CC BY
30
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ, СОДЕРЖАЩИХ РОСТСТИМУЛИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА
Абдуллаева Маргуба Толибжановна
д-р философии (PhD) по техническим наукам, Ташкентская Медицинская Академия
Узбекистан, г. Ташкент E-mail: marguba81@, list.ru
Нарходжаев Абдукаххор Хакимович
канд. техн. наук., Институт общей и неорганической химии АНРУз
Узбекистан, г. Ташкент
Таджиева Хосият Султановна
канд. хим. наук., Ташкентская Медицинская Академия,
Узбекистан, г. Ташкент
Ойдинов Мухлис Холукулович
доцент, Ташкентская Медицинская Академия, Узбекистан, г. Ташкент
PHYSICOCHEMICAL BASES FOR OBTAINING NITROGEN FERTILIZERS CONTAINING
GROWTH-STIMULATING SUBSTANCES
Marguba Abdullaeva
Doctor of Philosophy (PhD) in Technical Sciences, Tashkent Medical Academy
Uzbekistan, Tashkent
Abdukakhkhor Narkhodjaev
Cand. tech. Sci., Institute of General and Inorganic Chemistry, ANRUz
Uzbekistan, Tashkent
Khosiyat Tadzhieva
Cand. Chem. Sciences., Tashkent Medical Academy,
Uzbekistan, Tashkent
Mukhlis Oydinov docent, Tashkent Medical Academy Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
Политерма растворимости системе NH4NO3-NH2C2H4OH^CH3COOH-H2O изучена с помощью восьми внутренних разрезов. На построенной политермической диаграмме растворимости разграничены поля кристаллизации льда, а, ß, у-модификаций нитрата аммония, уксусной кислоты и однозамещенного уксуснокислого моноэта-ноламмония.
На основе данных для разрезов и бинарных систем построена диаграмма растворимости системы нитрат аммония -однозамещенный муравьинокислый моноэтаноламмоний -вода. На политермической диаграмме, растворимости разграничены поля кристаллизации: а, ß, у -модификаций нитрата аммония, моногидрата однозамещен-ного муравьинокислого моноэтаноламмония, безводного однозамещенного муравьинокислого моноэтаноламмония и льда.
Изученная системах относится к простому эвтоническому типу, с сохранением индивидуальности составляющих компонентов.
Библиографическое описание: Физико-химические основы получения азотных удобрений, содержащих ростсти-мулирующие вещества // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Абдуллаева М.Т. [и др.]. 2020. № 9(78). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/10728
A UNÎVERSUM:
№9(78)_А ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_сентябрь. 2020 г.
ABSTRACT
The solubility polytherm for the NH4NO3 - NH2C2H4OH • CH3COOH - H2O system was studied using eight internal sections. On the constructed polythermal solubility diagram, the fields of ice crystallization, а, в, у-modifications of ammonium nitrate, acetic acid, and monoethanolammonium mono-acetic acid are distinguished.On the basis of the data for sections and binary systems, a diagram of the solubility of the ammonium nitrate - monoethanolammonium formic acid - water system was constructed. On the polythermal diagram, solubility, crystallization fields are distinguished: а, в, у -modifications of ammonium nitrate, monohydrate monohydrate monoethanolammonium formic acid, anhydrous monosubstituted monoethanolammonium formic acid and ice. The studied systems belong to a simple eutonic type, while maintaining the individuality of the constituent components.
Ключевые слова: Физиологически активные вещества, бинарная система, жидкое удобрения, нитрат аммония, однозамещенный уксуснокислый моноэтаноламмоний, однозамещенный муравьинокислый моноэтанолам-моний.
Keywords: Physiologically active substances, binary system, liquid fertilizers, ammonium nitrate, monoethanolammonium acetic acid monoethanol, monoethanolammonium formic acid monoethanol.
Значимость исследования заключается в том, что рост численности мирового населения ведет к увеличению спроса на основные продукты питания при одновременном сокращении ресурса свободных мировых посевных площадей в расчете на человека, что обуславливает необходимость интенсификации сельского хозяйства, разработки и внедрения новых технологий. В результате растут потребности сельхозпроизводителей в минеральных удобрениях, а также изменяются их качественные характеристики [1].
