汽爆秸稈生產腐植酸的方法
2023-05-08 17:33:36
專利名稱：汽爆秸稈生產腐植酸的方法
技術領域：
本發明屬於腐植酸的生產方法，特別涉及汽爆秸稈生產腐植酸的方法。
近十幾年來，腐植酸在我國工業、農業、畜牧、醫藥等領域的研究與應用有了較大的發展，不少成果在國民經濟中發揮了良好的作用，取得了較好的經濟效益和社會效益。腐植酸類物質的主要成份是富裡酸和胡敏酸，所生產的腐植酸主要是獲得富裡酸和胡敏酸。目前國內雖已實現腐植酸的工業化生產，但存在著汙染環境、生產過程複雜、產品得率低、消耗煤炭資源等問題。正如鄭平主編的《煤炭腐植酸的生產和應用》(北京化學工業出版社，1991，76)所介紹的大多數廠家是以煤炭資源為原料，以消耗寶貴的煤炭資源而獲得腐植酸；也有個別廠家以農副產品下腳料為原料，如郭玉蘭等在《腐植酸》(1995，(2)8)文獻中所報導的，通過微生物發酵生產腐植酸，但該法存在著生產周期長，產品質量不穩定的缺點。
本發明的目的在於提供一種汽爆秸稈生產腐植酸的方法，以秸稈為原料，通過汽爆技術，可快速、穩定生產腐植酸，且收率高、無汙染。
本發明的汽爆秸稈生產腐植酸的方法其特徵在於，將秸稈類物料裝入汽爆罐中，利用蒸汽壓力爆碎處理秸稈類物料，得到含有腐植酸類物質的汽爆秸稈，加入鹼性物質後，經分離浸泡汽爆秸稈類物料後，得到富裡酸和胡敏酸的混合液，再通過調整混合液的pH值，對沉澱物及剩餘混合液的後處理，分別製得固體的富裡酸和胡敏酸。
所述的秸稈類物料是指切碎的麥草、稻草、玉米杆、豆秸或高粱秸。所述的秸稈類物料以每100克秸稈加入0.05-0.15毫升的濃鹽酸或濃硫酸進行攪拌預混處理。所述的用蒸汽壓力爆碎處理是指在汽爆罐中於1.5-2.5MPa的壓力下處理秸稈類物料2-6分鐘後，瞬間減壓釋放得汽爆秸稈。所述的加入鹼性物質是指在汽爆秸稈類物料中加入相對於秸稈類物料重量約5％的結晶硫酸鈉，再加入0.1M NaOH和0.1M Na4P2O7混合液，使汽爆秸稈類物料和混合液的重量比例為1∶20。所述的分離是指真空抽濾。所述的調整混合液的pH值，對沉澱物及剩餘混合液的後處理是指調整混合液的pH值為1～2，待有沉澱產生後進行離心分離，得固體為酸不溶的胡敏酸產品，烘乾；調節剩餘混合液pH值至6～7，然後加入與此溶液等體積的95vt％酒精溶液，靜置7-8小時，真空抽濾，得到結晶固體為富裡酸產品。
(1).汽爆秸稈將20—30mm長的秸稈類物料裝入汽爆罐中，以每100克秸稈類物料加入0.05-0.15毫升的濃鹽酸或濃硫酸進行攪拌預混，在1.5-2.5MPa的蒸汽壓力下處理秸稈類物料2-6分鐘後瞬間減壓釋放，即得汽爆秸稈秸稈類物料。
