Способ получения гуминовых веществ, растворимых в кислой среде

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ, РАСТВОРИМЫХ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт проблем использования природных ресурсов и экологии Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Бамбалов Николай Николаевич Жданок Светлана Леонидовна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт проблем использования природных ресурсов и экологии Национальной академии наук Беларуси(57) Способ получения гуминовых веществ, растворимых в кислой среде, включающий щелочную экстракцию торфа, отделение нерастворимой части торфа, подкисление щелочного экстракта до рН 1-2 для осаждения гуминовых кислот и отделение полученного раствора от осадка гуминовых кислот, отличающийся тем, что щелочной экстракт перед подкислением облучают УФ-светом до уменьшения оптической плотности в 1,5-2,0 раза. Изобретение относится к области химической переработки природных соединений и может быть использовано в различных технологических процессах, где применяются вод 7764 1 2006.02.28 ные и кислотные растворы гуминовых веществ, например при дезактивации технологического оборудования, загрязненного радионуклидами. Известен способ получения гуминовых веществ, растворимых в кислой среде, заключающийся в окислении торфа пероксидом водорода 1. Недостатками этого способа являются большая продолжительность процесса окисления (несколько суток) и низкая производительность (необходимость работ с небольшими количествами торфа из-за сильного разогревания реакционной смеси). Кроме этого, необходимо использовать большие количества пероксида водорода (0,8-1,0 массовых частей по отношению к торфу). Известен способ получения гуминовых веществ, растворимых в кислой среде (фульвокислот), заключающийся в экстракции торфа водными растворами щелочей, отделении щелочного экстракта от остатка торфа, подкислении щелочного экстракта минеральной кислотой до 12, отделении кислого раствора гуминовых веществ, растворимых в кислой среде,от осадка гуминовых кислот. Этот способ взят нами в качестве прототипа 2. Недостатком его является невысокий выход гуминовых веществ, растворимых в кислой среде, из торфа. Задачей данного изобретения является разработка способа, обеспечивающего повышение выхода гуминовых веществ, растворимых в кислой среде. Увеличение их выхода можно достичь, если щелочной экстракт торфа, полученный по прототипу, перед подкислением минеральной кислотой облучить УФ светом до уменьшения оптической плотности в 1,5-2 раза. Пример осуществления способа 1 Древесно-осоковой торф низинного типа со степенью разложения 40-45 , зольностью 24 из торфяного месторождения Бахинь Житковичского района Гомельской области настаивали в 0,1 нв течение 20 часов при 18-20 С, щелочной экстракт отделили от остатка торфа фильтрованием. Полученный щелочной экстракт разделили на семь равных частей, из которых одну часть подкисляли 10 серной кислотой до 1 без облучения УФ светом, а остальные облучали УФ светом с длиной волны 253 нм в течение 1,2, 3, 4, 5 и 6 часов соответственно. Затем все облученные аликвоты щелочного экстракта подкисляли 10 серной кислотой до 1 так же, как и необлученную часть. Выпавшие при подкислении осадки гуминовых кислот отделяли центрифугированием. В прозрачных кислых растворах определяли величину оптической плотности на приборе КФК-2 при 440 нм и количество гуминовых веществ, растворимых в кислой среде хромовым методом 3. Результаты, представленные в таблице, свидетельствуют о том, что облучение щелочного экстракта из торфа УФ светом с длиной волны 253 нм в течение 1-6 часов приводит к существенному снижению величины оптической плотности и вместе с тем к увеличению выхода гуминовых веществ, растворимых в кислой среде. В результате облучения в течение 3 часов произошло увеличение выхода гуминовых веществ, растворимых в кислой среде, из торфа на 77 по сравнению с прототипом. Дальнейшее увеличение продолжительности облучения до 4 часов не привело к повышению выхода гуминовых веществ,растворимых в кислой среде, в то время как оптическая плотность щелочного экстракта продолжала снижаться, а при облучении в течение 5 часов выход гуминовых веществ, растворимых в кислой среде, уменьшился. Таким образом, для увеличения выхода гуминовых веществ, растворимых в кислой среде, достаточно облучить щелочной экстракт из торфа УФ светом в течение 3 часов, т.