Жидкие удобрения имеют ряд преимуществ перед твердыми удобрениями. Они не пылят, не слёживаются, отличаются свободной текучестью, а неблагоприятные климатические условия не оказывают существенного влияния на их качественные показатели. Вместе с жидкими удобрениями возможно эффективное применение микроэлементов, гербицидов и инсектицидов, которые вводятся непосредственно в растворы. Жидкие удобрения по своей агрохимической эффективности равноценны твердым. Они обеспечивают возможность полной механизации всех процессов внесения при обработке почвы (пахота, культивация и другие методы). В то же время их производство значительно проще и дешевле, поскольку исключаются энергоёмкие стадии выпарки, сушки и грануляции [2-4].
Одним из перспективных, агрохимически и экономически целесообразных способов повышения эффективности минеральных удобрений, увеличения урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения качества сельскохозяйственной продукции является совместное применение физиологически активных веществ с основными минеральными удобрениями. Внесение физиологически активных веществ, способствует повышению (КПД) эффективности вносимых минеральных удобрений [5,6].
Как известно, коэффициент использования растениями питательных веществ по фосфору не превышает 15-20%, по азоту и калию -40-50%. КАС -жидкое азотное удобрение, представляющее собой смесь концентрированных растворов карбамида (32,7%), аммиачной селитры (42,2%) и воды (25,1%) с содержанием 28-32% азота. Как видно из приведен-
ного состава КАС, массовая доля в нём нитрата аммония (аммиачной селитры) колеблется в пределах 40-44%. В зависимости от вида и качества вводимого в состав жидкого азотного удобрения КАС различных химических соединений микроэлементов, физиологически активных веществ (ФАВ) можно повысить его коэффициент полезного действия. Анализ литературы показал отсутствие данных о химизме взаимодействия основных компонентов КАС- карбамида, нитрата аммония и их смеси [45%С0(NH2)2+55%NH4N0з] с муравьинокислым и уксуснокислым моноэтаноламмонием, которые являются физиологически активными веществами [7,8].
Физиологически активные вещества - это регуляторы роста растений, способные в малых количествах вызывать различные изменения в процессе роста и развития растений. Они являются сильными биостимуляторами, т.е. повышают иммунитет, укоренение черенков, увеличивают всхожесть и ускоряют прорастание семян, снижают отрицательное воздействие неблагоприятных внешних факторов как похолодание или засуха, стимулируют образование завязей, ускоряют созревание плодов, стимулируют цветение. Для получения высоких урожаев хорошего качества в настоящее время широко применяются физиологически активные вещества (ауксины, ки-нины, гибберелены, янтарная кислота, моноэтанола-мин, тиокарбамид и другие). Одним из них является смесь однозамещенного уксуснокислого моноэтано-ламмония (ОУк.к МЭА) и однозамещенного муравь-инокислого моноэтаноламмония (ОМк.к МЭА), которые являются физиологически активными веществами. Как отмечалось в литературном обзоре, моноэтаноламин и его производные в составе препаратов усиливают действие активных компонентов, одновременно устраняя негативное воздействие препаратов на растения [9,10]. Установлено, что при взаимодействии моноэтаноламина с уксусной кислотой и муравьиной кислотой образуется одноза-мещенный уксунокислый моноэтаноламмоний и однозамещенный муравьинокислый моноэтаноламмоний [ 11,12].
Для физико-химического обоснования процесса получения жидкого удобрения с физиологически ак-
• 7universum.com
1д UNIVERSUM:
Am ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
тивными веществами необходимо, прежде всего, знание растворимости солей в системах, включающих изучаемые компоненты, и взаимодействие исходных компонентов в широком интервале температур и концентрации.
В связи с этим необходимо было изучить взаимное влияние компонентов в системах, состоящих из карбамида, нитрата аммония, укусуснокислого и му-равьинокислого моноэтаноламмония, результаты которых могут служить физико-химической основой технологии получения новых жидких азотных удобрений, содержащих физиологически активные вещества.
Для исследования в качестве исходных компонентов были использованы нитрат аммония, перекристаллизованный из водного раствора, марки «ч», однозамещенный уксунокислый моноэтаноламмо-ний, синтезированный на основе уксусной кислоты и моноэтаноламина взятых в мольном соотношении 1:1 [13.14].
Растворимость системы NH4NO3-
NH2C2H4OH-CH3COOH-H2O изучена нами визуально-политермическими методом в широком температурном и концентрационном интервале.
Изучением растворимости бинарной системы нитрат аммония - вода установлено наличие ветвей
сентябрь, 2020 г.
кристаллизации льда и а, в, у- модификаций нитрата аммония. Результаты полученные нами хорошо согласуются с литературными данными [15].
На диаграмме плавкости системы !ЫН^03-КН2С2Н40И^СИзС00И установлены линии ликвидуса а, в, у- модификаций нитрата аммония, уксусной кислоты и однозамещенного уксуснокислого моноэтаноламмония [16].
