автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.03, диссертация на тему:Переработка отходов лигноцеллюлозных материалов в гумусосодержащее органоминеральное удобрение

РГО од

) БЙОРУССШ?ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УДК 630*863: 631.862

ГОРБАТЕНКО Ирина Викторовна

ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ГУМУСОСОДЕРЖАЩЕЕ ОРГАНОМЙНВРАЛЬНОЕ УДОБРЕНИЕ

05.21.03 - Технология и оборудование химической переработки древесины, химия древесины

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание у:Зной степени кандидата технических наук

Минск -1997

Работа выполнена в Белорусском государственном технологи-

ческом университете . / Научный руководитель

доктор химических наук, старший научный сотрудник ЗИЛЬБЕРГЛЕЙТ М.А'>

Научный консультант

кандидат технических наук КЕБИЧ И.С.

Официальные оппоненты: доктор технически» наук,

профессор Горскгй Г.И.;

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Церба В.В.

Оппонирующая организация Санкт-Петербургский техноло-

гический университет расти--течьньа полимеров

Защита состоится 1997 г. а /«¿-часов но засе-

дании совета по защите дыссьрпмьй Д 02.08.04 в Белорусском государственном технологическом университете (г. Минск, ул. Свердлова, 13*, зал заседаний учёного совета).

С диссертацией мохио ознакомиться а библиотеке Белорусского государственного технологического университета.......

Автореферат разослан

ашл^1997 г.

Учёный секретарь совета

по защите диссертаци*

СН0ПК08 В.В.

ОБЩАЯ ХАРЛКТЕРИСТИКА РАБОТИ

Актуальность темы диссертации. Рациональное использование природных ресурсоп - одна из Еажнейяих задач современности. В этой связи повышение коэффициента использования имеющихся природных ресурсов и утилизация образующихся отходов является актуальной задачей.

Производственная деятельность предприятий, лесопромышленного и химико-лесного комплексов связана с образованием и накоплением значительных количеств малоценных отходов, которые не н*зх< дят должного применения. Современным решением этой проблемы, с учетом потребности сельского хозяйства Республики Беларусь в органических удобрениях, является переработка отходов древесного вещества а гумусосодержащее орпг '.©минеральное удобрение методом биоде-V струкции растительного материала. м

До настоящего времен!! производство подобного рода удобрений в Республике Беларусь в пракыипенкыя условиях не осуществлялась. Ъ этой связи разработка технологического процесса деструкции лиг-нсцеллплозиых отхоаоа и получения деюавого гумусосодержащего удобрения является целесооброэнь-м с экономической и экологической точек зрения. Несмотря не каггавуяся простоту процесса, химическая суиностъ его недостаточно изучена кэ-з<> разнообразия используемого сырья, слогности пройСхояяЕЗСн при этом преврадений и их зависимости от ряда мзкрокинетических факторов.

Связь с ..рупньии научнидаи программами, темами. Диссертационная работа соответствует целям и, задачам Республиканской комплексной научно-технической программы "Разработать и внедрить ресурсосберегающие технологии и оборудование, обеспечивающие расширенное воспроизводство и рациональное использование древесных ресурсов в Белорусской ССР на 1988-1995 года и но период до 2005 года , тематике Белбцоферм по утилизации гидролизного лигнина.

Цель я задачи исследования. Цель настоящей работы заключается в обоснований' и разработке технологического процесса получения эффективного гумусосодерхащепо органоминерального удобрения путем биодеструкцаи отходов лигноцеллвлозных материалов.

___ Для достижения поставленной цели предусмотрено решение следующих задач:

1. Изучить влияние технологических факторов (влажности, состава минеральных солей, расхода кислорода воздуха) на процесс

бкодеструкции отколов лигноцеллшозных материалов и образование гумусовых веществ. ^

2. Определить оптимальные условия полученья гумусссодерга-щего удобрения.

3. Интенсифицировать процесс Виод^струкции м гумификации органических отходов.

4. Разработать экологически безопасный процесс получения ср-ганомингральных удобрений на основе отходов лигноцеллюлозных Материалов.

- 5. Дать качественную и количественную оценку гумусовым веществам, выделенным иэ гумифицированных отходог, дредесчого вещества.

6. Получить огйггно-промьштенную партии орпаноминералькопо ♦удобрения.

7. Прове-ти опытные и промышленные испытания удобрений при выращивании различных ввдоа культур.

Научная новизна полученных результатов. Установлена возможность получения мумифицированного продукта из отходов лигноцеллюлозных материалов, а ткке изучено влияние технологических параметров на процесс образования гумусовых веществ без участия компонентов почвы. Впервые выделены' прапараты гуминовых кислот и фульвокислот из гумкфицпрОванных материалов и эпрсделены их основные свойства. Установлена возможность интенсификации процесса биодеструкции с применением принудительной аэрации кислородом воздуха с цепью повыиения качества продукта. Впервые изучено влияние катиона используемых азотсодержащих солей на выход гумусовых кислот.

