HU195530B

HU195530B - Process for treating soil

Info

Publication number: HU195530B
Application number: HU843223A
Authority: HU
Inventors: Pierre Hirschbrunner
Original assignee: Sarea Ag
Priority date: 1983-08-29
Filing date: 1984-08-28
Publication date: 1988-05-30
Also published as: EP0136447A1; PL249374A1; JPH0548277B2; ES8602089A1; AU3188984A; PT79141B; IL72699A0; AR242817A1; IL72699A; CS257263B2; KR930008212B1; HUT36853A; EP0136447B1; PT79141A; DE3469910D1; DZ673A1; MA20212A1; PL138380B1; US4743288A; AU565938B2

Description

A találmány tárgya eljárás talaj kezelésre, a talaja karbamid-formaldehid előkondenzátum és kondenzác ós inlciátor vizes oldatát juttatva.

Az 57-15152 és 58-27304 számú japán közrebocsátási iratokból ismeretesek olyan, karbamid-formaldehid előkondezátumot tartalmazó talajstabilizáló készítmények, amelyekkel a talajt abból a célból kezelik, hogy a talaj biztonságos alapként szolgáljon például épületek és utak megépítéséhez. Ezeket a kompozíciókat a talaj felülete alá injektálják a tervezett szerkezet által meghatározott mélységben. Az 57 -15152. számú közrebocsátási irat szerinti készítmény karbamid-forinnldchid előkondenzátumot, szabad karbamidot, savat (például kénsavat, hidrogén-kloridot, foszforsavat, szulfaininsavat vagy borkó'savat) és sót (például nátrium-kloridot, nátrium-jodidot vagy kálium-jodidot) tartalmaz, míg az 58—27304. számú közrebocsátási irat szerint karbamidformaldehid eíőkondenzátumból (amelynek előállítása során ammóniumsót adagolnak úgy, hogy a reakció semleges közegben menjen végbe) a szabad formaldehidet eltávolítják, egy fémsót (például szulfátot vagy nitrátot) adnak hozzá és a kondenzátum pH-értékét

6,5—9,5-re állítják kikeményítőszerrel, majd a kondenzátumot összekeverik a talajjal, vagy a talajba juttatják és kikeményítik.

A mezőgazdasági és más célokra hasznosított talaj a világ számos részén ki van téve az elemek, így például a szél és a víz okozta eróziónak, különösen ha a talaj könnyű és/vagy homokos. Az ilyen atmoszférikus erózió ellen pedig a következő kétféle alapvető módszerrel küzdöttek; a talaj felső rétegét megkötő növényeket ültettek vagy a talaj felületét egy meghatározott időre megkötő bitumenbevonatot juttattak ki.

A növényzet kiültetése azonban nem igazán alkalmas akkor, amikor az eróziónak kitett talajt mezőgazdasági célokra kívánjuk hasznosítani. A bitumenes felületkezelés viszont nem teljesen kielégítő, mert nem könnyű az alkalmazása és ugyanakkor olyan maradékokat hagy vissza, amelyek hosszabb időn át sem bomlanak le.

Felismertük, hogy a fenti hátrányokat kiküszöböli, egy olyan talajkezelési eljárás, amelynél a talajt karbamidformaldehid előkondenzátum olyan vizes oldatával kezeljük, amely a kondenzáció legfeljebb 24 órán belüli teljessé válásához szükséges mennyiségben, azaz szárazanyagtartalomra számítva 100 tömegrész előkondenzátumra vonatkoztatva 1—5 tömegrész mennyiségben tartalmaz savas kondenzációs iniciátort. Az oldat pH-ja 5 alatti.

A víz és a szél által okozott erózió elleni hatásos védelmen (amit a későbbiekben részletesen be fogunk mutatni) túlmenően az előkondenzátum - amelyet a továbbiakban az egyszerűség kedvéért kötőanyagnak fogunk nevezni — járulékos előnyöket nyújt. Ezek közül az első az, hogy önmagától viszonylag rövid, de előre meghatározható időn belül maradék nélkül lebomlik és járulékosan a benne lévő karbamid következtében hasznos nitrogénforrásként hat. A második előnye az, hogy kezelése vizes oldatban rendkívül egyszerű, szemben a bitumennel, amelynek kezeléséhez speciális berendezésre van szükség, és ráadásul a berendezést alkalmazás után rendkívül alaposan meg kell tisztogatni.

