СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА, ДЕСОРБИРОВАННОГО С ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛА ФАЗ ЖИДКОСТЬ-ЖИДКОСТЬ, В ГЕРБИЦИДНЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМАХ
METHOD FOR DETERMINING AMOUNT OF SURFACE-ACTIVE AGENTS, DESORBED FROM SURFACE OF PHASES DIVISION OF LIQUID-LIQUID IN HERBICIDAL DISPERSED SYSTEMS

Изобретение относится к разработке препаративных форм гербицидов и позволяет оптимизировать количество поверхностно-активных веществ в рецептурах эмульгирующихся концентратов гербицидов.
Известно, что недостаток ПАВ в препаративной форме ухудшает физико-химические и эксплуатационные характеристики рабочей водной эмульсии, что снижает эффективность применения гербицидных препаратов [В.М.Кузнецов. Химико-технологические основы разработки и совершенствования гербицидных препаративных форм. - М.: Химия, 2006. 320 с.]. Наоборот, необоснованное увеличение содержания ПАВ в препаратах способствует ухудшению их токсикологических характеристик и снижению биоразлагаемости [Поверхностно-активные вещества. Справочник. Под. ред. А.А.Абрамзона и Г.М.Гаевого. - Л.: Химия, 1979. - 376 с.]. Таким образом, количество ПАВ в гербицидных дисперсных системах должно быть оптимальным, то есть достаточным, чтобы образовать мономолекулярный адсорбционный слой на поверхности раздела фаз гербицидной эмульсии.
Известен способ определения толщины оболочки микрокапсулы исходя из количества ПАВ, осевшего на поверхность эмульсии (прототип). Недостатком метода является сложность определения количества ПАВ на поверхности раздела фаз жидкость-жидкость, что способствует значительному расхождению результатов экспериментов и не позволяет оптимизировать содержание ПАВ [А.А.Абрамзон. Поверхностно-активные вещества. - Л.: Химия, 1981. - 304 с.].
Задача изобретения - оптимизация содержания ПАВ в рецептурах гербицидных препаратов, повышение их гербицидной активности.
Поставленная задача решается следующим образом. Способ определения количества поверхностно-активного вещества, десорбированного с поверхности раздела фаз жидкость-жидкость в гербицидных дисперсных системах, включает разбавление эмульсии водой по меньшей мере в пять стадий, снижая при этом концентрацию ПАВ в два раза после каждого разбавления, определение межфазного натяжения сталагмометрическим методом, построение кривой зависимости поверхностного натяжения на границе жидкость-жидкость от концентрации ПАВ, выдерживание эмульсии на каждой стадии до полной ее коагуляции, после чего повторно определяют межфазное натяжение и по величине сдвига изотермы по оси абсцисс определяют искомое количество ПАВ.
Пример 1
Смешивают 20 г оксиэтилированного изононилфенола (неонола АФ 9-12), 75 г 2-этилгексилового эфира 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-Д) и 5 г углеводородного ароматического растворителя нефрас А 150/330. 1 г полученного концентрата эмульгируют в 100 мл воды и определяют межфазное натяжение сталагмометрическим методом, а также размеры частиц дисперсной фазы эмульсии методом оптической микроскопии. Последовательно разбавляют полученную эмульсию водой, снижая таким образом концентрацию ПАВ в два раза после каждого разбавления. После пяти стадий разбавления водой строят кривую зависимости поверхностного натяжения на границе жидкость-жидкость от концентрации ПАВ. Все эмульсии выдерживают в отстойнике до осаждения максимального количества коагулянта, после чего повторно определяют межфазное натяжение. В результате сдвига изотермы по оси абсцисс определяют количество ПАВ (мас.%), десорбированного с межфазной поверхности.
Пример 2
Аналогично пр.1. Отличие состоит в том, что количество неонола АФ 9-12 в концентрате составляет 15 г, количество нефраса А 150/330 - 10 г.
Пример 3
Аналогично пр.1. Отличие состоит в том, что количество неонола АФ 9-12 в концентрате составляет 10 г, количество нефраса А 150/330 - 15 г.
Пример 4
Аналогично пр.1. Отличие состоит в том, что количество неонола АФ 9-12 в концентрате составляет 17,5 г, количество нефраса А 150/330 - 7,5 г.
Пример 5
Аналогично пр.1. Отличие состоит в том, что вместо неонола АФ 9-12 берут синтанол ДС-10, вместо 2-этилгексилового эфира 2,4-Д используют 2-этилгексиловый эфир2-метокси-3,6-дихлорбензойной кислоты (дикамбы), вместо нефраса А 150/330 используют нефрас АР 120/220. Данные в табл.2.
Пример 6
Аналогично пр.5. Отличие состоит в том, что количество синтанола ДС-10 составляет 17,5 г, количество нефраса АР 120/220 - 7,5 г.