Разработан технологический процесс интенсивной деструкции и гумификации отходов древесного вещесва с получением зффактизноро органоминерольного удобрения. ,

^ Носизна разработанного 'леинологического процесса защищено ^./ентол Республики Беларусь.

Практическая значимость полученных результатов. Научные результаты работы бьши лспольэоввны при разработке технологического процесса производства гумусосодсрхаяего органоминерального удобрения на основе отходов предприятий ЛПК. На Речником гидролизном заводе получена опытная партия удобрения на основе гидролизного .лигнина. Разработаны и утверадены технические условия на "Лигнопучуч" «ТУ РБ 14516535.001-951..

Экднбмическая значимость полученншс результатов. Разработанный технологический процесс получения орраномин^рельньи удобрений' на основе отходов лирноцеллюпозных материалов позволит наладить выпуск в Республике Беларусь дешевых, эффективных удобрений и улучкить румуское состояние почз. Их применение обеспечит увеличение урозяйности сельскохозяйственных культур.. Производство удобрений на основе отходов предприятий ЛПК не требует значительных капитальных затрат, экологически безопасно и быстро скупается.

Основные положения диссертации, выносимые на звдиту.

1. Закономерности процесса биодеструкции как способа получения органомннервльных удобрений нв основе отходов лирноцеллюлозного вещества в промьпзлеш'ьгк условиях .

2. Способ иктенснвн~й йиэдеструкции отходов лириоцеллялозных материалов, позасппкгуш получить органонинеральное удобрение о вовкаеаики содерженл-гм гугашосых кислот.

3. Резуль'. аты исследования гумусовых веществ, выделенных из •орпаноминералып.в: укэ&угтЗ.

° 4. Результат и. г.лерямеатэлышх и промышленных испытаний удобрений при пырчш« ' , >,л различные вилоз культур.

Личный вклад сс;;с»:^?еля. Автор ¿.¡"то занимался планированием эксперимента, реализацией его в лабораторных и промышленных условиях, обработкой с обсуждением получештаж результатов. Все зкеперюгентьльцые иссле;,оьйкия и рассвета по диссертационной работе выполнен,, автором в лаборатории комической переработки растительного сырья. На Речмцком ОПРЗ .опробована возмозность получения органоммнерального удобрения по разработанному способу. Все гкеперименталькые и промышленные проверки эффективности полученных удобрений проходили при.его присутствии и деятельном участии.

Апробация результатов диссертации. Основные результаты диссертационной работы доложены на НТК "Ресурсосберегающие и экологически чистив технологии" (Гродно, 1994 и 1996 гп.), на научно-технических ;:онч .'ренциях Белорусского государственного технологического уци-.^рситета (Минск, 1995-1997 рр.), Международных научно-технических конференциях "Лес-95" (Минск, 1995 р.) и "Проблемы промышленной экологии и комплексная утилизация отходов производства" (Витебск, 1£Э5 р.). Международной выставке и семинаре "Хикия-96" {Минск, 1996 р.), Международном симпозиуме "Целлюлоза и лигноцеллилоэа-96" (Китай, Гуапдгоу, 1996 р.).

Опубликованность результатов. Основные результаты исследований изложены a S статьях, 5 тезисах докладов конференций; получен 1 патент Республики Беларусь.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит vis введения, б плав, 7 приложений и изложена на 150 страницах текста, со-

9

держит 20 иллюстраций на 20 страницах, 35 таблиц на 31 странице, Г приложений на 13 страницей, 124 литературных источников га 11 страницах. В приложениях приводятся аггы опатно-промышленной выработки продукции; опытной и промышленной проверки г.ж эффектив-иости.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РШЗТН

1. Аналитический обзор. Первая глава посвящена обзору литературных источников по проблема бноконверсик отходов лигиоцелло-лозних материалов в комлосты, оргпно» ¿кнеральные удобрения, мелиоранты почв. Дана характеристика основных видов отходов древесного вещества, рассмотрены "уехнологичаские процессы компостирования, их аппаратурнс™ оформление. Установлено, что основная гдасса опубликованных работ освешет утилизация коры путём термохимического воздействии на её коипон' иы при повкигнном давлении с последующей ферментацией при введении сктавнопо ила, гидролитических ферментов и микроорганизмов.

Кроме того, цгльн большинства исследований служило получений компостов и выявление их потребительских свойств, » при этой, технология процесса гюиктически не изучалась.

Анализ информационных источников показал, -.¡то переработка отходов лигноцеялилозных материалов в.удобрения является наиболее перспективным и целесообразным направлением.

Iz. Методическая часть. Б плаве наложены методики проведения исследований. Объектом исследований служили кора хвойно-листъенных пород в соотношений 1:1 по массе, опилки древеслны ели и осины, лигнин технический гидролизный нейтрализованный.

Виодеструкцип лигноцеллголозных материалов проводили путём компостирования в присутствии минерально« солей. В качестве азот-фосфор-, кьлийсодерхащах веществ использовали аммиачную селитру по ГОСТ 2-72, мочевину по ГОСТ 2081-92, двойной суперфосфат по ГОСТ 163Q6-80E и хлористый калий по ГОСТ 4568-83 в сухом виде.

