 1, який відрізняється тим, що органічний матеріал рослинного походження в основному подрібнюють до частинок розміром не більше за 0,5 мм.
8. Спосіб по п. 7, який відрізняється тим, що органічний матеріал рослинного походження в основному подрібнюють до частинок розміром не більше за 0,1 мм.
9. Спосіб по п. 8, який відрізняється тим, що органічний матеріал рослинного походження в основному подрібнюють до частинок розміром не більше за 0,01 мм.
10. Спосіб по одному з пп. 1-9, який відрізняється тим, що в процесі подрібнення органічного матеріалу рослинного походження вогкість реакційного середовища підтримують рівною 50% - 80%.
11. Спосіб по одному з пп. 1 - 10, який відрізняється тим, що після подрібнення отриманий продукт гранулюють і вогкість гранул доводять до 15 - 20%.
12. Спосіб по одному з пп. 1-11, який відрізняється тим, що як органічний матеріал рослинного походження використовують відходи целюлозно-паперового виробництва.
13. Спосіб по одному з пп. 1-11, який відрізняється тим, що як органічний матеріал рослинного походження використовують відходи і/або побічні продукти гідролізного виробництва.
14. Спосіб по одному з пп. 1-11, який відрізняється тим, що як органічний матеріал рослинного походження використовують відходи сільськогосподарського виробництва.
15. Спосіб по одному з пп. 1-14, який відрізняється тим, що як органічний матеріал рослинного походження використовують пожнивні залишки рослинництва.
16. Спосіб по одному з пп. 1-14, який відрізняється тим, що як органічний матеріал рослинного походження використовують відходи тваринництва.
17. Спосіб по п. 16, який відрізняється тим, що як органічний матеріал рослинного походження використовують відходи тваринництва у вигляді гною.
18. Спосіб по п. 16, який відрізняється тим, що як органічний матеріал рослинного походження використовують відходи тваринництва у вигляді соломистого гною.
19. Спосіб переробки органічних відходів рослинного походження шляхом їх подрібнення і подальшої обробки реагентами, який відрізняється тим, що органічний матеріал рослинного походження подрібнюють в реакційному середовищі, яке містить щонайменше органічний матеріал рослинного походження, водний розчин сірчанокислого заліза і водний розчин карбаміду.
20. Спосіб по п. 19, який відрізняється тим, що реакційне середовище містить не менше за 10 кг/м3 сірчанокислого заліза.
21. Спосіб по п. 20, який відрізняється тим, що реакційне середовище містить 10 – 30 кг/м3 сірчанокислого заліза.
22. Спосіб по пп. 19 - 21, який відрізняється тим, що реакційне середовище містить сірчанокисле залізо і карбамід при співвідношенні концентрацій сірчанокислого заліза і карбаміду 1:1-1:3 (вага).
23. Спосіб по п. 22, який відрізняється тим, що реакційне середовище містить сірчанокисле залізо і карбамід при співвідношенні концентрації сірчанокислого заліза і карбаміду 1:1-1:2 (вага).
24. Спосіб по одному з пп. 19 - 23, який відрізняється тим, що заздалегідь приготовляють суміш водних розчинів сірчанокислого заліза і карбаміду, яку потім змішують з органічними відходами рослинного походження для отримання реакційної суміші:
25. Спосіб по одному з пп. 19 - 24, який відрізняється тим, що органічні відходи рослинного походження в основному подрібнюють до частинок розміром не більше за 0,5 мм.
26. Спосіб по п. 25, який відрізняється тим, що органічні відходи рослинного походження в основному подрібнюють до частинок розміром не більше за 0,1 мм.
27. Спосіб по п. 26, який відрізняється тим, що органічні відходи рослинного походження в основному подрібнюють до частинок розміром не більше за 0,01 мм.
28. Спосіб по одному з пп. 19 - 27, який відрізняється тим, що в процесі подрібнення органічних відходів рослинного походження вогкість реакційного середовища підтримують рівною 50% - 80%.
29. Спосіб по одному з пп. 19 - 28, який відрізняється тим, що після подрібнення отриманий продукт гранулюють і вогкість гранул доводять до 15 - 20%.
30. Спосіб по одному з пп. 19 - 29, який відрізняється тим, що як органічні відходи рослинного походження використовують відходи целюлозно-паперового виробництва.
31. Спосіб по одному з пп. 19-29, який відрізняється тим, що як органічні відходи рослинного походження використовують відходи і/або побічні продукти гідролізного виробництва.
