PL191648B1 - Sposób wytwarzania środka nawozowego, stanowiącego schelatowane żelazo, korzystnie krystalicznego - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania środka nawozowego, stanowiącego schelatowane żelazo, korzystnie krystalicznego, przez rozpuszczenie w wodzie soli żelaza dwuwartościowego i substancji chelatujących oraz ich zmieszanie, znamienny tym, że w procesie wykorzystuje się co najmniej 2 substancje chelatujące a wodny roztwór soli żelaza, korzystnie siarczan żelazawy, wprowadza się równocześnie z roztworem wodorotlenku sodowego, w temperaturze najwyżej 30°C, do roztworu etylenodwuaminy z kwasem chlorooctowym w nadmiarze, w wyniku czego zachodzą reakcje tworzenia się kwasu etylenodwuaminoczterooctowego i chelatowania żelaza, po czym roztwór, miesza się tak aby jego temperatura utrzymywała się na poziomie 50 - 55°C, a wówczas dodaje się aż do uzyskania klarownego roztworu następnej substancji chelatującej - monoetanoloaminy, wchodzącej również w reakcję z kwasem etylenodwuaminoczterooctowym, po czym odczyn pH roztworu doprowadza się do ustabilizowanego poziomu 4 - 4,7, korzystnie za pomocą kwasu mlekowego i/lub kwasu cytrynowego, i ewentualnie suszy rozpyłowo.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania środka nawozowego stanowiącego schelatowane żelazo, korzystnie krystalicznego, przeznaczonego, zwłaszcza dla upraw, do których w procesie nawożenia dostaje się niepożądana siarka, w tym również upraw hydroponicznych.

W procesach fizjologicznych roślin żelazo odgrywa ważną rolę: wpływa na syntezę chlorofilu, na proces fotosyntezy i bierze udział w procesach oddychania tkankowego. Żelazo uczestniczy też w metabolizmie azotowym roślin. Stężenie żelaza w roślinach zależy od zaopatrzenia jej w przyswajalne formy tego składnika, od gatunku i wieku rośliny. Z tego względu wiele środków nawozowych zawiera w swoim składzie żelazo i to w przyswajalnej przez rośliny formie schelatowanej.

Znane są również z literatury patentowej sposoby wytwarzania środków nawozowych zawierających schelatowane żelazo.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 178697 płynny środek do zaprawiania nasion i sposób jego wytwarzania. Sposób wytwarzania tego środka polega na tym, że do wody ogrzanej do temperatury około 40°C w trakcie mieszania wprowadza się środek chelatujący, korzystnie sól sodową kwasu etylenodwuaminoczterooctowego w obecności kwasu cytrynowego, po czym utrzymując odczyn pH w wysokości korzystnie 5 dodaje się kwasu borowego, molibdenianu anionu i siarczanu miedzi. Następnie obniżając odczyn pH do poziomu 3,5 - 4,5 i podwyższając temperaturę do co najmniej 70°C wprowadza się siarczan cynku, siarczan manganu i substancję zabezpieczającą przed utlenianiem, korzystnie kwas mlekowy. Z kolei do roztworu o odczynie pH w granicach 3- 4 wprowadza się żelazo, potas, magnez, korzystnie w postaci siarczanów stosując ogrzewanie aż do momentu dodania siarczanu magnezu. Na końcu wprowadza się mocznik, preparat tytanowy i całkowicie rozpuszczalny w wodzie flokulant, przy czym każdy następny składnik wprowadza się po całkowitym rozpuszczeniu poprzedniego.

Znany jest też, bliski naszemu rozwiązaniu, przedstawiony w polskim opisie patentowym nr 184745 sposób wytwarzania środka nawozowego zawierającego przyswajalne żelazo. Sposób ten polegający na rozpuszczeniu w wodzie soli żelaza i substancji chelatujących charakteryzuje się tym, że proces rozpuszczania soli żelaza, dogodnie siarczanu żelaza prowadzi się w warunkach silnie redukujących, w których żelazo występuje wyłącznie w postaci dwuwartościowej. Sole żelaza wprowadza się do zawierającej domieszki substancji aktywizującej, przykładowo hydroksyloaminy, wodnego roztworu kwasów lignosulfonowych i/lub ich soli, które będąc naturalnym kompleksonem również w sposób naturalny oddziaływają na kation żelaza. Następnie otrzymany roztwór tak skompleksowanego żelaza stabilizuje się (utrwala) przez rozbudowanie kompleksów wskutek oddziaływania mieszaniny środków chelatujących organicznych o różnym stopniu siły wiązania w obecności dodatku substancji zmniejszającej napięcie powierzchniowe przykładowo: seperanu, gigtaru, magnofloku.

