一種利用小麥秸稈制備腐植酸的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及腐植酸制備的方法，具體的說是一種利用小麥秸桿制備腐植酸的方法。
【背景技術】
[0002]我國是個農(nóng)業(yè)大國，小麥又是一種主要農(nóng)作物，每年秸桿資源總量達數(shù)億噸。20世紀中葉以前，小麥秸桿主要用作生活燃料、肥料和飼料。但隨著煤炭、石油液化氣燃料的普及以及化肥使用量的增加，導致使農(nóng)村小麥秸桿大量積余。目前農(nóng)村秸桿的利用率還不到2%，其余都被丟棄或就地焚燒，不少地方濃煙籠罩甚至導致道路交通事故或影響飛機起飛。不僅浪費了寶貴的資源，而且造成環(huán)境污染。因此，小麥秸桿的處置和有效利用已成為社會亟待解決的問題和專家學者研究的熱點。
[0003]腐植酸(Humic acid,縮寫HA)是動植物遺骸，主要是植物的遺骸，經(jīng)過微生物的分解和轉化，以及一系列地球化學過程造成和積累起來的一類有機物質。它主要由芳香族及其多種官能團構成的高分子有機酸，具有良好的生理活性和吸收，絡合，交換等功能。腐植酸作為有機物原料，廣泛應用于農(nóng)林牧、石油、化工、建材、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)保等各個領域。近年來提倡生態(tài)農(nóng)業(yè)建設、無公害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、綠色食品、無污染環(huán)保產(chǎn)品等，腐植酸以其獨特的特性，成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一種不可或缺的有機肥料。
[0004]由于腐植酸的分子結構十分復雜而不穩(wěn)定，所以至今尚不能人工合成。目前我國農(nóng)用腐植酸多為泥炭、風化煤、褐煤中提取，但其制備需開采自然資源，易造成環(huán)境污染和生態(tài)破壞。現(xiàn)有從秸桿中氧化制備腐植酸的工藝存在的缺點有:反應用期長，催化酸濃度高，產(chǎn)率低，加熱時間長，能源浪費等問題。由秸桿制取腐植酸多為發(fā)酵法，通過菌群降解秸軒后提取腐植酸，周期長，條件苛刻，且產(chǎn)物不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是一種利用小麥秸桿制備腐植酸的方法。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:
[0007]—種利用小麥秸桿制備腐植酸的方法，以小麥秸桿為原料先經(jīng)高溫碳化，然后硝酸活化，最后經(jīng)過堿液提取硫酸沉淀而制備腐植酸。
[0008]進一步的說，將粉碎處理的小麥秸桿于管式碳化爐熱解得到黑色固體-小麥生物炭，小麥生物炭進行活化處理，處理后經(jīng)過堿提酸沉制備腐植酸。
[0009]所述粉碎處理的小麥秸桿是將小麥秸桿經(jīng)清洗、烘干、粉碎，過20目篩備用；其中小麥稻桿為纖維素含量為35-45%小麥稻桿。
[0010]所述粉碎處理的小麥秸桿置于管式碳化爐內(nèi)，以0.5-lL/min的流速向管式爐中通隊以排凈爐內(nèi)空氣；而后再以10-15°C /min的升溫速率將爐內(nèi)溫度升溫至400-500°C，而后在此溫度下保溫熱解2-4小時；冷卻至室溫，得到黑色固體-小麥生物炭。
[0011]所述黑色固體-小麥生物炭中加入10-15% (質量百分比)的硝酸于80度水浴中震蕩氧化2-4h ;氧化后用氨水調試樣pH=5-7，然后通過0.45 μ m的濾紙進行抽濾，后烘干備用。其中，黑色固體-小麥生物炭與硝酸按照質量體積比1(g):10-20 (ml)的比例混合。