32. Спосіб по одному з пп. 19 - 29, який відрізняється тим, що як органічний матеріал рослинного походження використовують відходи сільськогосподарського виробництва.
33. Спосіб по одному з пп. 19 - 29, який відрізняється тим, що як органічний матеріал рослинного походження використовують пожнивні залишки рослинництва.
34. Спосіб по п. 32, який відрізняється тим, що як органічні відходи рослинного походження використовують відходи тваринництва.
35. Спосіб по п. 34, який відрізняється тим, що як органічні відходи рослинного походження використовують відходи тваринництва у вигляді гною.
36. Спосіб по п. 34, який відрізняється тим, що як органічні відходи рослинного походження використовують відходи тваринництва у вигляді соломистого гною.
37. Штучний грунтоутворювальний матеріал, який відрізняється тим, що він отриманий по одному з способів по пп. 1 - 36.
Текст
1. Спосіб отримання штучного грунто утворювального матеріалу, що включає подрібнення органічного матеріалу рослинного походження і його подальшу обробку реагентами, який відрізняється тим, що органічний матеріал рослинного походження подрібнюють в реакційному середовищі, яке містить щонайменше згаданий органічний матеріал рослинного походження, водний розчин сірчанокислого заліза і водний розчин карбаміду. 2. Спосіб по п. 1, який відрізняється тим, що реакційне середовище містить не менше за 10 кг/м 3 сірчанокислого заліза. 3. Спосіб по п. 2, який відрізняється тим, що реакційне середовище містить від 10-30 кг/м 3 сірчанокислого заліза. 4. Спосіб по пп. 1-3, який відрізняється тим, що реакційне середовище містить сірчанокисле залізо і карбамід при співвідношенні концентрацій сірчанокислого заліза і карбаміду 1:1 - 1:3 (вага). 5. Спосіб по п. 4, який відрізняється тим, що реакційне середовище містить сірчанокисле залізо і карбамід при співвідношенні концентрацій сірчанокислого заліза і карбаміду 1:1 - 1:2 (вага). 6. Спосіб по одному з пп. 1-5, який відрізняється тим, що заздалегідь приготовляють суміш водних розчинів сірчанокислого заліза і карбаміду, яку потім змішують з органічним матеріалом рослинного походження для отримання реакційної суміші. 7. Спосіб по п. 1, який відрізняється тим, що органічний матеріал рослинного походження в основному подрібнюють до частинок розміром не більше за 0,5 мм. 8. Спосіб по п. 7, який відрізняється тим, що органічний матеріал рослинного походження в основному подрібнюють до частинок розміром не більше за 0,1 мм. 9. Спосіб по п. 8, який відрізняється тим, що органічний матеріал рослинного походження в осно C2 (54) СПОСІБ ОТРИМАННЯ ШТУЧНОГО ГРУНТОУТВОРЮВАЛЬНОГО МАТЕРІАЛУ "ГУМІОН-К", СПОСІБ ПЕРЕРОБКИ ОРГАНІЧНИХ ВІДХОДІВ РОСЛИННОГО ПОХОДЖЕННЯ І ШТУЧНИЙ ГРУНТОУТВОРЮВАЛЬНИЙ МАТЕРІАЛ "ГУМІОН-К" 34658 21. Спосіб по п. 20, який відрізняється тим, що реакційне середовище містить 10-30 кг/м 3 сірчанокислого заліза. 22. Спосіб по пп. 19-21, який відрізняється тим, що реакційне середовище містить сірчанокисле залізо і карбамід при співвідношенні концентрацій сірчанокислого заліза і карбаміду 1:1 - 1:3 (вага). 23. Спосіб по п. 22, який відрізняється тим, що реакційне середовище містить сірчанокисле залізо і карбамід при співвідношенні концентрації сірчанокислого заліза і карбаміду 1:1 - 1:2 (вага). 24. Спосіб по одному з пп. 19-23, який відрізняється тим, що заздалегідь приготовляють суміш водних розчинів сірчанокислого заліза і карбаміду, яку потім змішують з органічними відходами рослинного походження для отримання реакційної суміші. 25. Спосіб по одному з пп. 19-24, який відрізняється тим, що органічні відходи рослинного походження в основному подрібнюють до частинок розміром не більше за 0,5 мм. 26. Спосіб по п. 25, який відрізняється тим, що органічні відходи рослинного походження в основному подрібнюють до частинок розміром не більше за 0,1 мм. 27. Спосіб по п. 26, який відрізняється тим, що органічні відходи рослинного походження в основному подрібнюють до частинок розміром не більше за 0,01 мм. 28. Спосіб по одному з пп. 19-27, який відрізняється тим, що в процесі подрібнення органічних відходів рослинного походження вогкість реакційного середовища підтримують рівною 50%-80%. 29. Спосіб по одному з пп. 19-28, який відрізняється тим, що після подрібнення отриманий продукт гранулюють і вогкість гранул доводять до 1520%. 