Дл; исследования влияния принудительной к. эрации на скорость биоконверсии отходов древесного вещества использовали . реак""1р проточного типа.

Физико-химические и прочие показатели биодеструкткруемого материала определяли в соответствии со стандартными методиками. Количественную оценку гумусовых веществ (ГВ) осуществляли по католике Плотниковой-Пономарёвой. В процессе экспериментальных исследований ГВ использовали методы: ИК-спектроскопии, УФ-спектроскопии, дифференциально-термического анализа, а также элементного и функционального анализа. Агрономические показатели гу-мусосодержащих удобрений {биометрия а т.д.) определяли по общепринятым методикам.

3. Влияние основных технологических параметров процесса на деструкции отходов лигноцеллюлозньос материалов. Но основании анализа литературных данных выбраны основные факторы, лимитирующие процесс конверсии зревесных отходов - влажность деструкткруемого материала (x!), расход дзота <Х2) и фосфора (Хр). Для оценки влияния этих факторов применялся метод планирования эксперимента (ортогональный композиционный план второго порядка В3-плана Бокса) . Процесс трансформации компонентов отходов древесины оценивали степеньв деструкции полисахаридов, лигнина "Л образованием \умусоеых веществ в компосте. В качестве выходных параметров, в частности приняты: У1 - степень деструкции легкогидролкзуемых полисахаридов (ЛГПС); У2 - степень деструкции трудногидроличуемнзс полисахаридов (ТГПС); У3 - коэффициент убыли массы; У, - содержанке азота в :;омпосте, % к массе абсолютно сухого-сырья (а.с.с.); У5 - степень деструкции лигнина; Ув - миссовая долл.гумусовых веществ в готовом продукте, * к а.с.с.

Для решения задачи оптимизации использовали обобщённую функцию желательности. Оптимальные условия процесса были определены по максимуму функции желательности. Результаты оптимизации процесса переработки различных видов отходов в органоминеральное удобрение представлены в табл. 1. Как видно из представленных данных, оптимальные 'условия определяются видом «используемых древесных отходов.

Оценивая процесс деструкции древесного сырья в целом по степени конверсии компонентов, образования гумусовых веществ, по затратам питательных веществ, следует отметить, что наблпдается непрерывная деструкция компонентов сырья в течение 90 суток.

Т а блица 1

Результаты оптимизации процесса биоконверсии лигкЬцеллюлозных матерньлоь

Биоде-струк-тируеммй материал Функция желательности Входные параметры процесса Показатели процесса биокоиаерсии о

х1 X, V «3 У. У, У« У, У,

Кора 0,56 '75 • 1,00 0,25 0,50 0,65 0,38 1,12 0,52 10,5

Опилки

ели 0,64 40 1,61 1,25 0,50 0,44 0,35 1,97 3,38 7,5

Опилки

} осины 0,78 70 . 0,75 0,95 0,33 0,29 0,27 0,70 0,55 10,0

При переработке опилок лиственной древесина период трансформации их в ГВ можно сократить до 60 суток с сохранением качестве продукта. Полученные результаты показали, что введение минеральна питательны* веиеств ускоряет процесс биоконверсии древесного материала в 4,0-5,0 раз,и увеличивает выход ГК в 5-6 раз по сравнению с контролем.

При проведении биоконв?осии различных видов сырья наблюдаются существенные различии в процессах потребления азота. Установлено, что минимальное количество этого элемента расходуется при внесении органического и минерального азота в соотношении 1:4. Раздельное введение аммиачной селитры и карбамиде позволяет сократить потери азота до 8-101 от введённого количества.

Биодеструкция отходов древесного вещества проходила в условиях естественной ассоциации микроорганизмов. Й результате микробиологических исследований компосте, выявлена бактериальная микрофлора, грибы, ектиномицеты. Групповой состав микроорганизмов в течение процесса компостирозан.ш изменялся в зависимости от химического состава исходного сырья и заселённости его определённой микрофлорой. На начальных этапах биоконверсии ведущая роль принадлежала микроскопическим грибам. Позже получали развитие ектиномицеты. Установлено, что наибольшее количество микроорганизмов участвует в процессе конверсии гидролизного лигнина в органомине-ральное удобрение.

4 - Интенсификация процесса биодеструкции древесных материалов. Нами экспериментально показано, что использование определён-

вых ¡ехнологйческйк методов позволяет существенно сократить период конверсии древесных отходов без снижения качества получаемого продукта. Для> интенсификации процессов конверсии древесного вещества наибольший интерес представляет использование активного ила, микроэлементов и принудительной аэрации реакционной массы.

Установлено, что применение активного ила обеспечивает более глубокую степень деструкции углеводов коры "-Зез снижения выхода целевого продукта. При этом в сопоставимых условиях скорость деструкции ЛГПС при внесении яг.тивиорс ила возросла а 1,4 раза, ТГПС,- в 1,2 раза.

