一種從硅藻土中提取黃腐酸類物質(zhì)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種從硅藻土中提取黃腐酸類物質(zhì)的方法，具體涉及一種微波輔助從硅藻土中提取黃腐酸類物質(zhì)精制硅藻土的方法，屬于礦產(chǎn)資源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]全球范圍類硅藻土礦資源豐富且分布范圍廣，硅藻土具有細膩、質(zhì)輕、多孔以及耐酸堿等特點，硅藻土被作為助濾劑、保溫材料、催化劑載體等得到廣泛應(yīng)用，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展以及人們對硅藻土性能研宄更加深入，硅藻土更是被用于高質(zhì)量的助濾劑、微孔材料、功能性填料、殺蟲劑、土壤改良保濕劑等方面。
[0003]云南先鋒硅藻土礦，地質(zhì)儲量巨大，是我國第二大礦床，硅藻土中含量約17%?32%腐植酸。腐植酸組成高度復雜，其主要成分包括黃腐酸、棕腐酸、黑腐酸，這三類物質(zhì)分子量依次增大，顏色也依次加深，但三者之間又沒有較為明確的界線。其中分子量較小的一類被稱為黃腐酸(Fulvic acid，縮寫FA)，其分子量范圍為300?600，可溶于水、酸、堿以及丙酮和乙醇等有機溶劑，其應(yīng)用價值較大。黃腐酸的某些生物活性高于其他腐植酸組分，它與目前世界上發(fā)現(xiàn)的六大生物激素有相似的結(jié)構(gòu)，這些性能使其在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。生產(chǎn)實踐和科學研宄表明，黃腐酸能促進植物根系發(fā)育、提高植物根系活力以及縮小植物葉片氣孔的開度以減少蒸騰作用的特點，可提高作物的抗旱性，作為抗旱劑被廣泛用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。此外，黃腐酸還能提高作物的抗病、抗凍性，促進光合作用，提高多種酶活性，促進糖分和干物質(zhì)積累，黃腐酸被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)可有效的提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。此夕卜，黃腐酸類物質(zhì)在醫(yī)藥以及食品安全等工業(yè)生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景。長期以來人們對硅藻土的開發(fā)利用僅限于對活性S12的提純和精制，腐植酸通常通過灰化處理，從而忽視了黃腐酸這類有價資源的利用。理論上講，只要富含腐植酸類有機質(zhì)的礦物均可以作為提取黃腐酸類的原料，而先鋒硅藻土屬于典型的高燒失性硅藻土，其有機成分含量較大，經(jīng)實驗測定這種硅藻土中黃腐酸的碳系數(shù)約為0.41，因此從中這類硅藻土礦提取黃腐酸具有實際開發(fā)利用價值。
[0004]研宄表明在pH為I?1.5時，黃腐酸能溶解在酸性溶劑中，棕腐酸和黑腐酸則不被溶解。因此，酸被選作提取和分離黃腐酸的首選物質(zhì)。但由于硅藻土具有良好的吸附活性，實驗證明利用無機酸作為溶劑直接提取硅藻土中的黃腐酸提取率較低，引入有機溶劑作為輔助劑，不僅會一定程度的污染硅藻土還會造成一定的環(huán)境問題，利用堿類處理硅藻土會破壞硅藻土的結(jié)構(gòu)，影響硅藻土產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能。
[0005]微波作為熱源，微波的加熱效應(yīng)表現(xiàn)為通過電磁波福照于極性介質(zhì)使電磁能轉(zhuǎn)化為熱能，這一過程與物質(zhì)的極性具有較大關(guān)聯(lián)。極性物質(zhì)由極性分子構(gòu)成，這種極性分子的正負電荷中心并不重合，可以將其看作兩端帶不同電荷的粒子，并將其稱之為偶極子。在自然環(huán)境下，物質(zhì)的分子的排列是雜亂無章的，而微波環(huán)境下這種排列改變?yōu)橐?guī)則排列一偶極子按電場方向取向的規(guī)則排列，由于交變電流的作用電場方向高頻率變化，偶極子就隨之高速旋轉(zhuǎn)，運動過程中分子間相互作用力的干擾與阻礙則類似于內(nèi)摩擦，通過這一過程可以將介質(zhì)所吸收的電場能量轉(zhuǎn)化為熱能，電介質(zhì)溫度也隨之升高。