30. Спосіб по одному з пп. 19-29, який відрізняється тим, що як органічні відходи рослинного походження використовують відходи целюлознопаперового виробництва. 31. Спосіб по одному з пп. 19-29, який відрізняється тим, що як органічні відходи рослинного походження використовують відходи і/або побічні продукти гідролізного виробництва. 32. Спосіб по одному з пп. 19-29, який відрізняється тим, що як органічний матеріал рослинного походження використовують відходи сільськогосподарського виробництва. 33. Спосіб по одному з пп. 19-29, який відрізняється тим, що як органічний матеріал рослинного походження використовують пожнивні залишки рослинництва. 34. Спосіб по п. 32, який відрізняється тим, що як органічні відходи рослинного походження використовують відходи тваринництва. 35. Спосіб по п. 34, який відрізняється тим, що як органічні відходи рослинного походження використовують відходи тваринництва у вигляді гною. 36. Спосіб по п. 34, який відрізняється тим, що як органічні відходи рослинного походження використовують відходи тваринництва у вигляді соломистого гною. 37. Штучний грунто утворювальний матеріал, який відрізняє ться тим, що він отриманий по одному з способів по пп. 1-36. Винахід відноситься до способу отримання нового штучного гр унто утворюючого матеріалу, який названий авторами "Гуміон-К", який володіє властивостями носія родючості грунту і отриманий з відходів промислового і сільськогосподарського виробництва, до способу переробки органічних відходів рослинного походження і до нового штучного матеріалу "Гуміон-К". Під властивостями носія родючості грунту автори мають на увазі широкий спектр властивостей нового матеріалу, які присутні нативному гум усу, а саме здатність регуляції обмінних процесів в системі грунт - рослина, здатність виконувати функції інфраструктурної основи, тобто бути кодом родючості грунту, здатність утворювати органо-мінеральні колоїди, які виконують в гр унті диспетчерські, передавальні, охоронні і стимулюючі функції в частині живлення, зростання і здоров'я рослин. Родючі грунти є самими "молодими" корисними копалинами поверхневого залягання. Родючість грунтів обумовлюється високим (до 5-6%) вмістом гумусових речовин (Докучаєв В.В. Розбір найголовніших гр унтови х класифікацій: Ізбр. твор. - Т. 3. - М.: Сельхозгиз, 1949). У процесі вирощування урожаю споживається певна частина органічних речовин грунту, внаслідок чого порушується рівновага процесів накопичення і перетворення органічних речовин в екосфері. У результаті порушується саморегулювання гум усових речовин в грунті і процеси розкладання (мінералізації) органічних речовин переважають над процесами гуміфікації, внаслідок чого вміст гум усу в гр унті постійно зменшується. Відомо (Бєльчикова Н.П. Деякі закономірності вмісту, складу гумусу і властивостей гумінових кислот в найголовніших гр упах грунтів Союзу РСР. "Труди Грун т. ін-та ім. Докучаєва", 1951, т. 38), якщо кількість гумусу в гр унті знизиться до величини менше за 1,5%, то такий грунт вже не в змозі самостійно відновити свою родючість. Підтримка рівня родючості грунту, що забезпечується широко відомими методами внесення в неї органічних і мінеральних добрив, які призначені для заповнення використаних рослинами органічний і мінеральних речовин. У цей час є безліч різних промислових технологій виробництва таких добрив на основі різної сировини, як мінерального, так і органічного. У багатьох те хнологіях як сировина використовуються відходи промислового і сільськогосподарського виробництва, в тому числі і різні органічні матеріали рослинного походження, такі як гній, пожнивні залишки, відходи целюлознопаперового і гідролізно-дрожжевого, виробництва у вигляді лігніну - трьохмірного природного біополімеру поліфенольної структури. У той же час відомо, що господарська діяльність людини створила величезні накопичення екологічно небезпечних речовин органічного походження. Це, насамперед, лігнін, який є відходом промислових виробництв, насамперед целюлознопаперового і гідролізно-дрожжевого. Відходи сільськогосподарського виробництва, а саме тварин 2 34658 ництва, у вигляді гною, підстилкового матеріалу, стоків і їх сумішей містять біологічно активні компоненти у високих