[0012]所述氧化活化處理后生物炭中加入1-1.5% (質量百分比)NaOH溶液，而后在80-100°C的條件下震蕩l_2h ;震蕩后用0.45 μ m濾膜抽濾得腐植酸的溶液；將溶液用硫酸調節(jié)pH=l-2，靜置過夜；最后用0.45 μ m濾膜抽濾得腐植酸固體樣品。其中，氧化活化處理后生物炭與NaOH溶液按照質量體積比I (g): 100-200 (ml)的比例混合。
[0013]所述硫酸濃度為1-2M。以小麥秸桿為原料先經(jīng)高溫碳化，然后硝酸活化，最后經(jīng)過堿液提取硫酸沉淀而制備腐植酸，具體為:
[0014]本發(fā)明所具有的優(yōu)點:
[0015]1.原料低值易得:以小麥秸軒為原料，我國是農(nóng)業(yè)大國，小麥是主要農(nóng)作物，所以原料來源廣泛且成本低廉；將制備的農(nóng)用腐植酸進行生物有機肥加工，重新應用于農(nóng)作物實現(xiàn)了資源循環(huán)利用。
[0016]2.大幅提高了腐植酸的產(chǎn)率:腐植酸產(chǎn)率未炭化前低于2%，采用本發(fā)明的炭化后腐植酸產(chǎn)率可達20%以上。進而采用本發(fā)明的高溫炭化技術，實現(xiàn)了原材料主體化學結構由脂肪族類物質向芳香族類物質的轉化，而芳香結構是腐植酸的母核，因此可以大幅的提高秸桿腐植酸的產(chǎn)率。
[0017]3.制備腐植酸穩(wěn)定性強，肥效長久。本發(fā)明高溫炭化實現(xiàn)了原材料中易分解脂肪族類物質轉化為穩(wěn)定的芳香族類物質(圖2)，而芳香族類物質比脂肪族類物質具有更高的穩(wěn)定性，因此該工藝制備的腐植酸更穩(wěn)定，肥效更持久，實現(xiàn)了腐植酸的長效利用。
[0018]4.本發(fā)明制備腐植酸的提取在室溫條件下進行，條件溫和，操作簡便。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實施例提供的利用小麥秸桿制備腐植酸的流程圖。
[0020]圖2為本發(fā)明實施例提供的采用本發(fā)明制備所得的腐植酸的紅外光譜圖。
【具體實施方式】
[0021]實施例1
[0022]制備腐植酸的方法:
[0023]I)原材料米用纖維素含量為32%,半纖維素含量21%,木質素含量15%的小麥稻桿；
[0024]2)將上述小麥秸桿經(jīng)清洗、烘干、粉碎，過20目篩備用；
[0025]3)粉碎后的小麥秸桿100.0g于真空管式碳化爐熱解，以0.5L/min的流速向管式爐中通N2以排凈爐內(nèi)空氣；而后再以10°C /min的升溫速率將爐升溫至400°C，并保持溫度熱解4小時，而且冷卻至室溫，得到黑色固體-小麥生物炭33.0g ；
[0026]4)將制備的生物炭進行活化:將上述制備的生物炭1g加入10ml的15% (質量百分比)硝酸于80度水浴中震蕩氧化2h ;氧化結束后用氨水調試樣pH=7，然后通過0.45 μ m的濾紙進行抽濾，后烘干備用；
[0027]5)氧化生物炭經(jīng)過堿提酸沉制備腐植酸:稱取1.0Og氧化后生物炭于離心管中，加入100ml，I % (質量百分比)NaOH溶液，在80°C的條件下震蕩Ih ;震蕩結束后用0.45 μ m濾膜抽濾得腐植酸的溶液；將溶液用IM的硫酸調節(jié)pH=l，靜置過夜；最后用0.45 μ m濾膜抽濾并用去離子水充分洗滌得腐植酸固體樣品。
[0028]6 )冷凍干燥后黑色固體樣品即為小麥腐植酸0.45g，C含量為68 %，O含量為18 %，pH值為4.8。小麥生物炭腐植酸產(chǎn)率為45%，綜合產(chǎn)率為15% (參見圖2)。
[0029]由圖2所示，紅外圖譜顯示3300-35000^1締合-OH基結構，為羥基結構存在的特征峰帶:2850-29500^1處為烷氫結構中C-H特征譜帶:1700-17300^1處為醛、酮或羰基中所含