Исследованием бинарной системы однозамещенный уксуснокислый моноэтаноламмоний - вода от температуры полного замерзания -50,3 до 30°С установлено, что на диаграмме растворимости разграничиваются поля кристаллизации льда, уксусной кислоты и однозамещеного уксуснокислого моноэтано-ламмония, что хорошо согласуется с данными, приведенными в работе [17].
Система нитрат аммония-уксуснокислый моно-этаноламмоний-вода изучена в интервале от - 58,0 до 50°С с помощью восьми внутренних разрезов.
На построенной политермической диаграмме растворимости разграничены поля кристаллизации льда, а, в, у-модификаций нитрата аммония, уксусной кислоты и однозамещенного уксуснокислого моноэтаноламмония. Указанные поля сходятся в двух тройных точках, отвечающих кристаллизации трех различных твердых фаз (табл. 1.).
60 Iii
-9,8-16,! 40 ii
20
i
H,O
20 iv
80 viii
nh2c2h4oh-ch,cooh, %
Рисунок 1. Политерма растворимости системы нитрат аммония-однозамещенный уксуснокислый
моноэтаноламмоний-вода.
NH4NO3,%
Из рисунка 1. видно, что большую часть политермической диаграммы занимают поля кристаллизации в, у- модификаций нитрата аммония. На политермической диаграмме через каждые 10°С нанесены изотермы растворимости. Для уточнения координат
узловых точек системы построены её проекции на соответствующие водные стороны концентрационного треугольника. Согласно приведённым данным в изученном температурном и концентрационном интервалах в системе нитрат аммония-однозамещенный
• 7universum.com
1д UNIVERSUM:
Am ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
уксуснокислый моноэтаноламмоний-вода не происходит образования ни твердых растворов на основе исходных компонентов, ни новых химических соединений. Система относится к простому эвтоническому типу.
Таким образом, изучением системы нитрат аммо-ния-уксуснокислый моноэтаноламмоний-вода уста-
сентябрь, 2020 г.
новлено, что в изученном температурном и концентрационном интервале компоненты системы сохраняют свою индивидуальность.
Составы и температуры кристаллизации двойных и тройных точек системы приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Двойные и тройные точки системы нитрат аммония-однозамещенный уксуснокислый _моноэтаноламмоний-вода_
Состав жидкой фазы, масс% Темп крис, °С Твердые фазы
NH2C2H4OH •CH3COOH NH4NO3 H2O
78,0 0,0 22,0 -26,1 CH3COOH+ CHsCOOH- NH2C2H4OH
78,2 4,6 17,2 -22,4 То же
78,6 8,4 13,0 -19,3 // //
79,6 12,0 8,4 -15,6 // //
81,4 18,6 - -6,0 // //
63,4 36,6 - -16,0 ß- NH4NO3+ CH3COOH
60,0 25,8 14,2 -27,0 ß- NH4NO3+ а- NH4NO3+ CH3COOH
59,4 24,2 16,4 -38,0 а - NH4NO3+ CH3COOH
58,6 17,6 23,8 -58,0 Лед + а - NH4NO3+ CH3COOH
58,2 16,8 25,0 -56,7 Лед + CH3COOH
57,2 8,6 34,2 -54,0 То же
56,6 5,8 37,6 -52,8 // //
55,8 - 44,2 -50,3 // //
- 42,8 57,2 -16,8 Лед+ а - NH4NO3
13,2 36,2 50,6 -20,0 То же
28,4 29,4 42,2 -28,0 // //
37,2 26,0 36,8 -34,8 // //
47,2 21,8 31,0 -45,8 // //
- 49,6 50,4 -9,8 а - NH4NO3+ ß - NH4NO3
11,4 44,6 44,0 -10,7 То же
24,6 39,0 36,4 -13,0 // //
32,2 35,8 32,0 -14,7 // //
41,4 32,0 26,6 -17,8 // //
53,2 28,0 18,8 -22,6 // //
- 71,4 28,6 35,2 ß- NH4NO3+ Y- NH4NO3
6,6 68,4 25,0 34,8 То же
14,4 64,8 20,8 34,4 // //
18,8 62,8 18,4 34,0 // //
24,2 60,4 15,4 33,6 // //
36,4 55,0 8,6 32,8 // //
50,0 49,6 0,4 32,0 // //
Для характеристики взаимного влияния нитрата аммония, однозамещенного муравьинокислого моно-этаноламмония в водном растворе изучена растворимость компонентов в системе нитрат аммония-однозамещенный муравьинокислый моноэтаноламмоний-вода в широком температурном и концентрационном интервале [13].