концентраціях, внаслідок чого ці відходи представляють значну небезпеку для навколишнього середовища і непридатні для корисного використання без попередньої обробки. Внаслідок багаторічної діяльності целюлозно-паперового і гідролізно-дрожжевого виробництв у відвалах накопичені мільйони тонн лігніну, які також небезпечні для навколишнього середовища. Ці відвали безперервно поповнюються, виключаючи з господарського обороту всі нові території, перетворюючи їх в звалища і п устелі. Переробка цих відходів є актуальною задачею для всіх країн, де існують більш або менш масштабні промислові виробництва целюлози або гідролізних продуктів. Широко відомі способи переробки органічних матеріалів рослинного походження шляхом компостування або переробки відходів тваринницького виробництва з використанням каліфорнійських черв'яків (див., наприклад, патент США № 3711392, 1973). У результаті отримують високоякісне органічне добриво, зване вермікомпостом або біогумусом, яке знаходить широке застосування в аргопромишленості. Основним недоліком цих способів є тривалість процесу переробки відходів. Так, для отримання з гною повноцінного добрива шляхом його компостування в суміші з підстілочним матеріалом, потрібно витримання сировини в компостних ємностях або буртах протягом 3-6 місяців. Корисний вихід при цьому складає близько 30% від маси початкової сировини. Переробка з використанням каліфорнійських черв'яків триває від 2 до 5 місяців в приміщеннях великих площ, що обігріваються при значних витрата х енергії і ручного тр уда. І нарешті, біологічні процеси в цих способах практично некеровані і ненадійні. Зокрема, каліфорнійські черв'яки схильні до масових захворювань або загибелі внаслідок епізоотій або отруєння токсичними речовинами, які можуть бути присутні в сировині. Відомий спосіб переробки лігніну з отриманням органомінеральних добрив шляхом обробки лігніну хімічними реагентами з метою збагачення початкового субстрату різними живлячими речовинами (NРК) (З-ка Франції № 2234245, опубл. 1975 р.). Нестача добрив, що отримуються за даним способом, складається в тому, що лігнін в ни х виступає в ролі накопичувача мінеральних живлячих речовин, які і складають корисну добавку. Такі добрива знаходять обмежене застосування, оскільки не мають переваг перед звичайними мінеральними добривами. Відомі способи утилізації лігніну з метою отримання добрів шляхом змішування лігніну з різними органічними і мінеральними добавками (а.с. СРСР № 1261936. опубл. 1986 р.; заявка Польщі № 251405, опубл. 1985 р., з-ка Японії № 57-15070, опубл. 1982 р.). При цьому, у разі використання гідролізного лігніну, який вмістить надлишок сірчаної кислоти, його нейтралізують різними реагентами: природними карбонатами (а.с. № 1511253, опубл. 1989 р.), відходами виробництва штучного волокна - цинкового шлама (а. с. № 1182018, опубл. 1985 р.). Нестача цих відомих способів складається в тому, що в таких добривах кожний компонент суміші "працює" сам по собі, а лігнін, як правило, не бере участь в процесі формування гумусу в грунті, а виступає лише в ролі сорбента. Власне лігнін при цьому корисним продуктом не є, оскільки для його гуміфікації і мінералізації потрібно від 5 до 10 років. Відомий також спосіб утилізації гідролізного лігніну з метою отримання складного добрива. Спосіб включає амонізацію гідролізного лігніну газоподібним аміаком при попередньому його хлоруванні (а.с. СРСР № 591444, опубл. 1978 р.). Недоліком даного способу є те, що в отриманому продукті амонійний азот в прочитані дні нітрифікується, що веде або до перенітрачиванню рослинної продукції, або до вимивання нітрату в грунта х з промивним режимом в залежності від кількості опадів. Крім того, хлориди, які утворяться внаслідок обмінної реакції, погіршують якість добрива, що отримується. У патенті Російській Федерації № 2014314, 1992 р., описаний спосіб переробки органічного матеріалу рослинного або тваринного походження з отриманням добрив. Спосіб включає змішування таких матеріалів з аміачним реагентом і подальшу обробку в полі електричного струму при температурі кипіння і питомій енергії, що забезпечує скріплення активних груп органічного матеріалу в комплекси. Спосіб може бути використаний для переробки різного роду відходів, що включають органічні