Использование древесной зо-\и приводит к улучшению сбалансированности микрозлемеитного питания. Показано, что замена солей калия золой от сжигания древесных отходеч и введение ей а количестве 3,0-10,0% к масс; а.с.с. увеличивает скорость конверсия , компонентов древесного векества в 1,5 раза. Наряду с ростом ск.о-л роста деструкции углеводов введение древесной золы снижает также затраты азота на процесс до 0,3-8,6% от его валового количества.

Наилучшие показатели биоконверсии отходов лигноцаллвлозш«

а

материалов в присутствии золы достигаются при массовом расходе аммиачной селитры и мочевины соответственно 2,0-4,2 и 0,65-1,35% к массе а.с.с. Сниконие или повышение их расхода увеличивает продолжительность и затраты азота ка процесс.

■ Вчжным фактором, существенно влияющим на процесс биодеструкции и гумификации компонентов древесного вещества является принудительная аэрация.

При массовом расходе кислорода воздуха 2 мг/ч г а.с.в. скорость дес-грукции ЛГПС возрастает в 1,1-1,6 раза в зависимости от используемого источника азота, ТГПС н лигнина - соответственно в 1,8-2,1 и 2,7-3,7 раза.

^Чв примере использования в качестве источника азота - аммиачное селитры изучено влияние расхода кислорода воздуха на деструкции углеводов я яигнииа древесины ели (рис. 1).

Как следуйт нз представленных результатов, с увеличением расхода кислорода воздуха с 2 до 10 мг/ч г а. с. в. в течение СО суток наблюдается рост степени деструкции компонентов древесного материала. Дальнейшее увеличение расхода_до 20 мг/ч г а.с.в, как видно из рис. 1, ингибирует процесс биоконверсии компонентов древесного вещества.

о о

« 30 «

;0

о о

я' яо

'I ■

5 20 I

I

л а: и

15 -1П <5

40 <

о о

30 к

,201 л

£

о «

«5

45 ы

М

30 5

I

ч

л

158

24 ПГ Ж

Р&схсд 02, мг/4'г

Рис. 1. Зависимости степени деструкции компонентов древесных отходов в процессе их биоконверсии В течение 60 суток о1.' расхода кислорода воздуха (1 - степень деструкции ДГПС; 2 - степень деструкции ТГПС; 3 - уСыль массы древесного вещества; 4 - степень деструкции лигнина). «

Установлено, что на процесс биодеструкции отходов лигноцел-люлозных материалов оказывает влияние природа катио;:а азотсодержащей соли. Результаты Сравнительного анализа влияния природы катиона и-эотсодержащей соли на стспень конверсии компонентов древесного вещества показали, что в ряду солей Ш4ЯОа —•»• Са (НСу г -*» ИоМ03 —«- КИОд при прочих рааньк условиях наблюдается заметный рост степени превращения полисахаридов и лигнина. Это хорошо коррелирует с результатами по образования и выходу гуиусовьа: веществ (рис. 2).

' Ув( тчегше кассового расхода кислорода воудуха повышает потребление азота. В течение процесса биоконверсии расходуется до 651 азоте от введённого количества.

5. Гумификация отходов лигноцеллюлозных материалов. Количество образующихся гумусоэых кислот зависит от химического состава дсструктхруемых отходов лш'ноцеллюлозных материалов. В ряду: опилки ели —опилки осины —кора —гидролизный лигнин за период компостирования 90 суток наблвдается увеличение содержания гумииовых кислот, которое определилось величинами: 5,6; 7,5; 8,5; 15,01 соответственно.

«

0 «о

и «

е

1

10 8

6

4

а

Рис. 2. Диаграмма вьгксщ& гумусовых веществ в зависимости от природы катиона азотсодержащей соли, расхода кислорода воздуха и продолжительности процесса биодеструкции отходе; 1 - расход 2 мг 0,/ч*> (30 суток): 2 - расход 4 мг 0,/чл (30 суток); 3 -раскол 4 мп 02/чг» (60 суток |; 4 - расход 2 мг Ог/ чг (60 суток).

кш3 сг^ю^гт14га3контра1ь Лнал.о процесса показал, что собственно на биохимическое окисле««? и гум'/4 г,аш*ю расходуется до 35-55% легко- . и 45-65% трудиогиьролизуекых полисахаридов древесины ,и до 401 лигнина. Определена степень участия компонентов древесных отходов в образовании гумусс вл.' вещает». Более 50% образесанных гуминовых кислот приходится на дол;-' лигнина. Чем теше степень участия лигнина в процессе биоконверсм«, тем более высокое солерхант: гуминовых кислот з итоговом продукте. Подтверждением этого служат результаты гумификации лигнина, в которых наблюдается наиболее высокий выход ГВ. Это свидетельствует о том, что лигнин служит основным источником образования гумусовых кчелот.

Для сравнительной характеристики выделены препараты гумино-вык х'лсяат (ГК| и фульвокислот (ФК) из каждого вняа; биодеструкти-ровак!!ьас материалов. Проведена их идентификация не соответствие этому классу соединений. Выделенные препараты охарактеризованы по элементному составу (табл. 2). Д.нализ данных показал, что выделенные. образцы ГВ характеризуются повышенным содержанием водорода и соответственно наименьшим отношением С:Н в сравнении с почвенными ГЗ. Это указывает на минимввльнуп доли ароматических структур в молекуле ГК а отличие от почвенных. •

3 хед», гумификации наблюдались изменения в элементном составе гумюиоамх кислот. По мере увеличения срола гумификации в кислотах г>озрастало содержание кислорода и снижалась доля углерода. 0 связи с этим изменялось соотношение между ароматической и алифатической частями в молекуле ГК.