е. до уменьшения его оптической плотности в 2 раза по сравнению с исходной. Пример 2 В качестве исходного сырья брали пушицево-сфагновый торф верхового типа со степенью разложения 30 и зольностью 1,6 из торфяного месторождения Дукора Пуховичского района Минской области и далее все процедуры выполняли так, как описано в примере 1. Для облучения щелочного экстракта из торфа использовали УФ свет с длиной волны 253 нм. В данном примере за 3 часа облучения произошло увеличение выхода гуминовых веществ, растворимых в кислой среде, из торфа на 230 , оптическая плотность уменьшилась в 1,6 раза. Дальнейшее облучение щелочного экстракта из торфа приводит к уменьшению выхода гуминовых веществ, растворимых в кислой среде. 2 7764 1 2006.02.28 Пример 3 Использовали торф, описанный в примере 1. Все процедуры выполняли точно так же,как описано в примере 1, но для облучения использовали свет с длиной волны 365 нм. Результаты, представленные в таблице, показывают, что, как и в двух предыдущих примерах, при облучении щелочного экстракта из торфа УФ светом уменьшилась оптическая плотность в 2 раза и достигнуто увеличение выхода гуминовых веществ, растворимых в кислой среде, на 60 по сравнению с прототипом. Как и в первом примере, для увеличения выхода гуминовых веществ, растворимых в кислой среде, не требуется облучение щелочного экстракта из торфа более 3 часов. Пример 4 Использовали торф, описанный в примере 2, с которым выполняли все процедуры,описанные в примере 1, но для облучения щелочного экстракта из торфа применяли УФ свет с длиной волны 365 нм. Результаты, приведенные в таблице, показывают, что облучение щелочного экстракта из верхового торфа УФ светом увеличило выход гуминовых веществ, растворимых в кислой среде, на 300 по сравнению с прототипом. Влияние облучения ультрафиолетовым светом щелочных экстрактов из торфа на выход веществ, растворяющихся при 1 ПродолОблучение УФ светом,253 нм Облучение УФ светом,365 нм жительВыход веществ,Выход веществ,Оптическая плотОптическая плотность растворимых при растворимых при ность щелочного облуче- ность щелочного 11 экстракта, 440 экстракта, 440 ния, ч мг Низинный торф,40-450 1,15 90 100 1,15 90 100 0,5 1,00 140 155 0,95 97 107 1 0,85 150 166 0,9 102 113 2 0,7 160 177 0,68 110 122 3 0,58 160 177 0,57 144 160 4 0,48 150 166 0,43 144 160 5 0,40 140 155 0,35 100 111 Верховой торф,300 1,52 60 100 1,52 60 100 0,5 1,45 160 375 1,40 140 233 1 1,40 215 358 1,30 196 327 2 1,25 240 400 1,25 200 333 3 0,90 260 433 0,95 240 400 4 0,74 250 416 0,75 205 342 5 0,65 240 400 0,52 160 267 Из данных таблицы видно, что оптимальным параметром способа, обеспечивающим наибольший выход целевого продукта, является облучение УФ светом до уменьшения оптической плотности щелочного экстракта в 1,5-2 раза. Пример 5 Использовали торф, описанный в примере 1. Экстракцию гуминовых веществ осуществляли 0,02 н гидроксидом натрия при 80 С в течение 3 часов при соотношении торфэкстрагент 150, щелочной экстракт отделяли фильтрованием. Из фильтрата взяли три порции с таким расчетом, чтобы в каждой из них содержалось по 90 мг гуминовых веществ, растворимых в кислой среде, как в примере 1. Одну порцию раствора гуминовых веществ подкислили до 1 без облучения УФ светом, вторую порцию облучали УФ светом с длиной волны 253 нм