матеріали рослинного походження Цей спосіб має високу енергоємність через необхідність нагрівання сировини до температури кипіння і обробки електричним струмом, вплив якого на процес не ясний. При нагріванні з матеріалу, що переробляється виділяється значна кількість небезпечних з екологічної точки зору випаровувань, для уловлювання або нейтралізації яких потрібно застосування спеціальних технологій, що дорого коштують і обладнання. Крім того, при нагріванні відбуваються втрати аміачного азоту. У результаті матеріал, що отримується по даній технології, має низький вміст аміачного азоту і гум усових речовин, що негативно впливає на його агрокористні властивості. Крім того, цей матеріал володіє високою собівартістю. Задачею справжнього винаходу є створення способу, який забезпечує отримання штучного грунто утворюючого матеріалу "Гуміон-К", що володіє властивостями носія родючості грунту, а також забезпечує ефективну переробку відходів промислового і сільськогосподарського виробництва, яка вмістить органічні матеріали рослинного походження, а також сам штучний гр унтоутворюючий матеріал "Гуміон-К", що володіє властивостями носія родючості грунту. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі отримання штучного грунто утворюючого матеріалу, що включає подрібнення органічного матеріалу рослинного походження і його подальшу обробку реагентами, органічний матеріал рослинного походження подрібнюють в реакційному середовищі, яке вмістить щонайменше згаданий органічний матеріал рослинного походження, водний розчин сірчанокислого заліза і водний розчин карбаміду. 3 34658 Вміст сірчанокислого заліза в реакційній середі не повинно бути менше за 10 кг/м 3, переважно реакційна середа містить від 10 до 30 кг/м 3 сірчанокислого заліза при співвідношенні концентрацій сірчанокислого заліза і карбаміду 1:1 - 1:3 (вага), переважно 1:1 - 1:2 (вага). Суміш водних розчинів сірчанокислого заліза і карбаміду може бути приготована заздалегідь і потім змішана з органічним матеріалом рослинного походження для отримання реакційної суміші. Важливе значення має міра подрібнення органічного матеріалу рослинного походження: в основному його доцільно подрібнювати до частинок розміром не більше за 0,5 мм, переважно не більше за 0,1 мм, і ще більш переважно не більше за 0,01 мм. У процесі подрібнення органічного матеріалу рослинного походження потрібно підтримувати певну вогкість реакційної середи, оптимальне значення якої знаходиться в переділах від 50% до 80%. Після подрібнення отриманий продукт гранулюють і вогкість гранул доводять до 15-20%, що забезпечує збереження властивостей готового продукту, зручність зберігання, транспортування і внесення в грунт. Як органічний матеріал рослинного походження можуть бути використані: - відходи целюлозно-паперового виробництва; - відходи і/або побічні продукти гідролізного виробництва; - відходи тваринництва, наприклад, у вигляді гною або соломистого гною; - інші відходи сільськогосподарського виробництва - солома, поживні залишки і тому подібне. Поставлена задача вирішується також тим, що в способі переробки органічних відходів рослинного походження шляхом їх подрібнення і подальшої обробки реагентами, органічний матеріал рослинного походження подрібнюють в реакційному середовищі, яке вмістить щонайменше органічні відходи рослинного походження, водний розчин сірчанокислого заліза і водний розчин карбаміду. Вміст сірчанокислого заліза в реакційній середі не повинен бути менше за 10 кг/м 3, переважно реакційна середа містить від 10 до 30 кг/м 3 сірчанокислого заліза при співвідношенні концентрацій сірчанокислого заліза і карбаміду 1:1 - 1:3 (вага), переважно 1:1 - 1:2 (вага). Суміш водних розчинів сірчанокислого заліза і карбаміду може бути приготована заздалегідь і потім змішана з органічним відходами рослинного походження для отримання реакційної суміші. Важливе значення має міра подрібнення органічних відходів рослинного походження: в основному їх доцільно подрібнювати до частинок розміром не більше за 0,5 мм, переважно не більше за 0,1 мм, і ще більш переважно не більше за 0,01 мм. У процесі подрібнення органічних відходів рослинного походження потрібно підтримувати певну вогкість реакційної середи, оптимальне значення якої знаходиться в