Пример 7
Аналогично пр.5. Отличие состоит в том, что количество синтанола ДС-10 составляет 15 г, количество нефраса АР 120/220 - 10 г.
Пример 8
Аналогично пр.5. Отличие состоит в том, что количество синтанола ДС-10 составляет 22,5 г, количество нефраса АР 120/220 - 2,5 г.
Пример 9 - прототип
Аналогично пр.1. Отличие состоит в том, что количество ПАВ определяют в водной и органической фазах эмульсии фотоколориметрическим методом, который позволяет определить суммарное количество ПАВ в двух фазах, но не дает возможности определить количество десорбированного с поверхности раздела фаз ПАВ.
Пример 10
Полевые испытания гербицидных препаратов проводят на посевах пшеницы и ячменя. Почва опытного участка - чернозем оподзоленный с содержанием гумуса 8%.
2
Преобладающие сорные растения - малолетние широколистные и многолетние корнеотпрысковые: марь белая, редька дикая, щирица, ромашка полевая, виды пикульников, горцев, осоты розовый и желтый, вьюнок полевой. Обработку проводят в фазу кущения пшеницы и ячменя с помощью ручного опрыскивателя. Доза препаратов 0,7 л/га (оп.1-4) и 0,1 л/га (оп.5-8), расход воды - 100 л/га. Площадь одной делянки 10 м, повторность 4-кратная. Эффективность действия гербицидов оценивали по весу сорняков и по урожаю культуры на опытных и контрольных делянках (вариант без обработки гербицидами). Результаты опытов представлены в табл.3.
-7
2
-7
-7
2
Данные табл.1 показывают, что оптимальное содержание неонола АФ 9-12 в гербицидном препарате на основе эфира 2,4-Д составляет 17,5-20%. Толщина адсорбционного слоя ПАВ составляет 0,0069 мкм для значения 17,5% и более не увеличивается при значении 20%. Площадь, приходящаяся на одну молекулу ПАВ, составляет 1,74·10 мкм при значении 17,5% и практически такая же - 1,75·10 мкм для варианта 20%. Данные табл.2 показывают, что оптимальное содержание синтанола ДС-10 в гербицидном препарате на основе эфира дикамбы составляет 20-22,5%. Толщина адсорбционного слоя ПАВ составляет 0,0071 мкм для значения 20% и более не увеличивается при значении 22,5%. Площадь приходящихся на одну молекулу ПАВ составляет 1,38·10 мкм при значении 20% и не изменяется при значении 22,5%.
Полевые испытания гербицидов в посевах пшеницы и ячменя (табл.3) подтвердили преимущество препаратов, содержащих оптимальное количество ПАВ. Рецептуры по примерам №1 и №4 с содержанием неонола 20% и 17,5% показали более высокую гербицидную активность в сравнении с примерами №2 и №3 (содержание неонола 15% и 10%). Рецептуры по примерам №5 и №8 с содержанием синтанола 20% и 22,5%) показали более высокую гербицидную активность в сравнении с примерами №6 и №7 (содержание синтанола 17,5% и 15%). Прибавка урожая пшеницы и ячменя в опытах №1 и №4 выше, чем в опытах №2 и №3, а в опытах №5 и №8 выше, чем в №6 и №7.
Таблица 1
Расчет параметров адсорбционного слоя неонола АФ 9-12 в эмульсии гербицидного препарата на основе эфира 2,4-Д.
Наименование показателей
Значение показателей
Количество неонола в препарате, мас.%
10
15
17,5
20
Усредненный размер частиц дисперсной фазы, мкм
12
5
2
1,5
Объем однрй частицы, мкм<sup>3</sup>
904,78
65,45
4,189
1,767
Доза препарата на 1 га, мл
700
700
700
700
Объем препарата на 1 см<sup>2</sup> площади обработки, мкм<sup>3</sup>
7·10<sup>6</sup>
7·10<sup>6</sup>
7·10<sup>6</sup>
7·10<sup>6</sup>
Количество частиц на 1 см<sup>2</sup>, шт.
