Исследование и разработка способов получения комплексонатов железа на основе технических лигносульфонатов Шергин, Андрей Евгеньевич

Введение к работе

Актуальность темы. Более 130 лет прошло со времени открытия сульфитного способа делигнификации древесины, а проблема утилизации лигносульфонатов (ЛС) - крупнотоннажного отхода сульфит-целлюлозного производства, не решена до настоящего времени. Перерабатывая ЛС в новую товарную продукцию мокно не только улучшить экологическое состояние регионов расположения предприятий сульфит-целлюлозного производства, но и существенно повысить их рентабельность.

Одним из возможных путей модификации ЛС является получение железосодержащих продуктов - лигносульфонатных хелатов железа (ЛХЖ), которые можно использовать в сельском хозяйстве для борьбы с карбонатным хлорозом растений. Важность железосодержащих препаратов определена распространенностью карбонатных почв, площадь которых составляет около 1/3 всех сельскохозяйственных угодий мира. ЛХЖ могут стать реальной альтернативой синтетическим комплек-сонатам, которые широко используются в сельском хозяйстве.

Настоящие исследования выполнялись в соответствии с Государственной научно-технической программой России "Комплексное использование и воспроизводство древесного сырья" по проекту 5.1.2. "Создание технологий получения удобрений на основе лигнинов и других отходов переработки" начиная с 1993 г.

Цели и задачи исследования. Целью работы являлось исследование и разработка новых электрохимических способов получения железосодержащих производных ЛС и определение их биологической активности в качестве антихлорозного средства.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Разработка электрохимического способа получения ЛХЖ.

2. Исследование влияния технологических факторов на эффективность электрохимической и гальванохимической обработок ЛС с использованием растворимого железного анода.

3. Исследование физико-химическими свойств ЛХЖ.

4. Исследование биологической активности ЛХЖ в качестве антихлорозного препарата.

5. Разработка экспрессного фотометрического метода определения концентрации железа в растворах ЛХЖ, исключающего стадию озо-ления.

Научная новизна. Впервые разработана и экспериментально доказана концепция получения безбалластного ЛХЖ, основанная на спо-

собности металлического"железа растворяться в анодных электрохимических процессах. При ее реализации разработан новый способ получения ЛХЖ, основанный на анодном растворении железа. Способ защищен патентом РФ N 2100365 "Способ получения антихлорозного препарата".

Физико-химическими методами исследованы спектральные и моле-кулярно-массные характеристики ЛХЖ. Установлено высокое антихло-розное действие ЛХЖ получаемых электрохимическим способом, превышающее эффект от применения известных препаратов ЛХЖ.

Обнаружена цветная реакция катионов железа с сульфид-ионом в присутствии аммиака. На основе этой реакции разработан новый фотометрический метод определения Fe^{2 +} и Fe³⁺ в виде сульфидно-аммиачного комплекса, который позволяет определять общее содержание Fe^z+ и Fe³⁺ в водных растворах. Определены оптимальные условия проведения анализа в растворах ЛХЖ.

Практическая значимость. Электрохимическая модификация дает возможность увеличить долю утилизируемых ЛС, что благоприятно скажется на экологической обстановке регионов расположения предприятий сульфит-целлюлозного производства.

Процесс электрохимического получения ЛХЖ не требует значительных изменений действующих технологий и может быть выполнен на существующем промышленном оборудовании.

Применение ЛХЖ в качестве антихлорозного средства позволяет отказаться от дорогостоящих, как правило импортных, синтетических комплексонатов, которые широко используются при возделывании сельскохозяйственных культур.

На защиту выносятся:

а) электрохимический способ получения ЛХЖ;

б) результаты исследования влияния технологических факторов
на процесс электрохимического получения ЛХЖ;

в) результаты физико-химических исследований свойств ЛХЖ;

г) результаты исследований биологической активности ЛХЖ;

д) новый аналитический метод определения концентрации железа
в растворах.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на международной (Архангельск 1997 г. ) и региональных (Сыктывкар 1996 и 1988 гг. Архангельск, 1998 г.) конференциях и совещаниях, а также докладывались на научно-технических конференциях Архангельского ГТУ

(1996-1998 ГГ.).

ЇІїМШЗШШ^. По теме диссертации получен патент РФ и опубликовано 7 научных трудов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит: из введения; обзора литературы; методической части; экспериментальной части, состоящей из трех разделов; общих выводов и списка использованной литературы. Содержание работы изложено на 151 страницах машинописного текста, включая 41 рисунок и 28 таблиц; библиография содержит 175 наименований.