一種黑腐酸的改性方法及其產品在修復土壤中的應用的製作方法
2023-06-08 14:18:21 5
專利名稱：一種黑腐酸的改性方法及其產品在修復土壤中的應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種腐植酸的改性，尤其涉及一種黑腐酸的改性方法及其產品在修復土壤中的應用，屬於表面活性劑及土壤修復技術領域。
背景技術：
腐植酸是一種無定形的、主要是植物的遺骸經微生物分解和轉化及一系列的化學過程和積累起來的一類有機物質，廣泛存在於土壤、湖泊、河流、海洋及泥炭、褐煤和風化煤。其分子中含有共扼雙鍵、芳香環、醌基及半醌基等基團，是天然的土壤改良劑，具有界面活性、陽離子交換能力、絡合能力及吸附分散能力等。根據腐植酸在一些溶劑中的溶解度及其顏色，可以將腐植酸可分為黃腐酸、棕腐酸和黑腐酸。黃腐酸是一種既可溶於酸也可溶於鹼的物質，其溶液呈黃色；棕腐酸是一種既溶於水，也不溶於酸，但可溶於鹼和乙醇溶液的物質；黑腐酸又稱胡敏酸，既不溶於水或酸， 又不溶於乙醇或丙酮，僅溶於鹼溶液，且溶液呈黑色。由於腐植酸或腐植酸鹽本身具有一定的表面活性，是一種天然的表面活性劑，可以作為一種土壤修復劑，而且，腐植酸作為表面活性劑在淋洗修復汙染土壤中的應用也有相關的報導。但是，由於腐植酸本身的疏水基團的強度與親水基團的強度不能相匹配，從而使其本身的交換容量也較低，使腐植酸本身在修復汙染土壤方面受到了一定的限制。而如果選用腐植酸鹽施用於土壤中，則容易造成土壤的鹽鹼化，從而造成二次汙染。作為一種良好的表面活性劑，不但應具有親水性基團和親油性基團，而且其本身的親油強度與親水強度應該相匹配。因此，如何通過一種合適的改性方法，通過對腐植酸進行改性使得到腐植酸改性物本身既具有親水性基團，又具有親油性基團，且親油親水強度相匹配，其對學術界來說具有較大的研究意義。現有技術中對腐植酸的改性也取得了一定的成果，如司林傑等人在2007年06月北京化工大學公開的一種腐植酸表面活性劑的製備及表面性質研究中披露了一種黃腐酸的改性方法以及黑腐酸的改性方法，所述的黃腐酸的改性方法是將黃腐酸鹽與烷基氯化銨鹽反應得到黃腐酸改性物，但是由於黃腐酸的分子量較小，脂溶性比較差，對汙染土壤中的重金屬及持久性有機物的修復能力較差。其中還公開了一種黑腐酸的改性方法，是將黑腐酸在鹼性條件下與羥甲基磺酸鈉進行磺甲基化反應，然後，再與氯乙酸乙酯反應得到改性後的帶酯基的磺甲基黑腐酸。該方法通過對黑腐酸進行改性，通過引入磺甲基，在一定程度上增加了黑腐酸本身的水溶性，同時引入新的酯基基團，也在一定程度上增加了黑腐酸的親油性。雖然通過改性增加了黑腐酸的表面活性，但是該黑腐酸改性物在修復重金屬及有機物汙染方面的性能較差，不能很好的達到修復效果。
發明內容
本發明針對以上現有技術中存在的缺陷，提供一種改善黑腐酸表面活性、工藝過程簡」
-種該方法得到的黑腐酸改性物在修復重
-種黑腐酸的改性方法，其
-、操作容易的黑腐酸的改性方法，又提供-金屬和/或有機物汙染的汙染土壤中的應用。本發明的目的之一是通過以下技術方案得以實現的， 特徵在於該方法包括以下步驟A、烷基化反應將黑腐酸加入到鹼性溶液中，並調節pH值為9 11，加入烷基化試劑，所述的烷基化試劑為滷代烷烴，控制溫度在65°C 85°C的條件下，進行烷基化反應， 得到烷基化黑腐酸；B、磺甲基化反應將上述得到的烷基化黑腐酸加入到磺甲基化試劑中，控制溫度在60°C 100°C的條件下，磺甲基化反應，反應結束後，進行後處理，得到黑腐酸改性物。本發明的上述一種黑腐酸的改性方法，不僅得到的黑腐酸改性物具有較好的表面活性，同時，親水基團和親油基團的強度相匹配，而且本發明的改性方法得到的黑腐酸改性物在對汙染土壤的修複方面具有較強的修復能力，尤其是在修復重金屬汙染和有機物汙染的汙染土壤，效果更好。