Optimization of Liquid Complex Fertilizer Formulations Using Phase Diagrams of Multicomponent Systems

O. S. Kudryashova; Кудряшова О. С.; N. S. Kistanova; Кистанова Н. С.; A. M. Elokhov; Елохов А. М.

doi:10.31857/S0044457X23600445

Optimization of Liquid Complex Fertilizer Formulations Using Phase Diagrams of Multicomponent Systems

Authors: Kudryashova O.S.¹^,2, Kistanova N.S.³^,1, Elokhov A.M.³^,1
Affiliations:
1. Natural Sciences Institute at Perm State Research University
2. Perm State Agro-Technological University
3. Perm State Research University
Issue: Vol 68, No 8 (2023)
Pages: 1083-1089
Section: ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
URL: https://journals.eco-vector.com/0044-457X/article/view/665213
DOI: https://doi.org/10.31857/S0044457X23600445
EDN: https://elibrary.ru/MZDWAA
ID: 665213

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract

The paper describes a method for the optimization of liquid complex fertilizer (LCF) formulations using phase diagrams of multicomponent water–salt systems. The chosen optimization criteria are the concentration of solution and the set of salts that provide the most concentrated fertilizer at the set ratio N : P2O5 : K2O. The opportunities of the method are shown for exemplary three- and four-component systems. The compositions of eutonic solutions and the ratios of nutrients calculated for them are given. Experimental data confirm the influence of the salt set and a solubilizer (urea) on the solution concentration. The number of optimal compositions becomes greater as the number of components in the system increases. Phase diagrams help to determine whether the liquid fertilizer composition belongs to the 15 homogeneous regions and thereby to guarantee its long-term storage stability.

Keywords

liquid complex fertilizer, formulation optimization, multicomponent aqueous system, phase diagram

References

Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия. СПб.: Лань, 2023. 584 с.
Roy R.N., Finck A., Blair G.J., Tandon H.L.S. // Fertilizer and plant nutrition bulletin, N 16. Food and agriculture organization of the United Nations. Rome, 2006. 366 p.
Позин М.Е. Технология минеральных удобрений. Л.: Химия, 1983. С. 329.
Кистанова Н.С., Кудряшова О.С., Мазунин С.А. и др. Способ определения составов высококонцентрированных жидких комплексных удобрений. Пат. 2529163 (RU), 2014. Б.И. № 27.
Navizaga C., Boecker J., Sviklas A.M. et al. // ACS Sustainable Chem. Eng. 2017. № 5. P 1747. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.6b02511
Baltrusaitis J., Sviklas A.M., Galeckiene J. // ACS Sustainable Chem. Eng. 2014. V. 2. № 10. P. 2477. https://doi.org/https://doi.org/10.1021/sc500512b
Baltrusaitis J., Sviklas A.M. // ACS Sustainable Chem. Eng. 2015. V. 3. № 7. P. 1544. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.5b00241
Dittmar H., Drach M., Vosskamp R. at. al. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. 2009. https://doi.org/10.1002/14356007.n10_n01
Мазунин С.А., Носков М.Н., Елсуков А.В. // Журн. неорган. химии. 2017. Т. 62. № 5. С. 539. https://doi.org/10.7868/S0044457X17050178
Справочник по растворимости // Отв. редактор Кафаров В.В. Л.: Наука, 1970. Т. 3. Кн. 1–3.
Кудряшова О.С., Катаев А.В., Малинина Л.Н. // Журн. неорган. химии. 2015. Т. 60. № 3. С. 405. https://doi.org/10.7868/S0044457X15030125
Матвеева К.Р., Кудряшова О.С. // Журн. неорган. химии. 2009. Т. 54. № 7. С. 1200.
Шабанов Р.А., Хазеев А.В., Кистанова Н.С. // Вестн. Пермск. ун-та. Сер. Химия. 2016. Вып. 3(23). С. 77. https://doi.org/10.17072/2223-1838-2016-3-77-84
Носков М.Н., Мазунин С.А. // Журн. физ. химии. 2015 Т. 89. № 6. С. 971. https://doi.org/10.7868/S0044453715060217
Кистанова Н.С., Коротких С.А. // Известия Саратовского университета. Новая серия. Сер. Химия. Биология. Экология. 2017. Т. 17. № 4. С. 389. https://doi.org/10.18500/1816-9775-2017-17-4-389-393
Kamburova K.D., Kirilov P.P. // J. Chem. Eng. Data 2010. № 55. № 6. P. 2225. https://doi.org/https://doi.org/10.1021/je9007712
Вольфкович С.И., Берлин Л.Е., Манцев Б.М. // Журн. прикл. химии. 1932. Т. 5. № 1. С. 1.
Kistanova N.S., Mazunin S.A. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. № 9. P. 1390. https://doi.org/https://doi.org/10.1134/S0036023620090077
Чеснокова С.А., Кистанова Н.С. // Вестн. Пермск. ун-та. Сер. Химия. 2012. Т. 6. № 2. С. 55.
Кистанова Н.С., Мазунин С.А., Фролова С.И., Блинов А.С. // Вестн. Тамбовск. техн. ун-та. 2010. Т. 16. № 4. С. 863.
Носков М.Н., Мазунин С.А. // Вестн. Пермск. ун-та. Сер. Химия. 2015. Т. 18. № 2. С. 4.
Deng W., Li T., Huang L. et al. // J. Solution Chem. 2023. V. 52. P. 201. https://doi.org/https://doi.org/10.1007/s10953-022-01224-5
https://srdata.nist.gov/solubility/sol_detail.aspx?sysID=66_75
Tang J., Mu R., Zhang B., Fan X. // J. Chem. Eng. Data. 2007. V. 52. № 4. P. 1179. https://doi.org/10.1021/je060346a
Yang Z., Li J., Luo J. et al. // Fluid Phase Equilibria. 2012. V. 335. P. 60. https://doi.org/10.1016/j.fluid.2012.06.002