Środek nawozowy otrzymany według przedstawionego sposobu przeznaczony jest do nawożenia dolistnego i doglebowego roślin i zawiera około 2,7% wagowych schelatowanego żelaza dwuwartościowego. Odznacza się on też niezbyt dużą trwałością wynoszącą maksymalnie 3- 4 miesięcy dla roztworów handlowych. Natomiast mankamentem sposobu wytwarzania środka jest stosowanie kwasów lignosulfonowych i ich soli.

Z powyżej opisanych względów środek ten jest skuteczny do nawożenia dolistnego i doglebowego roślin na glebach o znacznym niedoborze żelaza, jak też roślin, które wymagają zwiększonej ilości żelaza, ale nie spełnia wymogów stawianych przez system upraw hydroponicznych.

Celem wynalazku i wynikającym ztego zadaniem jest opracowanie sposobu wytwarzania środka nawozowego o podwyższonej zawartości schelatowanego żelaza dwuwartościowego, czyli poniżej 5% wagowych i o wydłużonej żywotności, mającego ponadto precyzyjnie ustalony skład wymagany dla potrzeb upraw hydroponicznych, w których nawożenie jest sterowane komputerowo. Uwzględniając fakt, że jon Fe²⁺ jest jonem trudnym do schelatowania, czyli przeprowadzenia go w kompleks o mocnym wiązaniu kleszczowym, uznano za celowe wprowadzenie do procesu więcej niż jednej substancji chelatującej charakteryzującej się odpowiednio dużą masą cząsteczkową.

Okazało się, że w środku nawozowym można podwyższyć ilość schelatowanego żelaza jak i też trwałość kompleksów, poprzez zmianę kolejności dozowania składników, zastosowanie nowej dotychczas nie wykorzystywanej substancji chelatującej, korzystne uzupełnienie procesu o krystalizację i dla specyficznych warunków uprawy charakteryzujących się obecnością siarki zastąpienie gotowej substancji - odpowiednimi substratami.

PL 191 648 B1

Sposób według wynalazku polega na tym, że w procesie wykorzystuje się, co najmniej dwie substancje chelatujące, a wodny roztwór soli żelaza, korzystnie siarczan żelazawy, wprowadza się równocześnie z roztworem wodorotlenku sodowego, w temperaturze najwyżej 30°C, do roztworu etylenodwuaminy z kwasem chlorooctowym w nadmiarze, w wyniku czego zachodzą reakcje tworzenia się kwasu etylenodwuaminoczterooctowego i chelatowania żelaza. Następnie roztwór miesza się tak, aby jego temperatura utrzymywała się na poziomie 50 - 55°C, a wówczas dodaje się aż do uzyskania klarownego roztworu następnej substancji chelatującej - monoetanoloaminy, wchodzącej również w reakcję z kwasem etylenodwuaminoczterooctowym, po czym odczyn pH roztworu doprowadza się do ustabilizowanego poziomu 4 -4,7 korzystnie za pomocą kwasu mlekowego i/lub kwasu cytrynowego, i ewentualnie suszy rozpyłowo.

Po wprowadzeniu do roztworu kwasu mlekowego i/lub kwasu cytrynowego, całość miesza się aż do ustabilizowania odczynu pH roztworu. Do wytwarzania substancji chelatujących w postaci soli sodowych stosuje się korzystnie 45% roztwór NaOH. Roztwór NaOH dodaje się jednorazowo lub porcjami.

Stosując sposób według wynalazku rezygnuje się z kwasów lignosulfonowych i ich soli. Poszerzenie procesu o etap wytwarzania soli sodowych kwasu etylenodwuaminoczterooctowego i/lub jego pochodnych, a przede wszystkim wytwarzania kwasu etylenodwuaminoczterooctowego z substratów zamiast stosowania gotowych produktów wpłynęło nie tylko na ułatwienie procesu chelatacji jonów żelazawych lecz i pozwoliło obniżyć koszty procesu. Aktywizująco na proces chelatacji wpłynął też dodatek monoetanoloaminy, która wchodzi w reakcję z powstałym kwasem etylenodwuaminoczterooctowym. Otrzymany środek nawozowy - chelat żelaza jest znacznie trwalszy od znanych tego typu chelatów zagranicznych, co wykazały badania aktywności jonów żelaza w roztworze roboczym przeprowadzone przez Akademię Rolniczą w Poznaniu, jednakże zawiera niewielką ilość chloru, czyli do maksimum 1% wagowych,