Бинарная система однозамещенный муравьино-кислый моноэтаноламмоний-вода изучена в интервале от температуры полного замерзания -49,6 до 30,0оС. На политерме растворимости разграничены поля кристаллизации льда, моногидрата однозаме-щенного муравьинокислого моноэтаноламмония и безводного однозамещенного муравьинокислого мо-ноэтаноламмония.
Плавкость системы нитрат аммония-однозамещенный муравьинокислый моноэтаноламмоний изучена в пределах температуры от -18,0 до 50оС. На её диаграмме плавкости выделены поля кристаллизации а, ß, у модификаций нитрата аммония и однозамещенного муравьинокислого моноэтаноламмония.
На основе данных для разрезов и бинарных систем построена диаграмма растворимости системы нитрат аммония-однозамещенный муравьинокис-лый моноэтаноламмоний-вода. На политермической диаграмме, растворимости разграничены поля кристаллизации: а, ß, у -модификаций нитрата аммония, моногидрата однозамещенного муравьинокислого моноэтаноламмония, безводного
однозамещенного муравьинокислого
моноэтаноламмония и льда. Указанные поля сходятся в двух тройных точках изученной системы.
На основании данных политермических разрезов с помощью интерполяции проведены изотермы растворимости системы через каждые 10оС. Построены проекции политермы системы на боковые стороны N^N03-^0 и НС00Н МН2С2Н40Н-Н20.
нсоон-нгысгн^он
VIII 80
-22,6'
-49,6 60 VII
VI 40
V 20
н„о
I
II 20
40 -16,8 -9,8 III 60
32 5 8 0 IV
NH^NO,, %
Рисунок 2. Политерма растворимости системы нитрат аммония-однозамещенный муравьинокислый
моноэтаноламмоний-вода
Эвтектическая точка системы
HCOOHNH2C2H4OH-NH4NO3 соответствует,
масс.%: 22,5 нитрата аммония; 78,0 однозамещен-ного муравьинокислого моноэтаноламмония при температуре (-18,0оС) (рис.2).
Таким образом, установлено, что в изученном температурном и концентрационном интервале ком-
поненты системы сохраняют свою индивидуальность. Изученная система относится к простому эв-тоническому типу.
Составы и температуры кристаллизации двойных и тройных точек системы приведены в таблице 2.
Таблица 2.
Двойные и тройные точки системы нитрат аммония-однозамещенный муравьинокислый
моноэтаноламмоний-вода
Состав жидкой фазы масс.% Тепм. Крис., оС. Твердые фазы
НСООН- ]Ж2С2Н40Н- N^N03 Н20
60,80 - 39,2 -49,6 Лед + НС00Н- :ЫН2С2Н40Н-Н20
60,0 5,0 35,0 -51,0 То же
59,4 16,8 23,8 -53,3 // //
78,8 - 21,2 -22,6 НСООН МН2С2Н40НН20+ НСООН МН2С2Н40Н
79,6 2,2 18,2 -24,0 То же
77,0 4,0 19,0 -24,8 // //
77,0 4,8 18,2 -25,5 // //
74,8 15,2 10,0 -26,8 // //
74,0 20,8 5,2 -27,2 // //
74,2 21,8 4,0 -27,7 НС00НМН2С2Н40НН20 + НС00НМН2С2Н40Н+ а]Ж4да3
78,0 22,0 - -18,0 // //
72,4 22,0 5,6 -27,6 НС00Н-:ЫН2С2Н40Н-Н20+а]Н4да3
63,0 22,0 15,0 -36,8 То же
62,2 22,0 15,8 -38,4 // //
55,0 23,0 12,0 -58,6 Лед+ НСООН МН2С2Н40НН20+ аМН4Ш3
45,0 25,0 30,0 -41,0 Лед+ аКН4Ш3
28,0 28,8 43,2 -24,6 То же
12,4 36,0 51,6 -19,4 // //
- 42,8 57,2 -16,8 // //
- 51,1 48,9 -9,8 а N^N03+ в N^N03
11,0 45,2 43,8 -10,5 То же
40,8 23,9 35,3 -11,6 // //
38,0 36,2 25,8 -12,4 // //
40,2 38,0 21,8 -12,6 // //
54,0 32,0 14,0 -13,7 // //
61,8 30,6 7,6 -14,0 // //
71,0 29,0 - -14,8 // //
- 28,0 72,0 32,5 в N^N03+ у N^N03
6,2 69,0 24,8 31,6 То же
12,4 66,4 21,2 30,8 // //
20,0 63,8 16,2 29,9 // //
22,0 63,8 16,2 29,6 // //
32,0 58,0 10,0 28,1 // //
44,0 56,0 - 26,6 // //
Заключение. На основе изучения растворимости и реологических свойств растворов в системах одно-замещенный уксуснокислый моноэтаноламмоний-нитрат аммоний-вода и однозамещенный муравьи-нокислый моноэтаноламмоний-нитрат аммония-
вода построены диаграммы растворимости и установлено, что системы относятся к простому эвтони-ческому типу с сохранением индивидуальности составляющих компонентов.