(2).提取腐植酸在汽爆秸稈類物料中加入相對於秸稈類物料重量約5％的結晶硫酸鈉，再以1∶1的體積比加入0.1mol/l NaOH和0.1mol/l Na4P2O7混合液，使汽爆秸稈類物料和混合液的重量比例為1∶20，振蕩3-7分鐘後，靜置13～14小時，將浸泡汽爆秸稈類物料後的混合液進行真空抽濾，得固體為鹼不溶的胡敏素，烘乾；調節含有富裡酸和胡敏酸的抽提液pH值至1～2(抽提渣可用於發酵蛋白飼料，以實現綜合利用)，待有沉澱產生後進行離心分離，得固體為酸不溶的胡敏酸產品，烘乾；調節剩餘溶液pH值至6～7，然後加入與此溶液等體積的95vt％酒精溶液，靜置7-8小時，真空抽濾，得到結晶固體為富裡酸產品。
本發明的汽爆秸稈生產腐植酸的方法是基於在汽相蒸煮過程中，木質素部分醚鍵斷裂，反應活性增強，與秸稈中的含氮化合物、灰分和半纖維素水解糖反應形成腐植酸類物質的特性。
汽爆前不同預處理對腐植酸得率的影響。通過對同等重量的麥秸汽爆前分別加入酸、鹼和直接汽瀑以及從麥草和糠醛渣中直接提取腐植酸幾種情況進行比較(見表1和表2)可知，腐植酸提取率高低順序為酸性汽瀑麥秸＞中性汽瀑麥秸＞鹼性汽瀑麥秸＞糠醛渣＞麥草。其中，酸處理的汽爆麥秸中腐殖酸的提取率高達23.4％，遠遠高於其它幾種情況。可見，麥秸汽爆前加酸預處理是獲得腐植酸高提取率的決定性因素。
表1不同原料的腐殖酸(胡敏酸和富裡酸)提取率％
表2汽爆麥秸胡敏酸和富裡酸的提取率％
本發明汽爆秸稈生產腐植酸的方法具有生產過程快速、穩定(簡化了發酵過程)、無汙染(固形渣作為發酵蛋白飼料原料)、產品得率高、生產成本低(汽爆過程僅消耗蒸汽，其用量為0.5噸蒸汽/噸小麥秸稈)、利用可再生性秸稈為原料(節約了煤炭資源)等優點。
下面結合實施例及附圖對本發明的技術方案作進一步的描述。
圖1.本發明的方法汽爆麥草獲得的胡敏酸紅外光譜圖；圖2.本發明的方法汽爆麥草獲得的富裡酸紅外光譜圖；圖3.本發明汽爆秸稈生產腐植酸的方法流程。
實施例1.
用汽爆麥秸生產腐植酸。
1.汽爆麥秸將粗切至約25mm長的麥秸80Kg裝入1M3汽爆罐中，以噴霧方式加入相對於原料0.1％(重量體積比)的濃鹽酸。通入蒸汽，待排出罐內冷空氣後關閉裝料閥，升壓到2.0Mpa，並維持4分鐘，打開放料閥，瞬間減壓釋放即得汽爆麥秸。
2.提取腐植酸在汽爆麥秸中加入相對於秸稈重量約5％的結晶硫酸鈉，再加入0.1M NaOH和0.1MNa4P2O7混合液，使汽爆麥秸和混合液的比例為1∶20，振蕩5分鐘後，靜置13小時左右，將浸泡汽爆秸稈後的混合液進行真空抽濾，得固體為鹼不溶的胡敏素，烘乾。調節含有富裡酸和胡敏酸的抽提液pH值至1.5(抽提渣可用於發酵蛋白飼料，以實現綜合利用)，待有沉澱產生後進行離心分離，得固體為酸不溶的胡敏酸產品，烘乾。調節剩餘溶液pH值至7，然後加入與此溶液等體積的95％酒精溶液，靜置8小時左右，真空抽濾，得到結晶固體為富裡酸產品。相對於原料乾重腐植酸提取率為24％，其中胡敏酸提取率為15.5％，富裡酸提取率為8.5％。
本實施例所製備的胡敏酸、富裡酸產品紅外光譜見圖1和2。麥秸處理物中提取出的胡敏酸、富裡酸紅外光譜圖與土壤胡敏酸、富裡酸圖譜基本一致，說明二者所含官能官也基本相同。實施例2.