Savas iniciátorként célszerűen ásványi savak használhatók. Különösen előnyös a foszforsav, hiszen az utóbbi végül is a kezelt talajba foszfort juttat.

A talajra kijuttatott oldat az alapvető komponenseken, azaz a kötőanyagon és az inciátoron túlmenően 2 tartalmazhat egy vagy több adalékanyagot, összesen legfeljebb 20 tömeg%-mennyiségben. így például adalékanyagként hasznosíthatunk különböző töltőanyagokat (például felhasznált kávéőrleményt, humlnsavat, aktívszenet), pigmenteket, stabilizátorokat és sűrítőket, továbbá pufferoló anyagokat, műtrágyákat, ásványi sókat és különböző ismert növényvédő szereket. Ezek mindegyikét az elérendő hatás függvényében választjuk meg. így például a tágas stabilizátorokként és/vagy sűritokként leírt anyagok közé tartoznak a növényi eredetű gyanták. Hatásuk közé tartozik a vízben oldhatatlan komponensekre kifejteit szuszpendáló hatás és a kezelő oldat penetrálási sebességére kifejtett szabályozó hatás a viszkozitás módosítása útján. A viszkozitás módosítása befolyásolhatja a kötési sebességet is. A pufferoló hatású t.nyagok, előnyösen a foszfátok (X₂H/XH₂), aborát/bórsav rendszer, az acetátok és a formiátok stabilizálják az oldatot, és így szabályozzák a kötőanyag ülepedést .ebességét, megakadályozva a korai kondenzációt, ami súlyos problémákat okoz a kijuttatásra használt berendezés eltömő dése következtében. Felismertük továbbá, hogy bizonyos anyagok (amelyek stabilizáló és/vagy sűrítő komponensekként hasznosíthatók), közelebbről a kétértékű fémionokkal, például kalcium- és magnéziumionokkal gélt képező poliszacharidok, különösen hasznos adalékanyagok. Ezek a poliszacharidok, így például az alginsav és az alginátok, kismolekulasúlyú metoxipektinek (a 2 267 711 számú francia szabadalmi leírás 3. oldalán részletesen ismertetik ezeknek az anyagoknak a definícióját az észterezett galakturonsavmaradékok százalékos mennyisége alapján), karajagyanta és a gumíarábikuin a talajban lévő kétértékű ionokkal, különösen a kalciummá) érintkezve vékony gélréteget képeznek a talaj felületén, mely réteg megköti a talajszemcséket. Az oldat nem hatol mélyen a talajba, ami azt jelenti, hogy egységnyi talajfelületre vonatkoztatva a felhasznált oldatmennyiség csökkenthető. Ha ilyen gélképző poliszacharidokat hasznosítunk az oldatban, savas kondenzációs iniciátort kell használnunk, hogy a talajban lévő fémionok felszabaduljanak. Továbbá a kötő oldat viszkozitásának túlzott mértékű növekedését - amit például a poliszacharid, különösen az alginát vagy az alginsav jelenléte okoz — elkerülendő előnyös hidratálását gátolni úgy, hogy az oldathoz hidroxilvegyületet, éspedig 1-4 szénatomot tartalmazó alkanolt adagolunk, így például az elkészített oldatnak (a felhasználó által történő bármiféle hígítását megelőzően) tömegrészekben kifejezve jellegzetesen a következő lehet az összetétele;

karbamid-formaldehid előkondenzátum (szárazanyagra vonatkoztatva) 50 poliszacharid 2—20 hidroxilvegyület 0-60 víz 50—150.