Список литературы:
1. Адилова М.Ш., Нарходжаев А.Х., Тухтаев С., Талипова Л.Л. Изучение физико-химическими методами ком-плексообразования в системах моноэтаноламин - яблочная кислота - вода и моноэтаноламин - лимонная кислота - вода при 200 // Доклады АН РУз. -2006. -№3, -С.49-51.
2. Адилова М.Ш., Нарходжаев А.Х., Тухтаев С. Исследование взаимодействия моноэтаноламина с яблочной и лимонной кислотами в водных растворах при 200С // Актуальные проблемы современной науки. Труды 1-го Международного форума 6-й Международной конференции. Самара. 2005, 12-15 сентября. С.11 - 12.
3. Абдуллаева М.Т. Взаимодействие моноэтаноламина с уксусной кислотой. // Узб. хим. журн. - Ташкент, 2008. -№3. -С. 5-7.
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
4. Абдуллаева М.Т. Получение жидких азотных удобрений на основе карбамида и нитрата аммония с физиологически активными веществами. Авто дисс... (рhD) по техническим наукам. Ташкент. 2018
5. Верзилов В.Ф. Регуляторы роста и их применение в растениеводстве. -М.,НАУКА, 1971.-144С.
6. ГОСТ 20432-5-83; Удобрения . Термины и определения. Взамен ГОСТ 20432-75. Введ.01.07.84. -М.: Изд-во стандартов, 1984. - 16 а
7. Дурдыев Н., Агакишиев Д. Влияние некоторых регуляторов на рост, развитие и урожай хлопчатника при различном водоснабжении. -Изд-во. АН Туркм. ССР, сер.биол.наук, 1970, №3. С.23-27.
8. Жмай Л.А. Аммиачная селитра в России и в мире // Науч.техн. новости.- Москва, 2004. Спец.выпуск -№ 2.
9. Кучаров Х. Физико-химические основы получения безхлорных калийных удобрений, содержащих микроэлементы и физиологически активные вещества. Дисс ... докт.хим.наук. Ташкент. 1981. С.29-31
10. Лисай Н.К. Пути развития 1 ГОСТ 20432-83. Удобрения. Термины и определения. - Взамен ГОСТ производства и применения новых жидких водорастворимых комплексных удобрений // Инженерный вестник: научно-технический рецензируемый журнал общественного объединения «Беларусское инженерное общества». 2006, -№2. -С. 43-45.
11. Прохорова И.И Совещание в Таллине на тему: «Изучение эффективности применения КАС с ингибиторами нитрификации, микроэлементами и агрохимикатами // Химизация сельского хозяйства. - Москва, 1990. -№ 1, -С. 76-81.
12. Нарходжаев А.Х., Тухтаев С., Адилова М.Ш., Погосян А.Г. Исследование физико -химических и реологических свойств растворов в системе уксусная кислота - моноэтаноламин при 20°С // Докл. Академ. наук Респ. Узб. -Ташкент, 2007. - №6. -С. 52-55.
13. Применение новых форм жидких комплексных азотных удобрений на основе КАС в сельскохозяйственном производстве [Текст] : монография / Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь. Учебно-методический центр; Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь, Учебно-методический центр. -Минск : [б. и.], 2000. -26 с.
14. Патент Япония №50-2902. Стимуляторы роста растений. / Сигзаки В., Экиаки Х // -Опубл. В РЖХ 1975, 046 П.
15. Проценко П.Н., Разумовская О.Н., Брыкова Н.А. Справочник по растворимости нитритных и нитратных солевых систем. - Л.: Химия, 1971.-С. 272
16. Справочник азотчика. -М.: Химия, 1987. - с. 237-247.
17. Фалина Н. В.1, Дюкарев Д. О. Мировой рынок минеральных удобрений.
- С. 23-31.