7737
1,07·10<sup>5</sup>
1,67·10<sup>6</sup>
3,96·10<sup>6</sup>
Площадь поверхности одной частицы, мкм<sup>2</sup>
452,39
78,54
12,57
7,07
Суммарная площадь поверхности частиц, мкм<sup>2</sup>
3,5·10<sup>6</sup>
8,4·10<sup>6</sup>
2,1·10<sup>7</sup>
2,8·10<sup>7</sup>
Объем эмульсии на 1 га, л
100
100
100
100
Объем эмульсии на 1 см<sup>2</sup> площади обработки, мкм<sup>3</sup>
10<sup>9</sup>
10<sup>9</sup>
10<sup>9</sup>
10<sup>9</sup>
Количество неонола, десорбированного с межфазной поверхности, мас.%
0,002
0,0058
0,015
0,02
Объем неонола с учетом его плотности, мкм<sup>3</sup>
1,92·10<sup>4</sup>
5,57·10<sup>4</sup>
14,42·10<sup>4</sup>
19,2·10<sup>4</sup>
Толщина адсорбционного слоя неонола, мкм
0,0055
0,0066
0,0069
0,0069
Вес десорбированного неонола, мкг
0,02
0,058
0,15
0,199
Вес одного моля неонола, мкг
748·10<sup>6</sup>
748·10<sup>6</sup>
748·10<sup>6</sup>
748·10<sup>6</sup>
Количество молей неонола
0,267·10<sup>-10</sup>
0,775·10<sup>-10</sup>
2,0·10<sup>-10</sup>
2,66·10<sup>-10</sup>
Количество молекул неонола
1,607·10<sup>13</sup>
4,66·10<sup>13</sup>
12,04·10<sup>13</sup>
16,01·10<sup>13</sup>
Площадь, приходящаяся на одну молекулу, мкм<sup>2</sup>
2,178·10<sup>-7</sup>
1,80·10<sup>-7</sup>
1,74·10<sup>-7</sup>
1,75·10<sup>-7</sup>
<b>Т</b>а<b>б</b>лица 2
Расчет параметров адсорбционного слоя синтанола ДС-10 в эмульсии гербицидного препарата на основе эфира дикамбы
Наименование показателей
Значение показателей
Количество синтанола в препарате, мас.%
15
17,5
20
22,5
Усредненный размер частиц дисперсной фазы, мкм
10
7
2
1,5
Объем одной частицы, мкм<sup>3</sup>
523,6
179,6
4,189
1,767
Доза препарата на 1 га, мл
100
100
100
100
Объем препарата на 1 см<sup>2</sup> площади обработки, мкм<sup>3</sup>
10<sup>6</sup>
10<sup>6</sup>
10<sup>6</sup>
10<sup>6</sup>
Количество частиц на 1 см<sup>2</sup>, шт.
1910
5568
238720
565931
Площадь поверхности одной частицы, мкм<sup>2</sup>
314,2
153,9
12,57
7,07
Суммарная площадь поверхности частиц, мкм<sup>2</sup>
6·10<sup>5</sup>
8,57·10<sup>5</sup>
3·10<sup>6</sup>
4·10<sup>6</sup>
Объем эмульсии на 1 га, л
100
100
100
100
Объем эмульсии на 1 см<sup>2</sup> площади обработки, мкм<sup>3</sup>
10<sup>9</sup>
10<sup>9</sup>
10<sup>9</sup>
10<sup>9</sup>
Количество синтанола, десорбированного с межфазной поверхности, мас.%
3·10<sup>-4</sup>
5,6·10<sup>-4</sup>
2,2·10<sup>-3</sup>
2,95·10<sup>-3</sup>
Объем синтанола с учетом его плотности, мкм<sup>3</sup>
2,884·10<sup>3</sup>
5,384·10<sup>3</sup>
2,115·10<sup>4</sup>
2,837·10<sup>4</sup>
Толщина адсорбционного слоя синтанола, мкм
0,048
0,0062
0,0071
00071
Вес десорбированного синтанола, мкг
0,003
0,0056
0,022
0,0295
Вес одного моля синтанола, мкг
610·10<sup>6</sup>
610·10<sup>6</sup>
610·10<sup>6</sup>
610·10<sup>6</sup>
Количество молей синтанола
0,049·10<sup>-10</sup>
0,091·10<sup>-10</sup>
0,361·10<sup>-10</sup>
0,483·10<sup>-10</sup>
Количество молекул синтанола
0,295·10<sup>13</sup>
0,548·10<sup>-7</sup>
2,173·10<sup>13</sup>
2,908·10<sup>13</sup>
Площадь, приходящаяся на одну молекулу, мкм<sup>2</sup>
2,034·10<sup>-7</sup>
1,564·10<sup>-7</sup>
1,38·10<sup>-7</sup>
1,38·10<sup>-7</sup>
Таблица 3
Гербицидная активность препаратов в полевых опытах
№опытов
Ингибирование сорных растений
Урожай зерна
Малолетние широколистные
Многолетние корнеотпрысковые
ц/га
+ -
Посевы пшеницы
1
92
84
20,9
+2,5
2
83
79
19,5
+1,1
3
78
65
19,2
+0,8
4
91
86
20,7
+2,2
5
90
96
21,3
+2,9
6
78
80
20,0
+1,6
7
75
78
19,8
+1,4
8
92
96
21,4
+3,0
Контроль
18,4
Посевы ячменя
1
90
86
23,4
+2,9
2
82
72
22,3
+1,8
3
75
70
21,9
+1,4
4
90
85
23,2
+2,7
5
88
92
23,5
+3,0
6
78
83
21,8
+1,3
7
74
80
21,6
+1,1
8
89
94
23,7
+3,2
Контроль
20,5