Megjegyzendő, hogy ha a poliszacharid egy alginát vagy alginsav és koncentrációja nem haladja meg a mintegy 1 tömeg %-os értéket, akkor nincs szükség a hidroxilvegyület adagolására. A poliszacharid növekvő koncentrációjával azután több hidroxilvegyületet adagolunk, a víz mennyiségét csökkentve. A gyakorlatban a talajkezelő oldatot a leginkább célszerűen a felhasználó számára két független komponens vagy egység formájában bocsáthatjuk rendelkezésre, az egyik tartalmazza az előkondenzátumot különböző, szükség szerint hasz-2195 5.0 nált adalékokkal, míg a másik az iniciátort, megint csak szükség szerint adalékokkal együtt. Közelebbről, az előkondenzátumot rendszerint stabilizáljuk a pll-nak egy bázissal, előnyösen nátrium-hidroxiddal előnyösen 7,010,0 tartományba eső értékre való beállítása útján. Az előkondenzátummal együtt használható egy vagy több pufferoló anyag, főleg a túlságosan gyors kondenzáció megakadályozására abban az esetben, ha a felhasználó túlságosan nagy mennyiségű iniciátort adagolna. Az előkondenzátum oldata tartalmazhatja továbbá a korábbiakban ismertetett adalékanyagok közül bármelyiket. Ez az első komponens rendszerint 15-60 tömeg%mennyiségben tartalmaz előkondenzátumot és megfelelő mennyiségben pufferoló anyagot vagy anyagokat a pH korábbiakban említett előnyös értékének tartására. Tekintettel arra, hogy az előkondenzátum oldatát rendszerint mint koncentrátumot bocsátjuk a felhasználó rendelkezésére, ajánlatos az iniciátor adagolását megelőzően hígítani, rendszerint 1 térfogatrész oldatra vonatkoztatva 2-40 térfogatrész vízzel. Az aktuális hígítást a felhasználó határozza meg, figyelembe véve a rendelkezésre álló permetezőberendezést és a talajfelület egységnyi részére kijuttatni kívánt előkondenzátum-mennyiséget. A gélképző poliszacharidot tartalmazó koncentrátuinokat előnyösen olyan arányban hígítjuk, hogy a talajra kijuttatott oldat 0,05-0,5 tömeg poliszacharidot tartalmazzon.

A második komponens az iniciátorból áll, rendszerint bármiféle adalék nélkül. Á felhasználó berendezéseiben fellépő, túlzott mértékű korrózió veszélyének megelőzése és a bemérés megkönnyítése céljából a savat előnyösen célszerű koncentrációjúra hígítjuk, bár a túlzott mértékű hígítás hátrányos, hiszen akkor nagy térfogatmennyiségű vizet kell szállítani. Durva vezérfonalként azt mondhatjuk, hogy egy egységben vagy komponensben az iniciátor mennyiségének elégnek kell lennie egy egységnyi eíőkondenzátumhoz, vagyis a kettő össze keverésekor a pH-nak elég alacsonynak kell lennie ahhoz, hogy a kondenzáció végbemenjen előre meghatározott minimális időn belül. Ennek az időszakasznak a megválasztásánál figyelembe kell venni az adott sarzs nagyságát és a talajra juttatáshoz, leggyakrabban a permetezéshez szükséges időt, továbbá az előre nem látható eseményekre tekintettel kielégítő biztonsági tűrést is kell hagyni, úgy hogy a felhasználónak ideje maradjon a permetezőberendezés kitisztítására, mielőtt a karbamid bázisú gyanta teljes megszilárdulása bekövetkezik. A legtöbb esetben a 2—5-ös pH alkalmas az összekeveréstől számított 1,5—24 óra kötési idő biztosítására. Természetesen a felhasználó egy adott sarzsnál kevesebb iniciátort is adagolhat a kötési idő megnövelésére, vagy több iniciátort alkalmazhat a reakció gyorsítására. Figyelembe kell azonban azt venni, hogy 2 alatti pH-értékeken a reakció hajlamos igen gyorsan végbemenni. Ugyanakkor a reakció hőmérsékletfüggő és így elővigyázatossági óvintézkedéseket szükséges tenni időjárási forróság esetén.

Miként említettük, a kész kezelőoldatot a legkényelmesebben permetezéssel juttathatjuk ki, haszonnövények kezelésére szokásosan alkalmazott, traktorra szerelt berendezésekkel. Az oldatot a leghasznosabban tavasszal, a vetés után célszerű kijuttatni, olyan arányban, hogy a képződő film sértetlen maradjon, míg a szomszédos barázdákban növekvő növények lombozata betakarja, a barázdák közötti üres teret. A legtöbb haszonnövénynél ez az időszak 3 hét és 10 hét közötti, így — ha az eróziós viszonyokat is figyelembe vesszük — a kötőanyagot rendszerint 100-500 kg/hektár arányban (1050 g/ni²) hasznosítjuk. Ha a kötőanyag gélképző poliszacliaridot tartalmaz, akkor felhasználható mindössze 50 kg/hektár arányban is.

A fő felhasználáson, azaz a talajnak az eróziótól való védelmén és asszimilálható nitrogénnel a talajba juttatásán túlmenően egy karbamid bázisú kötőanyag járulékos előnyöket biztosít. így a talajfelületen folyamatos filmet képezve „üvegház-hatás” érhető el olyan értelemben, hogy a nedvesség a talajfcliilct alatt marad, és a talajpárolgás következtében való lehűlése is elmarad. Sőt, ha a kötőanyag oldata sötét színű pigmentet tartalmaz, akkor a napenergia abszorpciója fokozódik, ezáltal a talaj felmelegszik és ez a növényi növekedést serkenti.