用汽爆麥秸生產腐植酸。
1.汽爆麥秸將粗切至約20mm長的麥秸80Kg裝入1M3汽爆罐中，以噴霧方式加入相對於原料0.05％(重量體積比)的濃鹽酸。通入蒸汽，待排出罐內冷空氣後關閉裝料閥，升壓到1.5Mpa，並維持2分鐘，打開放料閥，瞬間減壓釋放即得汽爆麥秸。
2.提取腐植酸在汽爆麥秸中加入相對於秸稈重量約5％的結晶硫酸鈉，再加入0.1M NaOH和0.1MNa4P2O7混合液，使汽爆麥秸和混合液的比例為1∶20，振蕩7分鐘後，靜置14個小時左右，將浸泡汽爆秸稈後的混合液進行真空抽濾，得固體為鹼不溶的胡敏素，烘乾。調節含有富裡酸和胡敏酸的抽提液pH值至2左右(抽提渣可用於發酵蛋白飼料，以實現綜合利用)，待有沉澱產生後進行離心分離，得固體為酸不溶的胡敏酸產品，烘乾。調節剩餘溶液pH值至6左右，然後加入與此溶液等體積的95％酒精溶液，靜置7小時左右，真空抽濾，得到結晶固體為富裡酸產品。相對於原料乾重腐植酸提取率為24％，其中胡敏酸提取率為15.5％，富裡酸提取率為8.5％。
權利要求
1.一種汽爆秸稈生產腐植酸的方法，其特徵在於，將秸稈類物料裝入汽爆罐中，利用蒸汽壓力爆碎處理秸稈類物料，得到含有腐植酸類物質的汽爆秸稈，加入鹼性物質後，經分離浸泡汽爆秸稈類物料後，得到富裡酸和胡敏酸的混合液，再通過調整混合液的pH值，對沉澱物及剩餘混合液的後處理，分別製得固體的富裡酸和胡敏酸。
2.如權利要求1所述的汽爆秸稈生產腐植酸的方法，其特徵在於所述的秸稈類物料是指切碎的麥草、稻草、玉米杆、豆秸或高粱秸。
3.如權利要求1或2所述的汽爆秸稈生產腐植酸的方法，其特徵在於所述的秸稈類物料以每100克秸稈加入0.05-0.15毫升的濃鹽酸或濃硫酸進行攪拌預混處理。
4.如權利要求1所述的汽爆秸稈生產腐植酸的方法，其特徵在於所述的用蒸汽壓力爆碎處理是指在汽爆罐中於1.5-2.5兆帕的壓力下處理秸稈類物料2-6分鐘後，瞬間減壓釋放得汽爆秸稈。
5.如權利要求1所述的汽爆秸稈生產腐植酸的方法，其特徵在於所述的加入鹼性物質是指在汽爆秸稈類物料中加入相對於秸稈類物料重量5％的結晶硫酸鈉，再以1∶1的體積比加入0.1摩爾/升NaOH和0.1摩爾/升Na4P2O7混合液，使汽爆秸稈類物料和混合液的重量比例為1∶20。
6.如權利要求1所述的汽爆秸稈生產腐植酸的方法，其特徵在於所述的分離是指真空抽濾。
7.如權利要求1所述的汽爆秸稈生產腐植酸的方法，其特徵在於所述的調整混合液的pH值，對沉澱物及剩餘混合液的後處理是指調整混合液的pH值為1～2，待有沉澱產生後進行離心分離，得固體為酸不溶的胡敏酸產品，烘乾；調節剩餘混合液pH值至6～7，然後加入與此溶液等體積的95v％酒精溶液，靜置7-8小時，真空抽濾，得到結晶固體為富裡酸產品。
全文摘要
本發明屬於腐植酸的生產方法,特別涉及汽爆秸稈生產腐植酸的方法。該方法以秸稈類物質為原料,通過蒸汽壓力爆碎處理生成腐植酸類物質(富裡酸和胡敏酸),加入鹼性物質後經分離得到富裡酸和胡敏酸的混合液。再通過調整pH值等方法分別製得固體的富裡酸和胡敏酸。本方法具有生產過程快速穩定、無汙染、產品得率高、生產成本低、原料廉價易得且可再生的優點。
文檔編號C08H99/00GK1289789SQ9911964
公開日2001年4月4日 申請日期1999年9月23日 優先權日1999年9月23日
發明者陳洪章, 劉健, 李佐虎 申請人:中國科學院化工冶金研究所