Способ получения лигнинового субстрата для выращивания растений

Для хемопонного выращивания растений большой интерес. представляет использование в качестве корнеобитаемогосубстрата гидролизного лигнина. Однаконалйчие й нем токсических остаточных количеств серной кислоты (0,5-2;Ц и отсутствиенадежного способа ихдетоксикации являет ся ограничительным критерием использования гидролизного лигнина .в народномхозяйств,ЧГ;Т,Ч;в сел 1 Скохозяйственномпроизводстве.йо"г 4 ролдзной промышленнобй сФ)Вййиз годайуод около 650 (почти2 мин.т) ГидролизнОГфли 1 нина ВыВОзитсй вотвалы, а трансйортные расходы составляют около 2 р./т.Известны способы получения органического удобрения на основе аммониэированного лигнина, заключающиеся в обработкегидролизного лигнина водным аммиаком.Однако полученное таким образом оргайическое удобрение не может отвечатьтребованиям субстрата в связи с тем, что врезультате нейтрализации аниона сернойкислоты аммиаком образуется физиологический кислый продукт - аммоний сернокислый, который существенно подкисляет: ., субстрат,Наиболее близким (взятым эа прототип)техническим решением к заявляемому способу является способ получения субстратадля выращивания растений, Субстрат состоит из смеси торфа и лигнина (20-50);(50-80),. Способ заключается в смешивании гидролизного лигнина с органическим мелиорантом, в качестве которого используют2-4;4-ную водную суспенэию и родуктов гидролиза торфа водным раствором гидроокиси калия или аммиачной водой до рНЯф 10,5. Суспецзию используют в количестве, обеспечивающем нейтрализацию лигнина до рН 5-6, Перед использованиемсуспенэию разделяот на водорастворимую: фракцию (надосадочную) и осадок, Гидролизный лигнин вначале смешивают с водорастворимой (надосадочной) фракцией,смесь известкуют до рН 6,5-7,5 и затем сме; шивают с осадком гидролиэата торфа, Вполученный продукт лигнина дополнительно вводят торф при массовом соотношенииторфа и лйгнина (20-50);(50-60),Из приведенного способа видно, чтонейтрализация токсйческих остаточных ко" личеств (0,5-2,0;) серной кислоты и органических кислотв гидролиэном лигнине (рН от1,6 до 6,0) проводится гидратом окиси калиясобразованием сернокйслого калия и солейорганических кислот (нейтрализация серной кислоты почти полностью окайчиоаетсяпри рН до 3,0-3,4, а изменение рН от 3,4 до6 происходит эа счет нейтраллэации оргэни 40 химическим свойствам, кроме содержания токсических остаточных количеств серной кислоты (0,5-2 Я, может быть прекрасным корнеобитаемым субстратом: размер частиц колеблется в широких пределах(0,001-10 мм) и зависит в основном от гранулометрического состава гидролизуемого . сырья, влагоемкость составляет 300- 450%, содержит вещества лигногумино- " вого комплекса (5-15%), достаточно. стойкий к гниению, обладает выраженными ионообменными свойствами, особенно после модификации его шелочными реагейтами. Если надежно обезвредить серную кислоту, нет необходимости осуществлятьспособ по прототипу с целью повышЕнияводоудерживаЮщей споообности и усовершенствования гранулометрического состава лигнина, тем более столь сложным итрудоемким. способом.Целью изобретения является повышение качества корнеобитаемого субстрата гидролизного лигнина и упрощение способа его получения. ческих кислот). Нейтрализация серной и органических кислот аммиаком (гидратом окиси аммония) с образованием сернокислого аммония и солей органических кислот по 5 значениям условий рН аналогична вышеуказанным.Недостатком используемых нейтрализующих щелочных реагентов является то, что продукты нейтрализации серной кисло ты являются легко диссоциирующими и находятся в растворенном состоянии в достаточно высокой концентрации. Более того, при нейтрализации аммиаком образовавшийся аммоний сернокислый обладает 15 физиологически кислыми свойствами, отсутствие направленной (детоксикационной) нейтрализации серной кислоты реагентом с образованием плохо растворимого продукта, например, гипса, а добавление гидро окиси кальция после нейтрализации сернойкислоты другими щелочными реагентами только лишь ухудшает качество субстрата за счет создания избытка свободного кальция, который связывает в плохо доступные для 25 растений питательные вещества.