[0006]經(jīng)文獻檢索，未發(fā)現(xiàn)微波輔助抽提法從硅藻土中提取黃腐酸類物質(zhì)并精制硅藻土的相關(guān)報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種從硅藻土中提取黃腐酸類物質(zhì)的方法，具體包括以下步驟:
(1)將硅藻土礦石粉碎、過篩后得到80目篩篩余量〈5%硅藻土礦石粉末；
(2)將硅藻土礦石粉末加入蒸餾水中攪拌混勻，然后加入濃硫酸調(diào)節(jié)pH值為I?1.5，液固比為15?20 ml/g ；
(3)在微波輻照環(huán)境下抽提1~3次后進行過濾，濾液經(jīng)過蒸發(fā)、造粒過程得到黃腐酸，濾渣干燥、灰化后得到精制硅藻土。
[0008]所述抽提過程的條件為:抽提壓力為0.5?0.7MPa，抽提溫度為110?140°C，每次抽提時間為6?8min，抽提過程pH維持在I?2之間。
[0009]本方法所用微波密閉容器，由于內(nèi)部壓力可以達到IMPa以上，因此溶劑的沸點比常壓下溶劑的沸點提高許多，用微波輔助抽提法可以達到較高的抽提溫度；微波是一種高頻波，具有較高的加熱效率；在微波輻照作用下，硅藻土及溶劑中的極性分子正、負極以每秒幾十億次的速度變換時產(chǎn)生偶極渦流、離子傳導和高頻率摩擦效能，從而在極短時間內(nèi)產(chǎn)生極大熱量；另外，偶極分子加速旋轉(zhuǎn)及熱力學作用可能會導致硅澡土孔隙中的腐植酸和碳水化合物中的-O-等弱化學鍵或氫鍵水解破裂、離子迀移加劇，從而加速溶劑分子對樣品基體的滲透，使待抽提物更容易進入到溶劑中。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明所述方法黃腐酸提取率達30~35%，同時對硅藻土的活性和結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生破壞，也不會引入有機溶劑對環(huán)境和硅藻土產(chǎn)生污染；
(2)微波作為熱源可以有效的提高能量的利用率；其次，通過一次或多次微波輔助抽提處理后，有價資源黃腐酸類物質(zhì)得到了較好的分離回收，該方法提取率與僅用硫酸進行抽提的抽提率相比提高了 2~3倍，簡化了原料預處理環(huán)節(jié)，有效縮短了操作時間；
(3)處理后的硅藻土不被污染且活性和結(jié)構(gòu)都得以保留，可精制成性能良好的硅藻土類產(chǎn)品，有效地實現(xiàn)了硅藻土資源的合理利用；此外，微波輔助抽提還可以很大程度上減輕灼燒灰化精制硅藻土工藝中廢氣排放所導致的一系列環(huán)境問題。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的流程圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于所述內(nèi)容。
[0013]本實施例1~3所用原料的預處理:
(I)將原料硅藻土通過粉碎，通過粗篩，篩上物返回粉碎，篩下物進入磨粉機磨粉，然后通過80目細篩篩分，篩上物即80目以上硅藻土返回磨粉流程，篩下物進入下一流程；
(2)取步驟(I)得到的80目細篩篩分后得到的篩下物，即80目以下的硅藻土粉末，以重鉻酸鉀和硫酸亞鐵對其做滴定實驗以及重量法測定原料硅藻土的黃腐酸類物質(zhì)的碳系數(shù)，實驗測得該批次硅藻土黃腐酸類物質(zhì)的碳系數(shù)為0.41。
[0014]實施例1
(1)將50g硅藻土礦石粉末加入蒸餾水中攪拌混勻，然后加入濃硫酸調(diào)節(jié)pH值為1，液固比為20 ml/g ；
(2)在微波輻照環(huán)境下抽提I次后進行過濾(所述抽提過程的條件為:抽提壓力為0.5MPa，抽提溫度為110°C，每次抽提時間為6min，抽提過程pH維持在I?2之間)，濾液經(jīng)過蒸發(fā)、造粒過程得到黃腐酸，濾渣干燥、灰化后得到精制硅藻土。