переділах від 50% до 80%. Після подрібнення отриманий продукт гранулюють і вогкість гранул доводять до 15-20%, що забезпечує збереження властивостей готового продукту, зручність зберігання, транспортування і внесення в грунт. Як органічні відходи рослинного походження можуть бути використані: - відходи целюлозно-паперового виробництва; - відходи і/або побічні продукти гідролізного виробництва; - відходи тваринництва, наприклад, у вигляді гною або соломистого гною; - інші відходи сільськогосподарського виробництва - солома, пожнивні залишки і тому подібне. Поєднання подрібнення з введенням комплексоутворюючого колоїду, створеного сірчанокислим залізом і карбамідом і що є, в зв'язку з високою поверхневою активністю, хорошим пептизатором, поряд з механо-хімічною дисоціацією, приводить до руйнування агрегатів, розщепленню первинних частинок по "слабких" місцях (адсорбційне диспергіровання) і стабілізації суспензії, отриманій внаслідок подрібнення субстрату. Ме ханохімічне диспергіровання органічної речовини (субстрату) рослинного походження, вмісного білки, вуглеводи, ліпіди і арени, (лігнін, танін і інші) здійснюється в середовищі колоїдної системи, вмісному іони гідроокиси заліза Fе(OH)2. Колоїдна система має властивості поверхнево активної речовини (ПАР) і є носієм комплексоутворюючих іонів - гідроксонов заліза. Причому, колоїдна середа безпосередньо бере участь в диспергірованні субстрату, р уйнуючи а грегати і розколюючи органічні структури по "слабких" місцях внаслідок процесу, званого пептизацією. Крім того має місце механічна дисоціація (розкладання на фрагменти) субстрату. У результаті диспергіровання субстрат містить пористі мікроблоки (0,5-0,005 мм) висхідного матеріалу, оклюдовані колоїдною системою, що створює міцну гідратну оболонку, яка захищає органічну речовину від впливу ферментів мікроорганізмів і таким чином припиняє його мікробіологічну деструкцію, ведучу до мінералізації. При цьому, завдяки кулонівській взаємодії на розділі активних серед, відбувається впровадження іонів заліза в органічні мікроблоки, внаслідок чого утворюються металоорганічні комплекси, що приводять до структурної перебудови біополімерів - утворенню ядер гуміфікації. На поверхні "блоків" процес протікає з швидкістю колоїдної реакції (хвилини). Далі, швидкість процесу внутриблочного комлексоутворення визначається швидкістю дифузії ПАР (колоїду) всередину блоку. Таким чином, навколо мікроблока утвориться оболонка, що складається з ядер гуміфікації, при збереженні нативної серцевини. Одночасно відбувається процес взаємодії вільних лігандів органічного субстрату з колоїдною системою по наступній схемі: в гідратну оболонку іона гідроокиси заліза, що має могутнє кулонівське поле, впроваджується протон, викликаючи асиметрію електричного поля центрального іона, що створює сприятливі умови для впровадження органічного ліганда, тобто є могутнім протонним каталізатором синтезу гумусу. Створені при протонізації координовані молекули води легко замінюються іншими лігандами. Таким чином, синтез протікає на початку навколо колоїдної системи, надалі - навколо центрального іона. 4 34658 Поле новоутвореного металоорганічного комплексу руйн ує потенційний бар'єр молекулярних фрагментів, де приблизно має місце адсорбційний ефект пониження міцності - ефект Ребіндера в органічній речовині - адсорбційне диспергіровання (пептизація). Крім того, центральний іон проводить своєрідний відбір фрагментів по масі і активним групам, що забезпечує структурну індивідуальність новоутвореного гумусу. У основі синтезу гумусу, поряд з взаємодією високоактивних поверхонь лежить процес окислювально-конденсаційної полімеризації, представляючи собою матричний синтез в умовах протонно-апротонного каталізу. Важливою умовою посилення інтенсивності протікання процесів біодеградації є наявність досить сприятливого співвідношення між вуглеводом і азотом в органічному субстраті. Рослинні залишки з високим співвідношенням С/N не забезпечують необхідної кількості азоту для метаболізму мікроорганізмів, що вповільнює процес їх (залишків) розкладання. Безазотні гумусірованні продукти, що утворюються при цьому нестійкі і швидко розкладаються. Наявність в колоїдній системі аміногруп дає можливість управляти співвідношенням С/N в