ТайлицаЛ

Хиктгаеская характеристика гуиусових кисло?

Объех« Элвмекгеняй cocías, мае. % Лтокгша оетопаюа Степень ароиаигч-

x'yüSülHatgy^tw С Н 0 в С: Я С.-О Н:С 0:С кости со Д.пан Кравелену

Гуетогохше ккслога

Кора 53,0 6,1 36,7 4,2 0,73 1,93 14,7 1,37 0,5<¡ 0,39

Отавное ели 56,3 6,7 30,6 4,2 0,73 2,55 16,2 1,36 J.39 0,45

йШИЖН ОСКВЫ 58,6 7,1 -¡30,3 3,8 '0,70 2,53 18,1 1,43 0,39 0,42

Лигнин 1 57,6 7,3 25,1 0,70 3,59 - 1,20 й,28 0,53

2 63,8 5,7 25,В 3,7 0,80 3,30 20,4 1,25 0,30 0,51

3 62,5 6,4 29,1 -- 0,62 2,85 - "1,22 0,35 0,51

Фужавоккслота

Кора 46,1 . 7.8 42,1 . 4,0 0,50 1,45 13.2 2,01 0,6В 0,13

orairsct ели •43,3 7,8 46,8 2,1 0,45 1,23 24,1 2,14 0,81 0,10

Опилки о слеш 43,5 3,2 38,7 3,6 0,51 1,70 15,8 . 1,57 С,£9 0,20

Лигнин 40,6 6,9 3B,S 5,6 0,£Э 1,67 .10,1 1,65 0,60 0,26

Устаноглено, что препараты ГК из биодест^/ктированноро дхр-кина по элементном1/ составу наиболее близки к ГК дерново-подэолистьт почв.

Анализ функциональных групп мсследуегздс препаратов показал скачительно меньшее содержание карбоксильных и карбонильных групп в сравнении с почвенными гумусовыми кислотами. Функциональный состав выделенных препар тов ГК характеризуется содержанием карбоксильных групп - аА - 93 мг экв./ЮО р, кербонильныя - 11-82,5 мг экв./ЮО г, фенольньи гидроксклсв - 51-308 мп-экв./ЮО г, спиртовых ,'пцроксилов - 155-566 мг. зад./100 г. Выделенные препараты ФК содержат в мг экв./ЮО г: карбоксильных групп - 41-70, карбонильных - 21-64, фенольных гидрокс:иов - 115-204, спиртовых гидрокси-лоа - 9Й-402.

Увеличение срока гумификации способствует постепенному обогащен.:?) ГК карбоксильными и кг.рЗснильными группами, снижение содержания гидроксш )Кьи групп. Это позволяет рассматривать гумификации отасдшв лигноцел-иолэзкых материалов гса«$ процесс медленного бйохпмичесяопо охислеш'Я.

Анализ спеглуов псрпоп^ылп выделанных препаратов показал, что наибольшим погяояеш'.ег; яарактеризуются ГК л-'нкиа. 3 ряду ГК, выделенных из русифицированной коры —з»- опилок еяи —«»- опилок осины поглощение в УФ области спектра постепенно снижается, что мотет свидетельствовать об уменьшении степени ароматизации ГК. Результаты определения порога коагуляции Г'К также свидетельствуют о их высокой степени гпдрофилькостя в сравнении с почвенными. По-казители коэффициента цветности для ГК и ФК имеют обратную эави-симссть в сравнении с почвенными гумусовыми кислотами, что обълс-няетг.ц условиями гумификации исходного материала. Установлено, что с увеличением срока гумификации коэффициент цветности гумусовых кислот постепенно сдвигается в сторону значений, характерных для почвенных гумусовьи веществ.

ИК-спектры выделенных препаратов ГК и ФК определяются набором полос поглощения, характерных для подобного класса соединений. Количественная 'интерпретация ИК-спектров тикже показала, что в процессе гумификации увеличивается содержание амидныя группировок, формируются карбоксильные группы, снижается количество спиртовых гидроксилов, групп -СНа- и -ой-.

Методом дериватогрэфического анализа определена термическая устойчивость препаратов ГК и ФК. Анализ препаратов гумусовых кис-

лот покв . ¡л некоторое различие в их строении в зависимости от исходного древесного вещества. Препараты ГК, выделенные из образцов биодеструктированногсг гидролизного лигнине в интервале температур 100-300"С облвдапт большей устойчивостью в сравнении с другими полученньзчи ГК.