本發明之所以選用對黑腐酸進行改性，是由於黑腐酸具有較大的分子量，親油性較好，具有一定的表面活性，是一種容易開發的天然的表面活性劑，對環境友好，但是由於黑腐酸本身的一些性質，其水溶性比較差，因此，黑腐酸在親水性方面較差，然而作為一種良好的表面活性劑不僅具有較好的親水性，還要具有較好的親油性。所以，本發明通過對黑腐酸進行改性，使得到的黑腐酸改性物在親水和親油方面的性能都較好。本發明通過先對黑腐酸進行烷基化反應，然後再進行磺甲基化反應得到最終的黑腐酸改性物， 得到的黑腐酸改性物在修復汙染土壤的能力較強，是一種可作為汙染土壤修復劑的改性腐植酸。本發明的上述一種黑腐酸的改性方法可以通過以下化學反應式表示
權利要求
1.一種黑腐酸的改性方法，其特徵在於該方法包括以下步驟A、烷基化反應將黑腐酸加入到鹼性溶液中，並調節PH值為9 11，加入烷基化試劑， 所述的烷基化試劑為滷代烷烴，控制溫度在65°C 85°C的條件下，進行烷基化反應，得到烷基化黑腐酸；B、磺甲基化反應將上述得到的烷基化黑腐酸加入到磺甲基化試劑中，控制溫度在 60°C 100°C的條件下，磺甲基化反應，反應結束後，進行後處理，得到黑腐酸改性物。
2.根據權利要求1所述的一種黑腐酸的改性方法，其特徵在於步驟A中所述的鹼性溶液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、碳酸鉀溶液或碳酸鈉溶液中的一種。
3.根據權利要求1所述的一種黑腐酸的改性方法，其特徵在於步驟A中所述的滷代烷烴與黑腐酸的質量比為1 3 10。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種黑腐酸的改性方法，其特徵在於步驟A中所述的滷代烷烴為氯代烷烴、溴代烷烴或碘代烷烴中的一種。
5.根據權利要求1或2或3所述的一種黑腐酸的改性方法，其特徵在於步驟A中所述的滷代烷烴為滷代十二烷烴、滷代十六烷烴或滷代十八烷烴中的一種。
6.根據權利要求1所述的一種黑腐酸的改性方法，其特徵在於步驟B中所述的磺甲基化試劑為包括甲醛與亞硫酸氫鈉的混合液、羥甲基磺酸鈉中的一種。
7.根據權利要求1或2或3或6所述的一種黑腐酸的改性方法，其特徵在於步驟B中所述的磺甲基化試劑與烷基化黑腐酸的質量比為1 4 10。
8.根據權利要求1或2或3或6所述的一種黑腐酸的改性方法，其特徵在於步驟B中所述的溫度為70°C 80°C，所述的磺甲基化反應時間為4 12小時。
9.根據權利要求1所述的一種黑腐酸的改性方法，其特徵在於步驟B中所述的後處理過程為將磺甲基化反應後得到的反應液調節PH值至6. 0 7. 0，然後降溫至室溫進行抽濾，將得到的濾液進行減壓蒸餾蒸乾溶劑，得到的固體物在乾燥箱中烘乾，得到改性黑腐酸。
10.一種如權利要求1所述的一種黑腐酸的改性方法得到的黑腐酸改性物在修復土壤中的應用。
全文摘要
本發明涉及一種黑腐酸的改性方法及其產品在修復土壤中的應用，屬於表面活性劑及土壤修復技術領域。解決現有技術中黑腐酸的表面活性差，對汙染土壤修復能力差的問題。該方法包括將黑腐酸與烷基化試劑滷代烷烴進行烷基化反應，得到烷基化黑腐酸；然後再與磺甲基化試劑進行磺甲基化反應得到最終的黑腐酸改性物。本發明的上述方法工藝過程簡單、操作容易，且得到的黑腐酸改性物具有較高的表面活性，親水性與親油性的強度相匹配；還能夠較好的修復汙染土壤，尤其是在修復重金屬汙染土壤和有機物汙染土壤方面的修復能力。
文檔編號B09C1/08GK102504278SQ20111038947
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月30日 優先權日2011年11月30日
發明者於紅豔, 張昕欣, 徐峰, 陳紅雲 申請人:台州職業技術學院