способ получения питательных растворов, содержащих микроэлементы (микровит)

Формула изобретения

1. Способ получения питательных растворов, содержащих микроэлементы, включающий введение кислого компонента в горячую воду и добавление в полученный кислый раствор последовательно солей микроэлементов, отличающийся тем, что в качестве кислого компонента в горячую воду вводят лимонную кислоту, добавляют в нее раствор натриевой соли оксиэтилендифосфоновой кислоты при соотношении 1: (0,4-0,7) соответственно, в смесь при рН= 1,5-2,3 вводят при перемешивании сульфаты железа и марганца до полного растворения солей, в полученный раствор добавляют аммоний или калийсодержащий компонент до доведения рН раствора до 2,4-3,5, после чего добавляют неорганические соли цинка, кобальта и молибдена, перемешивание ведут до полного их растворения и затем вводят сульфаты меди и магния и борную кислоту, при этом микроэлементы вводят в количествах, регламентируемых марками питательных растворов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве аммонийсодержащего компонента берут либо цитрат аммония, либо раствор аммиака, в качестве калийсодержащего компонента - карбонат калия или гидроксид калия, а в качестве неорганических солей цинка берут сульфаты цинка, в качестве неорганических солей кобальта - сульфаты или нитраты кобальта, в качестве солей молибдена - молибдат аммония, при этом температуру процесса поддерживают на уровне 75-90^oС.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в полученный питательный раствор микроэлементов дополнительно вводят мочевину и/или нитрат аммония, а также нитрат или карбонат калия в количествах, регламентируемых марками питательных растворов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к получению питательных растворов, содержащих микроэлементы, используемых для корневой и внекорневой подкормки, в смеси с макроудобрениями или самостоятельно.

Известен способ получения питательных растворов, содержащих микроэлементы, включающий растворение в горячей воде H₃BO₃ с последующим введением в раствор концентрированной H₂SO₄ и последовательное добавление сульфатных солей Zn, Fe, Mn, Cu, а также Co(NO₃)₂6H₂O и (NH₄)₆Mo₇O₂₄4H₂O. В полученную смесь снова добавляют концентрированную H₂SO₄ и дистиллированную воду.

Недостатком способа является достаточно низкая растворимость солей, что приводит к уменьшению содержания микроэлементов в готовом питательном растворе, а также то, что в растворе не образуется комплексонов, наиболее близкой к растениям формы, что также снижает качество питательных растворов. Раствор микроэлементов и макроэлементов готовят отдельно из-за образования малорастворимых соединений (фосфаты микроэлементов). Данные растворы используют в основном для гидропоники. (Рекомендации по применению удобрений для получения планируемых урожаев высокого качества овощных культур на искусственных субстратах (минеральная вата, цеолит) и их компонентах в защищенном грунте. - М. : Союзсельхозхимия, ЦИНАО, 1991, с. 11 и 12).

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является другой известный способ получения питательных растворов, содержащих микроэлементы, включающий введение кислого компонента в горячую воду и добавление в кислый раствор последовательно солей микроэлементов. По этому способу борную кислоту растворяют в горячей воде, затем добавляют концентрированную H₂SO₄ или азотную кислоту для предупреждения выпадения осадка. Затем добавляют сернокислый цинк и сернокислое железо окисное или железо хелатное и раствор снова подкисляют кислотой, затем поочередно добавляют растворенные заранее соли Mn, Cu, Mo. Раствор охлаждают. Концентрация маточного раствора не должна превышать предел растворимости удобрений. Микроэлементы не рекомендуется смешивать с макроэлементами, так как многие из них взаимодействуют с фосфором, образуя нерастворимые фосфаты. (Рекомендации по применению микроудобрений для получения планируемого урожая высокого качества овощных культур в защищенном грунте. - М. : Союзсельхозхимия, ЦИНАО, 1991, с. 30 и 31). Недостатком способа является достаточно низкая растворимость микроэлементов, соответственно в готовом продукте - малое содержание микроэлементов. (Содержание микроэлементов в прототипе, г/л: B - 6,2; Zn - 5,7; Fe - 12,5; Mn - 5,7; Cu - 0,5; Co - 0,5; Mo - 1,4; _м.э. = 32,5 г/л действующего вещества).

Нами поставлена задача создать способ получения питательных растворов, содержащих микроэлементы, позволяющий получиить в готовом продукте микроэлементы в форме биометаллов (то есть связанных с органическим лигандом комплексообразователя), легко усвояемые растениями, а также в концентрациях, значительно превышающих растворимость неорганических солей благодаря образованию комплексных соединений микроэлементов, имеющих лучшую растворимость в воде.

Поставленная задача решена в способе получения питательных растворов, содержащих микроэлементы, включающем введение кислого компонента в горячую воду и добавление в полученный кислый раствор последовательно солей микроэлементов. В качестве кислого компонента берут лимонную кислоту. В полученный раствор добавляют натриевую соль оксиэтилендифосфоновой кислоты при соотношении 1: (0,4-0,7) соответственно и в смесь при pH раствора 1,5 - 2,3, вводят сульфаты Fe и Mn и перемешивают до полного их растворения, затем добавляют аммонийсодержащий или калийсодержащий компоненты (подщелачивающие агенты) до доведения pH раствора 2,4 - 3,5, после чего вводят неорганические соли Zn, Co и Mo, перемешивание ведут до полного их растворения и добавляют сульфаты Cu и Mg, а затем - борную кислоту. Температуру растворения солей поддерживают на уровне 75-90^oC. Все микроэлементы вводят в количествах, регламентируемых марками питательных растворов. Возможно в раствор микроэлементов дополнительно вводить мочевину и/или нитрат аммония, а также нитрат или карбонат калия (количество всех элементов регламентируется марками питательных растворов). В качестве аммонийсодержащего компонента, вводимого для доведения pH раствора 2,5-3,5, берут цитрат аммония или аммиак. В качестве калийсодержащего компонента берут карбонат калия или KOH; в качестве солей Zn используют сульфат Zn, в качестве солей Co - сульфат или нитрат Co, а в качестве соли Mo - молибдат аммония.