Способ многокомпонентный, сложныйи громоздкий, особенно за счет многократных перемешиваний путем перебуртовки, подсушиоания лигнина с повторным насы- .30 щением его влагой (водной суспензией продуктов гидролиза торфа гидроокисью калия или аммония) и др. Надежность смешивания ингредиентов путем перебуртовки на площадке низка, а продолкительность процес са нейтрализации большая - до 5 суток.Лигнин гидролизный по своим физико.Поставленная цель достигается тем, что в качестве корнеобитаемого субстрата используют гидролизный лигнин после двухступенчатой его нейтрализации: остаточные количества серной кислоты нейтрализуют до рН 3,0-4,4 точно установленной титрованием дозой гидроокиси кальция в виде известкового молока с образованием плохо растворимого гипса, а другие кислоты, в основном органические, нейтрализуют точной дозой водного аммиака до рН 6,0-7,6, С целью уменьшения фосфатации соединение фосфора в субстрат вводят в виде гранулированного суперфосфата после процесса кальцинирования. Количество Фосфора и хелатов железа, бора, марганца и цинка вводят в 2-3-кратных дозах от общепринятцх для питательных гидропонных растворов.Обработка гидролизного лигнина гидроокисью кальция позволяет обезвредить токсические остаточные количества серной кислоты, э последующая обработка (донейтрализация) раствором аммиака исключает внесение в субстрат избытка кальция, который неблагоприятно влияет на питание растений за счет образования плохо- и недоступных растениям соединений элементов питания, в т,ч. за счет фосфатирования, Насыщение полученного при этом лигнина кальцинированно-аммонизированного элементами минерального питания позволяет создать субстрат (лигнопон) для выращивания растений в закрытом и открытом грунтах и горшковом растениеводстве, а также для улучшения плодородия грунтов парников, огородов и т,п. Особую ценность лигнопон представляет для выращивания в животноводческих помещениях витамин- но-минеральной зеленой подкормки для молодняка животных.и птицы. Остаток лигнина в составе корневой системы вместе с зеленой массой хорошо поедается животными без отрицательных последствий, Более того нейтрализованный лигнин обладает, как доказано, хорошими адсорбирующими лечебными и выраженными ионнообменными свойствами, Таким образом обеспечивается достижение цели.Сущность способа поясняется нижеследующим описанием. Гидролизный лигнин после лабораторного определения величины дозы) кальцинирования до рН 3,0-4,4(по метил оранжу) и величины донейтрализации аммиаком до рН 6-7,5 (по бромтимолу синему) путем титрования аликвотной водной вытяжки (1;10) разбавленным в 40 раз известковым молоком и водным аммиаком(255- ный водный аммиак разбавляют также в 40 раз). подвергают обработке в производственных условиях необходимыми дозами известкового молока и водного аммиака. Приэтом содержащиеся в гидролизном лигнинетоксически действующие на растения остаточные количества серной кислоты ней 5 трализуются гидроокисью кальция собразованием выпадающего в осадок плохорастворимого в воде кальция сульфата (гипса), а другие кислоты, в основном органиче-"ские, нейтрализуются аммиаком с10 образованием аммонийных солей.