6. Технологический процесс получения органоминеральных удобрений ни осноье отходов лигноце-плдлозних материалов. На основании проведённых исследовений по переработке отходов лигноцеллвлозн&х материьпов разработан процесс получения органомимерального удсб-•реьия и его аппаратурное оформлю ше. Процесс получения апробирован в промышленных условиях на Речицксм ОПГЭ. Биодгстр/кция к гумификация молоиспользуемьгх отходов не требует большая капитальных затрат. На производство органоминаральньн удобрен;;:" разработаны Технологический регламент и технические условия на "Лигногумус" -ТУ РБ 14516531.001-95.

Результаты эксперименте ¡:о гумификации гидролизного лигнина в промышленных условиях хорошо коррелируют с данными лабораторных исследова! ий (табл. 3) .

Таблица 3

Результаты по гумификации гидролизного лигнина в лабораторных к проиып1ленных условиях (60 суток)

Исследуемые Степень Содержание в ротовом продукта, » к

деструк- а.с.м.

образцы ции по- еэии' фосфо- гуму- гуми- фуль-

лисаха- рр » совых новых во-

ридов, * (Нг) перес- ве- кис- кислот

к а.с.с. чёте ки рг0, ществ . лот

Лабораторное

т. Лзорпаничес- 83 1,0 - '11,7 11,4 0,28

коа убобрение

Промышленное

лигноорганичес- 62 3,В5 1,15 12,5 12,2 0,3

'кое удобрение

Опытно-промышленные испытания оргвноминеральных удобрений на основе лигноцеллвлозных материалов показали, что они являются ка-

чествекиык субстратом для зырацивания различных культур и по многим показателям лучше торфа. Показана возможность использования этих удобрений в овощеводстве ри выращивании томатов, о растениеводстве при черенковании роз, в лесоводстве при выращивании сеянцев соены. ГумифиЦированный субстрат обладает ростстимулиру*з-вдам действием, способствует развитию корневой системы растений. Наиболее ярко выражено действие орГЕНоминкрального удобрения на основ? гидролизного лигнина на рост различных культур. Результаты проверки подтверждены соответствующими актами о целесообразности применения органоминеральныя удобрений.

В результате исследований определён ряд физических свойств полученных удобрений. Установлено, что наиболее целесообразно их внесение а тяжёлые почзы.

ВЫВОДЫ °

1. Изучено влияние основных технологических параметров "(влажности, расхода минеральных питательных аеществ) на процесс биодеструкцки и гумлфихации отходов лигноцеллюлозных материалов в условиях естественной ассоциации микроорганизмов. Установлены оптимальные условия процесса получения органоминеральных удобрений из отходов опилок древесины, коры и гидролизного лигнинп.

' 2 Установлено, что минимизации потерь азота в процессе деструкции отходов способствует применение .-¡итратоа щелочных и сге-лочно-земельных ке+вллов, нитрата аммония и карбамида с рьздель-кым введением минерального и органического азота при соотношении 4:1 соответственно.

3. Установлено, что принудительная аэрация интенсифицирует процесс деструкции и гумифисации лигноцеллюлозных отходов. Изучено г},ияние массового расхода кислорода воздуха на степень деструкции и гумификации опилок ели и показано, что оптимальный расход кислорода не превышает 10 мг/ч-г а.с.с. Выявлено влияние природы катиона азотсодержащей соли на процесс биоконверсии отходов лигноцеллюлозных материалов и установлено, что выход гумусовых веществ увеличивается в ряду солей КН,Ы0Э —Са (И03) а — ЯаШз —0)0,.

4. Показана возможность интенсификации процесса биодеструкции отходов древесного материала путём введения в реакционную массу активного ила в количестве до 2% по сухим веществам к массе

а.с.с., внесение 3-10% древесной золы г*. кассе а.с.с. заметно ускоряет процесс биодеградации и гумификации отходов лигноцеллы-лозкьк материалов и иск аичает применение солей калия.

5. Впервые выделены препараты гуминовыч кислот и фульвокис-лот из биодеструктированнык отходов липноцеллюлозных материалов, дана их качественная оценка методами элементного и функционального анализов, ИК- к '/Ф-спьктроскошш, тсрмогравиметрии. Показано, что природа гумусовых кисло"- из биодеструктированн'лд материалов близка к молодым формам почвенных гумусовых веществ.

6. Разработан технологический процесс получения ру.гусосодер-яэдего орраномкнеральнопо удобрения на оснозе отходов лигноцеллюлозных материалов. В условиях Речицкого ОГ1ГЗ выпущена опытная партия органоминеральнык удобрений из гидролизного лигнина.

7. Разработаны промышленный регламент на т>вые органомине-ральные удобрения из коры и гидролизного лигнина и технические условия на "Лирнорумус". Проверка полученных удобрений осуществлена при вырадквании томатов на Минской овощной фабр«гке, сеянцев сосни - в Негорельс.ггои опытно-учебном лесхозе, черанкоя роз - в совхозе "Декоративные культуры". Установлено положительное действие удобрений на реет и развитие различных видов растений. Уко-реняемость ¡еренков роз г сравнении с контрольными образцами возросла на 20*, выход сеянцев сосны на орраноминеральном удобрении составил 1001. Урожайность томатов повышается на 1700 кг/гв в сравнении с торфяным субстратом.