кінцевому продукті що, з одного боку, сприяє гуміфікації рослинного матеріалу, зменшує безповоротні його втрати внаслідок процесу мінералізації, з іншого значно збільшують стійкість новоутворених гум усових речовин до розкладання. Надлишок гідроокиси заліза, що бере участь в комплексоутворюванні при внесенні матеріалу, що синтезується, в гр унт утворює стійкі з'єднання оксиду заліза з кварцовим пилом і піском - залізисту сорочку, що володіє значною сорбційнною ємністю, що посилює його меліоративні і грунтоутворюючі властивості. При внесенні продукту в гр унт виникають умови подальшого розвитку процесів гуміфікації під впливом мікрофлори та її ферментів, кореневого слизу і інших грунтови х чинників. Руйнується штучно створений позиційний баланс колоїду з органічною речовиною (субстрат), "знімаються" гідратні бар'єри, що створює умови для активної мікробіологічної деструкції субстрату. Причому процес протікає значно активніше, ніж при природній гуміфікації грунтової органіки, так як створені в субстрат металоорганічні комплекси не тільки є центрами гуміфікації, але і надають могутній каталітичний вплив на гумусо утворювання в грунті. Процес гуміфікації переважає над процесом мінералізації і велика частина лігандів, що утворилися бере участь в матричному синтезі гумусови х речовин. Мінералізована частина субстрату перетворюється в живлячі речовини, багаті азотом і легко засвоюється рослинами. У консервованому продукті гум усові речовини, складають близько 45% органічної компоненти, з них розчинні в лужному пірофосфаті складають не менше за 30%. При розконсервуванні - внесенні в грунт або створенні умов по вогкості і температурі, гуміфікується до 70% органіки, що міститься в субстраті. Визначення кількості гумусови х речовин проведене по прискореній методиці (Кононова М.М., Бєльчикова Н.П. Прискорений метод визначення складу гумусу мінеральних грунтів (із за стосуванням пірофосфата натрію для видобування з грунту гумусови х речовин). - М.: изд. Грунтів. ін-та ім. В.В. Докучаєва, 1961). Суть винаходу пояснюється нижченаведеними прикладами. Приклад 1 Як висхідний матеріал використали свіжий (сьогоднішній) коров'ячий гній в суміші з різаною соломою, яка використовувалася для підстилки. Вогкість висхідного матеріалу нормалізували до 70% шляхом додавання сухої різаної соломи. Реагент для обробки приготували шля хом розчинення 130 кг сірчанокислого заліза і 200 кг карбаміду у воді так, щоб загальний об'єм розчину становив 0,5 м 3. Цей реагент і 5,5 м 3 нормалізованих висхідних матеріалів завантажили в гомогенізатор і ретельно перемішували протягом 60 хв, після чого гомогенізовану реакційну суміш завантажили в дисперсійно-колоїдний реактор, виконаний у вигляді роторного подрібнювача з сегментними ножами. Обробку суміші проводили протягом 120 хв при швидкості обертання ротора 3000 об/хв. Продукт гранулювали і висушили до вогкості 15%. Вміст гумусови х речовин, розчинних в лужному пірофосфаті, виміряно по прискореній методиці (Кононова М.М., Бєльчикова Н.П. Прискорений метод визначення складу гум усу мінеральних грунтів (із застосуванням пірофосфата натрію для видобування з грунту гум усових речовин). - М.: изд. Грунтів. ін-та ім. В.В. Докучаєва, 1961) становило 38% при зольності 28%. Тобто внаслідок обробки 53% органічної речовини висхідного матеріалу гуміфікувалось. Повторне вимірювання, виконане через 14 днів, показало вміст гумінових речовин в кількості 24%, що свідчить про перехід частини гумусових речовин в гуміни - міцні органічні сполуки, які даним методом дослідження не визначаються. Подальші вимірювання, виконані через 30 і 60 днів, змін вмісту гумінових речовин не показали. Нижче в таблиці приведені дані за вмістом органічних і гумінових речовин в ряді матеріалів, отриманих з соломистого гною різними видами переробки, включаючи матеріал по винаходу. Вміст органічних і гумінових речовин для кожного матеріалу показаний у відсотках від початкового вмісту органічних речовин в соломистому гної. Таблиця Матеріал Свіжий соломистий гній Соломистий гній після компостування протягом 6 місяців Перегній соломистого гною Свіжий подрібнений соломистий гній Вермікомпост Гуміон-К 5 Вміст ор- Вміст гуміганічних нових реречовин човин 100 2-3 40-50 4-6 18-22 18-22 100 17-21 50-60 