В лигнине кальцинированном"неизбежно содержйтся некоторое избыточное количество свободных катионов кальция как засчет растворения образовавшегося сульфэ 15 та кальция, так и возможно зэ счет не полностью прореагировавшей гидроокисикальция, Свободный кальций неблагоприятно может сказываться на росте иразвитиирастений в связи с тем, что фосфор, железо20 и некоторые другие микроэлементы при из. бытке кальция переходят в связанное состояние и растения испытывают недостаток вэтих элементах питания, хотяони содержатся в субстратах в необходимом количестве.25 Для устранения недостаточности в питании растений и создания запаса минеральных веществ в субстрат вводят фосфор,железо, бор, марганец и цинк в 2-3-х кратных дозах. Минеральные вещества в суб 30 страт добавляют только после обработкигидролизного лйгнина гидроокисью кальцияи раствором аммиака. Железо и другие микроэлементы вводят в виде внутрикомплексных (хелатных) соединений, например, С35 лимонной кислотой, являющейся активнымкомплексообразователем.Пример конкретного выполнения способа получения лигнопона,Подготовка к нейтрализации гидролиз 40 ного лигнина. Навеску массой 50 г влажногогидролизного лигнина помещают в стеклянный стакан вместимостью 350-500 см, заливают 150 см горячей воды, хорошоперемешивают в течение 2-3 мин и оставля 45 ют стоять на 2-3 мин для оседания лигнина.Затем надосадочную жидкость сливают навставленный в воронку фильтр, а в стакан клигйину приливают новую порцию водыобьемом сколо 100 см, перемешивают и50 после оседания лигнина жидкость такжесливают на фильтр, Промывку повторяютеще 2-3 раза по 75-100 см воды, Поомцвнце воды после фильтрования переносят вмерную колбу вместимостью 500 см,объем содержимого колбы доводят дистиллированной водой до метки и используют полученный фильтрат для проведения испытания,Приготовление раствора-суспецзии известкового молока.Известковое молоко удельным весом1,10-1,15 готовят из негашеной извести с содержанием не менее 85 кальция окиси по технологическому регламенту для гидролиэно-дрожжевых и спиртовых производств. Из хорошо перемешанной средней пробы известкового молока отбирают пробу объемом Б смз, переносят в колбу и доливают 195 смз воды дистиллированной, ополаскивают внутренний канал пипетки и хорошо перемешивают, Полученный раствор-суспенэию гидроокиси кальция используют для титрования водных вытяжек из гидролизного лигнина.Приготовление раствора водного аммиака.В колбу помещают 195 см воды и 5 смэ(точно) водного аммиака 25 Я -ного, перемешивают и ополаскиваот внутренний канал пипетки содержимым колбы,Определение дозы известкового молока, необходимой для нейтрализации остаточных количеств серной кислоты в гидролизном лигнине,В стакан вместимостью 250-300 смзмерной колбой переносят 1 ОО см вытяжки2(промывные воды) из навески лигнина, прибавляют 3-4 капли 1;4-ного спиртового раствора фенолфталеина и титруют раствором-суспензией гидроокиси кальция (разведенное в 40 раэ известковое молоко) до желтой окраски. Титрование повторяют несколько раз и вычисляют среднее арифметическое,Определение дозы водного аммиака,необходимой для нейтрализации кислот в . гидролизном лигнине.В стакан к вытяжке после титрованиягидроокисью кальция прибавляют 4-5 капель раствора бромтимола синего и продолжают титровать раствором водного аммиака до синей окраски. Титрование повторяют несколько раз.Обработка результатов.а. Объем известкового молока (Чи,), необходимый для кальцинирования 1 кг лини. на гидролизноговычисляют по Формулаэ Ч 0Ч 11000Чизв,см /кг = .щ(1)где Ч 0 - обьем раствора кальция гидроокиси, израсходованный на титрование 100 смэ вытяжки из лигнина, см;з,Ч 1 - общий обьем (500 см ) вытяжкиз(фильтрата), см;з.Ч 2- объем вытяжки (Фильтрата), взятый на титрование, см;з. 40 - кратность дополнительного разведения известкового молока (200;5-40);в - масса (50 г) навески лигнина, г.б. Объем водного аммиака (Чем.), необходимый для донейтрализации кислот в гидролизном лигнине вычисляют по той же Формуле(1). Обычно для нейтрализации кислот необходимо 0,4-0,6 объема водного аммиака к объему известного молока, вычисленного по формуле (1).Нейтрализация гидролизного лигнина, Нейтрализация остатков серной кислоты и других кислот в лигнине гидролизном (влажностью около 65) проводят известковым молоком удельным весом 1,10-1,15, а донейтралиэацию других кислот до рН 6,0-7,5 проводят 25 ф-ным.