Сущность способа заключается в следующем. Наиболее целесообразным в настоящее время считается получение питательного раствора, в котором микроэлементы находятся в виде комплексонатов. В связи с этим в процессе проводят хелатирование неорганических солей микроэлементов путем их взаимодействия в водных растворах с комплексообразователями при определенных условиях.

Лимонная кислота обеспечивает нужную величину pH водного раствора, а также сама является комплексообразователем, ее анион является органическим лигандом, имеющим сродство ко многим катионам микроэлементов, в первую очередь - железу. Натриевая соль оксиэтилидендифосфоновой кислоты (ОЭДФ) является комплексоном, который хорошо действует в кислой среде.

В композиции двух комплексообразователей: лимонной кислоты и натриевой соли ОЭДФ возможно образование хорошо растворимых разнолигандных (смешанных) комплексонатов металлов разного состава. Однако соотношение лимонной кислоты и натриевой соли должно быть определенным. Увеличение доли натриевой соли ОЭДФ приведет к снижению растворимости солей поливалентных Fe и Mn, а уменьшение ее - к снижению растворимости остальных микроэлементов (двухвалентных).

Одним из основных факторов комплексообразования является выбор величины pH. При введении солей Fe и Mn необходимо доведение кислого раствора до величины pH 1,5-2,3, так как при его снижении образуются малорастворимые протонированные формы микроэлементов, а его повышение приводит также к формированию малорастворимых соединений (бетаиновые структуры).

При введении ионов Zn, Co и Mo наиболее целесообразно поддерживать pH, равное 2,4-3,5, для чего в раствор добавляют аммонийсодержащий или калийсодержащий компонент (подщелачивающий агент). Снижение его приводит к образованию малорастворимых протонированных или малохелатированных соединений, повышение вышеуказанной величины также приводит к образованию малорастворимых полиядерных соединений.

Температуру растворения солей микроэлементов поддерживают в интервале 75-90^oC. Ее снижение приводит к замедлению реакции взаимодействия ингредиентов (недостаточно тепловой энергии), а увеличение температуры выше 90^oC нецелесообразно, так как приводит к увеличению испарения воды и NH₃.

По предложенному способу возможно получать как питательные растворы, которые содержат только микроэлементы, так и питательные растворы, содержащие добавочно макроэлементы. Они применяются, в основном, для листового питания растений. Возможно добавлять питательные растворы в маточный раствор макроэлементов для получения удобрений корневого питания.

По предложенному способу в качестве аммонийсодержащего компонента можно использовать аммиак, но наиболее целесообразным является использование цитрата аммония. Последний выполняет роль не только подщелачивающего реагента и источника азота, но и цитратный ион является лигандом комплексообразователя - лимонной кислоты (при этом снижается дозировка лимонной кислоты).

Способ проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1. В 0,5 л горячей воды добавляют 100 г лимонной кислоты и 60 г натриевой соли ОЭДФ (соотношение 1 : 0,6). Температуру раствора поддерживают на протяжении всего процесса 90^oC, pH раствора составляет 1,7. Затем в раствор добавляют 170 г сульфата Fe и 110 г сульфата Mn. Процесс перемешивания ведут до полного растворения компонентов. После этого в раствор вводят 30 г цитрата аммония, pH 3,0. При этом pH среды в раствор добавляют 15 г сульфата Co, 9 г молибдата аммония и 36 г сульфата Zn. Раствор тщательно перемешивают и вводят 35 г сульфата меди, 209 г сульфата Mg и 56 г H₃BO₃. В результате получают питательный раствор (концентрат микроэлементов), содержащий, г/л: Fe - 30; Mn - 30; B - 11; Zn - 8; Cu - 8; Co - 3; Mo - 5; Mg - 20, плотность раствора - 1,335 г/см³, pH - 3,0. _м.э.= 115 г/л действующего вещества.

Пример 2. Процесс осуществляют как показано в примере 1. Но после получения концентрированного раствора микроэлементов в него вводят 28 г мочевины и 53 г KNO₃, в результате получают концентрат состава, г/л: Fe - 30; Mn - 30; B - 11; Zn - 8; Cu - 8; Co - 3; Mo - 5 и макроэлементы, г/л: N - 20; K - 20, плотность - 1,45, pH - 2,7. _м.э.= 115 г/л, N, K.

Результаты остальных опытов сведены в таблице.

Использование предложенного способа позволяет получить питательные растворы, содержащие микроэлементы, в двух видах (только содержащие микроэлементы и их смесь с макроэлементами), что делает их универсальными. Содержание в них питательных веществ широко варьируется в зависимости от заданной марки, при этом все микроэлементы гарантировано находятся в водорастворимой форме (независимо от их соотношения). Кроме того, микроэлементы находятся в полуорганической форме, для которой характерна высокая биологическая активность в тканях растительного организма и наилучшая усвояемость растениями.

Полученный по предложенному способу питательный раствор не уступает смеси сухих форм хелатированных микроэлементов, выпускаемых за рубежом, но значительно проще в технологическом отношении (отсутствует энергетически емкая стадия сушки). Так как полученный по предложенному способу питательный раствор является концентратом, то при его последующем разведении у потребителя гарантируется полное растворение в воде.