способ получения фунгицидов меди

Формула изобретения

Способ получения фунгицидов меди, включающий электролиз растворов хлоридов, отличающийся тем, что процесс электролиза ведут с использованием медных электродов, электролиз осуществляют при плотности тока 10 А/м², напряжении 18 В и температуре 20-25°С, а в качестве электролита используют природный бишофит, при этом процесс электролиза является одностадийным.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области электролитически полученных неорганических фунгицидов, в частности к способу получения комплекса хлоритов, гипохлоритов, гипобромитов, гипоиодитов меди в форме водного раствора, который используется для защиты сельскохозяйственных культур от заболеваний.

Известен способ получения хлорокиси меди, включающий получение хлорида меди путем растворения металлической гранулированной меди в соляной кислоте в присутствии кислорода воздуха или хлора и осаждения хлорокиси меди при взаимодействии хлорной меди с углекислым кальцием [М.Г.Габриелова, Н.А.Морозова, Производство неорганических ядохимикатов. Изд. «Химия». М. - Л. 1964, с 232-238. - аналог].

Недостатками данного способа являются многостадийность процесса и высокий расход используемых исходных компонентов.

Наиболее близким к заявляемому способу является электролитический способ получения фунгицида хлорокиси меди, включающий электролиз растворов хлоридов [патент РФ № 2209855, 2001 г. - прототип].

Недостатками данного способа являются низкая фунгицидная активность раствора хлорокиси меди, высокая норма расхода фунгицида, многостадийность процесса получения конечного продукта, высокий расход электроэнергии, процесс ведется при напряжении 220 В и плотности тока 110А/м ².

Технической задачей заявляемого изобретения является увеличение фунгицидной активности раствора за счет возникновения синергического эффекта при одновременном упрощении процесса получения фунгицида меди, снижении нормы расхода фунгицида и энергозатрат.

Решение технической задачи достигается тем, что в способе получения фунгицидов меди, включающем электролиз растворов хлоридов, процесс электролиза ведут с использованием медных электродов, электролиз осуществляют при плотности тока 10 А/м² , напряжении 18 В и температуре раствора электролита 20-25°С, а в качестве электролита используют природный бишофит, при этом процесс электролиза является одностадийным.

При электролизе раствора природного бишофита плотностью 1,3 г/л с содержанием ионов хлора 340,8 г/л, ионов брома 5,6 г/л на аноде происходит ионизация хлорид-ионов и металлической меди

2Cl^--2е^- Cl₂

2Cu-2е^- 2Cu⁺

При этом выделяющийся хлор растворяется в электролите с образованием хлорноватистой и хлористоводородной кислот

Cl₂+Н₂O=HClO+HCl

На катоде происходит восстановление молекул воды с выделением водорода

2Н₂O+2е^- =Н₂+2OH^-

Атомы водорода после восстановления на катоде выделяются из раствора в виде газа, оставшиеся ионы ОН^- образуют возле катода с ионами Mg²⁺ щелочь, а с ионами Cu⁺ оксид меди I (закись меди)

2Cu⁺+2OH^- =Cu₂O+H₂O

При этом вследствие перемешивания анолита с католитом происходит взаимодействие хлорноватистой и бромноватистой кислот со щелочью с образованием гипохлорита и гипобромита магния и меди

2HClO+Mg(ОН)₂ =Mg(ClO)₂+2Н₂O

4HClO+Cu ₂O=2Cu(ClO)₂+2Н₂O

2HBro+Mg(ОН)₂=Mg(BrO)₂+2Н₂O

2HBro+Cu₂O=Cu(BrO)₂+Н₂ O

Часть получающихся гипохлоритов в значительной степени диссоциируют с образованием ионов ClO^-, которые способны к дальнейшему анодному окислению с образованием хлорит-иона ClO₂ ^-

2HClOL+ClO^-=ClO ₂ ^-+2Cl^-+Н⁺

При электролитическом окислении раствора природного бишофита образуются хлориты, гипохлориты, гипобромиты магния и меди, взаимное действие которых создает синергический эффект, усиливая тем самым фунгицидную активность конечного дезинфицирующего продукта, что и является новым техническим эффектом заявляемого способа.

По предварительной оценке ВНИИ Галургии общие запасы бишофита только Волгоградского месторождения составляют 250 млрд тонн. Залежи природного бишофита в Нижнем Поволжье практически целиком (до 98%) сложены мономинералом бишофитом (MgCl₂ ·6Н₂O). Природным хлоридам магния, как правило, сопутствуют его бромиды и иодиды.

Способ получения фунгицида гипохлорита и хлорита меди является одностадийным и осуществляется следующим образом. В качестве электролита используют раствор природного бишофита, содержащий 90-96% MgCl₂ и 0,4-0,95% Br₂ и J2, плотностью 1,3 г/см³ , с содержанием ионов хлора 340,8 г/л, ионов брома 5,6 г/л, из которого готовят однопроцентный раствор, который заливают в непроточный электролизер. В качестве электродов используют медь. Процесс ведут на постоянном токе при заданных параметрах плотности тока 10 А/м². Процесс электролиза раствора бишофита осуществляется в течение 0,5 часа. По окончании электролиза по известной методике (иодометрическое определение меди и хлора) определяется концентрация меди и активного хлора. Величина водородного показателя среды (рН) исходного раствора и полученного конечного продукта контролируется по рН-метру милливольтметру рН-121.

По известным формулам расчета показателей электрохимического процесса рассчитывается выход по току для определения удельного расхода электроэнергии.

Для проверки заявляемого способа были проведены серии стендовых испытаний с использованием растворов природного бишофита различных концентраций.

Примеры конкретного исполнения:

брали раствор природного бишофита разных концентраций и приводили процесс электролиза при плотностях тока 1-10 А/м ² и температуре 20-25С°. Результаты испытаний приведены в таблице.

По приведенным результатам экспериментов видно, что оптимальным режимом, при котором фунгицидная активность наибольшая, является режим по примеру 2 (электролиз раствора природного бишофита концентрацией 1%, плотность тока 10А, напряжение 18 В, температура 20-25°С). Фунгицидная активность выше 100% является губительной для клеток растений.

Таким образом, предлагаемый способ получения фунгицидов меди в сравнении со способом получения фунгицида хлорокиси меди по прототипу обеспечивает уменьшение расхода сырья и реактивов, снижение затрат электроэнергии в 10 раз, а проведенный бактериологический анализ показал, что при обеззараживании фунгицидом, приготовленным из раствора природного бишофита, биологическая активность повышается в 1,4 раза.