в течение 3 часов, третью - таким же светом, но в течение 5 часов. Оптическая плотность раствора, облученного в течение 3 часов, уменьшилась в 1,8 раза, а после 5-часового облучения - в 2,3 раза. Выход веществ, растворимых при 3 7764 1 2006.02.281, составил при трехчасовом облучении 167 мг, при 5-часовом облучении 133 мг. В обоих случаях выход веществ, растворимых при 1, был выше, чем у необлученных гуминовых веществ, и составил 185 и 146 в сравнении с необлученным вариантом. Эти результаты принципиально не отличаются от результатов, полученных при выделении гуминовых веществ из торфа без нагревания. Пример 6 Использовали торф, описанный в примере 1. Экстракцию гуминовых веществ осуществляли 0,02 н гидроксидом калия при 80 С в течение 3 часов при соотношении торфэкстрагент 150, щелочной экстракт отделяли фильтрованием. Из фильтрата взяли две порции с таким расчетом, чтобы в каждой из них содержалось по 90 мг гуминовых веществ, растворимых в кислой среде, как в примере 1. Одну порцию раствора гуминовых веществ подкислили до 1 без облучения УФ светом, вторую порцию облучали УФ светом с широким спектром от 180 до 400 нм в течение 3 часов. Оптическая плотность раствора после облучения уменьшилась в 1,9 раза в сравнении с оптической плотностью необлученного экстракта. Выход гуминовых веществ, растворимых при 1, составил 158 мг или 175 к варианту без облучения. Таким образом, использование гидроксида калия для экстракции гуминовых веществ из торфа и облучение экстракта широким спектром УФ света принципиально не повлияли на выход гуминовых веществ, растворимых в кислой среде, если сравнивать с примером 1. Пример 7 Использовали торф, описанный в примере 1, выделение гуминовых веществ осуществляли так же как, и в примере 1. Щелочной экстракт отделяли фильтрованием. Из фильтрата взяли три порции с таким расчетом, чтобы в каждой из них содержалось по 90 мг гуминовых веществ, растворимых в кислой среде, как в примере 1. Одну порцию раствора гуминовых веществ подкислили до 1 без облучения УФ светом, вторую порцию облучали УФ светом с широким спектром от 180 до 400 нм в течение 3 часов, третью - таким же светом, но в течение 5 часов. Оптическая плотность раствора, облученного в течение 3 часов, уменьшилась в 1,7 раза, а в течение 5 часов - в 2,3 раза. Выход гуминовых веществ, растворимых при 1, составил 163 мг или 181 к варианту без облучения при трехчасовом облучении и 127 мг (141 ) при пятичасовом облучении. Специальные опыты по фотолизу гуминовых кислот торфа показали, что облучение их щелочных растворов светом в видимой области примерно в 5-6 раз слабее изменяет величину их оптической плотности по сравнению с УФ светом. Тем самым видимая область спектра менее перспективна для фотолиза гуминовых кислот, чем ультрафиолетовая его часть. Эффект достигается только в том случае, если облучению подвергается экстракт, имеющий щелочную среду. Если проводить облучение экстрактов из торфа в нейтральной или слабокислой среде (6,5-7,0), то увеличение выхода гуминовых веществ, растворимых в кислой среде, почти не происходит, о чем свидетельствуют данные, приведенные на фигуре. Предложенный способ позволяет увеличить выход гуминовых веществ, растворимых в кислой среде, на 40-300 , в зависимости от генетических особенностей торфа, и может быть использован при дезактивации поверхностей, загрязненных радионуклидами, и при получении стимуляторов роста растений на основе гуминовых кислот. Источники информации 1. Заявка Республики Беларусь 00586-01, ПК 521 9/12, С 22 В 3/00. - Опубл. 30.06.1995 // Официальный бюллетень. -2. 2. Лиштван И.И., Базин .Т., Гамаюнов , Терентьев А.А. Физика и химия торфа. . Недра, 1989. - С. 55, 71-79. 3. Аринушкина .В. Руководство по химическому анализу почв. - . Изд-во Моск. ун-та, 1962. - С. 130-139. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.