СПИСОК 0ПУВЛИКСДАННЫХ АВТОРОМ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Экльберглемт М.А., Кебич М.С., Горбатгнко И.В. Производство органомииеральных компостов и удобрений из малоиспольдуемого древесного вещестьа // Ресурсосберегающие и экологически чистые технологии: Теэ. докл. иьучно-техн. конф. - Гродно, 1994. - С. 117.

2. Зильберплейт H.A., Кебич М.С., Горбатенко И.В. Производ ство органоминералькьос компостов м удобрений из малоиспольэуемого древесного вещества ( Сб. Трудов научно-техн. Конф. - Гродно, 1995. - Ч. 2. - С. 330-334.

3. Кебич М.С., Зильберплейт И.А., Горбатенко К.В., Богуш В.Д. Применение малоиспольэуемых отходов древесины в производстве органоминерального компоста // Деревообрабатывающая промьшлен-

ность. - 1995, W 3. - С. 8-10.

4. Кебич U.C., Зильберглейт И.А., Горбатенко И.З. Утклизвшш отходов деревообработки методом биоконверсип // Jlec-95t - Тез. докл. мездунар. научно-практ. конф. - Минск, 19Э5. - С. 74.

5. Кебич К.С., Зильберплейт М.А., Горбатенко И.В. Трансформация гидролизного лигнина о гумусовые вещества при получении лигнооргавического удобрения // Проблема промышленной экологии а комплексная утилизация отходов производства: Tes. докл. междунар. нау«. *онф. - Витебск, 19Э5. г С. 121.

6. Зильберглейт H.A., Кебич Н.С., Горбатенко К.В. Утилизация малоценных отходов древесного вещества в гумусосодеряадее удобрение (обзор) // Материалы, технологии, инстр! генты. - 1996, » 3.-С. 56-66.

7. Зильберглейт H.A., Кебич Н.С., Горбатенко И.В., Фёдорова О. И. Влияние принудительной аэрации на скорость био'-онверсии компонентов древесины // ВесцД АкадэмИ навук Белерус!. Сер. Х1м1ч-ных навук. - 1996, В 3. - С. 111-115. i

8. Ziloergleit H.A., Gorbateniro I.V., Keblch H.3. Biodeat-ruction of ligno-celluloaic materials to Ьимцэ compondo //■' International Symposium on Cellulose and Lignocellulo3ics'96. -China, 1996. - S. 129-130. -

9. Зильберглейт M.А., Горбатенко И.В., Кебич M.С. Гумусовые вещества из отходов древесины // Ресурсосберегающие и экологически чистые технологии: Тез. докл. научно-техн. конф. - Гродно,

1996, - С. 208-209. ...

10. Пат. 1449 Республики Беларусь, МКИ 6 С 05 J? .11/00. Способ голучения органоминерольного компоста на основе малоценных отходов древесины / М.С. Кебич, H.A. Зильберглейт, Е.П. Шишаков, В.Д. Богуш, A.M. Петрашкевич, И.В. Горбатенко (РБ). - Эаявл. 23.12.93; 0публ. 15.12.95; Бюл. » 4(1). - 4 с.

11. Зильберглейт М.А., Кебич И.С., Горбатенко И.В. Гумификация древесных отходов в процессе их биодеструкции // Агрохимия. -

1997, № 3. - С. 17-21.

рэзтиэ

: >

ГА^БАЦЕНКА 1рына В1к?орауна

ПЕРАЛРАЦОУКА ЙДЫКОДАУ Л1ГНАЦВЛШ03т« НАТЭРЫЯЛАУ У ГУНУСАУТРКИЛ1ВАЮЧАЕ АРГАКЛК1НЕШ. ¿ПАЕ УГКАЕННЕ

Адыноды драуняиш, тэхцАчкы л!га1н, дэструкцыи, бхяканвер-с1я, ;ум1ф±кацыя, гумусавыя рэчывы, гумАнавыя х1слоты. фуль-' вак1слоты, арпакаш.неральнве -аенне.

Аб'ект даследавання кара хвойиа-л1ставых пород, п!даэ1нне ялХкы, п1пав1нке вс1ны, г,1дрол1зиы л1гн1н.

Мэта риботы - пбгрунтаванне ~ распрацоука тгхкалаПчиага > працэсу атрымання эфектырнага арганамхнйральнвга угнеашш пшяхам ' б1ядэструкцьь. адыкодиу л1гнацэл1алоэных матэрыялау.

У рабоце вывучаны рппыу тэхналагхчныя параметра/ не првцэс бхядэструкшл. адыходау лАпнацзлюлозных матзрычлау 1 ¡?тварэнна гу~ мусавых рэчывау. Апткм1з8ваны умовы атрымання рукуса^'трымпхваюча-, га угнагння з розньгс оо-дау драуняных адыходау. Вывучаны уппиу 1 дзеяння актыватарау ла працэс б1ядэградацы1 адыходау драуаЦш. . Установлена, што павелхчзнна расхблу к!сп;роду паветрч значив па-вьшае ступень дэструкцьц. лИмну. Выяу.-ены уплыу прыриды катыану аэотутрымлХваючай сол± на ступень дэструкцы1 кемпанентау зыходна-га матэрыяяу 1 выхвд гумусовых рэчывву. Распрацаааны працэс 1н~ тэнс1унай дзструкцьа. адыходау рраук!ннага рзчыва ва умовах натуральней асацыяцых м1кроерган13ма5 э атрыманнем гумхфхшфаванага продукту для сельекай гаспадарк1.

