МОДИФИКАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С ЭТИЛЦЕЛЛЮЛОЗОЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

Аннотация. Удобрение, называемое мочевиной, быстро растворяется в воде, что приводит к потере азота в почве. Для предотвращения этого она была модифицирована этилцеллюлозой. Полимерное покрытие замедлило растворение гранул и обеспечило постепенное высвобождение азота. В результате, срок удержания азота в почве увеличился, эффективность питания растений повысилась, а применение удобрения оказалось как экологически, так и экономически выгодным.

Ключевые слова: мочевина, этилцеллюлоза, модификация, полимерное покрытие, удержание азота, медленно высвобождающееся удобрение, эффективность.

В настоящее время азотные удобрения признаны основным источником азота в мировом сельском хозяйстве. Среди них мочевина (карбамид), являющаяся наиболее широко используемой благодаря высокому содержанию азота и низкой экономической стоимости. Однако из-за её быстрой растворимости в воде значительная часть азота теряется из почвы. Исходя из этого, исследователи стремятся повысить эффективность путём модификации мочевины различными добавками или инкапсулирования её гранул полимерными покрытиями [3–5].

С этой целью в ходе исследования были получены гранулы мочевины с этилцеллюлозой и изучены их физико-химические и агрохимические свойства. Основной задачей научной работы было замедление скорости растворения гранул мочевины (полностью водорастворимых) с использованием этилцеллюлозы в качестве модификатора и повышение механической прочности гранул. Дополнительно были проанализированы гигроскопичность и значения pH гранул. В расплав мочевины добавляли различные количества этилцеллюлозы (0,1–1,0 г / 100 г мочевины). Смесь, полученная при 135–140°C, подвергалась грануляции. Конечный продукт анализировали по следующим параметрам: содержание азота, pH, статическая прочность гранул, гигроскопическая точка и время растворения в воде.

Рисунок 1. Время растворения гранул карбамида при добавлении этилцеллюлозы

Как видно из графика, с увеличением количества этилцеллюлозы время растворения гранул мочевины в воде непрерывно возрастает. Для чистой мочевины (100:0) время растворения составило 96 секунд, тогда как при соотношении 100:1,0 с этилцеллюлозой данный показатель достиг 380 секунд. Таким образом, добавление этилцеллюлозы формирует барьер (защитный слой) вокруг гранулы, ограничивая её прямой контакт с водой и обеспечивая постепенное высвобождение азота.

Рисунок 2. Зависимость времени растворения от количества этилцеллюлозы

Диаграмма (на рис. 2) наглядно показывает, что с увеличением количества этилцеллюлозы время растворения гранул стабильно возрастает. Этот процесс практически прямо пропорционален: чем выше добавленное количество, тем дольше время растворения. Данное явление имеет большое значение в сельском хозяйстве, так как оно снижает потери азота из почвы и повышает эффективность удобрения.

Результаты. Экспериментальные данные показали, что добавление этилцеллюлозы значительно улучшило основные физико-химические и агрохимические свойства гранул мочевины. Согласно графикам и диаграммам, немодифицированная гранула мочевины полностью растворялась в воде за 96 секунд. Однако при увеличении соотношения этилцеллюлозы до 100:1,0 г это время достигло 380 секунд. Данный процесс обеспечивает длительное и постепенное высвобождение азота в почву. Таким образом, модифицированные гранулы могут быть использованы в качестве «медленно высвобождающегося удобрения».

Статическая прочность гранул увеличилась с 2,52 МПа у чистой мочевины до 2,83 МПа при добавлении этилцеллюлозы. Повышение прочности позволяет гранулам выдерживать транспортировку и хранение без разрушения или потери качества. pH водного раствора мочевины снизился с 9,18 до 6,69. Это изменение уменьшает щелочное воздействие в почве, ограничивает потери азота в газообразной форме и улучшает усвоение азота в системе «почва–растение».

Показатель увеличился с 58,4 % у чистой мочевины до 69,7 % при добавлении этилцеллюлозы. Это снижает вероятность поглощения гранулами влаги из воздуха и потери качества, обеспечивая более длительную стабильность при хранении.

Заключение. На основе графиков и диаграмм, полученных в ходе исследования, были выявлены следующие тенденции: как показано на графике, с увеличением соотношения этилцеллюлозы время растворения стабильно возрастало. Этот процесс близок к прямой пропорциональности и подтверждает формирование защитного слоя вокруг гранул.

Диаграмма наглядно демонстрирует влияние каждой добавленной дозы на время растворения: чем больше добавлено этилцеллюлозы, тем медленнее растворяются гранулы. И график, и диаграмма показывают одну и ту же тенденцию – добавление этилцеллюлозы замедляет растворение мочевины в воде, что подтверждает её потенциал в качестве медленно высвобождающегося минерального удобрения. Полученные гранулы обладали большей прочностью, более низким pH и улучшенной гигроскопичностью. Это обеспечивает их долгосрочную эффективность в почве. Таким образом, мочевина, модифицированная этилцеллюлозой, обладает высокой агрохимической и технологической эффективностью.