100 біля 10 50-53 34658 З приведених даних видно, що в процесі компостування соломистого гною відбувається мінералізація органічних речовин, що містяться в йому. Вже через 6 місяців мінералізується від 50 до 60% органіки, тоді як вміст гумусови х речовин збільшується трохи, до 4-6% від початкової кількості органіки. При тривалому, протягом 4-5 років компостуванні, відбувається утворення перегною, в якому у вигляді гумусови х речовин зберігається тільки 1822% початкових кількості органічних речовин, інші 78-82% мінералізуються і, таким чином, повністю виключаються з процесів гумусо утворювання. Виробництво вермікомпоста також пов'язане з втратами органіки і в гумусові речовини перетворюється тільки близько 10% початкової кількості органічних речовин. При переробці соломистого гною згідно з винаходом вже тільки подрібнення сировини дозволяє перетворити в гумусові речовини до 21% органіки, а після обробки в реакційному середовищі в присутності водного розчину сірчанокислого заліза і водного розчину карбаміду в гумусові речовини переходить до 53% початкової органіки. Приклад 2 Як висхідний матеріал використали лігнін з відвалів Запорізького гідролізного заводу "Біомедпрепарат", віком від 3 до 30 років. Реагент для обробки приготували шляхом розчинення 130 кг сірчанокислого заліза і 200 кг карбаміду у воді так, щоб загальний об'єм розчину становив 0,5 м 3. Цей реагент і 5,5 м 3 лігніну завантажили в бункер гомогенізатора, нормалізували до вогкості 70% і ретельно перемішували протягом 60 хв, після чого гомогенізовану реакційну суміш завантажили в дисперсійно-колоїдний реактор, виконаний у вигляді роторного подрібнювача з сегментними ножами. Обробку суміші призначували протягом 120 хв при швидкості обертання ротора 3000 об/хв. Продукт гранулювали і висушили до вогкості 15%. Вміст гумусови х речовин, розчинних в лужному пірофосфаті, виміряно по прискореній методиці (Кононова М.М., Бєльчикова Н.П. Прискорений метод визначення складу гум усу мінеральних грунтів (із застосуванням пірофосфату натрію для видобування з грунту гум усових речовин). - М.: изд. Грунтів. ін-та ім. В.В. Докучаєва, 1961) становило 25% при зольності 15%. Тобто внаслідок обробки 30% органічної речовини висхідного матеріалу гуміфікувалось. Повторне вимірювання, виконане через 14 днів, показало вміст гумінових речовин в кількості 21%, що свідчить про перехід частини гумусових речовин в гуміни - міцні органічні сполуки, які даним методом дослідження не визначаються. Подальші вимірювання, виконані через 30 і 60 днів, змін вмісту гумусови х речовин не показали. Приведений в даному описі перелік органічних матеріалів рослинного походження, які можуть бути використані в способі, що пропонується, не є вичерпним. До них можуть також відноситься будь-які інші матеріали і відходи, які включають органічні матеріали рослинного походження або складаються з органічних матеріалів рослинного походження, пройшли або не пройшли, повністю або частково, будь-який вигляд промислової, побутової, біологічної або іншої обробки. Даний винахід не обмежено приведеними прикладами і розповсюджується на будь-які удосконалення і модифікації, які витікають із загального принципу винаходу і можуть бути розроблені кваліфікованими фахівцями. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6
ДивитисяДодаткова інформація
Автори англійськоюBatsula Oleksii Oleksiiovych
Автори російськоюБацула Алексей Алексеевич
МПК / Мітки
МПК: C05F 11/00
Мітки: походження, матеріалу, переробки, органічних, матеріал, отримання, рослинного, штучного, грунтоутворюючий, гуміон-к, відходів, штучний, спосіб, грунтоутворюючого
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/6-34658-sposib-otrimannya-shtuchnogo-gruntoutvoryuyuchogo-materialu-gumion-k-sposib-pererobki-organichnikh-vidkhodiv-roslinnogo-pokhodzhennya-i-shtuchnijj-gruntoutvoryuyuchijj-material-gum.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб отримання штучного грунтоутворюючого матеріалу “гуміон-к”, спосіб переробки органічних відходів рослинного походження і штучний грунтоутворюючий матеріал “гуміон-к”</a>
Попередній патент: Покриття, що трансформується
Наступний патент: Спосіб діагностики патологічних станів організму
Випадковий патент: Пристрій для видалення продуктів флотації