Вылучаны прэп>«раты рукуеввых к1слот з гум!ф1цыраввных адыхо-дау л1гнац,злалозных матэрыялау 1 1дэктыф1каваны на адпавеянасць класа гумэ.иавых ю.слот 1 фульт. кхслот. Установлена, што вылучаныя пг^уораты па асиоуг&г: уласц!впсцях бл1зк!я да ^ ал алых формау гле-б^г.ых руиусавьгх к±слот.

Праведзена выпрабаванне арганатнеральнага угнаення на прад-прыемствах пры вырош.ванк! разнастайкых культур. Адзначаны ста-уоучы арганам1неральнага угнаення на рост í разв1ццё розных

в!дау расл!н.

РЕЭШЕ

; ГОРБАТЕНКС Ирина Викторовна

ПЕРЕРАБОТКА. ОТХОДОВ ИИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ГУМУСОСОДЕРЖАЩЕЕ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОЕ УДОБРЕНИЕ

Отходы древесные, технический лигнин, деструкция, биоконлер--сия, гумификация, гумусовые вещества, рукиновые кислоты, фульво-кислоты, органоминеральное удобрение.

Объект исследования - гора хвойно- лиственных пород, опилки ели, опилки осины, гидролизный лигнин.

Цель работы - обоснование и разработка технологического процесса получения эффектна..ого срганомннеральиопо удобрения путём биодеструкции отярдов лигноцеллкшсзньга материалов.

В рс.Зоте лзучгно л-лмтние технологических параметров на процесс биодеструкции о-м-дов дигиоцеллюпозкьк материалов и образо-Ьание гумусовых зепасг Оптимчзкроааны усяопия получения гумусо-содержящего удобрен, м ка различных •видов древссньи отходов. Изучено влияние дегзстякя агтаавторов на процесс биодеградации отходов врчзесушы. Устансьг'-но, что узегмчекие расхода кислорода воздуха значительно повпггнер степень деструкции лигнина. Выявлено влияние природы катиона -ззотсодергащей соли на степень деструкции компонентов исходного нсд-ериала и выход гумусовья: веществ. Разработан процесс инт211сйвной деструкции отходов древесного вещества з условиях чстгственной ассоциации микроорганизмов с получением гумийчцированного продукта для сельского хозяйстза.

Выделены препараты гумусовых кислот из русифицированных от' ходов лигноцеллюлозньы материалов и идентифицированы на соответствие классу гуминозга кислот и фульвокислот. Установлено, что выделенные препараты по основным свойствен близки к молодым фор-нам почвенны:: пуиусовьи кислот,

* Проведена аиробация оргаиоминеральних удобрений на предприятиях при Еыреяадании различных культур. Отмечено положительное влияние оргспсминерального удобрения на рост я развитие разных видой растений.

SUMMARY G'RBATEHKO Xcetia Viktorovna

RECLAMATION OF UGNO-CELLULOSIC MATERIALS TO HUMUS ORGANIC-MINERAL FERTILIZER 6

VoixJ wastes, technical lignlne, destruction, bioJconversion, guaification, humus substance, huaiinic acida, phulvoacids, organic-raineral fertilizer.

The objectof investigation ia bark of conifstou3 end leef-bearing aorta, fir sawdust, asp sawdust, hydrolized lignins.

The aim of the-voclt is foundation and design of technological process of pcoduction of an effective organic-laineral fertilizer by the vcy of biode3truction of vre3teg of ligno-celluloaic materials. . .

In this work the influence of technological partweterea cti the process of biodestruction of vaates -of ligno-cellulosic materials and formation of Sv.iuta ¡jubatancea in studied. The conditions of humus fertilizer preparation iroa different 3orts of wood Wfc.ftes are optimized. The influence of the action of activators on the procesa of biodegratiation of wood wastes is studied. It is al.ovn, that the increase of consumption of the e oxygen improve significantly the degree of lignine destruction. The influer :e of N-containing salt cation nature on the degree destruction of comj-jnents of starting Eaterial and yield of iius substances is established. The process of intensive de3tructioi of wood materials wastes in under the conditions of natural association ot taicro-orgonisias producing the of humified prcdu< foj: agriculture ia designed.

The preparates of huraus ocida fron humified wastes of ligi cellulosic materials nre isolated. They are identified in tem of their correspondence to the class of huainic acids and phulvoacida. It is shown, that the obtained preparates ore clo to young fores of eoil huisuo acid3 for their main properties.

The evaluation of organic mineral" ¿attilizers on factorie during the growing of different crop3 is conducted. The positl influence of organiq mineral fertilizer on the growth and development of different sorts of plants is noted.