водным аммиа- КОМ.Нейтрализацию проводят в порционных смесителях с механической мешалкой. Загружают смеситель порцией лигнинагидролизного (например, 5 т), вклочают мешалку и с помощью соответствующего 25 доэатора подают небольшими порциямихорошо перемешанное известковое молоко (например, 150 дм" на 5 т). После оконЭчвния подачи известкового молока начинают подачу водного аммиака (напри мер,90 дм /5 т).Изготовление лигнопона.В смеситель при постоянном перемеьчивании из Отдельных доэаторов прибавлягог:36 а) суперфосфат гранулированный (например, 10 кг/5 т), увлажненный раствором железа сезонокислого 7-вОДного (напРимеР.1,2-1,5 дм 18-20 -ного железа сернокисло- ГО на :,5-2-Бом растворе лимоннОй кислО ты), перемешивают 10-15 минут;б) раствор других минеральных удобрений (например, 50 дмЗ/Б т), содержащий в БО дмз:1 Б кг аммония азотнокислого, 5 кг калия азотнокислого и 2,5 кг магния аэотно кислого,в) маточный раствор химикатов микроэлементов на 1%-ном растворе лимонной кислоты (например, 2,5 дм /5 т), дополнизтельно разведенный 1:10 водой (например, 50 2,5 дмз и 22,5 дм воды). Состав маточногораствора, г/дм: марганец сернокислый Б-ти водный - 40, кислота борная -20, цинк сернокислый 7-миводный - 3, аммоний молибденовокислый - 1, медь сернокислая Б-тиводная - 2, кобальт азотнокислый 4-хводный - 2, кислоталимонная - 10.После внесения в смеситель всех компонентов перемешивание продолжают в течение 20-30 мин.1768072 Составитель С.ХуаэеваРедактор В. Трубченко Техред М.Моргентал Корректор А. Мотыль Заказ 3594 Тираж . ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 45 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 9 :10Лигнопон может иэготовляться также лигйопонный субстрат (лигнопон) для выра- подругой рецейтуре(как по макро-, таки по .щивания растенйй.микрбэлементному составу). Лигнопон дает возможность предельноПри необходимости проводят сушку упроститьагротехникувыращиваниягидролигнопонапритемпературенеболее 100 С 5 понного зеленого корма с использованием и не допуская его измельчения (с образова- промышленных установок и цехов, а также нием не более 5% фракции с размером час- выращивать непосредственно на жйвотнотиц менее 0,1 мм). водческих фермах витаминно-минеральнойЗаявителю не известен другой способ железной подкормки, поедаемой животны.получения лигнинового субстрата (лигнопо ми без остатка вместе с лигнином;на), содержащий подробное техническое Ф о р м у л а и з о б р е т е н и ярешение с названными признаками, что по-, 1, Способ получения лигнинового субэволяет признать заявляемое решение со- страта для выращивания растений, включаответствующим критериям "новизна" и ющий обработку гидролизного лигнина "существенные отличия". 15 щелочным мелиорантом, о т л и ч а ю щ и йТаким образом, нейтрализация гидро- с я тем, что, с целью повышения качества лиэного лигнина двухступенчатым спосо- субстрата и упрощения способа, обработку бом (остаточных количеств серной кислоты гидролизного лигнина осуществляют послегидроокисью кальция с образованием не- довательно гидроокисью кальция в виде изтоксичного и плохорастворимого гипса и 20 весткового молока до рН 3,0-4,4, а затем .донейтрализация в основном органических гидроокисью аммония доводят рН до 6,0- кислот аммиаком) обеспечивает обеэвре,5, после чего вводят элементы питания живание его токсичности, устранение не- растений.благоприятного влияния на растения 2, Способ по п 1,отл ич а ю щи йс я воэможногоизбыткакальцияисохранению 25 тем, что из элементов питания вводят фосполезных физико-химических свойств кор- фор в виде гранулированного суперфосфата необитаемого субстрата, а насыщение такого и микроэлементы в виде хелатов в 2-3-крат- субстрата макроэлементами и хелатными мик- ных дозах по отношению к общепринятым роэлементами дает воэможность получить нормам,30