Przykład: W 400 l wody w mieszalniku chłodzonym płaszczem wodnym rozpuszcza się 300 kg NaOH w płatkach, tak aby temperatura roztworu nie przekraczała 70°C. Roztwór NaOH schładza się do temperatury 20°C. Osobno w 50 l wody rozpuszcza się 49 kg etylenodwuaminy i roztwór schładza się do temperatury 25°C. Podobnie rozpuszcza się w 200 l wody -240kg siarczanu żelazawego. Następnie w reaktorze w trakcie mieszania rozpuszcza się 350 kg 98% kwasu chlorooctowego w300 l wody i niezwłocznie po rozpuszczeniu do roztworu wkrapla się otrzymany wcześniej roztwór etylenodwuaminy, tak aby temperatura nie przekroczyła 25°C. Z kolei do reaktora dodaje się, w temperaturze nie przekraczającej 30°C roztworu siarczanu żelazawego równocześnie z roztworem wodorotlenku sodowego. Reakcje tworzenia się kwasu etylenodwuaminoczterooctowego i chelatowania żelaza są egzotermiczne. Dla utrzymania temperatury w granicach 50 -55°C roztwór miesza się przez około 3 godziny. Następnie dodaje się 150kg monoetanoloaminy wskutek czego uzyskuje się klarowny roztwór którego odczyn pH obniża się do poziomu 4,2 za pomocą 8kg kwasu cytrynowego. Otrzymany roztwór miesza się przez dwie godziny dla ustabilizowania pH, po czym konfekcjonuje jako płynny środek nawozowy z całkowicie schelatowanym żelazem. Poddając go suszeniu rozpyłowo przy temperaturze wlotu 225°C i temperaturze wylotu 100°C otrzymuje się środek nawozowy o zawartości 7,5% wagowych całkowicie schelatowanego żelaza i zawartości 1% wagowych Cl, określonego jako Fe Forte.

Pomimo że chlor nie jest pożądanym składnikiem nawozów, to w pewnych okolicznościach jego obecność może być wskazana, co zostanie bliżej wyjaśnione. Jak twierdzą niektórzy specjaliści, stosowanie nawozów, w których jest zbyt dużo siarki jest niekorzystne -gdyż siarka blokuje przyswajanie molibdenu z gleby. Molibden przyspiesza przemiany azotu w roślinie i wówczas poziom azotanów jest w normie. Jeśli molibdenu w roślinie jest mało, wówczas przemiany azotu zachodzą powoli i poziom azotanów wzrasta. Wydaje się więc, że dla roślin które nie są uczulone na chlor, „nadwyżki” siarki można zastąpić chlorem. Zatem obecność chloru w środku nawozowym - chelacie żelaza, może w pewnych przypadkach niwelować niekorzystne ze względu na przyswajalność molibdenu działanie siarki.

Claims (4)

1. Sposób wytwarzania środka nawozowego, stanowiącego schelatowane żelazo, korzystnie krystalicznego, przez rozpuszczenie w wodzie soli żelaza dwuwartościowego i substancji chelatują4

PL 191 648 B1 cych oraz ich zmieszanie, znamienny tym, że w procesie wykorzystuje się co najmniej 2 substancje chelatujące a wodny roztwór soli żelaza, korzystnie siarczan żelazawy, wprowadza się równocześnie z roztworem wodorotlenku sodowego, w temperaturze najwyżej 30°C, do roztworu etylenodwuaminy z kwasem chlorooctowym w nadmiarze, w wyniku czego zachodzą reakcje tworzenia się kwasu etylenodwuaminoczterooctowego i chelatowania żelaza, po czym roztwór, miesza się tak aby jego temperatura utrzymywała się na poziomie 50 - 55°C, a wówczas dodaje się aż do uzyskania klarownego roztworu następnej substancji chelatującej - monoetanoloaminy, wchodzącej również w reakcję z kwasem etylenodwuaminoczterooctowym, po czym odczyn pH roztworu doprowadza się do ustabilizowanego poziomu 4 -4,7, korzystnie za pomocą kwasu mlekowego i/lub kwasu cytrynowego, i ewentualnie suszy rozpyłowo.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, żepo wprowadzeniu do roztworu kwasu mlekowego i/lub kwasu cytrynowego, całość miesza się aż do ustabilizowania odczynu pH roztworu.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do wytwarzania substancji chelatujących w postaci soli sodowych stosuje się korzystnie 45% roztwór NaOH.

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że roztwór NaOH dodaje się jednorazowo lub porcjami.