Kísérleteket végeztünk abból a célból, hogy meghatározzuk a film hatását a csírázásra, a film összeférhetőségét különböző növényvédőszerekkel [peszticidekkel] és műtrágyákkal, és a film hatását madárriasztóként: felhasználás előtt az oldathoz alkalmasan illatosított anyagok adagolhatok. Fitotoxicitást nem tapasztaltunk. Bizonyítást nyert, hogy a film nem hagy maradékot a talajban, bomlástermékei teljes mértékben asszimilálhatók a növényi élet során.

A találmányt közelebbről a következő kiviteli példákká! kívánjuk megvilágítani. A példákban említett „rész”, tömegrész és „százalék”, tömegszázalék, hacsak ettől eltérő utalást nem teszünk. A komponensek mennyiségét száraz állapotukra vonatkoztatva adjuk meg.

1. példa

Előkondenzátum-oldatot (A komponens) állítunk elő

a következő anyagokból:
karbamid-fornialdehid előkondenzátum	1500 rész
hűm in savak
(oldhatatlan pigment/töltőanyag)	250 rész
foszfát puffer (foszforsav és nátrium-
lúdroxid keveréke)	3 rész
nátrimn-hidroxid	30 rész
rcetát-puffer (nátrium-acetát oldata)	40 rész
víz	3217 rész

4950 rész rész növényi gyantát (guargyantát) is adagolhatunk. Az oldat ρΗ-ja 7,2-nél stabilizálódik.

Az iniciátor (B komponens) 100 rész foszforsav, ezt 5000 rész vízzel hígítjuk, úgy hogy az A és a B komponensek összekeverésekor 3,0 a végső pH-érték. A kötési idő 2 óra körüli szobahőmérsékleten.

Az így kapott oldatot 25 g karbamid-formaldehid előkondenzátumot használva 1 m² talajra, 50 cm hosszú, és 25 cm széles, nem mély ládákba töltött, könnyű homokos talajra permetezzük. Mindegyik esetben az oldatot a talajfelület felére perinetez.zük, a másik felet érintetlenül hagyjuk. Amikor a kötés teljes (mintegy 2 óra után), szélés vízeróziós kísérleteket végzünk a következőképpen:

Szélerózió

A ládákat horinzontálisan helyezzük cl szélcsatornában így, hogy a hosszabbik oldaluk szembe legyen a behívatott szél irányával. A levegő sebességét 40—50

195 530 km/óra értékre beállítva a talajfelülethez képest 40°-os szögben 20 másodpercen át kezelést végzünk.

Mindegyik kísérletet kétszer megismételjük. Mindegyik esetben megfigyelhető, hogy a kezelt talaj fdülete érintetlen marad, míg a kezeletlen talaj felső 2 cm vastag rétegét a szél magával ragadja.

Vízerózió

A ládákat vízszintes felületen helyezzük el, és a vízszinteshez 20°-os szögben megdöntjük úgy, hogy a hoszszabbik oldaluk a felülethez érjen.

bar nyomású vizet permetezünk függőlegesen lefelé a ládákra, ,,Schlick No. 17” típusú, a láda közepe fölött a talajtól 30 cm távolságban elhelyezett permetezőfejből. A teljes permetezési idő 80 másodperc, és mindegyik kísérletet kétszer megismételjük.

Egyik ládánál sem figyelhető meg a kezelt talajnál erózió, míg a kezeletlen talaj eróziója mindegyik esetben világosan megfigyelhető a kisméretű talajszemcséken, és azon, hogy a szerves anyag kimosódik.

2. példa

Oldatot (A komponens) készítünk a következő anyagból:

karbamid-formaldehid előkondenzátum 600 rész pigment (szén) 10 rész kálium-acetát 20 rész alginsav , 20 rész víz 380 rész

1030 rész

Az oldat pH-ja 7,5 és szobahőmérsékleten legfeljebb 10 hónapon át tárolható.

100 rész ilyen oldathoz 10,8 rész 50 tömeg %-os citromsavoldatot (B komponens) adunk, amikor a pH 4,0 értékre csökken. A kötési idő 25 °C-on 2-3 óra.

