[發明專利]一種利用生物發酵從造紙黑液中提取生化黃腐酸的方法

在審

• 申請號: 201710327091.3
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN106906261A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 楊越超;王忠華
• 申請（專利權）人: 山東農業大學
• 主分類號: C12P17/18
• 分類號: C12P17/18;C12R1/645;C12R1/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種利用生物發酵從造紙黑液中提取生化黃腐酸的方法，屬于廢棄物資源化領域。

背景技術

黃腐酸(fulvic acid縮寫FA)，它是腐植酸(humic acid縮寫HA)的一個組分。相對于一般腐殖酸而言,黃腐酸具有以下特點：其縮合程度和碳含量較低，分子量較小，容易被生物吸收利用；含有較多的氧；結構上含有更多的羥基、羧基等活性基團，比一般腐殖酸的生理活性大；色澤較淺，水溶性較好，能溶于水、酸、堿溶液；絮凝極限高，緩沖容量大，pH值更接近中性，容易被生物吸收利用。因此,在實際應用上，黃腐酸表現出更高的生理活性。黃腐酸在工、農、醫、牧等各個方面均有著廣泛的用途。工業方面:主要是用于重金屬污水處理，作為金屬離子的吸附劑去除廢水中的有害金屬離子；農業方面：具有改善土壤質量、促進植物生長、抗旱、抗病、提高肥料利用率、對重金屬及有機污染的土壤有修復功能等作用；醫學方面：己經應用到臨床上，黃腐酸有止血、治療燒燙傷、抑制癌細胞生長等功能；畜牧業方面：黃腐酸添加劑可以促進動物生長發育、防治畜禽常見病等。

目前，國內外生產的黃腐酸大多為礦質黃腐酸，即從風化煤，褐煤，泥炭中提取，常用的提取方法為：堿溶酸析法、強酸法抽提法、硫酸乙醇法、硫酸丙酮法、離子交換樹脂法。雖然礦質黃腐酸的提取原料風化煤的價格低廉，但是資源不可再生，且提取工藝相對復雜，需要使用大量化學試劑。再者，使用大量的強酸強堿不僅污染環境，而且容易破壞黃腐酸的活性基團，降低了黃腐酸的生物活性。

我國是紙制品生產和消費大國，造紙廢水排放污染僅次于冶金、石化而居第三位。每年廢水排放量已達36.7億噸，約占全國重點統計企業廢水排放總量的17.0％，而COD排放量約159.7萬噸，占全國COD排放總量的32.4％。造紙黑液是造紙廢水中最主要的污染源，約占整個造紙工業污染的90％，其含有難降解的木質素、半纖維素及其衍生物，是一種高堿性的復雜污染體系，易引起水體污染和生態環境的嚴重破壞，也嚴重影響了造紙工業的健康和持續發展。因此造紙工業急需解決的問題是治理黑液污染。目前，國內外采用的處理造紙黑液的常規方法主要有堿回收技術、酸析木素技術、電滲析法、濕式氧化法、絮凝沉降技術等。其中堿回收技術是國內大型造紙企業采用的最主要方法，但因為該技術存在設備投入較大，運營成本高的缺點。

一般黑液中有機物(木質素、半纖維素、糖、有機酸等)質量分數占65％-70％，無機物(堿類、硫化物等)質量分數占30％—35％，對環境的危害很大。其中木質素是造紙黑液的主要成分，它是以苯丙烷的衍生物為結構單元通過C—O鍵和C—C鏈連接而成的天然高分子化合物，具有超分子特性和高比表面積，含有大量的功能基團，如酚羥基、甲氧基、芐式羥基、羰基、羧基、乙烯基等，易于發生羥甲基化、磺化、羧基化、烷基化等各種化學反應。木質素是含量僅次于纖維素的較豐富的有機物質，如果不加以利用，實質上是對資源的一種浪費。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種利用生物發酵從造紙黑液中提取生化黃腐酸的方法；通過向造紙黑液中添加特定微生物和酶類進行生物發酵來提取生化黃腐酸；本發明首先通過微生物對造紙黒液進行發酵，嚴格控制發酵條件，將造紙黑液中的木質素、半纖維素等大分子物質進行生物降解，將大分子物質分解為小分子活性物質，增加其活性基團的含量，提高其生物活性。相比未經生物發酵的造紙黒液來說，生化黃腐酸的提取率增加了10％-25％。本發明屬于低成本，高產能，操作簡便，且適合大批量生產的方法，擁有廣闊的開發和應用前景。

一種利用生物發酵從造紙黑液中提取生化黃腐酸的方法，具體步驟如下：

將造紙黒液過濾，除去殘渣。將造紙黒液pH值調至7-9后加入造紙黑液體積比1％-3％的菌酶混合液(活菌數為10¹⁰個/ml)發酵；再加入適量的尿素，并控制發酵液中碳氮比(C/N)為20～35:1，含水量50％～70％，溫度20～65度，適量通風，供應微生物所需的O₂(氧氣)，發酵10-30天。將發酵完成后的發酵混合液置于反應釜中，并向反應釜中加入濃度為0.1mol/L的NaOH溶液；所述發酵混合物和NaOH溶液的體積比為1：10-20；然后向反應釜中通氮氣5-10min，趕走O₂，恒溫反應4小時；發酵混合液遮光靜置10小時；用10000r/min高速離心10-20min除去殘渣，使用濃度為6mol/L的鹽酸溶液調整離心液pH值至1-2，再用10000r/min高速離心10-20min，得到生化黃腐酸溶液。