[0015]黃腐酸類物質(zhì)提取率的測定:抽提結(jié)束后靜置萃取罐，并將上層櫻紅色溶液倒入離心管中，以2000 r/min的轉(zhuǎn)速離心分離10 min，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮濾液至100ml，用滴定法測定黃腐酸類物質(zhì)的提取量，經(jīng)計算得到黃腐酸類物質(zhì)提取率為30.89%。
[0016]實施例2
(1)將50g硅藻土礦石粉末加入蒸餾水中攪拌混勻，然后加入濃硫酸調(diào)節(jié)pH值為1.2，液固比為17 ml/g ；
(2)在微波輻照環(huán)境下抽提2次后進行過濾(所述抽提過程的條件為:抽提壓力為0.6MPa，抽提溫度為130°C，每次抽提時間為7min，抽提過程pH維持在I?2之間)，濾液經(jīng)過蒸發(fā)、造粒過程得到黃腐酸，濾渣干燥、灰化后得到精制硅藻土。
[0017]黃腐酸類物質(zhì)提取率的測定:抽提結(jié)束后靜置萃取罐，并將上層櫻紅色溶液倒入離心管中，以2000 r/min的轉(zhuǎn)速離心分離10 min，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮濾液至100ml，用滴定法測定黃腐酸類物質(zhì)的提取量，經(jīng)計算得到黃腐酸類物質(zhì)提取率為31.15%。
[0018]實施例3
(1)將50g硅藻土礦石粉末加入蒸餾水中攪拌混勻，然后加入濃硫酸調(diào)節(jié)pH值為1.5，液固比為15ml/g ；
(2)在微波輻照環(huán)境下抽提3次后進行過濾(所述抽提過程的條件為:抽提壓力為0.7MPa，抽提溫度為140°C，每次抽提時間為8min，抽提過程pH維持在I?2之間)，濾液經(jīng)過蒸發(fā)、造粒過程得到黃腐酸，濾渣干燥、灰化后得到精制硅藻土。
[0019]黃腐酸類物質(zhì)提取率的測定:抽提結(jié)束后靜置萃取罐，并將上層櫻紅色溶液倒入離心管中，以2000 r/min的轉(zhuǎn)速離心分離10 min，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮濾液至100ml，用滴定法測定黃腐酸類物質(zhì)的提取量，經(jīng)計算得到黃腐酸類物質(zhì)提取率為50%。
【主權(quán)項】
1.一種從硅藻土中提取黃腐酸類物質(zhì)的方法，其特征在于，具體包括以下步驟: (1)將硅藻土礦石粉碎、過篩后得到80目篩篩余量〈5%硅藻土礦石粉末； (2)將硅藻土礦石粉末加入蒸餾水中攪拌混勻，然后加入濃硫酸調(diào)節(jié)pH值為I?1.5，液固比為15?20 ml/g ； (3)在微波輻照環(huán)境下抽提1~3次后進行過濾，濾液經(jīng)過蒸發(fā)、造粒過程得到黃腐酸，濾渣干燥、灰化后得到精制硅藻土。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從硅藻土中提取黃腐酸類物質(zhì)的方法，其特征在于:所述抽提過程的條件為:抽提壓力為0.5?0.7MPa，抽提溫度為110?140°C，每次抽提時間為6?8min，抽提過程pH維持在I?2之間。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種從硅藻土中提取黃腐酸類物質(zhì)的方法，屬于礦產(chǎn)資源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。該方法以硫酸為溶劑在微波環(huán)境下抽提粉碎的硅藻土中的黃腐酸類物質(zhì)，分離得到主產(chǎn)物活性硅藻土和副產(chǎn)物黃腐酸類物質(zhì)，該方法簡單可行，很大程度上減輕了煅燒灰化精制硅藻土產(chǎn)生的環(huán)境問題，同時該方法有效提高了黃腐酸類物質(zhì)的抽提率，而且不影響硅藻土活性和結(jié)構(gòu)。
【IPC分類】C08H99/00, C07G99/00
【公開號】CN104974356
【申請?zhí)枴緾N201510384179
【發(fā)明人】馮權(quán)莉, 孫創(chuàng), 曹江, 劉紅兵
【申請人】昆明理工大學
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年6月30日