3. példa

Oldatot (A komponens) készítünk a következő anyagokból:

karbamid-formaldehid előkondenzátum 325 rész nátrium-alginát 24 rész etanol (32 tömeg%-ós) 483 rész n nátrium-hidroxid-oldat 5 rész víz 163 rész

1000 rész

Ennek az oldatnak a viszkozitása mintegy 1000 cp, 22 °C-on és 10-es pH-értéken.

Felhasználása során ezt az oldatot rendszerint vízzel hígítjuk 1:10 és 1:40 közötti térfogatarányban (az alkalmazni kívánt felhasználási aránytól és az alkalmazott permetezőberendezéstől függően) és 40 rész lűgitatlan A komponensre vonatkoztatva 1 rész 86 tömeg %-os foszforsavvai (B komponens) keverjük össze. A foszforsavnak ezzel a mennyiségével a kötési idő mintegy 24 óra 4 a környezet hőmérsékletén, ez az idő azonban csökkenthető a savmennyiség növelésével.

4. példa

1000 rész előkondenzátum oldatot (A komponens) állítunk elő úgy, hogy 12 rész kisinolelojlasúlyű metoxipektint (lásd a 2 267 711. számú francia szabadalmi leírást) diszpergálunk 467 rész vízben, majd a szabad pektinsav semlegesítése céljából 1 rész szemcsés káliumhidroxidot, illetve pufferként 20 rész dikálium-hidrogénfoszfát-trihidrátot adunk a kapott diszperzióhoz. Ezután a karbamid-formaldehid előkondenzátum 67 tömeg %*os vizes oldatából 500 részt adagolunk, majd az így kapott elegyet 5 percen át keverjük. A kapott oldat viszkozitása 22 °C-on 350 cp és pH-ja 8,3.

Felhasználása során ezt az oldatot a 4. példában ismertetett módon hígíthatjuk azonos arányban vett foszforsav adagolását megelőzően.

Λ kötési idő mintegy 24 óra a környezet hőmérsékletén, és ez az idő csökkenthető az adagolt savmennyíség növelésével.

A 3. és 4, példákban ismertetett oldatokkal egy hektárra vonatkoztatva 50 kg előkondenzátumot használva a kezelt talaj összehasonlítható eilenálíóképességü, 55 km/óra sebességű széllel szemben olyan talajhoz képest, rmelyet 250 kg előkondenzátum/hektár arányban az

1. példa szerinti oldattal (amely nem tartalmaz gélképző poiiszacharidot) kezeltünk.

Megjegyzendő, hogy az előkondenzátuínnak egységnyi talajfelületre vonatkoztatott adott mennyiségénél (például 100 kg/hektár) a képződött film erőssége nő az előkondenzátum hígításával, azaz a film ellenállóképesebb, ha az előkondenzátum azonos mennyiségét például 1 tömeg %-os oldatban használjuk ahhoz képest, mintha 10 tömeg %-os oldatban használnánk.

Claims

1. Eljárás ismert módon talajkezelésre, a talajba karbamid-formaldehid előkondenzátum és kondenzációs iniciátor vizes oldatát juttatva, azzal jellemezve, hogy legalább 5 g/m² arányban olyan, 2 és 5 közötti pH-értékű vizes oldatot használunk, amely 50 tömegrész előkondenzátumra vonatkoztatva, (i) szárazanyagtartalomra számítva 0,5-2,5 tömegrész savas kémhatású kondenzációs iniciátort, (ii) 2-20 tömegrész mennyiségben a talajban lévő kétértékű fémionokkal, nevezetesen kalcium- és magnézimionokkal gélt képező poiiszacharidot, (iii) adott esetben legfeljebb 60 tömegrész mennyiségben 1-4 szénatomos alkanolt, és (iv) adott esetben összesen legfeljebb 20 tömegrész mennyiségben egy vagy több szokásos adalékanyagot, célszerűen töltőanyagot, pigmentet, stabilizáló vagy sűrítő ágenst, műtrágyát, pufferoló anyagot, és/vagy ásványi sót tartalmaz.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy iniciátorként foszforsavat használunk.

3. Az 1. vagy 2. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy políszacharidkéní alginsav, alginátok, kismolekulasúlyú metoxipektínek, karajagy anta és gumiarábikum közül legalább egyet használunk;

-4195 530

4. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy adalél'.ént kúvéörlcmények, lunninsavak, aktívszén és növéyi gyanták közül legalább egyet használunk.

Ábra nélkül